Anténa G5RV stále moderní

Jindra OK1XR mi dnes zaslal jeho prvý príspevok na náš portál. Keďže od 10. mája má u nás prebiehať naša nová súťaž, rozhodol som sa ju kôli Jindorvi presunúť na dnešný deň, čím sa jeho príspevok ako prvý kvalifikuje do našej súťaže. Za tím Slovak HAM portálu ďakuje Oliver MW3SDO.

Již několikrát se na mně obrátili mladší radioamatéři zda nevím kde sehnat podklady pro konstrukci antény G5RV. Anténa sice byla zveřejněna již vícekrát v různých pramenech, všechny tyto prameny jsou ale několik let staré a pro některé mladší amatéry nedostupné. Proto jsem se rozhodl udělat výtah z článku, který mám k dispozici. Je to článek starý 18 let.

G5RV – Louis Varney

MR Louis Varner G5RV, CX5RV konstruktér antény nazvané po něm G5RV dostal první licenci se značkou 2ARV v roce 1927. Od roku 1928 používal stále značku G5RV. Třicet let pracoval u firmy Marconi Co. ve Velké Britanii a od roku 1960 u firmy zajišťující odbornou technickou poradenskou službu v telekomunikacích. Jako expert této firmy procestoval možno říci celý svět a z většiny zemí, které navštívil, také jako radioamatér vysílal. Zaslouženou penzi trávil Louis od dubna do listopadu se svou ženou v Anglii a na zimu odjížděl do Uruquaye kde pracoval jako CX5RV. Kromě radioamatérství měl Louis řadu dalších koníčků: olejomalbu, vaření, plavání a jízdu na koni. V Uruquayi byl každodenním pomocníkem tamějších gaučů při vyhánění dobytka. Louis hovořil plynně anglicky, španělsky, francouzsky, italsky a portugalsky. „No communication problem“ říkal Louis. G5RV silent key 28. july 2000. Tolik o autorovi dnes světoznámé a stále pro svoji jednoduchost a univerzálmost oblíbené antény G5RV.

Anténu lze bez konstrukčních změn používat i na 10.1, 14 a 24 MHz. Její rozměry umožňují instalaci i na menších pozemcích, přičemž obě poloviny (je napájena symetricky) mohou být umístěny buď v přímce, nebo ve tvaru invertovaného V. Protože antény tohoto typu vyzařují většinu energie ve dvou třetinách své délky symetricky k napájenému středu, lze anténní zářič na každé straně až na jednu šestinu jeho celkové délky libovolně odchýlit od původního směru (zahnout dolů, nahoru, do strany) bez zřetelných ztrát v celkovém vyzařování. Anténa může být zmenšena i na polovinu (zářič i přizpůsobovací vedení) a pracuje potom na pásmech od 7 do 28 MHz. Spojíme-li dole oba konce napáječe, můžeme potom anténu za předpokladu dobrého uzemnění nebo protiváhy vyladit anténním členem i v pásmu 1.8 MHz (u poloviční verze na 3.5 MHz). Účinnost antény je v tomto případě menší než u klasické LW antény. Na rozdíl od většiny vícepásmových antén není G5RV navržena jako půlvlnný dipöl na nejvyšší používaný kmitočet, ale 3lambda/2 uprostřed napájená LW anténa pro pásmo 14 MHz. V tomto pásmu funguje 10.36 m dlouhé přizpůsobovací vedení (žebříček) jako impedanční transformátor 1 : 1 a umožňuje připojit symetrickou dvojlinku 75 ohmů nebo souosý kabel 50 až 80 ohmů s přijatelným ČSV přímo do vysílače. Na ostatních pásmech „nastavuje“ přizpůsobovací vedení vlastní zářič. Anténa je navržena pro kmitočet 14.15 MHz a její délka je určena ze vzorce:

kde „n“ je počet půlvln na anténě (3lambda/2). Protože se celý systém doladí do rezonance anténním členem, je v praxi použit rozměr 31.1 m. Protože anténa neobsahuje žádné laděné obvody (trapy), elektrická délka horizontálního zářiče roste se zvětšujícím se kmitočtem. Tím se snižuje se vzrůstajícím kmitočtem vertikální vyzařovací úhel antény, což je velmi výhodné obvzláště pro DX spojení. Vyzařovací diagram se mění od typicky „dipólového“ na 3.5 MHz až po „dlouhodrátový“ na 14 až 28 MHz.

