Quadix

The Quadix is short helix with parasitic elements. This version for FM broadcast reception has nine elements on a 215″ boom. The two-turn helix is oriented for right-circular polarization.

I optimized the design with the AO 8.50 Antenna Optimizer. This image shows the antenna geometry. Blue dots mark analysis segments. The red dot is the 300Ω feedpoint.

Modeling Results

Below are calculated performance figures for 20 analysis segments per turn. Mismatch loss is due to SWR. Wire loss is due to conductor resistance. Mismatched gain is forward gain, including wire and mismatch losses. The gain reference is a linearly polarized dipole. F/R 120°-240° is the ratio of forward power to that of the worst backlobe from 120° to 240° to the rear. Ellipticity is the ratio of minimum to maximum linearly polarized forward response expressed in dB. The SWR reference impedance is 300Ω.

88.000 MHz:   Impedance         255 - j1 ohms
              SWR                 1.18
              Mismatch Loss       0.03 dB
              Wire Loss           0.01 dB
              Mismatched Gain    11.20 dBd
              F/R 120°-240°      31.44 dB
              Ellipticity        -5.16 dB

93.000 MHz:   Impedance         316 - j5 ohms
              SWR                 1.06
              Mismatch Loss       0.00 dB
              Wire Loss           0.01 dB
              Mismatched Gain    11.76 dBd
              F/R 120°-240°      30.72 dB
              Ellipticity        -2.09 dB

98.000 MHz:   Impedance         315 - j7 ohms
              SWR                 1.06
              Mismatch Loss       0.00 dB
              Wire Loss           0.01 dB
              Mismatched Gain    12.42 dBd
              F/R 120°-240°      31.09 dB
              Ellipticity        -2.07 dB

103.000 MHz:  Impedance         311 - j4 ohms
              SWR                 1.04
              Mismatch Loss       0.00 dB
              Wire Loss           0.01 dB
              Mismatched Gain    13.46 dBd
              F/R 120°-240°      30.62 dB
              Ellipticity        -1.26 dB

108.000 MHz:  Impedance         294 + j2 ohms
              SWR                 1.02
              Mismatch Loss       0.00 dB
              Wire Loss           0.04 dB
              Mismatched Gain    13.36 dBd
              F/R 120°-240°      31.70 dB
              Ellipticity        -5.02 dB

Patterns

Antenna File

Quadix
Free Space
88 90 92 94 98 102 105 107 108 MHz
200 copper wires, inches
d = .375		; element diameter
x = 33.66766		; DE pitch x 100

r = 22.54241		; REF radius
h = 20.8905		; DE radius
t = 16.63691		; D1 radius
s = 16.35722		; D2 radius
u = 16.97448		; D3 radius
w = 17.17698		; D4 radius
y = 16.86406		; D5 radius
z = 16.75164		; D6 radius
v = 16.37466		; D7 radius

ref = -15.66153		; REF position
d1 = 13.98935		; D1 position
d2 = 37.0884		; D2 position
d3 = 60.20747		; D3 position
d4 = 92.34602		; D4 position
d5 = 125.7523		; D5 position
d6 = 166.321		; D6 position
d7 = 199.0018		; D7 position

x1 = .01*x
x2 = 2*x1
x3 = 3*x1
x4 = 4*x1
x5 = 5*x1
x6 = 6*x1
x7 = 7*x1
x8 = 8*x1
x9 = 9*x1
x10 = 10*x1
x11 = 11*x1
x12 = 12*x1
x13 = 13*x1
x14 = 14*x1
x15 = 15*x1
x16 = 16*x1
x17 = 17*x1
x18 = 18*x1
x19 = 19*x1
x20 = 20*x1
x21 = 21*x1
x22 = 22*x1
x23 = 23*x1
x24 = 24*x1
x25 = 25*x1
x26 = 26*x1
x27 = 27*x1
x28 = 28*x1
x29 = 29*x1
x30 = 30*x1
x31 = 31*x1
x32 = 32*x1
x33 = 33*x1
x34 = 34*x1
x35 = 35*x1
x36 = 36*x1
x37 = 37*x1
x38 = 38*x1
x39 = 39*x1
x40 = 40*x1

