螺旋天线

发展史

　　螺旋天线的辐射能力是美国科学家 JohnD.Kraus于1947年在实验中发现的，自此之后，螺旋天线以其在宽频带上具有近乎一致的电阻性输入阻抗和在同样的频带上按“超增益”端射阵的波瓣图工作特点很快在各领域得到了广泛的应用。许多学者对螺旋天线的辐射特性进行了研究，给出了螺旋天线辐射设计多经验公式。

　　20世纪70年代，苏联科学家尤尔采夫和鲁诺夫对各种形式的螺旋天线进行了比较系统的理论分析和设计研究。此后各国学者进行了这方面的研究，延伸出了很多变种，尤其是四臂螺旋天线因其高增益，方向性好，圆极化的特点，得到了深入的发展和实际应用，如图1所示。

　　2008年弗吉尼亚大学的Warren Stutzman教授制成了一种六臂螺旋天线，如图2所示。天线实现了几乎化的UWB性能，通过采用围绕一个金属中心核而卷绕的臂来维持与臂之间相对不变的距离，几乎完整的利用了天线罩内的整个三维空间。该天线具有10:1的瞬间带宽，它可以被用于频域、多带宽、多信道应用以及时域或脉冲应用。在低成本的应用中，该设计可以被蚀刻在天线罩的内部，或由曲线或曲管构建。

结构

　　结构：把金属导线按一定的间距曲绕成螺旋形状，并用绝缘材料支杆沿螺旋的轴向方向把线圈支撑起来，螺旋的—端与发射机的输出端连接，另一端开路，就构成了螺旋天线。产品是用直径１。２毫米碳素钢丝，在普通车床上绕成平均直径为１厘米的螺旋若干圈，并用截面为梅花状的热成型聚丙烯芯杆支撵起来。螺旋外面用丁膳橡胶管密封以防雨水漫蚀。

特点

　　1、沿轴线方向有辐射；

　　2、辐射场是圆极化波；

　　3、天线导线上的电流按行波分布；

　　4、输入阻抗近似为纯电阻；

　　5、具有宽频带特性。

分类

　　螺旋天线可分为立体螺旋天线（helical antenna）和平面螺旋天线（spiral antenna）。

　　立体螺旋天线根据绕成的形状的不同，又可分成圆柱形螺旋天线、圆锥形螺旋天线等等。圆锥形螺旋天线又称为盘旋螺线型天线，可同时在两个频率工作。

　　平面螺旋天线的基本形式为等角螺旋天线和阿基米德螺旋天线。在结构上又有单臂、双臂、四臂之分。平面螺旋天线一般在后面添加背腔来提高增益。

应用

　　螺旋天线以其特性阻抗平缓、圆极化特性好、端射和边射性能优越等特点广泛应用于航天、气象、定位、中继等诸多领域。随着科技的发展，螺旋天线优越的电气性能也得到更加广泛的应用。