微带线仿真分析

合集下载

ADS仿真实验报告

电磁场与微波实验报告ADS仿真实验目的1.熟悉ADS软件的基本操作；2.掌握微带线的基本原理；3.掌握微带线基本元件和匹配电路的设计。

微带线工作原理微带线是当前广泛应用的微波传输线，其结构如图5-1所示，它的工作模式是准TEM 模。

微带线的基本参数有： ● 宽高比W/h =0.1~5● 有效介电常数εe =(0.5~0.8)εr ● 特性阻抗Z c ● 微带线中的波长λg =0e =e● 微带线中的相速νp =e微带电路的基本元件特性是：● 微带终端短路线段的特性：Z =jZ c tan 2πλgl● 微带终端开路线段的特性：Z =−jZ c tan2πλgl● 微带电路接地：通常采用打沉铜孔的方式，使上层的金属与下层的地板相连。

微波电路中各接地点就近接地，通过一段线再接地和直接接地效果是不同的。

实验内容1. 计算微带线的参数2. 开路/短路微带线的元件特性仿真3. 设计匹配电路实验步骤1. 计算微带线的基本参数计算结果r图1 微带线基本参数由图知，当微带线特性阻抗大小为50Ω，电长度为1/4波长时，计算所得的微带线的线宽和线长分别为1.917410mm和13.853500mm。

2.开路线/短路线的元件仿真特性：计算f=3 GHz时，特性阻抗为75 Ω的不同长度的微带线的特性。

计算特性阻抗为75 Ω，电长度为1/4波长的微带线的线宽和线长，步骤同上，计算所得的微带线的线宽和线长分别为0.878198mm和14.3300mm。

原理电路和仿真结果图2 元件特性仿真电路图图3 开路微带线和短路微带线阻抗特性仿真结果对于开路微带线长度为14.30mm（1/4波长）、8mm（小于1/4波长）、20mm （大于1/4波长）的微带线其对应的输入阻抗分别Z0*0.011（约为0）、Z0*(-j1.162)、Z0*j1.169，分别等效于串联谐振（短路）、电容、电感。

对于短路微带线长度为14.30mm（1/4波长）、8mm（小于1/4波长）、20mm（大于1/4波长）的微带线其对应的输入阻抗分别Z0*62.788（约为∞）、Z0*(j1.814)、Z0*(-j2.098)，分别等效于并联谐振（开路）、电感、电容。

微带线拐角射频性能仿真分析

中图分类号：TN817
文献标识码：A
文章编号：2096-4706（2019）15-0021-04
Simulation Analysis of Microstrip Corner RF Performance
YANG Cheng，LI Qin （Guangzhou Zhiyuan Electronics Co.，Ltd.，Guangzhou 510660，China）
201R-4 板材，其相对介电常数 εr 是 4.4。使用 AWR 公司的 TXLINE 软件和 HFSS 软件进行联合仿真，找出特性阻抗最接近 50Ω 的微带线参数，最终确认的微带线参数分别是：总线长 L=50mm（为保证仿真效果具有可比性，本文中所有仿真图的长度均相同），εr=4.4，W=0.484mm， t=0.035mm（1OZ），h=0.275mm。当 W=0.5mm 时，反射系数 S11=-30dB；当 W=0.484mm 时，S11=-43dB，仿
不进行拐角设计。本文针对行业内工程经验的微带线拐角“3W 规则”，从微带线不连续的原理和模型出发，以验证“3W 规则”
的正确性和适用性。同时提出多种微带线拐角方案，并以 2.4G 频段为例，分别进行了仿真分析，分析不同方案的射频性能。结
合多年的工程实际经验，为不同场合推荐合适的应用方案。
关键词：微带线；射频；3W 规则；2.4G 频段
Abstract：Modern communication products are becoming more and more compact and integrated. In the development process of microwave RF field，PCB size is getting smaller and smaller. Microstrip line has to be corner design. According to the “3W rule” of microstrip line corner in industry engineering experience，the correctness and applicability of the “3W rule” are verified based on the principle and model of microstrip line discontinuity. At the same time，a variety of microstrip line corner schemes are proposed， and the RF performance of different schemes is analyzed by taking 2.4G frequency band as an example. Combined with years of practical engineering experience，to recommend suitable applications for different occasions.

