用ADS设计微带天线.docx
- 文档编号:5769070
- 上传时间:2023-01-01
- 格式:DOCX
- 页数:29
- 大小:286.01KB
用ADS设计微带天线.docx
《用ADS设计微带天线.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《用ADS设计微带天线.docx(29页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
用ADS设计微带天线
用ADS设计微带天线
一、原理
本微带天线采用矩形微带贴片来进行设计。
假设要设计一个在2.5GHz附近工作的微带天线。
我采用的介质基片,
&r=9.8,h=1.27mm。
理由是它的介电系数和厚度适中,在2.5GHz附近能达到较高的天线效
率。
并且带宽相对较高。
由公式:
W
C
2f?
1/2
=25.82mm
贴片宽度经计算为25.82mm。
0.412
1l
12h
w
1/2
=8.889;
0.3w/h0.264
0.258w/h0.8
l=0.543mm;
可以得到矩形贴片长度为:
c
2fre
2l=18.08mm
馈电点距上边角的距离z计算如下:
1
人⑵
2G
2
50
cos2(z)
22
Decu(
ez)
1RrcOs(
0
Rr
902W
/2(W
0条件下)
得到:
z=8.5966mm
利用ADS自带的计算传输线的软件LineCalc来计算传输线的宽度,设置如下:
比LfeieLaic/anterina.ks
WBsdife-beas-nnf[m1liebun
土二旦H
FilemrailotciriQuticnsHeb
C^titiiiiir.nl
『庐|MUNMU'J:
MUM_0EFAULTT|
Phpsica
°|MSUB_DEFALJII-
CorrcnrcriPdiBmclcrs
syfUiesae
s
Etezfiicdl
20
E_Fff
^rulpze
13
Fgq|_■hi.Il[Gh:
~3
刪H|__2
3沁|而~WJ
亡R«£uh
KEIT^BiGZJ
A*DB-Q003实Filter片i■1W4firri
[Values3recansi$heriE
计算结果:
在这类介质板上,2.5GHz时候50Q传输线的宽度为1.212mm。
、计算
基于ADS系统的一个比较大的弱点:
计算仿真速度慢。
特别是在layout下的速度令人
无法承受,所以先在sonnet下来进行初步快速仿真。
判断计算值是否能符合事实。
sonnet中的仿真电路图如下:
S11图象如下:
-01
-035
翼EMC赴皆«QC#a蚯也rd*IW.1*芦)
-0.15
M
a
n-0.2
d心5e
(dB)
-0.3
2.22.32A2.52,62.7232.93
FftqgMy{GHZ>
■附MIJi•杓5”]A]加I■」田M峥|国讯Fn|BK|®,|暫.|鲨■(0』・人|・k|JJtjfBT.awABMam
可见,按照公式计算出来的数据大致符合事实上模拟出来的结果。
但是发现中心频率
发生了偏移,这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
0条件下)
因为计算的时候没有符合W
0的条件(W=25.82mm,而入0=120mm,相对之下,
它们间的差距不是非常大),因此会引起和事实的不符。
由于较为符合设想的结果,下面是本人利用ADS软件来进行天线的计算:
首先,打开一个layout文件,设定其单位如下:
然后打开Momentum/Substrate/Create/Modify,参数设置如下:
再设置MetallizationLayers上参数如下;
原始图画如下:
各个参数定义如图,经过仿真,得到如下图象:
1走巧圖唱卫tl
■*
^\r\|^|/OO|n|OAI
ranEEii]
r■
凹1
UIJ圄1風囤囘1阖
MflE*P>»Cron?
H0V
■i/fedIJOV06CQD2-匚urdtlec^
Idzd
LE±±|
ilE^UE|i£3,
Lu
S(1IlsCim^10国QirWECanw=EQ73Ii日4冲.了丁1)
Bd.u
-24,'UUi2
24*nCHHLi!
?
sinrn?
2
7GODQiHfJA^DGHZ.?
厂fin卡J.iiDb-41-^9JOGHl?
uni『■弓qik
n.HSBf4B5S7
0TJ4J.1IP.F.IMiifflSPiiifMlDB6II1734WuHrilB.'lilUHfmaja
vunuu^uuu.inDinjoon:
■g.nwQHIDnuDJODU:
a.HMJQDM■M.QUDJU.OBWnODJODDi:
Ml.QJDJDJOlK^oaoDjOLio:
|Ji-c1
1如仙创
mi|
jut.iiK如
B*»■■■!
