【正文】 德螺旋天線參數(shù)對(duì)方向圖、增益寬度、阻抗寬度、軸比寬度的影響,并且對(duì)仿真后的輸入功率、凈輸入功率、輻射功率、輻射效率、方向性系數(shù)、最大增益、前后向比等進(jìn)行分析。1925 年以后，中短波無(wú)線電廣播和通信開(kāi)始應(yīng)用，天線的發(fā)展也主要集中在這一波段。按照結(jié)構(gòu)和分析方法劃分，天線可以劃分為線天線和口徑天線兩大類。螺旋天線（helical antenna）是一種具有螺旋形狀的天線。螺旋天線的輻射能力是美國(guó)科學(xué)家 于 1947 年在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的，自此之后，螺旋天線以其在寬頻帶上具有近乎一致的電阻性輸入阻抗和在同樣的頻帶上按“超增益”端射陣的波瓣圖工作特點(diǎn)很快在各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。如圖 1 所示。為了獲得單向輻射特性, 可在其一邊加裝反射腔。原理內(nèi)容為如果天線的所有物理尺寸和工作波長(zhǎng)按同樣比例變化，則天線的性能保持不變。因而得到新天線的麥克斯韋方程組為： （2—3） ?,??,=?????， ??， ?? （2—4）?,??,=????， ??， ??,+??,材料導(dǎo)電率已經(jīng)降到 1/N 倍，工作波長(zhǎng)增加到 N 倍，因此在數(shù)值上有 ω=ω ,/N 和 ，因而有 ω ,μ=ωμ 和 ω ,ε=ωε，上式變?yōu)? （2—5）?,??,=?????????, （2—?,??,=????????,+??6）有相同的形式和數(shù)值上具有相同的常數(shù)（ωμ，ωε） ，自由項(xiàng)（J）的 2—3 式和 2—5式，由于天線全部的物理尺寸均是原來(lái)的 N 倍，天線各個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，和原單位制中相對(duì)應(yīng)的. . . . .學(xué)習(xí)參考點(diǎn)坐標(biāo)樹(shù)枝上是一樣的。 （2—??=??(Θ， Φ)7） 接下來(lái)對(duì)天線進(jìn)行縮比原理，將天線的頻率降為原 1/N 倍，為了使長(zhǎng)度不變，天線擴(kuò)大為原來(lái)的 N 倍，得到新的表面有 2—8 表示，如果兩個(gè)表面都趨于無(wú)限大，則它們是全等的，故轉(zhuǎn)一個(gè)角度 φ 就完全同一了。 螺旋天線工作原理阿基米德螺旋天線的半徑隨角度的變化均勻地增加： （2—??=??0+??Φ10）式中, r0 是起始半徑 , a 是螺旋增長(zhǎng)率 , φ 是角度(弧度) 。周長(zhǎng)為 λ 的圓環(huán)上的行波電流將輻. . . . .學(xué)習(xí)參考射圓極化波,因此,在周長(zhǎng)為一個(gè)波長(zhǎng)附近的區(qū)域,形成平面螺旋的主要輻射區(qū)。為了避免電流在螺旋最外層的邊沿上反射,通常在最外層螺旋線的末端端接吸收電阻或吸收材料。 螺旋天線的技術(shù)指標(biāo)(1)方向圖：天線的輻射方向圖(簡(jiǎn)稱方向圖)是天線的輻射參量隨著空間方向變化的圖形表示。所謂方向性，就是在相同距離的條件下天線輻射場(chǎng)的相對(duì)值與空間方向的關(guān)系，如圖 2 所示圖 21 空間方位角若天線輻射電場(chǎng)強(qiáng)度為州，r 民司，把電場(chǎng)強(qiáng)度的絕對(duì)值寫成 （2—|E(??,??,??)|=60??????（ ??,??）11） 式中 I 為歸算電流。天線的輻射方向圖表征天線輻射特性空間角度的關(guān)系。繪制方向圖可以采用極坐標(biāo)也可以采用直角坐標(biāo)。波瓣寬度是定向天線常用的一個(gè)很重要的參數(shù)，它是指天線的輻射圖中低于○ 1峰值 d3B 處所成夾角的寬度。因此，在一定范圍內(nèi)通過(guò)對(duì)天線垂直度(俯仰角)的調(diào)節(jié)，可以達(dá)到改善小區(qū)覆蓋質(zhì)量的目的，這也是我們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中經(jīng)常采用的一種手段。90176。提高天線傾角可以在移動(dòng)程度上改善扇區(qū)交界處的覆蓋，而且相對(duì)而言，不容易產(chǎn)生對(duì)其他小區(qū)的越區(qū)覆蓋。15186。②副瓣電平。副瓣一般指向不需要輻射的區(qū)域，因此要求天線的副瓣應(yīng)盡可能的低。