G5RV - DETALHES de CONSTRUÇÃO - ( parte 3 )

Posted: terça-feira, 19 de outubro de 2010 by Edson in Marcadores:
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ANTENA TOTALMENTE ESTENDIDA
São especificadas as dimensões da G5RV totalmente estendidas na parte 1.
A antena não precisa ser, necessariamente, totalmente estendida, mas pode ser instalada como um V-invertido. O centro da antena deverá ser tão alto quanto possível, obviamente, e a seção adaptadora deverá descer em ângulo reto para com a antena.
É recomendável que a menor seção usada para o fio de cobre da antena seja de 2,5 mm², embora existam antenas construídas com fio de cobre # 1,5 mm² que estão operando muito bem.
Se a antena for montada como V-invertido, o angulo de ápice (incluso) não deve ser menor do que 120 graus .

A SEÇÃO ADAPTADORA
É recomendado que a seção adaptadora seja construída de alimentador de linha aberta,  para mínima perda, pois a mesma sempre estará em presença de SWR. Face a presença constante de ondas estacionárias, a impedancia da mesma não é importante.
Uma técnica de construção satisfatória para a seção casadora de linha aberta seria fabricar seus próprios separadores de acrílico, plástico ou semelhante, com dielétrico de baixa perda.
As tiras de plástico seriam cortadas com aproximadamente 5 centímetros de comprimento e12 mm. de largura, com entalhes para encaixar os fios de # 2,5 mm². Perfure as extremidades dos separadores, aproximadamente    1 cm. de cada extremidade, para então poder amarrar os fios em sua posição. Os espaçadores dever ser montados à cada 30 centímetros.
Outra forma de se fazer a seção adaptadora seria utilizando-se fitas de alimentação de antena de TV, de grau industrial (Não fabricadas no Brasil...) de 300 ou 450 ohms, cuja seção dos fios seja, no mínimo, AWG16 a AWG20.   Abra janelas na parte plástica , evitando que as fitas se torçam, por ocasião de fortes ventos.
Por último, e a menos desejável, (embora funcione), é a fita de televisão comercial.  A desvantagem principal desse tipo é a durabilidade.
Os condutores dessa fita normalmente são #22 a #28, e a qualidade do plástico usado para a isolação é muito baixa, deteriorando mais rapidamente ao sol e a chuva.
A vantagem maior é que está prontamente disponível em lojas de eletrônica, supermercados e loja de ferragens.  A qualidade é proporcional ao preço, se vários tipos estão disponíveis.
Não use o tipo "pesado" (2 isolamentos),   pois a proteção adicional descasará a seção adaptadora, especialmente em 3.5 ou 7 MHz.
COMPRIMENTO DA SEÇÃO ADAPTADORA
O comprimento da seção adaptadora é de meio-onda ELÉTRICA em 14 MHz. O comprimento físico  para utilização é determinado pela seguinte fórmula :
L = (149,95 x FV)/f(MHz)
onde FV é o fator de velocidade da seção adaptadora. O resultado é obtido em metros.
O fator de velocidade é determinado pelo tipo da linha e as propriedades dielétricas do seu isolamento. Para
os três tipos de linha discutidos acima, o FV (fator de velocidade) é:
LINHA ABERTA = 0.97
LINHATIPO TV INDUSTRIAL = 0.90
FITA PARALELA DE TV = 0.82

Substituindo o FV na fórmula e calculando para um centro de freqüência de 14.15 MHz, você obtém os seguintes comprimentos para o adaptador de impedancias

