G5RV – Antenne

 


 

 

QSLG5RVneu

Quelle:    Internet,   QSL- Karte von G5RV

 

Die nachfolgenden Beiträge über die „G5RV – Antenne“ sind aus dem Internet und verschiedenen Fachbüchern zusammengetragen und mit Zeichnungen ergänzt worden.

Sie sollen dem Leser in einfacher und verständlicher Weise die  Technik „ und die „Eigenschaften“ der G5RV – Antennen – Typen erläutern.

Es sind dies:

  •   “ 15,50 m „ ,  Junior „
  •   “ 31,27 m „ ,  normale Ausführung „
  •   “ 62 m „ ,  lange Ausführung „

 

 

 


 

 

 

Einleitung :

 

Louis Varney, OM G5RV, der Entwickler dieser Antenne schrieb :

 

  • Die G5RV, Typ 31,27 m ist ein mittengespeister Dipol mit einem speziellen „SpeiseleitungArrangement“
  • Die G5RV, 31.27 m ermöglicht einen Betrieb auf allen Amateur – Bändern zwischen 3,5 MHz und 30 MHz.
  • Die Abmessungen der G5RV, 31.27 m wurden ganz spezifisch für Örtlichkeiten mit eingeschränktem Platz entwickelt.   ( Louis Varney, G5RV hatte einen „kleinen“ Garten ! )
  • Für den waagerechten oder Inverted – Vee 3/2 Lambda Antennen – Strahler ist eine Länge von 31,27 m und eine ca. 8.0 m – 9,5 m lange Zweidrahtzuleitung  erforderlich !

Wichtig zu wissen ist, dass anders als bei diversen Multiband –  Antennen, die G5RV nicht als Halbwellendipol für die niedrigste Frequenz entwickelt wurde sondern als :

  • 3/2 Lambda mittengespeiste Langdrahtantenne für 20 Meter, mit einem Impedanzwandler 1 : 1, in Form einer „offenen Zweidraht-Speiseleitung“ .
  • Offene Zweidraht-Speisezuleitung = Hühnerleiter = Anpassleitung = Feeder

Eines ist die G5RV – Antenne nicht :

  • Eine ohne Antennentuner zu betreibende Universalantenne mit niedrigem SWR über alle Kurzwellenbänder !
  • Ein Antennentuner ist unbedingt erforderlich !

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Quelle : OM G5RV, Louis Varney,   Foto aus Internet „jung“ und etwas „älter“.
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Funktionsprinzip

 

Die G5RV, Typ „31.27 m“ ist also eine 3/2 Lambda Antenne im 20 m Band !

 

  • Auf der nachstehenden Zeichnung ist das Funktionsprinzip vereinfacht dargestellt.

Dabei wird Je nach Frequenz auf dem 31.27 m langen Strahler ;

  • 1 x 3/2 Lambda,   2 x 3/2 Lambda,     2 x 1/2 Lambda in Phase  etc.,  unter mit in Hilfenahme der Zweidrahtzuleitung die HF abgestrahlt.

G5RVzweistraherneuneu

Quelle : Zeichnung HB9LCD, Funktionsablauf,   Fall hochohmig gezeichnet !

 

 

G5RV Disposition

Quelle : Zeichnung HB9LCD,  G5RV Typ 31.27 m normale Ausführung

 

 

Horizontal – Strahlungs – Diagramme :

Versuch :  Gegenüberstellung Diagramme G5RV  und 1/2 Lamda Dipol auf 14,15 MHz

 

zchhovertg5rvneu - Kopie (5)dipolhorizneuneuh

Quellen : Internet 3/2 Lambda Antenne G5RV                       1/2 Lambda Antenne, Dipol

Vertikaler min. Erhebungswinkel ca. 14° – 17°           Vertikaler Erhebungswinkel min. ca. 20° – 25°

Gewählte Aufstellungshöhe ca. 1/2 Lambda über Grund.

 

 

  • Die offene Zweidrahtzuleitung, Länge ca. 8.0 m – 10.3 m mit  300 – 600 Ohm, macht es möglich, dass man auf dem 20 m Band die Antenne,  Z = ca. 85 Ohm, mit einem 50 Ohm Koaxial – Kabel und Balun 1:1 direkt speisen kann.

 

  • Auf allen anderen Bändern dient die offene Zweidrahtzuleitung ( Hühnerleiter ) als Ausgleich für fehlende Drahtlängen auf dem Antennen – Strahler und zur Impedanz –Transformation auf ca. 50 – 200 Ohm am Antennenfuss mit einem Balun 1:1.

