利用ADS软件设计天线

基于ADS的微带天线的设计及仿真

基于ADS的微带天线的设计与仿真The design and simulation of PIFA based on ADS王伟堃（Wang Weikun）06250109计算机与通信学院本科生毕业设计说明书基于ADS的微带天线的设计与仿真作者：王伟堃学号：06250109专业：通信工程班级：06级通信工程（1）班指导教师：侯亮答辩时间：2010年6月15日平面倒F天线(PIFA,Planar Inverted F Antenna)主要应用在手机终端中，由于其体积小、重量轻、成本低、性能好，符合当前无线终端对天线的要求，因而得到广泛的应用，进行了许多研究工作。

先进设计系统(Advanced Design System)，简称ADS，是安捷伦科技(Agilent)为适应竞争形势，为了高效的进行产品研发生产，而设计开发的一款EDA软件。

软件迅速成为工业设计领域EDA软件的佼佼者，因其强大的功能、丰富的模板支持和高效准确的仿真能力（尤其在射频微波领域），而得到了广大IC设计工作者的支持。

ADS可以模拟整个信号通路，完成从电路到系统的各级仿真。

它把广泛的经过验证的射频、混合信号和电磁设计工具集成到一个灵活的环境中，包括从原理图到PCB 板图的各级仿真，当任何一级仿真结果不理想时，都可以回到原理图中重新进行优化，并进行再次仿真，直到仿真结果满意为止，保证了实际电路与仿真电路的一致性。

本设计通过ADS软件对微带天线进行设计，设计了平面倒F天线，即PIFA天线的设计以及利用Hilbert分型结构对天线小型化设计。

论文主要包括：PIFA天线的介绍，ADS软件的使用，PIFA天线的设计以及仿真，优化及结果分析等容。

论文结构安排如下：第一章绪论；第二章FIFA天线原理及介绍；第三章ADS软件的使用；第四章PIFA天线的设计；第五章仿真优化及结果分析。

第一章介绍了本设计要解决的问题，提出了用ADS软件设计PIFA天线。

用ADS设计微带天线

用ADS 设计微带天线一、原理本微带天线采用矩形微带贴片来进行设计。

假设要设计一个在2.5GHz 附近工作的微带天线。

我采用的介质基片，εr= 9.8, h=1.27mm 。

理由是它的介电系数和厚度适中，在2.5GHz 附近能达到较高的天线效率。

并且带宽相对较高。

由公式：2/1212-⎪⎭⎫⎝⎛+=r r f c W ε=25.82mm贴片宽度经计算为25.82mm 。

2/11212121-⎪⎭⎫ ⎝⎛+-++=w h r r e εεε=8.889；()()()()8.0/258.0264.0/3.0412.0+-++=∆h w h w h le e εε∆l=0.543mm ；可以得到矩形贴片长度为：l f c L er ∆-=22ε=18.08mm馈电点距上边角的距离z 计算如下：)2(cos 2)(cos 2)(501022z R z Gz Y er in ⨯===λεπβ22090W R r λ=（0λ<<W 条件下）得到：z=8.5966mm利用ADS 自带的计算传输线的软件LineCalc 来计算传输线的宽度，设置如下：计算结果：在这类介质板上，2.5GHz时候50Ω传输线的宽度为1.212mm。

二、计算基于ADS系统的一个比较大的弱点：计算仿真速度慢。

特别是在layout下的速度令人无法承受，所以先在sonnet下来进行初步快速仿真。

判断计算值是否能符合事实。

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致符合事实上模拟出来的结果。

但是发现中心频率发生了偏移，这主要是由于公式中很多的近似引起的。

主要的近似是下面公式引起22090W R r λ=（0λ<<W 条件下）因为计算的时候没有符合0λ<<W 的条件（W=25.82mm ，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结果，下面是本人利用ADS 软件来进行天线的计算：首先，打开一个layout 文件，设定其单位如下：然后打开Momentum/Substrate/Create/Modify，参数设置如下：再设置Metallization Layers上参数如下；原始图画如下：各个参数定义如图，经过仿真，得到如下图象：得到了和sonnet仿真类似的图象，此时在2.5GHz下，S11=Z0(3.118+j4.771)然后进行远区场的模拟（在2.5GHz时候）：主要的功率增益，方向性系数和效率图如下：在0度的时候，天线增益为4.142dB，方向性为5.702dB。

