11-行波天线与平面螺旋天线 天线原理
第3章 行波天线
D
D——螺旋的直径；
l0
s
h 2a
a——螺旋线导线的半径；
s——螺距，即每圈之间的距离；
α——螺距角，
arctan s D
l0——一圈D 的长度，l0 (D )2s2s/sin
s
N——圈l数0 ；
同 轴线D 输 入
(a )
l0
金 属 接 地 板 h——轴向长度，h=Ns
(b )
s
一圈展开图形
第3章 行波天线 y A
终端 吸收 铁线 回授 线
回授 线长 度调 节器
回授式菱形天线
第3章 行波天线
三、行波V形天线（Traveling Wave Vee Antenna）
V 形斜天线，仅有一根支杆和两根载有行波电流的导线组成，架 设很简单，适用于移动的台站中。
馈线
Rl Rl
第3章 行波天线
第二节
螺旋天线
D
提高天线的有效高度之一——分布 式加载，其典型天线之一即为螺旋鞭天 线 （Helical Whip Antenna）。
信使用； （2）副瓣多，副瓣电平较高； （3）效率低，由于终端有负载电阻吸收能量。
第3章 行波天线
为了改善菱形天线的特性参数，常采用双菱天线 菱形对角线之间的距离 d≈0.8λ，其方向函数表达式为:
f2(,)f1(,)cos(k2 dcossin)
单菱形天线的 方向函数
d
~
双菱天线的旁瓣电平比 单菱形天线低，增益系 数约为单菱形天线的 1.5～2倍。
第3章 行波天线
3、 菱形天线的尺寸选择及其变形天线
当通信仰角Δ0 确定以后，选择主瓣仰角等于通信仰角。 使 f(Δ0) 最大，分别取各个因子分别最大：
螺旋天线原理
螺旋天线原理
螺旋天线是一种常见的天线类型，它具有较宽的频带、较高的增益和较好的方向性，因此在通信领域得到了广泛的应用。
螺旋天线的原理主要涉及到电磁波的辐射和接收，下面将从天线结构、工作原理和特点三个方面来介绍螺旋天线的原理。
首先，螺旋天线的结构一般由金属导体制成，形状呈螺旋状。
螺旋天线的导体螺旋圈数和半径的选择直接影响着其工作频段和特性。
螺旋天线的结构使得其在接收和辐射电磁波时具有较好的性能，能够实现较高的增益和较宽的频带。
其次，螺旋天线的工作原理主要涉及到电磁波的辐射和接收。
当螺旋天线接收到电磁波时，电磁波会在导体上感应出电流，从而产生辐射磁场和电场，最终将电磁能量转化为电信号输出。
而当螺旋天线工作在发射状态时，电信号输入后会产生电流，进而产生辐射磁场和电场，将电信号转化为电磁波辐射出去。
这种工作原理使得螺旋天线能够实现双向的电磁波转换，既能够接收电磁波信号，又能够发射电磁波信号。
最后，螺旋天线具有较好的频率特性、辐射特性和极化特性。
由于其结构的特殊性，螺旋天线在工作时能够实现较宽的频带覆盖，能够满足多种频率信号的接收和发射需求。
同时，螺旋天线的辐射特性具有较高的方向性和较高的增益，能够实现远距离的通信。
此外，螺旋天线的极化特性较好，能够适应多种极化状态的电磁波信号。
综上所述，螺旋天线是一种性能优良的天线类型，其原理涉及到电磁波的辐射和接收，具有较宽的频带、较高的增益和较好的方向性等特点。
在实际应用中，螺旋天线被广泛应用于通信、雷达、导航等领域，发挥着重要的作用。
螺旋式天线设计原理及其优化方法
螺旋式天线设计原理及其优化方法螺旋式天线是一种常用于射频通信和雷达系统中的天线结构。
它以其良好的辐射特性和宽频带特性而闻名。
本文将介绍螺旋式天线的设计原理以及一些优化方法，以帮助读者更好地了解和应用该天线设计。
螺旋式天线的设计原理主要涉及以下几个方面：天线结构、辐射特性和宽频带特性。
