Antenne G5RV

par **Mhz** Dim 20 Déc - 9:36

Antenne G5RV
C'est une antenne multibande qui s'apparente à une center-fed ou à une antenne Lévy de dimensions particulières choisies pour obtenir une impédance faible sur les fréquences proches de 3,5 7 et 14 MHz.
Le couplage à l'émetteur s'effectue à l'aide d'une boîte d'accord qui permet une utilisation toutes bandes sans risque pour l'émetteur. Les performances de la G5RV sont comparables à celles de la center-fed.
Le diagramme de rayonnement varie selon les bandes, le rayonnement maximum s'effectuant perpendiculairement au fil (pour des longueurs lambda et lambda/2) ou en 4 lobes à 45 degrés de l'axe du fil (3/2 lambda).
Sur la figure la variante (b) montre un système d'alimentation associant une ligne bifilaire de longueur 9,5m et un câble coaxial 50 ohms de longueur 21m reliés par un balun 1/1.
Ce système ne permet pas d'obtenir sur toutes les bandes un ROS acceptable dans le câble coaxial. La solution universelle est celle de la ligne bifilaire (échelle à grenouille ou twin-lead) et du coupleur placé prés de l'émetteur, comme pour l'antenne Lévy.
Réalisation
La longueur physique du brin rayonnant d'une G5RV est de 31m avec une ligne de longueur 10,3 m.

par **Mhz** Lun 5 Avr - 9:14

Cette antenne porte l'indicatif de son inventeur G5RV, R. Louis VARNEY, La première publication technique et description de la G5RV date de novembre 1966. Louis G5RV nous a quitté à l'âge de 89 ans en juin 2000.

Cette antenne que je pense bien connaitre pour l'utiliser depuis quasiment 20 ans est une antenne fabuleuse pour plusieurs raisons :
- Multi bandes 80/40/20m avec d'excellents rendements, 30/ 17m bons rendements, 15/12/10m moyens rendements

- Très performante pour un trafic sur l'Hexagone et performante en DX si elle est placée assez haute par rapport du sol ( >10m )

- Faible encombrement ( 31m ) pour les bandes disponibles

- Pas de soucis d'alimentation puisqu'elle se raccorde à du coax 50 ohms de longueur quelconque

- son faible prix de construction ou achat pour un OM non bricoleur.

Cette antenne doit être impérativement utilisée avec une boite d'accord pour fonctionner en multi bandes.

par **Mhz** Lun 5 Avr - 9:15

Le matériel pour la réaliser

- Du fil électrique souple de 2,5mm.
- Du twin lead 450 ohms.
- Du coaxial 50 ohms.
- 1 plaquette pvc ou un isolateur pour réaliser l'écarteur au centre.
- 1 Balun rapport 1/1 sur lequel on fixera le twin et la PL259 du coax 50 ohms de longueur quelconque qui ira jusqu'à la station
- 2 isolateurs.
- De la cordelette nylon pour l'accrocher et la tendre .
Réalisation
Chaque côté de l'antenne mesure 15,54 mètres, ils sont espacés au centre de 12cm.
La descente de Twin lead qui attaque le centre de l'antenne fait 10,35 mètres.
Le câble Twin lead est attaqué par un balun d'un rapport de 1/1 commercial ou un balun à air de fabrication maison avec le câble coax 50 ohms qui relie la station, pour ce balun à air faites 8 à 10 tours sur un diamètre de 15 cm.
Ps: cette antenne peut fonctionner sans balun, mais il est préférable de la faire fonctionner avec un balun

par **Mhz** Lun 5 Avr - 9:16

Diagrammes de rayonnement Vertical (EI) et horizontal Az

Exemple d'une G5RV à 10m du sol Exemple d'une G5RV à 20m du sol

Vous remarquerez qu'à 20 m du sol elle a un angle favorable pour le trafic DX

Depuis juin 2006 afin d'être QRV sur 160m j'utilise une G5RV plus grande, dont voici les dimensions 2 fois 31,50m et 20m de twin 450 ohms, qui est installée en ligne sur toute sa longueur à une hauteur moyenne de +/- 16m .
avec la G5RV full size de 63m, le rendement des bandes est différent par rapport à la G5RV normal de 31m, la G5RV de 63 m pompe comme ceci :
160m 80m 40m 30m et 17m = vraiment d'excellents rendements , pour les 20m 15m 12m et 10m rendements moyens inférieurs au dipôles rotatifs. ça fonctionne correctement mais ça ne casse pas 3 pattes à un canard !
Pour réaliser une G5RV de 63m, penser à prendre du fil de cuivre multi brin, car avec la traction et la force de tension sur une longueur de 63m, un simple fil mono brin de 2.5mm s'allongera rapidement dans le temps et sera plus fragile qu'un multi brin. Actuellement on trouve du fil cuivre multi brin résistant et de très bonne qualité chez de nombreux revendeurs comme WIMO, SARDIF ect.....
Une antenne G5RV normale ou grande peut être installée sans aucun soucis de rendement et de fonctionnement en V inversé en cas de nécessité c'est à dire opportunité d'un pylône pour l'accrocher ou par manque de place tout simplement.
La G5RV est un excellent compromis pour le trafic avec l'hexagone et le trafic DX, certes en DX elle ne vaut pas une beam ni un dipôle rotatif qui même s'il n'a aucun gain vis à vis de la G5RV , lui peut être dirigé dans la direction optimale de réception. Alors qu'une antenne filaire est victime du creux de ses lobes, ce qui peut parfois fortement atténuer un signal.

