G5RV — это многодиапазонная проволочная ВЧ-антенна, широко используемая радиолюбителями, поскольку она представляет собой эффективное антенное решение для нескольких диапазонов при небольших затратах: детали, конструкция, характеристики.
Многодиапазонная проводная КВ-антенна G5RV представляет собой очень удобное и экономичное многодиапазонное антенное решение для любительской радиосвязи в КВ-диапазоне, благодаря чему она пользуется популярностью уже много лет. Антенна G5RV основана на концепции двойной антенны и была разработана Луисом Варни, который носил радиолюбительский позывной G5RV. Первоначально дизайн был разработан в 1946 году, но только в 1958 году он был опубликован, когда он появился в бюллетене RSGB за июль 1958 года (предшественник нынешнего журнала RSGB RadCom. С тех пор дальнейшие примечания появились в RSGB Radio Communication в июле 1984 года. Многодиапазонная КВ-антенна G5RV работает на всех любительских диапазонах от 80 до 10 метров, хотя КСВ на некоторых диапазонах выше, чем на других. Он может быть собран из легкодоступных компонентов, или существует множество коммерческих версий. Дополнительным преимуществом является то, что он не занимает столько места, сколько полноразмерный 80-метровый диполь, и это может быть преимуществом для тех, у кого меньшая площадь для антенн. Для тех, у кого мало места, есть даже G5RV половинного размера, часто называемый младшим G5RV, который доступен, и он занимает половину места.
Основные сведения об антенне G5RV
Антенна G5RV представляет собой дуплет с питанием от любительского радиоцентра с симметричной резонансной фидерной линией, которая служит согласователем импеданса для коаксиального кабеля 50 Ом к приемопередатчику. Есть две реализации антенны G5RV. В первом используется открытый механизм подачи проволоки длиной 34 фута (10,36 метра), в то время как во втором используется открытый механизм подачи проволоки любой удобной длины, который подключается непосредственно к блоку согласования антенны. Антенна G5RV, которая подключается непосредственно к двойному или коаксиальному кабелю 75 Ом, вероятно, является более популярной, и она показана ниже. Однако при использовании этого варианта лучше включить в схему балун. Кроме того, передатчик должен иметь подходящую возможность настройки или внешний блок настройки передатчика, чтобы гарантировать, что он может согласоваться с антенной. Хотя предполагается разумная нагрузка, фактическая нагрузка на большинстве частот выходит за пределы диапазона, который могут выдержать современные передатчики радиосвязи без схемы защиты усилителя мощности, снижающей уровни мощностиf.
Хотя антенна G5RV с открытым проводом длиной 31 фут / 10,36 метра перед переходом на двойную или коаксиальную антенну является удобным вариантом, другим решением является использование блока настройки антенны. Более поздние корректировки учитывали различные типы сбалансированных фидеров, которые можно было использовать:
| ТИП ПОДАЧИ | ДЛИНА (БРИТАНСКАЯ) | ДЛИНА (МЕТРИЧЕСКАЯ) |
|---|---|---|
| Открытый провод | 34 фута | 10,36 метра |
| Лестничная линия | 30,6 футов | 9,33 метра |
| ТВ 75 Ом двойной | 28 футов | 8,53 метра |
Первоначальная конструкция антенны G5RV включала в себя схему подходящего блока настройки, хотя существует множество блоков настройки, способных обеспечить хорошее согласование. Необходимо обеспечить переход от балансного к небалансному, т.е. используется балун.
Блок согласования настройки антенны выполняет две функции. Один из них должен соответствовать импедансу, потому что. Как и любая антенна, она не даст точного совпадения. Во-вторых, обеспечить переход от сбалансированного к несбалансированному.
Вероятно, лучший вариант — использовать антенну с внешним или выносным блоком тюнера, а затем проложить через любое здание коаксиальный кабель с низким КСВ.
Работа антенны G5RV
Антенна G5RV работает в широком диапазоне частот и способна обеспечить приемлемое согласование на большинстве любительских радиодиапазонов. Первоначально антенна была разработана в 1946 году, когда количество диапазонов было намного меньше, чем сейчас. На самом деле он был разработан для удовлетворения потребностей тогдашних диапазонов: 80 м, 40 м, 20 м и 10 м. В то время даже 15 метров не было выделенным радиолюбительским диапазоном.
