袖珍通訊機用螺旋天線的原理,設計與制作,Helical antenna
關鍵字:螺旋天線
袖珍通訊機由于體積小,重量輕,使用方便等優點而被廣泛應用于社會各部門,這種機器現在廣泛應用一種螺旋天線,一般成品螺旋天線都用導電性能良好的金屬線繞 成并密封好。其工作原理下:圖1所示一般天線結構示意圖。D是螺旋天線直徑,L是螺旋天線長度,ρ是螺距,Ⅰ、Ⅱ是螺旋線上相對應兩點。

一般可以認為,電磁波沿金屬螺旋線以光速C作勻速運動。 從Ⅰ點到Ⅱ點即進行一個螺旋,所需時間為:
t=πD/C
而對螺旋天線而言,其軸向電磁波只運動行進了一個螺距ρ,其軸向等效速率:
υ=ρ/t=ρ/C(πD)
這種關系也可用圖2形式解釋。由圖2可知:
υ=Csinθ=Cρ/(πD)≤C
由上式可以看出,υ總是小于等于C的。故螺旋天線能使電磁波運動速度減慢,是一個慢波系統,其等效波長λ等效小于工作波長λ。對于螺旋天線而言,應諧振于其1/4等效波長,因而能縮短螺旋天線的幾何長度。
對于工作于一定中心頻率的通訊機來說,其所需繞的線圈數N可以由下式近似算出:

螺距:υ=L/N
所需金屬線長度:ι=NπD
對于一般通訊機可取
L=20~40cm
D=10~20mm
下表是對一些常用頻率螺旋天線的設計實例,其他頻率也可類似設計。
f是工作中心頻率;
D是螺旋天線直徑;
L是螺旋天線長度;
N是螺旋圈數;
ι是所需金屬線長度。
以上N、ρ為了實際制作需要均取近似值。
制作時可用直徑0.5~1.5mm漆包線或鍍銀銅線或鋁線在直徑為D的有機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,以利于與機器連接;整個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,經久耐用。如果沒有上述金屬絲,也可采用多股細絕緣導線代替,效果相同,只是繞制時固定較為困難。
以上螺旋天線也可用于各種小型遙控設備及其他類似機器上。
為了比較慢波天線與常規拉桿天線的不同,說明慢波天線尺寸較小的優點,我們可對拉桿天線作一計算。
設定參數如下:
頻率f=27MHZ
波速c=3×108M(注:108應為10的8次方)
天線應諧振于1/4工作波長,則按公式可計算拉桿天線的長度:
L=1/4λ=1/4c/f=1/4(3×108/27×108)=2.78m(注:108應為10的8次方)
按照上面的表格,可知如果使用螺旋天線,中心頻率為27MHZ的慢波天線,其外觀長度僅40cm,尺寸約僅為拉桿天線的七分之一。


一般可以認為,電磁波沿金屬螺旋線以光速C作勻速運動。 從Ⅰ點到Ⅱ點即進行一個螺旋,所需時間為:
t=πD/C
而對螺旋天線而言,其軸向電磁波只運動行進了一個螺距ρ,其軸向等效速率:
υ=ρ/t=ρ/C(πD)
這種關系也可用圖2形式解釋。由圖2可知:
υ=Csinθ=Cρ/(πD)≤C
由上式可以看出,υ總是小于等于C的。故螺旋天線能使電磁波運動速度減慢,是一個慢波系統,其等效波長λ等效小于工作波長λ。對于螺旋天線而言,應諧振于其1/4等效波長,因而能縮短螺旋天線的幾何長度。
對于工作于一定中心頻率的通訊機來說,其所需繞的線圈數N可以由下式近似算出:

