设计实验1微带贴片天线设计

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1、设计实验1微带贴片天线设计（一）实验目的了解微带天线设计的基本流程掌握矩形微带天线的设计方法熟悉在ADS的layout中进行射频电路设计的方法掌握用ADS进行阻抗匹配的方法（二）设计要求PCB板材质为Duriod5880（εr＝2.2），厚度h＝0.762mm，设计一个工作频率为3GHz的矩形微带天线。天线采用微带馈电方式，馈线阻抗为50Ohm（三）微带天线的技术指标辐射方向图天线增益和方向性系数谐振频率处反射系数天线效率（四）设计的总体思路计算相关参数在ADS的Layout中初次仿真在Schematic中进行匹配修改Layout，再次仿真，完成天线设计（五）相关参数的计算需要进行计算的参数

2、有贴片宽度W贴片长度L馈电点为贴片中心馈线的宽度（五）相关参数的计算（续）贴片宽度W、贴片长度L可由教材上的经验公式计算得出W=39.6mm；L=33.4mm；50Ohm馈线的宽度可以用ADS自带的传输线计算工具计算得出（六）用ADS设计过程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点击Createanewproject创建一个新的工程，命名为Patch_antenna_prj；在主窗口中选择File->NewDesign，在弹出新建窗口中选择在Layout窗口中新建一个设计，名称为antenna。De

3、signTechnologyFiles为ADSStandard，长度单位为mm；把Setasprojectdefault勾选上，这样以后这个工程中的每一个新的设计的长度单位都将默认为mm。也可以通过点击主窗口上的按钮来新建版图设计文件。然后选择Options->Prefernce->LayoutUnits来进行版图长度单位的设置创建新的版图设计文件介质层设置在ADS的Layout中进行设计，介质层和金属层的设置很重要在菜单栏里选择Momentum－>Substrate－>Create/Modify…，在SubstrateLayer标签里，保留FreeSpace和////GND////的设置不

4、变，点击Alumina层，修改其设置如下图所示。这里修改介质名字只是为了直观，不修改对设计没有影响介质层设置（续）金属层设置金属层的设置要遵循一定的顺序：1、点击MetallizationLayers标签，在右边LayoutLayer下拉框中选择cond；2、在左边SubstrateLayer栏中选中“------”后，点击左下角按钮“Strip”按钮，这将看到“------”变成“------Stripcond”，同时右边出现对金属层性质进行定义的对话框；3、然后在右边的Model下拉列表中选择Sheet(NoExpansion)，设置金属厚度为0.018um，Material下拉框中选择

5、Conductor(Sigma)，参数设置如下页图。4、点击OK接受所有设置。金属层设置（续）在Layout中制版准备工作做好以后，下面就可以进行Layout中的作图了。在Layout窗口中选择，将cond设置为当前绘图层；首先画天线的金属贴片。点击右上角按钮，然后选择菜单Insert->CoordinateEntry…，弹出坐标输入对话框。根据前面计算出来的尺寸分别输入矩形贴片对角线上的两个点所对应的x、y坐标，注意输完一个点的坐标后点击一下Apply。全部输入完成后点击OK，按下鼠标右键选择EndCommand(或者按下Esc键)结束矩形绘图操作。最后在贴片宽边中间加入长度为3cm的50

6、Ohm馈线。这里先要计算馈线宽度。馈线宽度的计算在ADS主窗口中点击打开一个原理图窗口；在原理图窗口中选择Tools->LineCalc->StartLineCalc，弹出传输线计算工具窗口(下页图)；在LineCalc中选择Options->Preference…将长度单位改为mm；将介质参数以及工作频率、传输线特性阻抗设置好后，点击开始计算。馈线宽度的计算(续)完整天线版图根据计算结果，在矩形贴片宽边中间画一条长度为3mm的馈线；然后给天线加上激励端口。首先点击右上方的按钮，这样操作的时候鼠标会自动对准边长的中点。然后点击在馈线一端的中间加上激励端口。这样整个天线的版图就完成了，如右图所

7、示。仿真预设置在进行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ADS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。本例中设为3.5GHz。仿真预设置（续）进行仿真点击Momentum->Simulation-