使用ADS设计3GHz矩形微带天线:步骤与参数计算
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更新于2024-07-11
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该资源主要介绍了如何在原理图中进行微带天线的仿真设计,特别是矩形微带天线。通过实验目的、设计要求、技术指标和设计思路,逐步阐述了微带天线设计的基本流程。在3GHz中心频率下,目标是达到理想的匹配效果。
【知识点详解】
1. 微带天线设计流程:
- 实验目的:旨在让学生了解微带天线设计的基本步骤,掌握设计方法,并熟悉在Advanced Design System (ADS) 软件中进行射频电路设计。
- 设计要求:选用陶瓷基片(εr = 9.8,h = 1.27mm)设计工作在3GHz附近的矩形微带天线。选择陶瓷基片是因为它具有较高的天线效率、较宽的带宽和高增益。
2. 技术指标:
- 辐射方向图:衡量天线发射或接收信号的方向特性。
- 天线增益:表示天线相对于无方向性点源的辐射能力,反映了能量集中程度。
- 反射系数:在谐振频率处,衡量输入阻抗与匹配负载阻抗的不匹配程度,理想的反射系数为0,表示完全匹配。
- 天线效率:定义为天线实际辐射出去的能量与输入到天线的能量之比。
3. 设计思路:
- 计算相关参数:包括贴片宽度W、贴片长度L、馈电点位置z以及馈线宽度。这些参数通常基于电磁场理论和经验公式来确定。
- 初次仿真:在ADS的Layout中建立初步模型并进行仿真,评估天线性能。
- 匹配设计:在Schematic中进行网络分析,调整匹配网络以优化输入阻抗。
- 修改与再仿真:根据仿真结果调整Layout,直至满足设计要求。
4. 参数计算:
- 贴片尺寸和馈电点位置可以通过特定的微带天线设计公式计算得出。
- 馈线宽度:通常利用TransmissionLine Calculator软件计算,确保馈线与天线的阻抗匹配。
5. ADS设计过程:
- 启动ADS软件,创建新工程rect_prj,设定度量单位为毫米。
- 设定介质层:选择Momentum > Substrate > Create/Modify,设置陶瓷基片(Alumina)的相关参数。
- 金属层设置:选择MetallizationLayers,设置导体层(cond)的电导率和厚度。
通过这个设计过程,工程师可以逐步优化天线性能,确保在中心频率f=3GHz时,S(1,1)的幅值达到5.539E-4,从而实现理想的匹配。整个设计过程结合了理论计算和实际仿真,是微带天线设计的重要实践。
2021-10-08 上传
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