 

  • Das „SWR“ liegt auf den Bändern 10 – 80 m zwischen 1 : 1.8 ( ca. 85 Ohm ) und 1 : 4 ( ca. 200 Ohm )

 

  • Ein Antennentuner ist also unbedingt erforderlich !

 

 


 

 

Die 3 Typen der „G5RV“ – Antennen

 

–   “ Kurze Ausführung  Junior “ :           15.5 m   Strahlerlänge

  • 10, 12, 15,17, 20, 40 – m Band, Zweidrahtzuleitung 4.8 m, 450 Ω,
  • Auslegefrequenz : 28.500 MHz

–   “ Normale Ausführung “ :                 31.27 m   Strahlerlänge

  • 10, 12, 15,17, 20, 40, 80 – m Band, Zweidrahtzuleitung 9,6 m, 450 Ω,
  • Auslegefrequenz : 14.150 MHz

–   “ Lange Ausführung “ :                           62 m  Strahlerlänge

  • 10, 12, 15,17, 20, 40, 80, 160 – m Band, Zweidrahtzuleitung 19,5 m, 450 Ω,
  • Auslegefrequenz : 7.100 MHz

 

 

 


 

Berechnungen der „G5RV“ Antennentypen

G5RV  : „Kurze Ausführung“ :             15.5 m

 10 m : 28,5 MHz
  • l =  150 x ( n – v ) / f = l in m
  • n = 3 Halbwellen
  • v = Verkürzungsfaktoren:  ( Kupferdraht ca. 5 % = 0.05 ) , ( Stahlseil  ca. 10 % = 0,1 )
  • f = 28,5 MHz

Antennendraht aus Kupfer

  • l =  150 x ( 3 – 0.05 ) / 28.5 = 15,5 m
  • l15.5 m geplante Länge = 3/2 Lambda ( 3 Halbwellen, 28.5 MHz )
 Antennendraht Stahlseil
  • l =  150 x ( 3 – 0.1 ) / 28.5 = 15,26 m
  • l15.26 m geplante Länge = 3/2 Lambda ( 3 Halbwellen, 28.5 MHz  )

 

 

 


 

 

G5RV : „Normale Ausführung“ :      31.27 m

20 m : 14.15 MHz

  • l =  150 x ( n – v ) / f = l
  • n = 3 Halbwellen
  • v = Verkürzungsfaktoren:  ( Kupferdraht ca.  5 % = 0.05 ) , ( Stahlseil ca. 10 % = 0,1)
  • f = 14.15 MHz

Antennendraht aus Kupfer

  • l =  150 x ( 3 – 0.05 ) / 14.15 = 31.27 m
  • l = 31.27 m geplante Länge = 3/2 Lambda ( 3 Halbwellen, 14.15 MHz )
 Antennendraht Stahlseil
  • l =  150 x ( 3 – 0.1 ) / 14.15 = 30.74 m
  • l = 30.74 m geplante Länge = 3/2 Lambda ( 3 Halbwellen, 14.15 MHz  )

 

 

 


 

G5RV : „Lange“ Ausführung :      62 m

40 m : 7.15 MHz

  • l =  150 x ( n – v ) / f = l
  • n = 3 Halbwellen
  • v = Verkürzungsfaktoren:  ( Kupferdraht ca.  5 % = 0.05 ) , ( Stahlseil ca. 10 % = 0,1)
  • f = 7.15 MHz

Antennendraht aus Kupfer

  • l =  150 x ( 3 – 0.05 ) / 7.15 = 62 m
  • l = 62 m geplante Länge = 3/2 Lambda ( 3 Halbwellen, 7.15 MHz )
 Antennendraht Stahlseil
  • l =  150 x ( 3 – 0.1 ) / 7.15 = 60.83 m
  • l = 60.83 m geplante Länge = 3/2 Lambda ( 3 Halbwellen, 7.15 MHz  )

 

 

 


