📡️ Calcolatore Antenna Elicoidale

Un'antenna elicoidale è un filo avvolto a spirale attorno a un tubo di supporto. In modalità assiale irradia un fascio polarizzato circolarmente lungo l'asse dell'elica, ed è per questo che è l'alimentatore classico per i downlink satellitari e una scelta popolare per i collegamenti WiFi a lungo raggio. La geometria è definita dalla circonferenza C = πD dell'avvolgimento, il passo S (distanza tra le spire), l'angolo di passo α = tan&supmin;¹(S/C) e il numero di spire N. Nella modalità assiale la circonferenza è solitamente mantenuta vicina a una lunghezza d'onda, circa 0,75–1,1 λ.

Le eliche avvolte a mano per 2,4 GHz usano tipicamente 8–14 spire, una circonferenza vicina a 0,95λ e un angolo di passo di circa 12–14°. Questa combinazione offre circa 10–13 dBi di guadagno con un fascio circolare regolare. Questo calcolatore trasforma la frequenza target nelle dimensioni esatte: lunghezza d'onda, diametro consigliato, circonferenza, passo e il guadagno libero-spazio previsto tramite l'equazione empirica G ≈ 8,8 + 10·log₁₀(Cλ²N·S).

Il calcolatore parte dalla tua frequenza f e calcola la lunghezza d'onda nel vuoto λ = c/f. Dal fattore di circonferenza basato sulla lunghezza d'onda desiderata (predefinito 0,95) deriva il diametro della bobina D = C/π. Il passo è poi S = C·tanα usando il tuo angolo di passo, e la lunghezza totale dell'elica è N×S. La stima del guadagno segue la formula empirica della modalità assiale con tutte le lunghezze espresse in lunghezze d'onda.

La lunghezza totale dell'elica derivata è utile quando cerchi un tubo di supporto, e il controllo incrociato lunghezza d'onda & frequenza ti aiuta a confermare la geometria della bobina prima di saldare. Se vuoi anche modellare il budget di collegamento end-to-end, abbina il risultato al nostro calcolatore di attenuazione del percorso Friis o al convertitore frequenza & lunghezza d'onda.

1. Inserisci la frequenza operativa in MHz (ad esempio 2400 per WiFi, 137 per i satelliti meteorologici NOAA).
2. Imposta il fattore di circonferenza (0,95 è un buon valore predefinito per la modalità assiale).
3. Scegli l'angolo di passo in gradi — tipicamente 12–14°.
4. Inserisci il numero di spire (8–14 per la maggior parte delle realizzazioni a 2,4 GHz).
5. Leggi il diametro della bobina consigliato, il passo, la lunghezza totale e il guadagno stimato.
6. Se necessario, modifica la frequenza e osserva come cambiano le dimensioni.

Perché la mia antenna elicoidale ha bisogno di una circonferenza vicina a una lunghezza d'onda?

La radiazione in modalità assiale si basa sull'avanzamento di fase lungo ogni spira. Quando la circonferenza è vicina a una lunghezza d'onda, la fase di corrente attorno alla spira coincide con la direzione di propagazione e il campo si somma lungo l'asse dell'elica. Lontano da questa condizione l'antenna passa in modalità normale e irradia come un dipolo corto.

Qual è il guadagno pratico che posso aspettarmi?

Con 10 spire, C = 0,95λ e α = 13°, la formula empirica prevede circa 12 dBi. Le realizzazioni reali si collocano solitamente entro 1–2 dB da questo valore una volta ottimizzato l'SWR e installato il riflettore.

La polarizzazione circolare vale la pena per il WiFi?

Per il WiFi punto-punto la polarizzazione lineare funziona ed è più semplice. La polarizzazione circolare paga quando il collegamento comporta riflessioni multipercorso o stazioni mobili/rotanti, ed è essenziale per la maggior parte dei downlink satellitari dove la rotazione di Faraday causerebbe altrimenti svanimenti profondi.

Posso scalare l'antenna a un'altra frequenza?

Sì — tutte le dimensioni scalano linearmente con la lunghezza d'onda. Un'antenna costruita per 915 MHz è esattamente 2400/915 ≈ 2,62 volte più grande della stessa realizzazione a 2,4 GHz, quindi puoi usare questo calcolatore per qualsiasi banda cambiando solo la frequenza.

Come dovrebbero apparire il piano di massa o il riflettore?

Un disco di metallo piatto di diametro 0,8–1,2λ, o un set di 4 razze radiali di dimensioni complessive simili, montato a 0,1–0,2λ dietro l'estremità dell'elica, riduce i lobi posteriori e aggiunge 1–2 dB di guadagno in avanti.

Il diametro del filo influisce sulle prestazioni?

Elettricamente, il diametro del filo ha un piccolo effetto su banda ed efficienza; meccanicamente, decide se il passo resta costante. Usa un filo abbastanza rigido da mantenere la forma e mantieni il passo uniforme entro pochi punti percentuali.

Mantieni la circonferenza dell'elica tra 0,9 e 1,0 λ per un diagramma di radiazione pulito in modalità assiale; valori inferiori a 0,75 λ iniziano a irradiare lateralmente. Monta l'elica sopra un piano di massa o un disco riflettore di diametro almeno 0,8 λ per sopprimere la radiazione posteriore. Il filo deve essere abbastanza rigido da mantenere costante il passo; un tubo di rame dolce o un filo di rame pieno da 2–3 mm funzionano bene. Per la ricezione satellitare la polarizzazione circolare è un vero vantaggio perché la rotazione di Faraday nell'ionosfera non causa più l'attenuazione del segnale. Verifica con un analizzatore di rete se possibile — un'elica corretta mostra un minimo SWR ampio attorno alla frequenza di progetto, non un notch singolo e stretto.