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hfss

利用HFSS设计平面等角螺旋天线

杜起飞

北京理工大学电子工程系 100081

摘要：本文介绍了一种双臂平面等角螺旋天线的设计过程，利用ANSOFT HFSS对其结构进行了建模和仿真，工作频率为0.4GHz～3GHz，电压驻波比VSWR<2.0，增益Gain>5.0dB。

关键词：HFSS、等角螺旋天线、宽带匹配

1. 引言

天线的增益、输入阻抗、方向图等电特性参数在一个较宽的频段内保持不变或变化较小的天线称为宽频带天线。一般情况下，天线性能参数是随频率变化的。有一类天线，它们的方向图和阻抗在相当宽的频带范围内与频率无关，这就是所谓的非频变天线。

本文所研究的是平面等角螺旋天线，它有很宽的工作频带，具有很好的应用前景，同时也是其它等角螺旋天线研究的基础。

2. 利用HFSS设计平面等角螺旋天线

平面等角螺旋天线在ANSOFT HFSS中的模型如图1所示。它主要由平面螺旋辐射器、馈电电路板、普通反射腔和异形反射腔四部分组成。

2.1 平面等角螺旋天线

图1 平面等角螺旋天线在HFSS中的模型 图2 自补形平面等角螺旋天线

平面等角螺旋天线如图2所示，金属臂的四条边缘均为平面等角螺旋线。边缘1的方程为

边缘1旋转角δρ1=ρ0eaφ，边缘2相对于a(φ δ)ρ=ρe20，故其方程为。天线另一臂的边缘应使结构对称，即一臂旋转半圈将于另一臂重合，因而有ρ3=ρ0ea(φ π)

和ρ4=ρ0ea(φ δ π)

。图中的结构是自补形，因而δ=π/2。

自补形平面等角螺旋天线两臂的四条边缘曲线为：

ρ1=ρ0eaφ

π ρ=ρea(φ 2 2 (1) 0 a(φ π) ρ3=ρ0e

πa(φ π )2 ρ4=ρ0e