1、第3章 行波天线,3.1 行波单导线及菱形天线 3.2 螺旋天线,3.1 行波单导线及菱形天线,行波单导线(TravelingWave Long Wire Antenna)是指天线上电流按行波分布的单导线天线。设长度为l的导线沿z轴放置，如图311所示，导线上电流按行波分布，即天线沿线各点电流振幅相等，相位连续滞后，其馈电点置于坐标原点。,设输入端电流为I0，忽略沿线电流的衰减，则线上电流分布为,（311）,3.1.1 行波单导线,图311 行波单导线及坐标,行波单导线辐射场的分析方法与对称振子相似，即把天线分割成许多个电基本振子，而后取所有电基本振子辐射场的总和，故,(312),式中，r为原
2、点至场点的距离;为射线与z轴之间的夹角。由上式可得行波单导线的方向函数为,(313),图312所示，由图可以看出行波单导线的方向性具有如下特点：,根据上式可画出行波单导线的方向图如,（1）沿导线轴线方向没有辐射。这是由于基本振子沿轴线方向无辐射之故。（2）导线长度愈长，最大辐射方向愈靠近轴线方向，同时主瓣愈窄，副瓣愈大且副瓣数增多。（3）当l/很大时，主瓣方向随l/变化趋缓，即天线的方向性具有宽频带特性。,图312 行波单导线的方向图(a)l=;(b)l=1.5;(c)l=3,看动画,图 313,最大辐射角的求解，可通过对F()取导数来计算，也可以近似计算如下：当l/很大时，方向函数中 项随的
3、变化比起 项快得多，因此行波单导线的最大辐射方向可由前一个因子决定，即由,决定，由该式可得最大辐射角,(314),上式适用于l/很大时的最大辐射角的计算。,(315),行波天线的输入阻抗近似为一纯电阻，可以利用坡印廷矢量在远区封闭球面上的积分求出辐射电阻，如图313所示，与驻波天线的辐射阻抗图145对比，可以看出，行波单导线的阻抗具有宽频带特性。行波单导线的方向系数可以用下列近似公式计算：,3.1.2 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314所示的菱形天线(Rhombic Antenna)。菱形天线水平地悬挂在四
4、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。,图 314,由于菱形天线两线之间的距离是变化的，故菱形线上各点的特性阻抗不等，从锐角端的600700变化到钝角处的1000。各点特性阻抗的不均匀性引起天线上局部的反射，从而破坏行波状态。为了使特性阻抗变化较小，菱形的各边通常用23根导线并在钝角处分开一定距离，使天线导线的等效直径增加，以减小天线各对应线段的特性阻抗的变化。菱形天
5、线的最大辐射方向位于通过两锐角顶点的垂直平面内，指向终端负载方向，具有单向辐射特性。,行波单导线的辐射场可由式（312）计算获得，求解菱形天线的辐射场即相当于求解四根导线在空间的合成场。如何才能使菱形天线获得最强的方向性，并使最大辐射方向指向负载方向呢？这可以通过适当选择菱形锐角20、边长l来实现。如图315所示，选择菱形半锐角,(316),即菱形四根导线各有一最大辐射方向指向长对角线方向，下面将证明图315中4个带阴影波瓣能在长对角线方向同相叠加。,参考图316(a)，在长对角线方向，1、2两根行波导线合成电场矢量的总相位差应该由下列三部分组成：,(317),图315 菱形天线的辐射,证明：
6、如图所示菱形天线的原理示意图，半锐角为单导线最大辐射方向与导线轴间的夹角。,这样12、14、23和34四根行波单导线各有一主瓣指向菱的长对角线方向。 (1)在12、23线上，A点、B点的对应元 、 在长对角线方向上的场点产生的场的相位差为分别为两线元的电流相位差、射线行程差相位差、极化相位差。,图315 菱形天线的辐射,A,B,: 行波单导线上的电流相位因子为A点： ，B点：,:如图所示，射程差,相位差(c) : 由行波单导线的辐射特性可知， 产生的场的极化如图所示。,A,B,E,F,l1,l2,由此可见A、B两点处的线元最大辐射方向指向锐角对角线方向，所以12、23线最大辐射方向指向锐角对角
