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宽带平面螺旋天线的研究与设计作者：易礼智来源：《现代电子技术》2008年第11期摘要：平面螺旋宽带天线具有频带较宽、体积较小、圆极化性能较好等特点，应用范围很广。
但是这种天线增益较低，馈电匹配较难实现，尤其是前者，使得其性能大打折扣。
通过研究影响平面螺旋宽带天线增益和馈电匹配的主要因素，设计了2~7 GHz范围内的宽频带平面螺旋天线。
理论分析和仿真实验结果表明，对改善平面螺旋宽带天线的性能有一定的工程参考价值。
关键词：阿基米德螺旋天线；宽频带；圆极化性；巴伦中图分类号：TN82 文献标识码：B文章编号：1004-373X(2008)11-108-Research and Design of Wideband Planar Spiral Antenna(Hunan Engineering Polytechnic College,Changsha,410151,China)Abstract：Planar Archimedean antenna has some advantages as wideband,small volume and good performance in circularly polarizing,so it has broad appliance prosperity.But also it has low gain and is difficult for matching,which reduces its characteristics a lot.The main factor which gain and matching of planar Archimedean antenna is deeply studied,The article designs a wideband planar spiral antenna with frequency from 2~7 GHz.The analysis and simulation experimental results are given to some reference values of engineering for Improving performance in planar Archimedean antenna.Keywords：Archimedean spiral antenna;wideband;circularly polarizing;Cumberland平面螺旋天线是一种宽频带天线，因其频带较宽、尺寸小、重量轻、容易实现圆极化而在超宽带及抗干扰等技术中得以广泛应用。
一种宽带螺旋天线的设计朱珊虹;董卫鹏;张琳江【摘要】A spiral antenna with bandwidth is introduced. An external feeding is applied to an elevated coplanar waveguide winding spiral antenna. The whole structure is completely planar and can be easily realized by printed cir-cuit technology. Simulated and experimented results show that the antenna has characteristics of good circular polari-zation and wide bandwidth. Its measured reflecting loss is less than -10 dB in the range 2.5 GHz to 9 GHz.%提出了一种宽带螺旋平面天线的设计。
采用共平面波导的方式绕成天线，该方法使得天线和馈电网络在同一平面上，可以利用印刷电路板技术制作。
通过软件仿真和实际测试显示：该天线具有良好的圆极化和宽频带特性，在频段2.5 GHz~9 GHz上实测反射损耗小于-10 dB。