par **Mhz** Ven 23 Aoû - 11:41

Radioamateur (G3TXQ) - Antenne G5RV

Peu d'antennes polarisent autant l'opinion que la G5RV - il semble que l'on ne jure que par elle ou que l'on ne jure que par elle ! Le but de cet article est de présenter quelques faits techniques sur l'antenne et de permettre au lecteur de juger si elle peut lui être utile ou non.

A. Qu'est-ce qu'un G5RV ?

Posez cette question sur l'un des forums de discussion sur Internet consacrés à la radio amateur et vous obtiendrez presque certainement une diversité d'opinions. Le problème vient en partie de Louis Varney (G5RV) lui-même qui a décrit l'antenne de diverses manières : une section correspondante de ligne à fil nu ou de ligne de 300 ohms ; un feeder comprenant un câble coaxial de 50 ohms, un câble coaxial de 80 ohms, un câble double de 75 0 ohms ou aucun feeder du tout ; un balun, aucun balun ou une self HF !
Pour les besoins de cette discussion, nous supposerons que l'antenne comprend :

Un dipôle alimenté au centre qui mesure trois demi-ondes de long sur 20 m - représenté en rouge (A) sur le schéma
Une « section d'adaptation » de ligne d'échelle de 300 ohms d'une demi-onde électrique longue de 20 m - représentée en bleu (B) dans le schéma
Un câble coaxial de 50 ohms de longueur non spécifiée - représenté en vert (C) sur le schéma
La nécessité d'un balun à la jonction entre la ligne d'échelle et le câble coaxial - point X - est discutée plus loin

B. Quelles bandes couvre-t-il ?

Là encore, vous trouverez un large éventail d'opinions. Certains prétendent que Varney n'a jamais voulu qu'il s'agisse d'une antenne monobande de 20 m, et d'autres (souvent des fournisseurs d'antennes commerciales) affirment qu'il s'agit d'une antenne « toutes bandes » de 80 à 10 m. Varney a certainement évoqué ses performances sur toutes les bandes de 160 à 10 m (y compris les bandes WARC), il semble donc probable qu'il l'ait considérée comme autre chose qu'une antenne monobande.

Modélisons un G5RV dans EZNEC et examinons les impédances des points d'alimentation. Nous supposerons que le dipôle est construit avec un fil de cuivre nu n° 14 à une hauteur de 30 pieds au-dessus du sol moyen et que la section d'adaptation est une ligne d'échelle de 300 ohms avec un facteur de vitesse de 0,9 et une perte de 0,2 dB/100 pieds à 30 MHz. Lors de la construction du modèle, nous ajustons d'abord la longueur du dipôle pour qu'il soit résonnant à 14 150 kHz, puis nous ajustons la longueur de la section d'adaptation pour qu'elle soit une demi-onde exacte à cette fréquence ; nous constatons que le dipôle doit mesurer 103,25 pieds de long et la section d'adaptation 31,2 pieds de long (34,7 pieds * Vf).

oupe	Meilleur ROS	Le pire ROS
160 m	>100	>100
80 m	3.2	12.6
40 m	4.9	5.9
30 m	48	49,5
20 m	2.5	3.7
17m	32.1	33,6
15 m	6.1	12.9
12m	3.6	4.6
10 m	51	59,6

Le tableau de droite répertorie les pires et les meilleurs VSWR de 50 ohms présentés au point X pour chaque bande amateur. Ceux-ci sont proches des VSWR qui seraient vus par un émetteur-récepteur si une très courte longueur de câble coaxial à faible perte était utilisée. Nous remarquons que :

Sur aucune partie d'aucune bande, le ROS ne tombe en dessous de 2:1 - une limite typique pour un émetteur-récepteur à semi-conducteurs moderne
Tous les 20 m, et certaines parties des 80 m et 12 m, ont un ROS inférieur à 4:1 - une limite typique pour un émetteur-récepteur moderne avec syntoniseur automatique intégré
80 m, 40 m, 20 m, 15 m et 12 m présentent des ROS modérés qui devraient se situer dans la plage de correspondance d'un tuner externe et pour lesquels les pertes dans une courte longueur de câble coaxial de bonne qualité seraient probablement acceptables

