半球面螺旋天线宽带特性研究

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。

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。

平面螺旋天线及宽带匹配网络的设计和仿真徐 琰 张漠杰（上海航天局第八○二研究所 上海200090）摘要：本文介绍了阿基米德平面螺旋天线及微带渐变线阻抗变换器的原理和设计方法，运用以有限元法为原理的专业软件Ansoft HFSS 对该天线及宽带匹配网络进行仿真，并与测量结果进行比较，仿真结果与测量结果吻合。

关键词： 阿基米德平面螺旋天线 渐变线阻抗匹配 平衡馈电一、 平面螺旋天线1.1 阿基米德平面螺旋天线为了满足灵活性和通用性，常常要求天线能以令人满意的方向图、阻抗和极化特性工作于很宽的频带范围内。

线性振子天线的频带是很窄的，增加振子直径只能稍微展宽一些频带，一般很少能大于所设计的中心频率的百分之几。

天线的增益、方向图、输入阻抗等电特性参数在一个较宽的频带内保持不变或变化较小的天线称为宽频带天线。

一般情况下，天线的性能参数是随频率变化的。

有一类天线，其几何形状完全由角度规定，性能与频率无关，这类天线称为非频变天线。

典型的天线有等角螺旋天线。

阿基米德平面螺旋天线不是一个真正意义上的非频变天线，但它也可以在很宽的频带内工作。

因为它不能满足截断要求，电流在工作区后并不明显的减小，螺旋天线被截断后方向图必受影响，因此必须在末端加载而避免波的反射。

阿基米德螺旋的半径随角度的变化均匀的增加，方程为φρρa +=0式中0ρ是起始半径，为螺旋增长率。

a本文设计的是双臂的阿基米德平面螺旋天线（如图1），两臂方程分别为φρρa +=011和)(022πφρρ++=a 。

用印刷电路技术来制造这种天线，使金属螺旋的宽度等于两条螺旋间的间隔宽度，形成自互补天线。

臂的宽度为：20102πρρa W =−=对于一个自互补天线结构，由巴比涅—布克（Babinet －Booker ）原理可求得，具有两个臂的无限大结构的输入阻抗为188.5欧。

图1 阿基米德平面螺旋天线在螺旋的周长为一个波长附近的区域，形成平面螺旋的主要辐射区。

2013年第06期，第46卷 通 信 技 术 Vol.46，No.06,2013 总第258期 Communications Technology No.258,Totally一种新颖的超宽带平面等角螺旋天线的设计罗 旺（电子科技大学 物理电子学院，四川 成都 611731）【摘 要】分析了平面螺旋天线的研究方法，并设计了工作于2～12 GHz的新颖的超宽带平面等角螺旋天线，由天线的宽带特性指标和平衡结构特性，天线两臂的辐射部分设计了一种带环状贴片的天线辐射结构，使圆极化轴比带内小于3 dB，天线馈电部分设计了一种阻抗为指数渐变和梯形渐变相结合的双线形式微带线宽带巴伦，并可采用50 Ω同轴探针馈电，使带内反射系数小于-10 dB。

测试结果表明，馈电的微带巴伦和天线带环状的结构形式都表现出良好的宽频带和圆极化特性。

【关键词】宽带巴伦；平面等角螺旋天线；圆极化轴比；反射系数【中图分类号】TN822 【文献标识码】A 【文章编号】1002-0802(2013)06-0012-03 Design of A Novel Ultra-wideband Planar Equiangular Spiral AntennaLUO Wang(College of Physical Electronics, ESTUC, Sichuan Chengdu 611731, China)【Abstract】The planar spiral antenna research methods are analyzed, and the planar equiangular spiral antenna working in 2～12 GHz novel ultra-wideband is designed. For the balanced structure and broadband characteristics of the antenna, a belt-ring stickers antenna radiating structure for the antenna radiation part is designed, so that the circular polarization axis is less than 3dB than the band, while a two-form microstrip line broadband balun combining the impedance index gradient and trapezoidal grodient is designed for the antenna feed part, and 50Ω coaxial probe feed may also be adopted, so that the reflection coefficient could be less than -10dB band. The measurement results indicate that both the antenna and the balun exhibit good circular polarization and broad-band property.【Key words】broadband balun; planar equiangular spiral antenna; circular polarization axial ratio; reflection coefficient0 引言平面螺旋天线是一种比较常见的超宽带天线，它本身属于非频变天线系列。

一种基于人工磁导体的低剖面螺旋天线研究【摘要】移动互联网影响移动网络服务以“语音”为中心到“数据”为中心的转变，导致整个电信产业结构发生巨大变化。

特别是定位技术的大规模使用，使得系统对天线的要求趋于高增益、小型化、圆极化[1-3]。

本文提出一种半球形螺旋天线具有低剖面、圆极化的特点，用人工磁导体做反射面。

经优化，该天线的中心频率在2.81GHz，波瓣宽度BW=105°，轴比AR=0.493满足圆极化条件。

此外，天线峰值增益高达9.725dBi，证明了该天线的可行性。

【关键字】圆极化低剖面螺旋天线人工磁导体This research investigates a low profile circularly hemispherical helical antenna above an artificial magnetic conducting surface. The hemispherical helical antenna gives a wider bandwidth than other antennas，for example micro strip antenna. When compare with that antenna over perfectly electrical conducting，its radiation is better. This thesis researched 3-turns and 5-turns helix above AMC and PEC surface，the result shows AMC ground plane could increase antenna radiation pattern，power gain and optimise the axial ratio.The simulation software CTS （Computer simulation Technology）MICROWAVE STUDIO （CST MWS）will be used to design and simulate the hemispherical antenna structure，which will carry out the required results. Last but not least，optimization is a vital procedure，the performance will be better after this stage.KEY WORDS：helical antenna，low profile，circularly polarization，Artificial electromagnetic materials由于移动互联网的大势发展，使得用户对通信质量的要求越来越高。

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。

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。