ADS仿真天线详细过程

如何进行ADS的天线仿真：1.建立工作环境2.Option->Technology-> Technology Setup，修改单位，这一步要在建立PCB之前进行，而且更换时不能打开原理图和PCB文档。

3.新建layout文件，修改网格，暂时不改layout layer设置。

建立微带片和PIN。

4.设置基片所需的材料文件，也是options->technology中，在包括copper（铜皮）和FR4文件。

5.对基片布局进行设置1）整体2）微带片3）基片4）GND层6.Port端口7.EM设置，可以看到之前设置的基片、端口是否正确，如果有误则显示黄色叹号。

不出现黄色叹号就说明可以正常仿真。

这里还有扫频设置。

设置OK就可以simulate。

8.仿真结果，以及一些相关设置界面。

此时封装这个S参数的仿真结果，用于原理图仿真。

注意需要设置的地方。

进入其他结果界面之前，需要进行端口参数设置。

包括频率值，端口电平和阻抗参数。

完成后apply，然后compute。

结果如下：暂时对这些参数不是很了解仔细，目前比较关注的是S11和效率，而从这个看了，ADS 没有提供直接的效率值，但是有G和D，我们可以通过G/D*100%了解到效率值。

下面我们来了解其如何实现匹配的。

1.首先，从仿真结果中或者在频点（2.4G）的阻抗参数。

如上：Z=Z0*（4.135+j2.118）2.在原理图界面，打开smith chart工具3.下一步就是在smith中进行匹配了。

这部分设置比较多，如下，注意的是对负载阻抗的设置，这个是根据我们前面求出的天线的输入阻抗值进行的设置。

4.开始进行匹配。

这里有个技巧：在上面设置完之后，首先，我们选择左边的微带线串联器件，然后在smith 中任意位置单击，确定一个值。

再在右边的原理窗口，单击选中放置的微带器件，发现下面有两个选项可以修改，就是Z0和Value，这两个就是微带传输线的阻抗和电长度，是微带匹配的关键参数。

利用ADS和HFSS仿真微带天线案例

利用ADS和HFSS仿真微带天线案例01矩形微带天线设计原理在工程上，微带天线采用传输模法设计，在PCB板上实现，如图1(a)所示：L是微带天线长边，电场正弦变化；W是其宽边，天线的辐射槽便是宽边的边沿；ΔL是由边沿电容引起的边沿延伸。

图1(b)给出其等效电路图，可看成源阻抗通过长为L+2ΔL的传输线与负载阻抗ZL 相连，其中ZS=ZL是辐射槽的阻抗；Zin是从输入端口位置的辐射槽向里看的输入阻抗，即不包含第一个辐射槽阻抗在内的输入阻抗。

由具有任意负载阻抗的一段传输线的输入阻抗公式可得（微波工程51页）：其中，Z0为宽度W的微带线的特性阻抗，β为传播常数。

谐振时，把(2)带入(1)式得到：Zs=Zin=ZL。

这也表明半波长线不改变负载阻抗。

ΔL、εe由以下两个式子确定。

其中，W为微带天线的宽边；h为介质板的厚度；εr为相对介电常数。

W值不是很关键，通常按照下面的式子确定：02矩形微带天线ADS仿真设计。

要求：PCB基片εr=3.5，厚度h=1mm，导体厚度T=0.035mm，工作频率3GHz，输入阻抗50Ω。

2.1 几何参数计算根据式（2）-（5）计算天线几何参数。

2.2 馈线设计、ADS LineCalc工具使用（1）启动LineCalc,如图2所示。

（2）Substrate Parameters 栏中，设置PCB参数；Component Parameters 栏中，设置频率；Electrical 栏中设置阻抗和电长度。

具体设置如下：相对介电常数Er: 3.5介质厚度H: 1mm导体厚度T：0.035mm工作频率Freq:3GHz特征阻抗Z0=50Ω电长度E_Eff:180°其他为默认值。

（3）设置完成后，将Physical 栏中W和L的单位改成mm，然后点击Synthesize 栏下的“向上箭头”按钮，在Physical 栏中得到馈线的宽度为2.219360mm，长度为30.162200mm。

