雙臂螺旋天線使用平行雙線纏繞柱狀介質棒而成，平行雙線是一種開放式的傳輸線，其電場向外部延伸。當平行雙線扭曲變形時就會引起輻射，其饋電點相位差180°。
基本介紹
- 中文名：雙臂螺旋天線
- 外文名：Spiralantenna
- 套用：衛星通信
- 套用學科：電子科學，通信工程
- 優點：增益比單臂高，饋電網路簡單
- 雙臂方形：阿基米德圓形螺旋的對應物
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簡介
優點
單臂螺旋天線增益比雙臂螺旋天線低2 dB，四臂螺旋天線要求各線的饋電相位分別為0°，90°，180°，270°，這就勢必要求比較複雜的饋電網路.而雙臂螺旋天線正好彌補了它們的缺點。
套用
隨著衛星無線電導航業務的迅猛發展，越來越多的國家開始發展自己的導航通信系統。由於各種導航通信系統的衛星在空問的分布有限，因此在低信息速率、小容量的衛星導航通信系統中，要求所用終端的天線具有體積小，損耗低，極化為圓極化，俯仰面要寬和方向圖為全向方位面。雖然單臂螺旋天線和四臂螺旋天線經常放採用，然而單臂螺旋天線增益比雙臂螺旋天線低2 dB，四臂螺旋天線要求各線的饋電相位分別為0°，90°，180°，270°，這就勢必要求比較複雜的饋電網路.而雙臂螺旋天線正好彌補了它們的缺點。通過調節螺旋的物理參數.能夠得到主瓣指向衛星的賦形波束，所以在衛星導航通信系統中雙臂螺旋天線成了一種適宜的選擇。
分析及性能研究
雙臂螺旋天線的雙臂上電流近似為
電流公式
上述公式中參量的意義如圖2所示，雙臂輻射的電場在空間進行矢量疊加就形成了最終的方向圖。
雙臂螺旋天線模型仿真結果如圖3所示。為了儘可能使電流在螺旋線末端近乎為零，使所有能量輻射出去，同時折衷結構的尺寸要求，需最佳化出雙臂螺旋天線基本尺寸，如螺旋線半徑、介質桿半徑、螺旋半徑、螺距和螺旋圈數以及平衡器開槽深度0.25λ。計算結果表明，當圈數適當時這種雙臂螺旋天線的尾瓣很小，具有寬的方向圖，波束寬度能夠達到110°以上，在波束寬度內軸比小於3 dB，方位面為全向輻射，而且增益能夠達到6.1 dB，具有良好的匹配性能。
雙臂方形螺旋天線
方形螺旋天線就是所說的阿基米德圓形螺旋的對應物. 到目前為止, 方形螺旋的大部分工作都是實驗性的, 並 且這個天線的設計還只是以電流帶理論為基礎。
雙臂方形螺旋的外形
雙臂方形螺旋的外形雙臂方形螺旋的幾何圖形示於圖。螺旋臂A 和螺旋臂B 由平面上的多根金屬線纏繞。第n條金屬線的長度In由下式確定
因此, 第n 條線從原點到任意點的位矢量由下式給出
式中x和y是直角坐標的單位矢量, ￡是從饋電點到天線臂的距離. 三角函式被用來表0和±1。