7、线方向。 （2）12、14线上的线元 ，如图所示。,(a) 12、14线是传输线的对应线，所以线上对应点电流反相(b) 由图可见两线元在锐角对角线上射程差为零,(c) 由线元的辐射特性可知，两线元的场极化相反,A,B,E,F,l1,l2,(d) 由此可见，12、14线最大辐射方向指向锐角对角线方向。 (3) 同理可得23、34线最大辐射方向指向锐角对角线方向。 由此可见，菱形天线的最大辐射方向指向锐角对角线方向。,同引起的相位差，线上各对应点电流滞后kl，即i=-kl；E为电场的极化方向所引起的相位差，由图可直观地看出E=，将这些关系代入式(317)，可以得出总相位差,(318),即长对角线方
8、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316（b），在长对角线方向上射线行程差引起的相位差r=0，电流相位差i=，电场极化相位差E=，因此总相位差=2。根据以上分析，构成菱形天线的四条边的辐射场在长对角线方向上都是同相的，因此菱形天线在水平平面内的最大辐射方向是从馈电点指向负载的长对角线方向。而在其它方向上，一方面并不是各边行波导线的最大辐射方向，而且不一定能满足各导线的辐射场同相的条件，因此形成副瓣，且副瓣多，副瓣电平较大，这也正是菱形天线的缺点。,图316 菱形天线的工作原理,2.菱形天线方向函数上面我们定性地分析了菱形天线的方向特性。欲定量分析，其推导较繁，下面仅给
9、出在理想地面上的公式。过长轴的垂直平面的方向函数为,(319),式中,0为菱形的半钝角;为仰角;H为天线的架设高度。, 当=0时（0为最大辐射方向仰角），水平平面的方向函数为,(3110),式中为从菱形长对角线量起的方位角。在上述两个平面上电场仅有水平分量。方向图可由以上两式绘出，如图317所示。一般而言，菱形天线每边的电长度愈长，波瓣愈窄，仰角变小，副瓣增多。,图317 菱形天线的方向图 (a)水平平面方向图；(b)过长轴的垂直平面方向图,当工作频率变化时，由于l/较大，m基本上没有多大变化，故自由空间菱形天线的方向图带宽是很宽的。然而，实际天线是架设在地面上的，天线在垂直平面上的最大辐射方
10、向的仰角是与架设电高度H/直接相关的，频率的改变将引起垂直平面方向图的变化，这限制了天线方向图的带宽，一般绝对带宽仅能做到21或31。菱形天线载行波，其输入阻抗带宽是很宽的，通常可达到51。,对于窄频带天线，常用相对带宽，即(fmax-fmin)/f0100%来表示其频带宽度。而对于超宽频带天线，常用绝对带宽，即fmax/fmin来表示其频带宽度。通常，相对带宽只有百分之几的为窄频带天线，例如引向天线；相对带宽达百分之几十的为宽频带天线，例如螺旋天线；绝对带宽可达到几个倍频程的称为超宽频带天线，,3.菱形天线的尺寸选择及其变形天线当通信仰角0确定以后，选择主瓣仰角等于通信仰角。由菱形天线的垂直
11、平面方向函数可知，为使f(0)最大，可分别确定式（319）各个因子为最大，要使第三个因子为最大，应有sin(kHsin0)=1，即选择天线架高,(3111),使第二个因子为最大的条件是 sinkl(1-sin0cos0)/2=1，即天线每边长度,(3112),使第一个因子为最大的条件是,由此得到半钝角0和仰角0应满足如下关系：,(3113),根据以上三个结果，在通信方向的仰角0和工作波长确定以后，便可直接算出H、l 和0。不过,根据上述最佳尺寸算出的结果，菱形的边长可能很大，往往因占地面积过大难以做到，所以常根据最佳尺寸适当缩小。实践证明，将边长缩为最佳值的(11.5)/2时，可以得到满意的电
