用ADS設(shè)計(jì)微帶天線

1、.用ADS設(shè)計(jì)微帶天線一、 原理本微帶天線采用矩形微帶貼片來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)在2.5GHz附近工作的微帶天線。我采用的介質(zhì)基片，r= 9.8, h=1.27mm。理由是它的介電系數(shù)和厚度適中，在2.5GHz附近能達(dá)到較高的天線效率。并且?guī)捪鄬?duì)較高。由公式：=25.82mm貼片寬度經(jīng)計(jì)算為25.82mm。=8.889； Dl=0.543mm；可以得到矩形貼片長(zhǎng)度為：=18.08mm饋電點(diǎn)距上邊角的距離z計(jì)算如下：（條件下）得到：z=8.5966mm利用ADS自帶的計(jì)算傳輸線的軟件LineCalc來(lái)計(jì)算傳輸線的寬度，設(shè)置如下：計(jì)算結(jié)果：在這類(lèi)介質(zhì)板上，2.5GHz時(shí)候50傳輸線的寬度為1

2、.212mm。二、 計(jì)算基于ADS系統(tǒng)的一個(gè)比較大的弱點(diǎn)：計(jì)算仿真速度慢。特別是在layout下的速度令人無(wú)法承受，所以先在sonnet下來(lái)進(jìn)行初步快速仿真。判斷計(jì)算值是否能符合事實(shí)。sonnet中的仿真電路圖如下：S11圖象如下：可見(jiàn)，按照公式計(jì)算出來(lái)的數(shù)據(jù)大致符合事實(shí)上模擬出來(lái)的結(jié)果。但是發(fā)現(xiàn)中心頻率發(fā)生了偏移，這主要是由于公式中很多的近似引起的。主要的近似是下面公式引起（條件下）因?yàn)橛?jì)算的時(shí)候沒(méi)有符合的條件（W=25.82mm，而0120mm，相對(duì)之下，它們間的差距不是非常大），因此會(huì)引起和事實(shí)的不符。由于較為符合設(shè)想的結(jié)果，下面是本人利用ADS軟件來(lái)進(jìn)行天線的計(jì)算：首先，打開(kāi)一個(gè)lay

3、out文件，設(shè)定其單位如下：然后打開(kāi)Momentum/Substrate/Create/Modify，參數(shù)設(shè)置如下：再設(shè)置Metallization Layers上參數(shù)如下； 原始圖畫(huà)如下：各個(gè)參數(shù)定義如圖，經(jīng)過(guò)仿真，得到如下圖象：得到了和sonnet仿真類(lèi)似的圖象，此時(shí)在2.5GHz下，S11=Z0(3.118+j4.771)然后進(jìn)行遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)的模擬（在2.5GHz時(shí)候）：主要的功率增益，方向性系數(shù)和效率圖如下：在0度的時(shí)候，天線增益為4.142dB，方向性為5.702dB。由于天線中心不是在2.5GHz下，并且反射系數(shù)最小值也有-2.807dB。所以要進(jìn)行匹配。三、 匹配打開(kāi)一個(gè)Schemat

4、ic文件，將天線輸入阻抗等效為一個(gè)純電阻與一個(gè)電感串聯(lián)后接地。在2.5GHz條件下，采用L型網(wǎng)絡(luò)匹配方式。具體為串聯(lián)一根50歐姆傳輸線，使得S11參數(shù)在等反射系數(shù)圓上旋轉(zhuǎn)，到達(dá)g=1的等g圓上，然后再并聯(lián)一根50歐姆傳輸線，將S11參數(shù)轉(zhuǎn)移到接近0處。具體電路匹配如圖所示：此時(shí)匹配后的輸出S11為0.027，如下所示此時(shí)已經(jīng)差不多實(shí)現(xiàn)了匹配，接下來(lái)將它畫(huà)入電路板中。如圖，實(shí)現(xiàn)了最終的電路圖。其中在電路的左端加一端50歐姆阻抗線，為了方便輸入。它的長(zhǎng)度任定，這里取12mm。用計(jì)算機(jī)模擬，得到輸出S11圖象如下：可見(jiàn)此時(shí)天線已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了匹配，天線的中心在2.5GHz，它的大小為0.1。帶寬大致為60MHz左右，相對(duì)帶寬為：2.4%再次看天線的遠(yuǎn)處輻射場(chǎng)，如圖： 作為與前面的增益相對(duì)照，發(fā)現(xiàn)大致和匹配前相似，有略微減小是因?yàn)閷?dǎo)線對(duì)電磁波的損耗引起的。四、 體會(huì)用ads制作天線能夠達(dá)到高精度，它與sonnet的不同在于它可以進(jìn)行阻抗匹配的計(jì)算，使得天線更能符合實(shí)際的要求。由于ADS仿真比較慢，因此在初步設(shè)計(jì)的時(shí)候最好先用sonnet進(jìn)行仿真，然后利用ADS的匹配工具進(jìn)行匹配。便能方便精確的設(shè)計(jì)出一個(gè)好的天線。從這個(gè)天線的設(shè)計(jì)中也可以發(fā)現(xiàn)，矩形貼片微帶天線的帶寬相對(duì)較小，這