螺旋天線的制作參數(shù).doc

螺旋天線的制作參數(shù)2009-08-01 20:01我在論壇上混了一段時(shí)間了，到目前仍然沒(méi)有作為，慚愧呀，由于興趣所在，我找了天線原理書(shū)籍，其中介紹的螺旋天線有明確的參數(shù)和方法，這里我就把書(shū)中的內(nèi)容簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)述一下吧。（高手就繞過(guò)吧）首先了解一些基礎(chǔ)部分：1、我們的WLAN所使用的2.4GHz電磁波是行波，即電磁波的電場(chǎng)和磁場(chǎng)兩者都與電波的傳播方向相垂直。2、我們的天線主要是利用電磁波中的電場(chǎng)分量來(lái)負(fù)載信息的正題：螺旋天線的制作參數(shù) 我們制作螺旋天線是將銅絲繞著圓管一圈圈斜向上繞，角度繞過(guò)360度時(shí)算作是一圈，繞這一圈所使用的一匝銅線長(zhǎng)度記為L(zhǎng)，把上下相鄰兩圈的間距記作S，銅線形成的螺圈的實(shí)際半徑記為R（就是PVC管的半徑+銅線的橫切面半徑)，用這個(gè)半徑R算出來(lái)的圓周長(zhǎng)記為O.（有些符合不知如何輸入，我只好用文字，鍛煉大家的理解和想象能力了）L: 螺線旋轉(zhuǎn)一圈的長(zhǎng)度 ，； S:上下相鄰兩個(gè)螺圈的距離 R: 螺圈的半徑（PVC管的半徑+銅線的橫切面半徑） O：螺圈的周長(zhǎng)（用R算出來(lái)的那個(gè)）， 對(duì)于波長(zhǎng)和L長(zhǎng)度的關(guān)系：（下面指的是比值）L/波長(zhǎng)1.3 -L大于1.3個(gè)波長(zhǎng)，圓錐輻射模式 我們要的是軸向輻射模式L對(duì)應(yīng)的是工作波長(zhǎng)，對(duì)于行波L可以取值范圍是 0.81.3個(gè)波長(zhǎng)，我們最好就直接用一個(gè)波長(zhǎng)，即12.6CM算了L 、S、O 三者的關(guān)系：L的平方=S的平方+O的平方 LS ; LO S和O關(guān)系不定我們確定好 L 長(zhǎng)度之后，S 和 O 是可以方便自定義的，這樣我們可以去方便利用用不同口徑的PVC管了理論是這樣說(shuō)的，我還沒(méi)有親自去試驗(yàn)?zāi)?完整結(jié)構(gòu)形象概樣：1銅線繞在圓管上作為天線部分，圈數(shù)多點(diǎn)好； 2 反射金屬板（約一個(gè)波長(zhǎng)直徑的圓，形狀其實(shí)無(wú)關(guān)，主要看面積） 3 這兩者不相接，相互距離盡量小些即可接線方式：將饋線接在銅線的一段，屏蔽層接反射板補(bǔ)充說(shuō)明：1銅線繞多少圈及相應(yīng)效果本書(shū)沒(méi)有數(shù)據(jù)可查，我想至少要10多圈吧，可能是越多越好吧2通過(guò)L 、S、O 三者的關(guān)系，我們可以利用上多種口徑的PVC管，而不用拘泥了老外給出的數(shù)據(jù)了。這里L(fēng)=12.6cm是固定的啦它就是2.45Ghz電波的波長(zhǎng)，O約等于PVC管的周長(zhǎng)（不是直徑D呀，注意了,O=3.14*D），具體來(lái)說(shuō)就是只要水管的直徑D小4.01cm的原則上都是可以利用的。3由于我沒(méi)有條件去實(shí)踐，所以不知到效果會(huì)是怎樣，據(jù)某網(wǎng)頁(yè)的計(jì)算軟件來(lái)看，15圈左右就有25dB的增益，具體的我也不知道，還有賴(lài)于各位做一回排頭兵，試一試并發(fā)布一下效果圖，共同提高大家的水平！具體操作：制作并不復(fù)雜，其實(shí) L 、S 、O 三者構(gòu)成的是直角三角形，如下圖，大家只要事先將實(shí)際尺寸的圖線畫(huà)在一張紙上面，然后貼在PVC管上面繞線的具體位置就一目了然了?？