微带线不连续性补偿方法的HFSS仿真分析

微带线不连续性补偿方法的HFSS仿真分析2011年7月1日第34卷第13期现代电子技术ModernElectronicsTechniqueJu1.2O11V o1.34No.13微带线不连续性补偿方法的HFSS仿真分析陈慰,赵(1.航天恒星空间技术应用有限公司,陕西西安娜,陶学敏710077;2.重庆大学通信工程学院,重庆400030)摘要:微带电路元件都包含有不连续性,从等效电路上相当于引入了电抗元件,必然对电路产生影响.为了研究微带线转弯对其电性能的影响,采用AnsoftHFSS软件仿真的方法,定量地分析微带线不同类型不连续性补偿方法的优缺点通过仿真发现,Ⅱ一 1.6w削角弯头的回波损耗和插入损耗最优,可以用于小尺寸的转弯;R一3w圆形扫掠弯头的回波损耗和插入损耗也比较良好,可以用于大尺寸的转弯.关键词:微带线;不连续性补偿;削角弯头;扫掠弯头中图分类号:TN817—34文献标识码:A文章编号:1004—373X(2011)13—0092—03 HFSSSimulationandAnalysisofMicrostripDiscontinuityCompensationMethod CHENWej,ZHA0Na,TA0XHe-miD.(1.SpaceStarAerospaceTechnologyApplicationsCo.1ad.,Xi'an710077,China;2.CollegeofCommunicationEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400030,Chi na)Abstract:Thecomponentsofmicrostripcircuitarediscontinuous,thereactancecompone ntsintroducedintheequivalentcircuithaveaneffectonmicrostripcircuit.Toresearchtheelectricalpropertyofmicrostripbend,mak inguseofAnsoftHFSSsoftwareand analyzingtheadvantagesanddisadvantagesofdiscontinuitycompensationmethodsofdiffe rentmicrostripbend.Fromthesimulationresult.aconclusionshowthatreturnlOSSandinsertionlOSSofmiteredbendarethebestwhen 口一1.6wanditcanbeUSedforsmallsizeturning.thereturnlossandinsertionlossofSweptbendaresatisfactoryforlargesizeturnin gwhenR一3WoKeywords:microstrip;discontinuitycompensation;miteredbend;sweptbend0引言在微波电路中,各分布参数元件之间,各集总参数元件之间,以及分布参数和集总参数元件相互之问都存在着不均匀性,也叫做不连续性l1].微带电路同样会遇到微带线不连续性的问题,例如微带滤波器,微带阻抗变换器的不同特性阻抗微带段的连接处是尺寸跳变;平行耦合微带线带通滤波器的半波谐振线的两端是微带截断;微带分支电桥和微带功分器则包含分支T接头;在一块紧凑的微带电路板上,为使结构紧凑以适应走线方向的要求,时常必须是微带转弯等口].微带电路尺寸可与工作波长相比拟,其不连续性必然对电路产生影响.