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离线 钱志豪
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发表于2024-04-03 15:40
螺旋天线定义：螺旋天线是一种使用导线设计并构造成螺旋形状的天线。这些天线被认为是最简单的天线之一，广泛用于甚高频和超高频操作。
因此，在卫星中继等外星通信中找到了应用。 螺旋天线的工作频率在 300 MHz 至 3 GHz 之间。 通常，螺旋天线辐射圆极化波并支持两种工作模式，它们是：
内容：螺旋天线 建设 螺旋天线是使用导线构造的。通常，粗铜线以螺旋形式缠绕，并与金属板一起使用。这块金属板是底板。 螺旋天线的激励在末端使用同轴传输线提供。在这里，中心导体连接到螺旋线上，外导体与接地平面形成连接。下图表示螺旋天线的结构：  通常，使用薄片和同心导体来形成接地层。 我们一开始就已经讨论过螺旋天线有两种工作模式。操作模式的决定因素是螺旋的直径和连续两圈之间的间距。 假设对于螺旋天线，单圈的长度表示为 L，而 S 表示连续匝之间的间距。然后天线的总长度将是 NS。 螺旋的周长表示为 C，并表示为 πD。 ：D 表示螺旋弹簧的直径。 考虑展开螺旋线的一圈，然后与之相关的各种参数可以通过下面给出的三角形来定义：  这里α是俯仰角 因此，我们将拥有：  螺旋线的俯仰角是与螺旋线的切线与垂直于其轴方向的平面之间存在的角度。 因此  因此  因此，我们可以说，天线的辐射特性是通过根据波长改变这些参数来改变的。 螺旋天线的工作原理 我们知道，当导电线被使用同轴电缆或两线传输线等馈电线激发时，电流就会流过导线。这会导致场线的产生并发射辐射。 值得注意的是，螺旋天线可能以各种模式辐射，但这里讨论两种最突出的模式。 正常辐射模式 这种工作模式也称为垂直工作模式，这是因为在这种模式下，在垂直于天线轴线的平面方向上发射最大辐射。波在本质上是圆极化的。这意味着辐射场沿垂直于轴的平面最大，沿轴线最小。 当天线的尺寸相对小于波长时，即可实现这种工作模式。这意味着 NL < < λ 然而，这种小尺寸天线的辐射效率低，带宽非常窄。这种配置中的天线称为宽边螺旋天线，充当电短偶极子天线。 需要注意的是，螺旋类似于小环和短偶极子的组合。因此，它的辐射方向图类似于沿螺旋轴放置的短偶极子和小环组合的辐射方向图。 这背后的原因是，在 α = 0° 时，螺旋对应于环，而在 α = 90° 时，它充当线性偶极子。因此，0°和90°的贴片角是螺旋天线的极限条件。 因此，我们可以说，如果间距趋于零但直径恒定，那么螺旋就像一个环。但是，如果间距是固定的，而直径趋于零，则螺旋线会转变为线性导体。 具体如下：  由于该天线结构紧凑，它适用于在 VHF 和 UHF 频段运行的移动和便携式设备。 轴向辐射模式 轴向模式也称为端射操作模式，因为这里的最大辐射发射发生在螺旋轴线上。端射螺旋天线的辐射方向图是圆形或近乎圆形的。 正常模式和轴向模式之间的关键区别因素是，在正常模式下，最大辐射沿轴的垂直方向。在轴向模式下，最大辐射沿轴本身。 现在问题来了：轴向操作模式的条件是什么？ 因此，基本上，螺旋天线的这种模式是这样的尺寸的结果，其中环路之间的周长和间距在某种程度上等于一个波长。 这意味着， NL ≈ λ 与普通模式不同，螺旋天线的这种模式在轴向方向上产生宽阔且高度定向的波束。因此，螺旋天线的这种模式用于实际应用。出于实际目的，螺旋的周长几乎等于一个波长，间距接近λ/4。 对于轴向模式，俯仰角显示 12° 到 18° 之间的变化，但是，在 14° 时，此模式显示最佳效果。 螺旋的整个长度决定了它的增益和带宽。 终端阻抗值接近 100 欧姆，并随频率而变化。 辐射方向图 下图表示在轴向模式下工作的螺旋天线的辐射方向图：  优势 螺旋天线的各种优点是：
弊 与螺旋天线相关的缺点如下：
螺旋天线的应用 螺旋天线主要应用于空间通信。它们的简单性、高方向性、宽带宽和圆极化是空间通信中工作的参数。 通常，空间通信中的遥测数据是通过螺旋天线传播的。 此外，通过将螺旋天线的单个或阵列放置在表面，可以实现电离层波的传播。这允许发送和接收VHF信号。因此，卫星和空间探测器的传播使用螺旋天线。 配置为轴向模式的螺旋天线可以轻松接收任意极化的信号。作为端射螺旋天线，在更宽的带宽上提供圆极化波。因此比宽边螺旋天线被广泛使用。 |
