헬리컬 안테나 계산기 (축 모드)

축 모드 헬릭스는 도체를 권수 $N$ 의 코일로 감은 것으로, 한 바퀴의 둘레가 약 1파장입니다. 접지면 위에 세우고 접지면과의 사이에서 급전합니다. 자신의 축 방향으로 원편파 빔 하나를 방사하며, 대역폭은 거의 1옥타브에 이릅니다. 이러한 특성 때문에 헬릭스는 위성을 향해 설치되고, GPS 수신에 쓰이며, 파라볼라 안테나의 1차 방사기(피드)로 사용됩니다.

John Kraus는 1946년에 최초의 헬리컬 안테나를 제작하고 측정하여, 관찰한 결과를 몇 개의 경험식으로 정리했습니다. 이 식들은 자유 공간 파장 $\lambda$ 를 단위로 표현되며, 한 바퀴의 둘레 $C_\lambda = \pi D/\lambda$, 권선 간격 $S_\lambda = S/\lambda$, 피치각 $\alpha$ ($\tan\alpha = S/(\pi D)$)를 사용합니다.

지향성은 권수에 비례하여 커지므로, 빔폭은 $1/\sqrt{N}$ 에 비례해서만 좁아집니다. 둘레가 1파장인 헬릭스에서 권수를 10에서 20으로 두 배로 늘리면 빔폭은 32.89°에서 23.26°로 줄어듭니다. 권수를 늘릴수록 축비는 1에 가까워집니다. 축 방향 급전에서 둘레가 1파장인 권선의 입력 저항은 약 140 Ω이며, 대역 전체에서 거의 순저항입니다.

Kraus의 지향성은 상한 추정치

King과 Wong(1980)은 다양한 길이의 균일한 헬릭스를 측정하여, Kraus의 식이 이득을 과대평가하며 헬릭스가 길수록 그 정도가 커진다는 것을 확인했습니다. 여기서 계산한 지향성은 낙관적인 상한으로 보십시오. 이 페이지에 연결된 안테나 시뮬레이터는 같은 헬릭스를 접지면 위에서 NEC-2로 해석하며, 설계의 기준으로 삼아야 할 것은 그 결과입니다.

유효 범위

이 식들은 둘레 0.75~1.33파장, 피치각 12°~14°, 권수 3 이상에서 성립합니다(Kraus and Marhefka 제3판 8장, Balanis 제4판 10.3.1절). 이 범위를 벗어나도 결과는 표시되지만, 어느 경계를 넘었는지 알려 주는 경고가 함께 표시됩니다. 도체 지름과 접지면 크기는 식에 들어가지 않습니다.