Fabrication d'une antenne pour recevoir les positions d'avions ! (ADS-B)
✎ Par Hugo⌛ Le 19/05/2026 23:40
📌 Lieu : Metz
📂 Catégorie : Électronique
📎 Mots clés : Bricolage, antenne, SDR
⏱ Temps de lecture : environ 11 minutes
À quoi ça sert ?
Les avions émettent en tout temps des paquets de données contenant notamment leur position géographique. En ligne droite, ces paquets sont diffusés moins souvent que pendant les virages, lors desquels il est plus intéressant de communiquer avec une plus grande fréquence sa position aux avions alentour. C'est ce qui constitue le radar tertiaire (ou en tout cas une émission spontanée de l'avion, pas un écho du radar primaire ou une réponse à une demande du radar secondaire) : les avions diffusent autour d'eux un signal qui indique où ils sont (altitude, coordonnées GPS, ...). C'est ce que montrent Flightradar24 ou ADSBexchange, par exemple.Ces paquets de données prennent la forme d'une brève modulation d'une onde à 1090 MHz, ce qui la place dans le domaine des UHF : ultra hautes fréquences, donc, des ondes très petites nécessitant une antenne très petite.
Après avoir eu des résultats assez satisfaisants en nombre d'avions et en portée (de l'ordre du régional) en tentant de capter ces signaux avec l'antenne UHF de base fournie avec la clé SDR, une simple antenne télescopique, j'ai voulu fabriquer une antenne un peu plus performante, ce qui représentait surtout l'occasion de ressortir le matériel de bricolage pour s'amuser un peu.
Calcul, conception
L'antenne télescopique fournie de base est un dipôle : le fil intérieur du câble coaxial ("âme") est connecté à l'élément télescopique du haut, et le blindage ("tresse") du câble est connecté à l'élément télescopique du bas. Il s'agit de l'une des antennes les plus simples.
Pour améliorer un peu la réception, tout en restant omnidirectionnel (pas directif, donc, capter à 360°), l'une des possibilités est la ground-plane qui consiste en une tige verticale en haut connectée à l'âme et plusieurs radiales en bas, orientées avec un certain angle.
L'impédance d'une antenne doit correspondre au mieux avec l'impédance du reste du système, en gros si le récepteur et le câble fonctionnent à 50 ohms, l'antenne doit être réglée pour 50 ohms. Sur ce type d'antenne, c'est l'angle des radiales qui nous permet de régler cela, à environ 45° pour obtenir une impédance de 50 ohms. Dans le cas inverse, le signal s'affaiblirait.
Le calcul d'impédance n'est pas encore un sujet que je maîtrise, donc sans que je détaille, on va en rester aux recommandations expérimentales que l'on peut trouver dans la littérature, soit 45° pour 50 ohms.
La longueur de la tige verticale est, comme souvent dans les calculs d'antennes, d'un quart de la longueur d'onde, soit pour 1090 MHz, 300000/1090 = 275 mm, soit 275/4 = 69 mm environ. Il faut ensuite multiplier ça par un coefficient qui, si j'ai bien compris, représente "combien de fois la vitesse de la lumière est plus lente dans un câble par rapport au vide", avec un brin d'antenne étant assimilée ici à un câble en métal isolé par l'air autour. Pour des métaux conducteurs typiques, c'est environ 95%, donc 69×0,95 = 66 mm, quasiment.
Ensuite, les radiales sont censées être 12% plus longues, soit 73 mm.
J'ai choisi de faire six radiales, ce qui est en général le maximum de ce qui se fait. Comme lorsque j'avais conçu mon antenne discône, je partais du principe que les radiales servent à simuler une surface continue, mais avec une prise au vent inférieure et surtout une plus grande facilité de construction. Un peu comme un grillage simule une paroi pleine (par exemple, un réflecteur d'antenne TV, ou bien l'espèce de grillage présent sur la porte des micro-ondes pour voir au travers tout en empêchant les ondes de sortir). Alors plus il y a de radiales, plus l'antenne est proche du modèle théorique. Jusqu'à ce qu'ajouter plus de radiales n'amène qu'un bénéfice négligeable, alors, en avoir huit était suffisant pour une discône, en avoir six sera assez dans le cas de ma petite ground-plane.
Fabrication
Pour fabriquer ça, j'ai acheté des embouts soudables SMA femelle, c'est-à-dire du bon type pour brancher le câble coaxial.D'ailleurs, alors que j'utilisais jusque là des câbles RG 174 (50 ohms, fins, avec beaucoup de pertes en ligne : 0,7 dB/m), je suis passé aux câbles HF 240 (apparemment un équivalent au LMR 240, toujours 50 ohms, mais plus épais, avec une perte à 1090 MHz de seulement 0,21 dB/m annoncée) afin d'avoir beaucoup moins de pertes en ligne, car entre le récepteur dans la chambre et la discône, il y a 13 m de fil (ce qui est énorme si le type de câble présente beaucoup de pertes), et entre la chambre et cette nouvelle petite antenne j'ai prévu 10 m de fil. J'en ai donc profité pour remplacer 10 m sur les 13 m afin que la discône soit encore plus performante puisque le signal qu'elle reçoit est maintenant moins atténué par le câble.