螺距:υ=L/N
所需金屬線長度:ι=NπD
對于一般通訊機可取
L=20~40cm
D=10~20mm
下表是對一些常用頻率螺旋天線的設計實例,其他頻率也可類似設計。
f是工作中心頻率;
D是螺旋天線直徑;
L是螺旋天線長度;
N是螺旋圈數;
ι是所需金屬線長度。
以上N、ρ為了實際制作需要均取近似值。
制作時可用直徑0.5~1.5mm漆包線或鍍銀銅線或鋁線在直徑為D的有機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,以利于與機器連接;整個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,經久耐用。如果沒有上述金屬絲,也可采用多股細絕緣導線代替,效果相同,只是繞制時固定較為困難。
以上螺旋天線也可用于各種小型遙控設備及其他類似機器上。
為了比較慢波天線與常規拉桿天線的不同,說明慢波天線尺寸較小的優點,我們可對拉桿天線作一計算。
設定參數如下:
頻率f=27MHZ
波速c=3×108M(注:108應為10的8次方)
天線應諧振于1/4工作波長,則按公式可計算拉桿天線的長度:
L=1/4λ=1/4c/f=1/4(3×108/27×108)=2.78m(注:108應為10的8次方)
按照上面的表格,可知如果使用螺旋天線,中心頻率為27MHZ的慢波天線,其外觀長度僅40cm,尺寸約僅為拉桿天線的七分之一。

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規問題,請聯系本站處理。
舉報投訴
發布評論請先 登錄
相關推薦
RF天線原理介紹(值得收藏)
是每個無線系統都有天線,我們也許沒看到,沒認識到,但事實上它就在那里。天線的任務很簡單:它把電信號轉化成無線波(在發射機中)或是把無線波轉化成電信號(在接收機中)或者二者兼而有之。
發表于 03-14 09:21
【DIY】用EWM201系列無線音頻模塊制作對講機
對講機,我們知道它不需要任何網絡支持就可以通話,沒有話費,為我們的生活提供了許多便利。常見的對講機主要由天線、主機、電池和座充組成。對講機分為模擬對講機、數字對講

Aigtek功率放大器驅動新型長波通訊天線信號收發測試
實驗名稱:功率放大器驅動新型長波通訊天線信號收發測試 實驗內容:首先使用信號發生器產生一個交流電信號,利用功率放大器將其有效值放大到30V,連接到新型磁電天線上,驅動產生機械振動,由于磁電天線

功率放大器在驅動新型長波通訊天線信號收發測試中的應用
實驗名稱:功率放大器驅動新型長波通訊天線信號收發測試實驗方向:長波天線器件實驗設備:ATA-3090C功率放大器,信號發生器、示波器、信號分析儀等實驗目的:首先使用信號發生器產生一個交流電信號,利用

功率放大器驅動新型長波通訊天線信號收發測試
實驗名稱:功率放大器驅動新型長波通訊天線信號收發測試實驗內容:首先使用信號發生器產生一個交流電信號,利用功率放大器將其有效值放大到30V,連接到新型磁電天線上,驅動產生機械振動,由于磁電天線

天線系數與天線增益的關系
天線系數與天線增益是天線設計和應用中非常重要的概念。本文將介紹天線系數與天線增益的關系,包括它們的定義、計算方法、影響因素以及在實際應用中的
上位機與下位機之間的通訊方式
在工業自動化、數據處理和控制系統等領域中,上位機和下位機之間的通訊是確保系統高效、穩定運行的關鍵。上位機作為系統的主要控制器,負責數據處理、監控管理、人機交互等任務;而下位
如果只是把ESP32系列芯片當成普通單片機用,天線引腳LNA_IN,如何處理?
如果只是把ESP32系列芯片當成普通單片機用,天線引腳LNA_IN,如何處理?
是接地,還是懸空?
謝謝
發表于 06-05 08:20
天線增益用什么設備測試
天線增益是指天線相對于參考天線(通常為半波長偶極天線)在特定方向上的輻射能力。它是天線設計和性能評估中的一個重要參數,用于描述
使用HTZ頻譜規劃軟件設計GNSS和CRPA天線部署
GNSS干擾,影響CRPA接收和GNSS信號接收,達到相關戰術目的。 ? 一、什么是CRPA Controlled Radiation Pattern Antenna (CRPA),即可控輻射模式天線

TIDC-CC3ANTENNA-SELECTION-Simpleli<x>nk Wi-Fi 天線選擇 PCB layout 設計
電子發燒友網站提供《TIDC-CC3ANTENNA-SELECTION-Simplelink Wi-Fi 天線選擇 PCB layout 設計.pdf》資料免費下載
發表于 05-10 09:23
?0次下載

評論