Si tratta di un tipo di antenna di elevate prestazioni e semplicità strutturale che però non ha goduto della diffusione che merita anche in ragione dei complessi calcoli matematici che servono a dimensionarla per ottimizzarne il funzionamento.
In questo scritto ci soffermeremo sulla parte pratica e sui vantaggi/svantaggi di questa tipologia di antenne rimandando al programma CAD per tutta la parte di progettazione.
L’Antenna ad Elica è una direttiva capace di fornire un guadagno compreso tra 11 - 18 del 20-50 % ben superiore a quanto riscontrabile da altre tipologie, una polarizzazione circolare ( sinistrosa >oppure destrosa particolarmente adatta ai collegamenti satellitari.
L’impedenza, in assenza di accorgimenti per adattarne il valore, si aggira sui 140 W.
Il campo di frequenze d’impiego, limitato da motivazioni pratiche di robustezza ed ingombro, va dai 100 MHz ai 10 GHz
Struttura
L’antenna consiste di una spirale la cui lunghezza deve essere uguale o maggiore della lunghezza d’onda di centro banda, se questa condizione è rispettata l’irradiazione è direzionale nel verso dell’asse in cui si sviluppa l’elica, un riflettore posteriore funge da piano di riferimento.
Il campo elettromagnetico risulta polarizzato circolarmente, ovvero il vettore del campo ruoterà in un ciclo del segnale in uno dei due versi possibili, sinistroso <oppure destroso a seconda della direzione in cui è avvolta la spirale.
L’antenna ad Elica pertanto può essere utilmente impiegata per ricevere anche segnali a polarizzazione lineare, orizzontale o verticale non ha rilevanza, con una attenuazione di 3 dB rispetto ai segnali circolari - naturalmente in questo ultimo caso il verso dell’antenna trasmittente e ricevente deve coincidere altrimenti l’attenuazione è significativa.
Per fare un esempio se si desidera un’antenna per ricevere i segnali dei satelliti radioamatoriali si dovrà realizzarla con polarizzazione perché lo standard di trasmissione dei satelliti impone questo.
Per fugare ogni dubbio destroso significa che ponendosi dietro il riflettore le spire devono svilupparsi in avanti seguendo la rotazione oraria
Le caratteristiche dell’antenna dipendono dal numero di spire N, maggiore sono queste più alto è il guadagno, dal relativo diametro D e dalla spaziatura S entrambi una frazione significativa della lunghezza d’onda.
Il riflettore R, solido oppure a rete per le VHF , deve essere grande almeno ¾ della lunghezza d’onda con forma circolare o quadrata a discrezione.
REALIZZAZIONE
Le spire possono essere di tubo metallico fine oppure filo rigido di sufficiente spessore, in alternativa è possibile utilizzare anche un cavo coassiale con centrale e schermo saldati assieme ad entrambe le estremità.
L’elica va mantenuta in sede tramite dei distanziatori plastici fissati al boom centrale in trafilato di alluminio, questo deve sostenere l’intera struttura con la dovuta rigidità e pertanto va scelto con le dimensioni sufficienti a garantirne la funzione anche in caso di sollecitazioni meccaniche causate dai venti.
Riguardo la costruzione non vi sono veri e proprie difficoltà a patto di realizzare con cura, rispettando le dimensioni che risultano dal progetto, la spirale ed i relativi sostegni.
Per questi ultimi, distanziatori, sostegni, sistemi d’innesto e simili vi è ampia libertà in quanto a forme e posizioni - l’importante è che siamo di materiale non metallico e funzionali al loro unico scopo, mantenere le spire al loro posto senza che i parametri D ed S vadano a modificarsi nel tempo per torsioni o deformazioni elastiche.
L’unica taratura riguarda la regolazione dell’elemento che serve ad adattare l’impedenza dai 140 W dell’antenna ai 50 W standard, questa parte che vedete ingrandita nell’immagine che segue è un lamierino (strip) di rame che va saldato alla parte della spira che va al centrale del connettore sviluppandosi parallelo al riflettore.
La lunghezza di questo lamierino è di circa ¼ della circonferenza mentre la larghezza è 1/6 del diametro dell’elica, le misure non necessitano di essere precise perché andranno a compensarsi durante la fase di taratura che consiste nel variarne l’altezza rispetto il riflettore per il minor SWR oppure, se non si dispone di strumenti di misura, per il maggior segnale.
Il programma CAD a cui fa riferimento questo articolo, e' servito a generare un file in formato Excell. E' sufficiente inserire nelle due celle la freq in MHz ed il numero di spire desiderate.