Про спіральні антени відомо досить давно і все завдяки їх неперевершеним характеристикам. Серед усіх типів спрямованих антен мають найбільший показник по співвідношенню посилення / розміри і в деяких областях (зв'язок з космічними апаратами) просто незамінні. Дозволяють легко отримати кругову поляризацію. Конструктивно нечутливі до погрішностей виготовлення, мають широку смугу, більше 10% і кругову поляризацію. Не вдаючись в теорію спробуємо описати конструкцію доступну для повторення в домашніх умовах.
Конструкція досить проста. для виготовлення використовуються пластикові труби діаметром 5 см довжиною 1м 6см, вони широко застосовуються в сантехніці для зливу. Тонкі проставки нарізані з пластикової трубки для закладення в стіни електропроводки діаметром 2 см. Пара антен метрової довжини, легко піднімається однією рукою. При наявності всіх матеріалів та інструментів виготовляються і збираються за 15 хвилин.
Особливість спіральних антен їх високий вхідний опір. Є маса варіантів як привести його до 50 Ом найпоширеніші випадки з'єднати кілька паралельно, застосувати чверть хвильової трансформатор або живити не по центру а по колу і першу чверть витка зробити дуже широкою (варіант четвертьволновой лінії над екраном) так зроблено і тут, ширина смужки погодження 2.5 см
Напрямок поляризації (ліва \ права) визначається від роз'єму в сторону максимального випромінювання - якщо спіраль йде за годинниковою стрілкою то поляризація права кругова, якщо проти годинникової стрілки то ліва кругова. Майже на всіх супутниках прийнята права кругова поляризація і "наверх" і "вниз". Якщо хвиля відбивається від металевої поверхні площину або напрямок поляризації змінюється на 180 градусів (була права стала ліва і навпаки). На верхньому знімку передавальна антена на 435 мегагерц з правого круговою поляризацією, на нижньому приймальня спіральна антена діапазону 2.4Гіга з лівої поляризацією для установки в фокусі параболи. При кроссполярізаціі і прийомі правої на ліву або навпаки відбувається сильне ослаблення сигналу до 38-40 дБ. При прийомі лінійного сигналу горизонтальної або вертикальної поляризації на антену з круговою поляризацією вхідний сигнал послаблюється тільки на 3 Дб (в два рази) і сила сигналу при цьому не залежить від положення прийомної антени. Досить цікавий ефект справляє робота на таку антену з портативними станціями які відзначають дуже щільний сигнал характерний для потужних і близько розташованих станцій хоча відстань до них значне. Оператор інтуїтивно визначає відстань по впевненому прийому і відсутності федінга в сигналі.
Досить довго не міг уявити як все це закріпити, на ділі виявилося досить просто. Розміри антени розраховуються програмою калькулятором Helical.zip тут. Кому ліньки рахувати, може використовувати мої розміри. Вони дещо більше стандартних, для більшого посилення, але при цьому опір антени трохи вище 160 Ом замість стандартних 140. Довжина труби 1м 6см товщина 5 см, в одній площині робиться розмітка і свердлиться п'ять отворів спочатку діаметром 6 мм. Перше на відстані 2.5 см від нижнього краю труби. Відстань між отворами 255мм. У площині перпендикулярній першому ряду отворів розмічається і свердлиться ще 4.Первое на відстані 160мм від нижнього краю труби далі між отворами 255мм.
Всі отвори рассверливают до 10 мм. потім рядків розгортаються до діаметра трохи менше діаметра підпірок. Підпірки тримаються тільки тертям, їх довжина 180мм рівно і в 10 мм від краю зроблено отвір 3 мм для утримання витків спіралі. Кількість підпірок для утримання витків визначає кількість отворів в трубі. Тримати кожні пів витка було б здорово, але це означає на 6 витків потрібно свердлити 12 отворів для моєї природної ліні це забагато. Одна опора на виток спіраль не тримає - сповзає. Був обраний проміжний варіант 3/4 витка на опору, виходить 9 отворів на довжині 1м.
Довжина антени теж величина компромісна, чим довше антена тим більше посилення, але обертати 2-3 метровий бум важко і пластик такий довжини значно провисає, тому був обраний варіант дві антени в паралель довгою по метру кожна. Посилення теж а довжина в два рази менше. (Я обертав дві стріли по 23 елемента кроссягі довгою 5м50см кожна на АТ-10. Ця штука прагне зачепити все що її оточує в самий невідповідний для цього момент, та й сусіди поглядають і запитують що за дрянь нависла над їх балконом :-)
Функції екрану відображати радіохвилі, оптимальна форма коло діаметром від 38см до 70см, але такого не знайшлося. Виявилося, що квадратні відбивачі теж працюють, їх функцію виконують кришки від якогось приладу, розміри 42х46см. По колу в будь-якому зручному місці на кришку відбивач встановлюється відповідний роз'єм і до центральної жилці роз'єму підпоюють спіраль. На першу чверть витка від роз'єму до першої опори напоює смужка з жерсті шириною 2.5 см для узгодження. При зазначених товщині дроти і діаметрі намотування вийшло близько 1.5 КСВ з кожної антени. Пара запитана через два кабелі 75 Ом і трійник за стандартною схемою power divider. Кабель живлення 50 Ом підключається до порту 70см дуплексера на IC-706MKIIG.
Товщина дроту для намотування спіралі близько 2 мм. Це досить тонкий провід для такої конструкції, за розрахунками товщина повинна бути 7-17 мм, але нічого підходящого не знайшлося. Можна використовувати біметал для зварювальних автоматів там меднением сталь і форму тримає добре. Дві антени відстояли півтора року на балконі в зиму і в літо на південній сонячній стороні і поки слідів руйнування не відзначено. Спочатку було хотів пофарбувати, але знайшлися важливіші справи.
Для кріплення відбивача і всієї антени використовується один болт м8 в підставі пластикової труби. На нижню підпірку всередині труби одягається алюмінієва трубочка відповідного діаметру і свердлиться отвір під болт м8.
Болт м8 довжиною близько 10см проходить через отвір в нижній підпірці, на нього одягається екран відбивач і фіксується гайкою. Виступаюча частина болта використовується для кріплення всієї антени на щоглу або траверсу. Можна зачепити противагу для балансування, в моїй поворотке антени зміщені назад щодо центра ваги всієї системи і ніяких вантажів додавати не став.
Отримана антенна система має близько 15dBic посилення і вузьку діаграму спрямованості і володіє найкращим співвідношенням посилення / розміри антени. Дозволяє працювати AO-40 при 20W SSB на 435 Мег одним трансівером Icom-706MKIIG, при цьому вдалося позбутися від підсилювача на GS-35B і високовольтного блоку живлення, звільнивши життєвий простір на балконі.