Antena de radio multibanda G5RV

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g5rv

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La G5RV es una antena de alambre HF multibanda ampliamente utilizada por los radioaficionados porque proporciona una solución de antena eficaz para múltiples bandas a bajo costo: detalles, construcción, rendimiento.

La antena HF de alambre multibanda G5RV proporciona una solución de antena multibanda muy conveniente y rentable para las comunicaciones de radioaficionado de HF y, como resultado, ha sido popular durante muchos años.

La antena G5RV se basa en el concepto de antena doublet y fue diseñada por Louis Varney, que tenía el indicativo de radioaficionado, G5RV. El diseño fue ideado originalmente en 1946, pero no fue hasta 1958 que se publicó cuando apareció en el Boletín RSGB de julio de 1958 (el predecesor de la actual revista RSGB RadCom. Desde entonces, aparecieron más notas en RSGB Radio Communication en julio de 1984.

La antena multibanda G5RV HF funciona en todas las bandas de aficionados de 80 metros a 10 metros, aunque el VSWR es más alto en algunas bandas que en otras. Se puede construir a partir de componentes fácilmente disponibles, o hay muchas versiones que están disponibles comercialmente. Una ventaja adicional, es que no ocupa tanto espacio como un dipolo de tamaño completo de 80 metros y esto puede ser una ventaja para aquellos con áreas más pequeñas para sus antenas.

Para aquellos con espacio limitado hay incluso un G5RV de medio tamaño, a menudo llamado G5RV junior que está disponible, y ocupa la mitad del espacio.

Antena HF multibanda G5RV para operación de radioaficionado / radioaficionado

Conceptos básicos de la antena G5RV

La antena G5RV es un centro de radioaficionado alimentado con doblete con una línea de alimentación resonante simétrica, que sirve como emparejador de impedancia para un cable coaxial de 50Ω al transceptor.

Hay dos implementaciones de la antena G5RV. El utiliza 34 pies (10,36 metros) de alimentador de alambre abierto, mientras que el segundo utiliza cualquier longitud conveniente de alimentador de alambre abierto que esté conectado directamente a una unidad de sintonía de antena que coincida.

La antena G5RV que hace la transición directamente a cable gemelo o coaxial de 75 Ω es probablemente la más popular y se muestra a continuación. Sin embargo, cuando se utiliza esta opción, lo mejor es incorporar un balun en el circuito. También el transmisor necesitará tener una capacidad de sintonización adecuada o una unidad de sintonización externa por parte del transmisor para asegurarse de que pueda coincidir con la antena. Aunque está destinado a ofrecer una carga razonable, la carga real en la mayoría de las frecuencias caerá fuera del rango que los transmisores de radiocomunicaciones modernos pueden tolerar sin que los circuitos de protección de megafonía reduzcan los niveles de potenciaf.

Antena G5RV básica con 31 pies de transición doble a 75 Ω gemelo o coaxial.
Antena G5RV básica con 31 pies de transición doble a 75 Ω gemelo o coaxial.

Aunque la antena G5RV con 31 pies / 10,36 metros de cable abierto antes de la transición a gemelo o coaxial es una opción conveniente, otra solución es utilizar una unidad de sintonización de antena.

Ajustes posteriores tuvieron en cuenta los diferentes tipos de alimentadores equilibrados que se podían utilizar:

TIPO DE ALIMENTACIÓN LONGITUD (IMPERIAL) LONGITUD (MÉTRICA)
Alambre abierto 34 pies 10,36 metros
Línea de escalera 30,6 pies 9,33 metros
TV 75Ω twin 28 pies 8,53 metros

El diseño original de la antena G5RV incluía el circuito para una unidad de sintonía adecuada, aunque hay muchas unidades de sintonía que son capaces de proporcionar una buena combinación. Es necesario asegurarse de que haya una transición equilibrada a desequilibrada, es decir, se utilice un balun.

Antena G5RV con unidad de sintonización de antena
Antena G5RV con unidad de sintonización de antena.

La unidad de sintonía de la antena proporciona dos funciones. Una es igualar la impedancia porque. Como cualquier antena, no dará una coincidencia exacta. El segundo es proporcionar la transición equilibrada a desequilibrada.

Probablemente la mejor opción es usar la antena con una unidad sintonizadora externa o remota y luego la carrera, aunque cualquier edificio puede ser cable coaxial con un VSWR bajo.

Funcionamiento de la antena G5RV

La antena G5RV opera sobre una banda ancha y es capaz de proporcionar una coincidencia razonable en la mayoría de las bandas de radioaficionados. La antena fue diseñada originalmente en 1946, cuando el número de bandas era mucho menor de lo que es ahora. De hecho, fue diseñado para satisfacer las necesidades de las bandas de entonces: 80 metros, 40 metros, 20 metros y 10 metros. En este momento, incluso 15 metros no era una banda de radioafición asignada.

