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螺旋天线设计的研究方向重点是对轴向模和法向模进行仿真设计和分析。设计过程中使用高效的仿真软件来设计和调整参数，从而在此基础上来改善天线的增益性能。我们知道，螺旋天线已被带往月球和火星，还用于对其他行星和彗星的探测器，它们被单独使用或组阵，或用做抛物面反射镜的馈源，其圆极化、高增益和简单性对空间应用来说独具吸引力。
1.2 螺旋天线的几种结构形式
螺旋天线有立体螺旋天线和平面螺旋天线两种组成形式[1]。立体螺旋天线又由于绕成的形状各不相同，因此又可以在此基础上分成圆锥形，圆柱形等等。圆锥形螺旋的功能十分强大，可以同时在两个频率段上面工作。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。平面螺旋天线的结构也各有差异，可以分为单臂、双臂、四臂的不同种类。
2天线基本理论
2.1天线的简史
最早的发射天线是赫兹在十九世纪八十年代为了验证麦克斯韦根据理论推导所作关于存在电磁波的预言而设计的。国外一位著名教授在十九世纪八十年代研究出首个无线电天线模块，该模块主要应用于米波波长。它是用两个位于一条直线上的金属杆，长大约为三十多厘米，它们远离的两端分别与两个约四十厘米的金属板相连接，而靠近的两端分别连接了两个金属球，然后用一个感应线圈的两端与其相连接，这样以后金属球之间的就会产生火花，因此就会放电产生振荡。那时，赫兹用的接收天线比较简单，是只有一圈的金属环状天线，如果环状天线的端点之间的空间出现火花，那就表明接收到了信号。
虽然赫兹是无线电之父，但是他的发明只停留在实验室阶段。1901年，马可尼，意大利博洛尼亚的一位20多岁的研究者，在赫兹的系统上添加了调谐电路，为较长的波长匹配了大的天线和接地系统，并且在纽芬兰的圣约翰斯接收到发自英格兰波尔多的无线电信号[2]。
二战期间，各种军事技术得到飞快的发展，尤其是雷达的出现，使得厘米波得到了普及，人们才越来越多地使用无线电。
2.2天线的基本概念
天线，是由半径远小于波长的金属导线构成的[3]。天线的种类有许多种，从天线的使用角度看，天线又通信天线，雷达天线，广播电视天线等等；从天线的波长角度看，可分为微波天线，超短波天线，短波天线，中波天线，长波天线。而从辐射元的种类的不同方面看，天线可以分为两个类型：即线天线和面天线。天线在无线电微波通信中的主要功能是高效地接收或发射各种微波电磁波。在接收端，天线把空间的无线电波能量转变成同频率的高频电流能量，传送给接收设备[3]。从物理学的角度来看，天线是一种能量转换器，即他把高频电能转换成电磁波，或将电磁波能量转换成高频电能的装置。所以在发射端，天线的功能就是把很高频率的电流形式的能量转变成一样频率的无线电波的能量，然后朝着各个空间方向辐射出去；所以，它与电磁微波的传输，有着非常重要的关系。
天线存在于一个由波束范围内，立体弧度，平方角度和立体角所构成的三文世界中[4]。天线具有阻抗，天线的极化可分为线极化，椭圆极化和圆极化。
图2.1 天线波瓣图
2.2.1天线增益
增益是衡量一个天线功能强大与否的主要方面之一，它是由效率和方向系数的乘积而得到的，是天线辐射或接收电磁波能力大小的具体体现。一个天线增益值得高低主要是看设计的系统对电磁波区域所要达到的标准，简单一点说，就是在相同条件下，天线的增益越大，电磁波就会传播的越远，反之，天线增益越小，电磁波传播的距离就会越小。