r1 = .3090*r 
r2 = .5878*r 
r3 = .8090*r 
r4 = .9511*r 
r5 =       r  
q1 = .3090*h 
q2 = .5878*h 
q3 = .8090*h 
q4 = .9511*h 
q5 =       h 
s1 = .3090*s
s2 = .5878*s 
s3 = .8090*s 
s4 = .9511*s 
s5 =       s  
t1 = .3090*t
t2 = .5878*t 
t3 = .8090*t 
t4 = .9511*t 
t5 =       t  
u1 = .3090*u
u2 = .5878*u 
u3 = .8090*u 
u4 = .9511*u 
u5 =       u  
w1 = .3090*w
w2 = .5878*w 
w3 = .8090*w 
w4 = .9511*w 
w5 =       w  
y1 = .3090*y
y2 = .5878*y 
y3 = .8090*y 
y4 = .9511*y 
y5 =       y  
z1 = .3090*z
z2 = .5878*z 
z3 = .8090*z 
z4 = .9511*z 
z5 =       z  
v1 = .3090*v
v2 = .5878*v 
v3 = .8090*v 
v4 = .9511*v 
v5 =       v  

1  ref  r5   0    ref  r4  r1   d
1  ref  r4  r1    ref  r3  r2   d
1  ref  r3  r2    ref  r2  r3   d
1  ref  r2  r3    ref  r1  r4   d
1  ref  r1  r4    ref   0  r5   d
1  ref   0  r5    ref -r1  r4   d
1  ref -r1  r4    ref -r2  r3   d
1  ref -r2  r3    ref -r3  r2   d
1  ref -r3  r2    ref -r4  r1   d
1  ref -r4  r1    ref -r5   0   d
1  ref -r5   0    ref -r4 -r1   d
1  ref -r4 -r1    ref -r3 -r2   d
1  ref -r3 -r2    ref -r2 -r3   d
1  ref -r2 -r3    ref -r1 -r4   d
1  ref -r1 -r4    ref   0 -r5   d
1  ref   0 -r5    ref  r1 -r4   d
1  ref  r1 -r4    ref  r2 -r3   d
1  ref  r2 -r3    ref  r3 -r2   d
1  ref  r3 -r2    ref  r4 -r1   d
1  ref  r4 -r1    ref  r5   0   d

1    0  q5   0     x1  q4  q1   d
1   x1  q4  q1     x2  q3  q2   d
1   x2  q3  q2     x3  q2  q3   d
1   x3  q2  q3     x4  q1  q4   d
1   x4  q1  q4     x5   0  q5   d
1   x5   0  q5     x6 -q1  q4   d
1   x6 -q1  q4     x7 -q2  q3   d
1   x7 -q2  q3     x8 -q3  q2   d
1   x8 -q3  q2     x9 -q4  q1   d
1   x9 -q4  q1    x10 -q5   0   d
1  x10 -q5   0    x11 -q4 -q1   d
1  x11 -q4 -q1    x12 -q3 -q2   d
1  x12 -q3 -q2    x13 -q2 -q3   d
1  x13 -q2 -q3    x14 -q1 -q4   d
1  x14 -q1 -q4    x15   0 -q5   d
1  x15   0 -q5    x16  q1 -q4   d
1  x16  q1 -q4    x17  q2 -q3   d
1  x17  q2 -q3    x18  q3 -q2   d
1  x18  q3 -q2    x19  q4 -q1   d
1  x19  q4 -q1    x20  q5   0   d
1  x20  q5   0    x21  q4  q1   d
1  x21  q4  q1    x22  q3  q2   d
1  x22  q3  q2    x23  q2  q3   d
1  x23  q2  q3    x24  q1  q4   d
1  x24  q1  q4    x25   0  q5   d
1  x25   0  q5    x26 -q1  q4   d
1  x26 -q1  q4    x27 -q2  q3   d
1  x27 -q2  q3    x28 -q3  q2   d
1  x28 -q3  q2    x29 -q4  q1   d
1  x29 -q4  q1    x30 -q5   0   d
1  x30 -q5   0    x31 -q4 -q1   d
1  x31 -q4 -q1    x32 -q3 -q2   d
1  x32 -q3 -q2    x33 -q2 -q3   d
1  x33 -q2 -q3    x34 -q1 -q4   d
1  x34 -q1 -q4    x35   0 -q5   d
1  x35   0 -q5    x36  q1 -q4   d
1  x36  q1 -q4    x37  q2 -q3   d
1  x37  q2 -q3    x38  q3 -q2   d
1  x38  q3 -q2    x39  q4 -q1   d
1  x39  q4 -q1    x40  q5   0   d

