螺旋天线设计

开立真实脚本

本例研究了一种螺旋天线在[2]中实现的方向性。螺旋天线在1947年被引入[1]。自那时以来，它们已广泛应用于移动和卫星通信等某些应用。螺旋天线通常用于轴向模式的操作发生时，圆周螺旋线是可比波长的操作。在这种模式下，螺旋天线具有最大的方向性沿其轴和辐射圆极化波。

螺旋设计规范

螺旋形天线设计规范如下([2]):

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

模型假设和差异

与参考文献[2]相比，工具箱中可用的螺旋天线模型使用以下简化假设:

导体 - 原始参考使用半径r的气缸而工具箱使用宽度w的条带。
Ground plane shape -在原始的参考中使用了一个正方形的Ground plane，而目前的工具箱模型使用了一个圆形的Ground plane。
提要的宽度——在[2]中，提要的宽度为r/10，而工具箱模型使用w。
设计验证指标 - 参考。[2]使用的增益来比较仿真和测量的结果，而在工具箱中，我们将使用的方向性，因为模拟天线具有小到可以忽略的损失。

螺旋设计参数

工具箱中的螺旋模型使用带材近似，它将带材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有一个圆形的地平面。选择地平面的半径为正方形地平面边长的一半。

r = 0.3 e - 3;宽度= cylinder2strip (r);feedheight = 3 * r;D = 56 e - 3;半径= D / 2;把= 17.5;距= 11.2;间隔= helixpitch2spacing(音高、半径);= 600 e - 3;radiusGP =边/ 2;

操作频率和带宽

中心频率被选择为1.65千兆赫。的45％的相对带宽被选择，其提供了足够的灵活性，因为所述操作频率的限制导致42.5％的相对带宽。相对带宽的计算公式为，

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

fc = 1.65 e9;relativeBW = 0.45;BW = relativeBW *俱乐部;

创建螺旋天线

创建具有如之前计算并查看结构适当的属性的螺旋天线。

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

行为模式

绘制螺旋天线在中心频率1.65 GHz处的指向性辐射图。此模式确认了螺旋天线的轴向模式。

图;模式(hx、fc);

为了计算主波束的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 = 1.2 e9;fmax = 2.1 e9;fstep = 0.1 e9;1.3 e9 fband1 = linspace (fmin, Nf1);fband2 = linspace (fmin fmax Nf2);频率=独特([fband1 fband2]);Nf =长度(频率);D =南(Nf); f_eng = freq./1e9; f_str =‘G’;图一=图;为I = 1：长度（频率）d（I）=图案（HX，频率（i）中，0,90）;图（FIG1）情节（f_eng，d，“x -”网格)上轴（[f_eng（1）f_eng（端部）9 16]）xlabel（['频率 （'f_str“Hz)”]) ylabel (“方向性(dBi)”)标题(“峰值指向性随频率变化”) drawnow结束

对结果的讨论

将此结果与下面[2]的图11进行比较，我们建立了定量一致。

NB和WB3设计[2]的模拟和测量的RHC增益(IEEE允许复制)

另请参阅

单极测量比较

参考

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

[2] A. R. Djordjevic, A. G. Zajic, M. M. Ilic, G. L. Stuber, "Optimization of Helical antennas [Antenna Designer's Notebook]," IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol.48, no.6, pp.107-115, Dec. 2006.

[3] C. A. Balanis，“天线理论。分析与设计，” P。514，威利，纽约，第3版，2005年。