12、性能。,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，终端电阻必须能承受足够大的功率，通常用几百米长的二线式铁线来代替。铁线的特性阻抗等于天线的特性阻抗，它沿着菱形天线的长对角线的方向平行地架设在天线下面。铁线的长度取决于线上电流的衰减情况，例如取300500m长，可以使铁线末端电流衰减到始端电流的20%30，这样菱形天线上反射波就很微弱了。铁线末端接碳质电阻或短路后接地，这样也起避雷的作用。,菱形天线的主要优点是： （1）结构简单，造价低，维护方便； （2）方向性强，增益系数可达100左右； （3）频带宽，工作带宽可达（23）1； （4）可应用于较大的功率，
13、因为天线上驻波成分很小，因此不会发生电压或电流过大的问题。 菱形天线的主要缺点是：结构庞大，场地大，只适用于大型固定电台作远距离通信使用；副瓣多，副瓣电平较高；效率低，由于终端有负载电阻吸收能量，故天线效率为50%80左右。,为了改善菱形天线的特性参数，常采用双菱天线，它是由两个水平菱形天线组成的，如图318所示，菱形对角线之间的距离d0.8，其方向函数表达式为,(3114),图318 双菱天线,式中f1(,)是单菱形天线的方向函数表达式。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1.52倍。为了进一步改善菱形天线的方向性，可以将两副双菱天线并联同相馈电，它的增益和天线效率可以
14、比双菱天线增加1.72倍，其缺点是占地面积太大。,为了提高菱形天线的效率，可采用回授式菱形天线结构，如图319所示。回授式菱形天线没有终端吸收电阻，它是将终端剩余能量送回输入端，再激励天线“2”。如果回授至输入端的电流相位与输入端的馈源电流相位相同，那么剩余的能量也,图319 回授式菱形天线,就能辐射出去，从而提高了天线的效率。但是由于只能对某一频率做到同相回授，使天线具有频率选择性，而菱形天线主要侧重于它的宽频带特性，所以回授式菱形天线较少采用。,3.1.3 行波V形天线(TravelingWave Vee Antenna) 在现代高增益的短波天线中，常常使用庞大的天线（如菱形天线），它们或
15、者占地面积大，或者结构和架设都比较复杂，因此只能在固定台站中使用。然而，如图3110所示的V形斜天线(Sloping Vee Antenna)，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，因而适用于移动的台站中。,V形斜天线的工作性质是一种行波天线，根据行波单导线的辐射性质可知，V形斜天线具有下列基本特点：,（1）最大辐射方向在过角平分线的垂直平面内，与地面有一夹角，具有单向辐射特性，天线可以宽频带工作，带宽通常可达21。,图3110 V形斜天线,（2）终端接匹配负载，其阻值等于天线的特性阻抗，通常为400左右。由于终端负载上要吸收部分功率，故天线效率约为60%80%。,图3110
16、V形斜天线,（3）由于天线导线倾斜架设在地面上，且彼此不平行，特别是考虑地面影响时，电波的极化特性就更为复杂。一般而言，在过角平分线的垂直平面内，电波为水平极化波，在其它平面内为椭圆极化波，但当射线仰角较低时，天线主要辐射的是水平极化波。,还有一种行波V形天线，称为倒V形天线(Inverted Vee Antenna)，如图3 111所示，又称为天线，它相当于将水平的行波单导线从中部撑起。这种天线可看成是半个菱形天线，它的最大辐射方向指向终端负载方向，在包含天线的垂直平面内，电场是垂直极化波。,倒V形天线的优点是只需要一根木杆支撑，当与水平天线架设在一起时，它们之间的影响很小。此外，与其它行波
17、天线一样，倒V形天线具有较宽的频带特性，但效率低，占地面积也较大。,图3111 倒V形天线,3.1.4 低架行波天线, 低架行波天线由终端接有电阻的单导线构成，如图3112所示，导线与地面平行架设，架设高度通常为0m（铺地）、0.5m及1m。当负载阻抗等于天线特性阻抗时，线上载行波。这种天线架设方便、隐蔽。,图3112 低架行波天线,根据收发天线的互易性，同一天线作为接收天线和发射天线时，电性能相同，因此分析天线的电性能时，既可作发射天线来分析，又可作接收天线来分析。为了简便起见，我们应用接收天线工作原理来分析低架行波天线。,设电波传播方向如图3113(a)所示，且取纸平面为地面，由于地波传播