首先，螺旋式天线的结构通常由螺旋线、接地板和驻波器组成。
螺旋线是以中心点为起点，沿着环形轨迹向外旋转的导体线圈。
接地板是用于支撑和固定螺旋线的平面结构，它通常与螺旋线之间有一定距离。
驻波器是用于匹配天线与射频信号源之间阻抗的装置。
其次，螺旋式天线具有良好的辐射特性。
它的辐射是通过螺旋线的旋转结构实现的，螺旋线会产生扭曲和旋转的电磁场。
这种结构使得螺旋式天线在辐射方向上具有较高的增益和较低的辐射波束宽度。
此外，螺旋线的旋转结构还赋予了螺旋式天线天线的极化特性，在设计过程中可以通过调整螺旋线的参数来实现水平、垂直或圆极化。
最后，螺旋式天线具有宽频带特性。
这是由于螺旋线的旋转结构导致了天线具有多个谐振频率。
当射频信号的频率变化时，螺旋式天线可以在不同的谐振频率下工作，从而实现较宽的工作频带。
这使得螺旋式天线成为适用于宽带通信和雷达系统的理想选择。
在螺旋式天线的优化方法中，主要包括螺旋线的尺寸、匹配网络和接地板的优化。
首先，优化螺旋线的尺寸可以改善天线的辐射特性。
通常，螺旋线的直径、圈数和间距是关键参数。
通过调整这些参数，可以实现更高的增益、更窄的波束宽度和更宽的工作频带。
其次，优化匹配网络可以提高天线与射频信号源之间的匹配性能。
匹配网络通常由扼流圈和电容器组成，以调整天线的输入阻抗。
通过调整匹配网络的参数，可以实现更低的驻波比和更高的功率传输效率。
最后，优化接地板的结构可以影响天线的辐射效果。
接地板的尺寸、形状和材料都会对螺旋式天线的辐射特性产生影响。
因此，选择合适的接地板结构是螺旋式天线设计中一个重要的优化方面。
总体而言，螺旋式天线是一种高性能的天线结构，具有良好的辐射特性和宽频带特性。
螺旋天线原理
螺旋天线原理
螺旋天线是一种常见的天线类型，它具有较宽的频带和较高的增益，因此在无线通信领域得到了广泛的应用。
螺旋天线的原理基于电磁场的辐射和接收，下面将对螺旋天线的原理进行详细介绍。
首先，螺旋天线的结构特点是其辐射器为螺旋形，通常由金属丝或导电片制成。
在电磁场作用下，螺旋天线产生的电流呈螺旋状分布，从而形成螺旋状的辐射场。
这种结构使得螺旋天线在空间中形成一个较为均匀的辐射图案，具有较好的方向性和极化特性。
其次，螺旋天线的工作原理是基于螺旋结构的特殊电流分布。
当螺旋天线受到电磁波的激励时，电磁波会导致螺旋天线中的电荷产生震荡，从而产生电流。
由于螺旋天线的结构特点，这些电流会呈现出螺旋状的分布，进而产生螺旋状的辐射场。
这种辐射场具有较好的方向性和极化特性，使得螺旋天线在无线通信中能够实现较远距离的信号传输和接收。
此外，螺旋天线的工作频率范围较宽，这是由其结构特点决定的。
螺旋天线的螺旋结构使得其具有较大的频带，能够在较宽的频率范围内实现有效的辐射和接收。
这使得螺旋天线在实际应用中具
有较好的灵活性，能够适应不同频段的通信需求。
总的来说，螺旋天线的原理是基于其特殊的结构和电磁场的相互作用。
螺旋天线能够产生较为均匀的辐射图案，具有较好的方向性和极化特性，工作频率范围较宽，因此在无线通信领域具有重要的应用价值。
对螺旋天线的原理有深入的理解，有助于更好地设计和应用螺旋天线，推动无线通信技术的发展。
以上就是关于螺旋天线原理的介绍，希望对您有所帮助。
如果您对螺旋天线还有其他问题，欢迎继续探讨交流。
天线8.2_行波天线与螺旋天线
0 m
kl cos 0
kl kl (1
2l
) kl 0
(8―8)
即长对角线方向上导线1、2的合成场同相叠加。
