螺旋天线初步仿真总结
算法仿真天线实验报告
算法仿真天线实验报告一、实验介绍本次实验旨在通过算法仿真的方式，研究和探索天线的工作原理及性能。
通过使用仿真软件，可以加深对天线特性的理解，并通过仿真结果分析进一步优化天线设计。
二、实验过程1. 确定仿真软件：本次实验使用的是电磁仿真软件HFSS，该软件可以进行电磁场分析，可以用来模拟和分析天线的性能。
2. 设计天线模型：根据实验要求，选择天线的类型和参数。
可以选择一根直立的天线杆，设置杆的高度和直径。
也可以选择适当的天线形状和尺寸，例如常用的方形衬型天线、印制天线、贴片天线等。
3. 定义天线工作频段：根据实验要求，确定天线的工作频段。
可以选择一个单一频段，也可以选择多个频段。
4. 设计电源供应：确定天线的电源方式，可以选择直流电源或者交流电源。
5. 进行电磁仿真：将天线模型导入HFSS软件中，在软件中配置和定义仿真参数。
定义天线工作频段、电源参数等。
进行电磁仿真。
6. 仿真结果分析：根据仿真结果，分析天线的增益、方向性、频率响应等性能指标。
对于无法满足实验要求的天线，可以进行参数调整和优化。
7. 优化设计：根据分析结果，对天线模型进行优化设计。
可以调整天线的尺寸、形状、材料等参数。
再次进行仿真。
8. 重复实验：根据需要，可以进行多次优化设计和仿真实验，以进一步提高天线性能。
三、实验结果与分析通过电磁仿真软件进行天线实验，在给定的频段和工作条件下进行仿真，可以获得以下性能指标：1. 增益：增益是衡量天线辐射效果的重要指标，表示天线辐射功率与理论理想辐射功率之比。
一般来说，增益越大，天线辐射能力越强。
2. 方向性：方向性是指天线辐射功率随辐射方向的变化情况。
一般来说，天线的方向性越集中，表示天线的辐射范围越小，辐射功率更集中。
3. 频率响应：频率响应是指天线在不同频段上的辐射能力。
在实际应用中，天线需要能够覆盖整个工作频段，保持稳定的性能。
通过对仿真结果的分析，可以得到天线在不同频段下的增益、方向性等性能指标的变化情况。
平面螺旋天线及宽带匹配网络的设计和仿真
平面螺旋天线及宽带匹配网络的设计和仿真徐 琰 张漠杰（上海航天局第八○二研究所 上海200090）摘要：本文介绍了阿基米德平面螺旋天线及微带渐变线阻抗变换器的原理和设计方法，运用以有限元法为原理的专业软件Ansoft HFSS 对该天线及宽带匹配网络进行仿真，并与测量结果进行比较，仿真结果与测量结果吻合。
关键词： 阿基米德平面螺旋天线 渐变线阻抗匹配 平衡馈电一、 平面螺旋天线1.1 阿基米德平面螺旋天线为了满足灵活性和通用性，常常要求天线能以令人满意的方向图、阻抗和极化特性工作于很宽的频带范围内。
线性振子天线的频带是很窄的，增加振子直径只能稍微展宽一些频带，一般很少能大于所设计的中心频率的百分之几。
天线的增益、方向图、输入阻抗等电特性参数在一个较宽的频带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，天线的性能参数是随频率变化的。
有一类天线，其几何形状完全由角度规定，性能与频率无关，这类天线称为非频变天线。
典型的天线有等角螺旋天线。
阿基米德平面螺旋天线不是一个真正意义上的非频变天线，但它也可以在很宽的频带内工作。
因为它不能满足截断要求，电流在工作区后并不明显的减小，螺旋天线被截断后方向图必受影响，因此必须在末端加载而避免波的反射。
阿基米德螺旋的半径随角度的变化均匀的增加，方程为φρρa +=0式中0ρ是起始半径，为螺旋增长率。
a本文设计的是双臂的阿基米德平面螺旋天线（如图1），两臂方程分别为φρρa +=011和)(022πφρρ++=a 。
用印刷电路技术来制造这种天线，使金属螺旋的宽度等于两条螺旋间的间隔宽度，形成自互补天线。
臂的宽度为：20102πρρa W =−=对于一个自互补天线结构，由巴比涅—布克（Babinet －Booker ）原理可求得，具有两个臂的无限大结构的输入阻抗为188.5欧。
图1 阿基米德平面螺旋天线在螺旋的周长为一个波长附近的区域，形成平面螺旋的主要辐射区。
螺旋天线的仿真设计
螺旋天线的仿真设计螺旋天线是一种常见的天线形式，其结构为螺旋状，使得天线的增益和方向性较强。
在无线通信中，螺旋天线具有较广泛的应用。
本文将介绍螺旋天线的仿真设计过程，包括建模、设计、优化和仿真。
建模螺旋天线的建模是仿真设计的第一步，通过建立天线的几何模型，可以为后续的设计和仿真提供基础。
在建模过程中，需要考虑天线的参数，包括螺旋元件的长度、宽度、距离、导线的半径等。
通常情况下，建模可以采用CAD软件，如SolidWorks、CATIA等，以三维模型的形式呈现螺旋天线的结构和形状。
设计在建模基础上，需要对螺旋天线进行设计。
设计包括确定天线的工作频率、设计天线的转向、设计天线的匹配电路等。
