Helix antenna. Спиральная антенна. BiHelix.

   Написать эту страничку меня побудил тот факт, что ренее были упущены конструктивные исполнения различных вариантов антенн этого вида. Данная антенна идеально подходит для реализации на диапазон 2,4ГГц, да и на более высокочастотные диапазоны, например 5ГГц (который в ближайшем времени будет востребован).
   Но об этом по порядку. Наверное, не секрет что Helix антенна является наиболее поростой в реализации и я ее собрал второй (первая была Двойной квадрат или BiQuad как кому угодно). Чем не понравилась моя первая антенна - нет влагозащищенности, да и конструктив ее не позволяет повторять конструкцию за конструкцией без измениния параметров (гнуть вибраторы в домашних условиях без приборов для наладки BiQuad не есть правильно).

   Сначала начну с небольшого обзора Helix антенн, что уже рассматривались на этом сайте.

   Способ сборки антенны. Немножко об особенностях этой конструкции, сначала о неприятном, антенна не короткозамкнутая и это не есть хорошее, те крайне желательно использовать громозащиту. Активный элемент антенны излучает круговую поляризацию, она может быть право и левосторонней. Для того, чтобы передать максимум энергии, обе стороны должны иметь одинаковую направленность поляризации… говоря простым языком направление витков должно быть одинаковым на обеих антеннах, и не рекомендуется ставить антенну совместно с антеннами излучающими в вертикальной или горизонтальной поляризации. Могу сказать что 15 витковый хеликс превосходно работает на расстоянии более двух км. И с легкостью переживает все погодные условия...

   Линк на данную конструкцию (как и на все остальные можно найти здесь. Классический перевод и простота не должна вызывать дополнительных вопросов при создании этой антенны. Но оказывается, что вопросы были и обсуждаются в специальной теме форума. Для меня не составило труда собрать эту антенну еще по первоисточнику без какого-либо перевода.
   Спиральную антенну, изобретенную в конце сороковых Джоном Краусом (John Kraus, W8JK), можно назвать самой простой реализацией антенны, которую можно представить, в особенности для частот в диапазоне 2-5 ГГц. Эта конструкция является очень простой, практичной и при этом надежной. Развитие оборудования безпроводных сетей позволяет легко получить высокоскоростной радиодоступ с использованием стандарта IEEE 802.11b (также известного как Wi-Fi).
   Жаль, что на момент сборки антенны у меня под рукой не оказалось фотоаппарата, дабы пошагово отразить этапы сборки...

   Еще один вариант изготовления Helix антенны. Отличие от предыдущего - в линии согласования антенны с коаксиальным кабелем. Как известно, без согласования входное сопротивление Helix составляет 120-175 Ом, и просто подключить к кабелю 50 Ом не получается.
   ...Рассмотрен дизайн антенны на 2.4 ГГц, которая является идеальной для любительской спутниковой связи. Эта антенна проста в сборке и не критична к погрешностям в конструкции (я в этом не согласен), антенна использовалась для приема со спутника AO-40 вместо параболической антенны.
   Note: This antenna design is inspired from James Miller, G3RUH's design. I am thankful to him for his great work. His design is included in "Mode S - The book", which is available at Amsat-NA

   Этой конструкцией счетверенного Helix я не перестаю восхищаться... и, если б у меня было время, обязательно повторил... Небольшие изменения в линии согласования каждого элемента антенны и специальный счетверенный переходник (я таких не видел) может вызывать затруднения при повторении такой конструкции. Со слов автора ...Using the new 32mm spacing and matching section method, three of my helixes tuned in with absolutely no problem at 1.1:1 VSWR...
   I refer to my attempt to build an alternative to the 60cm dish. The problem with a dish is that they're rather cumbersome to mount on the az-el rotator as they're heavy and they take up precious real estate on the cross boom.
   В некоторых случаях Helix используют в качестве альтернативы параболических антенн. Причем, необходимо учитывать что провод для витков спиральной антенны должен быть без изоляции, либо прийдется делать перерасчет размеров антенны.

