螺旋天线的仿真设计微波课设

螺旋天线的仿真设计微波课设

简介

本文是关于螺旋天线的仿真设计微波课设的报告，主要讲述了螺旋天线的基本

原理、设计理论、仿真模型和实验验证。

螺旋天线是一种常见的微波天线，其特点是具有宽频带、高增益和环形辐射图

等优点。在通信、雷达、卫星等领域得到广泛应用。本次课设的目的就是通过仿真设计一款螺旋天线，掌握螺旋天线的设计方法和仿真技术。

设计原理

螺旋天线的结构是由两个相等直径的共面平面圆形线圈组成，中心为同一轴线，相互平行，以同一角速度反向电流通入。当通电后，平面线圈间的气隙产生交变磁场，电磁波通过该磁场辐射，并且因为电流相反极性和相邻线圈间相位差异，导致了圆极化辐射。通常情况下，螺旋天线的圆极化为右旋极化。

设计理论

本次课设采用的是单臂螺旋天线，其电磁性能主要由以下参数决定：

螺距

螺距是指螺旋线圈上两个相邻回路之间的垂直距离。螺距越大，天线的工作频

率越低，增益也越低。相反，螺距越小，天线的工作频率和增益也越高。

匝数

匝数是指螺旋线圈上电流通路的总数。匝数越多，天线的工作频率和增益也越高。

直径

直径是指螺旋线圈轴线上的两个相邻线圈之间的距离。直径越小，天线的工作

频率越高，增益也越高。

间隔

间隔是指螺旋线圈上每个回路的直接相邻回路之间的距离。间隔影响螺旋天线

的的工作带宽和辐射方向图。

仿真模型

本次课设采用的是CST Studio Suite软件进行仿真设计。具体流程如下：

建立模型

首先需要在CST软件中建立螺旋天线模型。具体处理如下：

1.以XY平面建立直径为10mm的圆形线圈。

2.以相同的直径在Z方向上建立若干个圆形线圈，其中螺距、匝数、

直径、间隔等参数可以根据实际需求进行设置。

3.在螺旋线圈的两端分别接上竖直的延伸导线，作为馈电点和接收点。

设定边界条件

在完成螺旋天线的建立模型后，在设置墙面边界条件、仿真频段和网格尺寸等参数，以便进行计算分析。

仿真计算

最后就可以对螺旋天线进行仿真计算。在CST软件中，可根据要求求得天线的增益、方向图、驻波比等参数，进而进行结果分析和比较，找出最优解。

实验验证

为验证仿真计算结果的可靠性，可通过实验进行验证。具体操作如下：

1.根据仿真结果制作一个螺旋线圈，并接上馈电和接收线。

2.在相对较大的导电板上，在中央开个小孔，将螺旋天线穿过孔洞插入

到导电板中（保证电磁波的正常辐射）。

3.调谐导电板的位置和螺旋天线的参数，找到最优状态。通过天线测量

仪器，分别测量天线的增益、方向图等参数，并与仿真计算结果进行比较，以验证仿真计算结果的可靠性。

通过对本文所述的螺旋天线的仿真设计微波课设的分析，我们可以看出，螺旋天线是一种常用的微波天线，其结构简单，工作性能优良，被广泛应用于通信、雷达等领域。此外，通过本次课设的学习，我们掌握了螺旋天线的设计方法和CST 软件仿真技术，可以提高我们的实际操作能力和应用能力。在今后的实际应用中，可以基于本次课设的学习，进行更多更深入的研究与应用。