[發(fā)明專利]一種小型螺旋天線

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910072291.4
• 申請日: 2009-06-15
• 公開（公告）號: CN101572349A
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋朝暉;張健;路國明
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q7/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 張宏威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種天線。

背景技術(shù)

螺旋天線的工作模式有法向模式、軸向模式和邊射模式三種，其中軸向模 式由于其輻設(shè)效率高，頻帶寬，在大頻帶內(nèi)阻抗可以看成是純阻等原因，成為 常用的工作模式。軸向模式可以采用增加圈數(shù)或多個螺旋天線組陣的方法提高 增益，常用于米波分米波通信。常見的單繞軸向模式螺旋天線在正常工作時， 其輻射中心頻率對應(yīng)波長λ與螺旋天線每圈的長度L的關(guān)系是：3/4＜L/λ＜4/3， 由于真空中頻率f與波長λ和光速c之間存在關(guān)系如下：F·λ＝c，其中光速 c＝3×10⁸米/秒可看作是恒定值，這樣f與λ存在反比例關(guān)系，即當(dāng)頻率f越小 的時候?qū)?yīng)的波長λ就越大，為保證螺旋天線仍然工作于軸向模的模式，螺旋 天線的單圈周長也就越大，增益越高螺旋天線的圈數(shù)也就越多，因此，螺旋天 線的體積很大，影響了螺旋天線的便攜性和天線的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的螺旋天線體積大的問題，從而提出一種小型螺旋 天線。

一種小型螺旋天線，它包括阻抗變換器，它還包括螺旋導(dǎo)線，所述螺旋導(dǎo) 線纏繞成螺旋狀的天線，且螺旋導(dǎo)線的一端與阻抗變換器的一端連接，所述螺 旋天線的螺旋圈數(shù)為至少一周，所述螺旋天線的螺旋上升角為5度～20度。

有益效果：本發(fā)明在保證螺旋天線的中心頻率基本不變、增益、帶寬、軸 比特性基本不變的情況下，極大的減小了螺旋天線的體積，達到了天線小型化 的目的，本發(fā)明同比占用的空間約為僅為普通螺旋天線體積的7.4％，小型化 效果明顯。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明具體實施方式四和五的結(jié)構(gòu)示 意圖，圖3是傳統(tǒng)的中心頻率在915MHz的螺旋天線的增益結(jié)果、3dB波瓣寬 度和方向圖；圖4是本發(fā)明的增益結(jié)果、3dB波瓣寬度和方向圖。

具體實施方式

具體實施方式一：參見圖1說明本具體實施方式，一種小型螺旋天線，它 包括阻抗變換器2，它還包括螺旋導(dǎo)線1，所述螺旋導(dǎo)線1纏繞成螺旋狀的天 線，且螺旋導(dǎo)線1的一端與阻抗變換器2的一端連接，所述螺旋天線2的螺旋 圈數(shù)為至少一周，所述螺旋天線2的螺旋上升角為5度～20度。

本發(fā)明的天線可以應(yīng)用在幾十兆赫茲到幾個吉赫茲的范圍內(nèi)。

具體實施方式二：本具體實施方式與具體實施方式一所述的一種螺旋聚束 小型天線的區(qū)別在于，所述螺旋天線的螺旋直徑D、螺旋周長C、螺距S、螺 旋上升角α、單圈長度L、圈數(shù)N、軸向長度h、螺旋導(dǎo)線直徑d滿足公式：

C＝πD；

S＝Ctanα；

α=arctanSC;]]>

L=C2+S2;]]>

h＝NS

所述螺旋直徑D為材料線圈的中心之間的距離。

由于螺旋天線周長約為一個波長，故每圈相對兩邊的電流相位相反，而每 圈本身對于相對點的電流有起到倒向的作用，所以每圈相對點上的電流實質(zhì)為 同相，因此導(dǎo)致沿螺旋軸向遠場加強，軸向模天線載波幾乎是純行波，電流沿 螺旋線不斷旋轉(zhuǎn)，電場矢量也不斷旋轉(zhuǎn)，使沿軸向輻射場近似圓極化。由于橢 圓極化天線可以用相互垂直的相差90°的線極化天線表示，因而總能接收旋轉(zhuǎn) 線極化天線輻射的信號。

當(dāng)螺旋天線的參數(shù)在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變動(5°＜α＜20°，3/4λ＜C＜4/3λ時， 相速能夠自動調(diào)節(jié)到保持增大其方向性的狀態(tài))，行波相速使軸向螺旋天線產(chǎn) 生沿軸向的端射波瓣，方向圖可以視為N元均勻激勵等間距端射陣求出，每 圈的單元方向圖可以用一環(huán)天線近似。隨著軸向模螺旋天線幾何參數(shù)的變化， 行波的相速會自動調(diào)節(jié)保持增強方向性。