再研究行波导线1和4，如图8―6（b），在长对角线方
向 上 射 线 行 程 差 引 起 的 相 位 差 ΔΨr=0 ， 电 流 相 位 差 ΔΨi=π，电场极化相位差ΔΨE=π，因此总相位差ΔΨ=2π。
240 200 160 120 80 40 0 0 1 2 3 l / 4 5 6
Rr /
图 8―3
D 10lg
l
5.97 10lg(lg
l
0.915)dB
(8―5)
8.2 菱形天线 1. 菱形天线的结构和工作原理
为了增加行波单导线天线的增益，可以利用排阵 的方法。用4根行波单导线可以构成如图8―4所示 的菱形天线(Rhombic Antenna)。菱形天线水平地 悬挂在四根支柱上，从菱形天线的一只锐角端馈 电，另一只锐角端接一个与菱形天线特性阻抗相 等的匹配负载，使导线上形成行波电流。菱形天 线可以看成是将一段匹配传输线从中间拉开，由 于两线之间的距离大于波长，因而将产生辐射。 菱形天线广泛应用于中、远距离的短波通信，它 在米波和分米波也有应用。
H
4sin 0
(8―11)
使第二个因子为最大的条件是 sin［kl(1-sinΦ0cosΔ0)/2］=1， 即天线每边长度 l 2(1 sin 0 cos 0 )
使第一个因子为最大的条件是
d 8cos 0 ( )0 d 0 1 sin 0 cos 0
菱形天线一般有 30% ～ 40 ％的功率消耗在终端 电阻中，特别是作为大功率电台的发射天线，
螺旋天线的辐射原理是什么
螺旋天线的辐射原理是什么螺旋天线是一种特殊形状的天线，具有较宽的工作频带和较好的方向性。
它的辐射原理主要涉及到电磁波的产生和辐射。
首先，了解螺旋天线的结构是很重要的。
螺旋天线由一个或多个导体螺旋绕成螺旋线形状，通常使用金属导线或箔片制成。
这些导体旋绕成螺旋线后，其形状类似于螺旋状，因此得名螺旋天线。
螺旋天线的辐射原理可以从两个方面来理解：导体的电流分布和电磁波的辐射。
首先，螺旋天线的导体上通有交流电源，导体上的电流分布对辐射特性起到重要作用。
当电源通电时，导体上的电流会随着导体的螺旋形状而分布。
在螺旋形状中，电流会在导体上形成循环的路径。
这种螺旋状的电流路径会产生磁场，而磁场和电场是紧密相关的。
其次，电磁波的辐射是螺旋天线辐射的另一个重要原理。
当导体通有电流时，会形成一个电场和磁场。
螺旋天线的结构使得电流在其中呈螺旋形分布，因此螺旋天线能够辐射出较强的电场和磁场。
螺旋天线辐射的电场和磁场具有特殊的空间分布。
电场和磁场的方向垂直于彼此，并且都围绕着螺旋线的中心轴旋转。
电场和磁场的方向会随着螺旋线的旋转而改变。
通过这种电场和磁场的分布，螺旋天线能够辐射出电磁波。
当电源送入导体上的交流电流时，电场和磁场的强弱也会随之变化，从而使得产生的电磁波可以在空间中传播。
螺旋天线的辐射特性中有几个重要的参数需要考虑，其中之一是极化方向。
由于电场和磁场的方向会随着螺旋线的旋转而改变，螺旋天线可以实现不同的极化方向，包括垂直极化和水平极化。
此外，螺旋天线还具有较宽的工作频带和较好的方向性。
螺旋结构的设计可以使得螺旋天线在辐射特性上具有较宽的带宽。
而螺旋形状的导体结构使得螺旋天线具有较好的方向性，即特定方向上的辐射功率较大。
总之，螺旋天线的辐射原理主要涉及到导体的电流分布和电磁波的辐射。
通过合理设计导体的结构和通入的电源，螺旋天线能够辐射出电磁波并实现特定的极化方向、较宽的工作频带和较好的方向性。
这使得螺旋天线被广泛应用于无线通信、卫星通信和雷达等领域。
第3章 行波天线.
