آنتن مارپیچی

آنتن مارپیچی(helical antenna) یک آنتن سیمی باند وسیع بوده که به شکل یک مارپیچ استوانه‌ای پیچیده شده‌است و دارای بهرهٔ جهتی زیادی است. نوع پلاریزاسیون آن به صورت دایره‌ای می‌باشد. این آنتن روی یک صفحهٔ هادی زمین شدهٔ هموار نصب و به وسیلهٔ یک خط انتقال هم محور تغذیه می‌شود.

آنتن مارپیچی

حالت محوری آنتن مارپیچی:
B)تکیه‌گاه مرکزی
C)خط‌انتقال هم‌محور
E)جداکننده‌ها/تکیه‌گاه‌های مارپیچ
R)صفحه هادی زمین شده
S)عنصر ماپیچی

بسته به ابعاد مارپیچ، این آنتن دو حالت کار کاملاً متفاوت دارد. وقتی ابعاد، نسبت به طول موج کار بسیار کوچک هستند، نقشهٔ تشعشعی آن مانند دوقطبی الکتریکی کوچک است. حداکثر تشعشع در صفحهٔ عمود بر مسیر مارپیچ روی می‌دهد. می‌گویند آنتن مارپیچی در حالت قائم است. وقتی محیط و فاصلهٔ بین دورهای یک مارپیچ با طول موج قابل مقایسه باشند، آنتن به صورتی کاملاً متفاوت رفتار می‌کند. شعاع اصلی تشعشع در جهت طولی خواهد بود و کار در حالت محوری انجام می‌شود. آنتن‌های مارپیچی که در حالت محوری کار می‌کنند، بر روی ماهواره‌های مخابراتی و وسایل نقلیهٔ فضایی و نیز ایستگاه‌های زمینی نصب شده‌اند.

انرژِی در این آنتن به صورت مساوی بین مؤلفه‌های عمودی و افقی تقسیم خواهد شد که این دو مؤلفه ۹۰ درجه با هم اختلاف فاز دارند که پیش فاز بودن یکی از آن‌ها به ساختمان آنتن مربوط است. حد پایین فرکانسی این آنتن جایی است که قطر قاعده آن λ/۲ است و حد بالای فرکانسی این آنتن جایی است که قطر راس مارپیچ λ/۴ می‌شود. پس پهنای باند نسبی آنتن با نصف نسبت قطر قاعده به قطر راس برابر است. مارپیچ در پهنای باند وسیع مقاومت ورودی ثابتی دارد و کاربرد آن در آرایه‌های آنتنی زیاد است زیراامپدانس متقابل ناچیزی دارد. نمونه‌های کاربردی این آنتن در ماهواره‌هایی مثل اسپوتنیک، ماهواره‌های هواشناسی کاسمت، فلیت ست کام، GOES(ماهواره محیط زیست جهانی)، لی ست، و GPS (ماهواره موقعیت جهانی)، قابل مشاهده است. همچنین آرایه‌های آنتن مارپیچی در ایستگاه‌های تلسکوپ رادیویی نیز به‌کار رفته‌اند.

آنتن مارپیچی برای ارتباطات شبکه‌های ناحیهٔ محلی بی‌سیم(WLAN)، فرکانس کار:app. 2.4 GHz

• امپدانس پایه این آنتن در حالت محوری بین ۱۰۰ تا ۲۰۰ اهم می‌باشد و با فرمول زیر تقریب زده می‌شود.

${\displaystyle R\simeq 140\left({\frac {C}{\lambda }}\right)}$

• حداکثر بهره حدود مقدار زیر می‌باشد.

که در آن N تعداد چرخش است و S فاصله گام حلقه‌ها است.

${\displaystyle D_{o}\simeq 15N{\frac {C^{2}S}{\lambda ^{3}}}}$

• پنای باند نیمه توان برابر است با:

${\displaystyle {\text{HPBW}}\simeq {\frac {52\lambda ^{3/2}}{C{\sqrt {NS}}}}\,{\text{degrees}}}$

• پنای باند بین صفرهای پترن آنتن برابر است با:

${\displaystyle {\text{FNBW}}\simeq {\frac {115\lambda ^{3/2}}{C{\sqrt {NS}}}}\,{\text{degrees}}}$[1]