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Antenne
Hélicoïdale
2.4 GHz / 2.4 GHz Helix
Antenna
Par/By: Bertrand Zauhar, VE2ZAZ
Je vous présente
un design d'antenne 2.4 GHz idéal pour les communications
satellites
d'amateur. Cette antenne est façile à monter car la
nature
même du design permet des imprécisions dans les mesures
sans
affecter réellement la performance. De plus, avec cette antenne,
vous n'aurez aucune difficulté à utiliser tous les
satellites
amateurs présents et futurs offrant la bande 2.4 GHz. Une
exception
cependant est AO-40, qui necessite une antenne parabolique.
Les dessins
et
tableaux qui suivent
décrivent très bien la construction de cette antenne.
Vous
avez accès à une vue agrandie des figure simplement en
cliquant
avec la souris sur celles-ci.
Voici
quelques notes
additionnelles
à considérer:
- Marquez
au
crayon
feutre le fil
à tous les 14.75 cm, la longueur équivalente d'un tour de
fil. Au total faites 17 marques (pour 16 tours). Faites cette
tâche
à plat sur une table avant de former les tours de fil.
- Pour
bobiner les
tours de fil, utilisez
un tube de forme cylindrique au diamètre
légèrement
plus petit que le diamètre final à atteindre. Une fois
terminé,
toutes les marques de crayon feutre doivent s'aligner les unes avec les
autres.
- Percez
des trous
aux
dimensions
correspondant au diamètre des bâtons de colle chaude, soit
1.1 cm 7/16". Ne percez qu'une seule des deux parois du tuyau
carré,
soit du côté où le support sera
inséré.
- Les
supports en
bâton de colle
sont coupés 0.3 cm plus long que la longueur permettant de
maintenir
le fil centré. N'oubliez pas d'inclure la partie des
bâtons
qui est insérée dans le tuyau carré. Pour mon
antenne,
la longueur totale de chaque support était de 3.1 cm.
- Une
fente de 0.3
cm
de profondeur
est créée à l'extrémité de chacun
des
supports en bâton de colle. La profondeur de la fente fait en
sorte
que le fil est maintenu centré par rapport au tuyau
carré,
soit avec un rayon de courbure (2.3 cm). La meilleure
façon
de créer la fente est de prendre un bout de fil de calibre #12
(AWG),
de le chauffer et de le forcer au bout de support, ce qui fera fondre
le
bâton jusqu'à la profondeur requise.
- La
fente des
supports doit être
orientée à 12 degrés par rapport au
réflecteur
de l'antenne. Ceci permettra de recevoir le fil enroulé tout en
préservant sa forme.
- Vous
pouvez
appliquer de la colle
chaude sur les extrémités des supports de fil. Ceci
maintiendra
le fil en place.
Vous pouvez
peinturer
les parties
de l'antenne les plus susceptibles de se détériorer avec
le temps: les bâtons de colle, le fil et la plaque de couplage en
cuivre.
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Here
is
the design
of a 2.4 GHz antenna that is ideal for amateur satellite
communications.
This antenna is easy to assemble because the design itself tolerates
inaccuracies
in the construction without really affecting performance. And with this
antenna, you won't have any difficulties working all current and future
amateur satellites offering the 2.4GHz. band. An exception though is
AO-40,
which requires a parabolic antenna.
The
following
drawings and tables
describe quite well the construction of this antenna. You can
mouse-click
on all drawings to get a zoomed view of them.
Here are a
few
additional notes
to consider:
- Using a
felt tip
pen, mark the wire
at every 14.75 cm, the equivalent length of one turn of wire. In total,
mark the wire 17 times (16 turns). Perform this task on a flat surface
such as a table before forming the wire turns.
- To form
the wire
coil, use a cylinder
shaped tube with a diameter slightly smaller that the final diameter to
achieve. In the end, all the pen markings should line up with each
other.
- Drill
holes
whose
size matches the
hot glue sticks (standoffs) diameter. In this case, a 1.1 cm (7/16")
diameter
is required. Drill only one face of the square boom, that is, the face
which will receive the standoff.
- The hot
glue
stick
standoffs are
cut 0.3 cm longer than the optimal length that would maintain the wire
coil centered around the boom. Remember to include in your calculations
the part of the stick that is inserted inside the boom. For my antenna,
the total length was 3.1 cm.
- A 0.3
cm deep
slot
is grooved at
the tip of each of the standoffs. The slot depth is calculated in order
to maintain the wire coil centered with reference to the square boom.
In
this case a coil radius of 2.3 cm is targeted. The easiest way to
create
the slots is to use a heated piece of #12 (AWG) wire and to force it
against
the standoff tip. This will melt the tip down to the required slot
depth.
- The
standoff tip
slots must be oriented
with an angle of 12 degrees with the antenna reflector. This will
accomodate
the wire coil and preserve its shape.
- You can
apply
some
hot glue at the
standoff extremeties. This will hold the wire in place.
