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4.微带天线圆极化技术
?2W2?290??0?2G??22W?2?120?0?W≤λ0
cf0?2?e(L?2?L)W?c?2????2f0??r?1??1/2W>λ0
单点馈电时, 将方形贴片对角切去一部分, 贴片内部就会产生正交共振模,
选择适当的贴片所切部分面积大小,就会两正交共振模相位相差90度, 从而实现圆极化辐射.
将贴片或接地板开槽, 可实现双(多)频天线、展宽频带、产生正交共振模, 例:设计3GHz微带天线,基板参数为er=2.2,h=0.762mm,cond=4.1e7,T=0.03mm,并用λ/4阻抗变换器实现与50Ω馈线的匹配。
w1 w2 W
l1
L
(1)计算各项参数:W=39.53mm, L=33.4mm, Rin=288Ω (2)阻抗变换器的特性阻抗 Z?288?50?120?0(3)计算w1、l1和w2:w1=0.397879mm,l1=19.1087mm,w2=2.3055mm (4)用ADS仿真天线特性
四.ADS仿真步骤:
1.新建一个工程,并命名Patch,长度单位为mm (1)打开新的Degisn,命名为patch_antenna
或者在工程开始界面中选New Layout快捷按钮
选择当前的Layout层位cond层
(2)创建贴片模型
单击工具栏中的矩形工具 ,执行菜单命令【InsertCoordinate Entry】,在对话框中输入矩形起始点(0,-19.75),单击【Apply】按钮,输入矩形终点坐标 (33.4,19.75),单击【OK】按钮,完成天线贴片模型。
(33.4, 19.75) (-19.11, 0.199)w2=2.31mmw1=0.398mm
(-30, 1.153)W=39.5mm
(0, -0.199)
(-19.11, -1.153) l1=19.11mm (0, -19.75)L=33.4mm
类似上一步,完成阻抗变换传输线和50ohm传输线贴片的创建。
(3)基板设置 执行菜单命令【Momentum】
【Substrate】 【Create/Modify】将”FreeSpace
“重命名为“Air”;将介质层 “Alumina”命名为“Sub”,如下设置参数。
把Layout层映射到金属层,也就是把Cond层粘贴到Sub介质板上
选择“Layout Layer”标签,在“Name”下拉列表中选择贴片所在的Layout层cond,单击【Strip】按钮完成贴片的粘贴。设置金属层参数,单击【Apply】,然后单击【 OK 】
(4)添加端口
执行菜单命令【InsertPort 】
执行菜单命令【MomentumPort Edit】,选择端口1,设置端口参数
(5)S参数仿真
执行菜单命令【Momentum】 【Simulation】 【S-Parameters】,参数设置完成后,单击“Update”按钮,然后单击“Simulate”按钮,开始仿真
中心频率偏,3GHz时匹配不好>-10dB (6)优化
建一新的Layout设计文件,在Layout窗口中先只画天线辐射贴片,并在其左边中央设置端口,板材参数同前面所述。进行仿真。 () 坐标:(0,-19.75), (33.4,19.75)
S11中心频率在3.0GHz,但其性能较差! 需要进行匹配电路设计
3.0GHz的输入阻抗为Zin=50*(7.535+j1.252)=(376.75+j62.6)Ohm,需设计一匹配网络,使其与50Ohm特征阻抗传输线匹配。
在数据显示窗口,执行菜单命令【Tool 】 →Data File Tool】,弹出“dftool/main Window”,导出Momentum仿真后的S1P数据文件。
新建原理图“patch_matching”,在“Data Item”元件库中输入S1P,然后回车,在原理图中添加一端口控件。
双击S1P控件,导入之前导出的S1P文件
建立如下电路原理图,添加变量l1、w
设置优化方式和优化目标,进行优化。