刘东_实验四印刷偶极子天线设计

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1、实验四印刷偶极子天线的设计与调试（一）实验目的了解印刷偶极子天线的结构和工作原理学习使用ADSMomentum设计天线的基本方法仿真，调试，优化印刷偶极子天线（二）实验内容熟悉ADSLayout的使用环境。使用ADS软件设计一个1.8GHz的印刷偶极子天线。通过仿真分析该天线的性能。（三）微带天线的技术指标谐振频率(ResonanceFrequency)带宽(Bandwidth)反射损耗(ReturnLoss)输入阻抗(Impedance)增益(Gain)（四）印刷偶极子天线简介——结构图立体图平面

2、图（四）印刷偶极子天线简介——组成部分天线的组成包括偶极子天线臂巴伦线地板馈线通孔箭头的方向表示了电流的流向1.8GHz印刷偶极子天线的尺寸偶极子天线臂Ld=29mmWd=6mmGapg2=3mm微带巴伦Lb=25mmLh=3mmGapg1=1mmWf=3mmWb=5mmWh=3mm通孔r=0.4mm地板Lg=12mmWg=19mm（五）ADS软件的使用本节内容是介绍使用ADS软件设计印刷偶极子天线的方法：包括Layout绘制、层定义、端口定义、仿真，优化等。下面开始按顺序详细介绍ADS软件的使用方法

3、。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File->NewProject设置工程文件名称（本例中为Antenna）及存储路径点击LengthUnit设置长度单位为毫米创建新的工程文件（续）工程文件创建完毕后主窗口变为下图Layout中的背景设置直接在Main窗口中点击，打开Layout窗口，在Layout中，选择option-preference，对系统设计的背景参数进行设置。我们选择其中的LayoutUnit，设置如右图，选择LayoutUnit为mm，Resolution填写为0

4、.0001表示精确到小数点后四位。以确保在天线设计过程中的精度。其他子菜单设置一般选择默认。在Layout中绘制天线由于我们设计的是双面天线，在一个介质板上贴有上下两层，上层为馈线，下层为偶极子天线和地板。首先设计底层，选择cond2，如图在Layout中绘制天线由于我们设计的矩形天线，所以我们选择，然后在窗口中选择一点，开始画矩形，矩形大小的控制可以看右下角的右边的坐标，它表示相对位置的距离。同样，点击鼠标右键的“measure”，可以测量相对尺寸，如右图：在Layout中绘制天线完成对底层cond2

5、的全部设计，如下图在Layout中绘制天线选择：Option=>Layers,将cond2的ShapeDisplay由filled改为outlined，这样便于测量尺寸。可得右图：在Layout中绘制天线将设计的层面改为cond，重复上面的设计，完成对于顶层cond的设计，可以得到右图：图中，红色是对应cond层（顶层），黄色对应cond2（底层），下面在顶层与底层之间加上一个通孔在Layout中绘制天线下面在cond与cond2层之间加一个通孔（Via），选择层为：加通孔，因为是圆形的通孔，所以选择，

6、如下图：这样就完成了天线尺寸的基本设计。层定义这是至关重要的一步。由Momentum=>Substrate=>Create/Modify，进入层定义对话窗口。作如下设置：将地面GND的边界由Closed改为Open（1），然后点击左下角的Add，增加一层Alumina_0（2），并且把这一层重新定义如下所示（3），即跟上面的FreeSpace定义完全一样，重新命名为FreeSpace_bottom，当然命名为其他名字也是没有问题的。这样上下形成了对称的结构。最后定义Alumina中的各个参数，即定义Re

7、al为4.6，LossTangent为0.018（4），表示损耗正切为0.018。我们需要的天线的层结构如下图所示：层定义—MetallizationLayer设置去掉通常微带天线的地面（GND）而加FreeSpace_bottom，与上面的FreeSpace向对称，这样更加符合移动通信下天线的实际情况，对于移动通信总是希望全向的天线，这样可以克服一般的微带天线只能向半空辐射的缺点而成为全向天线。层定义—MetallizationLayer设置在Conductivity中填电导率，Thickness中填

8、金属厚度。其中铜的电导率为5.78E＋006，厚度为0.018mm。在这些都设置结束以后点击Apply和OK就可以了。端口定义有两个解决的办法，采用：两个Differentialport一个Internalport配合一个GroundReferencePort由于在前面的层定义中取消了GND，所以不能定义SinglePort（NotAvailable）本例中采用第二种方案端口定义选中加Port。第一个Ｐort加在cond上，第二个Port加