Ma première version de la discône, dont la résistance mécanique n'était pas du tout satisfaisante, était faite avec des tiges en laiton. J'ai donc utilisé un peu de mon stock de barres en laiton pour réaliser cette antenne. L'image montre le montage à blanc où une pince tient l'embout soudable pour le câble, et de la patafix empêche les radiales de glisser une fois étamées et posées à 45° sur l'embout soudable.
Pour protéger l'antenne du vent et de la pluie, j'ai eu l'idée, en parcourant un catalogue de matériel, d'utiliser un manchon PVC et un couvercle (ceux qui servent d'accès aux tuyaux d'égout dans les bâtiments). Quand on m'a confirmé que le bouchon pouvait aller sur le manchon, je les ai acheté et j'ai conçu une pièce support à imprimer en 3D avec à la fois le diamètre intérieur du manchon PVC (le gros tuyau) et le diamètre du tube PVC qui me servira de support d'attache (le petit tuyau). Ce support présente de grandes ouvertures qui permettront d'aérer l'humidité interne. Avec quelques boulons pour tenir le tout.
Et l'antenne insérée dans le manchon, posée sur le support imprimé :
Il ne manquait plus qu'une petite pièce de séparation pour tenir l'embout du câble afin que ce ne soient pas les radiales soudées qui maintiennent le poids du câble en se reposant sur le support, également dessinée puis imprimée en 3D. Cela permet aussi de réhausser un peu l'antenne, pour l'éloigner des boulons, il restait de la place en hauteur. Ensuite le filetage intérieur du bouchon PVC a été collé au manchon PVC avec un joint silicone.
Installation et tests
En réalité, la partie la plus difficile n'était pas de souder les tiges en laiton, ni de concevoir un support à imprimer en 3D à assembler avec les parties en PVC, mais bien de trouver l'endroit où installer l'antenne.Tous mes tests, très concluants (beaucoup d'avions reçus, les plus loin à 350 km de moi), ont eu lieu sur le balcon devant ma chambre, c'est à dire avec une vue uniquement de l'est, du nord et de l'ouest, le sud étant bloqué par le mur de ma chambre. L'ADS-B requiert une vue directe sur les avions, même s'ils se trouvent à l'horizon. En général.
Alors j'ai logiquement pensé qu'installer l'antenne sur le toit, avec une vue quasiment dégagée du ciel à 360° (l'immeuble est assez haut comparé aux autres constructions du quartier) comme recommandé par Flightradar24, donnerait des résultats encore meilleurs.
... Pas du tout.
À peine mise sur le toit, attachée à la clôture qui sert à cacher les clims/tuyaux, comme je l'ai fait pour la discône sans souci de perturbation, l'antenne ADS-B ne captait plus que les avions passant au-dessus de la ville, disons une portée maximale d'une dizaine de km à une centaine de km selon la position sur le toit.
Pendant deux jours, j'ai testé divers endroits de la toiture : sur la clôture, loin de la clôture, plus ou moins haut, hors du périmètre de la clôture, etc. Mais en termes de quantité d'avions reçus et surtout de distance à l'avion le plus loin, rien ne battait la position où l'antenne était accrochée au garde-corps métallique du balcon, avec une vue non-dégagée. Je suppose donc que je vais la laisser ici au lieu de l'installer convenablement sur le toit, en la mettant quelques mètres plus vers l'ouest pour disposer d'un peu moins d'obstacles comparé à la position juste devant la fenêtre de ma chambre.
Mes statistiques, en particulier en portée maximale et en cap (direction) des avions reçus, sont disponibles sur cette page de FR24.
D'après la courbe jaune, l'antenne est plutôt omnidirectionnelle, malgré les obstacles que représente l'appartement en lui-même. Si l'antenne était sur le toit, les obstacles auraient été plus éloignés, et la courbe jaune se serait donc plutôt approchée d'un cercle parfait. Je suppose que le toit impose trop de réflexions (du fait des nombreux éléments métalliques : machines de clim, clôtures, tuyaux, ...) ce qui, même si ça ne réduit pas la force du signal reçu, dégrade la qualité des informations, et donc le logiciel n'arrive plus à décoder les positions géographiques contenues dans les paquets. Cela ne pose pas de souci pour les fréquences plus basses, comme on le voit sur le nouvel emplacement de ma discône en plein sur la clôture métallique, ce qui est étrangement l'endroit du toit qui affaiblit le moins le signal qu'elle reçoit.
Enfin, quelques photos supplémentaires, notamment des exemples de tests (infructueux) effectués sur le toit.
Exemple de résultat sur le toit (le plus éloigné : 70 km), et exemple de résultat sur le balcon (le plus éloigné : 280 km) :
Résultat statistique sur uniquement une soirée, à l'emplacement final sur le garde-corps de la terrasse (un peu plus loin que le balcon de la chambre) pour illustrer l'explication de cette "courbe jaune" :
BIBLIOGRAPHIE
Alexander Sse Frank, calcul d'antenne ground-plane. Lambda/4 Groundplane
LowPowerLab, facteur de vélocité. Velocity Factor, 19 avril 2017.
Flightradar24, documentation des statistiques feeder. Documentation_Feeder_Statistics.pdf