1 d1  t5   0   d1  t4  t1   d
1 d1  t4  t1   d1  t3  t2   d
1 d1  t3  t2   d1  t2  t3   d
1 d1  t2  t3   d1  t1  t4   d
1 d1  t1  t4   d1   0  t5   d
1 d1   0  t5   d1 -t1  t4   d
1 d1 -t1  t4   d1 -t2  t3   d
1 d1 -t2  t3   d1 -t3  t2   d
1 d1 -t3  t2   d1 -t4  t1   d
1 d1 -t4  t1   d1 -t5   0   d
1 d1 -t5   0   d1 -t4 -t1   d
1 d1 -t4 -t1   d1 -t3 -t2   d
1 d1 -t3 -t2   d1 -t2 -t3   d
1 d1 -t2 -t3   d1 -t1 -t4   d
1 d1 -t1 -t4   d1   0 -t5   d
1 d1   0 -t5   d1  t1 -t4   d
1 d1  t1 -t4   d1  t2 -t3   d
1 d1  t2 -t3   d1  t3 -t2   d
1 d1  t3 -t2   d1  t4 -t1   d
1 d1  t4 -t1   d1  t5   0   d

1 d2  s5   0   d2  s4  s1   d
1 d2  s4  s1   d2  s3  s2   d
1 d2  s3  s2   d2  s2  s3   d
1 d2  s2  s3   d2  s1  s4   d
1 d2  s1  s4   d2   0  s5   d
1 d2   0  s5   d2 -s1  s4   d
1 d2 -s1  s4   d2 -s2  s3   d
1 d2 -s2  s3   d2 -s3  s2   d
1 d2 -s3  s2   d2 -s4  s1   d
1 d2 -s4  s1   d2 -s5   0   d
1 d2 -s5   0   d2 -s4 -s1   d
1 d2 -s4 -s1   d2 -s3 -s2   d
1 d2 -s3 -s2   d2 -s2 -s3   d
1 d2 -s2 -s3   d2 -s1 -s4   d
1 d2 -s1 -s4   d2   0 -s5   d
1 d2   0 -s5   d2  s1 -s4   d
1 d2  s1 -s4   d2  s2 -s3   d
1 d2  s2 -s3   d2  s3 -s2   d
1 d2  s3 -s2   d2  s4 -s1   d
1 d2  s4 -s1   d2  s5   0   d

1 d3  u5   0   d3  u4  u1   d
1 d3  u4  u1   d3  u3  u2   d
1 d3  u3  u2   d3  u2  u3   d
1 d3  u2  u3   d3  u1  u4   d
1 d3  u1  u4   d3   0  u5   d
1 d3   0  u5   d3 -u1  u4   d
1 d3 -u1  u4   d3 -u2  u3   d
1 d3 -u2  u3   d3 -u3  u2   d
1 d3 -u3  u2   d3 -u4  u1   d
1 d3 -u4  u1   d3 -u5   0   d
1 d3 -u5   0   d3 -u4 -u1   d
1 d3 -u4 -u1   d3 -u3 -u2   d
1 d3 -u3 -u2   d3 -u2 -u3   d
1 d3 -u2 -u3   d3 -u1 -u4   d
1 d3 -u1 -u4   d3   0 -u5   d
1 d3   0 -u5   d3  u1 -u4   d
1 d3  u1 -u4   d3  u2 -u3   d
1 d3  u2 -u3   d3  u3 -u2   d
1 d3  u3 -u2   d3  u4 -u1   d
1 d3  u4 -u1   d3  u5   0   d

1 d4  w5   0   d4  w4  w1   d
1 d4  w4  w1   d4  w3  w2   d
1 d4  w3  w2   d4  w2  w3   d
1 d4  w2  w3   d4  w1  w4   d
1 d4  w1  w4   d4   0  w5   d
1 d4   0  w5   d4 -w1  w4   d
1 d4 -w1  w4   d4 -w2  w3   d
1 d4 -w2  w3   d4 -w3  w2   d
1 d4 -w3  w2   d4 -w4  w1   d
1 d4 -w4  w1   d4 -w5   0   d
1 d4 -w5   0   d4 -w4 -w1   d
1 d4 -w4 -w1   d4 -w3 -w2   d
1 d4 -w3 -w2   d4 -w2 -w3   d
1 d4 -w2 -w3   d4 -w1 -w4   d
1 d4 -w1 -w4   d4   0 -w5   d
1 d4   0 -w5   d4  w1 -w4   d
1 d4  w1 -w4   d4  w2 -w3   d
1 d4  w2 -w3   d4  w3 -w2   d
1 d4  w3 -w2   d4  w4 -w1   d
1 d4  w4 -w1   d4  w5   0   d

