一种提高螺旋天线带宽的方法技术

本发明专利技术涉及螺旋天线技术领域，公开了一种提高螺旋天线带宽的方法。具体包括以下过程：步骤1，在螺旋天线工作频率范围之间选择两个频率，根据频率点将螺旋天线划分为三段，并在螺旋天线尾部增加第四段螺旋线；步骤2，计算螺旋天线的参数，所述参数包括每一段的直径、螺距、螺旋圈数和递变直径；步骤3，进行全波仿真调节螺旋天线的参数。本发明专利技术的技术方案，使相同工作频率范围内，比现有的螺旋天线设计方案的驻波、轴比、增益等性能好，工作带宽远大于传统设计方法。

A Method to Improve the Bandwidth of Helical Antenna

The invention relates to the technical field of helical antenna, and discloses a method for improving the bandwidth of helical antenna. It includes the following procedures: step 1, selecting two frequencies between the working frequency range of the helical antenna, dividing the helical antenna into three segments according to the frequency points, and adding a fourth helix at the tail of the helical antenna; step 2, calculating the parameters of the helical antenna, including the diameter of each segment, pitch, helical coils and progressive diameter; step 3, adjusting the helical antenna by full-wave simulation. The parameters of helical antenna. The technical scheme of the present invention makes the standing wave, axis ratio, gain and other performances of the spiral antenna design scheme better than those of the existing spiral antenna design scheme in the same working frequency range, and the working bandwidth is much larger than that of the traditional design method.