Ввиду количества различных диапазонов, в которых работает антенна, способ ее работы немного отличается, т. е. количество длин волн в каждой секции и, следовательно, ее характеристики.
- 3,5 МГц, 80 метров: на 80 метрах антенна G5RV использует плоскую вершину, а также около 5 метров согласующей секции для формирования полуволнового диполя. В результате на его входе возникает реактивная нагрузка.
- 7 МГц, 40 метров: на 40 метрах антенна G5RV работает с использованием верхней секции плюс почти 5 метров согласующей секции и работает как частично свернутая коллинеарная решетка с двумя полуволнами в фазе. Опять же, антенна представляет собой реактивную нагрузку для любого передатчика на ее входе.
- 10 МГц, 30 метров: В этом диапазоне G5RV работает как две полуволны в фазе, в результате чего на входе возникает очень реактивная нагрузка.
- 14 МГц, 20 метров: считается, что это диапазон, для которого первоначально была разработана антенна. Он работает как диполь 3 λ/2 и представляет резистивную нагрузку около 90 Ом на своем входе. Это обеспечило хорошее соответствие коаксиальному кабелю 75 Ом, который широко использовался в то время.
- 18 МГц, 17 метров: G5RV работает как две синфазные полноволновые антенны, которые немного заходят в фидерную секцию. Антенна немного реактивна, но имеет высокий импеданс, поскольку верхняя часть питается от точки высокого напряжения.
- 21 МГц, 15 метров: Антенна работает как антенна 5 λ / 2. Поскольку он представляет собой нечетное количество длин волн, он подается в текущий узел и лишь слегка реактивен.
- 24 МГц, 12 метров: G5RV работает как немного длинная антенна 5 λ / 2 и поэтому немного реактивна, но общий импеданс не слишком высок.
- 28 МГц, 10 м: Антенна работает как две секции 3λ / 2, питаемые синфазно. Это дает нагрузку с высоким импедансом, которая является слегка реактивной.
Антенна представляет собой компромисс, и она представляет собой множество различных нагрузок для передатчика. Хотя это могло быть приемлемым во времена вакуумных ламп/клапанов, когда она была разработана, современные полупроводниковые усилители мощности не любят такого разнообразия нагрузок, и необходимо использовать блок настройки антенны. С точки зрения излучения антенна G5RV обеспечивает почти эквивалентные характеристики. диполю на 80 и 40 метров. На 20 метрах увеличенная длина означает, что лепестки излучения обеспечивают меньший угол излучения в каком-то направлении, и, следовательно, это может благоприятствовать сигналам на большие расстояния в направлении лепестков, поскольку они будут иметь тенденцию приходить под малым углом. На самом деле Луи Варни всегда утверждал, что антенна лучше всего работает на 20 метрах.
Антенна G5RV и балун
Антенна G5RV представляет собой дуплетную антенну сбалансированного формата, т. е. ни один из двух питающих проводов не заземлен. Однако одним из основных способов питания антенны является использование коаксиального кабеля, который по своей природе является несимметричным.
Для питания антенны и преобразования фидера с симметричного открытого провода или ленточного кабеля в коаксиальный требуется использование балуна — симметричного трансформатора в несимметричный.
Балун может принимать разные формы. Он может быть построен вокруг ферритового сердечника, но чаще всего для этого типа применения балун может состоять из 8–10 витков коаксиального кабеля диаметром около 6 дюймов, если радиус изгиба коаксиального кабеля позволяет это. Эта конфигурация действует как РЧ-дроссель и предотвращает протекание синфазных токов по коаксиальному кабелю.
Хотя это увеличивает вес антенны G5RV, такой подход часто очень успешно используется.
Антенна G5RV и КСВ
Очевидно, что в 1946 году у Луи Варни не было доступа к компьютерному моделированию своей антенны G5RV. В последние годы компьютерное моделирование антенны показало, что она обеспечивает высокий уровень КСВ на большинстве диапазонов. Типичные цифры могут быть следующими: 6,5:1 на 3,7 МГц, 5,5:1 на 7,1 МГц, 2,4:1 на 14,2 МГц, 4,6:1 на 21,2 МГц и выше, 10:1 на 28 МГц и другие радиолюбительские диапазоны КВ.
Это означает, что с современными передатчиками с полупроводниковыми усилителями мощности необходимо использовать блок настройки антенны. Без этого усилитель мощности будет иметь неприемлемо высокий уровень КСВ и либо будет разрушен, если в схему не включена защита КСВ, либо схема защиты снизит выходной сигнал до уровня, при котором уровни тока и напряжения, возникающие в результате от высокого КСВ можно допустить.