在设计过程中，需要考虑到天线的增益和方向性，以及天线的信号传输性能。
工作频率螺旋天线的工作频率是设计的关键因素之一。
通常情况下，天线的工作频率与其物理尺寸以及匹配电路有关。
在确定螺旋元件的长度、宽度、距离和导线半径后，可以采用电磁仿真软件进行仿真，从而确定天线的工作频率。
转向设计螺旋天线的转向设计是另一个关键因素。
根据转向的方向和角度，可以调整天线的增益和方向性。
在设计过程中，需要考虑到天线的应用场景，以确定最优的转向设计。
匹配电路设计匹配电路是螺旋天线的关键组成部分之一。
通过匹配电路的设计，可以提高天线的功率传输效率，并降低反射损耗。
在设计匹配电路时，需要考虑天线的输入阻抗和负载阻抗之间的匹配，以保证天线能够有效工作。
优化螺旋天线的设计和优化是一个迭代过程，通过反复的仿真分析和优化设计，可以使螺旋天线达到最优的性能。
在优化过程中，需要考虑到天线的特性，如阻抗、增益、方向性等，以及其在实际环境下的表现。
仿真螺旋天线的仿真是验证天线性能和效果的重要步骤。
在仿真过程中，可以得到螺旋天线的各项性能指标，如增益、方向性、回波损耗等。
通过仿真分析，可以调整和优化天线的参数，从而使其达到最佳的性能。
本文介绍了螺旋天线的仿真设计过程，包括建模、设计、优化和仿真。
轴向模螺旋天线的仿真研究
起点到接地板 的距离 ｇ ２ ｍｍ， ＝２ 接地板 直径 为 １６ ｍ。 ６ｍ
过改变接地板直径 ｄ为 １ｍ 在 Ｈ Ｓ １ ５ ｍ， Ｆ Ｓ ２中进行仿 真 。
图６ 所示为 ３ Ｄ方向图。 ７ 图 所示为 极坐标 方向图。 从图 ７中可 以看 出， 背射增益为 ２ ８Ｂ ．ｄ。 ０
３结束语
８ １
［］ Ｏ ＪＹ Ｏ Ｄ Ｃ，Ｅ Ｃ ｈ ｒｎ ｐ ｏｔｎｓ ｃｂ ａ ２Ｋ ， Ｈ Ｌ Ｅ Ｙ Ｈ．ｏ ｅｅ ｔ ｐ ｒ ｉｔ ｅ ｍ— ｏ ｕ ｉ
ｆ ｒ ｎ ｗｉ ｐ ｒｉｌ ｈ ｎ ｅ ｉｆ ｒ ａｉｎ ｎ ｏ ｍｉ ｇ ｔ ｈ ａ ｔ ｃ ａ ｎ ｌ ｎ ｏｍ ｔ ｉ ｍ ｕ ｕ ｅ ａ ｏ ｈｉｓ ｒ
ｉ ｌ 堇 Ｒ Ｉ
１ 朴
～
…
…
图 ６３ 方 向 图 Ｄ
图 ７极 坐标 方 向 图
参考文 献 ：
【］ 昌禄， １ 林 聂在平 ． 天线工程手册【 ． ： Ｍ］ 北京 电子工业 出版
社 ， ０ ：９～ ９ ． ２ ２ ４ ４９ ０ ４
［ 林 昌禄． 天线设计【 ］ 京： 民邮 电出版社， ９ ． ２ ］ 近代 Ｍ． 北 人 １ ０ ９
螺旋天线初步仿真总结
螺旋天线初步仿真简介螺旋天线是现代通信领域中常用的一种天线。
与传统的线性天线相比，螺旋天线具有更广阔的频率范围和更强的极化适应性。
在实际应用中，螺旋天线可用于卫星通信、雷达、移动通信等领域。
本文将对螺旋天线进行初步仿真，并对仿真结果进行。
仿真工具在仿真螺旋天线时，我们使用了Ansoft HFSS这一电磁仿真工具。
该工具具有强大的电磁仿真能力，并且能够模拟多种复杂的天线结构。
天线结构螺旋天线的特殊结构可使其具有更广泛的频带和更稳定的性能。
螺旋天线通常由驻波耦合带、电感耦合框架和辐射器三部分组成。
其中，辐射器是螺旋天线中最重要的部分。
辐射器通常由导线或金属板制成。
在我们的仿真中，我们选择使用导线制作辐射器，并通过Ansoft HFSS进行建模。
仿真参数在进行螺旋天线的仿真时，我们需要设置一些关键参数。
下面是我们在仿真中所使用的参数：•驻波耦合带长度：3mm•电感耦合框架长度：2.5mm•螺旋天线直径：20mm•扭转距离：10mm•辐射器长度：40mm•频率范围：2GHz到4GHz•单元类型：tetrahedron仿真结果在仿真完整的螺旋天线结构之后，我们可以通过Ansoft HFSS获得一系列仿真结果。
下面是我们在仿真过程中得到的一些关键结果：•S11参数：通过S11参数，我们可以了解到螺旋天线的反射损耗。
在我们的仿真中，螺旋天线的S11参数在整个频率范围内均小于-30dB，表明螺旋天线的反射损耗较低。
•阻抗带宽：螺旋天线的阻抗带宽非常重要，它能够告诉我们螺旋天线在多大范围内能够保持正常工作。
在我们的仿真中，螺旋天线的阻抗带宽达到了500MHz，表明螺旋天线具有较广泛的工作频率范围。
•极化：螺旋天线具有左旋和右旋两种极化方式。
在我们的仿真中，螺旋天线的极化为右旋，符合我们预期的结果。
通过以上仿真结果，我们可以发现螺旋天线具有较好的阻抗带宽和反射损耗，适用于多种通信领域。
同时，在其他仿真参数固定的前提下，通过对辐射器长度等参数进行调整，我们可以进一步提高螺旋天线的性能。
等角螺旋天线
等角螺旋天线仿真分析Abstract:本文基于等角螺旋天线的基本原理，利用电磁让真软件HFSS构建并仿真分析了一个基本的等角螺旋天线。
通过仿真结果，得到了一个频带为442MHz~929MHz，频带内S参数小于-10dB的天线，并分别给出450MHz，670MHz，900MHz处的E、H面方向图。