1 d5  y5   0   d5  y4  y1   d
1 d5  y4  y1   d5  y3  y2   d
1 d5  y3  y2   d5  y2  y3   d
1 d5  y2  y3   d5  y1  y4   d
1 d5  y1  y4   d5   0  y5   d
1 d5   0  y5   d5 -y1  y4   d
1 d5 -y1  y4   d5 -y2  y3   d
1 d5 -y2  y3   d5 -y3  y2   d
1 d5 -y3  y2   d5 -y4  y1   d
1 d5 -y4  y1   d5 -y5   0   d
1 d5 -y5   0   d5 -y4 -y1   d
1 d5 -y4 -y1   d5 -y3 -y2   d
1 d5 -y3 -y2   d5 -y2 -y3   d
1 d5 -y2 -y3   d5 -y1 -y4   d
1 d5 -y1 -y4   d5   0 -y5   d
1 d5   0 -y5   d5  y1 -y4   d
1 d5  y1 -y4   d5  y2 -y3   d
1 d5  y2 -y3   d5  y3 -y2   d
1 d5  y3 -y2   d5  y4 -y1   d
1 d5  y4 -y1   d5  y5   0   d

1 d6  z5   0   d6  z4  z1   d
1 d6  z4  z1   d6  z3  z2   d
1 d6  z3  z2   d6  z2  z3   d
1 d6  z2  z3   d6  z1  z4   d
1 d6  z1  z4   d6   0  z5   d
1 d6   0  z5   d6 -z1  z4   d
1 d6 -z1  z4   d6 -z2  z3   d
1 d6 -z2  z3   d6 -z3  z2   d
1 d6 -z3  z2   d6 -z4  z1   d
1 d6 -z4  z1   d6 -z5   0   d
1 d6 -z5   0   d6 -z4 -z1   d
1 d6 -z4 -z1   d6 -z3 -z2   d
1 d6 -z3 -z2   d6 -z2 -z3   d
1 d6 -z2 -z3   d6 -z1 -z4   d
1 d6 -z1 -z4   d6   0 -z5   d
1 d6   0 -z5   d6  z1 -z4   d
1 d6  z1 -z4   d6  z2 -z3   d
1 d6  z2 -z3   d6  z3 -z2   d
1 d6  z3 -z2   d6  z4 -z1   d
1 d6  z4 -z1   d6  z5   0   d

1 d7  v5   0   d7  v4  v1   d
1 d7  v4  v1   d7  v3  v2   d
1 d7  v3  v2   d7  v2  v3   d
1 d7  v2  v3   d7  v1  v4   d
1 d7  v1  v4   d7   0  v5   d
1 d7   0  v5   d7 -v1  v4   d
1 d7 -v1  v4   d7 -v2  v3   d
1 d7 -v2  v3   d7 -v3  v2   d
1 d7 -v3  v2   d7 -v4  v1   d
1 d7 -v4  v1   d7 -v5   0   d
1 d7 -v5   0   d7 -v4 -v1   d
1 d7 -v4 -v1   d7 -v3 -v2   d
1 d7 -v3 -v2   d7 -v2 -v3   d
1 d7 -v2 -v3   d7 -v1 -v4   d
1 d7 -v1 -v4   d7   0 -v5   d
1 d7   0 -v5   d7  v1 -v4   d
1 d7  v1 -v4   d7  v2 -v3   d
1 d7  v2 -v3   d7  v3 -v2   d
1 d7  v3 -v2   d7  v4 -v1   d
1 d7  v4 -v1   d7  v5   0   d

1 source
Wire 26, end1

Tradeoffs: gain 33%, F/B 67%
Worst/avg freq weighting: 25%
F/B region: 120-240 deg
20 segments/turn
Bent-wire correction disabled

February 1, 201088–108 MHz