自补型阿基米德平面螺旋天线的设计与分析

自补型阿基米德平面螺旋天线的设计与分析2003 年 7 月

遥　测　遥　控

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自补型阿基米德平面螺旋天线的设计与分析
李连辉
( 北京遥测技术研究所　北京　100076)

文　摘　阿基米德平面螺旋天线是一种可用在 L 波段、 C 波段或更高波段的宽频带天线, 在驻波比小于 2. 5: 1 时, 带宽可达到 40: 1, 但其效率却不到 40% 。当效率提高时, 带宽又只有 2: 1 左右。文中介绍一种自补型阿基米德平面螺旋 天线, 它的效率较普通阿基米德平面螺旋天线高出约一倍, 频带宽度能达到十个倍频程以上。 主题词　阿基米德平面螺旋天线　天线　阻抗变换器

前　言
早在 20 世纪 50 年代, 人们便开始了宽频带天线的讨论, 一致认为, 天线不能用于宽频带的原因是当频率改 变时, 天线的线性电长度相应发生变化, 从而破坏了天线的性能参量。 如果能设计出一种天线, 它的外形只由角度 决定, 而不包含线性长度, 则天线的性能就可以不受频率改变的影响。 例如, 无限长的双锥天线, 天线的性能只由 圆锥顶角的大小决定, 与频率无关。 实际上, 天线的长度不可能是无限长的。 但如果就无 限长天线设计出一种仅由角度表征其特性的天线, 并使 天线电流离开馈电点时逐渐减小, 则在电流足够小处把 天 线截断将不会影响它的宽频带特性 [ 1 ]。 鉴于此, 在 1959 年提出了一种等角螺旋天线。 图 1 是一个双臂平面等角螺旋天线, 其曲线方程为 aΥ ( 1) r = r0 e 式中各参数的定义示于图 1。 该天线很好地实现了宽频 带特性。 由图 1 可以看到, 双臂平面等角螺旋天线带线的宽 度随着半径的增大而逐渐展宽。 如果使带线宽度始终保 图 1　平面等角螺旋天线 持不变, 并使相邻两臂之间的缝隙宽度等于带线宽度, 就 形成了的阿基米德平面螺旋天线[ 2 ]。 阿基米德平面螺旋天线虽然早在 20 世纪