基于ADS的微带天线的设计与仿真

基于ADS的微带天线的设计与仿真

The design and simulation of PIFA based on ADS

王伟堃（Wang Weikun）06250109

计算机与通信学院

本科生毕业设计说明书

基于ADS的微带天线的设计与仿真

作 者：王伟堃 学 号：06250109 专 业：通信工程

班 级：06级通信工程（1）班 指导教师：侯 亮

答辩时间：2010年6月15日

前 言

平面倒F天线(PIFA,Planar Inverted F Antenna)主要应用在手机终端中，由于其体积小、重量轻、成本低、性能好，符合当前无线终端对天线的要求，因而得到广泛的应用，进行了许多研究工作。

先进设计系统(Advanced Design System)，简称ADS，是安捷伦科技有限公司(Agilent)为适应竞争形势，为了高效的进行产品研发生产，而设计开发的一款EDA软件。软件迅速成为工业设计领域EDA软件的佼佼者，因其强大的功能、丰富的模板支持和高效准确的仿真能力（尤其在射频微波领域），而得到了广大IC设计工作者的支持。ADS可以模拟整个信号通路，完成从电路到系统的各级仿真。它把广泛的经过验证的射频、混合信号和电磁设计工具集成到一个灵活的环境中，包括从原理图到PCB 板图的各级仿真，当任何一级仿真结果不理想时，都可以回到原理图中重新进行优化，并进行再次仿真，直到仿真结果满意为止，保证了实际电路与仿真电路的一致性。

本设计通过ADS软件对微带天线进行设计，设计了平面倒F天线，即PIFA天线的设计以及利用Hilbert分型结构对天线小型化设计。论文主要包括：PIFA天线的介绍，ADS软件的使用，PIFA天线的设计以及仿真，优化及结果分析等内容。论文结构安排如下：第一章绪论；第二章FIFA天线原理及介绍；第三章ADS软件的使用；第四章PIFA天线的设计；第五章仿真优化及结果分析。

第一章介绍了本设计要解决的问题，提出了用ADS软件设计PIFA天线。第二章详细介绍了PIFA天线的工作原理和Hilbert分型结构的原理。第三章介绍本次设计主要用到的ADS相关的功能。第四章详细的介绍了设计的全过程。第五章就仿真结果及进一步优化做了详尽的分析。

由于水平有限，设计难免存在漏洞和缺陷，欢迎批评指正。

Ⅰ

摘 要

平面倒F天线(PIFA,Planar Inverted F Antenna)是一种常用的平面天线，平面倒F天线具有体积小，重量轻，低剖面，结构简单，易于加工制作等优点，因此被广泛应用于移动电话等移动通信终端设备上。

本设计通过ADS软件对PIFA天线进行仿真设计，尝试了一种PIFA天线设计方法。在文中给出了清晰地设计的步骤，阐述了设计中微带天线参数的计算方法，结合设计方法给出了一个中心频率为2.4GHz，工作带宽不小于120MHz，增益大于1.5dB，输入阻抗接近50Ω, 方向图接近全向或半全向，具有水平和垂直极化特性的微带天线的设计及利用Hilbert分型结构小型化天线 的设计。仿真结果的分析验证了此方法的正确性和可行性。该方法利用ADS仿真软件进行微带天线的设计，可减少工作量，提高设计的准确性，降低设计成本，因而可使设计工作简单化，能够达到事半功倍的效果。 关键词：微带；PIFA；Hilbert；ADS

Ⅱ

Abstract

Planar inverted F antenna (PIFA, Planar Inverted F Antenna) is a common planar antenna. Planar inverted F antenna has the feature of small-volumed, lightweight, low-profile,and simple structure and it is easy to manufacture, etc. Therefore, it is widely used in mobile phones and other mobile communication terminal devices. The simulation design pattern to the PIFA antenna is a new way that used by the ADS software. The text shows a clear step of the design, and elaborate the caculating method to the microstrip antenna. Combined with the design method, the microstrip antenna, its center frequency is 2.4GHz, and working bandwidth is no less than 120MHz,and the gain is larger than 1.5dB, input impedance close to 50Ω. The design uses Hilbert typing small-structure antennas. Direction pattern is close to full or half-full, which also have horizontal and vertical polarization. The analysis of simulation results shows its correctness and feasibility. The method will be able to advance in reducing the workload, improving design accuracy, reducing design costs, so it can simplify the design work, and achieve a betterr effect. Keywords：microstrip； PIFA；Hilbert；Advanced Design System

Ⅲ