LINHA ABERTA = 10,28m
LINHATIPO TV INDUSTRIAL = 9,53m
FITA PARALELA DE TV = 8,69m

O adaptador de impedancias é conectado ao centro da antena,  devendo descer verticalmente pelo menos 6 metros ou mais, se possível.
A partir dai, ele pode ser amarrado ou dobrado, conectando-se ao mesmo o cabo coaxial, levando-se até o acoplador de antenas ou direto ao equipamento, se o mesmo possuir acoplador interno.
A LINHA DE ALIMENTAÇÃO
No artigo original que descreveu a antena G5RV , publicado no "RSGB BULLETIN", de novembro de 1966, foi sugerido que, se um cabo coaxial fosse usado para alimentar a antena, , um balun poderia ser empregado para fazer o necessário balanceamento, logo na base da seção adaptadora.
Porém, experiências mais recentes e um melhor entendimento da teoria de operação dos baluns indicaram que tal dispositivo era inadequado devido à alta reatancia de carga, apresentada na base da seção adaptadora. Consequentemente,
NÃO USE UM BALUN NAS G5RV!!!!!
Se um balun é conectado à uma linha com SWR igual ou superior a 2:1, suas perdas internas aumentarão.
O resultado disso é o aquecimento do toroide de ferrite, com conseqüente saturação. Operando saturado, o toroide pode distorcer as ondas de RF, gerando harmônicos, e, em casos extremos, com altas potências, destruir literalmente o toroide.
Um sintonizador de antenas pode, tranqüilamente, acomodar a carga variável, cancelando a reatancia presente, reduzindo ainda a energia dos harmônicos presentes, que, pela natureza multibanda da G5RV, poderiam ser irradiados.
De uma forma geral, os acopladores existentes nos modernos equipamentos acoplarão facilmente todas as bandas da G5RV, com exceção de 10 Mhz.
SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO ALTERNATIVO
Doug DeMaw, W1FB, no W1FB'S ANTENNA BOOK", de sua autoria, coloca que a G5RV pode ser alimentada com linha aberta, direto para o ATU. Se isto for feito, a antena carregará em todas as faixas sem problemas.
Neste caso, o ATU deve ter uma saida para linha aberta, de forma tal que faça o casamento em todas as bandas.
Isto iria auxiliar em operações portáteis, onde o operador poderia usar uma linha aberta e um pequeno sintonizador projetado para esse tipo de linhas, carregando em todas as bandas de HF.
É uma solução inteligente, que viria diminuir muito o peso dos equipamentos a serem transportado em operações portáteis.
Um comprimento interessante de linha aberta seria de 21,9 metros, permitindo que a antena toda e a linha aberta fossem enrolados em um pequeno balde ou carretel de fios vazio , facilitando o transporte.
Finalizando, se você precisa de uma boa e discreta antena multibanda  para sua estação, dê uma chance para a G5RV !
Boa sorte e divirta-se!


G5RV - TEORIA DE OPERAÇÃO - ( parte 2 )

Posted: by Edson in Marcadores:
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Aqui segue a teoria geral de operação.
Como eu não posso anexar os diagramas de irradiação no arquivo, eu acompanharei o texto do ARRL               "Antenna Compêndium ", Volume 1, que é uma excelente literatura para o fãs de antenas (ISTO NÃO É UM COMERCIAL, APENAS UMA OBSERVAÇÃO...)
Lembre-se de que essas informações fazem parte da teoria e que a operação propriamente dita dependerá da montagem, altura sobre o solo, apoios de metal, linhas de energia, arvores, etc.
3.5 MHz
Nesta faixa, a antena age como uma meio-onda encurtada tipo dipolo, com aproximadamente 5,18 m. de comprimento total.
O remanescente da seção de casamento de impedancia introduz uma reatancia inevitável para a antena, entre o ponto de alimentação e a linha de alimentação.
O diagrama da antena está efetivamente igual a um dipolo de meio-onda nesta banda.
7 Mhz
O comprimento total, mais os 4,87 m. da seção adaptadora transformam a G5RV em uma colinear em fase, com 2 meia onda, parcialmente dobradas para cima
O diagrama de irradiação da antena é um pouco mais agudo que um dipolo por causa de suas características de colinear.
O acoplamento é um pouco degradado devido à inevitável reatancia, introduzida pelo comprimento extra na seção adaptadora. Essa reatancia pode ser facilmente eliminada com um antena tuner (ATU)
10 MHz
Nesta faixa, a antena funciona como uma colinear 2 meia-onda.
É muito efetiva, mas a reatancia apresentada ao ponto de alimentação requer um bom antena tuner (ATU).
O diagrama de irradiação é basicamente idêntico ao padrão de 7 MHz.
14 MHZ
Esta faixa é onde a G5RV realmente brilha.
A antena está operando como uma antena 3/2 comprimento de onda, alimentada pelo centro com um diagrama de irradiação com muitos lóbulos, angulo de irradiação baixo, em torno dos 14 graus de elevação, que é muito eficiente para DX, na mais popular das bandas de DX.
A antena apresenta uma resistência de carga de 90 ohms, basicamente não apresentando reatancia. A alimentação com cabo coaxial de 50 ohms irá apresentar uma SWR de 1,8:1, facilmente acoplada por um sintonizador de antenas.
18 MHz
A antena trabalha como 2 ondas completas em fase, combinando um angulo mais baixo de irradiação com a grande largura de banda de uma colinear. A carga é de alta impedancia, com razoavelmente baixa reatancia.
21 MHz
Nesta faixa, a antena trabalha como uma long-wire com 5/2 comprimento de onda, alimentada pelo centro. Isto leva à muitos lóbulos, baixo ângulo de radiação, com alta impedancia resistiva de carga. Quando devidamente sintonizada com o ATU, transforma-se em uma antena altamente efetiva para Dx's
24 MHz
A antena funciona, novamente, como uma long-wire com 5/2 ondas, mas devido à inversão no sentido da corrente, a carga é resistiva, aproximadamente igual a carga em 14 MHz. Novamente, o diagrama de irradiação é composto de muitos lóbulos, com baixo angulo de irradiação
28 MHz
Nesta banda, a antena trabalha como uma long-wire, 3 comprimentos de onda, centro-alimentadada. O diagrama de irradiação é semelhante a 21 ou 24 MHZ, mas com certa vantagem, devido ao efeito de colinear obtido pela alimentação de duas antenas 3/2 de onda em fase. A carga é de alta impedancia, com baixa reatancia.
Na parte 3, será discutida a construção da G5RV...