聪聢D就會(huì)明白的了，很簡(jiǎn)單的！將圖紙貼在PVC管上之后沿著對(duì)角線(L)繞銅絲就行了，不是很方便嗎.繞線位置圖.jpg (31.97 KB) 相關(guān)公式.jpg (22.23 KB) 相關(guān)公式 （更正：天線的方向系數(shù)）借圖說(shuō)明螺旋天線01.jpg (144.43 KB) 借圖說(shuō)明螺旋天線02.JPG (34.07 KB) 袖珍通訊機(jī)用天線的設(shè)計(jì)和制作曹志宇袖珍通訊機(jī)由于體積小，重量輕，使用方便等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于社會(huì)各部門(mén)，這種機(jī)器現(xiàn)在廣泛應(yīng)用一種螺旋天線，一般成品螺旋天線都用導(dǎo)電性能良好的金屬線繞成并密封好。其工作原理下：圖1所示一般天線結(jié)構(gòu)示意圖。D是螺旋天線直徑，L是螺旋天線長(zhǎng)度，是螺距，、是螺旋線上相對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)。一般可以認(rèn)為，電磁波沿金屬螺旋線以光速C作勻速運(yùn)動(dòng)。從點(diǎn)到點(diǎn)即進(jìn)行一個(gè)螺旋，所需時(shí)間為t=D/C而對(duì)螺旋天線而言，其軸向電磁波只運(yùn)動(dòng)行進(jìn)了一個(gè)螺距，其軸向等效速率=/t=/C(D)這種關(guān)系也可用圖2形式解釋。由圖2可知：=Csin=C/（D）C由上式可以看出，總是小于等于C的。故螺旋天線能使電磁波運(yùn)動(dòng)速度減慢，是一個(gè)慢波系統(tǒng)，其等效波長(zhǎng)等效小于工作波長(zhǎng)。對(duì)于螺旋天線而言，應(yīng)諧振于其1/4等效波長(zhǎng)，因而能縮短螺旋天線的幾何長(zhǎng)度。對(duì)于工作于一定中心頻率的通訊機(jī)來(lái)說(shuō)，其所需繞的線圈數(shù)N可以由下式近似算出：螺距：=L/N所需金屬線長(zhǎng)度：=ND對(duì)于一般通訊機(jī)可取L=2040cmD=1020mm下表是對(duì)一些常用頻率螺旋天線的設(shè)計(jì)實(shí)例，其他頻率也可類(lèi)似設(shè)計(jì)。f是工作中心頻率；D是螺旋天線直徑；L是螺旋天線長(zhǎng)度；N是螺旋圈數(shù)；是所需金屬線長(zhǎng)度。以上N、為了實(shí)際制作需要均取近似值。制作時(shí)可用直徑0.51.5mm漆包線或鍍銀銅線或鋁線在直徑為D的有機(jī)玻璃或其他絕緣材料上繞制，并在棒的兩頭打上小孔，以利于固定金屬線；在棒的底端焊上較粗的金屬桿或插頭固定在棒上，以利于與機(jī)器連接；整個(gè)螺旋天線的外面可用橡膠管或其他材料套封，并在頂端蓋上橡皮帽或用其他材料密封，這樣既美觀大方，又防雨防蝕，經(jīng)久耐用。如果沒(méi)有上述金屬絲，也可采用多股細(xì)絕緣導(dǎo)線代替，效果相同，只是繞制時(shí)固定較為困難。以上螺旋天線也可用于各種小型遙控設(shè)備及其他類(lèi)似機(jī)器上。為了比較慢波天線與常規(guī)拉桿天線的不同，說(shuō)明慢波天線尺寸較小的優(yōu)點(diǎn)，我們可對(duì)拉桿天線作一計(jì)算。設(shè)定參數(shù)如下：頻率f=27MHZ波速c=3108M（注：108應(yīng)為10的8次方）天線應(yīng)諧振于1/4工作波長(zhǎng)，則按公式可計(jì)算拉桿天線的長(zhǎng)度：L=1/4=1/4c/f=1/