方向函数为:
kl sin[ (1 cos )] 2 F ( ) sin kl (1 cos ) 2
驻波 行波
T(b1) ＋T/4时刻轴向辐射 场只有Ex 分量。
第 3章
行波天线
总结：
螺旋天线上的电流是行波电流，是圆极化波。 按右手螺旋方式绕制的螺旋天线，在轴向只能辐射或接收右 旋圆极化波； 按左手螺旋方式绕制的螺旋天线，在轴向只能辐射或接收左
旋圆极化波。
若用螺旋天线作抛物面天线的初级馈源，如果抛物面天线接 收右旋圆极化波，则反射后右旋变成左旋，因此螺旋天线
4、在电视中为了克服杂乱反射所产生的重影，也可采用圆极化 天线，因为它只能接收旋向相同的直射波，抑制了反射波传 来的重影信号。
第 3章
行波天线
圆极化波的重要性质
（ 1 ）圆极化波是一等幅旋转场，它可分解为两正交等幅、
相位相差90°的线极化波； （ 2 ）辐射左旋圆极化波的天线，只能接收左旋圆极化波， （ 3 ）当圆极化波入射到一个平面上或球面上时，其反射波 旋向相反，即右旋波变为左旋波，左旋波变为右旋波。
（1）沿轴线方向有最大辐射； （2）辐射场是圆极化波； （3）天线导线上的电流按行波分布； （4）输入阻抗近似为纯电阻； (5
螺旋天线是一种最常用的典型的圆极化天线(Circular
Polarized Antenna)。
第 3章
行波天线
一、
圆极化波的应用
使用一副圆极化天线可以接收任意取向的线极化波。 1、通信的一方或双方处于方向、位置不定的状态，为了提高通 信的可靠性，收发天线之一应采用圆极化天线。 2、在人造卫星和弹道导弹的空间遥测系统中，信号穿过电离层 传播后，产生极化畸变，这也要求地面上安装圆极化天线作 发射或接收天线。 3、为了干扰和侦察对方的通信或雷达目标，需要应用圆极化天 线。
天线功能与工作原理
天线功能与工作原理天线是一种用来接收和传输无线电波的装置，它是电磁学中一种非常重要的器件，广泛应用于通信、导航、雷达等领域。
天线的功能是将电信号转换为电磁波，或将电磁波转换为电信号。
它通过特定的结构和工作原理来实现这些功能。
一、天线的功能1.发射功能：天线可以将电信号转换为电磁波并进行发射。
当电信号输入到天线的接口，通过天线的结构转换为电磁场，然后以电磁波的形式辐射出去。
2.接收功能：天线可以接收到周围环境中的电磁波，并将其转换为电信号输出。
当电磁波入射到天线上时，通过天线的结构转换为电信号输出到接收设备中。
二、天线的工作原理天线的工作原理基于电磁学的相关理论，包括电流在导体中的传输、电场和磁场的相互作用等。
以下是几种常见天线的工作原理。
1.零件天线：零件天线是一种较为简单的天线，适用于低频率的无线电通信。
它由一根直立的金属杆组成，当电信号输入到杆上时，电流在杆上流动产生电磁波。
根据杆的长度和天线的地面情况，可以实现不同频率的辐射。
2.扁平天线：扁平天线是一种广泛应用于移动通信设备的天线，例如手机、平板电脑等。
它主要由导电材料制成，常见的形状有板状、带状等。
扁平天线通过导电板上的电流流动来产生电磁波，电磁波的功率主要集中在导电板周围。
3.螺旋天线：螺旋天线是一种常用于卫星通信、微波通信等高频率应用的天线，它可以实现较高的增益。
螺旋天线由导线组成螺旋线圈，当电信号输入到螺旋线圈上时，电流沿螺旋线圈流动，产生电场和磁场，从而辐射出电磁波。
4.盘形天线：盘形天线是一种应用于雷达、卫星通信等领域的天线，它具有较高的方向性和增益。
盘形天线由中心驱动源和金属盘组成，中心驱动源发出的电信号经过金属盘上的结构变换为电磁波，并沿着特定的方向辐射出去。
总的来说，天线的工作原理是通过将电信号转换为电磁波或将电磁波转换为电信号来实现无线通信。
不同类型的天线根据其结构和原理的不同，能够适用于不同频率和应用环境的无线通信需求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
当主瓣关于Z轴旋转对称，最大辐射角是L的函数
South China University of Technology
0.371 m cos (1 ) L/
1
随着L的增加，行波和驻波天线的波束最大值彼此
接近，不同的是驻波天线在反方向出现第二个主波 束，即在180-θm，因为驻波有反射波。
菱形天线广泛应用于广播、短波通信和超短波散
射通信。
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
Beverage天线
考虑了地面的影响的行波天线称为Beverage天线，
方向函数为:
F ( ) K sin
sin L / 2(1 cos) ( L / 2)1 cos
K为归一化常数
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
South China University of Technology
或B天线。 高度h远小于波长，天线长度通常在L=2-10之间。 可以把B天线及其在有耗地面中的镜像看作为不平 衡传输线，不平衡传输线可以辐射。
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
当L= nλ(n=4、8)时行波单导线的方向图
South China University of Technology
在0<θ<90o,有n个前向瓣，元因子在端射方向有1个
零点，不再是单一的端射瓣。
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
