双臂螺旋天线的模型及其轴向模辐射方向图。模型仅显示半个辐射方向图。
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分析螺旋天线的两种工作模式
卫星通信系统中的螺旋天线。图片版权属于美国公有领域，通过 Wikimedia Commons 分享。
InSight Mars着陆器的绘画。图片来自 NASA/JPL-Caltech。图片版权属于美国公有领域，通过 Wikimedia Commons 分享。
螺旋天线：两种工作模式
折叠偶极子天线的阻抗匹配能力
双臂螺旋天线的模型及其轴向模辐射方向图。模型仅显示半个辐射方向图。
在 COMSOL Multiphysics® 软件中模拟双臂螺旋天线
此双臂螺旋天线示例使用 COMSOL Multiphysics® 软件的附加组件“RF 模块”进行建模。
如下所示，几何模型包含双臂螺旋辐射器、圆形接地板（蓝色）、调谐短截线、同轴电缆和包围空气域的完美匹配层（PML）。另外，两个螺旋结构沿 z 轴环绕，并在顶端相遇。
在此例中，所有金属部件被建模为理想电导体（PEC），同轴电缆的内部与外部导体之间的空隙充满了聚四氟乙烯（PTFE）。我们利用同轴集总端口来激励天线。此外，所有域（PML 除外）均使用四面体网格进行网格划分，每个波长大概对应 5 个单元，并利用物理场控制网格对吸收方向上的 PML 自动扫掠。
研究仿真结果
我们计算了两种工作模式下的 S 参数和远场模式：法向模式下的对数电场强度为 0.385 GHz，轴向模式下为 4.77 GHz，参考下方结果绘图。你可以观察天线周围的场强在法向模式（左）和轴向模式（右）下的差异。
天线周围的对数电场强度为 0.385 GHz（法向模式，左）和 4.77 GHz（轴向模式，右）。
接下来，我们看一看 yz 平面的二维辐射方向图的极坐标图。该图显示了两种工作模式。不出所料，你可以看到偶极天线在法向模式下的经典 E 平面方向图（蓝色）和在轴向模式下的定向辐射方向图（绿色）。
yz 平面的远场模式的极坐标图，法向模式显示为蓝色，轴向模式显示为绿色。
此外，你还可以利用 3D 远场绘图对每个模式进行三维远场辐射图可视化处理。两种模式的 S 参数均小于 -10 dB。观察三维远场方向图，可以发现这些结果再次证明了法向模式下的偶极天线形状和轴向模式下的端射式阵列形状是合理的。
螺旋天线在法向模式（左）下的三维远场方向图与偶极天线相似。轴向模式（右）下的三维远场方向图与由接地平面支撑的、沿 z 轴方向的端射式阵列天线类似。
下方轴比图显示了天线的圆极化程度。当天线被表征为理想圆极化时，轴比为 1 或 0dB。当小于 3 dB（红色圆圈内）时，我们通常认为天线是圆极化。下图中，天线视轴处的轴比小于 3 dB。天线视轴是轴向模式的主要传播方向，它平行于螺旋状的扭转轴。
以 dB 为单位的轴比（蓝色），红线表示 3 dB。
想尝试螺旋天线建模吗？点击下方按钮即可开始。跳转到“案例下载”页面后，请登录 COMSOL Access 帐户下载 MPH 文件（需要有效的软件许可证）。
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发布时间 : 2022-08-22 10:39:40
江西省盐业集团股份有限公司（以下简称“江盐集团”或“公司”，英文全称“Jiangxi Salt Industry Group CO. LTD”）前身为江西省盐业集团公司，是于2005年经江西省政府批准组建成立的全民所有制企业。2014年，江盐集团被列为十八大后为省属企业首批混改试点单位。混改采取剥离非经营性资产后，江西省国资委以经评估的经营性资产出资，通过增资扩股方式引入中国信达等4家战略投资者。2015年底，集团先后完成公司制改造和混合所有制改革，2016年以整体变更方式完成股份制改革. 【 详细内容 】