基于鐵氧體材料的小型螺旋天線(xiàn)的仿真設計

　　本文以法向模螺旋天線(xiàn)的耦合理論為基礎，運用鐵氧體作為磁芯，設計了一個(gè)頻帶范圍在2～600MHz的小型寬帶螺旋天線(xiàn)。為了得到此螺旋天線(xiàn)的最佳性能，對添加同軸不銹鋼棒的模型進(jìn)行仿真分析。研究結果顯示，螺旋天線(xiàn)鐵氧體磁芯及同軸不銹鋼棒對于頻帶寬度及諧振點(diǎn)影響很大。

　　無(wú)線(xiàn)通信的基礎是天線(xiàn)，天線(xiàn)的基本功能是能量的轉換和電磁波的定向收發(fā)。天線(xiàn)的性能直接影響無(wú)線(xiàn)設備的使用。螺旋天線(xiàn)在方向特性、阻抗特性、及極化特性方面都具有寬頻帶特性，并且還有體積小、重量輕、結構穩定、圓極化特性好等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛的應用。本文在添加鐵氧體磁芯的基礎上，研究同軸不銹鋼棒對螺旋天線(xiàn)的帶寬和諧振點(diǎn)的影響。

1、理論基礎

　　1.1、螺旋天線(xiàn)理論基礎

　　當接收器的天線(xiàn)線(xiàn)圈進(jìn)入發(fā)射器天線(xiàn)產(chǎn)生的交變電磁場(chǎng)中，發(fā)射器天線(xiàn)與接收器天線(xiàn)功能就類(lèi)似于變壓器。發(fā)射器天線(xiàn)相當于變壓器初級線(xiàn)圈，接收器天線(xiàn)相當于變壓器次級線(xiàn)圈，通過(guò)初級線(xiàn)圈的高頻交流電，在磁芯和間隙中耦合產(chǎn)生高頻電磁場(chǎng)，磁場(chǎng)穿過(guò)接收器的次級線(xiàn)圈，感應產(chǎn)生同頻率的交流電。

　　螺旋天線(xiàn)要解決的首要問(wèn)題是在其他條件都不變的情況下，盡可能的根據實(shí)際應用的要求，增大耦合磁場(chǎng)。為了將能量能夠更好地通過(guò)磁場(chǎng)傳送，接收器和發(fā)射器天線(xiàn)一般設計為環(huán)形天線(xiàn)。如果將磁芯放在螺旋天線(xiàn)內，其他條件不變，內部磁感應強度變大，即磁力線(xiàn)總數增加，能量也得到增加。

結束語(yǔ)

　　本文設計、分析了一款加載鐵氧體的小尺寸寬帶螺旋天線(xiàn)，研究收發(fā)線(xiàn)圈在不同圈數下的電磁場(chǎng)分布以及諧振點(diǎn)、帶寬等參數。結果發(fā)現，當螺旋天線(xiàn)在加同軸鐵氧體磁芯和不銹鋼棒的情況下，既可保證工程的實(shí)用性，又可看出，內外圈之間的電場(chǎng)和磁場(chǎng)分布也逐漸加強，同時(shí)諧振點(diǎn)向前推移了約7MHz。在S21 >-6dB的范圍內，信號可以順利耦合通過(guò)。在此范圍內，內4圈外5圈的頻帶范圍約為230MHz，而內7圈外8圈的頻帶范圍約為105MHz。雖然內7圈外8圈的場(chǎng)強較強，但綜合而言，內4圈外5圈的耦合情況優(yōu)于內7圈外8圈。