关于结果的分析也列于最后。
1.引言螺旋天线属于非频变天线，具有可观的带宽比，通常都具有圆极化特性，半功率带宽一般约为70°~90°。
由于螺旋天线具有体积小，宽带宽的特性，因而广泛应用于国防，遥感等方面。
螺旋天线阵列还用于1~18GHz的军用飞行器方面。
2.天线设计本文仿真的等角螺旋天线如图1所示，可由4个公式表示定义每个支臂的内外半径r1=r0e aφ(1)r2=r0e a(φ-δ)(2)r2=r0e a(φ-π)(3)r2=r0e a(φ-π-δ)(4) 式中r0为φ=0时的矢径，a为一个常数，用于控制螺旋的张率。
用式(1)可以建立起图1所示的平面等角螺旋天线。
当δ=π/2时，图1所示的结构是自补的，在这种情况下，方向图对称性最好。
自补天线有如下特性：Z金属=Z空气=η/2=188.5Ω(5) 这就要求在HFSS中仿真的时候馈电对口阻抗大致设为188.5Ω。
等角螺旋天线工作频带的上限f u 由亏点结构决定，最小半径r0在馈电区的周长2πr0=λu=c/f u。
当然，螺旋在该店终止，连接到馈电传输线。
下限频率通过天线整体半径R来限制，使其约为f L的1/4波长。
实验发现半圈到三圈的螺旋对参数a和δ相对来说不敏感。
一圈半的螺旋约为最佳。
本文利用HFSS构建模型，并进行仿真分析。
构建的模型如图2所示。
仿真的天线最终选定参数如下：r0=27.5cm，a=0.27，n=0.92。
图1 平面等角螺旋天线几何模型图2 等角螺旋天线(a)斜视图(b)顶视图(c)侧视图3.仿真分析3.1 S参数图3所示为S参数仿真结果，由图可以看出，从442MHz~929MHz处，S参数都低于-10dB，说明此等角螺旋天线在次带宽内为通带。
螺旋天线的仿真设计微波课设要点
螺旋天线的仿真设计微波课设要点一、背景介绍螺旋天线是一种常用于微波通信和雷达系统中的天线。
它具有频带宽度大、辐射效率高、阻抗匹配良好、天线尺寸小等优点，是目前最为流行的微波天线类型之一。
因此，针对螺旋天线的仿真设计是非常有研究价值的。
在微波课设中，螺旋天线的仿真设计是一个非常重要的环节。
本文将介绍关于螺旋天线仿真设计的一些注意要点，旨在为微波课设中的学生提供帮助和指导。
二、仿真工具的选择对于螺旋天线的仿真设计，目前主要使用的工具有以下几个：1.Ansoft HFSS2.CST Microwave Studio3.FEKO针对这些工具的选择，主要需考虑仿真精度、仿真速度以及使用难度等因素。
以本文为例，我们选择使用 Ansoft HFSS 作为仿真工具。
三、螺旋天线的基本结构螺旋天线具有较为复杂的结构，主要包括螺距、半径、匝数、导线宽度和间距等参数。
其中，螺距和半径是影响天线辐射特性的重要参数。
螺旋天线的形式化表达式为：Z = A * exp(-j * b * p) * cos(p) + A * exp(j * b * p) * sin(p)其中，A 为天线辐射功率，b 为螺距，p 为方位角。
四、天线参数的建模针对螺旋天线的建模，我们可以使用不同的建模方法，如等效电路模型、仿真模型等。
在 Ansoft HFSS 中，我们可以使用 3D 宏模型进行建模。
在建模过程中，需要输入天线参数，并进行优化和调整。
这包括调整半径和螺距等参数，以实现更好的辐射效果和阻抗匹配。
五、天线仿真分析螺旋天线的仿真分析主要包括以下几个方面：1.带宽特性分析2.辐射特性分析3.阻抗匹配分析在分析过程中，需要对仿真结果进行分析和优化，以达到预期的结果。
同时，还需要根据仿真结果进行天线参数调整，使之达到更好的性能。
六、仿真结果分析与优化在仿真分析完成后，需要对仿真结果进行分析和优化。
这包括调整天线参数、优化辐射效果等。
具体来说，我们需要根据分析结果，对螺距和半径等参数进行调整，以实现更好的辐射效果和阻抗匹配。
小尺寸多层平面式螺旋天线的仿真设计
关键词 ： 近场耦合 ； 多层 平 面 式 螺旋 天 线 ； Ｐ Ｃ Ｂ； 天线 特 性 中 图分 类号 ： Ｔ Ｎ ８ ２ １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ２ －８ ９ ３ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ －０ ０ ４ １ －０ ４
近年 来 随着 电子 信息 技术 与移 动互 联 网的蓬 勃 发展 ， 短距 离 的无 线 通 信 技术 越 来 越 受 到 人 们 的 关 注 。轻薄 型 移动 电子设 备 的广 泛普 及对 天线 提 出 了 更 高 的设 计 要求 ， 如要 求 天线 尺寸 足够 小 、 带 宽 足够 宽 等 。如 今 国 内外 对 于螺旋 天 线 的研 究 也 已 日趋 成 熟， 随着 各种 电磁 仿 真软件 的出现 ， 对天 线各 种参 数 的计 算更 加 准 确 ＿ ７ ］ 。 在螺 旋 天 线 基 本 模 型基 础 上 ， 各种 形状 和 尺寸 的螺 旋天 线结 构不 断被 应用 于各 种
