許多需要進(jìn)行電磁兼容性合規(guī)測(cè)試的產(chǎn)品都采用了雙圓錐天線。這類(lèi)天線具備重要的寬帶特性，有助于進(jìn)行此類(lèi)測(cè)試。我們將探討如何通過(guò)仿真來(lái)確保這一點(diǎn)。

雙圓錐天線簡(jiǎn)介

雙圓錐天線是一種寬帶天線，由兩個(gè)圓錐形狀的導(dǎo)電物體構(gòu)成。這些寬帶偶極天線具備一個(gè)典型特征，那就是擁有三個(gè)或更多的倍頻程帶寬。是什么使這類(lèi)天線具備了如此寬的帶寬呢？這要?dú)w因于天線的結(jié)構(gòu)，具體地說(shuō)，就是天線的兩個(gè)對(duì)稱(chēng)輻射錐。

雙圓錐天線因其在電磁兼容性(EMC) 測(cè)試中的應(yīng)用而知名。該項(xiàng)測(cè)試確保產(chǎn)品遵守了管理機(jī)構(gòu)發(fā)布的電磁兼容性合規(guī)指南。因此，這些天線必須擁有寬帶特性，以滿足這些合規(guī)指南。

為了保證天線的設(shè)計(jì)能夠滿足這些要求，我們可以借助仿真的力量。

模擬電源

我們案例庫(kù)中的雙圓錐天線模型包括兩個(gè)圓錐形金屬輻射單元,以及位于中心處的電介質(zhì)填充共軸饋源結(jié)構(gòu)。天線電源位于結(jié)構(gòu)中一個(gè)小圓柱形域中，不屬于模擬域。

作為替代，電源可通過(guò)在面向同軸電纜的邊界處設(shè)置同軸集總端口邊界條件進(jìn)行模擬。這將帶來(lái)一個(gè)沿同軸電纜向下發(fā)射的波。完美匹配層用于截?cái)嗵炀€周?chē)淖杂煽臻g區(qū)域。

圖片顯示了雙圓錐天線模型的幾何。

雙圓錐天線模型

電線作為完美電導(dǎo)體模擬，用于將同軸內(nèi)部和外部的導(dǎo)體連接至圓錐輻射體。每個(gè)圓錐內(nèi)都有一個(gè)小的對(duì)稱(chēng)切除空間，便于為后續(xù)的安裝與組裝預(yù)留足夠的空間。輻射體與圓錐尾端表面區(qū)域的距離決定了天線輸入端口的電抗。對(duì)這一距離的更改將改變天線的性能。

天線帶寬及輻射樣式

第一幅圖重點(diǎn)顯示了雙圓錐天線的頻率響應(yīng)。結(jié)果表明由于S11 在1.5 GHz 到3.5 GHz 的范圍內(nèi)小于-10 dB，其帶寬明顯寬于傳統(tǒng)偶極天線。該介紹性示例模型僅模擬了一個(gè)倍頻程的帶寬。

頻率響應(yīng)

我們隨即將關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)向了天線的輻射模式。仿真結(jié)果顯示了1.9 GHz 下E 平面（藍(lán)色顯示）和H 平面（綠色顯示）中的遠(yuǎn)場(chǎng)輻射模式。所得模式等同于偶極天線的輻射模式。

輻射模式與偶極天線相同。

遠(yuǎn)場(chǎng)輻射模式

結(jié)束語(yǔ)

這里介紹的模型顯示，雙圓錐天線非常適合需要兼具全向輻射模式和較高帶寬的應(yīng)用。在即將發(fā)布的COMSOL Multiphysics 5.1 版本中，我們會(huì)收入本模型的商用外觀。請(qǐng)繼續(xù)保持關(guān)注!

來(lái)源：COMSOL 博客