選用前后比低的天線，天線的后波瓣有可能產(chǎn)生越區(qū)覆蓋，導(dǎo)致切換關(guān)系混亂，產(chǎn)生掉話。接收天線的方向性系數(shù)表征天線從空間接收電磁的能量的能力，定義為相同來(lái)波場(chǎng)強(qiáng)的情況下，天線在某方向上接收時(shí)向負(fù)載輸出的功率與點(diǎn)源天線在同方向潤(rùn)滑劑地向負(fù)載輸出的功率之比。是天線饋電端輸入電壓 Uin。??????=????????????⑸極化：極化是描述電磁波場(chǎng)矢量空間指向的一個(gè)輻射特性。實(shí). . . . .學(xué)習(xí)參考際上，天線的極化隨著偏離最大輻射方向而改變，天線不同輻射方向可以有不同的極化。極化。通常，若天線的最高工作頻率為 fmax，最低工作頻率為 fmin， 。如果天線以任意的比例變換后仍保持原先的形式且“尺寸”不變，那么，該天線性能與頻率是無(wú)關(guān)的。 然而真正的天線尺寸總是有限的。阿基米德螺旋天線由于饋電的需求，螺旋臂起點(diǎn)不在原點(diǎn)，起始于某一個(gè)半徑 ro,這里是中心饋電區(qū)，十幾螺旋臂的兩條棱均由螺旋線組成，其方程為 （2—19） ??????=??0+??(?????0???) （2—20） ????????=??0+??(?????0) （2—21）??=???????????????=????其中 rin，rout 分別為天線臂的內(nèi)外側(cè)棱的半徑，σ 稱為天線的臂角寬，K 稱為天線臂寬因子。??2)22）其中, a 為螺旋增長(zhǎng)率, δ為方位角。如圖4 所示, 當(dāng)衰減大于 16dB 時(shí), 設(shè)計(jì)比例S不小于0. 4。????????很顯然, 只要天線工作頻率范圍已知, 、 也就確定了。由電磁場(chǎng)理論可知, 只有沿天線表面切線方向的電場(chǎng)分量 E r= EdsinH 才能在天線上產(chǎn)生感生電流。從而, 可以得到天線輸出端的感生電流(ZA 為天線的輸入阻抗): (2—????= ????(????+????)28)圖 24 天線接收電磁波原理及等效電路 阿基米德螺旋天線的物理參量形式的決定由幾個(gè)物理參量控制，改變這些參量，天線的性能會(huì)有所改變，通過(guò)控制這些參量可以調(diào)整天線性能來(lái)達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的要求。螺旋上升率 α 越小，螺旋纏繞越緊，臂的長(zhǎng)度增加，則外徑給定的情況下，臂變長(zhǎng)，終端反射越小，可以改善低頻率性能。. . . . .學(xué)習(xí)參考 螺旋天線的 HFSS 仿真部分 HFSS 簡(jiǎn)要介紹HFSS 是美國(guó) Ansoft 公司開(kāi)發(fā)的，基于電磁場(chǎng)有限元法分析微波工程問(wèn)題的全波三維電磁仿真軟件。饋電點(diǎn)間距 。. . . . .學(xué)習(xí)參考圖 34 輸入功率（2）凈輸入功率（Acceptable Power） ； 凈輸入功率是指實(shí)際流入天線端口的功率，如果分別使用 和 表示凈輸入功率和????????????????輸入功率，對(duì)于只有一個(gè)傳輸模式的單端口天線，則 （31）????????=????????（ 1?|??11|2）式中， 是天線端口的反射系數(shù)。方向性系數(shù) D 可以由下式計(jì)算： (34)??=4????????????由圖 33 可知，D=圖 37 3D 場(chǎng)強(qiáng)方向圖. . . . .學(xué)習(xí)參考阿基米德螺旋天線是雙向輻射的，加上反射板后，方向性得到很大優(yōu)化，具有更強(qiáng)的方向性。 由圖 33 可知，前后相比為 (8)電壓駐波比（VSWR）. . . . .學(xué)習(xí)參考圖 39 電壓駐波比報(bào)告圖 圖中可以看出 處，駐波比為 1，說(shuō)明此處接近行波，傳輸特性比較理想。具體分析了阿基米德螺旋天線參數(shù)對(duì)天線方向圖、增益寬度、阻抗寬度等的影響。通過(guò)學(xué)習(xí) HFSS仿真軟件的過(guò)程，使得自己動(dòng)手能力得到鍛煉，自主學(xué)習(xí)的能力也得到很大的提高。老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)風(fēng)格，使我深受啟發(fā)；研發(fā)的同時(shí)，有經(jīng)驗(yàn)的前輩的指教和幫助使我獲益匪淺。什么是奮斗？奮斗就是每天很難，可一年一年卻越