袖珍通訊機由于體積小,,重量輕,,使用方便等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于社會各部門,這種機器現(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是螺旋天線長度,,ρ是螺距,,Ⅰ、Ⅱ是螺旋線上相對應(yīng)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(guān)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(tǒng),,其等效波長λ等效小于工作波長λ。對于螺旋天線而言,,應(yīng)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(shù)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(shè)計實例,,其他頻率也可類似設(shè)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(shù),;
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(jīng)久耐用,。如果沒有上述金屬絲,也可采用多股細絕緣導(dǎo)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(shè)備及其他類似機器上。
為了比較慢波天線與常規(guī)拉桿天線的不同,,說明慢波天線尺寸較小的優(yōu)點,,我們可對拉桿天線作一計算。
設(shè)定參數(shù)如下:
頻率f=27MHZ
波速c=3×108M(注:108應(yīng)為10的8次方)
天線應(yīng)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(yīng)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。