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.
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.





Spécifications
Type :
Hélicoïdale / Helix
Polarisation / Polarization :
Circulaire droite
Right hand circular
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