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。

1 引言

螺旋天线(helical antenna)是用导电性良好的的金属做成的具有螺旋形状的天线。螺旋天线具有圆极化，波束宽度宽的优点，因此被广泛在卫星通讯，个人移动通信中。

同轴线馈电是螺旋天线的常用馈电方式，可以采用底馈或者顶馈，此时同轴线的内导线和螺旋线的一端相连接，外导线则和接地板（金属圆盘或矩形板状等）相接，螺旋线的另一端是处于自由状态。

螺旋天线既可用做反射镜或透镜的辐射器，也可用做单独的天线（由一个或几个螺旋线组成）。

 2 螺旋天线的发展

螺旋天线的辐射能力是美国科学家JohnD.Kraus于1947年在实验中发现的，自此之后，螺旋天线以其在宽频带上具有近乎一致的电阻性输入阻抗和在同样的频带上按“超增益”端射阵的波瓣图工作特点很快在各领域得到了广泛的应用。许多学者对螺旋天线的辐射特性进行了研究，给出了螺旋天线辐射设计多经验公式。

20世纪70年代，苏联科学家尤尔采夫和鲁诺夫对各种形式的螺旋天线进行了比较系统的理论分析和设计研究。此后各国学者进行了这方面的研究，延伸出了很多变种，尤其是四臂螺旋天线因其高增益，方向性好，圆极化的特点，得到了深入的发展和实际应用。

2008年弗吉尼亚大学的Warren Stutzman教授制成了一种六臂螺旋天线，天线实现了几乎最优化的UWB性能，通过采用围绕一个金属中心核而卷绕的臂来维持与臂之间相对不变的距离，几乎完整的利用了天线罩内的整个三维空间。该天线具有10:1的瞬间带宽，它可以被用于频域、多带宽、多信道应用以及时域或脉冲应用。在低成本的应用中，该设计可以被蚀刻在天线罩的内部，或由曲线或曲管构建。

 3 螺旋天线的分类及特性

 螺旋天线可分为立体螺旋天线(helical antenna)和平面螺旋天线（spiral antenna）。立体螺旋天线根据绕成的形状的不同，又可分成圆柱形螺旋天线、圆锥形螺旋天线等等。

圆锥形螺旋天线又称为盘旋螺线型天线，可同时在两个频率工作。平面螺旋天线的基本形式为等角螺旋天线和阿基米德螺旋天线。在结构上又有单臂、双臂、四臂之分。平面螺旋天线一般在后面添加背腔来提高增益。

 立体螺旋天线的特性很大程度上决定于螺旋天线的直径与波长的比值，当该比值小于0.18时，天线的主射方向垂直于螺旋天线轴，这种工作模式称为法向模。此时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。若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。当该比值在0.25—0.42之间时，天线的主射方向在天线轴向上，这种工作模式称为轴向模，此种类型天线具有明显的端射特性且它的互阻抗几乎可以忽略，因此很容易用来组阵。许多美国的卫星，包括气象卫星、通信卫星（Comsat）、舰队通信卫星（Fleetsatcom）、全球定位卫星（GPS）、西联卫星（Westar）以及跟踪与数据中继卫星，全都采用这种螺旋天线，中继卫星还装置了个螺旋的阵列。当D/λ进一步增大时，最大辐射方向偏离轴线方向，天线的辐射呈圆锥状，一般用于电磁对抗天线。

 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。