该天线制作简单、平面化面积小、具有很高的应用价值。
【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】4页(P742-745)【关键词】阿基米德螺旋天线;共平面波导;宽带天线;电磁仿真软件【作者】朱珊虹;董卫鹏;张琳江【作者单位】新乡学院计算机与信息工程学院，河南新乡453000;新乡学院计算机与信息工程学院，河南新乡453000;新乡学院计算机与信息工程学院，河南新乡453000【正文语种】中文【中图分类】TN823.31螺旋天线理论自上世纪40年代被提出来后，由于其超宽的频带、稳定的增益和较低的轴比，得到了广泛的应用［1］。
螺旋式天线设计原理及其优化方法摘要：本文介绍了螺旋式天线的设计原理，并提出了一种优化方法，以提高螺旋式天线的性能。
首先，文章讲解了螺旋式天线的基本原理和工作原理。
然后，介绍了一种优化方法，包括选择适当的材料、提高天线的效率和优化天线的几何结构等。
最后，文章指出了螺旋式天线的应用前景和未来发展方向。
关键词：螺旋式天线、设计原理、优化方法、性能一、引言螺旋式天线是一种非常常见的宽频段宽波束天线，具有较大的天线增益和较小的旁瓣损耗，被广泛应用于航空航天、通信和雷达等领域。
本文将介绍螺旋式天线的设计原理及其优化方法，以提高天线的性能。
二、螺旋式天线的设计原理螺旋式天线是一种基于二维平面螺旋线的天线结构。
其原理类似于一根弹簧，电磁波通过螺旋线的辐射和反射传输。
螺旋线的半波长决定了天线的工作频率，螺旋线的绕圈数和线宽决定了天线的方向性和增益。
三、螺旋式天线的优化方法1. 选择适当的材料天线的材料对其性能有着重要的影响。
常见的材料包括金属和导电聚合物。
金属具有良好的导电性，但容易产生辐射损耗。
而导电聚合物具有低损耗和较高的抗腐蚀性能，适用于高频率和高温环境。
根据具体应用需求选择合适的材料，可提高螺旋式天线的工作效率和稳定性。
2. 提高天线的效率天线的效率是衡量天线性能的一个重要指标，取决于天线的辐射功率和损耗功率之比。
为提高天线的效率，可以采取以下优化措施：- 降低螺旋线的线宽：减小线宽可以减小辐射损耗，提高天线的效率。
- 提高螺旋线的绕圈数：增加螺旋线的绕圈数可以提高天线的方向性和增益，进而提高天线的效率。
- 优化地平面结构：设计合适的地平面结构以提高天线的辐射效率和天线和地面之间的耦合效果。
3. 优化天线的几何结构为提高螺旋式天线的性能，还可针对其几何结构进行优化。
优化的方法包括调整螺旋线的绕圈半径、螺旋线的宽度和间距以及螺旋线的内移程度等。
根据具体应用需求，通过仿真和实验研究，找到最佳的参数组合，以提高天线的性能。
螺旋天线电路设计引言螺旋天线是一种常见的天线类型，具有多频段、宽带和方向性好等特点，被广泛应用于无线通信和雷达系统中。
在设计螺旋天线电路时，需要考虑天线的结构、频率范围、辐射特性以及电路参数等因素。
本文将全面、详细、完整地探讨螺旋天线电路设计的相关内容。
螺旋天线结构螺旋天线由导体线圈在平面内旋转组成，其结构可以分为两种主要类型：方形螺旋天线和圆形螺旋天线。
方形螺旋天线方形螺旋天线的导体线圈呈正方形或长方形，辐射器和馈电结构相对简单，易于制造和布局。
方形螺旋天线通常具有宽频带和宽角度覆盖等特点，适用于通信和雷达系统中的多频段应用。
圆形螺旋天线圆形螺旋天线的导体线圈呈圆形，具有较为均匀的辐射特性。
圆形螺旋天线通常在窄带应用中使用，如无线电测向和卫星通信等领域。
螺旋天线频率范围螺旋天线的频率范围受到其外形、尺寸和匝数等因素的影响。
频率范围的选择应根据具体的应用需求来确定。
方形螺旋天线频率范围方形螺旋天线的频率范围较宽，通常可覆盖数个频段。
选择适当的参数可以实现不同频段的覆盖，如调整导体线圈的长度、宽度和匝数等。
圆形螺旋天线频率范围圆形螺旋天线的频率范围较窄，通常适用于单一频段的应用。
改变导体线圈的尺寸和匝数可以微调频率范围，满足特定频段的要求。
螺旋天线辐射特性螺旋天线的辐射特性在设计过程中需要考虑，包括辐射方向图、辐射效率和极化特性等。