微带天线ADS设计

实验八微带天线一．实验目的：1. 掌握微带天线基本理论和设计方法。

2. 利用ADS 仿真设计仿真微带天线。

3. 利用匹配的参数值对微带天线进行仿真二．预习内容：1．熟悉微波课程有关微带的理论知识。

2．熟悉微波课程有关阻抗匹配的理论知识。

三、软件仿真：设计3GHz 微带天线，基板参数为( )4.5/0.762mm,导电材料为铜，导电率6.45e+7,铜皮厚度t=0.05mm，损耗角正切0.015。

并用四分之一线段实现与h r /ε50Ω馈线的匹配。

⑴ 先进行理论计算(要求算出微带天线的长L、宽W，输入阻抗Zin，并进行匹配，要求用四分之一阻抗变换器匹配到特性阻抗为50Ω的微带线上,并求出四分之一阻抗变换器的长宽(44,λλW L )，并求出特性阻抗的宽度W ，长度自定)。

0Z ⑵ 用ADS 进行验证仿真。

在原理图中的天线示意图如下ADS 的版图示意图如下：(真实的天线及其馈线并不是这个形状)0.①用momentum的S参数仿真控件进行S参数仿真②要求得出输入反射系数的[S(1,1)]幅值和相位，输入端的阻抗。

③根据求出的输入阻抗等，用Momentum中的post-Processing—Radiation Pattern(辐射方向图)进行仿真。

天线S11在频率为3GHz时为0 dB，说明输入端匹配，无反射。

相位为90度。

四、通过ADS 软件对已知尺寸的天线进行匹配有一面微带天线中心工作频率为1.5GHz,长100mm，宽25mm,从宽边的中间馈电，基板参数为( )4.5/0.762mm,导电材料为铜，导电率6.45e+7,铜皮厚度t=0.05mm，损耗角正切0.015。

hr /ε要求：① 先测出传输线的输入阻抗。

②利用传输线先销掉虚部。

③再利用四分之一阻抗变换器把阻抗变换到50Ω，TL3④要求测出天线的一些相关参数。

五试验小结1，试验中的天线先接一段50特性阻抗的微带，在该段微带端进行匹配，这样做是考虑到50欧的微带尺寸容易实施操作，因为，微带线宽确定（基板参数确定）的情况下，改变线长，只有阻抗的虚部会改变。

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学院（系）：年级专业：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：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 ADSsimulationAbstract: 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。

基于ADS的微带天线设计

射频实验报告（5）班级：信息83学号：08058017姓名：何彬实验要求：作业：设计、制作一中心频率为2.45GHz 的微带天线,天线采用50Ohm 微带线馈电，扫频范围：2.2GHz-2.7GHz 。

板材参数：H:基板厚度(1.5 mm)， Er:基板相对介电常数(2.65) Mur:磁导率(1)， Cond:金属电导率(5.88E+7) Hu:封装高度(1.0e+33 mm)， T:金属层厚度(0.035 mm) TanD:损耗角正切(1e-4)， Roungh:表面粗糙度(0 mm)报告要求：（1）简单叙述微带天线工作原理；（2）给出微带天线的版图尺寸；（3）给出版图仿真结果，并对其结果进行分析；（4）制作该天线，进行测试，给出天线的驻波测试结果，分析误差原因。

一、实验原理：微带天线：参数计算方法：zyL/2g 的微带辐射单元与接地板之间的场分布微带辐射单元四周的场分布二、数值计算：据经验公式计算各微带的数值为： W =45.3 mm, L=40.2 mm;W1=0.52 mm, L1=21.86 mm; W2=4 mm, L2=20.64 mm.三、根据算得的数据进行设计：根据数据设计版图为：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==20220212029022λλW W G Y inW>λ0W ≤λ0)2(20L L cf e ∆+=ε2/10122⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=r f c W ε()()⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧++-+=∆⎪⎭⎫ ⎝⎛+-++==-8.0/264.0/258.03.0412.012121211202/10h W h W hL W h W h Z e e r r eeεεεεεεπ版图仿真结果：由仿真结果可以看见中心频率不对，比预期的2.45G要低。

