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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］。
利用HFSS设计平面等角螺旋天线HFSS（高频结构模拟器）是一种电磁场仿真软件，广泛应用于无线通信、射频电子、天线设计等领域。
在设计平面等角螺旋天线时，可以使用HFSS来进行仿真、优化和分析。
下面将介绍利用HFSS设计平面等角螺旋天线的步骤和注意事项。
1.定义天线的几何结构：在HFSS中，首先需要定义天线的几何形状。
对于平面等角螺旋天线，可以使用直线段和弧段来描述螺旋的几何结构。
可以选择合适的参数，如螺旋半径、线宽和线距等，来定义螺旋天线的几何形状。
2. 设置边界条件和材料属性：在进行仿真之前，需要设置适当的边界条件和材料属性。
对于平面等角螺旋天线，一般使用PEC（Perfect Electric Conductor）作为边界条件，以确保电磁波在螺旋天线表面的反射和吸收很小。
此外，还需要为天线材料设置合适的电磁参数，如相对介电常数和损耗正切等。
3.设定频率范围和场激励：在HFSS中，可以设置所需的频率范围和场激励方式。
一般来说，平面等角螺旋天线用于宽频工作，因此可以选择一个合理的工作频率范围。
对于激励方式，可以选择点源激励，即在螺旋天线的发射端施加一个适当的电流源。
4. 进行电磁波分析：在设置好几何结构、边界条件、材料属性、频率范围和场激励之后，可以进行电磁波分析。
HFSS使用有限元方法来求解Maxwell方程组，得到电磁场分布、辐射特性等结果。
5.优化和调整参数：根据仿真结果，可以对平面等角螺旋天线的几何参数进行优化和调整。
例如，可以改变螺旋半径、线宽和线距，以优化天线的电磁性能，如增益、辐射方向性等。
6.分析和评估性能：经过优化和调整之后，可以再次进行电磁波分析，得到优化后的天线性能。
可以对比不同参数设置下的性能，如频率响应、辐射图案等，进行评估和选择最佳设计。
在设计平面等角螺旋天线时1.准确地定义几何参数：几何参数的准确定义对于仿真结果的准确性至关重要。
要仔细测量几何参数，并正确输入到HFSS中。
无线局域网中5 GHz频段的轴向模螺旋天线设计方案
0 引言
螺旋天线是一种宽带行波天线，辐射圆极化波。
按结构来分有立体螺旋和平面螺旋两种。
立体螺旋天线的辐射特性主要取决于螺旋直径D与波长λ的比值。
当D/λ《0．18时，天线最大辐射方向垂直于螺旋轴线，称为法向模辐射或基模辐射，而当3/4π
1 轴向模螺旋天线理论及设计
1．1 轴向模螺旋天线理论
螺旋几何结构如图1所示，用来描述螺旋参量的主要有：螺旋直径D、螺旋邻圈之间节距S、螺旋圈数n及螺旋导体直径d。
由这些参量推导的其他参量有螺旋周长C=πD、螺旋升角α=arctan（S/（πD））、每圈的长度、螺旋的轴长A=nS。
假设沿辐射轴向模的n圈螺旋天线导体上载有均匀幅度的单向行波，根据方向图乘法原理，其远场方向图等于单圈的方向图乘上一列由n个各向同性点源组成直线阵的阵因子，阵元间距等于螺旋的节距。
当螺旋很长（nS/λ》1）时，阵因子锐变远甚于单圈方向图，因而长螺旋的远场方向图可近似取此点源阵方向图。
n个各向同性点源组成阵列的阵因子为：
式（5）即为辐射轴向模所要求的圈长与节距的关系，其中m为能使轴向辐射为最大传输模的阶数。
当m=1时引入螺旋升角α的得到相对相速：
p=1/［sinα+（cosα/Cλ）］（6）
如果使用增强定向性端射阵的Hansen＆Woodyard条件来配置点源相位，则式（4）变为：φ=-（2πm+π/n）（7）
相对相速p变为：
John D．Kraus通过大量实验验证了3/4
对于3/43单绕轴向模螺旋天线，John D．Kraus通过大量实验和研究得到了一些经验公式，。
一种旋转对数周期天线设计1. 引言1.1 引言概述旋转对数周期天线是一种用于通信系统和雷达系统的重要天线设计方案。
它具有较高的增益和较低的副瓣，能够有效地提高系统的性能。
在现有的天线设计中，传统的对数周期天线存在一些局限性，例如固定的辐射模式和辐射方向。
为了克服这些局限性，研究人员提出了一种新型的旋转对数周期天线设计。
通过引入旋转机制，这种天线可以实现辐射模式和辐射方向的灵活调整，从而满足不同应用场景的需求。
本文将从研究背景、设计原理、设计过程、性能分析和实验验证等方面对这种天线进行深入探讨。
通过对这种天线的研究，我们可以更好地了解其工作原理和性能特点，为未来的天线设计提供参考。
本文还将总结研究成果并展望未来的研究方向，以期为天线技术的发展做出贡献。
