螺旋天线原理与设计基础知识

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1、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

2、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

3、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。以上螺旋天线也可用于各种小型遥控设备及其他类似机器上。为了比较慢波天线与常规拉杆天线的不同，说明慢波天线尺寸较小的优点，我们可对拉杆天线作一计算。设定参数如下：频率f=27MHZ波速c=3×108M（注：108应为10的8次方）天线应谐振于1/4工作波长，则按公式可计算拉杆天线的长度：L=1/4λ=1/4c/

4、f=1/4(3×108/27×108)=2.78m（注：108应为10的8次方）按照上面的表格，可知如果使用螺旋天线，中心频率为27MHZ的慢波天线，其外观长度仅40cm，尺寸约仅为拉杆天线的七分之一。