基于有限元的螺旋天線(xiàn)設計方法

(4) 方程組的求解

方程組的求解是有限元分析的最后一步，最終的方程組是下列兩種形式之一：

方程式(1)是確定型的，他是從非齊次微分方程或非齊次邊界條件或從他們兩者兼有的問(wèn)題中導出的。在電磁學(xué)中確定性方程組通常與散射、輻射以及其他存在源或激勵的確定性問(wèn)題有關(guān)。而方程(2)是本征值型的，他是從齊次微分方程和齊次邊界條件導出的。本征值方程組通常與諸如波導中波傳輸和腔體中的諧振等無(wú)源問(wèn)題有關(guān)。在這種情形下，己知向量{f}為零，矩陣[L]可以寫(xiě)成[A]-λ[B]的形式，這里的λ表示未知的本征值。

經(jīng)過(guò)數值計算，得到滿(mǎn)足性能指標的螺旋天線(xiàn)，其天線(xiàn)仿真模型如圖5所示，并且得到其在中心頻率850 MHz的方向圖(圖6)，從圖中可以看出其增益為15 dB，其他數據如表1所示。

3.2 測試結果與仿真結果分析

根據仿真結果，對天線(xiàn)進(jìn)行加工設計，并進(jìn)行適當的調試，得到如下的測試結果：

從表1可以看出，仿真結果和測試結果取得了較好的一致，由于在仿真時(shí)是一種理想化的設計情況，所以實(shí)際測試結果比仿真略低一些，但已完全滿(mǎn)足設計指標要求。

4 結語(yǔ)

文章根據圓柱螺旋天線(xiàn)的一些輻射特性，結合有限元方法對軸向模螺旋天線(xiàn)進(jìn)行了優(yōu)化和仿真設計，成功設計了一副工作在800～900 MHz頻段上的小型化天線(xiàn)。對UHF天線(xiàn)小型化的設計具有一定的現實(shí)指導意義，非常適合工程上的需要，并且提高了法向模螺旋天線(xiàn)在現代無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信中的實(shí)用價(jià)值。