微带贴片天线仿真实例.docx

微带贴片天线仿真实例
1. 设计实例
用FR4介质基板（Er=4.4，tan∂=0.02，h=1.6mm）在ADSLayout中设计一个工作在2.4GHz，相对带宽大于1％的矩形贴片微带天线，馈电方式采用微带馈电。
2. 设计原理分析
矩形微带天线的长度L在理论上取值为λg/2。W一般取值应小于λg/2，当W大于λg/2时将会产生高次模而导致场的畸变。对于工作在2.4GHz的矩形微带线，其介质波长λg=λ/ξr=6cm,所以贴片的长度L=λg2=3cm，W取2.5cm
3. ADS仿真步骤
（1）创建一个初始点为（0,0），终点为（30,25）的贴片模型

（2）基板设置。执行菜单命令【Momentum】→【Substrate】→【Create/Modify】，在弹出的对话框中按图（1）所示设置基本参数。

图（1）基板的参数设置
（3）添加端口
图（2）添加端口到天线宽度一半的位置
（4）S参数仿真
执行【Momentum】→【simulation】→【S_parameters】，弹出仿真控制对话框，按图（3）进行设置，然后单击【Simulate】仿真。

图（3）S参数仿真控制器
仿真结果如图（4）所示，可以看出S参数的中心频率为2.4GHz，但是S参数性能很差。

图（4）S参数仿真结果
（5）匹配
①在数据显示窗口执行【Tool】→【Data File Tool】，弹出“dftool/mainWindow”，如图（5），导出momentum仿真后的S1P文件。
图（5）
②新建原理图“patch_matching”，在“Data Item”元件库中选择端口1添加到原理图中。在原理图中双击S1P控件，弹出S1P控件的属性对话框，如图（6），在“File Name”中选择之前导入的S1P文件，单击【Ok】。

图（6）导入S1P文件
③利用Smith Chart工具对贴片进行匹配，通过微带线来实现贴片阻抗到50Ohm馈线的交换。从图（4）可以看出贴片天线在2.4GHz处的阻抗为259.287-j*38.621Ohm。可以看出，需要加一条特性阻抗为116Ohm的微带线来实现天线输入阻抗到50Ohm的匹配，同时利用LinCalc计算出微带线的具体宽度和长度，如图（7）所示。

图（7）微带线的长度和宽度

图（8）最终的原理图
得到的最终匹配结果如图（9）所示：
图（9）匹配后的S参数性能
（6）带上匹配重新进行MOM仿真
在前面的Layout文件中，按照原理图中的尺寸画出匹
配枝节的图形。

图（10）最终的Layout图形
执行【Momentum】→【Simulation】→【S-Parameters】，按照图（11）进行设置，最终的Momentum仿真结果如图（12）所示。可以看出Momentum仿真后的性能比原理图仿真的性能在深度上要差些，这主要是由于Momentum仿真采用的是“场”的仿真，考虑到了匹配枝节和天线之间的耦合特性，而原理图是“路”的仿真，这也是Momentum的优点所在。

图（11）重新设置S参数仿真控制器

图（12）S参数性能