图 １ 线 圈 产 生 的 磁 场
１ ３ Ｔｕ ｒ ｎ ｓ ， Ｌａ ｖｅ ｒ
１ ３ Ｔ ｕ ｎｓ ｒ ／ Ｌ ａ ｖ ｅ ｒ
（ ａ ） 发射 天线
（ ｂ ） 接收天线
其强 度可 由式 （ １ ）给出ｌ ＿ ５ ］ ：
Ｈ一—
２￣ ／ （ Ｒ ＋ｚ ） 。
（ １ ）
ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｉ Ｓ ｅ ｎｈａ ｎｃ ｅ ｄ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： Ｎｅ ａ ｒ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｃ ｏ ｕｐ ｌ ｉ ｎｇ，Ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ｐ ｌ ａ ｎ ａ ｒ ｓ ｐｉ ｒ ａ ｌ ｗｉ ｎｄ ｉ ｎｇ ａ ｎｔ ｅ ｎｎａ，ＰＣＢ， Ａｎｔ ｅ ｎｎ ａ ｐｒ ｏ ｐｅ ｒ ｔ ｙ
螺旋天线的仿真设计
一、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 λ=75mm螺旋导体的半径d=0.15λ=11.25mm螺旋线导线半径a=0.5mm螺距s-0.2λ=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Draw>Circle,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Draw>Helix，输入X:0 Y:0 Z:-7.5，按回车键结束输入，输入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Draw>Cylider,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选项卡，将名字改为ring，点击确定。
09_FEKO_螺旋天线仿真
FEKO培训系列教程螺旋天线(Helix)螺旋线建模，MOM及MLFMM计算EMSS CHINA概述:Overview•天线是单螺旋天线–金属地板直径：Ground_R=0.375个波长–螺旋匝数: n=3.5–螺距:s=0.225个波长–螺旋的半径: R=1个波长/(2*pi)–螺旋的高度: H=n*s•电参数：–工作频率：f=30 GHz计算的问题•计算的问题：–螺旋天线的3D远场方向图–Phi=0，phi=90平面内的方向图启动CadFEKO•CADFEKO 6.0 进入CadFEKO主界面•设置单位为毫米mm，天线的建模：定义几个主要参数•点击菜单“Model\Add Variable”(或在左侧树型资源管理器中，点击双击“Variables”节点或选中“Variables”节点，点击鼠标右键选择“Add Variable”)，即可弹出“Create Variable”对话框–在Create Variable对话框中需要输入变量的名称及表达式，注释等，点击“Evaluate”按钮可以显示表达式的值，点击“Create”完成创建，点击“Close”关闭“Create Variable”对话框天线的建模‐参量定义•按照先后顺序添加以下变量：–sf=0.001–freq =30e9 Hz;lambda c0/freq/sf ;–lambda=c0/freq/sf ;–Ground_R=0.375*lambda;–s=0.225*lambda;–D=lambda/pi;–n=3.5天线的建模‐金属地板•点击左侧的模型图标按钮“”来建立螺旋天线的金属地板：–Centre point:•X: 0.0•Y: 0.0•Z: 0.0–Dimensions•R(x):Ground_R•R(y):Ground_R–Label：Ground–Create按钮–Close按钮•点击调整3D视图中的大小天线的建模‐单螺旋•点击左侧的模型图标按钮“”来建立螺旋天线的螺旋：–Base Radius：D/2–End Radius：D/2–Height (Z): s*nHeight (Z): s n–Turns: n–Label: Helix1–Create 按钮–Close 按钮天线的建模‐完成建模•选中Ground模型，点击左侧的“”按钮弹出“Create imprint…”对话框，在3D视图中点击鼠标右键选择“Snap to->Geometry point”;•把光标定在“Create imprint…”的Point1中，同时按住Ctrl+Shift键不放，移动鼠标到螺旋与地板的焦点位置，点击鼠标左键确认，这时该点的坐标会显示在Point1的黄色区域，点击创建按钮完成在地板Ground上建立一个点的操作。
