home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Ham Radio 2000 / Ham Radio 2000.iso / ham2000 / antenna / antennas / cp3.art < prev    next >
Text File  |  1994-04-02  |  4KB  |  107 lines
  1. SUBJECT:  Circular Polarized antennas - part 3
  2.  
  3.     BTW, Jim Grubs passed a posting to me about the 'twisted Yagi'
  4. which is called a concentric yagi.  Now that I have the name right
  5. and a lead on the articles in CQ magazine, I can fill in the rest.
  6. Thanks Jim!
  7.  
  8.     ---------------------------------------------------------------
  9.  
  10.     HELIX:  Well, I promised some figures for all of you concerning
  11. the helix antenna as it is probably the most popular CP antenna.  After
  12. researching the subject of helix antennas, I found the design parameters
  13. are all basically the same with the only difference being the variables
  14. used to describe the different values.  The ARRL Antenna Handbook has
  15. a very detailed construction dialog.  There are plenty of pictures
  16. and easy to use formulas.  A couple of technical antenna theory books 
  17. at work and from college tend to bury themselves in mathmatical theory
  18. removed from practical application that we require for working models.
  19.  
  20.     Theory is good, don't get me wrong, but theory at college level for 
  21. amateurs that have not been to college, is not good for contruction.
  22. It assumes too much on the average amateur in the area of math.
  23.  
  24.     For now, I will give the basic design parameters for the helix 
  25. antenna and then conclude with the some information on the cavity backed 
  26. spiral.
  27.  
  28.  
  29.     In the ARRL Antenna Handbook, 16th ed, 19-22, provides about the best
  30. description of a helix and how to build one.
  31.  
  32.     The Helix has two componets; a ground plane and the helix.  It is fed
  33. with a coax.  The diameter of the ground plane is 0.8 to 1.1 wave lengths
  34. in diameter.  This section is connected electrically to the coax braid.
  35.  
  36.     Since ascii does not provide all those neat little greek letters I'll
  37. have to improvise here.
  38.  
  39.     C is the circumference of a coiled turn.
  40.     S is the spacing between one coil and the next.
  41.     G is the diameter of the ground plane.
  42.     g is the gap between G and the begining of the coils.
  43.     AR is the axial ratio
  44.     D is the diameter of a coil turn.
  45.     n is the number of turns
  46.     L is the length of conductor in one turn.
  47.     w is the wave length.
  48.     Z is the impedance in ohms
  49.     Gain is the gain of the antenna (now that was a smart statement)
  50.     HPBW is the half power bandwidth
  51.  
  52.  
  53.     C = 0.75w to 1.33w where w = 984/fMHz in ft or 300/fMHz for meters
  54.  
  55.     S = 0.2126*C to 0.2867*C
  56.  
  57.     G = 0.8w to 1.1w
  58.  
  59.     g = 0.12w to 0.13w at 45 degrees to the ground plane.
  60.         Note: This is similar to the distance between a DE and D1 
  61.               in a yagi.
  62.  
  63.     AR = 2n+1/2n  which should be as near to unity as possible.  The 
  64.          closer you can get this ratio to one the closer you will 
  65.          have a pure circular pattern.
  66.  
  67.     D = C/3.1415927 => 0.2387w to 0.35w
  68.  
  69.     n => use AR until you get a balance between a good ratio and a 
  70.          practical length you can handle.
  71.          AR = 2n+1/2n => n=6 then 13/12 = 1.083333, n=3 then 7/6 = 1.1666,
  72.          n=10 then 21/20 = 1.05.  As you can see there isn't a vast 
  73.          improvement between 6 and 10 turns.  n=15 then 31/30 = 1.03333.
  74.          Not much more here either.
  75.  
  76.     L = sqrt[(piD)^2 + S^2]
  77.  
  78.     Z = 140*C ohms which is 0.75w*140 to 1.33w*140 ohms
  79.  
  80.     HPBW = 52/(C*sqrt[n*S]) degrees
  81.  
  82.     Gain = 11.8 + 10log((C^2) *n*S))
  83.  
  84.     First nulls beamwidth = 115/(C*sqrt[n*S]) degrees
  85.  
  86.     Pitch angle between the coils should be 12 to 16 degrees or
  87.     arctan(S/C)
  88.  
  89.  
  90.     --------------------------------------------------------------
  91.  
  92.     Heres some stats from an antenna we use at the EMLab.  The antenna
  93. is a broadband cavity backed spiral antenna made by EM systems, model
  94. A2200.  It's good from 1 to 18 GHz with an SWR of 1.8:1 over the entire
  95. band.
  96.               Diameter = 6.85-in
  97.               gain = 0 dB minimum 5.5 dB max
  98.               Polarization = LHC or RHC
  99.               axial ratio = 3 dB
  100.               3dB Beam width = 80 degrees
  101.               MIL-E-16400 class 2 equip.
  102.  
  103.  
  104. -WS
  105.  
  106.  
  107.