18、过程中的波前倾斜现象，来波电场包含两个分量，一个是垂直地面的垂直分量E，一个是位于传播方向上的纵向分量E。E在水平导线上不产生感应电动势，而E只有与导线,图3113 低架行波天线接收过程,1. 低架行波天线的工作原理,平行的分量Ecos才能在导线上产生感应电动势。若电场的相位以x=0点为参考点，则在导线单元dx上的感应电动势d=Ecose-jxcosdx，这一感应电动势将在接收机输入端产生电流dI;导线上各单元感应电动势在接收机输入端所产生的电流总和，即为总的接收电流。这就是接收天线将电磁波能量转换为高频电流能量的简单物理过程。,由于低架行波天线接收的是电波波前倾斜中电场的纵向分量E，因此在使
19、用该天线时，应尽可能地将天线架设在导电性能差的地面上。,图3113 低架行波天线接收过程,我们仍从接收天线的角度来分析，如图3113(b)所示，设电波从右侧=0方向传来，观察天线上任意两点如“1”点与“2”点的感应电动势。首先射线行程差将产生感应电动势的相位差，“1”点的相位超前“2”点的相位为x(为地面波的相移常数）。其次，当“1”点的感应电动势所产生的电流沿导线传播到接收机输入端时，由于“1”点较“2”点远x，故由电流沿导线传播而引起的相位“1”点滞后“2”点x（为导线上的相移常数）。,2. 低架行波天线的方向性,二者所引起的相位差起相消作用，因此，天线各点感应电动势所产生的流至接收机输入
20、端的电流基本上同相相加，因而接收总电流最大。反之，当电波从=180方向传来时，由射线行程差和电流沿线传播所引起的相位差，均使“1”点相位滞后“2”点，因而在接收机输入端各电流相位差较大，而使接收总电流减小，这就是低架行波天线具有单向接收（或辐射）性能的原因。接收机的接收电流与电波传来方向之间的关系曲线，就是接收天线的方向图。,图3114 低架行波天线方向图,3. 最佳长度lopt简介 低架行波天线之所以存在最佳长度，是因为天线低架使损耗及天线与地之间的分布电容增大，使导线上的传播速度 降低，呈现出导线上的波长缩短现象。在中等潮湿地面测出的实验数据如表311所示。,表311 中等潮湿地面的波长缩
21、短系数,由于导线上有波长缩短现象，在=0方向上天线各点感应电动势所产生的流到接收机输入端的电流不能真正达到同相相加，存在一定的相位差(-)x，因此低架行波天线就存在一个最佳长度，在此长度，=0方向上接收电流最大。低架行波天线最佳长度的表达式为,（3115）,式中、分别为地面波和导线上的波长。,低架行波天线与其它行波天线一样，由于天线上的电流为行波电流，输入阻抗为纯电阻，随频率变化很小，故可适用于宽波段工作（需保证在频率的最高端llopt）。由于它架设方便、隐蔽，可用于近距离专向侦听或通信。但是低架行波天线由于天线电流以大地为回路，造成较大的损耗，同时终端匹配电阻也要损耗一部分能量，故该天线效率
22、偏低。,3.2 螺旋天线,在2.2.3节已经介绍了螺旋天线(Helical Antenna)的三种辐射状态，本节将介绍螺旋柱直径D=（0.250.46）的端射型螺旋天线。这一天线又称为轴向模螺旋天线，简称为螺旋天线，它的主要特点是：,（1）沿轴线方向有最大辐射；,（2）辐射场是圆极化波；,圆柱形螺旋天线,（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）具有宽频带特性。螺旋天线是一种最常用的典型的圆极化天线(Circular Polarized Antenna)。下面首先介绍圆极化波的性质和应用。,3.2.1 圆极化波及其应用如果通信的一方或双方处于方向、位置不定的状态，例如