通过深入研究旋转对数周期天线设计，我们可以为通信系统和雷达系统的性能提升提供有效的解决方案。
2. 正文2.1 研究背景传统的周期天线设计通常采用普通对数螺旋天线结构，其工作频率由螺旋臂的长度和宽度决定。
这种设计存在着一些局限性，如频率范围较窄、辐射效率不高等问题。
为了克服这些问题，人们开始研究新型的周期天线设计。
在最近的研究中，一种新型的旋转对数周期天线设计引起了广泛关注。
这种天线结构采用了旋转对数螺旋臂，能够实现更宽的工作频率范围和更高的辐射效率。
具体来说，通过调整对数螺旋臂的旋转角度，可以实现对天线的频率响应进行调节，从而满足不同应用场景的需求。
随着无线通信技术的不断发展，对高性能天线的需求也越来越迫切。
研究旋转对数周期天线设计具有重要的理论意义和实际价值。
通过深入分析旋转对数周期天线的设计原理和性能特点，可以为未来的天线设计提供新的思路和方法，促进通信技术的进一步发展。
2.2 旋转对数周期天线设计原理旋转对数周期天线是一种具有特殊结构的天线，它能够实现较大的频率覆盖范围和较高的增益。
其设计原理主要是基于对数周期结构和旋转技术的结合。
对数周期结构是一种能够实现宽频工作的结构，其特点是周期性变化的结构单元可以实现对不同频率的辐射效果。
一种小型高精度四臂螺旋天线的设计张华福;李晓鹏;黄建忠;张照良【摘要】本文通过设计研究以空气作为介质,四轴对称,耦合辐射臂加载底部耦合主辐射臂的四臂螺旋天线,经过计算仿真,结果表明,这种耦合方式在一定程度上扩展了天线的阻抗带宽,使得天线获得了很宽的频带,在L1频段具有150MHz的带宽,使得天线能实现GPS:L1,GLONASS:L1,北斗:B1和Galileo:L1多星座卫星的接收,同时,这种天线有较宽的轴比带宽,实现了天线良好的圆极化性能和较强的抑制多路径效应的能力,并且有较高的增益.这种天线体积小,重量轻,易安装,为高精度无人机行业提供重要的研究价值.【期刊名称】《电子世界》【年(卷),期】2016(000)012【总页数】2页(P101,103)【关键词】四臂螺旋;宽频带;高精度;无人机;轴比;天线【作者】张华福;李晓鹏;黄建忠;张照良【作者单位】广州中海达卫星导航技术股份有限公司;广州中海达卫星导航技术股份有限公司;广州中海达卫星导航技术股份有限公司;广州中海达卫星导航技术股份有限公司【正文语种】中文全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）具有全时空、全天候、高精度、连续实时地提供导航、定位和授时的特点，因此在经济发展、科学研究、灾害防控以及军事领域起着越来越重要的作用［1， 2， 3］。
近年来，高精度无人机和手持高精度移动测量设备发展越来越快，而这些设备需要带宽宽，精度高，搜星能力强的天线来实现高精度测量的功能。
而传统的贴片微带天线由于体积大，质量重，使用安装复杂，很难满足移动高精度测量设备的需求。
然而，螺旋天线具有易加工，性能好的优点，越来越受到关注，kiglgas最先分析了螺旋天线的性能［4］。
但是传统的螺旋天线是由铜线或者其他金属绕制而成的。
加工工艺复杂，带宽很窄，天线的性能不能保证，而且一致性差［5， 6， 7］。
基于上述考虑，本文提出一款新型空气作为介质，四轴对称，耦合辐射臂加载底部耦合主辐射臂的四臂螺旋天线的设计，能满足GPS：L1，GLONASS：L1，北斗：B1和Galileo：L1多星座卫星的接收，并且具有较宽的增益带宽和轴比带宽，有较大的抗多路径能力，为高精度无人机行业和手持高精度移动测量行业的发展具有重大意义。
螺旋天线设计制作2010-02-25 16:58本文摘自《现代通信》1991年12期第26页袖珍通讯机用天线的设计和制作曹志宇袖珍通讯机由于体积小，重量轻，使用方便等优点而被广泛应用于社会各部门，这种机器现在广泛应用一种螺旋天线，一般成品螺旋天线都用导电性能良好的金属线绕成并密封好。
其工作原理下：图1 所示一般天线结构示意图。
D是螺旋天线直径，L是螺旋天线长度，ρ是螺距，Ⅰ、Ⅱ是螺旋线上相对应两点。
一般可以认为，电磁波沿金属螺旋线以光速C作匀速运动。
从Ⅰ点到Ⅱ点即进行一个螺旋，所需时间为t = πD/C而对螺旋天线而言，其轴向电磁波只运动行进了一个螺距ρ，其轴向等效速率υ=ρ/t =ρ/C (πD)这种关系也可用图2形式解释。
由图2可知：υ=Csinθ=Cρ/（πD）≤C由上式可以看出，υ总是小于等于C的。
故螺旋天线能使电磁波运动速度减慢，是一个慢波系统，其等效波长λ等效小于工作波长λ。
对于螺旋天线而言，应谐振于其1/4等效波长，因而能缩短螺旋天线的几何长度。
