La G5RV

Souvent décriée, mais très utilisée, et bien qu'il en existe de nombreuses descriptions sur le net, nous allons étudier cette antenne et tenter de la situer par rapport aux dipôles résonnants. L'étude porte sur une utilisation multibande, plus particulièrement sur 80, 40 et 20m, sous l'aspect calcul d'impédance au point d'alimentation et au bas du feeder //, et comparaison des diagrammes de rayonnement avec les dipôles demi-onde sur ces trois bandes. Nous tenterons donc de montrer ce qu'est la G5RV, ce qu'elle n'est pas, comment et avec quoi l'installer pour qu'elle fonctionne, et d'évaluer ses performances par rapport à des dipôles classiques installés dans les mêmes conditions. Nous survolerons aussi quelque variantes, comme la V inversé et la V horizontale pour en évaluer les effets sur le rayonnement. Les outils utilisés sont EZNEC V4.0 pour les calculs d'impédances et diagrammes de rayonnement et TL Détails, c'est à dire une version logicielle de l'abaque Smith, pour les calculs de transformation d'impédance du feeder.

Sommaire

Le Modèle Les impédances et les gains Diagrammes de rayonement Influence de la hauteur Les variantes Remarques

Le modèle

Les dimensions ne sont pas critiques au cm près, comme on le voit souvent. Ce souci d'extrême précision est probablement du à des conversions aller retour entre les pieds, les pouces et les mètres. Le choix de la hauteur à 12m en fait manifestement une antenne trop basse pour le 80m et la dimension du brin rayonnant en fait une antenne 1,5 lambda sur 20m, résonnante mais à une impédance supérieure à 50 ohm. Les connaisseurs auront aussi tout de suite repéré la longueur du feeder //, qui compte tenu de ces caractéristiques représente 1 quart d'onde sur 40m et donc 1/8 sur 80m et lambda/2 sur 20m. g5rv
  La description pourrait donc se résumer à une antenne 1,5 lambda sur 20m attaquée par un feeder // 1/4 d'onde à 7 Mhz, prolongée par une longueur (en principe) quelconque de coax. Pour une utilisation multibande, il est pratiquement impossible de se passer d'une boite d'accord. Si l'on prolongeait le feeder // jusqu'à la station, on se retrouverait devant une banale Centerfeed qu'il serait exclu de faire fonctionner, là aussi, sans une boite d'accord spécifique du genre Mac Coy ou F3LG. La question est donc, avec son feeder et une boite d'accord, comment une antenne résonnante sur le 20m à 1,5 lambda, se comporte-t-elle sur 80 et 40m.

Les impédances et les gains

Les dipôles demi-onde sont taillés au cm près pour obtenir une  résonnance sur les fréquences choisies et sont alimentés par un coax de 22m (9,6+12,4). Toutes les antennes sont tendues horizontalement à 12 m au dessus d'un sol moyen. Le choix des angles retenus pour le gain est arbitraire, mais réaliste pour le type de trafic que l'on peut espérer avec ce type d'antenne installé à cette hauteur. (tg 64° = 2    tg 40° = env 1  tg 12°= 0,2) Le gain est relevé dans la direction la plus favorable. Dans TLDetails, les lignes de transmission retenues sont: feeder //  Generic 450 ohm Window et câble coaxial  50 ohm Belden 8267 (RG-213) tableau
On remarque que le bilan se joue dans le dB. Pour être complet il faudrait aussi tenir compte de l'insertion indispensable d'une boite d'accord et des pertes qu'elle génère. Mais on peut remarquer que les impédances à traiter n'atteignent pas des valeurs extrêmes et que les pertes doivent rester dans des limites très raisonnables

Diagrammes de rayonnement

Sur 3,6 MHz

g5rv sur 80m
On s'aperçoit que le raccourcissement de la G5RV par rapport au dipôle demi-onde résonnant n'affecte pratiquement pas le gain. L'expérience montre qu'une variation de longueur de +/- 25% fait varier le gain de +/- 0,3 dB

Sur 7,05 MHz

g5rv sur 40m

Sur 14,1 MHz

g5rv sur 20m
On remarque ici le diagramme en papillon de l'antenne 1,5 lambda.

Influence de la hauteur

Sur 3,6 MHz

g5rv sur 80m
On voit bien ici, que contrairement à une idée reçue, le manque de hauteur est pénalisant, même pour une utilisation en NVIS. La hauteur optimale en NVIS est de 0,2 lambda, soit 16m. Entre 0,15 et 0,25 lambda, soit de 12 à 20m, les variations de gain sont faibles

Sur 7,05 MHz

g5rv sur 40m

Sur 14,1 MHz

g5rv sur 20m
Le mot d'ordre est: hauteur et dégagement, quelque soit l'antenne.

Les variantes

La G5RV repliée

g5rv repliée

Le V horizontal

g5rv V horizontal

Le V inversé

g5rv V inversé

Sur 3,6 MHz

g5rv sur 80m
La version en V inversé est la plus pénalisée, sa configuration affecte la hauteur moyenne.

