1 引言
　　目前，作為機載信標接收機廣泛采用的天線是電小天線，即天線的尺寸與工作波長相比很小。此時，可以把天線看成是一個帶有少量輻射的電感器、電容器或兩者的某種組合，通過加載的方式達到使天線小型化的設(shè)計要求。信標天線采用突出的、其輻射振子端部由加載容性負載而使其縮短了長度的水平振子構(gòu)成。置在機身的下部，并具有最大輻射方向垂直向下的方向圖。按照國際協(xié)議規(guī)定，信標接收機的工作中心頻率為75MHz，通過HFSS軟件仿真對天線的饋電點、電容、電感進行了優(yōu)化設(shè)計，使其在中心頻率在75MHz上實現(xiàn)良好的阻抗匹配，要求其天線的電壓駐波比（VSWR）小于2，水平極化方向圖為心臟形方向圖。
　　2 設(shè)計原理
　　機載信標天線工作原理示意圖如下圖1所示 ，天線振子的一端b用螺釘連接在槽的窄壁上，在窄壁上開一個孔槽，用導(dǎo)線加載一個電感，連接到底板上的同軸饋電點上，通過調(diào)整電感值來達到阻抗耦合匹配的目的。而振子的另一端d連接在絕緣體上，在輻射器的該端的d點處焊接有負載電容器c1和微調(diào)電容器c3，分別連接e、f點接地。其中電容器c2和微調(diào)電容器a串聯(lián)，然后和bd并聯(lián)，通過轉(zhuǎn)動微調(diào)電容器來改變其電容值。
　　從圖1可以看出，振子是由分流電路饋電的，同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體在點連接振子，振子的全長應(yīng)小于四分之一波長。天線的輸入阻抗取決于振子上c點的位置，即取決于bc、cd兩段振子的長度，調(diào)整、優(yōu)化c點的位置，可以找到使天線輸入阻抗接近饋線波阻抗的點，即達到天線的阻抗匹配。通過對天線的加載來控制天線上的電流分布，進而改變天線的輸入阻抗、方向圖特性和天線的效率，以此來提高天線的帶寬。
　　信標天線輻射集中在狹窄的與地面垂直的圓錐范圍內(nèi)，即要求具有最大輻射方向垂直向下的心臟形方向圖。因此，本信標天線的設(shè)計采用一種非對稱的振子天線，將其臂彎成直角，即構(gòu)成了倒F形天線，從而使信標天線得到了具有垂直向下的心臟形方向圖，其心臟形方向圖的構(gòu)成主要由非對稱振子天線上電流分布所產(chǎn)生的場強的幅值和相位的不同來實現(xiàn)的。
　　
　　圖1 信標天線示意圖
　　3 HFSS的天線建模
　　結(jié)合上面的原理分析，設(shè)計一個工作頻率為75MHZ的信標天線，采用HFSS仿真軟件進行參數(shù)化建模，饋線的特性阻抗為50Ω，采用集總饋電。對信標天線進行HFSS軟件建模，其中X軸負方向為飛機航向、Y軸為飛機高度方向、Z軸為翼展方向，模型圖如圖2所示。HFSS軟件是基于有限元法對研究對象進行網(wǎng)格剖分，為了減少網(wǎng)格剖分的數(shù)目，其手動剖分網(wǎng)格模型如下圖3所示。
　　加載電容在圖3標志區(qū)域上畫出一個矩形片，放大后如圖4所示。通過在邊界條件Lumped RLC Boundary中設(shè)置電容值，對可變電容器進行參數(shù)化設(shè)置；同理，對電感加載進行參數(shù)化設(shè)置。然后，設(shè)置激勵和求解方式，設(shè)置輻射邊界時要求空氣盒子尺寸合適。一般要求其邊界到實際幾何模型任何部分的距離大于四分之一波長，邊界并非越大越好，邊界太大會顯著影響計算時間和精度。