对于工作于一定中心频率的通讯机来说，其所需绕的线圈数N可以由下式近似算出：螺距：υ=L/N所需金属线长度：ι=NπD对于一般通讯机可取L=20~40cmD=10~20mm下表是对一些常用频率螺旋天线的设计实例，其他频率也可类似设计。
f是工作中心频率；D是螺旋天线直径；L是螺旋天线长度；N是螺旋圈数；ι是所需金属线长度。
以上N、ρ为了实际制作需要均取近似值。
制作时可用直径0.5~1.5mm漆包线或镀银铜线或铝线在直径为D的有机玻璃或其他绝缘材料上绕制，并在棒的两头打上小孔，以利于固定金属线；在棒的底端焊上较粗的金属杆或插头固定在棒上，以利于与机器连接；整个螺旋天线的外面可用橡胶管或其他材料套封，并在顶端盖上橡皮帽或用其他材料密封，这样既美观大方，又防雨防蚀，经久耐用。
如果没有上述金属丝，也可采用多股细绝缘导线代替，效果相同，只是绕制时固定较为困难。
螺旋天线的设计与仿真研究摘要在分析电晕放电原理的基础上，结合本实验室关于电晕放电探测系统的设计要求，选用CST微波工作室对螺旋天线进行了设计、优化与仿真，所得的仿真计算结果与测试结果有较好的一致性。
设计出的螺旋天线具有高增益，提高了整个电晕放电探测系统的灵敏度。
关键词电晕放电；螺旋天线；CST；仿真；测试螺旋天线是一种行波天线，具有宽频带特性和圆极化特性，已广泛应用于米波和分米波波段。
可以构成螺旋天线阵使用，也可作为其它面天线的初级馈源。
按照电晕放电探测系统的设计要求，首先设计单个的螺旋天线，提供较高的增益，在此基础上后续进行设计多个阵列进行拼接组合实现高增益阵列天线阵。
螺旋天线不仅在宽频带上具有近乎一致的电阻性输入阻抗，而且在同样的频带上螺旋天线的波瓣图显示其增益很大。
它的性能对导线尺寸和螺旋节距不敏感；它的互阻抗几乎可以忽略，因此很容易用来组阵。
1螺旋天线结构参数及设计方法将金属带或金属导线绕制成一定尺寸的圆柱或者圆锥螺旋线，一端用同轴线内导体馈电，另一端处于自由状态或与同轴线外导体联接。
螺旋天线的几何结构参数为：D=螺旋直径S=螺距n=圈数d=螺旋导体（线）的直径1=轴向长度=nS为了消除同轴线外皮上电流，通常在螺旋线末端接一个直径为Z0=同轴线的特性阻抗的金属圆盘，这样就组成了一个螺旋天线。
螺旋天线的辐射特性主要取决于天线直径与波长比D/λ。
当D/λ=（0.25~0.46），螺旋的周长L在一个波长左右，最大的辐射方向在轴线方向，称之为轴向模螺旋天线，实际工程中也多采用这样的天线。
轴向模螺旋天线对导线尺寸和螺旋节距不敏感，在工程中比较好建造使用，其优化的重要参数有波束宽度，增益，阻抗以及轴比。
（1）本螺旋天线阵馈电时采取轴向馈电，适用于0.8≤Cλ≤1.2，12°≤α≤14°时，在20%的误差范围内为R=140Cλ。
借助适当的匹配段，在螺旋最底部的1/4圈制成平行于接地面的锥削过渡段，将140Ω~150Ω的螺旋阻抗变换为50Ω的同轴线阻抗。
螺旋天线的仿真设计 螺旋天线是一种最常用的典型的圆极化天线。本设计就是基于螺旋天线基础理论以及熟练掌握HFSS10仿真软件基础上，设计一个右手圆极化螺旋天线，其工作频率为4GHz，分析其远区辐射场特性以及S曲线。其图形如图1： 螺旋天线通常用同轴线馈电，螺旋天线的一端与同轴线的内导体相连，他的另一端处于自由状态。
图1、螺旋天线示意图 本设计参数为：中心频率 f=4GHz，75mm； 螺旋导体的半径 0.1511.25dmm； 螺旋线导线的半径 0.5amm； 螺距 0.215smm； 圈数 7N； 轴向长度 lNs； 在HFSS建立的模型中，关键是画出螺旋线模型，画螺旋线，现在只说明 螺旋线模型的创建。 求解类型设置与上两个设计一样，材料为copper， 模型单位设置为mm。螺旋线的创建如下： 在菜单键点击Draw>Circle，输入圆的中心坐标X：11.25，Y：0，Z：0；按回车键结束输入。输入圆的半径dX：0.5，dY：0，dZ：0；按回车键结束输入。在特性（Porperties）窗口中将Axis改为Y。点击确认。在历史操作树中点击Circle，选中它，在菜单键点击Draw>Helix，在右下角的输入栏中输入X：0，Y：0，Z：-7.5按回车键结束输入；在右下角的尺寸输入栏中输入dX：0，dY：0，dZ：100；按回车键；在弹出的Helix窗口中Turn Direction：Right Hand；Pitch：15(单位为
