用ADS设计微带天线

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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。

微带天线设计与仿真ADS

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微波电路与系统仿真实验报告（第三次）
一、实验名称：微带天线设计与仿真
二、实验技术指标：
1.频率：3GHz附近
2.陶瓷基片：介电常数εr＝9.8 厚度h＝1.27mm
3.输入阻抗：50Ω
三、报告日期：2011年10 月13 日
四、报告页数：共5 页
五、报告内容：
1.电路原理图（原理图应标明变量名称的含义，可用文字表述或画图说明）
2.电路图（利用ADS创建的电路图，可用屏幕截图）
这是微带天线未匹配的结构图：
这是输入匹配电路的原理图：
3.仿真结果（可用图形或数据显示）
这是未加入匹配电路的仿真结果：
4.布局图
这是加入匹配电路之后的布局图：
5.优化方法和优化目标（可用屏幕截图）
6.优化之后的电路图和仿真结果
优化之后的仿真结果之一：S11
方向图：
增益与方向性系数以及效率：
六、仿真结果分析
可以看出，微带天线的设计主要是参数的调节和匹配网络的优化，较小的反射系数可以使天线的效率更高，增益更大。

微带天线在半空间具有较好的全向性，但是增益低。

签名：赵翔
日期：2010年10月13日
1页。

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。

ADS可以模拟整个信号通路，完成从电路到系统的各级仿真。

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。

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。

ADS可以模拟整个信号通路，完成从电路到系统的各级仿真。

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：

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设计缝隙天线1

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：燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：基层教学单位：学号学生姓名专业（班级）设计题目基于ADS 的微带缝隙天线的仿真设计设计技术参数计微带缝隙天线的中心频率工作为900MHz相对带宽为B=15％介质板厚度h=1.6mm 损耗角正切tanδ=0.0018 介电常数为E r =2.3 设计要求 1. 了解微带天线设计的基本流程，掌握微带缝隙天线的设计方法 2. 掌握ADS Momentum 在缝隙天线设计中的使用方法。

工作量两周工作日左右每个工作日四到六小时工作计划2011/11/20-2011/11/23 选定课题并查阅相关资料 2011/11/24-2011/11/26 设计课题步骤并上机实践 2011/11/27-2011/11/30 整理数据，完成分析 2011/12/01-2011/12/03 撰写课程设计任务书参考资料1.徐兴福.ADS2008射频电路设计与仿真实例.电子工业出版社.20092.陈艳华李朝晖夏玮.ADS 应用详解——射频电路设计与仿真. 人民邮电出版社,2008.93.黄玉兰.ADS 射频电路设计基础与典型应用. 人民邮电出版社，2010.14.[美]Reinhold Ludwing 著.射频电路设计——理论与应用. 电子工业出版社，2003.5 指导教师签字基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。

年月日基于ADS的微带缝隙天线的仿真设计ADS based design and Simulation of microstrip slotantenna摘要：随着新时代高新技术的发展，微带天线已经受到越来越多的关注。

它一般应用在1～50GHz频率范围，特殊的天线也可用于几十兆赫，但和常用微波天线相比其体积小，重量轻，低剖面，能与载体(如飞行器)共形，电性能多样化。

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。

设计实验1微带贴片天线设计

匹配原理

匹配的原理是：串联一根50欧姆传输线，使得S11参数在等反射系数圆上旋转，到达g=1的等g圆上，然后再并联一根50欧姆传输线，将S11参数转移到接近0处。所需要计算的就是串连传输线和并联传输线的长度 ADS原理图中优化功能可以出色的完成这个任务
匹配过程

新建一个Schematic文件，分别在Lumped-Components、TlinesMicrostrip以及Simulation-S_Param中选择合适元件和仿真控件，绘出电路图如下所示。

