【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。隨著頻率的變化，旋轉(zhuǎn)的角度不同，t 不同，而 t僅取決于 N，N 是一個(gè)無(wú)限大的正數(shù)，故僅方向圖在旋轉(zhuǎn)而形狀卻沒(méi)有改變，方向圖性質(zhì)和阻抗都可以認(rèn)為是頻率無(wú)關(guān)的，這就是非頻變?cè)怼?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) 。但是不可能像非頻變天線要求的那樣按式 2—10 使其結(jié)構(gòu)縮比到無(wú)限小。因此,對(duì)高端頻率有所限制。但是,若用一根平衡饋線從平面螺旋中心饋電,那么饋電點(diǎn)附近,由大小相等方向相反的電流產(chǎn)生的輻射場(chǎng)在遠(yuǎn)區(qū)互相抵消,在螺旋的周長(zhǎng)接近一個(gè)波長(zhǎng)時(shí)有最大輻射。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)。當(dāng)頻率變化時(shí),主要輻射區(qū)隨之變動(dòng),方向圖基本不變。因此,天線具有寬頻帶工作特性。對(duì)應(yīng)最低頻率天線要有 1. 25λmax ,對(duì)最高頻率,由饋電點(diǎn)間隔尺寸決定,其間隔必須小于 λmin/ 4 。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。這樣螺旋線上是行波電流,它產(chǎn)生的是圓極化波。如果存在從末端反射回饋電點(diǎn)的電流,它輻射的是反相圓極化波。平衡饋電的巴侖可放在反射腔內(nèi),這樣可避免方向圖傾斜并可以用同軸線饋電。 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。所謂輻射參量包括輻射的功率密度、場(chǎng)強(qiáng)、相位和極化，在通常的情況下輻射方向圖在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域測(cè)定，并表示為空間方向坐標(biāo)的函數(shù)(稱為方向函數(shù))。實(shí)際上，我們最關(guān)心的是天線輻射能量的空間分布，在沒(méi)有特別指明的情況下，輻射方向圖一般均指功率通量密度的空間分布，有時(shí)指場(chǎng)強(qiáng)的空間分布。由電基本振子的分析可知，天線輻射出去的電磁波雖然是一球面波，但卻不是均勻球面波，因此，任何一個(gè)天線的輻射場(chǎng)都是具有方向性。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(xiě)成 （2—|E(??,??,??)|=60??????（ ??,??）11） 式中 I 為歸算電流。f(θ,Φ)為場(chǎng)強(qiáng)方向函數(shù)。因此。方向圖函數(shù)可定義為 （2—??(??,??)=|??(??,??,??)|60????12）fmax(θ,Φ)為方向函數(shù)的最大值，Emax 為最大輻射方向上的電場(chǎng)強(qiáng)度，E(θ,Φ)為同一距. . . . .學(xué)習(xí)參考離上方向上的電場(chǎng)強(qiáng)度。天線的輻射方向圖表征天線輻射特性空間角度的關(guān)系。在實(shí)際工程中常常采用包括最大輻射方向兩個(gè)相互垂直的剖面(E 面和 H 面)表示天線的立體方向圖。其中，E 面即電場(chǎng)強(qiáng)度矢量所在并包含最大輻射方向的平面。H 面即磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量所在并包含最大輻射方向的平面。繪制方向圖可以采用極坐標(biāo)也可以采用直角坐標(biāo)。極坐標(biāo)方向圖形象、直觀，但對(duì)方向性很強(qiáng)的天線難于確表示。直角坐標(biāo)方向圖不如坐標(biāo)方向圖直觀，但可以精確地表示強(qiáng)方向性天線的方向圖。有關(guān)方向圖所包含的幾個(gè)參數(shù):瓣寬度。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。如果方形圖只有一個(gè)主波束，輻射功率的集中程度可以用兩個(gè)主平面內(nèi)的波瓣寬度來(lái)表征。通常用主瓣最大值兩側(cè)，功率通量密度下降到最大值的一半(或場(chǎng)強(qiáng)下降到最大值的 )，即下降 3 分貝的兩個(gè)方向之間的夾角稱為半功率波瓣寬度，一般記為 和 。天線垂直的波瓣寬度一般與該天線所對(duì)應(yīng)方向上的覆蓋半徑有關(guān)。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。主要涉及兩個(gè)方面水平波瓣寬度和垂直平面波瓣寬度。水平平面的半功率角:(45176。，60176。，90176。等)定義了天線水平平面的波束寬度。角度越大，在扇區(qū)交界處的覆蓋越好，但當(dāng)提高天線傾角時(shí)，也越容易發(fā)生波束畸變，形成越區(qū)覆蓋。角度越小，在扇區(qū)交界處覆蓋越差。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。