1
.«■*
得到了和sonnet仿真类似的图象,此时在
2.5GHz下,S1仁Z0(3.118+j4.771)
然后进行远区场的模拟(在
2.5GHz时候):
乜f!
iiwiiru>i*-ailifwi.i«i||jnFvvI*||>rMi|^a3|■'
-1*1>1
日虫圈A0]曰£團过呕Z.OO|n|QA|
bwilRjiiryi«inpri^r
IirearFeia甫atinn
assoiuteFields
rrrrnvrrri
CircularPolarMlon
PO'^r
甲;in\.皿斗书+■■才
vrr^Trrrr;
•■
pmm
lViV^ViVfc,
j1斗1
1的,
Ed1
雷[4|
九:
■|S^
削■扎”IHTlWnjI
|曰
•iUAS231
主要的功率增益,方向性系数和效率图如下:
Power
ml
THETA=a.DDO
10*log1□(realfDirectivi^^S702
mp-•嘗
THETA
在0度的时候,天线增益为4.142dB,方向性为5.702dB。
由于天线中心不是在2.5GHz下,并且反射系数最小值也有-2.807dB。
所以要进行匹配。
三、匹配
打开一个Schematic文件,将天线输入阻抗等效为一个纯电阻与一个电感串联后接地。
在2.5GHz条件下,采用L型网络匹配方式。
具体为串联一根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。
具体电路匹配如图所示:
Nurn_1
*
-■■・
*
Tern
TermT
VV^JI.2Q1S.mnj
LW1mnrr
“—WV_■—
MLir.
7L1••
sub'tiKMSLiir3Ohm
W=1.2O1Gmm
L-10.52nm
•Li-
L=' 4= S-PARAMETERS| MSub S_Param SP1' Starts-- StOp=• StAf- h/nuh1H=1'^7'rnm' 8r- Mjr-1 Ond=5T&ED06 Hu-3驴+匸i34miT=^)018mm TariD=0Roirshr^mil■ 此时匹配后的输出S11为0.027,如下所示 freq(2.500GHzto2.500GHz) 此时已经差不多实现了匹配,接下来将它画入电路板中。 如图,实现了最终的电路图。 其中在电路的左端加一端50欧姆阻抗线,为了方便输入。 它的长度任定,这里取1 2mm。 用计算机模拟,得到输出S11图象如下: rflHauOA^nn? -rVi-.oi-irrh«rl4 in 5-- 2T7K^l 軌ooasjiwo Q3S0.K: 制 Gain 10—— Directivity -10- -20- ml THETA二0.000 1(TloglO(「eal(Di「ectivity))二5.595 -30- m2 THETA=0.000 -40- Mtriog40(re日l(Gain))二3/66 -50—— i* o o I1I1I'I1Icdcn-c^rb° oooo 1'I1I1I1 24600— ooooo 作为与前面的增益相对照,发现大致和匹配前相似,有略微减小是因为导线对电磁波的 损耗引起的。 四、体会 用ads制作天线能够达到高精度,它与sonnet的不同在于它可以进行阻抗匹配的计算,使得天线更能符合实际的要求。 由于ADS仿真比较慢,因此在初步设计的时候最好先用sonnet进行仿真,然后利用 ADS的匹配工具进行匹配。 便能方便精确的设计出一个好的天线。 从这个天线的设计中也可以发现,矩形贴片微带天线的带宽相对较小,这样就对下面的滤波器的设计提出了更高的要求。 陶瓷9.8,w=26.4mm,L=19.2mm,微带L=13、8.7mm,W=0.23mm,所出参数如下: VI(X-「L ITL2MIN StM-Msu>rTH 一Y)M)Z>mmSUE^MSubK L4€6429mm23nvn L10 MS<1)1 Z27mm Er=S8 Uka-\ Cmd-10T*! )0比尸39^034I-o.rnamm Iwi)0Rou^vOmm 3SPARAMCTERS sPram SP1 SfaMt2.00IU SIcpr^qGIV Stop005GIV GCAL Gori OptrnCMit-wH(s(i.i)r S Mh= Mm-W Wd RwVMn^rtxT R4mggMnt1k24M>k 盘OPDM Optra OpUml QptatVypoRmdamUmMGuAt MMteiM^30DSMQjmrttF^m Desaedljrar00 SMmlvrai彳 FhiMwiyiSK"ttonoT NomOroGofl^no 5ctnesf\Mue! M*es Stwid SiMSatvc)m SmoGott^yw; WOMteMJtyn SiMHamraino SMorafeMfinmno • 6ST守口3 □»mU« a U»»Ml Osua^ "•wow g 7 6$rOQ(Q■&♦ Fryz □»mU« a (H.xdlafMMl*M "•wow g .7 Fr^«ft.