辐射方向图辐射方向图描述了螺旋天线在不同方向的辐射强度，通常以极坐标图的形式表示。
通过调整导体线圈的几何参数和匝数等，可以实现不同辐射方向图的设计。
辐射效率辐射效率是指天线将输入功率转化为辐射功率的能力。
提高辐射效率可以减少能量损耗，提高天线的性能。
螺旋天线的辐射效率受到导体材料、匝数、尺寸和地平面等因素的影响。
极化特性螺旋天线可以实现不同的极化方式，如线性极化和圆极化。
通过合适的设计和调整，可以实现所需的极化特性。
螺旋天线电路参数在设计螺旋天线电路时，需要考虑到电路的匹配、增益、带宽和阻抗等参数。
宽带宽波束四臂螺旋天线的分析与设计王果宏;赵迎超【摘要】本文主要对谐振式四臂螺旋天线的基本理论进行研究,并设计了一个宽带宽波束左旋圆极化四臂螺旋天线.采用带隔离电阻的威尔金森功分器对四个螺旋臂进行馈电,实现要求的相位关系,仿真结果表明该天线具有良好的电气性能.【期刊名称】《火控雷达技术》【年(卷),期】2017(046)004【总页数】2页(P84-85)【关键词】四臂螺旋天线;宽波束;圆极化;威尔金森功分器【作者】王果宏;赵迎超【作者单位】西安电子工程研究所西安710100;西安电子工程研究所西安710100【正文语种】中文【中图分类】TN970 引言四臂螺旋天线由于易加工、良好的宽频带、宽波束特性，引起越来越多关注，被广泛应用于卫星通讯、全球定位系统以及其它无线通讯系统中。
谐振式四臂螺旋天线由C.C.Kilgus首先提出和进行分析的[1]，通过优化设计可以产生一个良好的圆极化、宽波束方向图，实现半空域球面覆盖。
本文设计了一种宽带、宽波束谐振式四臂螺旋天线，并采用HFSS进行仿真计算，阻抗带宽大于50%，波束宽度大于150°。
1 谐振式四臂螺旋天线设计1.1 基本理论[2][3]谐振式四臂螺旋天线由四根螺旋臂组成，每根螺旋臂的长度为四分之一波长的整数倍(Mλ/4，M为整数)，当M为奇数时，非馈电端开路；当M为偶数时，非馈电端短路。
四根螺旋臂馈电电流相等，相位依次为0°、90°、180°和270°，用来实现良好的圆极化轴比，天线的结构参数可表示为：(1)其中：Lax为轴向长度；Lele为螺旋臂的长度；r0为螺旋的半径；N为螺旋的圈数1.2 天线设计螺旋天线的辐射特征和螺旋的直径D与波长λ之比有很大关系[4]，当螺旋直径很小时在垂直于螺旋轴线的平面内有最大的辐射；当螺旋的直径增大至D/λ约为0.25～0.46时，天线在沿螺旋线的轴线方向具有最大辐射；当继续增大D/λ的值，则螺旋天线的方向图将变为圆锥形，如图1所示。
宽带小型化四臂螺旋天线的研究随着无线通信技术的快速发展，天线作为通信系统的重要组件，其性能和尺寸成为了关键的研究课题。
其中，宽带小型化四臂螺旋天线由于其独特的性能和紧凑的结构，受到了广泛。
本文将深入研究宽带小型化四臂螺旋天线的特点、应用前景和未来发展方向。
传统的四臂螺旋天线具有较好的方向性和增益，但尺寸较大，难以满足现代通信系统对紧凑型天线的要求。
近年来，研究者们在小型化四臂螺旋天线方面取得了显著成果，但仍存在宽带性能不足、辐射效率低等问题。
针对这些问题，本文提出了一种新型的宽带小型化四臂螺旋天线，旨在提高天线的性能和减小其尺寸。
本文从理论研究和仿真分析出发，采用等角螺旋线来设计四臂螺旋天线的臂线，通过调整螺旋线的匝数和半径，实现天线的小型化和宽带性能。
同时，采用有限元法对天线进行仿真分析，优化天线的结构和性能。
通过仿真分析和实验验证，本文所提出的宽带小型化四臂螺旋天线在保持紧凑型的同时，具有优良的宽带性能。
天线的输入输出特性表现出良好的匹配，阻抗带宽覆盖了多个频段，辐射效率也得到了显著提高。
与传统的四臂螺旋天线相比，所提出的天线在尺寸减小、带宽增加以及辐射效率提高等方面具有明显优势。
宽带小型化四臂螺旋天线具有广泛的应用前景。
在手持设备领域，如智能手机、平板电脑等，该天线可用于实现多频段通信，提高设备的通信性能。
在无线路由器领域，该天线可以扩展无线网络的覆盖范围，提高数据传输速率。
在物联网领域，该天线可作为传感器节点的一部分，实现无线传感网络的智能化和多功能化。
