Projeto Final - Antena Helicoidal 3t1o49

Engenharia de Informação Prof. Marcelo Perotoni EN2615 - Propagação e Antenas Bruna Cunha de Carvalho Felipe Baena Garcia

PROJETO FINAL: ANTENA HELICOIDAL

Foi escolhida a antena helicoidal para ser projetada como projeto final. A antena deve ressoar na frequência de 2.45 Ghz (Wi-Fi) e foi projetada utilizando o software CST para simulação. Para a frequência de 2.45 GHz calculou-se o comprimento de onda como parâmetro de entrada.

As dimensões da antena helicoidal podem ser calculadas em função do comprimento de onda, da seguinte forma (Gomes1):



Distância entre as espiras (S):



Diâmetro da espira (D):

 

Diâmetro da placa refletora (R): O diâmetro (d) do fio não é descrito pelo autor.

1

Figura 1 – Dimensões da Antena

Fixado o número de espiras da hélice (N), pode-se calcular a diretividade e largura de feixe. Neste projeto foi fixado N igual a 12 espiras, assim têm-se as seguintes expressões:

√

√

2

O campo gerado por este tipo de antena tem polarização circular, ou seja, os campos, elétrico e magnético, têm sua direção variando circularmente com o avanço da hélice.

Os seguintes valores foram utilizados na simulação inicial:

O livro1 não cita o diâmetro do fio, logo, valores arbitrários foram adotados, de acordo o visualizado nos modelos já implementados2.

Figura 2 – Energia/dB

Com as dimensões ajustadas conforme descrito acima foi obtido um ganho de inicial de 8 dB aproximadamente. Sendo assim as dimensões foram reajustadas e obteve-se um ganho de 13.26 dB conforme visto na figura 3. As novas dimensões foram ajustadas conforme a seguir:

3

Com as dimensões definidas foi possível foi possível realizar a simulação no CST Studio e obter o Farfield em 2.45 GHz.

Figura 3 – Campo Farfield em 2.45 Ghz

Porém a curva de parâmetro S não apresentou ressonância em 2.45 GHz na simulação, e sim próxima a 1.5 GHz, conforme se pode ver na figura abaixo.

4

Figura 4 – Parâmetro S

Conforme medido em laboratório, a frequência inicial de ressonância estava na faixa de 1 GHz, com as dimensões calculadas. Porém ajustando as dimensões da antena. Aproximando as espiras da placa refletora e diminuindo o diâmetro D se pode observar uma ressonância na faixa de 2 GHZ, conforme segue a figura abaixo.

Figura 5 – Ressonância em 2 GHz

5

A antena foi construída conforme se pode observar nas figuras abaixo:

Figura 6 – Antena com base de alumínio e fio de cobre

Figura 7 – Antena com base com conector tipo N

6

Figura 8 – Antena Helicoidal

7

Referências Bibliográficas

[1] GOMES, Alcides Tadeu – Telecomunicações: transmissão e recepção AM-FM: sistemas pulsados – São Paulo – Érica, 1985 7 ed.. [2] - BALANIS, Constantine A. – Antenna Theory: Analysis and Design – Hoboken – Wiley Interscience, 2005 3ed.. [3] - Helical/helix antenna cookbook recipe for 2.4 GHz wavelans and/or WiFi applications - http://helix.remco.tk/ - ado em 14/05/2014.

8