Рефлектор для спиральной антенны в форме конуса

Среди энтузиастов метеоспутников в последнее время популярна антенна helicone. Она представляет собой спиральную антенну (helix) с рефлектором в форме усеченного конуса (cone). Давайте проверим, действительно ли такой рефлектор чем-то лучше круглого или квадратного.

Теорию можно почерпнуть из пейпера Design of Optimal Ground Conductor for the Helical Antenna [PDF]. Авторы рекомендуют усеченный конус с меньшим диаметром D1 = 0.782 λ, большим диаметром D2 = 2.604 λ и высотой H = 0.6 λ. Заявленный прирост усиления по сравнению с квадратным рефлектором составляет от 2.5 до 3.5 dB, в зависимости от частоты.

Спиральная антенна на 2.4 ГГц с квадратным рефлектором уже имеется. Остается сделать конус, а затем сравнить усиление с ним и без него. Конус я напечатал на 3D-принтере:

Исходники для OpenSCAD и файлы STL вы найдете в этом архиве.

К квадратному рефлектору конус крепится при помощи вплавляемых втулок и винтов M3. Нижняя и внутренняя стороны обклеены алюминиевым скотчем. Модель не помещается на столе моего Flying Bear S1. Поэтому в OrcaSlicer я разделил ее на четыре части, а затем склеил дихлорметаном. Соответственно, детали печатались из PLA.

Данный рефлектор далек от идеала. Отрезки алюминиевого скотча не имеют электрического контакта между собой. Они соединены только через квадратный рефлектор. Это я понимал с самого начала, но все равно решил попробовать. Чего я не понимал, это что детали из PLA сложной формы могут деформироваться во время печати. При склеивании швы не совпали. Дихлорметан митигировал проблему, однако радости такая сборка не приносит.

Согласно ARINST VNA-PR1, на входное сопротивление антенны конус почти не влияет. Усиление было оценено при помощи передатчика в соседней комнате, а также HackRF и QSpectrumAnalyzer в роли приемника. Прирост усиления составил 2 dB. Поменьше, чем заявлено в пейпере, но все равно значимо.

Таким образом, хеликон и вправду обладает большим усилением, чем классическая спиральная антенна (при равном числе витков). Прирост усиления хотелось бы получить ближе к теоретическому максимуму. Выглядит, как перспективное направление для дальнейших экспериментов.

Дополнение: Читатели сообщили мне, что бывает медный скотч с токопроводящим клеевым слоем. Данный материал лучше подходит для обклеивания конуса.