宽带小型化四臂螺旋天线的未来发展将涉及以下几个方面：理论研究：进一步深入研究天线的物理机制和设计理论，如探索新的天线拓扑结构、材料和工艺，以提高天线的性能和功能。
技术开发：针对不同应用场景，开发适用于各种频段和通信协议的天线，以满足不断发展的无线通信需求。
产业应用：推动宽带小型化四臂螺旋天线的产业化发展，促进天线技术与各领域的深度融合，为无线通信产业的繁荣做出贡献。
螺旋天线原理
螺旋天线是一种常见的天线类型，它具有较宽的频带、较高的增益和较好的方向性，因此在通信领域得到了广泛的应用。
螺旋天线的原理主要涉及到电磁波的辐射和接收，下面将从天线结构、工作原理和特点三个方面来介绍螺旋天线的原理。
首先，螺旋天线的结构一般由金属导体制成，形状呈螺旋状。
螺旋天线的导体螺旋圈数和半径的选择直接影响着其工作频段和特性。
螺旋天线的结构使得其在接收和辐射电磁波时具有较好的性能，能够实现较高的增益和较宽的频带。
其次，螺旋天线的工作原理主要涉及到电磁波的辐射和接收。
当螺旋天线接收到电磁波时，电磁波会在导体上感应出电流，从而产生辐射磁场和电场，最终将电磁能量转化为电信号输出。
而当螺旋天线工作在发射状态时，电信号输入后会产生电流，进而产生辐射磁场和电场，将电信号转化为电磁波辐射出去。
这种工作原理使得螺旋天线能够实现双向的电磁波转换，既能够接收电磁波信号，又能够发射电磁波信号。
最后，螺旋天线具有较好的频率特性、辐射特性和极化特性。
由于其结构的特殊性，螺旋天线在工作时能够实现较宽的频带覆盖，能够满足多种频率信号的接收和发射需求。
同时，螺旋天线的辐射特性具有较高的方向性和较高的增益，能够实现远距离的通信。
此外，螺旋天线的极化特性较好，能够适应多种极化状态的电磁波信号。
综上所述，螺旋天线是一种性能优良的天线类型，其原理涉及到电磁波的辐射和接收，具有较宽的频带、较高的增益和较好的方向性等特点。
在实际应用中，螺旋天线被广泛应用于通信、雷达、导航等领域，发挥着重要的作用。
螺旋式天线设计原理及其优化方法螺旋式天线是一种常用于射频通信和雷达系统中的天线结构。
它以其良好的辐射特性和宽频带特性而闻名。
本文将介绍螺旋式天线的设计原理以及一些优化方法，以帮助读者更好地了解和应用该天线设计。
螺旋式天线的设计原理主要涉及以下几个方面：天线结构、辐射特性和宽频带特性。
首先，螺旋式天线的结构通常由螺旋线、接地板和驻波器组成。
螺旋线是以中心点为起点，沿着环形轨迹向外旋转的导体线圈。
接地板是用于支撑和固定螺旋线的平面结构，它通常与螺旋线之间有一定距离。
驻波器是用于匹配天线与射频信号源之间阻抗的装置。
其次，螺旋式天线具有良好的辐射特性。
它的辐射是通过螺旋线的旋转结构实现的，螺旋线会产生扭曲和旋转的电磁场。
这种结构使得螺旋式天线在辐射方向上具有较高的增益和较低的辐射波束宽度。
此外，螺旋线的旋转结构还赋予了螺旋式天线天线的极化特性，在设计过程中可以通过调整螺旋线的参数来实现水平、垂直或圆极化。
最后，螺旋式天线具有宽频带特性。
这是由于螺旋线的旋转结构导致了天线具有多个谐振频率。
当射频信号的频率变化时，螺旋式天线可以在不同的谐振频率下工作，从而实现较宽的工作频带。
这使得螺旋式天线成为适用于宽带通信和雷达系统的理想选择。
在螺旋式天线的优化方法中，主要包括螺旋线的尺寸、匹配网络和接地板的优化。
首先，优化螺旋线的尺寸可以改善天线的辐射特性。
通常，螺旋线的直径、圈数和间距是关键参数。
通过调整这些参数，可以实现更高的增益、更窄的波束宽度和更宽的工作频带。
其次，优化匹配网络可以提高天线与射频信号源之间的匹配性能。
匹配网络通常由扼流圈和电容器组成，以调整天线的输入阻抗。
通过调整匹配网络的参数，可以实现更低的驻波比和更高的功率传输效率。
最后，优化接地板的结构可以影响天线的辐射效果。
接地板的尺寸、形状和材料都会对螺旋式天线的辐射特性产生影响。
因此，选择合适的接地板结构是螺旋式天线设计中一个重要的优化方面。
总体而言，螺旋式天线是一种高性能的天线结构，具有良好的辐射特性和宽频带特性。