2d mm)；Tuns:7；Radius Change Per Turn：0。点击OK，在特性（Porperty）窗口中选择Attributr标签，将名字改为Helix。建立螺旋天线与同轴线相连的连接杆ring。 在菜单键点击Draw> Cylider,创建圆柱模型。在坐标输入栏中输入圆柱中心点的坐标： X：11.25，Y：0，Z：0按回车键结束输入。在坐标输入栏中输入圆柱半径： dX：0.5，dY：0， dZ：0按回车键结束输入。在坐标输入栏中输入圆柱的长度：dX：0， dY：0， dZ：-3按回车键结束输入。在特性（Property）窗口中选择Attribute标签，将该圆柱的名字修改为ring；点击确定。为了把Helix和ring连接起来，创建球体Sphere1，在菜单键点击Draw>Sphere，输入球体中心坐标：X：11.25，Y：0，Z：0；按回车键结束；再输入球体的半径dx：0.5，dY：0，dZ：0；在特性（Property）窗口中选择Attribute标签，将该圆柱的名字修改为Sphere1。将Helix、ring、和Sphere结合起来，在菜单栏中点击Edit>Select>By Name，在弹出的窗口中利用Ctrl 键选择ring，Helix和Sphere。在菜单栏中点击3D Modeler>Boolean>Unite。点击OK按钮结束设置。形成的模型如图2
阿基米德螺旋天线阿基米德螺旋天线小型化研究电子与信息技术研究院：田塽指导教师：宋朝晖摘要：本论文介绍的是利用一种特殊的曲折臂方法对阿基米德螺旋天线进行小型化，并且通过在天线的末端加载一个圆环来改善天线的圆极化特性。
首先利用CST Microwave-studio软件对设计的小型化天线及超宽带馈电巴伦（balun）进行计算机仿真；之后，根据仿真结果，加工最佳结构的天线与巴伦，并进行了测量。
测量结果表明本课题对天线小型化的整体分析与设计是合理、有效的。
关键词：阿基米德螺旋天线；超宽带巴伦；天线小型化Abstract：This paper introduces a special zigzag-arm method for the miniaturization of the conventional Archimedean spiral antenna and improves the circular polarization characteristic of the miniaturization Archimedean spiral antenna by adding a loop on the back of printed circuit board which the antenna in etched on. Firstly, a great deal of simulation of the miniaturization antenna and balun is made using CST （Microwave-studio）software. Then, according to the simulated results, we process the embodiment with the optimum parameters and test it. The experimental results verify the effectiveness of this antenna design.Key words：Archimedean spiral antenna ultra wide-band balun antenna miniaturization1引言超宽带（Ultra Wide Band, UWB）天线技术是超宽带雷达和导弹制导系统中的关键技术之一。
一种新型螺旋天线的设计
林敏 杨水根 龚铮权
【摘要】介绍了一种新型谐振式螺旋天线，并对设计过程中的关键技术作了阐述，最后
通过一些实验结果来说明它的性能指标。这种新型天线将在卫星移动通信和全球定位系统中
发挥重要作用。
关键词：螺旋天线，宽频带，圆极化，宽波束
The Design of a New Kind of Helix Antenna
【Abstract】The paper introduces a new kind of resonan t helix antenna, then discusses key
techniques in the course of design. Some experiment results are provided to show its
performance indexes. The new antenna will play an important role in satellite mobile
communicati-ons and global position system.