Даже когда ATU используется с антенной G5RV, уровень отраженной мощности может привести к высоким уровням потерь, если коаксиальный фидер не имеет достаточно низких потерь. Если потери в коаксиальном фидере высоки, то КСВ будет выглядеть не так плохо, потому что прямое направление ослабляется, а отраженная мощность снова ослабляется. Это означает, что отраженная мощность, наблюдаемая в передатчике, намного ниже, поэтому любые измерения предполагают, что КСВ не так уж и плох.
Производительность G5RV и выбор
Антенна G5RV имеет много преимуществ, но при выборе антенны стоит понимать все компромиссы против преимуществ.
| Преимущества КВ антенны G5RV Многодиапазонность: Антенна G5RV обеспечивает многодиапазонность. Он может работать на всех любительских диапазонах от 80 до 10 метров. Простая конструкция: G5RV можно довольно легко собрать из компонентов, доступных в радиолюбительских магазинах и торговых точках. Низкая стоимость: можно построить антенну G5RV с очень небольшими затратами — нет предметов с высокой ценой | Недостатки КВ антенны G5RV Компромиссная антенна: Антенна не обеспечивает хорошего согласования на многих частотах — всегда рекомендуется использовать блок настройки антенны . Остерегайтесь потерь на коаксиальном кабеле: с некоторыми серийно выпускаемыми антеннами можно использовать коаксиальный кабель с относительно большими потерями. Это может дать лучшее значение КСВ на передатчике, но приведет к потере сигнала. Проверьте перед покупкой или, если вы делаете G5RV самостоятельно, используйте коаксиальный кабель с малыми потерями. Диаграмма направленности: Диаграмма направленности антенны зависит от используемых частот. Во многих случаях это может не быть особой проблемой. |
Антенна G5RV изначально разрабатывалась до появления полупроводниковых технологий, когда использовались вентили/термоэлектронные трубки. Эти устройства были относительно терпимы к низкому КСВН, поэтому в антеннах часто допускались высокие уровни КСВН. Сегодня при использовании полупроводниковых выходных устройств более важен КСВН, и поэтому для защиты УМ всегда следует использовать антенный согласующий блок.
Антенна G5RV половинного размера
Несмотря на то, что традиционный G5RV меньше полуволнового диполя для самого нижнего диапазона (80 метров), он все же может быть слишком большим для некоторых станций. Чтобы удовлетворить эту потребность, была разработана антенна под названием G5RV половинного размера или младшая антенна G5RV. Вместо того, чтобы покрывать КВ-диапазоны от 80 до 10 метров, G5RV Junior работает только на диапазонах от 40 до 10 метров и примерно вдвое меньше. В 1966 году Луи Варни заявил, что антенну можно уменьшить до половины размера — таким образом необходимо укоротить как верхнюю секцию провода, так и длину шлейфа фидера. Это означает, что верхняя часть антенны должна быть 51 фут или 15,5 метра, а соответствующий двойной фидер может быть 17 футов или 5,2 метра в случае открытого механизма подачи проволоки или 15 футов или 4,6 метра в случае использования 300-омного ленточного фидера.
Точно так же, как обе стороны фидера могут быть скреплены ремнями вместе, и вся антенна G5RV нормального размера может использоваться с хорошим ATU для обеспечения покрытия 160 метров (верхний диапазон), точно так же можно использовать тот же метод с антенной половинного размера. Антенна G5RV для покрытия 80 метров. Эта антенна, как и ее полноразмерный старший брат, работает с высокими уровнями КСВ и поэтому для любой передающей радиосвязи блок настройки антенны необходим. Антенна G5RV имеет много преимуществ, и она может обеспечить решение для многих ситуаций, когда недорогая многодиапазонная проводная антенна необходима для радиолюбительской связи на КВ. Антенна использовалась в течение многих лет тысячами людей и дала некоторые полезные результаты, хотя переменный импеданс, представленный передатчику, означает, что с современными трансиверами на основе полупроводников блок настройки антенны необходим для поддержания КСВ в допустимых пределах. Также требуется использование коаксиального кабеля с низкими потерями для снижения уровня потерь при работе с высокими уровнями КСВ, наблюдаемыми практически на всех диапазонах.