• 136•本文设计了一款应用于高精度GNSS 的宽带高性能双频四臂螺旋天线。
所设计的天线将空心圆柱体介质支架应用在四轴中心对称的螺旋结构中，并采用激光雕刻工艺极大降低了天线制作成本和提高天线工艺精度。
本文所设计天线采用新型的“卐”字短路结构，加载在1/2波长主辐射臂的顶端，有效提升了天线低频段辐射增益和增益带宽。
测试结果表明，该天线在1-1.8GHz 内，驻波比小于2。
在接收频段（低频段：1.176-1.268GHz 和高频段：1.525-1.602GHz ）内辐射增益均大于1dBi ，高、低频段内3dB 轴比波束带宽分别为190°和195°，表明该天线具有工作带宽宽、圆极化特性好，低仰角搜星能力强。
因此，本文所设计天线可广泛应用于高精度卫星导航定位终端。
随着地面终端系统的高速发展，尤其是在测绘、导航、定位、 1 天线设计1.1 理论分析Kilgus 谐振式螺旋天线由四根长度为1/4λ的M 倍(M 为整数)的螺旋臂绕制而成。
每个螺旋臂馈电端电流幅度相等，相位依次相差。
当M 为奇数倍时，旋臂终端短路，当M 为偶数倍时，旋臂终端断路。
结构参数可由下式确定：(1)式中：L ax 为螺旋的轴向高度(mm) ，L ele 为螺旋臂的长度(mm) ，r 0为螺旋半径(mm) ，N 为螺旋的圈数。
A =1(M 为奇数时)，A =2(M 为偶数时)。
根据计算，天线螺旋臂长度约为92mm 。
宽带高精度GNSS双频柱状螺旋天线广州中海达卫星导航技术股份有限公司 林 飞 李晓鹏广州市中海达测绘仪器有限公司 李成钢广州中海达卫星导航技术股份有限公司 蔡惠萍 杨灵峰图1 天线仿真模型（a）移相合路网络电路 （b）移相合路网络实物图2 天线馈电网络授时等高精度卫星导航定位产业中，对天线的泛用性提出了更高的要求。
如今，单独的卫星导航系统已无法满足各类终端日益增长的需求。
因此，能够兼容四大卫星导航系统的、宽频带的高性能便携式天线是目前行业研究的热点。
螺旋天线的分析什么是螺旋天线螺旋天线是一种非常重要的天线类型，它具有天线增益大、辐射方向性好、宽带性能优越等特点，适用于多种场合。
螺旋天线通常由多个圆形或椭圆形线圈构成，因此也被称为螺旋线天线或螺旋卷曲天线。
螺旋天线的设计原理螺旋天线是以馈电点为中心，将导体材料绕成多个圆形或椭圆形线圈而形成的。
不同线圈的导线都是交织在一起的，通过这种排列方式，螺旋天线就能产生较强的辐射。
螺旋天线的电磁波辐射究竟是由什么原理产生的呢？这里简单介绍一下。
当导体上有电流通过时，会产生一个磁场，这个磁场的方向垂直于电流的方向。
同时，在导体上也会产生一个磁场，这个磁场的方向垂直于导体的方向。
这两个磁场会形成一个电磁波，这个电磁波就是螺旋天线所产生的辐射。
螺旋天线的特点螺旋天线的特点可以概括为以下几个方面：•天线增益大：由于螺旋天线的辐射方式是螺旋状的，因此其天线增益比传统的线极天线要大得多。
•辐射方向性好：由于螺旋天线的辐射方式是以馈电点为中心，向外辐射，因此具备了非常好的方向性。
•宽带性能优越：螺旋天线的辐射带宽比传统的线极天线要宽得多。
•抗干扰能力强：在电磁波辐射极强的环境下，螺旋天线的性能要比其他类型的天线更加稳定。
螺旋天线的应用由于螺旋天线具备天线增益大、辐射方向性好、宽带性能优越等特点，因此它的应用场合非常广泛。
以下是几个应用实例：•气象卫星气象卫星是用来观测地球的大气变化情况以及天气预报的一种卫星。
由于气象卫星需要在红外和可见光等多个频段上进行观测，因此需要使用宽带性能优越的螺旋天线。
•无人机无人机的控制和导航都需要借助于GPS信号。
因此，无人机上需要安装GPS天线，而螺旋天线正是一种非常好的GPS天线。
•通信系统螺旋天线的辐射方式非常适合在通信系统中使用。
在电磁波辐射比较强的环境下，螺旋天线的抗干扰能力也将变得更加出色。
总结螺旋天线是一种非常重要的天线类型，因为它具备天线增益大、辐射方向性好、宽带性能优越等特点，适用于多种场合。
监测检测
Monitoring & Detection
