基于ADS的微带缝隙天线的仿真设计

课程设计说明书

题目：基于ADS的微带缝隙天线的仿真设计

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基于ADS的微带缝隙天线的仿真设计

摘要：通信系统的发展带来了天线行业的勃勃生机，在众多的天线类型中微带天线已成为当前研究的前沿之一，具有广阔的前景与实用意义。特别是微带缝隙天线，以其重量轻、剖面薄、平面结构且易与载体共形，馈电网络可与天线结构一起制成等优点已经引起天线工作者的广泛关注。本文就设计一个中心频率工作为880MHz，相对带宽为B=5％，介质板厚度h=1.6mm，损耗角正切tanδ=0.0018，介电常数为Er=2.3的微带缝隙天线展开研究以及仿真和优化。

关键词：ADS；微带缝隙天线；仿真设计；

Design of microstrip slot antenna based on ADS

simulation

Abstract: Communication system development has brought the antenna the vitality of the industry, in many types of antenna microstrip antenna has become one of the forefront of current research, has broad prospects and practical significance. Microstrip slot antenna, in particular, with its light weight, thin section, flat structure and easy with conformal carrier, feeding the advantages of network can be made with the antenna structure has caused extensive concern of antenna workers. In this paper, the design of a work center frequency is 880 MHZ, relative bandwidth is B = 5%, medium plate thickness h = 1.6 mm, loss tangent tan delta = 0.0018, the dielectric constant of Er = 2.3 microstrip slot antenna study and simulation and optimization.

Key words: ADS; Microstrip slot antenna. The simulation design;

学习目的

1. 学习射频电路的理论知识；

2. 掌握ADS并可以设计微带天线；

3. 通过ADS设计中心频率为880MHZ，相对带宽为B=5%的微带缝隙天

线；

学习器件

ADS(Advanced Design system)软件

ADS软件介绍

ADS全称Advanced Design system，是Agilent公司2008年推出新版本的EDA软件。ADS经过多年的发展，仿真功能和仿真手法日益完善，最大的特点是集成了从IC级到电路级直至系统级的仿真模板。它内含基于矩量法的电磁仿真模板，ADS Momentum是一种对3D进行简化的2.5D电磁仿真器，非常适合第三维上均匀变化的结构仿真，如PCB板级设计、无源板级器件设计等。其仿真速度极快，同时保证和主流3D电磁仿真软件相当的精度。

天线基础

天线的性能直接影响着整个无线通信的性能，一般来说，表征天线性能的主要参数有方向特性、增益、输入阻抗、驻波比、极化特性等。

（1）天线的极化方式

所谓天线的极化，就是指天线辐射时形成的电场强度方向。当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。由于电波的特性，决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流，极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减，而垂直极化方式则不易产生极化电流，从而避免了能量的大幅衰减，保证了信号的有效传播。

（2）天线的增益

天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站

天线最重要的参数之一。

（3）天线的阻抗

天线的输入阻抗：是天线馈电端输入电压与输入电流的比值。天线与馈线的连接，最佳情形是天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特性阻抗，这时馈线终端没有功率反射，馈线上没有驻波，天线的输入阻抗随频率的变化比较平缓。天线的匹配工作就是消除天线输入阻抗中的电抗分量，使电阻分量尽可能地接近馈线的特性阻抗。匹配的优劣一般用四个参数来衡量即反射系数，行波系数，驻波比和回波损耗，四个参数之间有固定的数值关系，使用那一个纯出于习惯。在我们日常维护中，用的较多的是驻波比和回波损耗。一般移动通信天线的输入阻抗为50Ohm或75Ohm。

微带缝隙天线的仿真

1.设计实例

设计一个中心频率工作在880MHz的微带缝隙天线，相对带宽为5％的宽带缝隙天线。介质板的介电常数为E r=2.3，损耗角正切tanδ=0.0018，介质板厚度h=1.6mm。本例中的微带缝隙天线采用的是偏心双线馈电方式，这种馈电方式有利于扩展天线的带宽，天线的模型如图1所示。

图1偏心双线馈电的微带缝隙天线

2.ADS仿真具体步骤

（1）新建工程

在开始菜单中选择“Advanced Design System 2009 → Advanced Design System”，在主窗口，通过点击下拉菜单“File→New Project…”创建新项目，命名为“aperture_antenna”,并把单位选择成“millimeter”。

（2）设置Layout层

在“本例中需要用到两个Layout层，因此首先设置两个Layout层，分别命名为c ond1和cond2。其中，cond1是微带馈线所在的Layout层；cond2层是开缝的接地板所在的Layout层。在Layout工作区单击鼠标右键，从弹出的的快捷菜单中单击【Layers】命令，弹出“Layer Editor”对话框，单击【Cut】按钮将默认的所有Layout层全部删除。单击【New】按钮创建两个金属层cond1和cond2，同时为了观察方便，选择Layout中的图形以轮廓线方式显示，如图2所示。

图2 Layout层设置窗口

（3）创建接地板模型