Allgemein

  • Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf den G5RV , 31,27 m Länge mit einer Auslegung von 3 Halbwellen ( 3/2 Lambda ) des 20 m Bandes  ( Kupferdraht : 3 x 10,42 m = 31,27 m )
  • Da die G5RV in jedem Fall mit einem „Anpass – Netzwerk“ ( Antennentuner ) betrieben werden muss, wird als praktische Länge der Antenne 31,27 Meter ( Kupfer ) angesetzt.
  • Da bei der G5RV keine Traps oder andersartige Sperrglieder eingesetzt werden, wird die „elektrische“ Länge der Dipolsektion ( mehr Halbwellen ) mit steigender Frequenz immer länger.
  • Diese Tatsache ist hochwillkommen und stellt einen großen Vorteil gegenüber Trap-Dipolen dar, weil der Winkel der Hauptstrahlungskeulen in vertikaler Richtung mit steigender Frequenz immer niedriger wird !
  • Wegen des flachen Abstrahlungswinkels ist die G5RV ab 14 MHz besonders für DX-Verkehr geeignet, während sie auf den längeren Bändern durch die relativ kurze Länge ( 31,27 m ) mehr zum Steilstrahler wird, was ja der praktischen Benutzung der längeren Frequenzen zum Funkbetrieb über kürzere Entfernungen durchaus entgegenkommt.

 

 


 

 

Technik der G5RV

Die folgende Betrachtung bezieht sich auf eine G5RV „Normal“ mit 31.27 m , die unter optimalen Bedingungen aufgebaut ist.

 

 


 

 

80 m – Band :

  • Auf dem 80 m – Band arbeitet die G5RV als verkürzter Halbwellen – Dipol, bei dem die fehlende Länge ( ca. 5,2 m ) des eigentlichen Strahlers durch die Zweidrahtzuleitung nachgebildet wird.
  • Unter „optimalen“ Bedingungen strahlt die Zweidrahtleitung nicht, da die Ströme auf den beiden Leitern des Feeders gegenphasig verlaufen.
  • Natürlich bringt die Zweidrahtzuleitung einen erheblichen reaktiven Anteil in das System ein, der mit einem  Antennentuner weggestimmt werden kann.
  • Das Strahlungsdiagramm auf 3.7 MHz  ist sehr ähnlich dem eines Halbwellen-Dipols.

G5RV 3.6MHz

Quelle : Zeichnung HB9LCD

 

g5rv3.6horizontalg5rv3.6vertikal

Quelle : Internet,  Horizontaldiagramm 80 m – Band, vertikaler Erhebungswinkel ca. 60°

 


 

 

40 m – Band

  • Der eigentliche Strahler und etwa 4.9 m der Zweidrahtzuleitung bilden einen teilweise gefalteten 2 Lambda Kollinear-Strahler. ( 2 x Lambda/2 in Phase )
  • Durch die kollineare Anordnung ist das Strahlungsdiagramm etwas schärfer ausgeprägt, als das eines Lambda/2 Dipols. ( kleinerer Öffnungswinkel )
  • Durch die zusätzliche Länge der Zweidrahtzuleitung ist die Antenne wieder reaktiv belastet. Diese Reaktanz kann mit einem Antennentuner weggestimmt werden.

G5Rv 7.1 MHz

Quelle : Zeichnung HB9LCD

 

 

g5rv7.1horizontalg5rv7.1vertikal

Quelle : Internet,  Horizontaldiagramm 40 m – Band, vertikaler Erhebungswinkel ca. 30°

 


 

20 m – Band

  • Auf den 20 m – Band entfaltet die G5RV ihr ganzes Können !!
  • Sie arbeitet als 3/2 Lambda mittengespeiste, Antenne ( Extended Dipol )
  • Die Strahlungskeulen sind aufgefächert und haben einen sehr niedrigen Erhebungswinkel von ca. 17 Grad, was besonders für DX-Betrieb sehr günstig ist.
  • Am Ende der Zweidrahtzuleitung lassen sich etwa 90 Ohm ( SWR 1:1.8 ) fast ohne jede Reaktanz messen.

G5RV 14.2MHz

Quelle : Zeichnung HB9LCD

 

g5rv14.2horizontalg5rv14.2vertikal

Quelle : Internet, Horizontaldigramm 20 m – Band, vertikaler Erhebungswinkel ca. 17°

 


 

17 m – Band

  • Auf diesem Band arbeitet die G5RV als kollineare Antenne mit 2 Lambda Länge.
  • Das Strahlungsdiagramm ist quer zur Antenne ausgerichtet ( Broadside Array ) und zeichnet sich wieder durch niedrigen Erhebungswinkel aus.
  • Am Ende der Zweidrahtleitung finden wir eine hochohmige Last mit wenig Reaktanzen vor. Die Abstimmung mit einem Antennentuner sollte kein Problem darstellen.

