移动电话天线形式3－－螺旋天线。

fff · 发表于 2006-3-30 23:01:00

螺旋天线是用金属线绕成螺旋的形状所构成的天线。通常是用同轴线馈电。螺旋天线的特
性取决于螺旋的直径与波长之比。
适合移动电话系统的是法向螺旋天线，该天线是一种慢波结构，电磁波沿螺旋轴线传播的
相速比直线天线的小，因此它的谐振长度可以缩短。与同样长度的偶极子天线相比，它的
辐射电阻就大得多，这些都是它的优点。缺点是频带窄、阻抗低，因此效率也低。
螺旋天线的辐射场是椭圆极化的，轴比可以通过下式来表示：
AR=2hλ/(πD)2
其中，D代表螺旋的直径，h代表螺距，λ代表工作波长。
实验表明，沿螺旋轴线方向的电流分布接近于正旋分布，因此求解天线产生于远区的方向
图仍可用迭加法把每一合成单元产生于远区的场量进行积分即可。显然，这种天线的方向
图和偶极子天线的方向图在外形上是差不多的。
法向螺旋天线的设计一般先取定螺旋的直径D和单位长度的圈数n计算其导波波长λg=λ/(
(1+20(nD)2.5(D/λ)0.5)0.5，这样可以确定谐振在1/4λ的鞭天线的长度为λ=λg/4，由
于λg<λ,因此法向螺旋天线有缩短谐振长度的作用。若已知D和l,则螺旋天线应有的圈数
为N≈30/fD• (l/D)0.2，绕制螺旋所用导线长度L≈N•πD≈πλ/10•
(l/D)0.2。
为了把辐射器的尺寸缩小到适用的大小，因而在移动电话系统使用螺旋天线。合理的选择
参数就可使正规模式的螺旋振子成为一种高效率辐射结构，其方向图和增益特性类似于半
波振子。效率高但长度短的螺旋振子比半波长振子的带宽窄，法向螺旋天线驻波比小于1.
5的带宽约为5%左右，这是由于它的高Q因子造成的，Q因子由天线线圈的匝数和直径决定。

在多数应用中，使用螺旋天线可把长度降低到在同一频率工作的谐振细导线天线长度的
1/3或更短，移动双向通信技术常用单极螺旋天线，其实际长度约为1/2波长，而电长度约
为1/4波长。实际长度可降到1/2波长以下，但性能损失通常是令人难以接受的。天线越短
，损失越大。
增益测量表明，手持移动电话与置于自由空间相比，其增益有显著损失。电话外壳上
的射频电流通过手臂传导和消散。另外，螺旋天线发出的一部场强直接耦合到手部，因此
又提供了一个附加损耗机构。一个中等高度的人手持移动电话壳体通常可形成3dB的增益损
失。
在GSM频段使用螺旋天线，就其使用而言除非壳体长度为1/4波长（约9cm）外，还有另
外一个缺点，如果设备壳体显著的大于1/4波长，壳体上的电流与螺旋体上的电流反相，就
会产生方向图扫掠，水平方向产生增益损失。

jianwave · 发表于 2006-6-14 15:17:00

楼主，何为“方向图扫掠”，能具体解说一下么？谢谢！

jianwave · 发表于 2006-6-14 17:14:00

楼主：你的公式不对吧？波长λg=λ/((1+20(nD)2.5(D/λ)0.5)0.5，这样可以确定谐振在1/4λ的鞭天线的长度为λ=λg/4 [RD.com]
，

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