Спиральные антенны на 435МГц Helix antennas for AO-40 Sat uplink

**Спиральные антенны на 435МГц**
	Про спиральные антенны известно довольно давно и все благодаря их непревзойденным характеристикам. Среди всех типов направленных антенн имеют самый большой показатель по соотношению усиление/размеры и в некоторых областях (связь с космическими аппаратами) просто незаменимы. Позволяют легко получить круговую поляризацию. Конструктивно нечувствительны к погрешностям изготовления, имеют широкую полосу, более 10% и круговую поляризацию. Не вдаваясь в теорию попробуем описать конструкцию доступную для повторения в домашних условиях.
	Конструкция достаточно проста , для изготовления используются пластиковые трубы диаметром 5см длинной 1м 6см, они широко применяются в сантехнике для слива. Тонкие проставки нарезаны из пластиковой трубки для заделки в стены электропроводки диаметром 2 см. Пара антенн метровой длинны, легко поднимается одной рукой. При наличии всех материалов и инструментов изготавливаются и собираются за 15 минут.
	Особенность спиральных антенн их высокое входное сопротивление. Есть масса вариантов как привести его к 50 Ом самые распространенные случаи соединить несколько параллельно, применить четверть волновой трансформатор или запитать не по центру а по окружности и первую четверть витка сделать очень широкой (вариант четвертьволновой линии над экраном) так сделано и здесь, ширина полоски согласования 2.5 см
	Направление поляризации (левая\правая) определяется от разъема в сторону максимального излучения - если спираль уходит по часовой стрелке то поляризация правая круговая, если против часовой стрелки то левая круговая. Почти на всех спутниках принята правая круговая поляризация и "наверх" и "вниз". Если волна отражается от металлической поверхности плоскость или направление поляризации меняется на 180 градусов (была правая стала левая и наоборот). На верхнем снимке передающая антенна на 435 Мегагерц с правой круговой поляризацией, на нижнем приемная спиральная антенна диапазона 2.4Гига с левой поляризацией для установки в фокусе параболы. При кроссполяризации и приеме правой на левую или наоборот происходит сильное ослабление сигнала до 38-40 дБ. При приеме линейного сигнала горизонтальной или вертикальной поляризации на антенну с круговой поляризацией входной сигнал ослабляется только на 3 Дб (в два раза) и сила сигнала при этом не зависит от положения приемной антенны. Довольно интересный эффект производит работа на такую антенну с портативными станциями которые отмечают очень плотный сигнал характерный для мощных и близкорасположенных станций хотя расстояние до них значительное. Оператор интуитивно определяет расстояние по уверенному приему и отсутствию федингов в сигнале.
	Довольно долго не мог представить как все это закрепить, на деле оказалось довольно просто. Размеры антенны рассчитываются программой калькулятором Helical.zip здесь. Кому лень считать, может использовать мои размеры. Они несколько больше стандартных, для большего усиления, но при этом сопротивление антенны несколько выше 160 Ом вместо стандартных 140. Длинна трубы 1м 6см толщина 5см, в одной плоскости делается разметка и сверлится пять отверстий сначала диаметром 6 мм. Первое на расстоянии 2.5 см от нижнего края трубы. Расстояние между отверстиями 255мм. В плоскости перпендикулярной первому ряду отверстий размечается и сверлится еще 4.Первое на расстоянии 160мм от нижнего края трубы далее между отверстиями 255мм.
	Все отверстия рассверливаются до 10 мм , затем разверткой разворачиваются до диаметра чуть меньше диаметра подпорок. Подпорки держатся только трением, их длинна 180мм ровно и в 10 мм от края сделано отверстие 3мм для удержания витков спирали. Количество подпорок для удержания витков определяет количество отверстий в трубе. Держать каждые пол витка было бы здорово, но это значит на 6 витков нужно сверлить 12 отверстий для моей природной лени это многовато. Одна опора на виток спираль не держит - сползает. Был выбран промежуточный вариант 3/4 витка на опору, получается 9 отверстий на длине 1м.
	Длинна антенны тоже величина компромиссная, чем длиннее антенна тем больше усиление, но вращать 2-3 метровый бум затруднительно и пластик такой длинны значительно провисает, потому был выбран вариант две антенны в параллель длинной по метру каждая. Усиление тоже а длинна в два раза меньше.(Я вращал две стрелы по 23 элемента кроссяги длинной 5м50см каждая на АО-10. Эта штука стремится зацепить все что ее окружает в самый неподходящий для этого момент, да и соседи косятся и спрашивают что за дрянь нависла над их балконом:-)
	Функции экрана отражать радиоволны, оптимальная форма круг диаметром от 38см до 70см, но такого не нашлось. Оказалось, что квадратные отражатели тоже работают, их функцию выполняют крышки от какого-то прибора, размеры 42х46см. По окружности в любом удобном месте на крышку отражатель устанавливается подходящий разъем и к центральной жилке разъема подпаивается спираль. На первую четверть витка от разъема до первой опоры напаивается полоска из жести шириной 2.5 см для согласования. При указанных толщине провода и диаметре намотки получилось около 1.5 КСВ с каждой антенны. Пара запитана через два кабеля 75 Ом и тройник по стандартной схеме power divider. Кабель питания 50 Ом подключается к порту 70см дуплексера на IC-706MKIIG.
	Толщина провода для намотки спирали около 2 мм. Это довольно тонкий провод для такой конструкции, по расчетам толщина должна быть 7-17 мм, но ничего подходящего не нашлось. Можно использовать биметалл для сварочных автоматов там медненная сталь и форму держит хорошо. Две антенны отстояли полтора года на балконе в зиму и в лето на южной солнечной стороне и пока следов разрушения не отмечено. Сначала было хотел покрасить, но нашлись более важные дела.
	Для крепления отражателя и всей антенны используется один болт м8 в основании пластиковой трубы. На нижнюю подпорку внутри трубы одевается дюралевая трубочка подходящего диаметра и сверлится отверстие под болт м8.
	Болт м8 длинной около 10см проходит через отверстие в нижней подпорке, на него одевается экран отражатель и фиксируется гайкой. Выступающая часть болта используется для крепления всей антенны на мачту или траверсу. Можно зацепить противовес для балансировки, в моей поворотке антенны смещены назад относительно центра тяжести всей системы и никаких грузов добавлять не стал.
	Полученная антенная система имеет около 15dBic усиление и узкую диаграмму направленности и обладает самым лучшим соотношением усиление/размеры антенны. Позволяет работать AO-40 при 20W SSB на 435 Мег одним трансивером Icom-706MKIIG, при этом удалось избавиться от усилителя на GS-35B и высоковольтного блока питания, освободив жизненное пространство на балконе.