螺旋天线设计

打开实时脚本

本例研究了在[2]中设计的螺旋天线的方向性。螺旋天线于1947年问世。从那时起，它们已被广泛应用于某些应用，如移动和卫星通信。螺旋天线通常在轴向模式下使用，当螺旋的周长与操作波长相当时发生。在这种模式下，螺旋天线沿其轴方向的方向性最大，并辐射出圆极化波。

螺旋设计规范

螺旋天线设计规范如下([2]):

频率范围:1.3 - 2ghz
增益:13dbi +/- 1.5 dBi
轴比:< 1.5

模型假设与差异

与参考文献[2]相比，工具箱中可用的螺旋天线模型使用了以下简化假设:

导体-原始参考使用半径为r的圆柱体，而工具箱使用宽度为w的条。
地平面形状——在原始参考中使用正方形地平面，而目前的工具箱模型使用圆形地平面。
进料宽度-[2]中的进料宽度为r/10，而工具箱模型使用w。
设计验证度量- Ref.[2]使用增益来比较模拟和测量结果，而在工具箱中，我们将使用指向性，因为模拟天线具有可以忽略不计的小损失。

螺旋设计参数

工具箱中的螺旋模型使用条带近似，将条带的宽度与等效圆柱体[3]的半径联系起来。此外，工具箱中的螺旋模型具有圆形地平面。选择接地平面的半径为正方形接地平面边长的一半。

R = 0.3e-3;宽度= cylinder2strip(r);进料高度= 3*r;D = 56e-3;半径= D/2;匝数= 17.5;Pitch = 11.2;间距= helixpitch2spacing(间距，半径);Side = 600e-3;radiusGP = side/2;

操作频率和带宽

中心频率选择为1.65 GHz。选择45%的相对带宽提供足够的灵活性，因为工作频率限制导致相对带宽为42.5%。相对带宽计算为:

$B W_{r e l 一个 t 我 v e} ＝（ f_{u p p e r} - f_{l o w e r} ） / f_{c}$

Fc = 1.65e9;相对bw = 0.45;BW =相对BW*fc;

创建螺旋天线

创建螺旋天线与适当的属性计算之前，并查看结构。

Hx =螺旋(“半径”半径,“宽度”、宽度、“转”,,.．.“间距”、间距、“GroundPlaneRadius”radiusGP,.．.“FeedStubHeight”, feedheight);图;显示(hx);

图中包含一个轴对象。带有标题螺旋天线单元的轴对象包含patch、surface类型的4个对象。这些对象表示PEC、feed。

行为模式

绘制螺旋天线在中心频率为1.65 GHz时的方向性辐射图。这种模式证实了螺旋天线的轴向工作模式。

图;模式(hx、fc);

为了计算主梁指向性随频率的变化，根据[2]选择一个频率范围。

Nf1 = 15;Nf2 = 20;Fmin = 1.2e9;Fmax = 2.1e9;Fstep = 0.1e9;fband1 = linspace(fmin,1.3e9,Nf1);fband2 = linspace(fmin,fmax,Nf2);Freq = unique([fband1,fband2]);Nf =长度(频率);D = nan(1,Nf); f_eng = freq./1e9; f_str =‘G’；Fig1 =图;为i = 1:长度(频率)D(i) =模式(hx，频率(i)，0,90);图(图一)情节(f_eng D“x -”网格)在轴([f_eng(1) f_eng(end) 9 16]) xlabel([的频率(f_str“Hz)”]) ylabel (“方向性(dBi)”)标题(“峰值指向性变化与频率”) drawnow结束

图中包含一个轴对象。标题为“峰值方向性变化与频率”的axis对象包含一个类型为line的对象。

结果讨论

将此结果与下面复制的[2]中的图11进行比较，我们建立了定量一致性。

NB和WB3设计[2]的RHC增益模拟和测量(经IEEE许可转载)

另请参阅

单极子测量比较

参考文献

[1] J. D.克劳斯，“螺旋波束天线”，《电子学》，1947年4月20日，第109-111页。

[2] A. R. Djordjevic, A. G. Zajic, M. M. Ilic, G. L. Stuber，“螺旋天线的优化[天线设计师的Notebook]，”IEEE天线与传播杂志，vol.48, no. 1。6，页107-115,2006年12月。

c·a·巴拉尼斯，《天线理论》。《分析与设计》，第514页，威利出版社，纽约，2005年第3版。