Teoría de la antena: helicoidal

Helical antennaes un ejemplo de antena de alambre y tiene la forma de una hélice. Esta es una antena de banda ancha VHF y UHF.

Rango de frecuencia

El rango de frecuencia de funcionamiento de la antena helicoidal es de alrededor 30MHz to 3GHz. Esta antena funciona enVHF y UHF rangos.

Construcción y funcionamiento de antena helicoidal

Helical antennao antena helicoidal es la antena en la que el cable conductor se enrolla en forma helicoidal y se conecta a la placa de tierra con una línea de alimentación. Es la antena más simple, que proporcionacircularly polarized waves. Se utiliza en comunicaciones extraterrestres en las que intervienen relés de satélite, etc.

La imagen de arriba muestra un sistema de antena helicoidal, que se utiliza para comunicaciones por satélite. Estas antenas requieren un espacio exterior más amplio.

Consiste en una hélice de alambre de cobre grueso o tubo enrollado en forma de rosca que se usa como antena junto con una placa de metal plana llamada placa de tierra. Un extremo de la hélice está conectado al conductor central del cable y el conductor exterior está conectado a la placa de tierra.

La imagen de una antena helicoidal que detalla las partes de la antena se muestra arriba.

La radiación de la antena helicoidal depende del diámetro de la hélice, el espaciamiento de los giros y el ángulo de paso.

Pitch angle es el ángulo entre una línea tangente al alambre de la hélice y el plano normal al eje de la hélice.

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

dónde,

  • D es el diameter de hélice.

  • S es el turn spacing (centro a centro).

  • α es el pitch angle.

Modos de operacion

Los modos de funcionamiento predominantes de una antena helicoidal son:

  • Normal o modo de radiación perpendicular.

  • Axial o modo de radiación de haz o de fin de fuego.

Discutámoslos en detalle.

Modo normal

En el modo normal de radiación, el campo de radiación es normal al eje de la hélice. Las ondas radiadas están polarizadas circularmente. Este modo de radiación se obtiene si las dimensiones de la hélice son pequeñas en comparación con la longitud de onda. El patrón de radiación de esta antena helicoidal es una combinación de dipolo corto y antena de bucle.

La figura anterior muestra el patrón de radiación para el modo normal de radiación en una antena helicoidal.

Depende de los valores de diámetro de la hélice, D y su espaciamiento de turnos, S. Los inconvenientes de este modo de funcionamiento son la baja eficiencia de radiación y el ancho de banda estrecho. Por tanto, apenas se utiliza.

Modo axial

En axial modede radiación, la radiación está en la dirección del fuego final a lo largo del eje helicoidal y las ondas están polarizadas circular o casi circularmente. Este modo de funcionamiento se obtiene elevando la circunferencia al orden de una longitud de onda(λ) y espaciado de aproximadamente λ/4. El patrón de radiación es amplio y direccional a lo largo del haz axial produciendo lóbulos menores en ángulos oblicuos.

La figura muestra el patrón de radiación para el modo de radiación axial en una antena helicoidal.

Si esta antena está diseñada para ondas polarizadas circularmente hacia la derecha, entonces no recibirá ondas polarizadas circularmente hacia la izquierda y viceversa. Este modo de funcionamiento se genera con gran facilidad y esmore practically used.

Ventajas

Las siguientes son las ventajas de la antena helicoidal:

  • Diseño simple
  • Máxima directividad
  • Ancho de banda más amplio
  • Puede lograr polarización circular
  • También se puede utilizar en bandas de HF y VHF

Desventajas

Las siguientes son las desventajas de la antena helicoidal:

  • La antena es más grande y requiere más espacio
  • La eficiencia disminuye con el número de vueltas.

Aplicaciones

Las siguientes son las aplicaciones de la antena helicoidal:

  • Se utiliza una única antena helicoidal o su conjunto para transmitir y recibir señales VHF.

  • Se utiliza con frecuencia para comunicaciones por satélite y sondas espaciales.

  • Se utiliza para enlaces de telemetría con misiles ballasticos y satélites en estaciones terrestres.

  • Se utiliza para establecer comunicaciones entre la luna y la Tierra.

  • Aplicaciones en radioastronomía