📡️ Calculadora de Antena Helicoidal

Una antena helicoidal es un alambre enrollado en espiral alrededor de un tubo soporte. En modo axial radia un haz con polarización circular a lo largo del eje de la hélice, por eso es la alimentación clásica para las bajadas de satélite meteorológico (como los NOAA que siguen los radioaficionados) y una opción muy buscada para enlaces WiFi de largo alcance. La geometría queda definida por la circunferencia C = πD del arrollamiento, el paso S (distancia entre vueltas), el ángulo de paso α = tan&supmin;¹(S/C) y el número de vueltas N. Para operar en modo axial, la circunferencia suele mantenerse cerca de una longitud de onda, entre 0.75 y 1.1 λ.

Las hélices hechas a mano para 2.4 GHz normalmente usan de 8 a 14 vueltas, una circunferencia cercana a 0.95λ y un ángulo de paso de 12 a 14°. Esa combinación entrega unos 10 a 13 dBi de ganancia con un haz circular suave. Esta calculadora convierte tu frecuencia objetivo en las dimensiones exactas: longitud de onda, diámetro recomendado, circunferencia, paso y la ganancia estimada en espacio libre con la ecuación empírica G ≈ 8.8 + 10·log₁₀(Cλ²N·S). Si quieres completar el análisis de punta a punta, combínala con la calculadora de pérdida de trayectoria de Friis para dimensionar el enlace completo.

La calculadora parte de tu frecuencia f y obtiene la longitud de onda en espacio libre λ = c/f. Con el factor de circunferencia deseado (0.95 por defecto) deriva el diámetro de la bobina D = C/π. Después calcula el paso S = C·tanα usando tu ángulo de paso, y la longitud total de la hélice queda como N×S. La ganancia estimada sigue la fórmula empírica del modo axial con todas las longitudes expresadas en longitudes de onda.

La longitud total de la hélice resultante sirve para comprar el tubo soporte adecuado, y la verificación cruzada de longitud de onda y frecuencia te ayuda a confirmar la geometría de la bobina antes de soldar. Si además necesitas convertir unidades, usa el convertidor de frecuencia y longitud de onda.

1. Ingresa la frecuencia de operación en MHz (por ejemplo 2400 para WiFi, 137 para satélites meteorológicos NOAA).
2. Ajusta el factor de circunferencia (0.95 es un buen valor por defecto para modo axial).
3. Elige el ángulo de paso en grados: normalmente de 12 a 14°.
4. Escribe el número de vueltas (de 8 a 14 para la mayoría de los diseños de 2.4 GHz).
5. Revisa el diámetro de bobina recomendado, el paso, la longitud total y la ganancia estimada.
6. Si lo necesitas, cambia la frecuencia y observa cómo escalan las dimensiones.

¿Por qué la circunferencia de mi antena helicoidal debe ser cercana a una longitud de onda?

La radiación en modo axial depende del avance de fase a lo largo de cada vuelta. Cuando la circunferencia se acerca a una longitud de onda, la fase de la corriente alrededor de la vuelta coincide con la dirección de propagación y el campo se suma a lo largo del eje de la hélice. Lejos de esa condición, la antena pasa a modo normal y radia como un dipolo corto.

¿Qué ganancia práctica puedo esperar?

Con 10 vueltas, C = 0.95λ y α = 13°, la fórmula empírica predice unos 12 dBi. Las construcciones reales suelen quedar dentro de 1 a 2 dB de ese valor una vez ajustada la ROE y colocado el reflector.

¿Vale la pena la polarización circular para WiFi?

Para WiFi punto a punto, la polarización lineal funciona y es más simple. La circular paga cuando el enlace tiene reflejos por multitrayecto o estaciones en movimiento o giro, y es esencial en la mayoría de las bajadas de satélite, donde la rotación de Faraday provocaría desvanecimientos profundos.

¿Puedo escalar la antena a otra frecuencia?

Sí: todas las dimensiones escalan linealmente con la longitud de onda. Una antena construida para 915 MHz es exactamente 2400/915 ≈ 2.62 veces más grande que el mismo diseño a 2.4 GHz, así que puedes usar esta calculadora para cualquier banda solo cambiando la frecuencia.

¿Cómo debe ser el plano de tierra o reflector?

Un disco metálico plano de 0.8 a 1.2λ de diámetro, o un juego de 4 radiales de tamaño total similar, montado a 0.1–0.2λ detrás del extremo de la hélice, reduce los lóbulos traseros y suma 1 a 2 dB de ganancia hacia adelante.

¿Importa el grosor del alambre para el desempeño?

Eléctricamente, el grosor del alambre tiene un efecto pequeño en ancho de banda y eficiencia; mecánicamente, decide si el paso se mantiene constante. Usa un alambre lo bastante rígido para conservar la forma y mantén el paso uniforme dentro de un par de por ciento.

Mantén la circunferencia de la hélice entre 0.9 y 1.0 λ para un patrón axial limpio; por debajo de 0.75 λ empieza a radiar hacia los lados. Monta la hélice sobre un plano de tierra o un disco reflector de al menos 0.8 λ de diámetro para suprimir la radiación trasera. El alambre debe ser lo bastante rígido para sostener el paso constante; el tubo de cobre blando o el alambre de cobre macizo de 2 a 3 mm funcionan bien. Para recepción de satélite, la polarización circular es una ventaja real: la rotación de Faraday en la ionósfera ya no causa desvanecimiento de la señal. Si puedes, prueba con un analizador de redes: una hélice bien hecha muestra una caída amplia de ROE alrededor de la frecuencia de diseño, no un pico agudo de sintonía única.