Antennes, connecteurs, câbles...

Il existe de nombreux types d’antennes, adaptées au différents nœuds, à la portée et compacité recherchés. Néanmoins toutes ne se valent pas.

Mais avant, une petite explication des différents types de connecteurs car il est crucial de bien les connaître avant toute commande pour ne pas se tromper !

Connecteurs

Lorsque vous achetez un nœud LoRa, il peut être livré avec différents types de connecteurs, il vous faudra donc bien comprendre ces types pour acheter le bon type d’antenne et/ou d’adaptateur.

IPEX : le connecteur le plus petit, il se clipse directement sur les cartes électroniques. Il n’y a pas trop de risque d’erreur, la carte électronique embarquant toujours le même type. Donc un câble ipex vers quelque chose d’autre (SMA, N…) sera facile à choisir de ce côté là.

SMA : l’un des formats les plus courants, notamment pour les nœuds mobiles. Il s’agit d’un petit connecteur en laiton facilement reconnaissable mais qui a un inconvénient, son cousin le RP-SMA avec qui on le confond fréquemment. Les connecteurs SMA femelles ont un filletage visible a l’extérieur et un trou central.

RP-SMA : on s’en serait bien passé, mais il faut faire avec car il existe et est quasi autant utilisé que le SMA, c’est le même type de connecteur que le SMA (même diamètre, aspect général, couleur)… mais avec une inversion du picot central : il est sur le connecteur femelle en RP-SMA (alors qu’il est sur le connecteur mâle en SMA)

N : LE format à privilégier pour tout ce qui est antenne extérieure. Son plus gros diamètre le rend plus résistant, plus facile à rendre étanche, plus facile aussi à fixer dans des boîtes étanches car sa longueur lui permet de traverser largement l’épaisseur du boîtier alors qu’on est souvent très juste sur les connecteurs de type SMA.

Connecteur	Filetage	Picot / Trou
IPEX	aucun (clip)	non pertinent
SMA femelle	extérieur	trou
SMA mâle	intérieur	picot
RP-SMA femelle	extérieur	picot
RP-SMA mâle	intérieur	trou
N femelle	extérieur	trou (mais c’est compliqué, on dirait un picot)
N mâle	intérieur	picot

D’une manière générale on peut retenir : Femelle -> Filetage (visible à l’extérieur).

Faites toujours très attention au type de connecteur avant de commander une antenne ou des câbles (mâle / femelle) car d’une antenne à l’autre il peut différer. Les grandes antennes tube par exemple ont « généralement » un connecteur femelle intégré… mais certaines marques (Sirio par exemple) font l’inverse.

Enfin, un petit rappel : ne jamais allumer un nœud sans avoir branché d’antenne, cela peut griller sa partie radio.

Le gain des antennes et ses capacités réelles

Chaque antenne est caractérisée par :

sa fréquence de résonance : on cherche le plus proche de 869MHz dans notre cas, mais elles sont rarement parfaites et renvoient une partie du rayonnement émis vers l’émetteur. On appelle ça le ROS ou SWR en anglais. Pour être performante, une antenne doit avoir un ROS le plus proche de 1 et jamais supérieur à 2. Imaginez que 1 c’est que 100% de l’énergie émise est bien envoyée, et plus ça augmente plus ce rendement baisse. Pour tester la qualité d’une antenne, on utilise généralement un nanoVNA qui permet d’afficher le ROS et éventuellement d’ajuster l’antenne (parfois il suffit de la recouper ou rallonger un peu avec un petit fil de cuivre pour nettement l’améliorer).
sa directionnalité : on utilise généralement des antennes omnidirectionnelles, qui comme leur nom l’indiquent, envoient et reçoivent des messages dans toutes les directions, à 360° (nord-sud-est-ouest). Dans certains cas spécifiques on peut vouloir utiliser une antenne directionnelle (type yagi) pour relier 2 nœuds très éloignés, mais il s’agit de cas très spécifiques.
sa « puissance » ou gain, indiquée en dBi, on pourrait croire que plus on a de dBi mieux c’est, mais c’est un peu plus compliqué que ça : une antenne ne fabrique pas de puissance, elle la transmet en la redirigeant plus ou moins. Pour une antenne omnidirectionnelle placée verticalement imaginez que son émission se fait un peu en forme de donut autour d’elle. Le diamètre et l’épaisseur de ce donut sont directement corrélés au gain :
- une antenne de faible gain (par exemple 2dBi) émet encore largement au-dessus et au-dessous d’elle, mais portera à plus faible distance. C’est un avantage en zone montagneuse car sinon, avec une antenne à très haut gain reliée à un nœud fixé à un sommet, on risquerait d’émettre très horizontalement et donc de ne pas recevoir ce nœud une fois au pied de ladite montagne.
- à l’inverse une antenne à fort gain (par exemple 8 ou 10dBi) va concentrer l’énergie uniquement sur un disque horizontal, qui portera loin. En zone plate c’est un bon choix car le problème de couverture au pied de l’antenne est négligeable. Si vous voulez, ça se calcule assez facilement avec l’angle d’émission de l’antenne. Par exemple une antenne de 8dBi qui a un angle de radiation de 13° (donc la moitié, soit 6.5° vers le bas) fixée à 20m de haut donne environ 175m non couverts (calcul : 50/tan(6.5) ah oui les cours de trigonométrie…). En pratique dans les premières dizaines/centaines de mètres autour de l’antenne il y a suffisamment de puissance résiduelle pour que les nœuds captent le signal sans souci.
- Enfin les vendeurs (notamment sur aliexpress) ont généralement tendance à être très généreux par rapport à la réalité concernant les dBi des antennes qu’ils vendent. Une antenne de 20cm ne fera jamais 5dBi par exemple.