从等效电路上看,它相当于并联或者串联一些电抗元件,从而引起相位和振幅误差,输入与输出失配以及可能的寄生耦合.在设计微带电路,特别是精确设计时,必须考虑到不连续性所引起的影响,否则将引起大的误差.消除微带线不连续性效应的一种方法是,将其等效参数计入电路参考量中,并通过调节其他电路参量,如线的长度和特征阻抗,或用可调谐短截线来补偿该效应.另一种方法是经常采用对导带削角或者斜拼收稿日期:2011-0304接来直接补偿不连续性,以使其不连续性效应最小l3].文献[2—3]等已经对微带线直角转弯的不连续性效应进行了研究,但并未对不同类型不连续性做定量研究,也没有对各类补偿方法做定量的比较分析.本文在此基础之上对微带线直角转弯不连续性的不同补偿方法进行了定量分析,主要通过AnsoftHFSS电磁仿真软件对不同微带线转弯的电性能参数进行了建模仿真和对比,得出了对微带线转弯的最优补偿方法.1微带线直角转弯不连续性补偿理论微带线直角转弯的电流示意图如1(a)所示,在转弯区域如同有一个并联的电容,路径的加长如同两段短传输线或两个电感,因此它的等效电路如图1(b)所示.把微带线拐角折合成连续平板线拐角,应用对偶定理变换为对偶波导,就成了波导E面拐角_4],把波导的等效电路再变换为对偶电路,就得到了图1(b)的等效电路_3],在这个等效电路中:X一2DZo.+1](1)~[08782^L\/Ls/-jx—.『l一0.11411(2)^L\Ag/式中:D是折合宽度.这个等效电路的参考面是图1(")中的虚线所示,取在折合连续平板线开始转弯处.假设第13期陈慰等:微带线不连续性补偿方法的HFSS仿真分析93 微带线转弯一端匹配负载,求另一端的反射系数.r,再据此求驻波比10,然后根据驻波比和反射系数的相位重新画等效电路,如图2所示[5],其中:p—C+~/C一1(3)c一譬(4)z一X/Zo,一Xb/Zo(5)等效长度L则按式(6)给出:地一1tanF2(xo+xb)一号(6)二壬!一=墨Tl(a)rb)图1微带线的直角转弯图2微带线直角转弯的另一种等效电路通常使用两种方法来消除微带线直角转弯不连续性所引起的反射.第一类方法是通过削角来补偿直角弯头的效应,削角可以降低弯头的多余电容效应;第二类方法是将它改为圆滑的"扫掠"弯头可消除该效应,但这样会增加它的空间尺寸I6.].针对上述两种微带线直角转弯不连续性的补偿方法,需要分析它们补偿的效果和适用的条件].因此本文采用AnsoftHFSS高频电磁仿真软件,对不同程度的直角削角弯头和圆形扫掠弯头的回波损耗,插入损耗进行仿真,定量地分析微带线不同类型转弯不连续性补偿方法,对比其优缺点].2仿真结果以工作频段为9001000MHz的微带线为例进行了仿真对比.微带电路基板采用美国Rogers公司型号为Rogers4350B的PCB板材,介质相对介电常数s一3.48,介质厚度h一0.762mrn,微带线金属铜厚t一70肚m,介质损耗正切tan一0.0037.利用AnsoftHFSS软件仿真对比了直角转弯,和a一√2叫,a===1.6w两种直角削角弯头,以及R—W,R一3w两种圆形扫掠弯头的电性能¨1¨],微带线直角转弯不同补偿方法的HFSS电磁仿真模型及仿真结果如图3～图7所示.图3微带线不削角直角转弯HFSS模型图4微带线.一削角弯头HFSS模型～…～…一z一一…～一……～～…一图5微带线n一1.6w削角弯头HFSS模型图6微带线R:W扫掠弯头HFSS模型图7微带线R=3w扫掠弯头HFSS模型AnsoftHFSS仿真数据对比见表l,其包括了不削94现代电子技术2011年第34卷角直角转弯,一和一1.6叫的两种直角削角弯频段高,中,低三个频点的回波损耗S 和插入损耗S头,以及R一硼和R一3伽的丽种圆形扫掠弯头的工作数值.