Helixantenne

Eine Wendelantenne (auch Helixantenne) ist eine spezielle Antennenbauform zum Senden und Empfangen zirkular polarisierter elektromagnetischer Wellen. Sie besteht bei unsymmetrischer (koaxialer) Speisung aus einem oder bei symmetrischer Speisung aus zwei schraubenförmig gewundenen Leitern (Band oder Draht).

Die ebenfalls teilweise als Wendelantennen bezeichneten Spulenantennen bestehen ganz oder teilweise aus einer einlagigen Zylinderspule, die jedoch Dimensionen aufweist, die klein gegenüber der Wellenlänge sind. Diese Antennen sind vom Prinzip her verkürzte Viertelwellen-Dipole und strahlen quer zur Spule - diese dient hier nur der induktiven Verkürzung der Baulänge.

Ausführung

Der Durchmesser der Wendel einer Wendelantenne wird von der Einsatzfrequenz bestimmt und liegt bei etwa einem Drittel der Wellenlänge. Die Steigung der Wendel hat ein Optimum beim 0,2…0,3-fachen der Wellenlänge. Die Länge der Wendel bestimmt den Gewinn bzw. die Richtcharakteristik der Antenne — je länger die Wendel, desto stärker die Bündelung und der Gewinn.

Wendelantenne für 2,4 GHz (WLAN), Gewinn ca. 15 dBi, Wendel-Durchmesser 40 mm

Rückseitig befindet sich eine Metallfläche, die weniger als Reflektor, jedoch als Gegengewicht der koaxialen Speisung dient. Sie ist etwa eine Wellenlänge groß. Wendelantennen werden vorrangig im Dezimeter-Wellen-Bereich (0,3–3 GHz) eingesetzt.

Wendelantennen sind relativ unkritisch hinsichtlich der Dimensionierung und daher gut zum Nachbau geeignet. Allerdings beträgt der Fußpunktwiderstand bei Verwendung von 1-mm-Draht ca. 130 Ohm, sodass ein direkter Anschluss an Koaxialkabel (50…75 Ohm) zu einer deutlichen Fehlanpassung führt. Daher ist eine Anpassung (zum Beispiel ein Blechstreifen geeigneter Form und Größe) erforderlich.

Zur Erhöhung der Übertragungsbandbreite können Wendelantennen auch kegelig oder als Kugelkalotte ausgebildet werden. Solche Formen vereinen die gute Richtwirkung von Wendelantennen mit der Breitbandigkeit von Spiralantennen.

Funktion

Da der Drehsinn der Wendel die Drehrichtung der abgestrahlten bzw. empfangenen zirkular polarisierten Welle bestimmt, muss der Drehsinn von Sende- und Empfangsantenne übereinstimmen. Dagegen ist jede Wendelantenne in der Lage, linear in beliebiger Richtung polarisierte Wellen zu empfangen. Daher setzt man sie gerne auch in den Fällen ein, bei denen unbestimmt linear polarisierte Wellen empfangen werden sollen, allerdings ist der Gewinn beim Empfang linear polarisierter Wellen um 3 dB geringer. Signale in der jeweils entgegengesetzt zirkularen Polarisation werden dagegen stark unterdrückt, sodass u.U. die unabhängige Nutzung der beiden Polarisationen im selben Frequenzbereich möglich wird.

Die zirkulare Polarisierung hat Vorteile in der Satelliten- und Weltraumkommunikation, weil kein Polarisations-Fading auftritt, wenn beim Durchgang durch die Ionosphäre die Polarisationsrichtung der Wellen in unvorhersehbarer Weise gedreht wird (siehe Faraday-Effekt) oder das Raumfahrzeug sich (mit Antenne) dreht.

Anwendungen

Wendelantennen findet man:

• an Satelliten und Raumfahrzeugen (oft kegelig als Mischform Wendel-/Spiralantenne)
• zum Boden-Empfang von Bildern von Wettersatelliten
• in WLAN-Punkt-zu-Punkt-Verbindungen
• als Antennen im Amateurfunkbereich

Siehe auch

• Kreuzdipol

Literatur

• K.Rothammel, A.Krischke: Rothammels Antennenbuch, Kap. 36.5 - Wendelantennen. DARC Verlag, Baunatal. ISBN 3-88692-033-X

Weblinks

• Mathematische Grundlagen u. a. der Wendelantenne
• Bauanleitung für 2,4 GHz
• Berechnungstool für Wendelantennen