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基于Ansoft HFSS 的圓極化微帶共形陣天線設計

    在上述仿真設計的基礎上，加工了天線實驗樣機。經調試后，對共形陣天線的主要電性能進行了實測。采用矢量網絡分析儀對天線的電壓駐波比和輸入阻抗進行了測量，結果如圖11、 圖12 所示。可見，所設計的共形陣天線在所要求的頻段內，電壓駐波比小于1.5，且圓極化性能良好。

圖11 共形陣天線實測駐波比曲線

圖12 共形陣天線實測阻抗圓圖

   進一步，在微波暗室遠場條件下，使用天線遠場自動測量系統對該共形陣天線的軸比、方向圖特性進行了測量。表2 為所得到的天線軸比具體數值。可見，在中心頻率1.575GHz 處，共形陣天線軸比小于3dB，且該天線具有6MHz 的軸比帶寬。圖13 為中心頻率處，共形陣天線E 面和H 面方向圖實測結果。由圖13 可見，該天線E 面方向圖基本上實現了所需的“8”字形方向圖，最大零深約 27dB。此外，其H 面方向圖不圓度小于3dB，實現了全向輻射，達到了設計目的。

表2 共形陣天線軸比實測值

圖13 共形陣天線方向圖實測結果 (a) E 面 (b) H面 

    4 結論

    本文提出了一種圓極化微帶共形陣天線的設計方法。利用先進的三維電磁場仿真軟件Ansoft HFSS v12 建立了單元天線以及共形陣天線完整的仿真模型，并進行了仿真與優化設計，最終得到了滿足技術指標要求的天線結構參數。在此基礎上，加工了共形陣天線的實驗樣機，并對其主要電性能進行了實測。測量結果表明所設計的微帶共形陣天線圓極化性能良好，且具有H 面全向輻射特性。通過整個設計過程驗證了本文中所提出設計方法的合理性，進一步體現了Ansoft HFSS v12 作為高頻電磁場仿真工具的有效性和實用性。

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