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中国无线电 2011年第5期
近年来，随着无线通信技术和设备的快速发展，电磁频谱监测对天线的宽带性和方向性提出了更高的要求，而传统的线天线很难兼顾这两个方面。
鉴于这个情况，本文利用螺旋天线可以接收圆极化波的特性，提出了一种新型螺旋天线方案，并对其进行了理论分析和试验仿真。
结果表明该天线同时具有宽频带特性和强方向性。
1.螺旋天线分类
螺旋天线是一种常用的典型圆极化天线（C i r c u l a r Polarized Antenna），一般由金属导线绕制成螺旋形，通常由同轴线馈电，同轴线的内导体与螺旋线一端相连，外导体与地板相接，如图1所示。
图1 螺旋天线的几何参数
其参数设定如下所示：D——螺旋直径、C——螺旋周长、S——螺距、α——螺距角、L——一圈的长度、
N——圈数、A——轴长、d——螺旋导线直径；其中，，螺距角
，轴线长度
A=N S。
它的辐射特性主要取决于螺旋线圈直径D和波长λ的比值D/λ。
根据比值的不同，我们将天线的辐射特性分为三类。
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/λ＜0.18），形成法向辐射，如图2(a)所示。
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（0.25＜D/λ＜0.46）,形成轴向辐射，如图2(b)。
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个波长时（D/λ＞0.46），形成圆锥形波束，如图2(c)。
（a）法向模螺旋天线 （b）端射型螺旋天线 （c）圆锥形螺旋天线
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
端射型螺旋天线较其他两类天线具有以下特点：一是沿轴线方向有最大辐射，方向性较强；二是天线导线上的电流按行波分布；三是输入电阻近似为纯电阻；四
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Feko软件仿真验证，证明了其有效性和可实现性。
关键词：宽带强方向性螺旋天线 天线方向特性 Feko
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Monitoring & Detection
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中国无线电 2011年第5期
是具有宽频带特性。
螺旋天线直径D既可以是固定的，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。
（a）圆柱形螺旋天线 （b）圆锥形螺旋天线
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必须满足公式（1）。
(1)。
利用汉森—伍德耶特阵（E n d-f i r e A r r a y w i t h Increased Directivity）原理，对普通端射螺旋天线进行改进，得到强方向性螺旋端射天线螺距S必须满足公式
（2）。
(2)。
强方向性螺旋端射天线达到螺距S要求后，还应满足螺旋线直径D与电波波长λ的比值范围要求，为保持圆柱形端射螺旋天线的特性，发射频率需满足公式
（3）。
，其中 (3)。
强方向性螺旋端射阵天线频率被限制在一个较窄的范围。
对圆柱形端射天线圆环进行调整，即直径D渐变，形成圆锥形端射天线。
各环的直径不同，导致D/λ的比值不固定，由公式（3）可知各环所对应的频率范围不同，进而达到扩大天线发射（接收）频率范围的目的。
但由于各环半径不同，当圆锥形螺旋天线处于同一频率时，仅满足公式（3）的环保持端射特性，其余环将向法向方向进行辐射或呈圆锥形进行辐射，多环方向特性重合后将对这一频率的方向特性产生影响，甚至可能会改变最大辐射方向，即呈现频带范围扩大，但方向性减弱。
