平面螺旋天线及宽带匹配网络的设计和仿真徐 琰 张漠杰（上海航天局第八○二研究所 上海200090）摘要：本文介绍了阿基米德平面螺旋天线及微带渐变线阻抗变换器的原理和设计方法，运用以有限元法为原理的专业软件Ansoft HFSS 对该天线及宽带匹配网络进行仿真，并与测量结果进行比较，仿真结果与测量结果吻合。
关键词： 阿基米德平面螺旋天线 渐变线阻抗匹配 平衡馈电一、 平面螺旋天线1.1 阿基米德平面螺旋天线为了满足灵活性和通用性，常常要求天线能以令人满意的方向图、阻抗和极化特性工作于很宽的频带范围内。
线性振子天线的频带是很窄的，增加振子直径只能稍微展宽一些频带，一般很少能大于所设计的中心频率的百分之几。
天线的增益、方向图、输入阻抗等电特性参数在一个较宽的频带内保持不变或变化较小的天线称为宽频带天线。
一般情况下，天线的性能参数是随频率变化的。
有一类天线，其几何形状完全由角度规定，性能与频率无关，这类天线称为非频变天线。
典型的天线有等角螺旋天线。
阿基米德平面螺旋天线不是一个真正意义上的非频变天线，但它也可以在很宽的频带内工作。
因为它不能满足截断要求，电流在工作区后并不明显的减小，螺旋天线被截断后方向图必受影响，因此必须在末端加载而避免波的反射。
阿基米德螺旋的半径随角度的变化均匀的增加，方程为φρρa +=0式中0ρ是起始半径，为螺旋增长率。
a本文设计的是双臂的阿基米德平面螺旋天线（如图1），两臂方程分别为φρρa +=011和)(022πφρρ++=a 。
用印刷电路技术来制造这种天线，使金属螺旋的宽度等于两条螺旋间的间隔宽度，形成自互补天线。
臂的宽度为：20102πρρa W =−=对于一个自互补天线结构，由巴比涅—布克（Babinet －Booker ）原理可求得，具有两个臂的无限大结构的输入阻抗为188.5欧。
图1 阿基米德平面螺旋天线在螺旋的周长为一个波长附近的区域，形成平面螺旋的主要辐射区。
电感及绕制电感的方法电感是一种电子元件，用于存储和释放磁能。
当电流通过电感线圈时，会产生一个强磁场。
电感由导线或线圈组成，通常由绝缘材料包裹，以防止短路和电流泄漏。
在电子电路中，电感主要用于滤波、能量传输、调节电压等方面。
电感的制作方法多种多样，下面将介绍其中几种常用的方法。
1.空心线绕制：最常见的电感制作方法之一是空心线绕制。
这种方法使用绝缘线包绕在空心磁芯上。
磁芯可以是氧化铁、铁氧体、铁氧体或其他磁性材料。
通过在磁芯上拉直线，然后将线圈绕制在上面，可以制作出各种不同的电感。
2.单层绕制：单层绕制是一种简单而常见的方法。
通过将导线绕制在一个平面上，可以制作出细长的线圈。
这种方法适用于小电感，因为导线长而窄，在磁场产生的同时，导线被保持在一个平面上，以防止交叉和干扰。
单层绕制电感适用于高频电路，线圈之间的互感小。
3.多层绕制：多层绕制是一种用于制作较大电感的方法。
通过交替绕制导线的层，可以增加线圈的长度和电感值。
多层绕制电感适用于低频电路，因为线圈之间的交叉会导致电感的互感。
4.螺旋绕制：螺旋绕制是一种用于制作高电感值的方法。
通过将导线螺旋在磁芯上，可以增加线圈的长度和电感值。
螺旋绕制电感主要用于通信和变压器等高频和高电压应用中。
5.胶带绕制：胶带绕制是一种用于制作小型电感的方法。
通过将导线粘贴在绝缘胶带上，然后将其绕制成线圈，可以制作出小巧的电感。
胶带绕制电感适用于紧凑空间和移动设备，因为它们具有小体积和重量。
以上是几种常见的电感制作方法，不同的方法适用于不同的应用和要求。
在制作电感时，需要考虑电感值、尺寸、材料选择和线圈绕制方式等因素。
正确选择和制作电感对于电子电路的性能和稳定性至关重要。
大功率平面 pcb电感
大功率平面PCB电感是指在高功率电路中使用的一种电感元件，通常用于滤波、能量存储和电磁干扰抑制等方面。
在设计大功率平
面PCB电感时，需要考虑以下几个方面：
1. 材料选择，选用高磁导率和低损耗的磁性材料，如铁氧体、
磁铁氧体等，以确保电感具有良好的性能和稳定的工作温度。
2. 结构设计，根据具体的应用需求和电路特性，选择合适的电
感结构，如螺线电感、多层电感、磁芯电感等，以实现所需的电感
数值和频率特性。
3. PCB布局，在PCB布局设计中，需要合理安排电感的位置和
走线，避免电感与其他元件之间的干扰和耦合，同时尽量减小电感
回路的面积，以降低电感的串扰和损耗。
4. 散热设计，由于大功率电路中电感会产生一定的热量，因此
需要考虑良好的散热设计，以确保电感在高功率工作时能够稳定可
靠地工作。
5. 测试验证，在设计完成后，需要进行严格的测试和验证，包括电感值、频率响应、温度特性等方面的测试，以确保电感符合设计要求并能够在实际应用中稳定可靠地工作。
总之，设计大功率平面PCB电感需要综合考虑材料选择、结构设计、布局、散热和测试验证等多个方面，以确保电感能够满足高功率电路的需求，并具有稳定可靠的性能。
