基于ADS的微带天线的设计与仿真(5)

特性，天线的辐射特性，以及电路板上的寄生、耦合效应。所分析的S参数结果可直接使用于些波平衡和电路包络等电路分析中，进行电路设计与验证。

把电路图导入到Layout界面注意事项：要关闭Term以及接地去掉，不可以让他们出现在原理图中。去掉的方法与关闭优化控件的方法相同，即使用叉。然后用Layout Generate/update Layout命令完成导入。

Momentum中options preference的常用设置：网格（Grid）的间距和显示，端口（port）和地（ground）在layout中的显示大小，layout窗口背景色（background color），丝印层文按钮，把这些元件打上红

字的显示大小，layout的单位（unit）等。

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第4章 设计说明

4.1天线结构设计与分析

图4.1(b)为水平单元cd段(见图3．2(b))被Hilbert分形结构取代的倒F单极天线。该天线印刷在厚度为1．6 mm的FR4介质板(相对介电常数为4.4)的上表面，而底面为接地板(注意，天线所在介质板部分的底面没有地板)，如图4.1(a)所示。图4.1(b)为标签天线的俯视图，从图中我们可以看到天线的短路点a直接与接地板相连，而馈电点e直接与射频模块的匹配电路输出端相连。

图4.1基于Hilbert分形结构的倒F天线结构

Hilbert分形倒F单极天线的abc段可等效成电阻和电感的串联(谐振时短路，故a端可看作短路点)。dce段可等效为电容和电阻的并联(相当于负载，谐振时开路，故d端可看作开路的谐振器)。所以d端电压最大，电流为零；a端电压为零，电流最大。因此，在仿真与优化天线时，我们可以调整动和ce段的长度和线宽来实现与输出电路的匹配。

4.2相关参数的计算

对于4/?单极印制天线来说，其线宽w可由以下等式得到：

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??w???Z?h?0???60?4e?,A?1.52e2?

??r?1?r?1?0.61???ln(B?1)?0.39???,A?1.522?r?1??r?? (4.2.1)

其中

A?Z060?r?12??r?1?0.1208???0.2258? (4.2.2) ???r?1??r??60?2Z0?rB?377?2Z0?r (4.2.3)

研究表明，当Hilbert分形单极天线的馈电点在线端时，其输入阻抗实部很小。例如，尺寸为70mmx70mm的3阶Hilbert分形天线，在谐振频点处实部值仅为2?。同时，文献[43]指出Hilbert分形天线的输出阻抗取决于馈电点到天线一个端点的距离与天线总长度的比值。对于具有同一阶数的Hilbert分形天线，无论外围尺寸和导线宽度如何变化，在馈电点位置不变的情况下，天线的输出阻抗不会改变。由于本论文所要设计的天线必须与芯片的前端电路直接连接，所以Hilbert单极天线的馈电点只能选择在线端处。为了验证文献[42]的结果，下面仅对1阶的Hilbert分形单极天线进行仿真分析。同样，天线印刷在厚度为1.6 mm的FR4介质板(相对介电常数为4.4)上。由(1)式可得，Hilbert分形单极天线的线宽w=1．5mm。根据公式(3．9)，当n=1时，Hilbert分形曲线长度L=5h。由于耦合效应的存在，Hilbert天线的长度L并不等于

4/?。取初始值h=7mm，则Hilbert曲线L=35mm。经计算各单元的尺寸如下：w?1.2mm，

Lce?2.0mm，Lab?2.9mm，Lbc?2.2mm，Lcd?35mm。

4.3 天线设计

4.3.1绘制版图

启动ADS进入如下界面

图4.2ADS启动界面

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点击File→New Project设置工程文件名称(本设计为biyesheji)及存储路径

图4.3创建工程对话框

工程创建完毕后主窗口变为图4.4

图4.4 ADS主窗口

同时版图打设计开为

图4.5 新建版图设计

直接在Main窗口中点击

，打开Layout窗口，在Layout中，选择option-preference，

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对系统设计的背景参数 进行设置。我们选择其中的Layout Unit ，设置如图4.6，选择Layout Unit为mm，Resolution填写为0.0001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。

图4.6 Layout Unit窗口

因为我们设计的是贴片天线，所以在介质板上只有一层，设计cond层，如图4.7

图4.7选择层窗口

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，如图4.8所示：

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