You can paint
the
antenna parts
that are more susceptible to deterioration: the hot glue standoffs, the
copper wire and matching plate.
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Spécifications
Type :
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Hélicoïdale
/ Helix
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Polarisation
/ Polarization
:
|
Circulaire
droite
Right hand
circular
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Nombre
de tours :
Number of turns
:
|
16
|
Gain :
|
~16
dBi*
|
Longueur
totale :
Total length :
|
68 cm
|
Largeur
de faisceau
(-3dB)
:
Beamwidth
(-3dB) :
|
27 deg.*
|
Largeur
de bande :
Bandwidth :
|
Voir la
courbe de
return loss
mesuré
See measured
return loss
plot
|
*
Valeur théorique
calculée / *Theorical calculated
value
Note:
Cliquez sur les dessins suivantes pour en voir une vue agrandie.
Note: Click on the
folowing
drawings to get a zoom-in view
Dimensions
Longueur
d'onde :
Wavelength :
|
l
= 12.5 cm
|
Longueur
du
mât :
Boom length :
|
Lboom =
68 cm
|
Distance
extrémité
du mât à Réflecteur :
Distance boom
end to
Reflector
:
|
Lrefl =
18 cm
|
Espacement
au tour :
Turn spacing :
|
S =
0.24 x l
= 3.0 cm
|
Diamètre
d'un tour :
One turn
diameter :
|
Fturn
= 4.6 cm
|
Diamètre
du
réflecteur
:
Reflector
diameter :
|
Frefl
= 1.0l = 12.5 cm
|
Espacement
des
supports :
Standoff
spacing :
|
Lsupp =
2.5 x S =
7.5 cm
|
Largeur
de la bande
de couplage :
Coupling strip
width : |
Wcoupl
= 0.6 cm
|
Espacement
de
couplage 1 :
Coupling
spacing 1 :
|
D1 =
0.3 cm
|
Espacement
de
couplage 2 :
Coupling
spacing 2 :
|
D2 =
0.12 cm
|
Espacement
Support
à
Réflecteur :
Standoff to
reflector
spacing :
|
Dstand
= 2.0 cm
|
Rayon
de courbure
du fil :
Wire one
turn radius :
|
R =
0.184 x l
= 2.3 cm
|
Circonférence
d'un tour
:
One turn
Circumference :
|
1.18 x
l
= 14.75 cm
|
Liste
des pièces
- 1
Tuyau d'aluminium, section carrée de 12.5 mm, long de 70 cm
- 1
Disque d'aluminium, diamètre de 12.5 cm, epaisseur de 1 mm
- 1
Connecteur de type N femelle à montage sur panneau
- 4
Bâtons de colle chaude de 1.1 cm (7/16")
- 1
Collet à tuyau en acier inox. de 2.5 cm (1") de diamètre.
- 6
Vis #8 de 1.25 cm (1/2"), tête plate, en acier inox, anneaux
d'arrêt
et ecrous
- 2
Vis #10 de 2,5 cm (1"), tête ronde, en acier inox, anneaux
d'arrêt
et ecrous
- 2
Languettes en aluminium de 9 cm x 1.25 cm x 2 mm, pliées
à
5.5 cm du bout
- 1
Plaque en aluminum de 5 cm x 10 cm x 5 mm
- 1
Cale en aluminum de 2.5 cm x 2.5 cm x 2 mm (selon base du connectur N)
- 2.5 m Fil de
cuivre de
calibre #12
(AWG)
- 1
Bande en cuivre de 0.25 mm x 0.6 cm de largeur en arc de cercle couvrant
un quart de tour de fil
Parts
List
- 1
12.5 mm square aluminum tube, 70 cm long
- 1
1 mm thick aluminum disk, 12.5 cm diameter
- 1
Female, panel mount N-type connector
- 4
1.1 cm (7/16") hot glue sticks
- 1
2.5 cm (1") diam. all stainless steel hose clamp
- 6
1.25 cm (1/2") #8 flat head stainless steel screws, lock washers and
nuts
- 2
2,5 cm (1") #10 round head stainless steel screws, lock washers and nuts
- 2
9 cm x 1.25 cm x 2 mm aluminum strips, bent at 5.5 cm from end
- 1
5 cm x 10 cm x 5 mm aluminum plate
- 1
2.5 cm x 2.5 cm x 2 mm aluminum shim that fits N-connector footprint
- 2.5 m #12
guage (AWG)
copper wire
- 1
0.25 mm x 0.6 cm width copper strip arc-shaped to fit one quarter of a
wire turn.
Note: Le design de
cette antenne est inspiré du design de James Miller, G3RUH. Je
lui
suis reconnaissant pour son excellent travail. Son design est
inclus
dans le livre "Mode S - The book" disponible chez Amsat-NA. |
Note:
This antenna
design is inspired from James Miller, G3RUH's design. I am thankful to
him for his great work. His design is included in "Mode
S - The book", which is available at Amsat-NA |
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