寬帶寬角四臂螺旋天線

3 天線設(shè)計和性能指標(biāo)

四臂螺旋天線的結(jié)構(gòu)如圖3，它由四根螺旋臂組成，每根螺旋臂分別截取四分之一周長，實則介于螺旋和單極子天線之間，為兩者的綜合變形。D為螺旋天線的直徑，S為螺距，螺旋線起點到接地板之間的距離為g。

圖7 天線駐波曲線

經(jīng)過調(diào)整得到D＝45mm，S＝130mm，d=4mm,g＝3mm(分別改變參數(shù)D和S的值，可以得到不同的波束形狀，d可以調(diào)整天線駐波)。圖7為天線的駐波曲線，在2.0～2.4GHz內(nèi)駐波小于2.0。圖8則為天線增益（交叉極化）方向圖曲線。

對于螺旋來說，各參數(shù)需要滿足

，適當(dāng)?shù)母淖僁和S的值，可以得到不同的方向圖賦形，圖8分別給出了三組參數(shù)的方向圖，可以看出隨著D的增加，S的減小，天線波束變窄，反之則變寬。

圖8 增益方向圖

從圖中還可以天線參數(shù)對軸比（交叉極化）的影響不大，不同情況下天線交叉極化均大于10dB，即軸比均小于6dB。從天線模型上可以看出，饋電網(wǎng)絡(luò)提供的是右旋圓極化的饋電方式，而螺旋的繞制方向卻為左旋，我們采用這樣相反的形式，適當(dāng)調(diào)整天線尺寸，正好可以使低剖面方向場強(qiáng)疊加，得到了寬角寬波束的方向圖。如圖8所示，天線波束在±80^°時，不僅有較高的增益，而且依然保持了良交叉極化特性。

4 結(jié)論

本文給出了一種寬帶、90⁰自相移結(jié)構(gòu)的平衡饋電網(wǎng)絡(luò)，它不僅能為四臂螺旋天線提供最優(yōu)的匹配，還能夠廣泛的使用在其他圓極化天線中。同時采用反向的螺旋繞制方式，得到了寬角寬波束的增益方向性圖，這是一種全新的天線，它不僅成本低、結(jié)構(gòu)簡單，而且天線方向圖特殊，具有很高的工程實用性。