另一种仿真：首先只画天线辐射贴片仿真结果为：可以看出直接由经验公式算出的贴片参数是不能满足要求的，需要进行改动：设W=45mm,L=37.1mm。

基于ADS的微带天线的设计与仿真设计

基于ADS的微带天线的设计与仿真The design and simulation of PIFA based on ADS 王伟堃（Wang Weikun）06250109计算机与通信学院本科生毕业设计说明书基于ADS的微带天线的设计与仿真作者：王伟堃学号：06250109专业：通信工程班级：06级通信工程（1）班指导教师：侯亮答辩时间：2010年6月15日平面倒F天线(PIFA,Planar Inverted F Antenna)主要应用在手机终端中，由于其体积小、重量轻、成本低、性能好，符合当前无线终端对天线的要求，因而得到广泛的应用，进行了许多研究工作。

先进设计系统(Advanced Design System)，简称ADS，是安捷伦科技(Agilent)为适应竞争形势，为了高效的进行产品研发生产，而设计开发的一款EDA软件。

软件迅速成为工业设计领域EDA软件的佼佼者，因其强大的功能、丰富的模板支持和高效准确的仿真能力（尤其在射频微波领域），而得到了广大IC设计工作者的支持。

ADS可以模拟整个信号通路，完成从电路到系统的各级仿真。

它把广泛的经过验证的射频、混合信号和电磁设计工具集成到一个灵活的环境中，包括从原理图到PCB 板图的各级仿真，当任何一级仿真结果不理想时，都可以回到原理图中重新进行优化，并进行再次仿真，直到仿真结果满意为止，保证了实际电路与仿真电路的一致性。

本设计通过ADS软件对微带天线进行设计，设计了平面倒F天线，即PIFA天线的设计以与利用Hilbert分型结构对天线小型化设计。

论文主要包括：PIFA天线的介绍，ADS软件的使用，PIFA天线的设计以与仿真，优化与结果分析等容。

论文结构安排如下：第一章绪论；第二章FIFA天线原理与介绍；第三章ADS软件的使用；第四章PIFA天线的设计；第五章仿真优化与结果分析。

第一章介绍了本设计要解决的问题，提出了用ADS软件设计PIFA天线。

ADS天线匹配仿真设计

ADS天线匹配仿真设计1打开ADS并新建一个工程文件点击Create A New Project,将弹出下面的对话框：这里要注意两点：1、Project Technology Files一定要选择正确的单位，一般选择millimeter2、文件路径请不要带有中文和空格，在default\后面输入工程（Project）的名称。

这里我们将要建立的工程命名为“AntennaMatching”，点击OK建立工程。

2建立、保存电路图文件工程建立后会自动弹出电路图（Schematic）文件，如图所示：注意：此时电路图文件还未保存。

在进行设计之前，建议先保存电路图文件。

若电路图文件未自动弹出，可以新建一个，具体方法如图：点击之后会新建一个未命名的电路图文件，先命名并保存为Matching1.（在ADS中，所有的电路图文件后缀名是.dsn）3创建一个一端口电路的仿真为了生成一个合适的s1p文件（后面用来放入仿真或测试得到的天线无源参数），这里先进行一个任意的一端口电路仿真，并生成.s1p文件。

注意：这个方法只针对无法直接得到.s1p的情况。

若电磁仿真软件和矢网能够生成一端口s1p文件，则可跳过此步。

另外，该方法对两端口网络的其中任何一个端口都是同样适用的。

选择Tlines-Ideal中的TLIN元件（理想传输线,会和实际传输线有所差别）并将其拖拽放置到电路图中。

双击可以改变这段理想传输线的参数：这里我们可以用默认的参数即可。

为了得到这个一端口网络的S参数，我们要加入S参数仿真控制器和端口：在左上角下拉菜单中选择“Simulation-S_Param”选择其中的S P和Term两个元件，拖拽加入电路图文件中，并将T erm接地：连接完成后电路图如图所示：此时需要设置S参数仿真的频率，请按照实际测试的频率范围设置，比如这里设置700MHz到2.3GHz，选取201个仿真点。

双击S-Parameters仿真控制器进行设置：设置完成后点击F7,或者下面的图标开始仿真：仿真完成之后，在菜单中选择Tools>Data File Tool,弹出下列对话框：如图所示设置参数，将仿真的文件写入到一个名叫Antenna1.s1p 的文件中，点击Write to File可产生此文件。