Na všech pásmech kromě 14 MHz je nutné použít anténní dolaďovací člen. Při použití pro pásmo 1,8 MHz, kdy jsou spojeny napájecí konce, funguje anténa jako „Marconiho“ nebo „T“ anténa. Zářičem je pak hlavně vertikální část antény (žebříček) a horizontální vodiče slouží jako kapacitní „klobouk“. Je dobré aby napájecí vedení (žebříček) byl konstruován pokud možno co nejvíce svisle.

Pásmo 3.5 MHz

Obě poloviny horizontálního zářiče plus asi 5.18 m vodiče přizpůsobovacího vedení tvoří mírně zkrácený a zahnutý půlvlnný dipól. Zbytek přizpůsobovacího vedení je nežádoucí leč neodstranitelná reaktance připojená mezi elektrický střed dipólu a napájecí souosý kabel. Vyzařovací diagram v pásmu 3.5 MHz odpovídá půlvlnnému dipólu.

Pásmo 7 MHz

Na 7 MHz vodorovný zářič plus 4.87 m přispůsbovacího vedení funguje jako 2xlambda/2 zářiče ve fázi s vyzařovacím diagramem s poněkud ostřejšími laloky než by měl půlvlnný dipól.

Pásmo 10.1 MHz

Na 10.1 MHz funguje anténa jako kolineární soustava 2xlambda/2 ve fázi, s vyzařovacím diagramem přibližně stejným jako na 7 MHz. Po dobrém přizpůsobení anténním členem je zde anténa velmi účinná.

Pásmo 14 MHz

Na 14 MHz je anténa navržena a podmínky pro její funkci jsou ideální. Vyzařovací diagram má mnoho laloků a vertikální vyzařovací úhel je asi 14“, což je efektivní pro DX spojení..

Pásmo 18 MHz

Na 18 MHZ funguje anténa jako 2lambda napájená ve fázi, spojující v sobě zisk dvojnásobné kolineární soustavy a poměrně nízký vertikální vyzařovací úhel.

Pásmo 21 MHz

Na 21 MHz pracuje anténa jako 5lambda/2LW. Vyzařovací diagram má mnoho laloků a velmi efektivní nízký vertikální vyzařovací úhel. Přestože na konci přispůsobovacího vedení je poměrně velká reálná impedance, systém lze velmi dobře přizpůsobit a je účinný pro DX spojení.

Pásmo 24 MHz

Na 24 MHz funguje anténa obdobně jako na 21 MHz.

Pásmo 28 MHz

Na 28 MHz anténa funguje jako dvě LW antény, každá 3lambda/2 napájené ve fázi. Vyzařovací diagram je podobný jako u 3lambda/2 LW antény.

Konstrukce

Rozměry antény a přizpůsobovací vedení jsou na náčrtku antény. Vodorovný zářič by měl být ve výšce alespoň 10.36 m nad zemí, což je optimální výška lambda/2 pro 14 MHz. Pokud je anténa udělána jako invertované V, tak pro maximální účinnost antény by úhel mezi oběma rameny neměl být menší než 120 stupňů. Přizpůsobovací vedení by mělo být konstruováno pokud možno vždy jako „žebříček“, aby mělo co nejmenší ztráty. Protože na něm budou vždy stojaté vlny proudu i napětí, jeho skutečná impedance není důležitá. Pokud se místo vzdušného žebříčku použije černá plochá TV dvojlinka 300 ohmů, je vhodné aby to byl perforovaný typ (s vysekanými okénky). Při použití TV dvojlinky nezapomenout na zkracovací činitel, který je 0.8 – 0.9 dle typu dvojlinky. Dvojlinka má nevýhodu stárnutí a s tím spojené změny vlastností a horší mechanickou odolnost než má vzdušné vedení. Přizpůsobovací vedení by mělo viset svisle od antény minimálně v délce 6m (není-li možno v celé délce 10.36 m). Zbývající část by měla být ohnuta asi ve výši hlavy a odvedena k místu připojení napájecího souosého kabelu. Pro napájení antény je doporučen souosý kabel o impedanci 50 – 75 ohmů. Kabel je připojen přímo na konec přizpůsobovacího vedení (žebříčku) antény. Podstatné však je použití anténního přizpůsobovacího členu mezi koncem napájecího vedení a vysílačem. Místo souosého kabelu lze napájet anténu vzdušným vedením (žebříčkem), jehož konstrukce je stejná jako přizpůsobovací vedení. Tento už může být různě zalomen a tvarován dle potřeby. V takovém případě může být prakticky libovolná délka od antény až k vysílači, musí se zachovat hlavně svislost délky přizpůsobovacího vedení (10.36 m, minimum 6 m). V tomto případě je vhodnější souměrný anténní přizpůsobovací člen. Při napájení souosým kabelem (výhoda průchodu kabelu zdí, nebo tažení kabelu lištou po zdi) někdy dojde k tomu, že proud teče po vnější straně souosého napáječe. Může to působit TVI. To lze odstranit tak, že těsně pod místem připojení k žebříčku vytvoříme z tohoto napáječe 8–10 závitů na průměru asi 15 cm. Závity se obalí pevně PVC izolační páskou.

