Design de antenas helicoidais para operação na banda X

Abstract

Helical antennas are antennas used for related applications such as astronomy and aerospace due to advantages such as broadband operation, better directivity and operation with circularly polarized waves. With a high demand for device optimization, in terms of size, weight and better operating characteristics, the optimization of helical antennas is also necessary, since its application in areas that seek the best possible performance. With that, several techniques can be researched and specified this improvement. In this work, some studies have been carried out so far, related to helical antennas with non-uniform pitch angle, as well as antennas that operate in the X-Band. of operation and its operating characteristics, focusing mainly on antennas that operate in the axial mode, in which the irradiation takes place in a directional way. Subsequently, studies were carried out on helical antennas with non-uniform pitch angle, based on the proposed constructive equations, to verify their operating and performance parameters, applying parametric analysis of the model. These analyzes were performed using models developed in the Ansys HFSS software, which enabled a simulation of the operation of each case.

As antenas helicoidais são antenas amplamente utilizadas para aplicações relacionadas as áreas da astronomia e aeroespacial, pois possui vantagens como operação em banda larga, maior diretividade e operação com ondas circularmente polarizadas. Com uma alta demanda por otimização de dispositivos, em termos de tamanho, peso e melhores características de operação, a otimização de antenas helicoidais também se faz necessária, visto sua aplicação em áreas que exigem o melhor desempenho possível. Com isso, diversas técnicas podem ser pesquisadas e aplicadas visando essa melhora. Neste trabalho foram analisados alguns estudos realizados até o momento, relacionados as antenas helicoidais com ângulo de pitch não-uniforme, bem como antenas que operam na Banda X. Para entender o funcionamento desse tipo de antenas, primeiramente foram realizados estudos sobre as antenas helicoidais convencionais, seus modos de operação e suas características de funcionamento, focando principalmente nas antenas que operam no modo axial, no qual a irradiação se dá de forma direcional. Posteriormente foram realizados estudos acerca de antenas helicoidais com ângulo de pitch não-uniforme, baseadas nas equações construtivas propostas, para verificar seus parâmetros de operação e desempenho, aplicando-se análises paramétricas do modelo. Essas análises foram feitas através de modelos desenvolvidos nos software Ansys HFSS, que possibilitou a simulação de operação de cada caso.