 


 

15 m – Band

  • Auf dem 15 m – Band ist die G5RV ein mittengespeister Langdraht mit 5/2 Lambda.
  • Das Strahlungsdiagramm ist aufgefächert und hat einen sehr niedrigen Erhebungswinkel.
  • Die Last ist hochohmig und resistiv.
  • Mit einem guten Antennentuner arbeitet die G5RV auf 15 m als ausgezeichneter DX-Strahler.

 

 g5rv21.0horizontalg5rv21.0vertikal

 

Quelle : Internet,  Horizontaldiagramm 15 m – Band, vertikaler Erhebungswinkel ca. 12° !


 

 

12 m – Band

  • Auch hier ist die Antenne effektiv ein 5/2 Lambda Strahler.
  • Durch die Verschiebung des Stromes auf dem Strahler ist die Last niederohmig und nicht mit Reaktanzen behaftet.
  • Das Strahlungsdiagramm ist aufgefächert und der Erhebungswinkel ist sehr niedrig.

 


 

10 m – Band

Hier ist die G5RV ein 3 Lambda Langdraht mit Mittenspeisung.

  • Das Strahlungsdiagramm ist ähnlich dem auf 21 MHz und 24 MHz.
  • Durch den Effekt zweier kollinearer 3/2 Lambda Strahler in Phase ergibt sich ein höherer Gewinn.
  • Die Anpassung ist hochohmig mit wenig reaktivem Anteil.
  • Der Strahlerteil der G5RV muss nicht unbedingt waagerecht aufgehängt werden.
  • Die Inverted – Vee Anordnung hat sich ebenfalls sehr gut bewährt.
  • Der Winkel der beiden Schenkel sollte jedoch 120 Grad nicht unterschreiten !

Die Mitte solle in jedem Fall so hoch wie es geht aufgehängt werden und die offene Zweidrahtleitung sollte möglichst nie parallel zum Strahler verlaufen.

 

G5RV 28.5 MHz

Quelle : Zeichnung HB9LCD

 

g5rv28.5horizontalg5rv28.5vertikal

 

Quelle: Internet,  Horizontaldiagramm 10 m – Band, vertikaler Erhebungswinkel ca. 10° !

 

 

 


 

 

 

Die offene Zweidrahtzuleitung :

 

  • Grundsätzlich ist zu sagen dass die grösstmögliche HF Leistungsübertragung nur dann möglich ist, wenn der Scheinwiderstand des Senders ( Rs = Generator 50 Ohm ) an den Scheinwiderstand der Antenne am Fusspunkt nach Hühnerleiterspeisung ( Ra = Verbraucher 50 Ohm ) angepasst ist.
  • Die zur Energieübertragung benutzte Speiseleitung ( Z = 50 Ohm ) muss ebenfalls diese Anpassbedingungen erfüllen.
  • Rs  = Z = Ra   
  • ( Rs = Sender 50 Ohm / Z = Zuleitung 50 Ohm / Ra = Antenne, Fusspunkt nach Hühnerleiter mit Impedanztransformation,  50 Ohm )
  • Ein Flachbandkabel mit Z = 240 Ohm lässt sich genau so gut einsetzen wie eine „echte Hühnerleiter“ von Z = 600 Ohm.
  • Bei dauerhafter Installation von Flachbandkabel können die Verluste durch Verschmutzung erheblich ansteigen, hier ist eine Hühnerleiter mit Luftisolation vorzuziehen !
  • Bei Portabel – Betrieb hat das 240 Ohm Kabel den Vorteil, dass auch bei ungünstigen Hängemöglichkeiten die Gefahr des Kurzschlusses durch verdrillen beider Adern nicht gegeben ist.
 
  • Die Länge der Zweidrahtzuleitung  ist bezüglich der Auslegefrequenz eine elektrische halbe Wellenlänge. ( Mit Verkürzungsfaktoren von  V = 0.97 – 0.70 )

 

Der Verkürzungsfaktoren ( V ) sind abhängig von der Art der Zweidrahtleitung und deren Isolation !