基于ADS的微带天线的设计与仿真

基于ADS的微带天线的设计与仿真前言平面倒F天线(PIFA,Planar Inverted F Antenna)主要应用在手机终端中，由于其体积小、重量轻、成本低、性能好，符合当前无线终端对天线的要求，因而得到广泛的应用，进行了许多研究工作。

先进设计系统(Advanced Design System)，简称ADS，是安捷伦科技有限公司(Agilent)为适应竞争形势，为了高效的进行产品研发生产，而设计开发的一款EDA软件。

软件迅速成为工业设计领域EDA软件的佼佼者，因其强大的功能、丰富的模板支持和高效准确的仿真能力（尤其在射频微波领域），而得到了广大IC设计工作者的支持。

ADS可以模拟整个信号通路，完成从电路到系统的各级仿真。

它把广泛的经过验证的射频、混合信号和电磁设计工具集成到一个灵活的环境中，包括从原理图到PCB 板图的各级仿真，当任何一级仿真结果不理想时，都可以回到原理图中重新进行优化，并进行再次仿真，直到仿真结果满意为止，保证了实际电路与仿真电路的一致性。

本设计通过ADS软件对微带天线进行设计，设计了平面倒F天线，即PIFA天线的设计以及利用Hilbert分型结构对天线小型化设计。

论文主要包括：PIFA天线的介绍，ADS软件的使用，PIFA天线的设计以及仿真，优化及结果分析等内容。

论文结构安排如下：第一章绪论；第二章FIFA天线原理及介绍；第三章ADS软件的使用；第四章PIFA天线的设计；第五章仿真优化及结果分析。

第一章介绍了本设计要解决的问题，提出了用ADS软件设计PIFA天线。

第二章详细介绍了PIFA天线的工作原理和Hilbert分型结构的原理。

第三章介绍本次设计主要用到的ADS 相关的功能。

第四章详细的介绍了设计的全过程。

第五章就仿真结果及进一步优化做了详尽的分析。

由于水平有限，设计难免存在漏洞和缺陷，欢迎批评指正。

摘要平面倒F天线(PIFA,Planar Inverted F Antenna)是一种常用的平面天线，平面倒F天线具有体积小，重量轻，低剖面，结构简单，易于加工制作等优点，因此被广泛应用于移动电话等移动通信终端设备上。

ADS Momentum设计平面天线实例1

[ 转自电子设计资源] 在高效能的卫星、飞机、航天飞机和行动通讯手机应用中，尺寸小、重量轻、低价位、高效能和容易安装的天线会获得较高的青睐。

平板天线就有外型小、适合平面和非平面的应用，和利用现在印刷电路板的低制作成本技术的好处，而且也容易和microstrip line circuit结合，使得平板天线成为现今一般最常用的天线之一。

平板天线主要的缺点有低效率、低功率、high Q、低偏极化纯度、broadside directivity(无法作end-fired antenna)和频宽非常窄等。

对国家或军事的用途上，窄频宽对传送机密数据是一种好处。

对无线卫星行动通讯来说，平板天线有和高频前端模块易结合的好处，且平板天线的指向性虽然很差，却很适合应用在无线行动通讯系统。

本文首先介绍几种不同feed in的方法。

因为高频的功率放大器难作，功率很珍贵，要有最大的功率可以进入天线中，便要作好阻抗匹配的工作。

其次，将介绍二种平板天线的分析方法。

一是传输线的模型，另一则是cavity的模型，利用安捷伦科技的计算机辅助设计软体ADS(Advanced Design System)实际设计几个不同feed in的天线，然后作一总结。

天线馈入方式Transmission Line Feed（feed馈入）---传输线馈入图1所示是利用传输线来feed能量进入天线中。

Feed in 点深入平板天线中对谐振频率并不会有太大的影响，但却可以改变输入的阻抗值部分的电磁场包在基板里面。

但是对天线来说，却希望基板厚度要厚，介电常数要低才能使大部分的场幅射出去。

因此，两者之间有矛盾，须作一折衷，才能使得在不连续处有较少的幅射损失。

图1Coaxial Feed--同轴电缆馈入图2所示，是利用coaxial cable（同轴电缆）去feed能量到平板天线上。

和TransmissionLine Feed相同，可以在平板天线上找到一个feed in 点是想要的输入阻抗，在此把能量送到天线上发射出去。

ADS微带天线教程.doc

Step by Step 跟王老师玩转ADS 20111.创建一个天线工作区，点击，在取个好听点的名字，记得要全英文的，一个礼拜以后自己还看得懂的哦，然后直接点下面的 Finish 即可；2.然后界面就变成这样了：3.记得现在Option- 》Technology->Layer definitions ，里面，点击show other Technology Tabs ，里面设置 layout unit 为 mm。

