Teoria dell'antenna - Elicoidale

Helical antennaè un esempio di antenna a filo e forma essa stessa la forma di un'elica. Questa è un'antenna VHF e UHF a banda larga.

Intervallo di frequenze

La gamma di frequenza di funzionamento dell'antenna elicoidale è intorno 30MHz to 3GHz. Questa antenna funzionaVHF e UHF intervalli.

Costruzione e funzionamento dell'antenna elicoidale

Helical antennao antenna elicoidale è l'antenna in cui il filo conduttore è avvolto in forma elicoidale e collegato alla piastra di terra con una linea di alimentazione. È l'antenna più semplice che forniscecircularly polarized waves. Viene utilizzato nelle comunicazioni extraterrestri in cui sono coinvolti i relè satellitari, ecc.

L'immagine sopra mostra un sistema di antenna elicoidale, che viene utilizzato per le comunicazioni satellitari. Queste antenne richiedono uno spazio esterno più ampio.

Consiste di un'elica di filo di rame spesso o di un tubo avvolto a forma di filettatura utilizzata come antenna in combinazione con una piastra metallica piatta chiamata piastra di terra. Un'estremità dell'elica è collegata al conduttore centrale del cavo e il conduttore esterno è collegato alla piastra di terra.

L'immagine di un'antenna ad elica che dettaglia le parti dell'antenna è mostrata sopra.

La radiazione dell'antenna elicoidale dipende dal diametro dell'elica, dalla spaziatura delle virate e dall'angolo di beccheggio.

Pitch angle è l'angolo tra una linea tangente al filo dell'elica e il piano normale all'asse dell'elica.

$$ \ alpha = \ tan ^ {- 1} (\ frac {S} {\ pi D}) $$

dove,

  • D è il diameter di elica.

  • S è il turn spacing (da centro a centro).

  • α è il pitch angle.

Modalità di funzionamento

Le modalità di funzionamento predominanti di un'antenna elicoidale sono:

  • Normal o modalità di radiazione perpendicolare.

  • Axial o modalità di radiazione end-fire o fascio.

Cerchiamo di discuterli in dettaglio.

Modalità normale

In modalità di radiazione normale, il campo di radiazione è normale all'asse dell'elica. Le onde irradiate sono polarizzate circolarmente. Questa modalità di radiazione si ottiene se le dimensioni dell'elica sono piccole rispetto alla lunghezza d'onda. Il diagramma di radiazione di questa antenna elicoidale è una combinazione di dipolo corto e antenna ad anello.

La figura sopra mostra il diagramma di radiazione per la modalità normale di radiazione nell'antenna elicoidale.

Dipende dai valori del diametro dell'elica, D e la sua spaziatura di turno, S. Gli svantaggi di questa modalità di funzionamento sono la bassa efficienza di radiazione e la larghezza di banda ridotta. Quindi, è poco utilizzato.

Modalità assiale

In axial modedi radiazione, la radiazione è nella direzione di fine fuoco lungo l'asse elicoidale e le onde sono polarizzate circolarmente o quasi circolarmente. Questa modalità di funzionamento si ottiene elevando la circonferenza all'ordine di una lunghezza d'onda(λ) e spaziatura di circa λ/4. Il diagramma di radiazione è ampio e direzionale lungo il raggio assiale producendo lobi minori ad angoli obliqui.

La figura mostra il diagramma di radiazione per la modalità di radiazione assiale nell'antenna elicoidale.

Se questa antenna è progettata per onde polarizzate circolarmente destrorse, non riceverà onde polarizzate circolarmente sinistrorse e viceversa. Questa modalità di funzionamento viene generata con grande facilità ed èmore practically used.

Vantaggi

I seguenti sono i vantaggi dell'antenna elicoidale:

  • Design semplice
  • Massima direttività
  • Larghezza di banda più ampia
  • Può raggiungere la polarizzazione circolare
  • Può essere utilizzato anche nelle bande HF e VHF

Svantaggi

I seguenti sono gli svantaggi dell'antenna elicoidale:

  • L'antenna è più grande e richiede più spazio
  • L'efficienza diminuisce con il numero di giri

Applicazioni

Le seguenti sono le applicazioni dell'antenna elicoidale:

  • Una singola antenna elicoidale o il suo array viene utilizzata per trasmettere e ricevere segnali VHF

  • Usato frequentemente per comunicazioni satellitari e sonda spaziale

  • Utilizzato per collegamenti di telemetria con missili ballastici e satelliti nelle stazioni terrestri

  • Utilizzato per stabilire comunicazioni tra la luna e la Terra

  • Applicazioni in radioastronomia