螺旋天线(helical antenna)是一种具有螺旋形状的天线。它由导电性能良好的金属螺旋线组成，通常用同轴线馈电，同轴线的心线和螺旋线的一端相连接，同轴线的外导体则和接地的金属网（或板）相连接。螺旋天线的辐射方向与螺旋线圆周长有关。当螺旋线的圆周长比一个波长小很多时，辐射最强的方向垂直于螺旋轴；当螺旋线圆周长为一个波长的数量级时，最强辐射出现在螺旋旋轴方向上。

定义

分类与应用

袖珍天线制作

定义

螺旋天线是天线的一种，可以收发空间中旋转的偏振电磁信号。这种天线通常用在卫星通讯的地面站中。用非平衡馈线，比如同轴电缆来连接天线，电缆中心连接在天线的螺旋部分，电缆的外皮连接在反射器上。

从外表看起来，螺旋天线就好像在一个平面的反射屏上安装了一个螺旋。螺旋部分的长度要等于或者稍大于一个波长。反射器呈圆形或方形，反射器的内部最大举例（直径或者边缘）至少要达到四分之三波长。螺旋部分的半径在八分之一到四分之一波长之间，同时还要保证四分之一到二分之一波长的倾斜角度。天线的最小尺度取决于所采用的低频信号频率大小。如果螺旋或反射器太小，那么天线的效率就会严重降低。在螺旋天线的轴心部分，电磁波的能量最大。　螺旋天线通常是由多个螺旋部分和一个反射器组成。可以同时垂直或水平的挪动整组天线来跟踪某个卫星。如果卫星并没有在轨道上运行，可以通过计算机来调节天线的方位角，来跟踪卫星轨迹。

分类与应用

当D/λ=0.25～0.46（即一圈螺旋周长约为一个波长）时，天线沿轴线方向有最大辐射，并在轴线方向产生圆极化波。这种天线称为轴向模螺旋天线，常用于通信、雷达、遥控遥测等。当 D/λ进一步增大时，最大辐射方向偏离轴线方向。

法向模螺旋天线(D/λ<0.18)实质上是细线天线，为了缩短长度，可把它卷绕成螺旋状。因此，它的特性与单极细线天线相仿，具有8字形方向图，并且频带很窄，一般用作小功率电台的通信天线。

边射式螺旋天线是一种法向模螺旋天线。它是在螺旋的中心轴线上放置一根金属导体，当螺旋一圈的周长l=Mλ(M=2，3，…整数)时，也在螺旋的法向产生最大辐射。这种天线可用作电视发射天线。

等角螺旋天线也是一种法向模螺旋天线。天线的两臂，在一个平面上或锥面上按特定的曲率变化绕旋展开。由于这种天线的外形只由角度决定，不包含线性长度，因而天线的特性不受频率变化的影响，故有极宽的频带。平面等角螺旋天线的最大辐射方向是在平面两边的法向方向，并辐射圆极化波。

袖珍天线制作

袖珍通讯机用天线的设计和制作曹志宇

袖珍通讯机由于体积小，重量轻，使用方便等优点而被广泛应用于社会各部门，这种机器现在广泛应用一种螺旋天线，一般成品螺旋天线都用导电性能良好的金属线绕成并密封好。其工作原理下：

图1 所示一般天线结构示意图。D是螺旋天线直径，L是螺旋天线长度，ρ是螺距，Ⅰ、Ⅱ是螺旋线上相对应两点。

一般可以认为，电磁波沿金属螺旋线以光速C作匀速运动。

从Ⅰ点到Ⅱ点即进行一个螺旋，所需时间为

t = πD/C

而对螺旋天线而言，其轴向电磁波只运动行进了一个螺距ρ，其轴向等效速率

υ=ρ/t =ρ/C (πD)

这种关系也可用图2形式解释。由图2可知：

υ=Csinθ=Cρ/（πD）≤C

由上式可以看出，υ总是小于等于C的。故螺旋天线能使电磁波运动速度减慢，是一个慢波系统，其等效波长λ等效小于工作波长λ。对于螺旋天线而言，应谐振于其1/4等效波长，因而能缩短螺旋天线的几何长度。

对于工作于一定中心频率的通讯机来说，其所需绕的线圈数N可以由下式近似算出：

螺距：υ=L/N

所需金属线长度：ι=NπD

对于一般通讯机可取

L=20~40cm

D=10~20mm

下表是对一些常用频率螺旋天线的设计实例，其他频率也可类似设计。

f是工作中心频率；D是螺旋天线直径；

L是螺旋天线长度；

N是螺旋圈数；

ι是所需金属线长度。

以上N、ρ为了实际制作需要均取近似值。

制作时可用直径0.5~1.5mm漆包线或镀银铜线或铝线在直径为D的有机玻璃或其他绝缘材料上绕制，并在棒的两头打上小孔，以利于固定金属线；在棒的底端焊上较粗的金属杆或插头固定在棒上，以利于与机器连接；整个螺旋天线的外面可用橡胶管或其他材料套封，并在顶端盖上橡皮帽或用其他材料密封，这样既美观大方，又防雨防蚀，经久耐用。如果没有上述金属丝，也可采用多股细绝缘导线代替，效果相同，只是绕制时固定较为困难。

以上螺旋天线也可用于各种小型遥控设备及其他类似机器上。

为了比较慢波天线与常规拉杆天线的不同，说明慢波天线尺寸较小的优点，我们可对拉杆天线作一计算。

设定参数如下：

频率f=27MHZ

波速c=3×108M（注：108应为10的8次方）

天线应谐振于1/4工作波长，则按公式可计算拉杆天线的长度：

L=1/4λ=1/4 c/f=1/4(3×108/27×108)=2.78m（注：108应为10的8次方）

按照上面的表格，可知如果使用螺旋天线，中心频率为27MHZ的慢波天线，其外观长度仅40cm，尺寸约仅为拉杆天线的七分之一。