Key words:helix antenna, broad band， circular polarization, broad beam
1 引言
在卫星移动通信和全球定位系统(GPS)中，常常需要一种体积小、重量轻、宽波束的圆
极化天线。跟微带天线相比，谐振式四臂螺旋天线因更易于满足这些要求而普遍地受到重视，
并在这个领域发挥了重要的作用。与一般的行波螺旋天线完全不同，这种天线由4根长度均
为 mλ/4(m为一个整数，λ为波长)的螺旋臂组成，每根臂上的电流幅度相等、相位两两相
差90 °，它的末端(即非馈电的那一端)在m取偶数时必须短路，在m取奇数时必须开路。
作为一种谐振式天线，工作频带窄是其固有的缺点。为了解决这个问题，尽管人们想出了许
多方法，但一直未能取得令人满意的效果。而我们设计成功的八臂螺旋天线，在实现宽频带
(甚至双频)工作的同时，其他一些性能指标均得到了较大的提高，因而具有广阔的应用前景。
本文首先对这种新型螺旋天线的工作原理作一个简单的介绍，然后阐述设计过程中的一些关
键技术，最后还给出实测数据来说明该天线的各项性能指标。
2 工作原理
2.1 宽频带工作原理
尽管采用较粗螺旋臂可使四臂螺旋天线输入阻抗的虚部随频率的变化变得较慢，从而能
在一定范围内改善频带特性，但这种改进受到很大的限制，且增加了天线的重量和加工难度。
为了能真正实现宽带工作，我们以这种天线为基础设计出了八臂螺旋天线，如图1所示。这
种新型天线由两副形状相同、共轴放置但臂长不同的四臂螺旋天线组成，我们只对其中的一
副螺旋天线馈电，另一副天线上的电流则通过电磁耦合得到。理论分析和实际测试都表明，
八臂螺旋天线的输入阻抗呈双频工作特性，其中一个谐振频率跟原来的四臂螺旋基本相同，
而另一个谐振频率则取决于寄生臂的长度及其与馈电臂之间的距离。选择好各种参数，使两
个谐振频率适当地靠近，天线的输入端就会在比原四臂螺旋宽得多的频带范围内有良好的驻
波比特性，并且在此宽带范围内，天线的辐射方向图始终保持宽波束圆极化性能。
图1 八臂螺旋天线示意图
2.2 圆极化工作原理
对于一个八臂螺旋天线，就其工作特性而言，由于一根馈电臂与跟它相邻的那根寄生螺
旋臂可等效成一根很粗的螺旋臂，因而它的圆极化原理与四臂螺旋天线完全相同。不失一般
性，我们假设螺旋臂的长度为λ/2，旋转角为180°。这种天线工作在谐振状态，臂上的电
流幅度接近正弦分布，其中最大值位于馈电点和短路点，零点位于螺旋臂的中部。当只考虑
远区的辐射方向图时，相对的一组螺旋臂就可以等效成的矩形环和圆形环两个天线的组合，
而圆环天线又可用一个电偶极子来代替，如图2中的(a)和(b)所示。此时在远区得到的是零
点与天线轴垂直的一个螺旋管形的圆极化方向图。显然，与它们在空间上垂直而相位差90°
的另一组螺旋臂也辐射同样的方向图，它们迭加的最终结果是产生一个宽波束的心脏形圆极
化方向图。
图2 八臂螺旋天线的等效图
3 设计过程中的关键技术
3.1 馈电方式的选择
采用何种馈电方式。直接影响到天线的工作频带和方向图的圆极化性能。由于这种螺旋
天线要求四条馈电臂上的电流幅度相等、相位两两相差90°，因此较为常用的方法是将四
根长为λ/4、电流分布符合要求的同轴电缆直接跟螺旋臂相连，但这是一种非平衡馈电方式，
不仅达不到宽频带的要求，而且实现起来非常困难。我们采用的无限巴伦结构很好地解决了
这个难题，具体做法是：用作为馈线的同轴电缆穿过一条螺旋臂后，在顶点(馈电点)将其外
导体和内导体分别连在这条臂和对面的那条臂上，利用同轴电缆的内导体外壁与外导体内壁
上的电流大小相等、方向相反的特点，对对面两根臂完成等幅反相馈电。当然，要实现圆极