En vista del número de bandas diferentes en las que opera la antena, la forma en que funciona es ligeramente diferente, es decir, el número de longitudes de onda en cada sección y, por lo tanto, su rendimiento.

  • 3,5 MHz, 80 metros: En 80 metros, la antena G5RV utiliza la parte superior plana, así como unos 5 metros de la sección correspondiente para formar un dipolo de media onda. Como resultado, presenta una carga reactiva en su entrada.
  • 7 MHz, 40 metros: En 40 metros, la antena G5RV opera utilizando la sección superior más casi 5 metros de la sección correspondiente y funciona como un conjunto colineal parcialmente plegado con dos medias ondas en fase. Una vez más, la antena presenta una carga reactiva a cualquier transmisor en su entrada.
  • 10 MHz, 30 metros: En esta banda el G5RV funciona como dos medias ondas en fase y, como resultado, presenta una carga muy reactiva en la entrada.
  • 14 MHz, 20 metros: Se dice que esta es la banda para la que se diseñó originalmente la antena. Funciona como un dipolo de 3 λ / 2 y presenta una carga resistiva de aproximadamente 90 Ω en su entrada. Esto proporcionó una buena combinación con el coaxial de 75 Ω que se usó ampliamente en ese momento.
  • 18 MHz, 17 metros: El G5RV funciona como antenas de onda completa en fase dos que se extienden ligeramente hasta la sección del alimentador. La antena es ligeramente reactiva, pero presenta una alta impedancia en vista de la sección superior que se alimenta en un punto de alta tensión.
  • 21 MHz, 15 metros: La antena funciona como una antena de 5 λ / 2. Como representa un número impar de longitudes de onda, se alimenta en un nodo actual y solo es ligeramente reactivo.
  • 24 MHz, 12 metros: El G5RV funciona como una antena ligeramente larga de 5 λ / 2 y, como tal, es ligeramente reactiva, pero la impedancia general no es demasiado alta.
  • 28 MHz, 10 metros: La antena actúa como dos secciones 3λ / 2 alimentadas en fase. Da una alta carga de impedancia que es ligeramente reactiva.

La antena es en gran medida un compromiso y presenta una variedad de cargas diferentes para el transmisor. Si bien esto puede haber sido aceptable en los días de los tubos / válvulas de vacío cuando fue diseñado, a los semiconductores modernos no les gusta esta variedad de cargas y se debe utilizar una unidad de sintonía de antena. En términos de radiación, la antena G5RV proporciona un rendimiento casi equivalente a un dipolo en 80 y 40 metros. En 20 metros, la longitud extendida significa que los lóbulos de radiación proporcionan un ángulo más bajo de radiación en alguna dirección y, por lo tanto, puede favorecer señales de larga distancia en la dirección de los lóbulos, ya que tenderán a llegar a un ángulo bajo. De hecho, Louis Varney siempre sostuvo que la antena funcionaba mejor en 20 metros.

Antena G5RV y balun

La antena G5RV es una forma de antena doublet que tiene un formato equilibrado, es decir, ninguno de los dos cables de alimentación está conectado a tierra. Sin embargo, uno de los principales métodos de alimentación de la antena es el uso de cable coaxial, que por su propia naturaleza está desequilibrado.

Para alimentar la antena y tener la conversión del alimentador de cable abierto equilibrado o plano a coaxial requiere el uso de un balun – un transformador equilibrado a desequilibrado.

El balun puede tomar muchas formas. Podría construirse alrededor de un núcleo de ferrita, pero más generalmente para este tipo de aplicación, el balun puede consistir de 8 a 10 vueltas del cable coaxial con alrededor de 6 pulgadas de diámetro, si el radio de curvatura del coaxial lo tolerará. Esta configuración actúa como un estrangulamiento de RF y evita que cualquier corriente de modo común fluya a lo largo del coaxial.

Aunque añade peso a la antena G5RV, este enfoque se utiliza a menudo con mucho éxito.

Antena G5RV y VSWR

Obviamente, en 1946, Louis Varney no tenía acceso a ningún modelo informático para su antena G5RV. En años más recientes, las simulaciones por computadora para la antena muestran que proporciona un alto nivel de VSWR en la mayoría de las bandas. Las cifras típicas podrían ser: 6,5:1 en 3,7 MHz, 5,5:1 en 7,1 MHz, 2,4:1 en 14,2 MHz, 4,6:1 en 21,2 MHz y por encima de 10:1 en 28 MHz y otras bandas de radioaficionados de HF.

Esto significa que con los transmisores modernos con amplificadores de potencia semiconductores es esencial utilizar una unidad de sintonización de antena. Sin esto, el amplificador de potencia verá un nivel inaceptablemente alto de VSWR y posiblemente se destruirá si no se incorpora protección VSWR en el circuito, o los circuitos de protección reducirán la salida a un nivel en el que se puedan tolerar los niveles de corriente y voltaje resultantes del alto SWR.

