关于宽带强方向性螺旋天线的研究

二是端射型螺旋天线 ：最 大辐射 方向沿 螺旋 线轴 ， 当螺旋线周长等 于波长大小时 （ ５ ／ ＜０ ４ ）， ０ ２ ＜Ｄ ６
螺旋 天 线 是 一 种 常 用 的典 型 圆极 化 天 线 （ Ｃ 形 成 轴 向辐 射 如 图２ ｂ 。 Ｃ ｒ ｌｒ ｕ ａ （） 三 是 圆 锥 形 螺 旋 天 线 ： 最 大 辐 射 方 向偏 离 轴 线 方 向 ，当 螺旋 线 周 长 大 于 １ ３ 波 长 时 （／入＞０ ４ ） ． ．个 Ｄ ６ 形 成 圆 锥 形 波 束 ，如 图２ Ｃ 。 （）
满 足 螺旋 线 直 径 Ｄ 电 波 波 长 的 比 值 范 围 要 求 性 ．发 射 频 率 需 满 足 公 式
（） 。 ３
ｏ２ ￣ ．５ｃ ，
—
辅 向
８：蠓
（， ） ＠ ）ｏ （ 一 ｃ 中０ ＝ ｃ ｃｓ ０ Ｏ ）
（ ６）
改进 ，得 到强方 向性螺旋端射天线 螺距ｓ 必须 满足公式
（） ２ 。
１ Ｉ
其 中 ：ｉ ｏ ｉＣＳ ）。 ， Ｏ＝ｏ Ｏ（ ｃｓ （
ｃｓ 。 。 ｐ
‘ （ ’ 兰 一
｛） ２。
强 方 向性 螺旋 端 射天 线 达到 螺 距Ｓ 求后 ，还 应 要
外导体与地板相接 ，如图１ 所示 。 ｉ Ｉ
Ｓ
ＯＯ
图２ 三类辐射特性螺旋天线
２ 对 宽 带强 方 向性 螺 旋 天线 的设 计 ．
图１螺旋天 线的几何参数
端 射 型螺 旋 天 线 较 其 他 两 类 天 线 具 有 以下 特 点 ：一
其参数设定如下所示 ：Ｄ ——螺旋直径 、ｃ ——螺旋 是 沿 轴 线 方 向 有最 大 辐 射 ．方 向 性 较 强 ：二 是 天 线 导 线
图３常用螺旋天线
根 据 端 射 阵原 理 ．可 以确 定 普 通 端 射 螺 旋 天线 螺 距
ｓ 须 满足 公 式 （ ）。 必 １
‘ （ 卜 ’ （ ） １。
３ 天 线性 能 分 析 ．
在 实际应用 中 ．对称螺旋 天线 臂上 电流近似 为方程
（ ６
利 用 汉 森 一 伍 德 耶 特 阵 （ ｎ － ｉｅ Ｙ Ｅ ｄ ｆｒ Ａｒａ Ｗｉｈ ｒ ｔ Ｉｃｅ ｓｄ ｉ ｃｉｉ ）原 理 ．对 普通 端 射 螺 旋 天线 进 行 ｎ ｒａｅ Ｄ ｔ ｔ ｒ Ｖｙ ｅ
关键词 ：宽带强方向性螺旋 天线 天线方 向特性 Ｆｋ ｅｏ
近 年 来 ．随 着 无 线 通 信 技 术 和设 备 的 快 速 发展 ．电 Ｎ — 圈数 、 Ａ — —— 轴 长 、ｄ — 螺 旋 导 线 直 径 ：其 中 ， — 磁 频 谱 监 测 对 天 线 的 宽 带 性 和 方 向 性 提 出 了 更 高 的 要 圈长 Ｌ √ Ｓ ＝ （ ＋ 。，螺 距 角ａ ａ ｔＳ（ ） ） ＝ｒ ［／Ｄ］ ｃ ￣ ，轴 线长 度 ｇ 求 ， 而 传 统 的 线 天 线 很 难 兼 顾 这 两 个 方 面 。 鉴 于 这 个 Ａ＝ Ｓ 它的 辐 射 特 性 主 要 取 决 于螺 旋 线 圈直 径 Ｄ Ｎ 。 和波 长