4.点击中间的，可以生成一个空白的版图文件，是这样的：；5.点击上面的 Opinions->Preferences，选择最后面对 Units/Scale，里面设置各种量纲单位，把长度单位设置为 mm；6.把贴片天线画上去，点击右上方的，在版图上随便画出一个矩形，然后双击这个矩形，可以修改其坐标和长宽，改成：这样就创建了一个宽30mm，高 25mm的矩形天线雏形；你可以尝试修改这些坐标和尺寸看看有什么变化。

7.我们还需要告诉 ADS 软件，我们是在怎么样的介质基板上做天线的，在【 Options 】 > 【 Technology 】 >【 Material definitions】从数据库选择FR_4，并做修改8. 天线的材料可以用Cu，是在上面【 Material definitions】的Conductors 里面添加的9. 打开 [EM]-> 【 Simulation Setup 】， Substrate 和 Ports 选项后各有一个黄色的警示图标里面可以看到哪些部分还没做设置，上面我们只设置了基板的材料，但是基板几何结构参数还没设置，比如基板厚度，层数等。

10.选择默认的基板名称 Substrate1 ，这时打开设计窗口。

11.这是一个默认图层的 3D 基板 View ，这个基板有一个导电层，一个介质层，还有默认的边界条件。

新建基板都是从这一步开始的。

ADS射频天线部分仿真及优化

设定材料属性
为天线模型设定合适的介质材料属性，如相对介电常数和损耗角正切等。
设定边界条件
设置辐射边界条件
为了模拟天线辐射，需要设定合适的辐射边界条件，如PML（完美匹配层）边界。
设定馈电条件
根据天线的馈电方式，设定合适的馈电条件，如微带线馈电或同轴线馈电。
设置仿真频率范围
根据设计需求，设定合适的频率范围进行仿真分析。
ADS软件简介
软件概述
Advanced Design System (ADS)是一款由Agilent公司开发的电子设计自动化软件，主要用于射频和微波系统的设计和仿真。
主要功能
ADS提供了全面的电磁仿真、电路仿真以及系统级仿真等功能，广泛应用于通信、雷达、导航等领域。
在射频天线设计中的应用
在射频天线设计中，ADS软件可以帮助设计师快速建立模型、进行精确仿真，并根据仿真结果进行优化，从而提高天线的性能参数。
改进设计结构
总结词
改进天线设计结构是提高性能的有效途径。
详细描述
通过对天线结构进行改进和创新，可以进一步优化天线的电气性能。例如，采用分形结构、多层结构、多频带结构等设计，可以增强天线的带宽、多频带或多波束能力。此外，还可以通过优化馈电网络、匹配电路等辅助结构，提高天线的整体性能。
06
结论与展望
ADS射频天线部分仿真及优化
• 引言 • 射频天线基本理论 • ADS射频天线仿真 • 仿真结果分析 • 优化实施 • 结论与展望
01
引言
目的和背景
目的
通过使用Advanced Design System (ADS)软件，对射频天线部分进行仿真和优化，以提高其性能参数。
背景
随着无线通信技术的快速发展，射频天线在通信系统中的地位日益重要。为了满足各种复杂的应用需求，对射频天线进行精确的仿真和优化至关重要。

