Este documento describe diferentes tipos y modos de radiación de antenas helicoidales de banda ancha. Explica los parámetros geométricos de las antenas helicoidales y sus dos modos de radiación principales: modo normal y modo axial. También cubre conceptos como la polarización, directividad, impedancia y ancho de banda de estas antenas, así como consideraciones de diseño para diferentes bandas de frecuencia.

1. ANTENAS DE BANDA ANCHA

2. ANTENAS HELICOIDALES

3. Parámetros geométricos
• Diámetro
• Separación entre dos
vueltas o paso de hélice
• Número de vueltas
• Diámetro del hilo
• Sentido del bobinado
(derecha o izquierda)
• Longitud de la antena

4. Parámetros geométricos

5. Modos de radiación

6. Modo normal

7. Modo normal
• En este modo la máxima radiación se da en
forma perpendicular a la hélice
• Debe cumplirse que el diámetro de la antena
es mucho menor a la longitud de onda, lo que
significa que la antena es eléctricamente
pequeña, lo que lleva a una eficiencia baja

8. Modo normal
• El campo radiado es la suma del campo de un
dipolo eléctricamente pequeño y de antena
de cuadro pequeña
• Se forma por dos componentes lineales
desfasados 90º , lo que se conoce como
polarización elíptica

9. Modo normal
• La polarización de la antena se torna circular
siempre y cuando el ángulo de inclinación
cumpla con

10. Modo axial
• Se da bajo las condiciones
• Bajo estas condiciones la antena es un arreglo de
N elementos o de N vueltas como de tipo End
fire, bajo condiciones de máxima directividad
• La alimentación de dichos elementos se hace con
la misma amplitud y con fase progresiva

11. Modo axial
• El ancho de banda máximo que se puede
conseguir en este modo de radiación es de
50%
• En este modo de radiación el grosor del hilo
de la antena no afecta la respuesta de la
antena

12. Modo axial
• Directividad y ancho de haz de este modo de
radiación:

13. Modo axial
• En este modo la hélice no tiene alimentación
circular y depende del número de vueltas N
• La impedancia se mantiene constante dada
por:

14. Modo axial
• Se utliza un primer
tramo para tener 50
ohmios a la entrada
• La longitud del plano de
tierra debe ser mayor a
3/4 de la longitud de
onda

15. Diseño de la antena

17. HF 3-30MHz
VHF 30-300MHz
UHF 300-3000MHz

19. Separación optima en 0,25λ
Los directores tienen impedancia
capacitiva
Los reflectores tienen impedancia
Inductiva
Longitud critica menos de λ / 2

20. 1. la disposición de reflector-alimentador
2. el alimentador
3. las filas de los directores
1 Distancia entre el reflector y el tamaño
Tienen efectos insignificantes en la
Ganancia delantera
2 Distancia entre el reflector y el tamaño
Tienen efectos grandes en la ganancia
Trasera

21. YAGI-UDA de 15 arreglos

22. La teoría se basa en la ecuación integral de Pocklington para el campo total generado
por una fuente de corriente eléctrica radiante en un ilimitado espacio libre:
Cuando
Dado
Reducido

23. A continuación se concentrará en la integración del primer término de. Integrar el
primer término de por partes donde
Reducido

24. Dado que se requiere que la corriente en los extremos de cada cable se desvanecen
[i.e., Iz(z = +l/2) = Iz(z = −l/2) = 0], (10-47)
Integrando con

25. Para alambres de pequeño diámetro de la corriente en cada elemento se puede aproximar
por una serie finita de par-ordenado incluso modos. Así, la corriente en el elemento
número n puede ser escrito como un desarrollo en serie de Fourier de la forma

26. Donde Inm representa el coeficiente complejo actual del modo de m y n un elemento ln
representa la longitud correspondiente del elemento n. Tomando las derivadas primera
y segunda de (10-53) y la sustitución de ellos, junto con (10-53), en (10 a 52) se reduce

28. El campo lejano de zona eléctrica generada por los modos M del elemento n-ésimo
paralelo orientado hacia el eje z está dada por:
El campo total se obtiene sumando las contribuciones de cada uno de los N elementos,
y puede ser escrito como

29. Puesto que el coseno es una función par, también se puede expresar como
Usando la identidad trigonométrica
Donde

30. Se puede reducir a
Así, el campo total representado se puede escribir como:

31. • Como una extensión de los brazos del dipolo, se entronca la línea bicónica
Se forma por dos brazos en gorma de cono de longitud finita
• Actúa como una línea de transmisión de longitud infinita, de impedancia
característica Zk que adapta la impedancia de entrada a Zi al medio en
el que se propagan las ondas esféricas.
• Se utiliza en su versión de dos brazos, o como un monopolo sobre plano de
masa. En este ultimo caso la impedancia de entrada es la mitad que la del
bipolo bicónico.
• Para diseños en los que se pretende conseguir una impedancia de entrada
próxima a 50 homs, el ángulo del cónico debe situarse en torno a los 60°

33. ANTENA BICÓNICA INFINITA
Por la componente de r
Con el componente en θ
ya que la estructura actúa como
una guía de ondas esféricas
podemos escribir
Se obtiene

34. Se puede simplificar
con
Se verifica con la afirmación
de que la onda es TEM
El patrón de radiación es
El limite de conducción del conductor esta dado por
Con la integral:

35. Sustituyendo:
Usando
r=0
η=120π
Para un θ menos que 20°

36. Formula de transferencia:
Aproximando a s/2

37. Expresando la corriente de trasmisión como:
Corriente de la antena
Tenemos el radio equivalente expresado en:
Expresamos la corriente de entrada:
Teniendo:

38. Formula para el dipolo ordinario
Sustituimos =
El voltaje en el conductor se puede expresar como:

39. Grafica de comportamiento de la impedancia

41. Antena biconica finita
Antena bow tie

42. Antena bow tie
• En realidad dos conos de longitud finita, se
producen reflexiones en los bordes de dichos
conos, lo cual altera la impedancia de la
antena.
• En este caso la antena se comporta como un
transformador de impedancia, que presenta
una impedancia de carga ZL

43. Antena bow tie

44. Antena bow tie
• La versión plana de una antena bicónica finita
se conoce como una antena bow tie, que
presenta un ancho de banda mayor que un
dipolo convencional.