四臂正弦天线HFSS仿真全攻略

（一）引言

在反辐射导弹的被动雷达导引头 、雷达告警接收机、宽带测向系统和反射面馈电系统等许多应用场合，超宽带天线 都发挥着重要的作用。另外，在宽带测向系统或者作为反射面馈源等应用场合，需要所用的宽带天线能同时提供两个正交极化 ，比如同时提供水平极化和垂直极化，或者能同时提供左旋圆极化和右旋圆极化 。自 1982 年 Duhamel 提出正弦天线的概念以来，该形式的天线得到了迅速的发展。正弦天线除了具有传统所使用的等角螺旋天线、阿基米德螺旋天线 所具有的平面、单孔径、超宽带的特点外，其独特之处就在于能够实现全极化，这也是第一种同时具备这四大特点的天线。

（二）正弦天线工作机理

对于沿 x 方向分布的相对的两个正弦臂而言，如上图所示，在极坐标系 中，两臂位置相差 180°，所以当对相对两臂进行反相馈电时，电场在垂直于天线面的轴向同相迭加，因而其辐射方向图最大值方向在天线的法线方向，而且在天线面的两面均有辐射，即双向辐射。对于工作区中点 P 和 P‘处的电流 I 和 I ' ，均有 x 和 y 方向两个分量，从图中不难看出，Ix和Ix’反向抵消，而Iy 和Iy’同向迭加，故天线极化方向在 y 方向，为线极化。同理，当两正弦臂沿 y 方向相对分布 时，就会产生 x 方向的线极化 。对于四臂正弦天线，有四个正弦臂，中心区域有四个馈电点，如果合理选择四个馈电点之间的相位关系 ，可实现“全极化”。

（三）正弦天线基本结构参数

“正弦天线”得名于其基本组成机构——正弦曲线。正弦天线结构属于频率独立的对数周期或准对数周期结构， 可由基本正弦曲线通过适当旋转而组成， 基本正弦曲线仅仅由角度α 和比例因子τ 决定，其曲线由一系列单元组线段构成，第 p 个单元组线段的定义为：

由此即可生成正弦曲线如下所示，

将基本正弦曲线围绕坐标原点 顺时针和逆时针各旋转δ 角度，得到两条曲线：

将曲线连接起来即可生成正弦天线结构如上右图所示。

将单臂复制旋转90°，即可生成四臂结构。

(四)天线设计参数：

参考文献：
陈振华 .超宽带平面正弦天线的研究与设计[D].南京航空航天大学,2009.

（五）HFSS建模仿真如下视频所示：

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