Antennes pour nœuds mobiles

Il s’agit généralement de trouver un compromis entre la qualité d’émission/réception et la taille. Une antenne de 1m de long n’a pas trop sa place sur un nœud mobile. Voici quelques exemples d’antennes testées par la communauté :

Gizont flexible 17cm : à choisir en 868MHz bien entendu et avec le connecteur adapté à votre besoin (SMA ou RP-SMA).
Nagoya 17cm : Marque réputée. Disponible en France. Seulement disponible en SMA.
Eightwood « 6 » : Antenne 20cm bon marché, qui fonctionne plutôt bien (également utilisée sur des nœuds fixes pour limiter leur prix).
Antenne de voiture : Celle-ci a été testée et globalement validée (ROS convenable, 2,5db de pertes au bout des 3m de rg174, tient 130km/h sur autoroute). Ça n’est pas exceptionnel, mais pour le prix elle fait le job.

Sauf besoin spécifique, les antennes articulées ne sont rarement le meilleur choix. Leur articulation les rend rarement plus compactes à ranger et lorsque l’antenne n’est pas droite elle perd beaucoup de ses qualités. De même, les antennes très compactes (5cm) sont généralement de piètre qualité.

Antennes pour nœuds fixes

On privilégiera les antennes avec des connecteurs N car il sont plus solides et plus faciles à rendre étanches.

Gizont N 17cm : une valeur sûre, pas chère et étonnamment correcte pour le prix. Idéale pour fixer directement sur un boitier sans nécessiter de fixation supplémentaire (seule le boitier est fixé).
Gizont tube/fibre : prix plancher pour une antenne durable pour une installation sur un toit par exemple. Privilégier la version 55cm car c’est le meilleur rapport portée/prix (livré). Les fixations via 2 colliers métalliques ne sont pas exceptionnelles mais seront généralement suffisantes si vous avez un mat. Sinon, complétez-là par un support de ce type qui permet également une fixation sur un autre type de support (rive de toit par exemple).
Yagi pas chère.
Toute la section de chez passion-radio peut être considérée comme bonne, notamment les antennes Sirio et OPA-Design. Les systèmes de fixation sont nettement plus sérieux que ceux des antennes Aliexpress.

Câbles

Nous partons avec une très faible puissance d’émission. Il est donc crucial d’utiliser un bon câble pour ne pas perdre le signal en cours de route ni rajouter du bruit. Les règles générales sont donc :

le moins de raccords possibles entre la carte électronique et l’antenne. Évitez donc autant que possible les adaptateurs et changement de types de prises.
une longueur de câble la plus courte possible.
la meilleure qualité de câble possible.

Voici quelques câbles adaptés :

LMR400 : un câble épais et rigide, parfaitement adapté à l’extérieur.
Pigtail ipex vers N : les câbles dont on voit la tresse (RG178) sont préférables à ceux généralement tout noirs et ultra fins qu’on retrouve sur les modèles plus bas de gamme.

Systèmes de réduction des pertes : cavités, filtres…

Si vous êtes en zone perturbée dans les longueurs d’ondes proches de 869MHz (réseau de téléphonie par exemple) il peut s’avérer utile d’ajouter entre votre antenne et la carte électronique des systèmes pour bloquer toutes les ondes autres que celles de la fréquence du nœud. Pour cela il existe différents systèmes :

des filtres simples appelés BPF (filtre de bande passante), SAW ou LNT. Par exemple ça ou en plus solide/étanche ça. Pas chers, mais il peuvent au passage entrainer une petite perte de puissance, ce qui n’est pas forcément un souci si vous avez un nœud avec déjà une forte puissance d’émission et/ou une antenne à très fort gain, puisque vous devez rester dans la limite des 27dB/500mW légalement autorisés. Certains sont accompagnés d’un amplificateur, en général c’est à éviter. Retrouvez un test effectué par un membre ici.
des cavités. Par exemple ça. Il s’agit de systèmes plus chers, plus complexes, qui nécessitent également des réglages (et donc de posséder du matériel nécessaire pour l’ajustement) mais réputés plus efficaces. Retrouvez un test effectué par un membre.