CST 天线仿真 | 螺旋天线的建模和仿真（一）
图1 卫星通讯地面站
一、螺旋天线的几何表示
螺旋是一种基本的三维几何形式，结合了直线、圆以及柱体的几何形式，一般都是立体的，但也有平面螺旋，如图2，该类天线可以制作在PCB上。此外，螺旋还具有旋向,既可以是左旋的,也可以是右旋的。
图2平面螺旋天线
螺旋天线的主要结构参数(见图3)：
D螺旋的直径
C螺旋的周长
S螺旋邻圈之间的节距(导体的中心至中心)
a螺旋节距的升角,a=arctan(S/rD)
L每圈的长度
N圈数
A螺旋的轴长
d螺旋导体(线)的直径
如果将圆螺旋的一圈展开成平面,则节距S、周长C、圈长L之间的关系可用图4所示的三角形来说明。
图3螺旋及其尺寸
图4螺旋的周长、节距、圈长和升角之间的关系
螺旋天线的设计，就是适当地调整上述参数,以得到满足设计要求的天线性能。
二、CST螺旋天线建模
下面以单绕轴向模螺旋天线为例，如图5，介绍CST是如何对螺旋天线建模的，以及螺旋天线的相关特性。单绕轴向模螺旋天线对尺寸非常不敏感，是所有天线中最容易建造的。但若仔细研究,还可以实现其性能的最优化。
该天线的重要参量有:
ü 波束宽度
ü 增益
ü 阻抗
ü 轴比
ü 辐射方向
螺旋天线的辐射方向与螺旋线圆周长有关。当螺旋线的圆周长比一个波长小很多时，辐射最强的方向垂直于螺旋轴；当螺旋线圆周长为一个波长的数量级时，最强辐射出现在螺旋旋轴方向上。
图5单绕轴向模螺旋天线的接地面结构
首先打开CST微波工作室，天线仿真的常规步骤我就不赘述了，之前的文章中都有描述，这里我们直接建模。
在modeling>curves下选择circle，创建一个圆，所有值均参数化，这样方便后期天线优化。
下面将生成的圆圈变成圆面，点击modeling>create shape from curve>cover curve。
选中生成的平面，将它生成螺旋。在生成螺旋之前，要先定义旋转轴，点击Pick>Pick edge from coordinates。
此时，模型界面就出现了一个旋转轴，圆面将沿着该轴旋转。
点击Rotate Face，在弹框中就可以设置螺旋线的相关参数。其中，Angle代表整个螺旋的角度，一匝是360度，Height为生成螺旋线的高度，即螺距乘以匝数，匝数为5.6，螺距为4。
点击OK，一个螺旋天线的基本模型就创建好了。最后，通过modeling将完整的天线模型建好，如下图所示。
