Antenne hélice

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Voir aussi : Antenne hélice radiale

L'antenne hélice est utilisée lorsqu'un gain important et une polarisation circulaire sont exigés. Elle est moins répandue sur les bandes amateurs que l'antenne yagi mais peut rendre des services intéressants pour le trafic via satellite ou lors de liaisons fixes sur les bandes allant de 1 à 6 GHz en TVA, packet radio...

Principe

Le fonctionnement de l'antenne hélice axiale est différent de l'antenne hélice radiale. Cette dernière fonctionne comme un fouet raccourci tandis que l'antenne hélice utilisée sur SHF rayonne dans la direction de son axe avec une polarisation circulaire droite ou gauche selon le sens du pas de vis. Lors d'une liaison entre deux antennes hélice il importe que la polarisation des deux antennes soit identiques car l'affaiblissement est alors considérable (de l'ordre de 20 dB). C'est le pas de l'hélice et son diamètre par rapport à la longueur d'onde
l qui déterminent son fonctionnement :
- diamètre de l'enroulement de l'ordre de
l/3, la circonférence étant égale à l.
- pas de vis : environ
l/4
- dimension du réflecteur :
l
Le gain de l'antenne augmente d'un peu moins de 3dB lorsqu'on double sa longueur. Il est de l'ordre de 12 dBi pour une antenne de 5 spires. Un minimum de 3 spires est requis.
La bande passante est large et les dimensions ne sont pas critiques ce qui n'est pas courant pour une antenne à gain.
L'impédance au point d'alimentation est de l'ordre de 140 ohms lorsque le diamètre de l'antenne est de l'odre de
l/3. Un petit circuit d'adaptation est nécessaire pour l'alimentation en câble 50 ohms.
L'angle d'ouverture à -3dB de l'antenne est de l'ordre de + ou - 25 degrés avec 5 spires et + ou - 15 degrés avec 10 spires


Description

L'antenne hélice a en fait la forme d'un ressort S en fil de cuivre d'un diamètre suffisant pour ne pas se déformer à cause des intempéries.
Dans l'exemple illustré ci-contre le ressort est supporté par des entretoises isolantes E fixées sur un boom B qui peut être métallique s'il se trouve dans l'axe de l'antenne. On peut aussi bobiner le ressort comme une self et le visser dans un boom isolant comme on le fait pour les grosses selfs bobinées dans l'air. Une règle de section carré en stratifié-verre-époxy
Le réflecteur R peut être réalisé avec une tôle en aluminium ou un grillage pour les fréquences les plus basses. Il peut être circulaire ou carré.
Le câble coaxial C est raccordé à la première spire au travers d'un 1/4 d'onde d'adaptation ou à l'aide d'une sorte de gamma-match.
Il est possible de bobiner le ressort sur un tube à condition que la matière de celui-ci résiste aux hyperfréquences sinon les pertes HF dégradent fortement les performances de l'antenne. En cas de doute on peut tester la matière du tube concerné dans un four à micro-ondes.

Performances d'une antenne hélice

On trouve dans la littérature diverses formules pour calculer le gain d'une antenne hélice en fonction du nombre de spires, du pas et du diamètre de l'enroulement. Le gain est souvent calculé en fonction de la longueur du boom exprimé en lambda
Il semble que les résultats réellement mesurés soient un peu moins bons que ceux calculés avec la formule de W8JK, le père de l'antenne hélice :

avec:
G : gain en dBi
d : diamètre d'enroulement (en
l )
N : nombre de spires (en
l )
p : pas d'une spire (en
l )


Les courbes de la figure ci-contre, calculées à partir de la formule ci-dessus et tracées à partir de données de l'ARRL (Antenna compendium), donnent une idée du gain possible d'une antenne hélice standard en fonction du nombre de spires.
en bleu : calcul à partir de la formule de W8JK
en rouge : calcul à partir d'une autre formule source ARRL
en magenta : valeurs mesurées source ARRL