South China University of Technology
对于地面尽可能低。 B天线通常用于LF和HF频段。美国和伦敦之间早 期作跨大西洋无线电话通信时，首次在长岛上使 用B天线，频率为50KHz-60KHz之间。
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
South China University of Technology
度恒定，则行波线天线上的电流为 It(z)=Im e -jβz 因此，行波线天线相当于均匀线电流源的辐射。 行波线天线的辐射场为:
1 j [ r (1cos )] j 60 I 0 sin L 2 E sin (1 cos ) e r 1 cos 2
损耗的传输线上，纯行波的天线的输入阻抗等于 传输线的特性阻抗。 行波长线天线的辐射电阻为200-300,。所谓长线 是指线的长度大于半个波长。 端接的负载应该等于辐射电阻。
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
South China University of Technology
11.1 行波天线
我们知道，驻波天线是谐振结构， 输入阻抗具有
South China University of Technology
明显的谐振特性, 因此, 工作带宽较窄。 如果天线上电流分布是行波, 即行波天线（ traveling-wave antenna），则工作带宽会很宽。 所以，行波天线是宽带天线。 通常, 行波天线是由导线末端接匹配负载来消除反 射波而构成。
Z A 2 / 4Z B
因此，自补天线的阻抗满足 Z A Z B ，故
Z A / 2 188.5
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
下图为B天线通用的仰角平面方向图，在军事上
South China University of Technology
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
South China University of Technology
Victor H. Rumsey（拉姆塞）于20世纪50年代
由于终端接匹配电阻，菱形天线的效率会显著降
South China University of Technology
低，没有辐射的功率会被负载 RL 吸收，若没有 负载，则会有较大的旁瓣，
行波不仅改善了方向图，而且产生了较宽的阻抗
带宽，设计良好的菱形天线，输入阻抗具有较小 的电抗，反射功率很小。
行波V形天线
为了行波天线最大辐射方向为单一方向，可以做
South China University of Technology
成行波V形天线。 当 0.8m ，可得良好的方向图。
L 6 , 0.8m 160
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
South China University of Technology
三种自补平面天线
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
理想的非频变天线需要满足上述三种特征。现实
L
0.371 sin 2
如果 L 6 , h 1 ，菱形天线阻抗的典型值为600-
800 量级之间。
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
菱形天线
为了便于终端加载，将行波V型天线的想法扩展，
South China University of Technology
形成菱形天线。 菱形天线可看作是两个行波V形天线的相向组合。
L 6 , 160
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
下图是长度为2.18λ波天线上的电流，由于地面的
South China University of Technology
巨大耗散和辐射损耗，电流表现出明显的衰落， 电流分布可近似如下
It ( z ) I me z e j z
在电流的主要部分上
叠加了一个驻波，有 一个来自终端负载的 小的反射波，该反射 波在移向馈源端移动 时，强度在减弱。
天线 Antennas
第11讲 行波天线与平面螺旋天线
褚庆昕
华南理工大学电子与信息学院 天线与射频技术研究所 qxchu@
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
South China University of Technology
发展了非频变天线的概念。
拉姆塞原理：若天线的形状仅由角度来决定，则
该天线具有非频变的阻抗和波瓣图特性。
自补天线：天线是自己的互补，通过平移和旋转
手段，可以精确覆盖天线的互补结构。 根据互补原理，天线与互补天线的阻抗关系为
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
行波线天线的阻抗
行波天线的输入阻抗总是以实数为主，因为在低
South China University of Technology
用作战术野外天线，因为它不需要离地面太高。
频率较高时，在仰角和方位角平面里都有较窄的
束宽，并有较低的辐射角。
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering