GIS设备凭借封闭性好、抗干扰能力强、故障率低等优点,在电力系统中得到普遍应用,但是GIS设备一旦发生故障,故障的定位和检修过程都比常规电气设备更加困难,因此GIS设备绝缘故障的及时预警非常重要。超高频局部放电检测技术凭借较强的抗干扰能力成为了GIS设备状态监测和故障诊断的重要手段,但是增益和带宽较大的天线通常尺寸较大,不方便应用于结构复杂的GIS设备的局部放电现场带电检测和内置式在线监测。本文设计了振幅随幅角线性增加的新型复合函数加载的小型化平面螺旋天线,利用Ansoft HFSS电磁仿真软件对天线的小型化参数进行了仿真和优化,并结合模拟缺陷局部放电试验对小型化天线的性能加以验证。论文的主要内容有:(1)在仿真软件中搭建传统阿基米德平面螺旋天线的辐射单元模型,通过比较天线的驻波比曲线和输入阻抗曲线探讨辐射单元螺旋宽度W对天线性能的影响。仿真结果表明:螺旋宽度W的增加会导致天线的低频特性逐渐恶化,但是不同螺旋宽度W对应的天线输入阻抗特性在频带内基本相同,同时当W为2mm时,天线的驻波比和输入阻抗等参数的浮动程度最小,阻抗的虚部也最接近于零。(2)基于前文设计的线宽W为1mm的传统阿基米德平面螺旋天线,通过在仿真软件中建模仿真探讨辐射单元的小型化参数:比例系数k和正弦周期数n对天线性能的影响,仿真结果表明:随着比例系数k或者正弦周期数n的增大,小型化螺旋天线的低频特性逐渐恶化,同时天线阻抗的实部和虚部的浮动幅度均呈现增大的趋势。(3)建立小型化参数:k为0.03mm、n为40的平面螺旋天线的模型并进行性能仿真,仿真结果显示:小型化天线在700MHz至3000MHz的工作带宽内满足驻波比小于2的工程设计要求,同时天线在带宽内的方向特性和增益大小均满足超高频局部放电检测的需求。(4)设计了模拟GIS典型缺陷的局部放电试验,通过对比同另外两种增益较大天线的放电信号的峰值和信噪比等数据验证小型化天线的检测性能。实验结果表明:当局部放电的起始电压相同时,天线自身的增益越大,检测到的局部放电波形的幅值越大,但由于增益更大的天线在检测时相应的背景噪声水平也更大,因此计算得到三种天线的信噪比水平相近,表明小型化天线的检测性能良好。