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对天线单元进行cae建模仿真 |
| 时间：2015-08-12 类别： 其它资讯 |
超宽带技术是无线通讯领域中**竞争力和发展前景的技术之一，随着系统带宽的不断增加，对天线的宽带特性指标要求也越来越高。在整个电子系统的发展中，多任务多进程的要求也越来越高，这使得载体表面的天线数量增加，天线间的相互耦合增强，那么，超宽带天线为多系统共用同一副天线提供广大的前景。
圆极化天线主要应用于卫星通信、卫星导航、以及一些地面通信系统，圆极化波是由两个正交的相位相差90。的等幅线极化波合成，具有通信质量高、保密性好、抗干扰能力强的特点。本文利用电磁仿真软件FEKO设计了工作在1.2—2.5GHz频率范围内的圆极化天线，涵盖了我国的北斗卫星导航系统、GPS导航系统，以及其他的一些数据通信系统。FEKO是基于数值方法矩量法(MOM)开发的商业软件，该方法结合多层快速多极子(MLFMM)使得精确分析电大问题成为可能。FEKO支持有限元方法(FEM)，与有限元(FEM)混合求解，MLFMM+FEM混合算法可求解含高度非均匀介质电大尺寸问题，特别适合结构之间通过自由空间耦合的问题。本文仿真的螺旋阵列圆极化天线的CAE仿真参数包括回波损耗S11参数、天线增益、极化轴比和天线二维、三维方向图。 2 模型的建立 2.1天线设计 本文仿真设计的天线模型为螺旋天线，辐射体为导电性良好的金属螺旋线，当螺旋直径与波长之比D/A约为0.25—0.46，即螺旋一圈的周长约为一个波长左右时，螺旋天线上的电流是行波，其**辐射方向沿螺旋的轴向，并且形成圆极化波。螺旋按照右旋的方式旋转上升，将产生右旋圆极化波，螺旋按照左旋的方式旋转上升将产生左旋圆极化波。 利用FEKO软件对天线单元进行建模仿真。辐射部分为右旋的螺旋线，螺旋分为两段，底端的螺旋缠绕半径28mm，螺距30mm，螺旋线半径1.75mm，共8圈；顶部的螺旋线采用同样粗细的螺旋线，螺距23mm，螺旋缠绕半径依次递减3mm，一共四圈。天线底部反射板为半径80mm的金属板，模型单元如图1所示： 天线阵列的排布方式为水平线阵，单元数量8个，单元间距160mm，仿真模型如图2所示。 2.2参数设置及CAE软件仿真结果 频率设置：1.2e9Hz—2.5e9Hz，扫描点数14，频点之间间隔100MHz； 端口设置：每个单元均采用edge port电压源馈电，幅相分布为等幅同相； 网格剖分：模型建好之后，按照软件默认的λ/8进行网格剖分，通过mesh查看网格剖分情况，优先选择软件建议的网格剖分大小，为了提高计算精度，适当将网格剖分大小进行调整，并对螺旋线圈上的网格进行加密处理。 通过FEKO软件的仿真，单个单元和天线阵列的仿真结果如下： S11参数：仿真结果显示，天线在整个频率范围内的S11参数都小于-12dB，仿真曲线如图3所示。 天线增益：在整个工作频带内，天线单元最小增益为9.8dB，**增益为14.2dB，天线单元方向图及增益曲线如图4、图5、图6所示。天线阵列采用1x8的直线型排列方式，从FEKO软件的CAE仿真结果来看，在1.2GHz—2.5GHz的频率范围内，天线增益基本都大于18dB，带内**增益为21.5dB，天线方向图及增益曲线如图7、图8、图9所示。利用FEKO软件的后处理功能，文中还给出了天线单元和天线阵列的三维方向图，如图10、图11所示。 极化轴比：利用FEKO软件的仿真结果，可以看出天线单元和天线阵列的轴比曲线非常理想，在工作频带内，轴比均小于3dB，仿真曲线如图12、图13所示。 3 分析与结论 本文提出的超宽带圆极化天线，利用先进的三维电磁场仿真软件FEKO进行仿真，得到了用户所关心的性能参数，并且仿真计算迅速，通过与实测结果对比，验证了该天线的宽带特性，相对带宽达到了70%，同时也证明FEKO软件的仿真可信度很高，具有很高的工程应用**性和实用性。 cae专区：http://articles.e-works.net.cn/cae/ solid edge专区：http://solidedge.e-works.net.cn/ 资讯来源：http://articles.e-works.net.cn/cae/ |
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