利用ADS进行微带天线设计

微带天线设计（ADS）一、设计原理微带贴片天线是由介质基片、在介质一面上有任意平面几何形状的导电帖片和基片另一面上的地板构成。

一般来说，设计中常用的有以下两种：1、矩形微带天线；2、圆形微带天线。

圆形微带天线的波瓣宽度较矩形的窄，但是方向性系数几乎相同。

它们应用在不同方面。

前不久曾用SONNET进行过一个矩形微带天线的设计，所以这次我采用ADS软件来进行一个圆形天线的设计。

遗憾的是，书中只有关于矩形贴片的设计步骤及公式，圆形的我没有查到，只是按照自己的理解进行，错误之处请老师批评指正。

我选择了介电常数ε为 2.32，厚度为0.159的介质基片，利用软件Transmission Line_Calculator来计算其宽度如下图。

二、用ADS软件进行初始设计1、设置背景参数首先设置Layout Unit。

然后设置Momentum/Substrate/Create/Modify，参数如下：再选择Metallization Layers对话框，选择其中的……，然后点击Strip，原来的……变成……Strip cond，在Conductivity中填电导率，Thickness中填金属厚度。

其中铜的电导率为5.78E＋006，厚度为0.018mm。

2、天线设计图取圆半径为25mm，在圆周左端进行馈电，即加入一条微带线，其中长为10mm，宽为4.8mm，是一条50欧姆特征阻抗的微带线。

再在矩形贴片中心位置接入馈入点，如下图。

3、用S参数进行仿真此时，电路反射系数S11为0.949 /42.564，输入阻抗为：Z0*（0.200+j2.554）=10+j127.7ohm 用Momentum中的Post－Processing ――Radiation Pattern（辐射方向图）进行仿真，得到图象如下：此时最大增益为3.016dB，最大方向性系数为5..211 dB，效率为58.383%。

三、对天线进行匹配1、打开Schematic文件，将天线输入阻抗10+j127.7ohm等效为一个纯电阻与一个电感串联后接地。

基于ADS的微带天线的设计及仿真

基于ADS的微带天线的设计与仿真The design and simulation of PIFA based on ADS王伟堃（Wang Weikun）06250109计算机与通信学院本科生毕业设计说明书基于ADS的微带天线的设计与仿真作者：王伟堃学号：06250109专业：通信工程班级：06级通信工程（1）班指导教师：侯亮答辩时间：2010年6月15日平面倒F天线(PIFA,Planar Inverted F Antenna)主要应用在手机终端中，由于其体积小、重量轻、成本低、性能好，符合当前无线终端对天线的要求，因而得到广泛的应用，进行了许多研究工作。

先进设计系统(Advanced Design System)，简称ADS，是安捷伦科技(Agilent)为适应竞争形势，为了高效的进行产品研发生产，而设计开发的一款EDA软件。

软件迅速成为工业设计领域EDA软件的佼佼者，因其强大的功能、丰富的模板支持和高效准确的仿真能力（尤其在射频微波领域），而得到了广大IC设计工作者的支持。

ADS可以模拟整个信号通路，完成从电路到系统的各级仿真。

它把广泛的经过验证的射频、混合信号和电磁设计工具集成到一个灵活的环境中，包括从原理图到PCB 板图的各级仿真，当任何一级仿真结果不理想时，都可以回到原理图中重新进行优化，并进行再次仿真，直到仿真结果满意为止，保证了实际电路与仿真电路的一致性。

本设计通过ADS软件对微带天线进行设计，设计了平面倒F天线，即PIFA天线的设计以及利用Hilbert分型结构对天线小型化设计。

论文主要包括：PIFA天线的介绍，ADS软件的使用，PIFA天线的设计以及仿真，优化及结果分析等容。

论文结构安排如下：第一章绪论；第二章FIFA天线原理及介绍；第三章ADS软件的使用；第四章PIFA天线的设计；第五章仿真优化及结果分析。

第一章介绍了本设计要解决的问题，提出了用ADS软件设计PIFA天线。

ADS微带天线教程.doc

Step by Step 跟王老师玩转ADS 20111.创建一个天线工作区，点击，在取个好听点的名字，记得要全英文的，一个礼拜以后自己还看得懂的哦，然后直接点下面的 Finish 即可；2.然后界面就变成这样了：3.记得现在Option- 》Technology->Layer definitions ，里面，点击show other Technology Tabs ，里面设置 layout unit 为 mm。

4.点击中间的，可以生成一个空白的版图文件，是这样的：；5.点击上面的 Opinions->Preferences，选择最后面对 Units/Scale，里面设置各种量纲单位，把长度单位设置为 mm；6.把贴片天线画上去，点击右上方的，在版图上随便画出一个矩形，然后双击这个矩形，可以修改其坐标和长宽，改成：这样就创建了一个宽30mm，高 25mm的矩形天线雏形；你可以尝试修改这些坐标和尺寸看看有什么变化。