23、在剧烈摆动或旋转的运载体（如飞行器等）上，为了提高通信的可靠性，收发天线之一应采用圆极化天线。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，因法拉第旋转效应产生极化畸变，这也要求地面上安装圆极化天线作发射或接收天线。,圆极化波具有下述重要性质：（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，对右旋圆极化波也有相对应的结论；（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。,圆极化波的上述性质，使其具有广泛的应用价值。第一，使用一副圆极化天线可以接收任
24、意取向的线极化波。第二，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。第三，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。当然，这需对整个电视天线系统作改造，目前应用的仍是水平线极化天线。此外，在雷达中，可利用圆极化波来消除云雨的干扰，在气象雷达中可利用雨滴的散射极化响应的不同来识别目标。,圆极化天线的形式很多，如上一章所介绍的旋转场天线以及下一章将要介绍的等角螺旋天线和阿基米德螺旋天线等都是圆极化天线。当然，这些天线仅是在某一定空间角度范围内轴比近似地等于1，其它角度辐射的则是椭圆极化波或线极化波。 本节主要
25、介绍轴向模螺旋天线，这是一种广泛应用于米波和分米波段的圆极化天线，它既可独立使用，也可用作反射器天线的馈源或天线阵的辐射单元。,螺旋天线的直径D既可以是固定的，也可以是渐变的。直径D固定的螺旋天线，如图321所示，称为圆柱形螺旋天线；直径D渐变的螺旋天线，如图322所示，称为圆锥形螺旋天线。将圆柱形螺旋天线改型为圆锥形螺旋天线可以增大带宽。螺旋天线通常用同轴线来馈电，螺旋天线的一端与同轴线的内导体相连接，它的另一端处于自由状态，或与同轴线的外,3.2.2 螺旋天线的工作原理,图321 螺旋天线的结构,图322 圆锥形螺旋天线 (a)底馈；(b)顶馈,导体相连接。同轴线的外导体一般与垂直于天线轴
26、线的金属板相连接，该板即为接地板。接地板可以减弱同轴线外表面的感应电流，改善天线的辐射特性，同时又可以减弱后向辐射。圆形接地板的直径约为（0.81.5）。,图321 螺旋天线的结构,图322 圆锥形螺旋天线 (a)底馈；(b)顶馈,参考图323，螺旋天线的几何参数可用下列符号表示：D螺旋的直径；a螺旋线导线的半径； s螺距，即每圈之间的距离； 螺距角，N圈数；h轴向长度，h=Ns。 l0一圈的长度，,图323 螺旋天线几何参数 (a)几何图形；(b)一圈展开图形,分析螺旋天线时，可以近似地将其看成是由N个平面圆环串接而成的，也可以把它看成是一个用环形天线作单元天线所组成的天线阵。下面我们先讨论
27、单个圆环的辐射特性。为简便起见，设螺旋线一圈周长l0近似等于一个波长，则螺旋天线的总长度就为N个波长。由于沿线电流不断向空间辐射能量，因而达到终端的能量就很小了，故终端反射也很小，这样可以认为沿螺旋线传输的是行波电流。,设在某一瞬间t1时刻，圆环上的电流分布如图324(a)所示,该图左侧图表示将圆环展成直线时线上的电流分布，右侧图则是,(32 1),圆环的情况。在平面圆环上，对称于x轴和y轴分布的A、B、C和D四点的电流都可以分解为Ix和Iy两个分量，由图可看出:,t1时刻平面环的电流分布,上式对任意两对称于z 轴的点都成立。因此，在t1 时刻，对环轴（z 轴）方向辐射场有贡献的只是Iy，且它
28、们是同相叠加，其轴向辐射场只有Ey分量。 由于线上载有行波，线上的电流分布将随时间而沿线移动。为了说明辐射特性，再研究另一瞬间t2 t1+T/4（ T为周期）时刻的情况，此时电流分布如图324 (b)所示，对称点 A、B、C、和D 上的电流发生了变化，由图可看出,t1+T/4时刻平面环的电流分布,t1,t1+T/4,t1时刻平面环的电流分布,(32 1),t1,同理，此时y分量被抵消，而Ix都是同相的，所以轴向辐射场只有Ex分量。这说明经过T/4的时间间隔后，轴向辐射的电场矢量绕天线轴z旋转了90。显然，经过一个周期T的时间间隔，电场矢量将旋转360。由于线上电流振幅值是不变的，故轴向辐射的场
