FEKO_Suite_5.5_平面螺旋天线

FEKO Suite 5.5 平面螺旋天线

基础知识介绍(平面等角螺旋天线) 该天线是一个完全由角度确定形状的天线实际的等角度螺旋天线的每一臂都是有一定宽度的，每一臂都是由两条起始角相差为δ的等角螺旋线构成。两臂的四条边缘分别为：

r1= r0ea r3= r0 e a ( π )

r2= r0 e a ( δ )r4= r0 e a ( π δ )

其中r1与r2组成一个臂，r3与r4组成另外一个臂平面等角螺旋天线是超宽频带天线，当频率很低时，以波长计的螺旋臂长很短、辐射场几乎是线极化波，随着频率的升高，逐步过渡到椭圆极化并最终达到圆极化。λ通常取螺旋径向长度Rt为下限频率fL波长( max )的四分之一，上限频率fu则受到馈电点处始端半径r0的限制，为了减小终端反射，以免影响阻抗匹配及极化轴比，往往使螺旋臂的终端做成渐削式。平面等角螺旋天线的结构可以用宽度δ、臂长L0、螺旋率1/a和径向长度Rt来完全确定。实际上常用三 aδ个参数L0、Rt及 K= e来表征。一般来说，天线臂长L0愈大，则天线下限工作频率愈低；天线始端半径r0愈小，则上限频率愈高，而且近似有 r0=λmin/ 4

λ式中，min

为上限工作频率的波长。由此得

fu fL

=

λmaxλmin

Rt r0

参数a愈小螺旋曲率愈大，电流沿臂衰减愈快，波段特性愈好，通常 0取a= ln(2)/π= 0.221,δ= 90 .具有良好辐射特性的螺旋天线可用0.5-3匝制成，而以1.251.5匝、总长度等于或小于一个波长为好，例如取1.5匝，则其外 R t= r (φ= 3π )= r0 e a 3π径，若 a=0.221,得Rt=8.03*r0,工作带宽可达8:1

平面等角螺旋天线 平面螺旋天线结构描述螺旋部分匝数:n=2螺旋起始半径: r0=r1=k=5mm螺旋终止半径: Rt=r2=k*exp(2*2*pi*a)底板部分背板厚度 0.25个波长背板内部介质材料属性

εr= 2, ur= 1

背板的底面和侧面均为金属

工作频率––工作频率为 3.0 GHz最高频率为Freq=4.0GHz计算phi=0度和phi=90度时的天线远场方向图输出电流数据到.str文件中去

分析问题––平面等角螺旋天线

定义变量(Add Variable) 运行CADFeko创建新的项目文件:Log_spiral点击Geometry\ Add Variable定义以下变量 (或通过双击来定义以下变量)– freq= 4.0e9– sc=1e-3– lam=c0/freq/sc– tL0=lam/10– a=ln(2)/pi– dphi=pi/12– k=5.0– epsr=2.0– Ks=exp(-0.5*a*pi)– r1=k– r2=k*exp(4*pi*a)– s=exp(a*dphi)– L=sqrt(1+1/a^2)*(r2-r1)*(1+Ks)/2

关于建模的几点注意事项 在CadFeko中建立螺旋模型时是采用螺旋图标通过分段的形式来建立的.在0到90度之间分成6段来建立螺旋轮廓线，r1与r2两条螺旋轮廓线围成螺旋天线的第一条臂，其中r2=r1*e(a*pi/2),因为a是常数(=ln(

2)/pi=0.221),所以e(a*pi/2)也是常数，那么就可以把螺旋线r1通过CadFeko中的Scale功能(通过点击图标来调用该功能 )来得到另外一条螺旋轮廓线r2,在接下来我们建立模型时，我们会定义变量Ks= e(a*pi/2)在该工程文件中其实我们只需要做一条螺旋母线，其他的螺旋轮廓线都可以通过 CadFeko的旋转与缩放功能来实现，在上边我简单解释了一下r2是把r1缩放Ks倍得到的。同样对于r1曲线，我们做了0到pi/12内的一条螺旋母线，对于pi/12到 2*pi/12周期的螺旋线可以把0到pi/12内的螺旋母线先通过旋转deg(dphi)度 (dphi=pi/12),然后再缩放s(=ea*dphi)倍来得到.(大家仔细分析一下下边给出的公式就明白其原因)

r1= r0 e a

注：每隔pi/12作一条螺旋轮廓线，那么pi/12的r值等于0度时的r值乘以一个缩放值s( e a dphi)

r (φ=π/12)= r0 e a π/12= r (φ= 0)e a π/12= r0 e a π/12= r0 e a dphi

创建新介质(Create New Media) 选中Media节点点击鼠标右键创建新介质名称Substrate (或通过双击Media节点来创建新介质名称) (或点击菜单Geometry\add medium\Create dielectric medium来创建新介质Substrate)Relative permittivity: epsr