Sur 7,05 MHz

g5rv sur 40m

Sur 14,1 MHz

G5RV vs repliée g5rv sur 20m
G5RV vs V horizontal g5rv sur 20m
G5RV vs V inversé g5rv sur 20m
Même remarque que pour le 80m. La hauteur moyenne affecte le gain.

Remarques

A propos des antennes non résonnantes. Dans la 20 eme édition de l'ARRL Antenna Book on peut lire ceci:
Je vous laisse le soin de traduire mais je remarque que l'auteur présente son argument par "Please", formule inhabituelle dans un ouvrage technique. C'est dire qu'il mesure la difficulté de s'attaquer à un mythe profondément ancré.  En termes d'efficacité de rayonnement, la résonnance n'apporte rien. A propos de la G5RV sur le 80m Il y a quelques temps, un OM fit d'émouvants adieux sur l'air. Il trafiquait avec un excellent doublet 2x20m à 20m de haut. Sa jovialité et le Smètre suffisait à le reconnaitre. Il nous annonça l'obligation de quitter son QRA et la cessation de ces émissions en HF. Certains OM évoquèrent alors des antennes plus modestes et tout particulièrement la G5RV pour son nouveau QRA. Il répondit que l'installation d'une G5RV était techniquement envisageable, mais qu’il refusait d'utiliser une antenne qui fonctionnerait "forcément beaucoup moins bien". Exit donc, un sympathique radioamateur, probable victime du mythe. Alors? G5RV ou pas? Ni miraculeuse, ni désastreuse elle peut être envisagée et considérée comme un compromis multibande acceptable. Mais G5RV ou pas, et comme le chante si bien la délicieuse Tina Arena, essayez d' Aller plus haut....

 

Petite info supplémentaire reçue de F4EPU et le lien qui l'accompagne.

Il s'agit d'un échange entre F4BIM & Francis F6AWN sur le site  www.radioamateur.org

http://www.radioamateur.org/forums/index.php?/topic/33097-ballun-11/

Bonjour, 

 

F4BIM a écrit, le 16 Jun 2015 - 10:47 :

 

Bonjour à tous (j'ai déjà posté ce message mais je ne suis pas sur de l'avoir fait dans la bonne rubrique) 

Je vais installer une filaire G5RV et sur tous les sites consultés on dit de mettre un ballun 1:1 entre l'échelle de grenouille (300 Ohm) et le coaxial (50 Ohm)

Ma question est simple: Pourquoi un rapport 1:1 pour passer de 300 à 50 ?

Merci pour votre réponse.

73 

 

Tout simplement parce que vous ne passez pas de 300 à 50 ohms mais de (à peu près) 50 à 50 ohms, sur LA bande où la G5RV a été conçue pour bien fonctionner, et les deux ou trois autres bandes où elle peut encore fonctionner pas trop mal.

Méfiez-vous de ce que vous trouvez sur le Net. L'auteur de la G5RV, c'est G5RV. Cherchez et lisez ce qu'il a écrit lui-même sur son antenne. Je vous résume en deux phrases :

- c'est une antenne mono-bande pour la bande 20m qui fonctionne en 3/2 longueurs d'onde afin de favoriser les liaisons DX.

- l'utilisation d'un balun n'est pas obligatoire, mais ne nuit pas sur cette bande 20m.

Quant au rapport 1/1 pour 50 ohms / 50 ohms, c'est tout simple : la ligne 300 ohms fonctionne en transformateur d'impédance et dans son cas, puisqu'elle a une longueur électrique d'une demi-onde, elle reproduit en sortie l'impédance qu'elle voit en entrée, soit environ 60 à 80 ohms dans le cas d'une antenne 3/2 onde alimentée au centre. Le ROS est donc faible et les pertes apportées par la ligne coaxial lissent ce dernier à une valeur encore plus faible, ce qui va convenir à l'émetteur.

Il faut aussi remarquer que cette antenne a été décrite à une époque où les émetteurs étaient "à lampes" et disposaient d'un circuit d'accord qui adaptait l'impédance présentée par l'antenne à celle requise par le ou les tubes. On ne s'intéressait pas vraiment ni aux ROS inférieurs à 2, ni aux systèmes large bande de type "Bal-Un", et l'efficacité des stations n'en étaient pas pour autant dégradée. C'était aussi une époque où il n'y avait pas encore les bandes WARC qui ne sont plus en relation harmonique avec les bandes historiques.

Si vous souhaitez utiliser un balun (un seul "L"...), choisissez un modèle dit "en intensité", ou "choke-balun" et non pas un balun "en tension" car si l'un et l'autre vont bien fonctionner sur la bande 20m, il n'en sera pas de même sur les autres bandes, en particulier dès que le ROS grimpera. Le fait d'utiliser une boite d'accord permettra sans aucun doute d'obtenir un ROS faible mais, dans le cas d'un balun "en tension", le risque sera grand qu'il chauffe ou même soit détruit avec un risque aussi pour l'émetteur lui-même.

Je rappelle, à toutes fins utiles,  que ce forum est suffisamment ancien pour contenir dans ses archives bon nombre de discussions sur cette antenne qui a été mise à toutes les sauces par ses utilisateurs. 

Cordialement,

Francis, F6AWN

 

 

 

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