Incluso cuando se utiliza una ATU con la antena G5RV, el nivel de potencia reflejada puede resultar en altos niveles de pérdida si el alimentador coaxial no tiene una pérdida suficientemente baja. Si la pérdida del alimentador coaxial es alta, entonces el VSWR no se verá tan mal porque el avance se atenúa y la potencia reflejada se atenúa de nuevo. Esto significa que la potencia reflejada vista en el transmisor es mucho menor, lo que hace que cualquier medición piense que el VSWR no es tan malo.

Rendimiento y elección del G5RV

La antena G5RV tiene muchas ventajas, pero al seleccionar una antena vale la pena entender todas las compensaciones con las ventajas.

Ventajas de la antena G5RV HF

  • Capacidad multibanda: La antena G5RV proporciona una capacidad multibanda. Es capaz de operar en todas las bandas de aficionados entre 80 metros y 10 metros.
  • Construcción simple: El G5RV se puede hacer con bastante facilidad utilizando componentes disponibles en tiendas y puntos de venta de radioaficionados.
  • Bajo costo: Es posible construir una antena G5RV por muy poco costo – no hay artículos de alto precio

Desventajas de la antena G5RV HF

  • Antena de compromiso: La antena no proporciona una buena coincidencia en muchas frecuencias – una unidad de sintonización de antena siempre es muy recomendable.
  • Tenga cuidado con la pérdida coaxial: Con algunas antenas fabricadas comercialmente puede usar un cable coaxial relativamente con pérdida. Esto puede dar una mejor cifra de VSWR en el transmisor, pero resultará en la pérdida de señal. Compruebe antes de comprar, o si hace un G5RV usted mismo, use coaxial de baja pérdida.
  • Patrón de directiva: El patrón direccional de la antena variará según las frecuencias en uso. Este puede no ser un problema particular en muchos casos.

La antena G5RV se desarrolló inicialmente antes del advenimiento de la tecnología de semiconductores, cuando se utilizaron válvulas / tubos termiónicos. Estos dispositivos eran relativamente tolerantes a los VSWR deficientes, y por lo tanto los altos niveles de VSWR a menudo eran aceptables en las antenas. Hoy en día, con el uso de dispositivos de salida de semiconductores, VSWR es más importante y, por lo tanto, siempre se debe utilizar una unidad de coincidencia de antena para proteger el megafonía.

Antena G5RV de tamaño medio

A pesar de que el G5RV tradicional es más pequeño que un dipolo de media onda para su banda más baja (80 metros), esto todavía puede ser demasiado grande para algunas estaciones. Para satisfacer esta necesidad, se desarrolló una antena llamada antena junior G5RV o G5RV de tamaño medio. En lugar de cubrir las bandas de HF de 80 a 10 metros, el G5RV junior solo cubre las bandas de 40 metros a 10 metros y tiene aproximadamente la mitad del tamaño.

Escribiendo en 1966, Louis Varney declaró que es posible escalar la antena a la mitad de tamaño – tanto la sección del cable superior como la longitud del talón del alimentador deben acortarse de esta manera.

Esto significa que la sección superior de la antena debe ser de 51 pies o 15,5 metros y el alimentador doble correspondiente puede ser de 17 pies o 5,2 metros en el caso del alimentador de alambre abierto, o 15 pies o 4,6 metros en el caso de usar un alimentador de cinta de 300Ω.

Tamaño medio G5RV o G5RV junior para 40 - 10 metros
Tamaño medio G5RV o G5RV junior para 40 – 10 metros

De la misma manera que los dos lados del alimentador se pueden atar juntos y toda la antena G5RV de tamaño normal se puede utilizar con una buena ATU para proporcionar una cobertura de 160 metros (banda superior), también se puede utilizar la misma técnica con la antena G5RV de tamaño medio para proporcionar una cobertura de 80 metros.

Esta antena, al igual que su hermano mayor de tamaño completo, opera con altos niveles de VSWR y, por lo tanto, para cualquier comunicación de radio transmisora, la unidad de sintonía de la antena es esencial.

 

La antena G5RV tiene mucho que ver y puede proporcionar una solución para muchas situaciones en las que se necesita una antena de cable multibanda de bajo costo para las comunicaciones de radioaficionado de HF. La antena ha sido utilizada durante muchos años por miles de personas y ha dado algunos resultados útiles, aunque la impedancia variable presentada al transmisor significa que con los transceptores basados en semiconductores actuales, una unidad de sintonía de antena es esencial para mantener el VSWR dentro de niveles tolerables. También se requiere el uso de coaxial de baja pérdida para mantener bajos los niveles de pérdida cuando se opera con los altos niveles de VSWR vistos en prácticamente todas las bandas.

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