表1微带线不同类型弯头补偿方法回波损耗与插入损耗HFSS仿真数据对比3结论从AnsoftHFSS仿真数据可以看出,不削角直角弯头的回波损耗和插入损耗都是最差的,这一结果验证了文献[2—4]中关于直角弯头的不连续性引入了寄生电抗,影响了微带线的性能的描述,因此必须进行补偿以改善微带线的电性能.对于这样的不连续性,实际工程中最常用的补偿方法就是设计适当的削角弯头或者扫掠弯头,以消除寄生电抗的影响.本文的第一类削角补偿方法包括了a一√2叫和a—1.6w的两种直角削角弯头;第二类扫掠补偿方法包括了R一叫和R一3w的两种圆形扫掠弯头.通过AnsoftHFSS仿真对比发现,a一1.6w的直角削角弯头的回波损耗和插入损耗都是最优的,这和很多文献上给出的参考值(部分文献给出最优参考值为a一1.6w或者a:1.8w)是一致的,说明了研究结果的正确性和可参考性.虽然n一√2叫直角削角弯头在结构绘制上比较方便,但仍然建议微带电路设计中,特别是高频段,小尺寸的转弯使用a:1.6w的削角弯头,特别是对微带线的损耗要求比较严格的电路设计中应使用.R一3w的圆形扫掠弯头的回波损耗和插入损耗明显优于R一圆形扫掠弯头和a一,/2训直角削角弯头,其回波损耗比a一1.6w直角削角弯头略差,插入损耗比口一1.6w直角削角弯头略优,因此建议微带电路设计中,大尺寸的转弯使用R一3圆形扫掠弯头.参考文献[1]廖承恩.微波技术基础[M].西安:西安电子科技大学出版社,1994.E22清华大学《微带电路》编写组.微带电路[M].北京:人民邮电出版社,1976.[3][美]POZARDavidM.微波工程[M].张肇仪,译.3版.北京:电子工业出版社,2006.E4]GREBENNIKOvAndrei.RFandmicrowavepowerampli—filterdesign~-M].北京:电子工业出版社,2006.Es][美]巴尔,巴希尔.微波固态电路设计[M].郑新,赵玉洁,刘永宁,等译.2版.北京:电子工业出版社,2006.r6]GREBENNIK0V AV.Createtransmission—linematching circuitsforpoweramplifiers[J].Microwaves&RF,1984,23(7):81-87.[7]JOHNMoore,HAOLing.Characterizationsof90.micros—tripbendwitharbitrarymiterviathetime—domainfinite differencemethodEJ3.IEEE,1990,38(4):405—411.[8]曾文波,赵嘉.PBG结构方形切角微带天线的设计[J].广西工学院,2007,18(4):57-59.Eg]谢拥军,王鹏,李磊,等.AnsoftHFSS基础及应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2007.[1O]谢拥军,刘莹,李磊,等.HFSS原理与工程应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2009.[11]李明洋.HFSS电磁仿真设计应用详解[M].北京:人民邮电出版社,2OlO.[122王克伟,王均宏.微带线拐角传输及特性研究rj].微波学报,2006,22(3):32—36.作者简介:陈慰男,1983年出生,陕西紫阳人,助理工程师.主要从事天线与微波技术研究工作.赵娜女,1984年出生,陕西大荔人,助理工程师.主要从事天线与微波技术研究工作. 陶学敏女,1987年出生,重庆江津人,硕士研究生.主要从事天线与微波技术研究工作.。