创建新介质名称Substrate

建立几何模型(Create Model)(一) 点击图标创建螺旋helix_1 选中螺旋helix_1按ctrl+k进行复制(或选中 helix_1点击鼠标右键选择Copy进行复制)点击键盘F2把新复制的螺旋更名为helix_10 (或用鼠标选中新复制的螺旋点击鼠标右键选择Rename进行更名)选中螺旋helix_10点击图标对该模型进行同比缩放Ks倍

选中螺旋helix_1与helix_10点击图标来形成一个由曲线helix_1与helix_10围成的面 (*)helix_1 helix_10

*先选helix_1还是先选helix_10,会影响新生成面的法向方向,在这里我们先选helix_1再选helix_10

建立几何模型(Create Model)(续) 选中螺旋helix_1按住ctrl+k进行复 制点击键盘F2把新复制的螺旋更名为 helix_2选中螺旋helix_2点击旋转图标使螺旋helix_2以(0,0,0)为中心沿 z轴旋转deg(dphi)度(*)选中螺旋helix_2点击图标同比缩放s倍对该模型进行

选中螺旋helix_2按住ctrl+k进行复制点击键盘F2把新复制的螺旋更名为helix_8选中螺旋helix_8点击缩放图标对该螺旋进行同比缩放Ks倍

* phi的单位是弧度，利用deg函数把弧度转换成度

建立几何模型(Create Model)(续) 选中螺旋helix_2与helix_8点击图标 来形成一个由曲线helix_2与 helix_8围成的面 选中螺旋helix_1按住ctrl+k进行复制点击键盘F2把新复制的螺旋更名为helix_3选中螺旋helix_3点击旋转图标使螺旋 helix_3以(0,0,0)为中心沿z轴旋转deg (2*dphi)度

helix_2 helix_8

建立几何模型(Create Model)(续) 选中

螺旋helix_3点击图标同比缩放s^2倍对该模型进行 选中螺旋helix_3与helix_11点击图标来形成一个由曲线helix_3与 helix_11围成的面

选中螺旋helix_3按住ctrl+k进行复制点击键盘F2把新复制的螺旋更名为helix_11选中螺旋helix_11点击缩放图标对该螺旋进行同比缩放Ks倍helix_11

helix_3

建立几何模型(Create Model)(续) 选中螺旋helix_1按住ctrl+k进行复 制点击键盘F2把新复制的螺旋更名为 helix_4选中螺旋helix_4点击旋转图标使螺旋helix_4以(0,0,0)为中心沿 z轴旋转deg(3*phi)度选中螺旋helix_4点击图标同比缩放s^3倍对该模型进行

选中螺旋helix_4按住ctrl+k进行复制点击键盘F2把新复制的螺旋更名为helix_9选中螺旋helix_9点击缩放图标对该螺旋进行同比缩放Ks倍

建立几何模型(Create Model)(续) 选中螺旋helix_4与helix_9点击图标来形成一个由曲线 helix_4与helix_9围成的面选中螺旋helix_1按住ctrl+k进行复制点击键盘F2把新复制的螺旋更名为helix_5选中螺旋helix_5点击旋转图标使螺旋 helix_5以(0,0,0)为中心沿z轴旋转 deg(4*phi)度

helix_4

helix_9

建立几何模型(Create Model)(续) 选中螺旋helix_5点击图标同比缩放s^4倍对该模型进行 选中螺旋helix_5与helix_12点击图标来形成一个由曲线helix_5与 helix_12围成的面

选中螺旋helix_5按住ctrl+k进行复制点击键盘F2把新复制的螺旋更名为helix_12选中螺旋helix_12点击缩放图标对该螺旋进行同比缩放Ks倍helix_12

helix_5

建立几何模型(Create Model)(续) 选中螺旋helix_1按住ctrl+k进行复制点击键盘F2把新复制的螺旋更名为helix_6选中螺旋helix_6点击旋转图标使螺旋 helix_6以(0,0,0) …… 此处隐藏：2852字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……