王志伟

(中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄050081)

0 引言

螺旋天线是用金属线绕制成螺旋结构的行波天线,当螺旋直径大约为一个波长时,它的辐射方向为轴向,且为圆极化波,旋向与螺旋绕向一致。因为螺旋天线结构简单,带宽较宽,因此在各个领域得到了广泛的应用。

螺旋天线的方向性系数除了与螺旋直径、螺距和圈数等相关外,还与反射板直径、反射板形状、单绕双绕或寄生等馈电方式有关。资料中螺旋天线的方向性系数与螺旋直径、螺距和圈数的关系介绍较多,却很少提及方向性系数与反射板直径、反射板形状、单绕双绕或寄生等馈电方式的关系。通过仿真与实物测试的方法给出了螺旋天线方向性系数与反射板直径、反射板形状、单绕双绕或寄生等馈电方式的关系。

1 轴向模螺旋天线

螺旋天线通常是用同轴线馈电,同轴线内导体和螺旋线一端相接,外导体和金属接地板相接,d为螺旋直径,s为螺距,α为螺旋升角,L为一圈的周长,n为圈数,l为轴长,各几何参数之间存在如下关系[1]:

轴向模螺旋天线的方向性函数可以用单圈的方向性函数乘以行波天线阵因子函数求得,工程上可以近似表示[1]为:

式中,P为相对传播常数。

方向图主瓣宽度为:

方向性系数计算式为:

考虑到副瓣的影响和波瓣图形状的细节,更符合实际的关系式为[2]:

如果已知螺旋天线的半功率波束宽度,则其方向性数还可以表示为[3]:

轴向模螺旋天线的轴比可近似计算为: