实验一：微带天线的设计与仿真.doc

实验一：微带天线的设计与仿真
实验环节、仿真成果分析及优化
1、原理分析：
本微带天线采用矩形微带贴片来进行设计。
。我采用的介质基片，
εr= , h=。理由是它的实验一：微带天线的设计与仿真
实验环节、仿真成果分析及优化
1、原理分析：
本微带天线采用矩形微带贴片来进行设计。
。我采用的介质基片，
εr= , h=。理由是它的介电系数和厚度适中，。并且带宽相对较高。
由公式：=
。
=；
Dl=；
可以得到矩形贴片长度为：
=
馈电点距上边角的距离z计算如下：
（条件下）
得到：z=
运用ADS自带的计算传播线的软件LineCalc来计算传播线的宽度，设立如下：
计算成果：在此类介质板上，。
2、计算
基于ADS系统的一种比较大的弱点：计算仿真速度慢。特别是在layout下的速度令人
无法承受，因此先在sonnet下来进行初步迅速仿真。判断计算值与否能符合事实。
sonnet中的仿真电路图如下：
S11图象如下：
可见，按照公式计算出来的数据大体符合事实上模拟出来的成果。但是发现中心频率发生了偏移，这重要是由于公式中诸多的近似引起的。重要的近似是下面公式引起
（条件下）
由于计算的时候没有符合的条件（W=，而λ0＝120mm，相对之下，它们间的差距不是非常大），因此会引起和事实的不符。
由于较为符合设想的成果，下面是本人运用ADS软件来进行天线的计算：
一方面，打开一种layout文献，设定其单位如下：
然后打开Momentum/Substrate/Create/Modify，参数设立如下：
再设立Metallization Layers上参数如下；
原始图画如下：
各个参数定义如图，通过仿真，得到如下图象：
得到了和sonnet仿真类似的图象，，S11=Z0(+)
然后进行远区场的模拟（）：
重要的功率增益，方向性系数和效率图如下：
在0度的时候，，。
，并且反射系数最小值也有-。因此要进行匹配。
三、匹配
打开一种Schematic文献，将天线输入阻抗等效为一种纯电阻与一种电感串联后接地。，采用L型网络匹配方式。具体为串联一根50欧姆传播线，使得S11参数在等反射系数圆上旋转，达到g=1的等g圆上，然后再并联一根50欧姆传播线，将S11参数转移到接近0处。具体电路匹配如图所示：
，如下所示
此时已经差不多实现了匹配，接下来将它画入电路板中。如图，实现了最后的电路图。
其中在电路的左端加一端50欧姆阻抗线，为了以便输入。它的长度任定，这里取1～2mm。用计算机模拟，得到输出S11图象如下：
可见此时天线已经实现了匹配，，。
带宽敞体为60MHz左右，相对带宽为：%
再次看天线的远处辐射场，如图：
作为与前面的增益相对照，发现大体和匹配前相似，有略微减小是由于导线对电磁波的损耗引起的。

二、实验心得：
用ads制作天线可以达到高精度，它与sonnet的不同在于它可以进行阻抗匹配的计算，
使得天线更能符合实际的规定。
由于ADS仿真比较慢，因此在初步设计的时候最佳先用sonnet进行仿真，然后运用ADS的匹配工具进行匹配。便能以便精确的设计出一种好的天线。
从这个天线的设计中也可以发现，矩形贴片微带天线的带宽相对较小，这样就对下面的滤波器的设计提出了更高的规定。