化，还需用一个功分器为两根馈线提供幅度相等、相位正交的两路信号，同时功分器还应起
到阻抗匹配的作用。
图3 八臂螺旋天线的驻波比曲线和阻抗曲线
3.2 展宽波束的途径
尽管减小螺旋的直径与高度之比能使波束变宽，但它对θ面和Φ面方向图的影响不同，
因而轴比小于3dB的波束仍然不宽，并且还会出现主瓣分裂现象。为了达到展宽波束的目
的，我们在天线的下面附加一块长和宽均为1.25λ左右的金属反射板，这使得天线的最大辐
射方向发生偏移，而在轴线方向出现一个凹坑。调节金属板与螺旋中心的距离h，凹坑的深
度和方向图的半功率宽度均随着改变。当h=λ/4时，波束达到最宽，其值大大超过了没有
金属板时的情况，并且轴比亦得到改善。
3.3 结构
为了保证天线的电气性能指标和可靠性，我们采用了不同于四臂螺旋天线的结构。在天
线的顶部有一个塑料圆盘，它起到固定螺旋臂和减小两根垂直馈电电缆相互耦合的作用：天
线的底部有一个金属安装盒，以便把八根螺杆焊接在一起。塑料圆盘、金属安装盒和底面反
射板则通过一根高强度的不锈钢圆杆固定在一起。
4 实验结果
我们按照上面的思路设计了一个八臂螺旋天线，具体参数如下：
螺旋臂长度： λc/2
螺旋高： 0.27λc
螺旋臂直径： 0.006λc
螺旋臂旋转度数： 180°
螺旋中心距底板距离：λc/4
最后的实测结果如图3、图4所示。图3(a)中的曲线1和2分别为通过HP 8510矢量网
络分析仪测得的四臂螺旋天线和八臂螺旋天线的驻波比曲线，而图3(b)为在相同仪器上测得
的史密斯阻抗圆图，可见八臂螺旋能明显地展宽天线的频带。此外，我们根据要求将天线的
频带设计成14%，而事实上可以做得更宽些。图4(a)和(b)分别为工作频率取0.93fc和1.07f
c(即图3 (a)中的标记2和3)时的远区辐射方向图，它们的半功率宽度分别达到140°以及145°
左右，这么宽的波束是其它形式的天线很难达到的。
图4 八臂螺旋天线的实测功率方向图
5 结束语
八臂螺旋天线除了工作频带宽、在很宽的波束范围内圆极化性能好之外，还具有以下优
点：
(1)天线的损耗小；
(2)方向图的旋转对称性好；
(3)天线之间的互耦小；
(4)适当选择参数，较易获得双频工作特性。
上述特点使得这种天线既能单独应用，又非常适合于作为天线阵的辐射单元。
本新型GPS螺旋天线，能够有效地解决卫星移动通信天线的宽角扫描问题，从而对真
正实现“动中通”具有十分重要的意义。
注：本文所述螺旋天线已经获得了国家专利，专利号为ZL95240143.6。
作者单位：林敏（总参63研究所 南京 210016）
杨水根（总参63研究所 南京 210016）
龚铮权（总参63研究所 南京 210016）
参 考 文 献
［1］J M Tranquilla, and S R Best. A Study of the Quadrifilar Helix Antenna f or Global Position
System Applications. IEEE Trans. AP Vol.38,No.10,Oct.1990
［2］C CKilgus. Resonant Quadrifilar Helix Design. Microwave Journal, Dec. 1970
［3］H S C Wang. Theoretical Design and Predictions of Volute Antenna Performance. IEEE Trans.
AP Vol.39, No.8,Aug.1991
［4］中华人民共和国专利：ZL95240143.6
收稿日期
