天線理論 - 螺旋天線

螺旋天線是線天線的一種，其本身形成螺旋形。這是一種寬頻VHF和UHF天線。

螺旋天線的頻率範圍約為30MHz至3GHz。該天線工作在VHF和UHF頻段。

螺旋天線的結構和工作原理

螺旋天線或稱螺旋線天線，是指導線以螺旋狀纏繞並透過饋線連線到接地板的天線。它是提供圓極化波的最簡單天線。它用於包括衛星中繼等在內的地球外通訊。

上圖顯示了用於衛星通訊的螺旋天線系統。這些天線需要較大的室外空間。

它由一根以螺紋形狀纏繞的粗銅線或銅管組成，用作天線，並與稱為接地板的扁平金屬板配合使用。螺旋線的一端連線到電纜的中心導體，外導體連線到接地板。

上圖顯示了螺旋天線的影像，詳細說明了天線部件。

螺旋天線的輻射取決於螺旋的直徑、匝間距和螺距角。

螺距角是指螺旋線切線與垂直於螺旋軸平面的夾角。

$$\alpha = \tan^{-1}(\frac{S}{\pi D})$$

其中，

螺旋天線的主要工作模式有：

讓我們詳細討論一下。

在正常輻射模式下，輻射場垂直於螺旋軸。輻射的波是圓極化的。如果螺旋的尺寸比波長小，則可以獲得這種輻射模式。這種螺旋天線的輻射方向圖是短偶極子和環形天線輻射方向圖的組合。

上圖顯示了螺旋天線正常輻射模式的輻射方向圖。

它取決於螺旋直徑D及其匝間距S的值。這種工作模式的缺點是輻射效率低和頻寬窄。因此，它很少使用。

在軸向模式下，輻射沿螺旋軸的端射方向，波是圓極化的或近似圓極化的。透過將圓周增加到大約一個波長(λ)的量級，並將間距設定為大約λ/4，可以獲得這種工作模式。輻射方向圖沿軸向波束較寬且具有方向性，並在傾斜角產生較小的旁瓣。

該圖顯示了螺旋天線軸向輻射模式的輻射方向圖。

如果該天線設計用於右手圓極化波，則它將無法接收左手圓極化波，反之亦然。這種工作模式易於產生，並且在實際應用中更為普遍。

以下是螺旋天線的優點：

以下是螺旋天線的缺點：

以下是螺旋天線的應用：

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