基于有限元的螺旋天線設計方法

(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題中導出的。在電磁學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題有關。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源問題有關。在這種情形下，己知向量{f}為零，矩陣[L]可以寫成[A]-λ[B]的形式，這里的λ表示未知的本征值。

經過數值計算，得到滿足性能指標的螺旋天線，其天線仿真模型如圖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，對天線進行加工設計，并進行適當的調試，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，由于在仿真時是一種理想化的設計情況，所以實際測試結果比仿真略低一些，但已完全滿足設計指標要求。

4 結語

文章根據圓柱螺旋天線的一些輻射特性，結合有限元方法對軸向模螺旋天線進行了優化和仿真設計，成功設計了一副工作在800～900 MHz頻段上的小型化天線。對UHF天線小型化的設計具有一定的現實指導意義，非常適合工程上的需要，并且提高了法向模螺旋天線在現代無線移動通信中的實用價值。