29、值也不会变。由此可得出，周长为一个波长的载行波圆环沿轴线方向辐射的是圆极化波。,t1+T/4时刻平面环的电流分布,t1+T/4,综上所述，螺旋天线上的电流是行波电流，每圈螺旋线上的电流分布绕z轴以频率不断旋转，因而z轴方向的电场也绕z轴旋转，这样就产生了圆极化波。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。此外还应注意，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，因此螺旋天线必须是左旋的。,t1,图324 t1和t1+T/4时刻平面环的电流分布,3.2.3 螺旋天线的
30、电参数估算理论分析表明，螺旋结构天线上的电流可以用传输模Tv表示，下标v表示沿一圈螺线电流的相位变化2v。各传输模在螺线天线总电流中所占的地位与螺线圈长l0有很大关系。当l00.5时，T0模占主要地位，而且电流几乎不衰减地传输，传至终端后发生反射，形成驻波分布，即2.2.3节中螺旋鞭天线的情况，如图2221（a）所示。,当l0=(0.81.3)时，T1模占优势，T1模表示每圈螺旋线的电流相位变化一个周期，这时T0模很快衰减，天线上的电流接近行波分布，在天线轴向有最大辐射，即本节所讨论的轴向模螺旋天线。当l01.3时，T2模被激励起来，T2模表示在一圈螺旋线上有两个周期的相位变化，随着l0/的增
31、大，T2模取代T1模而占支配地位，这时的方向图变为圆锥形，如图22 21(c)所示。,行波电流使螺旋天线产生沿轴向的端射波瓣，其方向图可通过将其视为N元均匀激励等间距端射阵求出，相邻阵元之间电流相位差,图323 螺旋天线几何参数 (a)几何图形；(b)一圈展开图形,其中1、v1分别为T1模的相移常数和相速。但实际上0，这时单个环除Ix、Iy分量外,还有Iz分量，所以严格计算辐射方向图函数的过程较复杂，这里只给出计算结果。按图324所示的坐标系，当螺线圈数N为整数时，电场矢量的两分量E、E在相位上有90相差，它们的归一化方向图函数分别为,（323）,在0的z轴向获得圆极化波的条件为q|=0=1，
32、即,式中,（324）,计算两相邻圈的轴向辐射场的总相差时将上式代入， 即得,（325）,式中,1l0为相邻两圈之间电流相位差，ks为相邻两圈之间射线行程差所产生的相位差。可见式（324）也是保证各圈的辐射场能在轴向同相叠加的条件，即满足普通端射阵条件。但这时的方向系数并不是最大，按汉森-伍德耶特强方向性端射阵的条件，要在轴向有最大方向系数，第一圈和最后一圈的场强应有一附加相位差，据此，相邻两圈的相位差应为,（326）,由此可求出,（327）,当v1满足上式时，则在沿螺旋轴方向可得到最大方向系数。图325绘出了=12.6、N=6时,v1与l0/的关系的测量结果，图中虚线所表示的就是式（327），
33、圈点是实验结果。这说明，T1模的相速v1在很宽的频率范围内（fmax/fmin=1.82）能自动调整到保持最大方向系数所需要的数值。,当然，在v1=v1opt时，不能保证圆极化的条件，不过当圈数N较大时，式（324）和式（327）是相差不大的。以上是轴向辐射状态的螺旋天线能在较宽频带工作的重要原因。,图325 T1模相速v1与l0/关系曲线,（1）天线的方向系数或增益为,（328）,（2）方向图的半功率角为,（329）,根据大量测试可得出有关螺旋天线的方向系数、波束宽度等经验公式。下面介绍工程上常用的估算公式，这些公式适用于螺距角=1216，圈数N3，每圈长度l0=(3/44/3)。,（4）输入阻抗为,（5）极化椭圆的轴比为,（3212）,（3）方向图零功率张角为,（3210）,由于螺旋天线在l0=(3/44/3)的范围内保持端射方向图，轴向辐射接近圆极化，因而螺旋天线的绝对带宽可达,（3213）,天线增益G，与圈数N及螺距s有关，即与天线轴向 长度h有关。计算表明，当N15以后，随h的增加,G增加不明显，所以圈数N一般不超过 15圈。为了提高增益，可采用螺旋天线阵。,