为解决单一圆锥形天线的端射问题，我们引入对称圆锥天线的概念，即偶数个圆锥天线组合形成一个圆锥形天线。
以双臂对称圆锥形天线为例，在极坐标系中，两天线的物理特性完全一致，当天线的螺距S＞0时，两天线相对应点在z轴上坐标一致。
将天线沿z轴方向垂直投射在xy平面内，如图4所示。
（a）对称螺旋圆锥天线 （b）螺旋天线投影方式 （c）单螺旋线投影图
图4 螺旋天线投影图
其螺旋臂方程应同时满足方程（4）、（5）。
,
(4)。
,
(5)。
其中：为起始矢径，γ为增长率。
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）：
(6)，
图5 螺旋天线电磁场远区场图
设α为积分变量，则电场公式为：
(7)。
其中一臂相位项为：
我们可利用式（7）、（8）求出偶数臂各臂在φ方向上的电场分量。
依据上述公式，对偶数臂天线向空间任一点辐射的电场能量进行矢量运算，得到偶数臂圆锥形端射螺旋天线方向图（见图5）。
相关计算表明，双臂圆锥端射螺旋天线具有较强的方向性，且频带范围宽的特点。
4.试验仿真结果
（下转第59页）
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Monitoring & Detection
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中国无线电 2011年第5期
间域上接收到的信号是稳定不变的，各接收机信号之间
的相关系数随时间窗口滑动稳定不变，无法得到时间基
准，导致单载波时无法定位。
（2）当出现同频干扰或带内有强信号时，到达时
间差定位系统无法定位。
（3）对窄带信号，定位精度会大幅下降。
（4）当无线传播环境复杂时，确定最大相关系数
和时间基准的难度加大，定位的可靠性不可知。
针对部分固有的限制性特征，相关厂家提出了不同
程度的改善计划，如通过增加联合运算节点数、提高监
测节点部署密度以及升级软件算法等。
3.2 定位应用的验证
T D O A定位技术对环境参数较为敏感，在特定区域
进行联合运算时需要使用定制的软件。
目前，该系统的
可靠性结论还难以得出，其普遍适用性还没有共识。
这种补充功能虽然可以充分发挥现有监测网络和新
设备的功效，但将这种补充功能信息化、智能化，仍需
要进一步探索。
在诸如对窄带信号的敏感度不高等问题
得以改善之前，T D O A时差定位仅可作为传统测向定位
法的一种补充。
3.3 可行性的验证
无线自组织传输是传感器网络技术经济性和应用
灵活性的重要影响因素，已有学者致力于W S N在无线电
频谱监测中应用的研究。
本文认为，无线电监测接收机
与无线传输收发模块的工作协调、公用传输频段的可靠
性、最优的节点间距等仍将是未来传感器监测网技术的
研究重点。
（上接第56页）
本文在3×108H z～3×109H z波段内分别选取了
3×108H z、9×108H z、1.5×109H z、2.1×109H z、
2.7×109Hz、3×109Hz等6个频率点，利用Feko软件对本理
论进行试验仿真验证。
在仿真中，设置对称圆锥形螺旋天
线起始半径为0.023米，终止半径为0.125米，高度为0.01
米，螺旋圈数为1。
图6(a)～图6(f)分别显示了对称螺旋天
线工作在6个频率点时电磁场远区场的辐射方向。
由图可
知，对称螺旋天线在选取的宽频段范围内的辐射方向改变
不大，基本保持在0°方向，具有较稳定的方向性。
进一
步的仿真分析表明，螺旋圈数适当增大时，高频部分主瓣
方向进一步增强，但过大时导致主瓣方向发生较大偏移。
图6 方向图测试结果
5.结束语
天线是无线电监测、测向、定位等设备的重要组成
部分，天线接收信号的带宽及方向性直接影响着监测设
备的性能。
本文将阿基米德螺旋天线原理和圆锥形螺旋
天线原理相结合，设计出一种宽频带强方向性的对称螺
旋天线。
通过Feko软件在3×108Hz～3×109Hz频段内进行
试验仿真，证明了对称圆锥螺旋天线具有接收频带范围
宽、方向性强的特点，相信它能够广泛地应用于电磁频
谱监测领域。
