1、1、设计题目：螺旋天线的仿真设计二、设计目的：（1）熟悉 Ansoft HFSS 软件的使用。（2）学会螺旋天线的仿真设计方法。（3）完成螺旋天线的仿真设计，并查看 S 参数以及场分布。三、设计要求：螺旋天线是一种常用的典型的圆极化天线，本设计就是基于螺旋天线的基础理论及熟练掌握 HFSS10 软件的基础上的，设计一个右手圆极化螺旋天线，要求工作频率为 4G，分析其远区场辐射特性以及 S 曲线。螺旋天线通常用同轴线馈电，天线的一端与同轴线的内导体相连，另一端则处于自由状态。螺旋天线示意图如图 1 所示：图 1、螺旋天线四、设计参数：中心频率 f=4GHz =75mm螺旋导体的半径 d=0.15
2、=11.25mm螺旋线导线半径 a=0.5mm螺距 s-0.2=15mm圈数 N=7轴向长度 l=Ns五、设计步骤在 HFSS 建立的模型中，关键是画出螺旋线模型。画螺旋线，现说明螺旋线模型的创建。求解类型设置与上两个设计一样，材料为 copper，模型单位为 mm，螺旋线的创建如下。点击 DrawCircle,输入圆的中心坐标。 X:11.25 Y:0 Z:0 ,按回车键结束。输入圆的半径 dX:0.5 dY:0 dZ:0 按回车键结束输入。在特性窗口中将 Axis 改为 Y。点击确认。选中该circle。点击 DrawHelix，输入 X:0 Y:0 Z:-7.5，按回车键结束输入，输入
3、dX:0 dY:0 dZ;100按回车键，在弹出的窗口中，Turn Directions:Right Hand Pitch:15(mm) Tuns:7 Radius change per Turn:0 点击 OK。在特性窗口中选择 Attribute 标签，将名字改为 Helix。建立螺旋天线与同轴线相连的连接杆 ring。点击 DrawCylider,创建圆柱模型。输入坐标为 X:11.25 Y:0 Z;0 ，按回车键结束输入，输入半径 dX:0.5 dY:0 dZ:0 ，按回车键结束输入，输入圆柱长度 dX;0 dY:0 dZ:-3,按回车键结束输入，在特性窗口中选择 Attribute
4、选项卡，将名字改为ring，点击确定。为了把 Helix 和 ring 连接起来，创建一个球体Sphere1，点击 DrawSphere,输入球心坐标 X:11.25 Y:0 Z:0输入球体半径，dX:0.5 dY:0 dZ:0 并将其名字改为 Sphere，为了将三者结合起来，按下 Ctrl+A,点击3DmodelerBooleanUnite.,点击 OK 结束。形成的模型如下如图1 所示。建成之后，在螺旋线下端建立同轴线馈线，并且螺旋线下端与其内芯相连，上端悬空。并设立辐射边界条件与端口激励和扫频设置，保存、运行后处理操作。六、试验截图：总体结构图如下图所以：S 参数曲线图如下图所示：3D 辐射图如下图所示辐射方向极坐标图 1 如下图：辐射方向极坐标图 2 如下图：七、设计总结：这次微波技术与天线的螺旋天线的仿真设计中遇到了许多的问题，首先是没有具体的设计参数和步骤，其次是涉及许多的专业知识和实践经验等许多问题。但是通过老师及学长和学姐的热心帮助，和自己的不断努力和尝试，最后终于完成了实验，通过这次的课程设计，让我对这门课程的知识有了更深的认识，对我以后的学习有了很大的帮助。让我明白以后分析问题要更加全面，以及和实际情况的联系。
