宽带宽角四臂螺旋天线

3 天线设计和性能指标

四臂螺旋天线的结构如图3，它由四根螺旋臂组成，每根螺旋臂分别截取四分之一周长，实则介于螺旋和单极子天线之间，为两者的综合变形。D为螺旋天线的直径，S为螺距，螺旋线起点到接地板之间的距离为g。

图7 天线驻波曲线

经过调整得到D＝45mm，S＝130mm，d=4mm,g＝3mm(分别改变参数D和S的值，可以得到不同的波束形状，d可以调整天线驻波)。图7为天线的驻波曲线，在2.0～2.4GHz内驻波小于2.0。图8则为天线增益（交叉极化）方向图曲线。

对于螺旋来说，各参数需要满足

，适当的改变D和S的值，可以得到不同的方向图赋形，图8分别给出了三组参数的方向图，可以看出随着D的增加，S的减小，天线波束变窄，反之则变宽。

图8 增益方向图

从图中还可以天线参数对轴比（交叉极化）的影响不大，不同情况下天线交叉极化均大于10dB，即轴比均小于6dB。从天线模型上可以看出，馈电网络提供的是右旋圆极化的馈电方式，而螺旋的绕制方向却为左旋，我们采用这样相反的形式，适当调整天线尺寸，正好可以使低剖面方向场强叠加，得到了宽角宽波束的方向图。如图8所示，天线波束在±80^°时，不仅有较高的增益，而且依然保持了良交叉极化特性。

4 结论

本文给出了一种宽带、90⁰自相移结构的平衡馈电网络，它不仅能为四臂螺旋天线提供最优的匹配，还能够广泛的使用在其他圆极化天线中。同时采用反向的螺旋绕制方式，得到了宽角宽波束的增益方向性图，这是一种全新的天线，它不仅成本低、结构简单，而且天线方向图特殊，具有很高的工程实用性。