【技术实现步骤摘要】
一种提高螺旋天线带宽的方法
本专利技术涉及螺旋天线
，特别是一种提高螺旋天线带宽的方法。
技术介绍
螺旋天线即轴向模螺旋天线，指螺旋直径D约为0.25～0.46倍波长时，最大辐射方向沿着螺旋线的轴线，辐射场为圆极化，输入阻抗近似为纯电阻的天线。通常为了获得较好的天线性能，螺旋天线的螺旋直径D、螺距S和螺旋圈数N需与工作波长λ满足严格的关系，而能同时满足三个关系的频段较窄，所以高性能螺旋天线只能工作在很窄的频段内，为了展宽高性能螺旋天线的工作频带，可以递变螺旋天线的有关几何参数，比如螺距S、螺旋线直径D等。现有螺旋天线设计方法中，为展宽天线工作带宽，递变螺旋线螺距S和螺旋线直径D，但整个天线中螺旋线的螺距S和螺旋线直径D变化模式只有一种，即N圈螺旋线形成锥台的锥度为一定值，这种方法对高性能螺旋天线工作频段展宽效果有限，不能实现更宽的工作带宽。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种提高螺旋天线带宽的方法。本专利技术采用的技术方案如下：一种提高螺旋天线带宽的方法，具体包括以下过程：步骤1，在螺旋天线工作频率范围之间选择两个频率，根据频率点将螺旋天线划分为三段，并在螺旋天线尾部增加第四段螺旋线；步骤2，计算螺旋天线的参数，所述参数包括每一段的直径、螺距、螺旋圈数和递变直径；步骤3，进行全波仿真调节螺旋天线的参数。进一步的，所述步骤1中，螺旋天线的工作频率为fL～fH，在fL～fH之间选定两个频率点f1、f2，则fL～f1，f1～f2和f2～fH三个频率段对应第一段螺旋线、第二段螺旋线、第三段螺旋线，所述第一段螺旋线、第二段螺旋线、第三段螺旋线和第四螺旋线依次首尾连接。进一步的，所述步骤2的具体过程为：步骤21，根据频率点fL，f1、f2和fH，用直径公式计算出频率点对应的四个直径D1、D2、D2、D4，其中λ为频率点对应的波长；步骤22，根据螺距S＝πD×tanα，其中α为螺旋节距的升角(取值5°～16°)，计算第一段螺旋线、第二段螺旋线、第三段螺旋线的螺距S1,S2和S3；步骤23，根据天线增益要求及轴向长度L限制，由L＝S1N1+S2N2+S3N3+S4N4计算第一段螺旋线、第二段螺旋线、第三段螺旋线的螺旋圈数N1,N2和N3,所述第一段螺旋线、第二段螺旋线、第三段螺旋线的螺旋圈数N1,N2和N3需满足大于等于2的条件，其中第四段螺旋线N4为2；步骤24，根据其中i∈{1,2,3,4}，D5第四段螺旋线未连接端的直径(小于D4，可根据螺旋线机械安装固定要求，取较小的值)，计算第一段螺旋线、第二段螺旋线、第三段螺旋线、第四段螺旋线的直径递变ΔD1，ΔD2，ΔD3，ΔD4。与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本专利技术的技术方案，使相同工作频率范围内，比现有的螺旋天线设计方案的驻波、轴比、增益等性能好，工作带宽远大于传统设计方法。附图说明图1是本专利技术宽带高性能柱螺旋天线螺旋线的结构示意图。图2是本专利技术宽带高性能柱螺旋天线驻波仿真曲线的示意图。图3是本专利技术宽带高性能柱螺旋天线轴比仿真曲线的示意图。图4是本专利技术宽带高性能柱螺旋天线方向图仿真曲线。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步描述。一种提高螺旋天线带宽的方法，如图1所示是螺旋天线的结构示意图，具体包括以下过程：步骤1，在螺旋天线工作频率范围之间选择两个频率，根据频率点将螺旋天线划分为三段，并在螺旋天线尾部增加第四段螺旋线；本实施例的螺旋天线的工作频率为1GHz～1.7GHz，在1GHz～1.7GHz之间选定两个频率点1.2GHz、1.45GHz，则1GHz～1.2GHz、1.2GHz～1.45GHz、1.45GHz～1.7GHz三个频率段对应第一段螺旋线、第二段螺旋线、第三段螺旋线，所述第一段螺旋线、第二段螺旋线、第三段螺旋线和第四螺旋线依次首尾连接。步骤2，计算螺旋天线的参数，所述参数包括每一段的直径、螺距、螺旋圈数和递变直径；其中，所述步骤2的具体过程为：步骤21，根据频率点1GHz、1.2GHz、1.45GHz和1.7GHz，用直径公式计算出频率点对应的四个直径D1、D2、D3、D4，其中λ为频率点对应的波长；步骤22，根据螺距S＝πD×tanα，计算第一段螺旋线、第二段螺旋线、第三段螺旋线的螺距S1,S2和S3，第四段螺旋线的螺距S4根据选定的实际情况为已知量；步骤23，根据天线增益要求及轴向长度L限制，由L＝S1N1+S2N2+S3N3+S4N4计算第一段螺旋线、第二段螺旋线、第三段螺旋线的螺旋圈数N1,N2和N3,所述第一段螺旋线、第二段螺旋线、第三段螺旋线的螺旋圈数N1,N2和N3需满足大于等于2的条件，其中第四段螺旋线N4为2；步骤24，根据其中i∈{1,2,3,4}，D5第四段螺旋线未连接端的直径，为已知量，计算第一段螺旋线、第二段螺旋线、第三段螺旋线、第四段螺旋线的直径递变ΔD1，ΔD2，ΔD3，ΔD4。参数具体值如下表1。表1频率f递变螺旋线DSNΔD1GHz第一段95.531.531.51.2GHz第二段79.626.361.21.45GHz第三段65.921.7911.7GHz第四段56.218.526用上表1几何参数建立螺旋线模型，如图1所示，螺旋线最大直径为95.5mm，总长度为485mm。步骤3，进行全波仿真调节螺旋天线的参数。采用全波电磁仿真软件计算天线辐射性能，根据仿真结果对几何参数进行微调，得到天线驻波曲线如图2，全频段驻波小于1.38，轴比曲线如图3，全频段轴比小于0.72dB，方向图如图4所示，增益大于12.2dBi。本专利技术并不局限于前述的具体实施方式。本专利技术扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本专利技术的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本专利技术权利要求保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高螺旋天线带宽的方法，其特征在于，具体包括以下过程：步骤1，在螺旋天线工作频率范围之间选择两个频率，根据频率点将螺旋天线划分为三段，并在螺旋天线尾部增加第四段螺旋线；步骤2，计算螺旋天线的参数，所述参数包括每一段的直径、螺距、螺旋圈数和递变直径；步骤3，进行全波仿真调节螺旋天线的参数。

【技术特征摘要】
1.一种提高螺旋天线带宽的方法，其特征在于，具体包括以下过程：步骤1，在螺旋天线工作频率范围之间选择两个频率，根据频率点将螺旋天线划分为三段，并在螺旋天线尾部增加第四段螺旋线；步骤2，计算螺旋天线的参数，所述参数包括每一段的直径、螺距、螺旋圈数和递变直径；步骤3，进行全波仿真调节螺旋天线的参数。2.如权利要求1所述的提高螺旋天线带宽的方法，其特征在于，所述步骤1中，螺旋天线的工作频率为fL～fH，在fL～fH之间选定两个频率点f1、f2，则fL～f1，f1～f2和f2～fH三个频率段对应第一段螺旋线、第二段螺旋线、第三段螺旋线，所述第一段螺旋线、第二段螺旋线、第三段螺旋线和第四螺旋线依次首尾连接。3.如权利要求2所述的提高螺旋天线带宽的方法，其特征在于，所述步骤2的具体过程为：步骤21，根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯伶利，林鑫超，马达，唐益民，薛金阳，王森，陈林，郭峥，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51