矩形微带天线的设计

实验 矩形微带天线的设计

(一)实验目的

了解微带天线设计的基本流程 掌握矩形微带天线的设计方法 熟悉在ADS的layout中进行射频电路设计 的方法

(二)设计要求

用陶瓷基片(εr=9.8),厚度h= 1.27mm,设计一个在3GHz附近工作的 矩形微带天线。 基片选择的理由是：陶瓷基片是比较常 用的介质基片，其常用的厚度是h= 1.27mm,0.635mm,0.254mm。其中 1.27mm的基片有较高的天线效率，较宽 的带宽以及较高的增益。

(三)微带天线的技术指标

辐射方向图 天线增益和方向性系数 谐振频率处反射系数 天线效率

(四)设计的总体思路

计算相关参数在ADS的Layout中初次仿真 在Schematic中进行匹配 修改Layout,再次仿真，完成天线设计

(五)相关参数的计算

需要进行计算的参数有

贴片宽度W 贴片长度L 馈电点的位置z 馈线的宽度

(五)相关参数的计算(续)

贴片宽度W、贴片长度L、馈电点的位置 z可由公式计算得出馈线的宽度可以由Transmission Line Calculator 软件计算得出

(五)相关参数的计算(续)

(六)用ADS设计过程

有了上述的计算结果，就可以用ADS进 行矩形微带天线的设计了下面详细介绍设计过程

ADS软件的启动

启动ADS进入如下界面

创建新的工程文件

进入ADS后，创建一个新的工程，命名 为rect_prj。打开一个新的layout文件， 首先设定度量单位。在ADS中，度量单 位的缺省值为mil,把它改为mm。方法 是：单击鼠标右键->Preferences…- >Layout Units ,如下图所示

设定度量单位

介质层设置

在ADS的Layout中进行设计，介质层和金 属层的设置很重要 在菜单栏里选择Momentum- >Substrate->Create/Modify…, 在 Substrate Layer标签里，保留FreeSpace 和////GND////的设置不变，点击Alumina 层，修改其设置为：

介质层设置(续)

金属层设置

点击Metallization Layers标签，在Layout Layer下拉框中选择cond,然后在右边的 Definition下拉框中选择Sigma(Re, thickness),参数设置如下页图。 然后在Substrate Layer栏中选择“------” 后，点击“Strip”按钮，这将看到“-----Strip cond”。一切完成后，点击OK。

金属层设置(续)

在Layout中制版

准备工作做好以后，下面就可以进行 Layout中的作图了。 先选定当前层为v cond,再按照前面计 算出来的尺寸作图。 最后在馈线端加入端口

在Layout中制版(续)

仿真预设置

在进行layout仿真之前，先要进行预设置。 在菜单栏选择Momentum ->Mesh>Setup,选择Global标签。 鉴于ADS在 Layout中的Momentum仿真是很慢的， 在允许的精度下，可以把

“Mesh Frequency”和 “Number of Cells per Wavelength” 设置得小一点

仿真预设置(续)

进行仿真

点击Momentum -> Simulation -> Sparameter弹出仿真设置窗口，该窗口右 侧的Sweep Type选择Linear, Start、 Stop分别选为2.5GHz、3.5GHz, Frequency Step选为0.05GHz。Update后， 点击Simulation按钮。