天线理论 - 螺旋天线

螺旋天线是线天线的一个例子，它本身形成螺旋形状。这是一种宽带 VHF 和 UHF 天线。

频率范围

螺旋天线的工作频率范围约为 30MHz 至 3GHz。这种天线在 VHF 和 UHF 范围内工作。

螺旋天线的构造和工作原理

螺旋天线或螺旋天线是将导线缠绕成螺旋状并通过馈线连接到接地板的天线。它是最简单的天线，提供圆极化波。它用于涉及卫星中继等的地外通信。

上图显示了用于卫星通信的螺旋天线系统。这些天线需要更宽的室外空间。

它由一圈粗铜线或管子组成，缠绕成螺纹形状，与称为接地板的扁平金属板一起用作天线。螺旋线的一端连接到电缆的中心导体，外导体连接到接地板。

上面显示了螺旋天线的图像，其中详细介绍了天线部件。

螺旋天线的辐射取决于螺旋线的直径、匝间距和俯仰角。

俯仰角是螺旋线的切线与螺旋轴的法线平面之间的角度。

其中，

• D是螺旋线的直径。

• S是匝间距（中心到中心）。

• α 是 俯仰角。

操作模式

螺旋天线的主要操作模式是 −

• 正常 或垂直辐射模式。

• 轴向 或端射或波束辐射模式。

让我们详细讨论一下。

正常模式

在正常辐射模式下，辐射场垂直于螺旋轴。辐射波是圆极化的。如果螺旋的尺寸与波长相比较小，则可以获得这种辐射模式。这种螺旋天线的辐射模式是短偶极子天线和环形天线的组合。

上图显示了螺旋天线中正常辐射模式的辐射模式。

它取决于螺旋直径 D 及其匝间距 S 的值。这种操作模式的缺点是辐射效率低和带宽窄。因此，它很少使用。

轴向模式

在辐射的 轴向模式 中，辐射沿螺旋轴的端射方向，波呈圆形或近圆形极化。这种操作模式是通过将周长提高到一个波长 (λ) 的数量级和大约 λ/4 的间距获得的。辐射模式沿轴向波束宽而有方向性，在斜角处产生小瓣。

该图显示了螺旋天线中轴向辐射模式的辐射模式。

如果此天线设计用于右旋圆极化波，则它将不会接收左旋圆极化波，反之亦然。这种操作模式非常容易产生，并且更实用。

优点

以下是螺旋天线的优点 −

• 设计简单
• 方向性最高
• 带宽更宽
• 可以实现圆极化
• 可用于 HF 和VHF 频段也

缺点

以下是螺旋天线的缺点 −

• 天线较大，需要更多空间
• 效率随匝数而降低

应用

以下是螺旋天线的应用 −

• 单个螺旋天线或其阵列用于发送和接收 VHF 信号

• 经常用于卫星和太空探测器通信

• 用于与地球站的弹道导弹和卫星进行遥测链接

• 用于建立月球和地球之间的通信

• 在射电天文学中的应用