强方向性。
一
是 法 向模 螺旋 天 线 ：最 大 辐 射 方 向 沿 垂 直 于 螺 旋
线 轴 的 方 向 ，当 螺旋 线 直 径远 小 于 一 个 波 长 时 （／ ＜ Ｄ ０ １ ） ，形 成 法 向辐 射 ，如 图２ ａ所 示 。 ．８ （）
１ 螺旋天线分类 ．
Ｐ ｌ ｉ ｄ Ａ ｔｎａ 一 般 由 金 属 导线 绕 制 成 螺 旋 形 ，通 ｏａ ｚ ｎｅｎ ） ｒｅ 常 由 同轴 线 馈 电 ，同 轴 线 的 内导 体 与 螺 旋 线 一 端 相 连 ．
Ｃ ：
其 螺 旋 臂 方程 应 同时 满 足 方程 （ ）、 （ ）。 ４ ５
Ｐ ＝Ｐ ｅ ． １ ｏ ≥０ （ 。 ４）
厂
］
ｆ 广一
Ｐ ＝Ｐ ＋ 一 【 ． （２ ｃ ｏ Ｙ ２ 丁 ｐ 丁 ）
｛） ５。
圆柱形螺旋天线
（ ）圆锥形螺旋天线 ｂ
其 中 ：ｐ为 起 始 矢径 ， Ｙ为 增 长率 。 。
是 具 有 宽 频 带 特 性 。螺 旋 天 线 直 径 Ｄ 可 以是 固 定 的 ， 既
也可 以是 渐变 的。直 径Ｄ固定 的螺旋天线 如图３ ａ 所 （） 示 ．称 为圆柱形螺旋天 线 ；直 径Ｄ 渐变的螺旋 天线 ．如
图３ ｂ所 示 ．称 为 圆锥 形 螺旋 天线 。 （）
图４螺旋天线投影图
周 长 、ｓ —— 螺 距 、 — — 螺 距 角 、Ｌ — 一 圈 的 长 度 、 —
上 的 电流 按 行 波分 布 ；三 是 输 入 电 阻 近 似 为 纯 电 阻 ： 四
中 无 电２１第期 ５ 国 线 ０年 ５ ５ ｌ
监 测检 测
Ｍｏ ｉ ｒ ｇ＆ Ｄｅ ｅｃ ｉ ｎｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｔ ｏｎ
监 测 检 测
Ｍｏ ｉ ｉ ｇ ＆ Ｄｅ ｅ ｔ ｎ ｎｔ ｎ ｏｒ ｔ ｃｉ ｏ
关于宽带强方 向性螺旋天线的研究
■ 重庆通信学院 蒋道永 李伟 敖伟 张洪顺
摘
要
以螺旋天线宽频带特性 为基础 ，利用阿基米德螺旋天线原理 ，对 圆锥形螺旋 天线进行改进 设计出一种 新型宽频带强方向性螺旋天线 。本文对该天线进行 了理论分析 ，并利用Ｆ ｋ 软件仿真 ｅｏ 验证 ，证 明了其有效性和可实现 性。
情 况 ，本文 利用 螺旋 天线可 以接 收 圆极化 波 的特 性 ，
的 比值 Ｄ ／入。根 据 比 值 的 不 同 ．我 们 将 天 线 的辐 射 特
提 出 了 一 种 新 型 螺 旋 天 线 方 案 ， 并 对 其 进 行 了理 论 分 性 分 为 三 类 。 析 和 试 验 仿 真 。结 果 表 明该 天 线 同 时具 有 宽 频 带 特 性和