3_实验三矩形微带天线设计new

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1、实验三、矩形微带天线的设计（一）实验目的n了解微带天线设计的基本流程n掌握矩形微带天线的设计方法n熟悉在ADS的layout中进行射频电路设计的方法（二）设计要求n用陶瓷基片（εr＝9.8），厚度h＝1.27mm，设计一个在3GHz附近工作的矩形微带天线。n基片选择的理由是：陶瓷基片是比较常用的介质基片，其常用的厚度是h＝1.27mm，0.635mm，0.254mm。其中1.27mm的基片有较高的天线效率，较宽的带宽以及较高的增益。（三）微带天线的技术指标n辐射方向图n天线增益和方向性系数n谐振频率处反射系数n天线效率（四）设计的总体思路n计算相关参数n在AD

2、S的Layout中初次仿真n在Schematic中进行匹配n修改Layout，再次仿真，完成天线设计（五）相关参数的计算n需要进行计算的参数有n贴片宽度Wn贴片长度Ln馈电点的位置zn馈线的宽度n贴片宽度W、贴片长度L、馈电点的位置z可由公式计算得出n馈线的宽度可以由TransmissionLineCalculator软件计算得出（六）用ADS设计过程n有了上述的计算结果，就可以用ADS进行矩形微带天线的设计了n下面详细介绍设计过程ADS软件的启动启动ADS进入如下界面创建新的工程文件n进入ADS后，创建一个新的工程，命名为rect_prj。打开一个新的lay

3、out文件，首先设定度量单位。在ADS中，度量单位的缺省值为mil，把它改为mm。方法是：单击鼠标右键－>Preferences…－>LayoutUnits，如下图所示设定度量单位介质层设置n在ADS的Layout中进行设计，介质层和金属层的设置很重要n在菜单栏里选择Momentum－>Substrate－>Create/Modify…，在SubstrateLayer标签里，保留FreeSpace和////GND////的设置不变，点击Alumina层，修改其设置为：金属层设置n点击MetallizationLayers标签，在LayoutLayer下拉框中选

4、择cond，然后在右边的Definition下拉框中选择Sigma（Re，thickness），参数设置如下页图。n然后在SubstrateLayer栏中选择“------”后，点击“Strip”按钮，这将看到“------Stripcond”。一切完成后，点击OK。在Layout中制版n准备工作做好以后，下面就可以进行Layout中的作图了。n先选定当前层为vcond，再按照前面计算出来的尺寸作图。n最后在馈线端加入端口仿真预设置n在进行layout仿真之前，先要进行预设置。在菜单栏选择Momentum->Mesh->Setup，选择Global标签。鉴于A

5、DS在Layout中的Momentum仿真是很慢的，在允许的精度下，可以把“MeshFrequency”和“NumberofCellsperWavelength”设置得小一点进行仿真n点击Momentum->Simulation->S-parameter弹出仿真设置窗口，该窗口右侧的SweepType选择Linear，Start、Stop分别选为2.5GHz、3.5GHz，FrequencyStep选为0.05GHz。Update后，点击Simulation按钮。对仿真结果的探讨n由上图可见，理论上的计算结果与实际的符合还是相当不错的，中心频率大约在2.95G

6、Hz左右。只是中心频率处反射系数S11还比较大，从而匹配不理想，在3GHz处，m1距离圆图上的坐标原点还有相当的距离。在3GHz下的输入阻抗是：Z0*（0.103-j0.442）＝5.15－j22.1总体的2D辐射方向图在原理图中进行匹配n为了进一步减小反射系数，达到较理想的匹配，并且使中心频率更加精确，可以在Schmatic中进行匹配。n天线在3GHz下的输入阻抗是：Z0*（0.103-j0.442）＝5.15－j22.1，这可以等效为一个电阻和电容的串连。匹配原理n匹配的原理是：串联一根50欧姆传输线，使得S11参数在等反射系数圆上旋转，到达g=1的等g圆

7、上，然后再并联一根50欧姆传输线，将S11参数转移到接近0处。所需要计算的就是串连传输线和并联传输线的长度nADS原理图中优化功能可以出色的完成这个任务匹配过程n新建一个Schematic文件，绘出如下的电路图：n其中TL1和TL2的L是待优化的参量，初值取10mm，优化范围是1mm到20mm。n设置好MSub的值n插入S参数优化器，一个Goal。其中Goal的参数设置如下：n这里dB（S（1，1））的最大值设为-50dB，是因为在Schematic中的仿真要比在Layout中的仿真理想得多，所以要求设置得比较高，以期在Layout中有较好的表现。n设置好OP

8、TIM。n常用的优化方法有Random