realized gain仿真总结
一、室分天线实际增益仿真：反射系数（驻波）和耦合系数：940MHz不圆度：m1-m2=0.7444GAIN-REALIZEDGAIN =1.2023-（-1.4088）=2.6111 dBS11=-9.3256dB, P: 0.116799235 S21=-4.7591dB, P: 0.334264303940Mhz 端口损耗=1-|S11|-|S21|= 0.548953998=-2.604640473 dB 吻合!结论：由于引入了端口间-4.8dB左右的耦合，实际增益势必会下降2.6dB左右。
螺旋天线方向图：水平全向，和室分天线较类似二、IBEACON仿真结果：1.2cm*2cm地板（2.4G）沿y轴放置的ibeacon天线，方向图为y轴零点的面包圈。
增益1.3dB。
2.大地板（2.4G）方向图为y轴仍为零点。
随着地板增大，ibeacon天线辐射偏向了地板方向，出现3个副瓣，端口匹配容易，增益增大为3.5dB。
3.室分天线+螺旋天线+IBEACON（2.4G）室分天线和ibeacon的方向图Theta=30,60度时的方向图1.50 1.752.00 2.25 2.50 2.753.00 3.25 3.50F req [GH z]-15.00-12.50-10.00-7.50-5.00-2.500.00Y1ib e a co n+a n te n n aX Y P lo t 1-8.4173-0.0506-10.1141C u rve I n fod B(S(1,1))S e tu p1 : S we e pd B(S(2,2))S e tu p1 : S we e pd B(S(3,3))S e tu p1 : S we e p其中，端口1是室分天线，端口2是螺旋天线，端口3是ibeacon天线。
Ibeacon方向图基本和2类似，增益有所损失。
总结：1、ibeacon天线会偏向相反方向辐射，且有3个明显的副瓣，最大增益和最小增益差4dB。
螺旋天线的仿真设计微波课设
太原理工大学现代科技学院课程设计任务书日期指导教师签名：：学号成绩姓名专业班级…………一、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。
…装（3）完成螺旋天线的仿真设计，并查看S参数以及场分布。
……三、实验原理……螺旋天线（helical antenna）是一种具有螺旋形状的天线。
它由导电性能良好的金属螺旋线……组成，通常用同轴线馈电，同轴线的心线和螺旋线的一端相连接，同轴线的外导体则和接地………的金属网（或板）相连接，该版即为接地板。
螺旋天线的辐射方向与螺旋线圆周长有关。
当……螺旋线的圆周长比一个波长小很多时，辐射最强的方向垂直于螺旋轴；当螺旋线圆周长为一……个波长的数量级时，最强辐射出现在螺旋旋轴方向上。
……订…………………………………………线……………………四、设计要求……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。
……本设计参数为：螺旋天线的中心频率 f=4GHz ，λ=75mm；………；λ=11.25mm 螺旋导体的半径d=0.15………；螺旋线导线的半径a=0.5mm ……；λ=18,75mm 螺距s=0.25……；圈数N=3 ……；轴向长度l=Ns ………五、设计仿真步骤…装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。
在……1、建立新的工程……HFSS，点击菜单栏中的Project>Insert Hfss Dessign，建立一个新的工程。
运行……2、设置求解类型………1（）在菜单栏中点击HFSS>Solution Type。
……（2）在弹出的Solution Type窗口中……（a）选择Driven Modal 。
…订（b）点击OK按钮。
………3、设置模型单位……将创建模型中的单位设置为毫米。
……）在菜单栏中点击（13D Modeler>Units。
天线仿真实验报告
课程名称电磁场与电磁波学院通信工程年级 2010 级专业通信班姓名 X X X学号 X X X时间 X X X一、实验目的：1、熟悉HFSS软件设计天线的基本方法；2、利用HFSS软件仿真设计以了解天线的结构和工作原理；3、通过仿真设计掌握天线的基本参数：频率、方向图、增益等。
二、实验仪器：1、HFSS软件三、实验原理：1、天线是用金属导线、金属面或其他介质材料构成一定形状，架设在一定空间，将从发射机馈给的视频电能转换为向空间辐射的电磁波能，或者把空间传播的电磁波能转化为射频电能并输送到接收机的装置。
