📶 Длина волны λ: – мм
🧵 Длина провода: – м
📈 Усиление: – dBi
🎯 Ширина луча: –°
Диаграмма направленности
Спиральная — это тип направленной антенны, которая применяется в радиосвязи, особенно на частотах от 300 МГц и выше. Она обладает высокой усиленной направленностью и может быть выполнена в виде проволоки, намотанной на цилиндрическую форму.
Как работает калькулятор расчёта параметров антенны
- Введите частоту работы в мегагерцах (МГц).
- Укажите число витков (обычно 3–10 для направленной антенны).
- Задайте диаметр спирали и шаг между витками (в миллиметрах).
- Результаты обновляются автоматически: длина волны, длина провода, усиление и ширина диаграммы направленности.
Основные параметры
- f — рабочая частота (МГц)
- N — число витков
- D — диаметр спирали (мм)
- S — шаг между витками (мм)
Формулы расчёта
Для упрощённого приближённого расчёта используются следующие формулы:
Длина волны:
$$
\lambda = \frac{c}{f}, \quad c = 300 \, \text{Мм/с}
$$
Длина провода спирали:
$$
L = N \cdot \sqrt{S^2 + (\pi \cdot D)^2}
$$
Усиление (в dBi):
$$
G \approx 11 + 10 \cdot \log_{10}\left( \frac{N \cdot (\pi D)^2}{\lambda^2} \right)
$$
Ширина луча (°):
$$
\Theta \approx \frac{52 \cdot \lambda}{\pi \cdot D}
$$
Пример вычисления
Если:
- f = 2400 МГц
- N = 5 витков
- D = 30 мм
- S = 12 мм
То:
- λ ≈ 0.125 м
- Длина провода ≈ 0.57 м
- Усиление ≈ 11.5 dBi
- Ширина луча ≈ 25°
Вот таблица с ориентировочными параметрами для спиральных антенн в аксиальном режиме, рассчитанная на 5 витков, при типовом соотношении: диаметр спирали около 0.25 длины волны, шаг — около 0.25 λ. Эти значения подходят для антенн с круговой поляризацией и направленным излучением.
| Частота (МГц) | Длина волны λ (мм) | Диаметр спирали D ≈ 0.25λ (мм) | Шаг витка ≈ 0.25λ (мм) | Общая длина антенны (5 витков) |
|---|---|---|---|---|
| 144 | 2083 | 520 | 520 | ~2600 мм |
| 433 | 692 | 173 | 173 | ~865 мм |
| 868 | 345 | 86 | 86 | ~430 мм |
| 1200 | 250 | 62 | 62 | ~310 мм |
| 2400 | 125 | 31 | 31 | ~155 мм |
| 5800 | 51.7 | 12.9 | 12.9 | ~64 мм |
Полезно знать
- Такая антенна работает в режиме «axial mode», когда шаг и диаметр соответствуют условиям: \( S \approx 0.25 \lambda \), \( D \approx 0.25 \lambda \).
- Для приёма и передачи требуется соблюдение поляризации (обычно круговая).
- Прекрасно подходит для Wi-Fi, телеметрии, спутниковой связи и FPV-систем.
Для изготовления важно учитывать рабочую частоту, так как от неё напрямую зависит длина волны. Обычно антенна проектируется так, чтобы диаметр спирали составлял примерно четверть длины волны, а шаг между витками — около 0.25–0.3 λ. Для хорошей направленности рекомендуется использовать не менее 3–5 витков. Сам провод желательно брать жёсткий, медный, сечением 1–2 мм², чтобы антенна сохраняла форму. Намотку удобно выполнять на цилиндрической оправке из диэлектрика, например, ПВХ трубы.
Антенна работает в так называемом аксиальном режиме, при котором обеспечивается круговая поляризация и направленное излучение. Для этого нужно соблюсти геометрию: спираль должна быть равномерной, витки — с постоянным шагом. Конец провода желательно завершить в виде «удлинённого хвоста» или согласовать через полуволновой трансформатор, особенно если антенна подключается к кабелю 50 Ом. Основание антенны обычно делают отражающим — это может быть круглая металлическая пластина диаметром 1–1.5 λ.
Питание подаётся в начало спирали, а само основание соединяется с внешним экраном кабеля. Для удобства часто используют разъёмы типа SMA. Важно помнить, что эффективность антенны сильно падает, если не соблюдаются условия размеров и согласования — потому при изготовлении рекомендуется проверять параметры антенны прибором или хотя бы рассчитать её характеристики заранее с помощью калькулятора.
