HFSS仿真对称阵子天线.docx

对称阵子天线概述
对称阵子天线是最基本也是最常用的天线形式。对于中心点馈电的对称振子天线，其结构可看做是一段开路传输线张开而成。馈电时，在对称振子两臂产生高频电流，此电流将产生辐射场。可以将对称振子分成无数小段，每一小段都可以看成电基本振子，则对称振子辐射场就是这些无数小段电基本振子辐射场的总和。
由于结构简单，对称振子广泛应用于雷达、通信、电视和广播等无线电技术设备中。对称振子的工作频率从短波波段到微波波段。它既可作为独立的天线使用，也可以作为天线阵基本单元组成线阵或平面阵，还可以作为反射面天线的馈源。
天线参数
对称阵子天线主要有输入阻抗，反射系数，回波损耗这几个重要参数。图1为用MATLAB仿真得出的半波对称阵子的E面方向图。
输入阻抗，反射系数，回波损耗。

图1理论E面方向图
仿真过程
对称阵子天线模型由几部分组成：两臂、馈电、辐射箱。对称阵子的两臂为圆柱体，材料为理想导体，半径为变量r，臂长为变量l。对称阵子一般通过同轴馈电，可以看作在振子的两臂之间施加了及总电压。在用HFSS仿真时通过一个平面连接两臂，在平面上设置激励源来实现。通过建立辐射箱，表面设置吸收边界条件来模拟无界空间。依据这些要点建立了对阵振子天线模型，如图2。

图2对称阵子天线模型
结果分析
图3为阻抗曲线图，深色为实部，浅色为虚部，模拟情况与理论值接近。图4为端口2匹配时端口1的反射系数。条件设定为r=1mm，l=25mm，即半波对称阵子。比较图3和图4，可以得出在2.6GHz处反射系数最低，端口阻抗值约为50Ω，此为半波对称阵子天线的谐振频率。

图3阻抗曲线

图4S11曲线
图5为对称阵子天线的三维方向图，可以得出对称阵子的辐射场关于天线轴向对称。

图5三维方向图
图6是对称阵子的E面方向图，此方向图画出的是天线总增益的绝对值，与理论值接近。

图6E面方向图
若改变对称阵子天线的参数，即半径和臂长，则会得到图7和图8的结果。由图6可得，随着天线两臂的半径的缩小，天线的反射系数不断降低，谐振频率不断提高。由图7可得，随着天线臂长的增加，天线的最小反射系数周期性的变化，在扫频内的谐振点数量和频率也随之不断变化。

图7S参数随半径r的变化

图8S参数随臂长l的变化
总结
通过HFSS仿真基本的对称阵子天线，使我对天线有更深的理解，熟悉了HFSS的操作与用途，对天线仿真设计的各个环节有了基本的了解，对相关方面的学习和研究打下了基础。