 


 

Zweidrahtzuleitung der „G5RV 15.5 m Junior“ ,                         kurze Ausführung

Halbe Wellenlänge der Auslegefrequenz von 28.500 MHz

300000 / 28.5 = 10.52 m       10.52 / 2 = 5.26 m Lambda /2

 

Kabel Typ                     Verkürzungsfaktor           Länge Zweidrahtzuleitung

  • Echte Hühnerleiter              ca. = 0,97                               5.10 m
  • 450 Ohm Flachband            ca. = 0,86 – 0,88                    4.52 m  – 4.62 m
  • 300 Ohm Flachband            ca. = 0,84 – 0,86                    4.41 m –  4.52 m
  • 240 Ohm Flachband            ca. = 0,82 – 0,84                    4.31 m –  4.41 m
  • 150 Ohm Flachband            ca. = 0,76 – 0,78                    3.99 m –  4.10 m
  •   75 Ohm Flachband            ca. = 0,68 – 0,70                    3.52 m –  3.68 m

 

 


 

 

Zweidrahtzuleitung „G5RV 31.27 m“ , Normale Ausführung

Halbe Wellenlänge der Auslegefrequenz von 14.150 MHz

300000 / 14.15 = 21.2 m       21.2 / 2 = 10.60 m Lambda /2

 

Kabel Typ                 Verkürzungsfaktor           Länge Zweidrahtzuleitung

  • Echte Hühnerleiter               ca. = 0,97                             10.28 m
  • 450 Ohm Flachband            ca. = 0,86 – 0,88                    9.11 m  –  9.32 m
  • 300 Ohm Flachband            ca. = 0,84 – 0,86                    8.90 m  –  9.11 m
  • 240 Ohm Flachband            ca. = 0,82 – 0,84                    8.69 m  –  8.90 m
  • 150 Ohm Flachband            ca. = 0,76 – 0,78                    8.05 m  –  8.34 m
  •   75 Ohm Flachband            ca. = 0,68 – 0,70                    7.20 m  –  7.42 m

 

 


 

Zweidrahtzuleitung „G5RV 62 m“ , Lange Ausführung

Halbe Wellenlänge der Auslegefrequenz von  7.100 MHz

300000 / 7.1 = 42.25 m       42.25 m / 2 = 21.12 m Lambda /2

Kabel Typ                 Verkürzungsfaktor           Länge Zweidrahtzuleitung

  • Echte Hühnerleiter              ca. = 0,97                               20.48 m
  • 450 Ohm Flachband            ca. = 0,86 – 0,88                    18.16 m  –  18.58 m
  • 300 Ohm Flachband            ca. = 0,84 – 0,86                    17.74 m  –  18.16 m
  • 240 Ohm Flachband            ca. = 0,82 – 0,84                    17.31 m  –  17.74 m
  • 150 Ohm Flachband            ca. = 0,76 – 0,78                    16.05 m  –  16.89 m
  •   75 Ohm Flachband            ca. = 0,68 – 0,70                    14.36 m  –  14.78 m

 


 

 

Balun

Soll ein BALUN 1 : 1 zwischen ende  Zweidrahtzuleitung und Koaxialkabel eingefügt werden ?

Ja oder Nein ?

 

Technisch gesehen ist es klar, dass man mittels eines Symmetriergliedes ( BALUN 1:1 ) beim Sendebetrieb die :

  • asymmetrische Koaxialkabelspeisung an die symmetrische Dipolantenne resp. Zweidrahtleitung und beim Empfang,  umgekehrt die
  • symmetrische Dipolantenne an das asymmetrische Koaxialkabel anpassen sollte !

Insbesondere dann, wenn man mit dem Antennentuner grössere Korrekturen vornehmen muss, ist die Unterdrückung von Mantelwellen durch das Symmetrierglied den Balun 1:1 und oder mit einer zusätzlichen Mantelwellensperre von grosser Bedeutung.

Um es einfach zu machen, setzen sie auf jedenfalls bei symmetrischen Antennen einen Strom – BALUN 1:1 ein, wenn sie mit einem asymmetrischen Koaxialkabel speisen !

 


 

 

Messwerte der selbst hergestellten G5RV,

31.27 m, ca. 8 m über Grund,  Inverted – Vee aufgehängt, Balun 1:1

G5RV hergestellt durch HB9LCD

 

     Frequenz              Amateurband             Rs              Xs               Z

  •   3.700 MHz                 80 m                        35              68              77
  •   7.150 MHz                 40 m                        33              70              78
  • 14.300 MHz                 20 m                        81              12              82
  • 18.100 MHz                 17 m                        21              50              55
  • 21.100 MHz                 12 m                     100               17            103
  • 28.500 MHz                 10 m                       32               84              90

Messgerät MFJ 269, 27.8 m Zuleitung,  Messung HB9LCD

 


 

SWR Verlauf G5RV 31.27 m ,  3 – 30 MHz mit Balun 1 : 1

 G5RVSWRNEU

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Viel Spass mit einer G5RV  15.5 m , 31.27 m oder 62 m

73, HB9LCD Ruedi