2、天线能把传输线上传播的导行波变换成在无界媒介中传播的电磁波，或者进行相反的变变换。
在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。
无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。
此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。
一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。
同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。
这就是天线的互易定理。
四、 实验步骤：1、根据个人在班级的序号N ，设计一个工作频率为()[]GHz N f 102.020-⨯+=的41波长单极子天线，所用导线的直径为mm R 10=，长度为mm L 0的天线。
2、以频率上的长度0L 为基准，讨论当天线长度为()mm L 20±时，天线的谐振频率、带宽和方向图的变化。
3、在频率0f 上，讨论当天线直径0R 为mm 2和mm 3时，天线的谐振频率、带宽和方向图的变化。
4、结合工作生活实际，谈谈对天线的认识。
5、仿真图形如下：五、实验过程原始记录（数据、图表、计算等）：1、频率为2.44GHz，L=L0，R0=1mm①谐振频率：②三维方向图：③二维方向：2、频率为2.44GHz，L=（L0-2）mm，R0=1mm①谐振频率：②二维方向：3、频率为2.44GHz，L= (L0+2) mm，R0=1mm①谐振频率：②二维方向：4、频率为2.44GHz，L=L0，R0=2mm①谐振频率：②二维方向：六、实验结果及分析：由频率为2.44GHz，R0=1mm，L分别为L0、L0-2）mm、(L0+2) mm时的谐振频率曲线可以看出：①当天线长度小于初始长度L时，带宽的上下限截止频率都有所变大，但是带宽的大小无太大变化。
螺旋天线初步仿真总结
反射系数（驻波）和耦合系数：不圆度：m1-m2=0.7744增益（0.92GHz）加载线圈：无线圈：总结：不圆度指标可在1dB内；驻波和耦合是难点；把螺旋天线内置在天线罩中，耦合增强，但对位置敏感，需要和室分天线联合调参。
fpc-induce2good天线变小了反射系数（驻波）和耦合系数：940MHz不圆度：m1-m2=0.7444940Mhz 端口损耗=1.2023-（-1.4088）=2.6111 dBS11=-9.3256dB, P: 0.5 S21=-4.7591dB, P: 0.3GAIN-REALIZEDGAIN=1-|S11|-|S21|= 0.8=-2.3 dB 吻合!螺旋天线方向图：水平全向，和室分天线类似IBEACON仿真结果：1.2cm*2cm地板（2.4G）沿y轴放置的ibeacon天线，方向图为y轴零点的面包圈。
增益1.3dB。
2.大地板（2.4G）方向图为y轴仍为零点。
随着地板增大，ibeacon天线辐射偏向了地板方向，出现3个副瓣，端口匹配容易，增益增大为3.5dB。
3.室分天线+螺旋天线+IBEACON（2.4G）室分天线和ibeacon的方向图Theta=30,60时的方向图其中，端口1是室分天线，端口2是螺旋天线，端口3是ibeacon天线。
Ibeacon方向图基本和2类似，增益有所损失。
总结：1、Ibeacon天线会偏向相反方向辐射，且有3个明显的副瓣，最大增益和最小增益差4dB。
天线尺寸小，方向图较难控制。
2、ibeacon和室分天线共地摆放，布线较为容易。
若需要水平均匀方向图，则重新考虑ibeancon摆放位置、ibeacon天线形态（一定会增大尺寸）。
3、该方向图是否可以足够满足定位需求，建议后续结合业务容量、距离进行测试。
螺旋天线的设计与仿真研究
螺旋天线的设计与仿真研究摘要在分析电晕放电原理的基础上，结合本实验室关于电晕放电探测系统的设计要求，选用CST微波工作室对螺旋天线进行了设计、优化与仿真，所得的仿真计算结果与测试结果有较好的一致性。
设计出的螺旋天线具有高增益，提高了整个电晕放电探测系统的灵敏度。
关键词电晕放电；螺旋天线；CST；仿真；测试螺旋天线是一种行波天线，具有宽频带特性和圆极化特性，已广泛应用于米波和分米波波段。
可以构成螺旋天线阵使用，也可作为其它面天线的初级馈源。
按照电晕放电探测系统的设计要求，首先设计单个的螺旋天线，提供较高的增益，在此基础上后续进行设计多个阵列进行拼接组合实现高增益阵列天线阵。
螺旋天线不仅在宽频带上具有近乎一致的电阻性输入阻抗，而且在同样的频带上螺旋天线的波瓣图显示其增益很大。
它的性能对导线尺寸和螺旋节距不敏感；它的互阻抗几乎可以忽略，因此很容易用来组阵。