Vodorovná část antény (dipól) je z fosfor-bronzu. Nekoroduje, nevytahuje se. Lze použít i lakovaný CuL vodič o průměru 1–1.5 mm s rizikem, že anténa vlivem vytažení drátu změní trošku svoji délku. Nevhodný je autokabel. Je těžký, izolace vlivem povětrnostních podmínek praská a nechráněný kabel v těchto místech koroduje. Naprosto nevhodný je zelený vojenský telefonní kabel (tzv. PéKáčko). Po jedné zimě je mrazem popraskaný kabel k nepotřebě.

 

Konstrukce přizpůsobovacího vedení (žebříčku)

Žebříček je zkonstruován ze dvou smaltovaných Cu drátů o průměru 0.8–1 mm. Jako rozpěrky se nejlépe osvědčily brčka (stébla) z PVC na pití limonády. Ne měkká s ohýbacím kolínkem, ale klasická neohýbací z tvrdší hmoty. Rozteč žebříčku je 50 mm. Brčka si nastříháme na délku cca 60 mm. Cu vodiče je nejlépe natáhnout souběžně na zahradě, svíčkou nebo zapalovačem nahřát konce vodičů a brčko tímto horkým koncem propíchnout a posunot dále. Takto postupujeme na obou vodičích až je navlečeno potřebné množství rozpěrných tyček. Brčka se rozmístí souměrně po celé délce žebříčku (cca 15 cm od sebe) a pod brčkem a nad ním pevně obtočit kousek Cu vodiče. (Upřesnění: Jedná se o zafixování rozpěrky na daném místě, aby bylo znemožněno posouvání rozpěrky nahoru a dolů. Řešil jsem to tak, že pod rozpěrkou omotám vodič žebříčku Cu drátem například z cívky, stykače, starého trafa apod. o průměru cca 0.8 mm. Je potřeba udělat asi tak 5 závitů, pokračovat přes rozpěrku a těsně nad ní zase cca 5 závitů. Drží to!!! Druhá možnost je kapka z lepicí pistole. Pod a nad rozpěrkou.) Tímto jsou brčka zafixována v potřebné poloze. Na konce vodičů přiletujeme kabelová očka o průměru 4 mm. Na konce dipólu a konce souosého kabelu taktéž, poté se anténa a napájecí souosý kabel spojí se žebříčkem šroubky M4. Spoje je dobré umístit do tuby z umělé hmoty (od léků a podobných) a zalít tavicí pistolí nebo epoxidem. Spoje musí být dokonale chráněny proti vlivům počasí. Takto vytvořený žebříček je lehký, odolá všem vrtochům počasí, větrům a vichřicím. Vyzkoušeno léty provozu antény G5RV naprosto bez závad. Jako anténní přizpůsobavací člen můžeme použít Z-MATCH. S výborným výsledkem lze použít anténní přízpůsobavací člen RAT-97 od OM3AI a OM3QQ zveřejněný v Radiožurnálu 3/1997.

Jindra OK1XR

Prameny

Amatérské rádio A12/1985
http://www.radioworks.com/Varney/poles.htm
www.radioworks.com/Varney/G5RVmain.htm
www.kwarc.on.ca/g5rv_sk.html