«i£4c.gX.KU*fi・"《<.«« r< □32 M ■ —丿 ・I.SUU4W-S.CTM・49■&? «»*•<»? •y,・z«C3 1 ■B・^33? <«CO9 -1mm -1.12O? <4MX -i.3n««Cfii-1HMfCtl ・」、5“eG\ ・i.sty4««cai・i••八 ■9ar^cit aIlllittiO|fi_^*■ es? E3ts金*于* Ikfcrsnd£4TbjHa-in. ApM*I 口矗4・口na HiIrm^wcrICUi -lR.*.i-: «hajrtwUM.FinTial2J -10 -20 -30 -40 -50 - -——. 十1 十―— 一 \ z - [1 f - \ \- mlfreq: =2.45 0GHz - dB(SMin 3(1,1)) =-50.4 08 叩 - 1F11 iiri Fl1H irii iiri IT11厂 1厂11 11厂1 厂11厂 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 freq,GHz freq(2.000GHzto2.900GHz) n freq,GHz E_coE_cross 0 THETA 4CJ 3C' 2C' 1C' o・ -1 30 -8 -6 -4 - ‘2d id"8 00 AxialRatio 50 THETA 180 THETA Etheta Htheta 1 3E-3 1E-1 180 135 90 45 C -45 -9C -135 -18C 2C4C THETA THETA -80-60-40-20 20 THETA CircularPolarization Powe= 2.CCC E_left C M E_right AxialRatio Ga 1C C -1C -2C -3C -4C -5C Theta Efficiency 18C 135 8C 9C 7C 45 C 5C 4C -45 -9C -135 -18C C -8C-6C-4C-2C -1CC-8C-6C-4C-2C 1CC 9C 3C 2C 1C 1C*log1C(real(Directiv Max JI m2 =5.65; ■LI 10*log10(real(Gain))=5.003| 1CC THETA 6C EffectiveArea -1cc-8C-6C-4C-2C 2C"40"6 1CC m 4E-4 ml THETA=2.000 10*log10(real(Directivity))=5.653Max gM THETA LinearPolarization Eco m3E_c「oss kDrir-aaM m3 -WQ®如 5® THETA=2.000dB(Eco)=-0.001Maxm4A=-1.000 ccc、一Q~7* oSS)=-33.87 kDrir-aaM 00 o 6 o 2 00 80 AxialRatio 40 30 20 o o 00 THETA THETA loeriresahp loeriresahp 他任90450尿an5180 AbsoluteFields gM Etheta m5Ephi gM Htheta Hphi 3E-3 1E-3 1E-4 1E-5 THETA 180 CircularPolarization E_left 0 -10 E_right ooc-2-3^^]Drir^-aaM AxialRatio ^]DrirL-aaM -50 -60 -100-80-60-40-20 THETA 100 1, — / 1 s II 1 II 1 H 1 H 45 40 35 J \ \ \ - / Tt 11■0 -80-60-40-20 2040 6080 -100 THETA 100 P°WHEe= 2.00010*log10(real(Directivity))=5.653 GainMaxDirectivity ■ r - m2 - THE 10* 二TA=og1 =2.0 0(rea 00al(Gs iin))= 5.00 )3 - Ma〉 ( — - - 1 1 ■I '0'c 1 1 II '-80'-6;-40-2;0'2^40'60'80 -100 THETA Efficiency 4E-4 1E-4 1E-5 1E-6 1E-7 1E-8 2E-3 1E-3 1E-4 1E-5 1E-6 1E-7 EffectiveArea THETA RadiatedPower 10 0 B-ioda-20M-30 -40 -50 100 90 80e70 a60 n50 c e40 p P30 20 10 0 S11 mlFrequency freq=2.436GHz dB(wdai1_mom_a..S(1,1))=-13.216Min S11 Frequency S11
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- ADS 设计 微带 天线