在市中心基站由于站距小，天線傾角大，應(yīng)當(dāng)采用水平平面的半功率角小的天線，郊區(qū)選用水平平面的半功率角大的天線。垂直平面的半功率角（V 一 PlaneHalfPOwerbeamwidth):(48186。，33186。，15186。，8186。)定義了天線垂直平面的波束寬度。垂直平面的半功率角越小，偏離主波束方向時(shí)信號(hào)衰減越快，在越容易通過(guò)調(diào)整天線傾角準(zhǔn)確控制覆蓋范圍。②副瓣電平。在主平面方向圖除了主瓣外，通常還有副瓣和后瓣。通常表征其大小用副瓣最大值與主瓣最大值之比，一般用分貝表示，即 （2—??????=10log10??????， ??????2??????， ??????=20log10????????2????????（ ????）13）式中 Sab,max2，Sab,max 和 Eav,max2，Eav,max 分別為最大副瓣和主瓣的功率密度最大值。. . . . .學(xué)習(xí)參考凡 xaZ 和凡以分別為最大副瓣和主瓣的場(chǎng)強(qiáng)最大值。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。③前后比。指主波瓣最大值與后波瓣最大值之比，通常也用分貝表示。通常表明了天線對(duì)后瓣抑制的好壞。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。一般在 25 一 30db 之間，應(yīng)優(yōu)先選用前后比為 30 的天線。⑵方向性系數(shù)：發(fā)射天線的方向性系數(shù)表征天線輻射的能量在空間分布的集中能力。定義為相同輻射功率情況下，天線在給定方向上的輻射強(qiáng)度與平均輻射強(qiáng)度之比，即 （2—??(Θ， Φ)=??2(Θ， Φ)??2014）式中，E（θ,Φ）是該天線在（θ,Φ）方向上某點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)；E0 是全方向點(diǎn)源天線在同一點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)。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。⑶增益：在相同的輸入功率下，某天線產(chǎn)生于某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的平方（E2）與無(wú)耗理想電源天線產(chǎn)生在同一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的平方的比值，稱作該天線在該點(diǎn)的增益，即 （2—15）??=??2??20=????式中， 為輻射功率與輸入功率的比值，稱為效率。⑷輸入阻抗：天線通過(guò)傳輸線與發(fā)射機(jī)相連，天線作為傳輸線的負(fù)載，與傳輸線之間存在阻抗匹配問(wèn)題。天線與傳輸線的連接處稱為天線的輸入端，天線輸入端呈現(xiàn)的阻抗值定義為天線的輸入阻抗 Zin。是天線饋電端輸入電壓 Uin。與輸入電流 Iin 二的比值。表示為 ，天線的輸入阻抗決定于天線的結(jié)構(gòu)、工作頻段以及周圍環(huán)境的影響。通常為 50 歐。??????=????????????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。一般以天線最大輻射方向上的電場(chǎng)矢量的空間指向作為電磁波的極化方向。天線的極化是指該天線在給定方向上的遠(yuǎn)區(qū)輻射電場(chǎng)的空間取向。一般而言，特指為該天線在最大輻射方向上的電場(chǎng)的空間取向。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。天線不能接收與其正交的極化分量。天線極化方式可分為線極化、圓極化和橢圓極化。線極化分為水平極化、垂直極化和士 45176。極化。⑹帶寬：天線的所有電參數(shù)都和工作頻率有關(guān)。任何天線的工作頻率都有一定的范圍，當(dāng)工作頻率偏離中心工作頻率 0f 時(shí)，天線的電參數(shù)將變差，其變差的容許程度取決于天線系統(tǒng)的工作特性要求。當(dāng)工作頻率變化時(shí)，天線的有關(guān)電參數(shù)變化的程度在所允許的范圍內(nèi)，此時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率范圍稱為頻帶寬度(Bnadwidth)。通常，若天線的最高工作頻率為 fmax，最低工作頻率為 fmin， 。對(duì)于窄帶的天線，常用相對(duì)帶寬，即 。對(duì)于超寬[???????????????????0]100%頻帶天線，常用絕對(duì)帶寬，即 。???????????????? 螺旋天線原理和相關(guān)計(jì)算2． 平面阿基米德螺旋天線的基本形式根據(jù)上述天線原理，天線性能取決于它的形狀和依波長(zhǎng)而計(jì)的電尺寸。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。因此，設(shè)想將無(wú)限長(zhǎng)的阿基米德螺旋線制成天線，它的性能同樣應(yīng)由其形狀和電尺寸來(lái)決定。設(shè)螺旋線的極坐標(biāo)方程為 （2—??,=????16）（其中 α 為常數(shù)，稱