Antena espiral

Estas antenas operan en un modo triple: onda progresiva (traveling wave), onda rápida (fast wave) y onda 'de fugas' (leaky wave). La onda progresiva, formada en los brazos de la espiral, permite un comportamiento de banda ancha; la onda rápida se forma debido al acoplo mutuo entre los brazos de la espiral; y la leaky wave conforma las fugas de energía en la propagación a través de los brazos en la espiral que da lugar a la radiación. La teoría de su funcionamiento indica que estas antenas radian en una región activa, donde la circunferencia de la espiral es igual a la longitud de onda.^[4]

Existen diferentes parámetros que deben ser considerados cuando se diseña una antena espiral. Estos parámetros incluyen la separación de las vueltas ${\displaystyle s}$, la anchura de los brazos ${\displaystyle w}$, y los radios interior ${\displaystyle r_{1}}$ y exterior ${\displaystyle r_{2}}$. El radio interior es la distancia entre el centro de la espiral y el inicio de la primera vuelta, mientras que el radio exterior es la distancia entre el centro de la espiral y el punto más lejano..

Además de estos parámetros de diseño, las antenas espirales tienen frecuencias de trabajo inferior (${\displaystyle f_{\text{low}}=c/2\pi r_{2})}$ y superior ${\displaystyle (f_{\text{high}}=c/2\pi r_{1})}$, donde ${\displaystyle c}$ es la velocidad de la luz. En un sistema de coordenadas polares ${\displaystyle (r,\theta )}$, la espiral crece simultáneamente a lo largo de los ejes ${\displaystyle r}$ y ${\displaystyle \theta }$. Por ejemplo, las antenas con forma de espiral de Arquímedes crecen de la forma ${\displaystyle r=a+b\theta }$, donde ${\displaystyle a}$ y ${\displaystyle b}$ con parámetros constantes.

Diferentes diseños de antenas espirales pueden obtenerse variando el número de vueltas, la separación entre las vueltas y la anchura de los brazos. Se utilizan materiales dieléctricos con permitividades y dimensiones concretas sobre los que situar o imprimir la antena para conseguir diferentes características. Por ejemplo, empleando dieléctricos de alta permitividad se consigue reducir el tamaño de la antena. Los substratos delgados con permitividad más alta pueden conseguir el mismo resultado que substratos gruesos con permitividad más baja, aunque el problema de tales materiales es su menor disponibilidad y alto coste.^[5]