1螺旋天线结构参数及设计方法将金属带或金属导线绕制成一定尺寸的圆柱或者圆锥螺旋线，一端用同轴线内导体馈电，另一端处于自由状态或与同轴线外导体联接。
螺旋天线的几何结构参数为：D=螺旋直径S=螺距n=圈数d=螺旋导体（线）的直径1=轴向长度=nS为了消除同轴线外皮上电流，通常在螺旋线末端接一个直径为Z0=同轴线的特性阻抗的金属圆盘，这样就组成了一个螺旋天线。
螺旋天线的辐射特性主要取决于天线直径与波长比D/λ。
当D/λ=（0.25~0.46），螺旋的周长L在一个波长左右，最大的辐射方向在轴线方向，称之为轴向模螺旋天线，实际工程中也多采用这样的天线。
轴向模螺旋天线对导线尺寸和螺旋节距不敏感，在工程中比较好建造使用，其优化的重要参数有波束宽度，增益，阻抗以及轴比。
（1）本螺旋天线阵馈电时采取轴向馈电，适用于0.8≤Cλ≤1.2，12°≤α≤14°时，在20%的误差范围内为R=140Cλ。
借助适当的匹配段，在螺旋最底部的1/4圈制成平行于接地面的锥削过渡段，将140Ω~150Ω的螺旋阻抗变换为50Ω的同轴线阻抗。
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。
天线实训的心得体会和收获
天线实训的心得体会和收获作为天线实训的一员，我深感荣幸并且满怀期待地参加了这次实训。
通过这段时间的学习和实践，我在天线设计和优化方面得到了很多收获和体会。
首先，天线实训让我更深入地了解了天线的基本知识和原理。
在实训开始之前，我对天线仅仅是有一个大致的了解，但是通过实训过程中的学习和实践，我对天线的构成、工作原理以及各种天线的特点有了更加清晰和全面的认识。
我了解了天线的频率选择性、方向性、增益等基本特性，以及天线与其他电路之间的耦合方式和优化方法。
这些知识让我在实际设计和优化天线时更加具备实践的能力。
其次，在实践环节中，我主要参与了天线的设计和优化工作。
我学会了使用设计软件进行天线的仿真和分析，掌握了如何通过调节天线的结构参数来满足不同的天线需求。
在寻找最佳设计方案的过程中，我积累了大量的经验，并且通过与同伴的讨论和交流，我也从团队中获得了很多启发和意见。
通过不断的设计和优化，我成功地实现了一款频率选择性天线的设计，并且在实验室中进行了测试，结果非常理想。
这让我对自己的能力和技术水平有了更为深刻的认识，也增加了我的自信心。
在实训过程中，我还参与了一些天线的调试和优化工作。
通过使用测试设备和仪器，我学会了如何准确测量天线的性能指标，例如频率响应、增益和方向性等。
同时，我也了解到了在天线调试和优化中常见的一些问题和解决方法。
通过分析实验数据和调整天线结构，我成功地将天线的性能进一步优化，使其在实际应用中更加稳定和可靠。
这是对我设计和优化能力的一次很好的锻炼和实践。
此外，在实训过程中，我还结识了很多志同道合的同学和优秀的导师。
我们共同学习和努力，共同分享和探讨，形成了一个团结友爱、合作共赢的团队氛围。
通过与他们的交流和合作，我不仅学到了更多的知识和技能，还拓展了自己的思维和视野。
导师们给予了我们很多指导和支持，他们的经验和教诲让我受益匪浅。
在这个大家庭中，我感受到了团队的力量和合作的魅力。
通过参加天线实训，我不仅学到了更多的天线知识和技术，也培养了自己的团队合作和沟通能力。
圆形天线仿真分析记录10cm_2M
圆形天线仿真分析报告（适用于1443A协议标准）1、线型:PCB板刻蚀,外径100mm,线宽0.8mm,净线距0.8mm，3T,铜箔厚度0.035mm2、仿真分析结果：如下图自谐振频率 f=39.6MHz 各频点阻抗值8MHz RX: 1.7426+j114.033930MHz RX:35.0605‐j935.116413.56MHz RX:3.2527+j209.0910X L（13.56MHz）=j185.58Ohm计算得天线参数： La=1.1718uH，Ca=7.2482pF ,估计Ra=3.2527Ohm3、匹配电路设计按1443A标准要求，BW=>1.92MHz ,取2MHz、Q<=13.56/2<=6.8, 取Q=6.5,采用串联电阻匹配电路，用Smith园图工具求得：Rs=186/6.5‐3.3=22.55 Ohm，取23 Ohm，Cp=17.4pF,Cs=46.2pF仿真分析初步结果：Rs=23 Ohm，Cp=17.4 pF，Cs=46.2pF，RX（13.56MHz）=1.0683+j0.9568 Ohm 可见阻抗匹配情况不是最佳。