G5RV - Uma guerreira para todas as faixas - ( parte 1 )

Posted: by Edson in Marcadores:
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A G5RV é hoje uma antena muito popular nas bandas de HF. Apesar do uso difundido nessas faixas, há alguns mitos e conceitos errôneos relativos à ela. Isso parece fazer parte da existência da mesma.
À luz de texto do " Antenna Compendium ", Volume 1, eu gostaria de esclarecer alguns tópicos sobre essa versátil antena, derrubando, inclusive, alguns mitos erroneamente criados.
Iniciando vejamos o que diz Louis, G5RV,(O AUTOR DO PROJETO) de West Sussex ,Inglaterra:
" A antena G5RV, com seu arranjo de alimentação especial, é uma antena multibanda alimentada na parte central, podendo operar eficientemente em HF, de 3.5 a 28 MHz.
Suas dimensões são especificamente projetadas para operar em áreas de espaço limitado (V invertido),mas que pode "esticar" para razoáveis 31 metros, quando operada totalmente esticada.
Adicionalmente, Louis afirma que, " Ao contrario das antenas multibandas, em geral, a G5RV desenhada em versão comprimento total não foi projetada como um dipolo meio-onda na freqüência mais baixa de operação, mas sim como uma long-wire com 3/2 de onda alimentada no centro em 14 MHz, onde os 10,36 m de linha aberta funcionam como um transformador de impedancias 1:1
Isto faz com que a alimentação, com linhas abertas de 75 ohms ou cabos coaxiais de 50/75 Ohms nos levem à uma alimentação perfeita nessa banda, com uma conseqüente SWR baixíssima
Porém, em todas as outras bandas de HF, essa seção casadora serve como uma maquiagem, acomodando parte da estacionária (componentes de corrente e tensão), que,  em certas freqüências operacionais, não pode ser completamente acomodada na versão totalmente esticada ou mesmo em V-invertido.
A freqüência central do projeto da versão em tamanho completo é 14,15 Mhz. e a dimensão de 31,27 m é derivada da fórmula para antenas long-wire, que é:
COMPRIMENTO = 149,95(n -0 ,05)/f(MHz)
                                 = (149,95 x 2,95)/14,15
                                 = 31,27 m
onde n = o número de meio comprimentos de onda do fio (versão esticada)
Considerando que o sistema inteiro será levado à ressonância pelo uso de um acoplador de antenas, na prática, a antena é cortada com 31 metros.
Como a antena não faz uso de "traps" ou ferrites, a parte dipolo da mesma se torna progressivamente mais longa (eletricamente) com o aumento da freqüência.
Esse efeito confere certas vantagens sobre o uso de "traps" ou ferrites, pois com o acréscimo de comprimento elétrico, os lóbulos maiores da componente vertical do diagrama polar tendem a diminuir, à medida que a freqüência sobe. Assim, de 14 Mhz para cima, boa parte da energia irradiada no plano vertical é feita em ângulos interessantes para DX.
Em adição, as mudanças de diagrama polares com o aumento de freqüência tendem a um padrão de dipolo de meio-onda típico em 3.5 MHz,   um dois meia-onda em fase em 7 e 10 MHz e  para o de um padrão de long-wire em 14, 18, 21, 24 e 28 MHz.
Embora o casamento de impedância com linha aberta de 75 ohms ou coaxial de 75 ohms na entrada da seção casadora seja bom em 14 MHz, podendo ainda resultar numa SWR de 1:1,8, com cabo coaxial de 50 Ohms, nessa banda, o uso de um acoplador de impedancias é necessário em todas as outras bandas, porque a antena mais a seção casadora apresentarão uma carga reativa ao alimentador, nessas outras faixas.
Assim, o uso do tipo correto de casador de impedancias é essencial, de forma que assegure a transferência do máximo de potência à antena, a partir de um típico transceptor que tenha impedancia de 50 ohms de saída (desbalanceado). Considerando que os modernos transceptores utilizam proteção contra altas SWR, iniciando sua atuação a partir de relações de 2:1, o acoplador irá ajudar, também, para que o mesmo libere toda sua potência. Boa parte desses transceptores já possuem, internamente, esses acopladores automáticos, que se prestam perfeitamente para essa finalidade.