אנטנה סלילית (Helical Antenna)

 אנטנה סלילית (Helical Antenna) היא סוג של אנטנה שמשתמשת במבנה סלילי כדי לשדר ולקלוט גלים אלקטרומגנטיים. אנטנות אלו נפוצות בעיקר בתדרים גבוהים (UHF ו-VHF) ומשמשות לשידור בלוויינות, רדיו, מערכות GPS ותקשורת אלחוטית.

כדי לתכנן אנטנה סלילית, יש לקחת בחשבון כמה פרמטרים מרכזיים:

1. תדר התכנון (Frequency):

• תדר השידור או הקליטה העיקרי של האנטנה הוא הפרמטר הראשון שצריך להחליט עליו. אורך הגל של האות קובע את אורך ורדיוס הסליל.
• אורך הגל $\lambda$ מחושב על פי הנוסחה: $$\lambda = \frac{c}{f}$$ כאשר $c$ היא מהירות האור (בערך $3 \times 10^8 \, \text{m/s}$) ו-$f$ הוא התדר הרצוי ב-Hz.

2. רדיוס הסליל (Radius, $R$):

• הרדיוס של הסליל משפיע על התכונות הקרינה של האנטנה. בדרך כלל, רדיוס האנטנה נקבע על פי אורך הגל, עם יחס של $0.05\lambda$ עד $0.1\lambda$.
• רדיוס קטן מדי יקטין את היעילות של האנטנה, ורדיוס גדול מדי יכול להקשות על בנייה.

3. אורך הסליל (Length, $L$):

• אורך האנטנה נקבע בהתאם למספר הסיבובים ($N$) שבונים את האנטנה, כאשר האורך הכולל הוא: $$L = N \cdot S$$ כאשר $S$ הוא המרחק בין כל סיבוב (pitch).

4. זווית המגרש (Pitch Angle):

• זווית זו מתייחסת לזווית בין הסיבובים של הסליל. היא משפיעה על כיווניות האנטנה ועל הריווח בין הסיבובים. זווית מגרש סטנדרטית היא בין 12 ל-14 מעלות.

5. אורך הסיבוב (Circumference):

• אורך הסיבוב נמדד על פי קוטר הסליל, והוא יכול להיות בין 0.75$\lambda$ ל-$\lambda$. לרוב, סלילים עם אורך סיבוב שווה ל-$\lambda$ מייצרים ביצועים טובים יותר.

6. קוטביות (Polarization):

• אנטנות סליליות משדרות בדרך כלל בקוטביות מעגלית (Circular Polarization), דבר המאפשר לשדר או לקלוט אותות מכיוונים שונים, בניגוד לאנטנות ליניאריות.

7. כיווניות (Directivity):

• אנטנות סליליות הן כיווניות, והן משדרות או קולטים בעיקר בכיוון הציר של הסליל. הכיווניות תשתפר ככל שמספר הסיבובים יגדל.

8. עכבה (Impedance):

• עכבת כניסה של אנטנה סלילית בדרך כלל נמצאת בסביבות 140-150 אוהם. תיאום עכבה עם המערכת המשדרת חשוב כדי למנוע איבודי אנרגיה, וניתן להשתמש במעגלים מיוחדים או בשיטות מכניות לתיאום העכבה לאימפדנס מקובל כמו 50 אוהם.

דוגמה לתכנון אנטנה סלילית:

נניח שאתה רוצה לתכנן אנטנה סלילית לתדר 2.4 GHz (תדר תקשורת אלחוטית). אורך הגל בתדר זה הוא:

$$\lambda = \frac{3 \times 10^8}{2.4 \times 10^9} = 0.125 \, \text{מטר}$$

פרמטרים נוספים לדוגמה:

• רדיוס: $R = 0.05\lambda = 6.25 \, \text{מ"מ}$
• אורך הסיבוב: $\lambda = 125 \, \text{מ"מ}$
• מספר סיבובים: $N = 5$
• אורך האנטנה: $L = N \times S$ (כאשר $S$ הוא המרחק בין סיבוב לסיבוב)

כלי עבודה:

• מדידות מדויקות עבור תדר המטרה.
• חומר מוליך (כמו חוט נחושת) כדי לייצר את הסליל.
• מבנה תמיכה שמחזיק את הסליל בצורה יציבה.