ADS学习笔记 5. 微带天线设计

基于ADS2023 update2

参考书籍:卢益锋老师《ADS射频电路设计与仿真学习笔记》

更多笔记:
ADS学习笔记 1. 功率放大器设计
ADS学习笔记 2. 低噪声放大器设计
ADS学习笔记 3. 功分器设计
ADS学习笔记 4. 微带分支定向耦合器设计

目录

0、设计指标

1、微带天线设计

2、微带线阻抗匹配


0、设计指标

工作频率:2.4GHz

回波损耗S11:<10dB

基板材料:FR4(εr=4.4 tanδ=0.02)

1、微带天线设计

新建工程文件5_Microstrip_Antenna,先修改默认单位为mm,Option---Technology---Setup---Layout Units---millimeter---OK

新建Layout文件,命名Microstrip_Antenna,选择mm的标准

在cond:drawing层中,用矩形工作画出辐射贴片,Insert----Rectangle或者直接快捷键R,再点击Insert----Coordinate Entry,键入坐标(0,0)和(30,25),点击esc完成贴片建模

设置基板材料。添加FR4材料属性,基板是FR4,厚度1.6mm;其余两层直接PEC或者铜,厚度0.035mm。点击保存

在宽边添加激励PIN,需要提前激活snap模式,确保能够直接选中中点

设置扫频范围为2-3GHz,开始仿真Simulate

查看仿真结果,出现频偏和匹配较差的情况。可以用微带线进行计算和匹配操作

对于频率偏移只能重新设置辐射贴片的尺寸,这里给出优化的尺寸,29mm*20mm。仿真结果如下,谐振频率基本在2.4GHz左右

2、微带线阻抗匹配

采用微带线进行匹配。首先将该仿真结果导出s1p文件

具体步骤详见CST/HFSS/ADS版图 导入ADS 联合仿真,导入到新建的原理图01_Microstrip_Antenna中。添加Smith Chart控件进行阻抗匹配

双击圆图控件,一定要注意要选择好LoadType,才能打开Tools----Smith Chart,

不断调试微带线的阻抗大小和电长度,直到匹配点重合
打开Tools----LineCal,计算出Z0=108Ω、电长度86°的微带线尺寸,1/4波长微带线的尺寸

返回原理图,添加基板材料和两段微带线,仿真结果如下,此时匹配程度已经很好了

返回Layout版图,添加两段微带线

仿真结果如下,还是有一丢丢频偏,所以在电路仿真的时候可以不用那么精确在2.4GHz,一切都要以版图的结果为准

点击该图标即可生成3D视图

点击此处可以看出远场结果,但是会报错,因为开始时没有设置要输出远场结果。设置完后重新仿真

仿真完后再次点击该图标,显示出远场图。Solution Setup可以选择不同频率,Plot Properties可以显示E/H面、Animate、Antenna Parameters等天线参数信息

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