7.我们还需要告诉 ADS 软件，我们是在怎么样的介质基板上做天线的，在【 Options 】 > 【 Technology 】 >【 Material definitions】从数据库选择FR_4，并做修改8. 天线的材料可以用Cu，是在上面【 Material definitions】的Conductors 里面添加的9. 打开 [EM]-> 【 Simulation Setup 】， Substrate 和 Ports 选项后各有一个黄色的警示图标里面可以看到哪些部分还没做设置，上面我们只设置了基板的材料，但是基板几何结构参数还没设置，比如基板厚度，层数等。

10.选择默认的基板名称 Substrate1 ，这时打开设计窗口。

11.这是一个默认图层的 3D 基板 View ，这个基板有一个导电层，一个介质层，还有默认的边界条件。

新建基板都是从这一步开始的。

利用ADS软件设计天线

利用ADS設計平板天線首先在ADS Main Window中開啟一個Data Display Window(點選window new data display)後在此視窗中建入Equation(1)、(2)、(3)如圖1，然後在Layout Window中畫出電路圖形(圖2)，而後點選Layout Window中momentum substrate create/modify 去定義基板參數(圖3、4)；點選momentum mesh setup，設定切割區塊的大小和切割的頻率，如圖5；點選momentum simulation S-parameters，啟動電磁模擬器momentum並開始模擬，如圖6。

模擬結束後可在Data Display Window中看到模擬結果，如圖7所示，點選momentumapost -processingaradiation pattern，去看遠場場型(Far-field pattern)，如圖8所示；在圖8的視窗中可點選current set port solution weights，設定想看電流變化的頻率點，如圖9、10。

圖11秀出在諧振頻率點的電流變化。

圖1 在data display window中建入equations圖2 平板天線的佈局圖圖3 定義基板參數圖4 定義金屬參數圖5 設定mesh frequency 和mesh density圖6 模擬設定圖7 在Data Display Window中秀出模擬的結果圖8 遠場場型圖9 設定想看的頻率點圖10選擇觀看結果的視窗(a)在0度的電流變化(b)在60度的電流變化(c)在120度的電流變化(d)在180度的電流變化(e)在240度的電流變化(f)在300度的電流變化(g)在360度的電流變化圖11諧振頻率點的電流變化另一個例子是ADS系統內建的例子。

這個例子可以從ADS Main Window中的 File example project momentum antenna single_patch_prj找到，我們也可以用之前建入的Equation去計算電路的尺寸，如圖12。

ADS设计实验教程四：印刷偶极子天线的设计与调试

天线参数的优化
对于其他参数的优化可以采用类似的方法。
但是，对于优化的条件过于苛刻时，优化将不能正常进行，ADS将不能实现优化的目标，而只能取接近优化目标的值
天线的实物图
天线的正反面图
思考题
尝试同时设置多个参数（如Wd和Lb）对同一个目标（如反射损耗）进行优化。
用ADS分析天线的各个参数（偶极子天线臂长Ld、宽Wd，巴伦线长Lb，地板长 Lg、宽Wg）对于天线性能（谐振频率、带宽、匹配、反射损耗等）的影响。
加通孔，因为是圆形的通孔，所以选择，如下图：
这样就完成了天线尺寸的基本设计。
层定义
这是至关重要的一步。由Momentum=>Substrate=>Create/Modify，进入层定义对话窗口。作如下设置：将地面GND的边界由Closed改为Open（1），然后点击左下角的Add，增加一层Alumina_0（2），并且把这一层重新定义如下所示（3），即跟上面的FreeSpace定义完全一样，重新命名为FreeSpace_bottom，当然命名为其他名字也是没有问题的。这样上下形成了对称的结构。最后定义Alumina中的各个参数，即定义Real为4.6，Loss Tangent为0.018（4），表示损耗正切为0.018。我们需要的天线的层结构如下图所示：
截取的平面是与 Layout 平面相垂直的。
Conical Cut又称为水平截面，它的Theta是确定的，而Phi是可以从0-3600变化。与 Layout平面平行
观察天线的2维 E面
首先，观测Planar Cut（垂直极化）。在Far Field > Cut 3D Far Field,设置如下图：