4、匹配电路仿真调试初值Rs=23 Ohm，Cp=17.4 pF，Cs=46.2pF，RX（13.56MHz）=1.0683+j0.9568 Ohm 调试过程Rs=23 Ohm，Cp=17. 0 pF，Cs=46.2pF，RX（13.56MHz）=1.0503+j0.8847 Ohm Rs=23 Ohm，Cp=16. 0 pF，Cs=46.2pF，RX（13.56MHz）=0.9957+j0.7564 Ohm Rs=23 Ohm，Cp=16. 0 pF，Cs=45.0pF，RX（13.56MHz）=0.9956+j0.6205 Ohm Rs=23 Ohm，Cp=16. 0 pF，Cs=42.0pF，RX（13.56MHz）=0.9954+j0.2471 Ohm Rs=23 Ohm，Cp=16.0 pF， Cs=40.0pF，RX（13.56MHz）=0.9953+j0.0030 Ohm调试最终结果：天线谐振频率=22.6MHz，Z（13.56MHz）=（50.1999+j2.3963） OhmS11：中心频率=13.6，回波损耗‐36.54dB BW=1.03X2=2.06MHz4、总结：（1）天线调整流程。
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螺旋天线初步仿真总结-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
反射系数（驻波）和耦合系数：
不圆度：m1-m2=0.7744
增益（0.92GHz）
加载线圈：
无线圈：
总结：
不圆度指标可在1dB内；
驻波和耦合是难点；
把螺旋天线内置在天线罩中，耦合增强，但对位置敏感，需要和室分天线联合调参。
fpc-induce2
good
天线变小了
反射系数（驻波）和耦合系数：940MHz
0.50
0.75
1.00
1.25 1.50
1.75
2.00
F req [
G
H z ]
-30.00
-25.00
-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
Y 1
g o o d
X Y P lo t 2
-6.2077-4.7591-9.3256
C u rve I n fo d B (S (1,1))S e tu p 1 : S we e p d B (S (1,2))S e tu p 1 : S we e p d B (S (2,2))S e tu p 1 : S we e p
不圆度：m1-m2=0.7444
-2.20
-2.00
-1.80
-1.60
90
60
30
-30
-60
90
-120
-150150
120
m1
m2
N a m e P h i An g M a g
m1269.0000-91.0000-2.2586
m285.000085.0000-1.5142
940Mhz 端口损耗=1.2023-（-1.4088）=2.6111 dB
S11=-9.3256dB, P: 0.116799235 S21=-4.7591dB, P: 0.334264303 GAIN-REALIZEDGAIN=1-|S11|-|S21|= 0.548953998=-2.604640473 dB 吻合!
螺旋天线方向图：水平全向，和室分天线类似
IBEACON仿真结果：
1.2cm*2cm地板（
2.4G）
沿y轴放置的ibeacon天线，方向图为y轴零点的面包圈。
增益1.3dB。
2.大地板（2.4G）
方向图为y轴仍为零点。
随着地板增大，ibeacon天线辐射偏向了地板方向，出现3个副瓣，端口匹配容易，增益增大为3.5dB。
3.室分天线+螺旋天线+IBEACON（2.4G）
1.50
1.75
2.00 2.25 2.50 2.75
3.00 3.25 3.50
F req [
G
H z]
-15.00
-12.50
-10.00
-7.50
-5.00
-2.50
0.00
Y
1
ib e a co n+a n te n n a
X Y P lo t 1
-8.4173
-0.0506
-10.1141
C u rve I n fo
d B(S(1,1))
S e tu p1 : S we e p
d B(S(2,2))
S e tu p1 : S we e p
d B(S(3,3))
S e tu p1 : S we e p
室分天线和ibeacon的方向图
Theta=30,60时的方向图
其中，端口1是室分天线，端口2是螺旋天线，端口3是ibeacon天线。
Ibeacon方向图基本和2类似，增益有所损失。
总结：
1、Ibeacon天线会偏向相反方向辐射，且有3个明显的副瓣，最大增益和最小增益差4dB。
天线尺寸小，方向图较难控制。
2、ibeacon和室分天线共地摆放，布线较为容易。
若需要水平均匀方向图，则重新考虑ibeancon摆放位置、ibeacon天线形态（一定会增大尺寸）。
3、该方向图是否可以足够满足定位需求，建议后续结合业务容量、距离进行测试。
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