贴片宽度W 贴片长度L 馈电点为贴片中心馈线的宽度
（五）相关参数的计算（续）

贴片宽度W、贴片长度L可由教材上的经验公式计算得出

W=39.6mm；L=33.4mm；

50Ohm馈线的宽度可以用ADS自带的传输线计算工具计算得出
（六）用ADS设计过程

有了上述的计算结果，就可以用ADS进行矩形微带天线的设计了
2D辐射方向图、天线增益和天线效率

在版图窗口中选择Momentum->Post-Processing->Radiation Pattern弹出下图窗口。在下拉列表中选择频率为3GHz，Visualization Type为2D Data Display。将前面仿真得出的天线阻抗的实部和虚部分别填入右边对话框的相应区域。点击Compute开始进行天线参数计算
（三）微带天线的技术指标

辐射方向图天线增益和方向性系数谐振频率处反射系数天线效率
（四）设计的总体思路

计算相关参数
在ADS的Layout中初次仿真在Schematic中进行匹配修改Layout，再次仿真，完成天线设计

实验一：微带天线的设计与仿真

实验一：微带天线的设计与仿真一、实验步骤、仿真结果分析及优化1、原理分析：本微带天线采用矩形微带贴片来进行设计。

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 cW 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 hle 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 。

2、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。

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。

基于ADS的5.8GHz圆形微带整流天线仿真设计

Vol.44 No.81604计算机与数字工程Computer & Digital Engineering总第322期2016年第8期基于ADS的5. 8GHz圆形微带整流天线仿真设计$耿凯峰1刘丽2漆世锴3(1.南阳理工学院计算机网络中心南阳473000) (2.南阳理工学院软件学院南阳473000)(3.中国科学院电子学研究所中国科学院高功率微波源与技术重点实验室北京100190)摘要整流天线是无线能量传输的关键部件之一。

常用的矩形微带天线存在面积大、成本高、不易集成等不足。

根据圆形微带天线设计理论和有馈源的空腔模型理论，设计了一种工作在5. 8G H z的新型圆形微带整流天线。

经过 A D S2008软件仿真优化使得该圆形微带整流天线的接收天线面积比同类矩形微带天线将近小4倍左右，这不仅大大降低了生产成本，而且易集成和共形，更适合组成天线阵。

实验结果表明,该整流天线系统的输能效率可达到70%以上，间接说明了利用A D S2008仿真优化该微带整流天线的可行性。

关键词整流天线；无线输能；圆形微带天线；A D S2008;输能效率中图分类号TN82-34 D O I：10. 3969/j. issa 1672-9722. 2016. 08. 044Design of 5.8GHz Circular Microstrip Rectenna Based on ADSGENG Kaifeng1LIU Li2QI Shikai3(puter Network Center, Nanyang Institute of Technology, Nanyang 473000)(2.Software School, Nanyang Institute of Technology, Nanyang 473000)(3.Key Laboratory of High Power Microwave Source and Technologies?Institute of Electronics Chinese Academy of Science, Beijing 100190)Abstract Rectenna i s one of the c r i t i c a l components of wireless power transmission(WPT). C o m m o n rectangle patch microstrip antenna have i t s shortages which include oversize area, high-cost, d i f f icult integration and so on According to the design theory of circular microstrip antenna and a source of feed cavity model theory, a novel 5.8G H z circular microstrip rectenna i s designed. Optimizing the designed circular microstrip rectenna using ADS2008 software, which makes this receiving antenna area of circular microstrip rectenna nearly 4 times smaller than the same kind rectangle patch microstrip antenna. I t not only greatly reduces the production cost, but also i s easy to be integrated and conformal, more suitable to make up antenna array. Experimental results show that power transmission efficiency of this rectenna system i s above 70%, which indirectly demonstrates the simulation and optimization of this microstrip rectenna availability using ADS2008 software.Key Words rectenna, wireless power transmission, c i rcular microstrip antenna, ADS2008, energy transmission efficiency Class Number TN82-34i引言在无线输电系统中，将射频能量转换为直流能量的整流天线是关键技术之一[1]。