Pour tenter d'améliorer ces chiffres de VSWR, certains fournisseurs commerciaux fournissent l'antenne avec une grande longueur de câble coaxial relativement peu gourmand en énergie, affirmant (à juste titre) que cette longueur est importante pour le fonctionnement de l'antenne. Exécutons à nouveau notre modèle avec 70 pieds de câble coaxial RG58 entre la ligne d'échelle et la plate-forme. Le tableau de droite montre les nouveaux VSWR et les pertes dans le câble coaxial. Nous voyons que :

Groupe	Meilleur ROS	Perte coaxiale
160 m	20.7	20 dB
80 m	2.8	0,8 dB
40 m	3.3	1,9 dB
30 m	8.2	7,7 dB
20 m	2.0	1,5 dB
17m	5.5	7,8 dB
15 m	3.3	3,1 dB
12m	2.4	2,4 dB
10 m	4.8	10,5 dB

20 m sont désormais utilisables sans aucun type de tuner, au prix d'une perte de 1,5 dB
80 m, 40 m, 20 m, 15 m et 12 m seraient probablement à portée d'un auto-tuner intégré, mais nous devrions accepter des pertes supérieures à 3 dB (pour 15 m)
Toutes les bandes de 80 m à 10 m seraient dans la plage de correspondance d'un bon tuner externe, mais les pertes sur 30 m, 17 m et 10 m produiraient des performances médiocres
160 m est inutilisable [Varney n'a jamais suggéré d'utiliser l'antenne sur 160 m que comme une verticale à charge supérieure avec les fils de la ligne d'échelle attachés ensemble et alimentés contre la terre]

Enfin, ce tableau compare les mesures VSWR effectuées sur un G5RV réel avec les prévisions EZNEC. L'antenne a été montée dans une configuration en V inversé avec le sommet à seulement 18 pieds ; les extrémités étaient à une hauteur de 6 pieds. Un balun de courant 1:1 était en place à la base de la ligne d'échelle et la section coaxiale comprenait environ 18 pieds de RG213.

Groupe	Plage de ROS (EZNEC)	Plage de ROS (mesurée)
80 m	10 - 3.1	8,8 - 3,1
40 m	5,7 - 4,9	6.2 - 5.6
30 m	18,3 - 18,5	>10
20 m	4,4 - 2,6	4 - 2.3
17m	13,4 - 13,2	>10
15 m	3.2 - 6.3	2,8 - 4
12m	1,8 - 2,1	2.0 - 2.0
10 m	14	>10

En général, la concordance entre les résultats prédits et mesurés est bonne, et elle est certainement assez proche pour la plupart des besoins des amateurs. Les ROS sont un peu différents de ceux des tableaux précédents en raison de la faible configuration en V inversé. Malgré cette configuration sensiblement différente, les conclusions sur la couverture de bande ne sont pas différentes.
Nous concluons que, du point de vue de la correspondance, la G5RV est loin d'être une antenne toutes bandes. Avec de faibles pertes dans la section coaxiale, l'antenne ne peut pas être utilisée sur n'importe quelle bande sans un certain type de tuner. Pour citer Varney : « L'utilisation d'un réseau de correspondance asymétrique à asymétrique entre la sortie coaxiale d'un émetteur (ou émetteur-récepteur) moderne et le câble coaxial est essentielle. Cela est dû à la condition réactive présentée à l'extrémité de la station de ce câble, qui sur toutes les bandes sauf la bande de 14 MHz, aura un SWR assez élevé à élevé ». Avec un auto-tuner intégré moderne, c'est au mieux une antenne 3 bandes (80 m, 20 m, 12 m). Avec un bon tuner externe, c'est probablement une antenne 5 bandes (80 m, 40 m, 20 m, 15 m, 12 m). D'autres bandes peuvent être amenées à portée de correspondance en subissant des pertes dans le câble coaxial !
Bien sûr, en utilisant un bon tuner externe et en évitant la section coaxiale en amenant la ligne d'échelle jusqu'à la cabane, les pertes seront probablement acceptables sur toutes les bandes de 80 m à 10 m... mais l'antenne est-elle alors une G5RV ou simplement un doublet multibande de 102 pieds ? Étant donné qu'il s'agissait de l'un des systèmes d'alimentation décrits par Varney dans son article original de 1958, il s'agit peut-être toujours d'une G5RV !

Comme tout doublet multibande, le G5RV présente une réponse azimutale différente sur les différentes bandes. À titre d'exemple, le diagramme de droite montre la réponse en espace libre à 80 m (bleu), la réponse à 20 m (rouge) et la réponse à 15 m (vert). Sur les fréquences les plus basses, la réponse azimutale est constituée de deux lobes, chacun en travers de l'antenne. À mesure que la fréquence augmente, la réponse devient plus complexe avec plusieurs lobes et des zéros. Ces caractéristiques deviennent moins prononcées lorsque l'antenne est modélisée au-dessus du sol réel, mais des zéros jusqu'à 20 dB de profondeur sont néanmoins possibles et il vaut la peine d'en tenir compte lors de la planification de l'orientation de l'antenne.