   Немного теории о Helix или спиральных антеннах.
   Начну с того, что есть великолепная (по моему мнению) программа моделирования антенн MMANA-GAL, которая постоянно обновляется и дополняется. Немного о программе и где взять новую версию прораммы. Самая последняя версия MMANAGAL1.1.0.10.zip (2 MB), следите именно за этим URL. От себя хочу отметить, что для руссуфикации нужно сначала установить предыдущую версию, которая находится на сайте журнала "Радио", а затем выбрать язык "русский" в установках, после этого установить MMANAGAL1.1.0.10. На момент написания этой страницы появилась версия MMANA-GAL 1.2.0.5.

   Немного теории из прекрасной книги К.Ротхаммеля. 12-ти витковый Helix должен давать до 16,1 дБ усиления... Около 2 недель мне потребовалось, что бы смоделировать эту антенну в MANNA-GAL (верхн.рис.) - у меня получилось усиление около 13,8 дБ, но это не так важно, главное иметь модель антенны, потом с ней можно экспериментировать сколько угодно.
   Кому интересно, возьмите эти модели и попробуйте поиграться в MANNE Helix12.maa - 12-ти витковый и Helix15.maa - 15-ти виковый Helix. Чтобы сохранить файл используйте правую кнопку мыши и "Сохранить как...". Используте файлы "как есть..."
   Несмотря на кривизну ДН (диаграммы направленности), она такая для моих моделей антенн (т.к. не получается идеально "нарисовать" витки антенны) - это будет наглядным примером для дальнейшего творчества и в изучении моделировщика MANNA-GAL.
   Конструкция рефлектора может быть выполнена как на рисунке, шайба (или медный круг, необходимо позаботиться о креплении разъема) и припаенные радиальные проводники. Общий диаметр не мее 0,62 лямбда.

   У Helix есть одно прекрасное свойство (в прочем как и у других антенн) - при создании стека из двух антенн, включив антенны параллельно, мы получаем наши заветные 60 Ом входного сопротивления антенной системы... А так же, можно изменять полязирацию антенны на вертикальную или горизонтальную, при условии изменения направления намотки витков Helix.

   Из вышеупомянутой книги К.Ротхаммеля.
   В случае одинакового направления намотки спирали поляризация излучения группы спиральных антенн остается круговой. Горизонтальная поляризация получается при расположении двух спиралей с противоположной намоткой в горизонтальной плоскости, а вертикальная поляризация - при расположении спиралей в вертикальной полскости.

   Из переписки shmel дает комментарии в теме Спиральная антенна : .... Написать сей комментарий меня побудила статья: http://www.wifiantenna.org.ua/antennas/helix/ Почитал, посмотрел, и вот что скажу: народ не совсем правильно делает, а это значит, что если сделает правильно, то работать будет лучше. Вот например, используемый кальклятор, я его проверил, верно считает, но только не ту антенну которую делают!!! Он считает однозаходную регулярную цилиндрическую спиральную антенну из гладкого провода в однородном диэлектрике, а делают однозаходную регулярную цилиндрическую спиральную антенну из гладкого провода с ДИЭЛЕКТРИКОМ!!! а это, спирально-диэлектрические антенны, соответственно и калькулятор нужен другой! Мало того что спираль мотают на диэлектрик, так даже и изоляцию снять не удосуживаются! А работает это только потому, что спиральные антенны это достаточно широкодиапазонные антенны, и то что там как-то посчитали попадает в полученный (необходимый нам) диапазон, сделайте правильно: без трубы и изоляции. И еще : если почитать умные книги то узнаем, что больше 11 витков нет смысла делать спираль, энергия излучения рассеивается 11-ю витками и остальные не работают, поэтому одиночная антенна даже 10-ти метровой длины никогда не даст усиление больше 15-18 дб. Да, и рефлектор можно делать диаметром равным двум диаметрам витка, это ни как не ухудшит характеристики антенны. Необходимо отметить следующие плюсы антенн данной конструкции. Во-первых это, конечно, простота изготовления и очень большая устойчивость к "кривым рукам", т.е. даже неаккуратно собранная антенна будет неплохо работать. Во-вторых это широкополосность, (коэффициент перекрытия от 1.5 до 10) в радиолюбительских кругах это очень важное свойство. В-третьих не плохой коэффициент усиления (КУ) даже одиночной спирали....

Страница подготовлена по материлам форума :