C. Balun ou pas balun ?

Il est de bonne pratique d'ingénierie d'installer un balun de courant 1:1 à chaque transition coaxiale/équilibrée dans un système d'antenne ; cela permet d'éviter les courants de mode commun sur la surface extérieure de la tresse coaxiale qui peuvent provoquer des problèmes de « RF dans la cabane » lors de la transmission et de captage de bruit local lors de la réception. Varney a préconisé un balun dans son article original, mais dans son article de 1984 sur les communications radio, il a changé d'avis car il pensait que les charges réactives pourraient entraîner un échauffement des enroulements et une saturation de son noyau. Même à l'époque, il préconisait une « self HF pour câble coaxial ».

Avec les matériaux en ferrite modernes et notre meilleure compréhension des caractéristiques du balun qu'à l'époque de Varney, il n'y a aucune raison de ne pas inclure un balun Guanella 1:1 à noyau de ferrite à l'interface ligne d'échelle/coaxial.

Le schéma de droite montre ce qui peut se passer si vous n'incluez pas le balun ; il s'agit d'un modèle EZNEC d'un système d'antenne G5RV. Les fils 1 et 2 représentent l'antenne, les fils 3 et 4 la section de la ligne d'échelle verticale et le fil 6 la section coaxiale. Les lignes violettes montrent la distribution du courant le long des fils.

Notez que :

Les courants dans les deux branches du dipôle sont inégaux ; cela entraînera une « déformation » des diagrammes d'azimut
Les courants dans les deux branches de la ligne d'échelle sont inégaux ; cela provoquera un rayonnement de la section verticale sur Tx
Il y a un courant de mode commun considérable qui circule sur le câble coaxial - le câble coaxial se retrouve à proximité de la radio et d'autres équipements domestiques ; cela peut provoquer des problèmes RFI sur Tx, et sur Rx, le bruit provenant de cet équipement peut être injecté à la jonction coaxial/ladderline

Voyons maintenant comment la situation s'améliore lorsque nous incluons un balun 1:1 (ou un starter en mode commun) - les courants dans les deux branches dipôles et les deux branches en échelle sont bien équilibrés et le courant en mode commun sur le câble coaxial est négligeable.

D. Pouvons-nous faire mieux ?

Brian Austin ZS6BKW/G0GSF a recherché des combinaisons de longueur d'antenne et de longueur de ligne d'alimentation qui permettraient une correspondance raisonnable à 50 ohms sur un certain nombre de bandes HF ; il a réussi - il a découvert qu'une antenne de 93 pieds de long alimentée par 39,8 pieds de ligne d'échelle de 400 ohms (Vf = 0,9) fournit une correspondance raisonnable sur cinq bandes. Le tableau de droite montre les meilleurs et les pires VSWR de ce système d'antenne sur chaque bande HF modélisée à une hauteur de 30 pieds au-dessus du sol moyen.

Groupe	Meilleur ROS	Le pire ROS
160 m	>100	>100
80 m	8.3	18.8
40 m	1.1	1.4
30 m	87	89
20 m	1.2	3.2
17m	1.4	1.6
15 m	80	90
12m	1.2	1.4
10 m	1,5	9.7

L'antenne serait utilisable sur les bandes 40m, 17m et 12m sans tuner, et sur une grande partie des bandes 20m et 10m. Son plus grand inconvénient est peut-être qu'elle ne couvre pas les bandes populaires 80m et 15m sans tuner.

Lorsque LB Cebik a analysé le G5RV et ses variantes, il a conclu : « De tous les cousins du système d'antenne G5RV, le système d'antenne ZS6BKW/G0GSF est celui qui s'est le plus rapproché de l'objectif qui fait partie de la mythologie du G5RV : une antenne HF multibande composée d'un seul fil et d'un système d'adaptation simple pour couvrir autant de bandes HF amateurs que possible. De 80 à 10 mètres, le système d'Austin fournit une adaptation acceptable sur 5 des 8 bandes dans la plupart des conditions sans syntoniseur d'antenne. C'est le meilleur résultat qui ait été obtenu parmi tous les systèmes qui ont retenu mon attention. »

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Le matériel pour la réaliser

Re: Antenne G5RV

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Radioamateur (G3TXQ) - Antenne G5RV

A. Qu'est-ce qu'un G5RV ?

B. Quelles bandes couvre-t-il ?

C. Balun ou pas balun ?

D. Pouvons-nous faire mieux ?

Re: Antenne G5RV