微带天线的设计与仿真论文2

2015届《微波射频》课程设计《微带天线设计与仿真》学生姓名邹海洋学号5021211133所属学院信息工程学院专业通信工程班级通信工程15-1指导教师石鲁珍教师职称讲师塔里木大学教务处制目录微带天线的设计与仿真.......................................... - 3 -摘要.......................................................... - 3 -关键词：微带天线ADS2009 . (3)微带天线的设计背景知识........................................ - 3 -1、微带天线的基础知识： (3)1、微带天线主要的优点：.................................... - 3 -2、微带天线的主要的缺点：.................................. - 3 -2、矩形微带天线： (4)3、工程设计方法 (4)4、主要技术指标 (5)矩形微带天线设计....................................................................................................................... - 6 -1、几何参数计算 .................................................................................................................... - 6 -2、微带天线具体设计与仿真的ADS仿真步骤： (8)微带天线匹配优化设计......................................... - 12 -1、设计步骤： (12)总结：....................................................... - 15 -参考文献：................................................... - 16 -微带天线的设计与仿真摘要天线是无线电设备的重要组成部分，其主要的功能是将电磁波发射只空气中或从空气中接收电磁波，所以天线也可视为射频收发电路与空气的信号耦合器。

基于HFSS的微带线不连续性仿真分析

ａＹｅｓｕｐｅｉｏｒｒｔｏｔｈｏｓｅｏｆｔｈｅｉｇｒｈｔ — ａｎｇｌｅｃｏｎｅｒｒ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＲＦＰＣＢ；ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐｌｉｎｅ；ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ；ｒｉｇｈｔ－ａｎｇｌｅｃｏｎｅｒｒ；ａｒｃｃｏｎｅｒｒ
ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙｏｆｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐｌｉｎｅｂａｓｅｄｏｎＨＦＳＳ
ＳＵＮＨａｉ — ｑｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＸｉｎ，ＣＨＥＮＪｉａｎ — ｎａｎ
摘
要：射频电路印制板（ＰＣＢ）中经常会出现微带线拐角。这种微带线的不连续结构会影响
信号传输质量。为了分析各种不连续性结构带来的信号质量影响情况，采用ＡｎｓｏｆｔＨＦＳＳ软件仿真的方法，定量分析常用的３种不连续结构对信号质量带来的影响。仿真结果显示，外斜切直角拐角和圆弧拐角的传输特性（插入损耗和回波损耗）都优于直角拐角。关键词：射频电路印制板；微带线不连续性；直角拐角；圆弧拐角中图分类号：ＴＮ４１文献标志码：Ａ文章编号：１００９— ０４０１（２０１７）０１— ００４５— ０３

微带天线设计及仿真结果与测试

微带天线设计及仿真结果与测试
RFID技术利用无线射频方式进行非接触双向通信，可达到识别并交换数据的目的。

与磁卡和IC卡等接触式识别技术不同，RFID系统的电子标签和读写器之间无需物理接触就可完成识别，属于非接触识别。

RFID技术具有一些独特的优点，它可更广泛地应用于交通运输、医疗和防伪等领域中。

随着我国经济的迅猛发展，铁道部已投入大量资金用于建立全路车号自动识别系统的工程建设中，目标是在所有机车上安装电子标签，在所有区段站、编组站、大型货运站安置地面读写装置，对运行的列车以及车辆信息进行准确的识别。

铁路射频车号自动识别系统已经成为铁路信息化建设的一个重要组成部分。

TKCG-08RFID列车自动识别系统正是在这一背景下进行研发的，它利用微波射频通信技术，实现了列车车号的自动识别。

数据传输是RFID系统运行的一个重要环节。

射频信号通过阅读器天线和标签天线的空间耦合（交变磁场或电磁场）实现数据传递，因此，天线在整个RFID系统中扮演着重要角色，一方面天线的好坏决定了系统的通信质量，另一方面天线决定了系统的通信距离。

根据工作频段不同，在RFID产品中使用不同类型的天线，可选择的天线。

实验三微带天线仿真场分析

实验三微带天线仿真场分析引言：微带天线是一种采用微带线作为传输介质的天线，具有结构简单、成本低、易于制造等优点。

它在通信系统、雷达系统和无线通信等领域中得到广泛应用。

本实验旨在通过仿真工具对微带天线的工作原理进行深入研究，并利用仿真场对其性能进行分析。

一、微带天线的工作原理微带天线的工作原理是基于微带线上的电磁波传播。

微带天线由一个微带贴片和一个接地平面组成，微带贴片在微带线上形成驻波，而且驻波的谐振频率与贴片的尺寸、介质特性以及微带线自身的特性有关。

具体过程如下：1.驻波产生：微带天线通过电源将电能传送到微带贴片上，形成一定的电流分布。

这个电流分布会在贴片和接地平面之间形成一个驻波，使得能量集中在驻波点上。

2.辐射机制：在微带贴片上产生的驻波会产生电场和磁场，从而形成电磁波的辐射。

微带天线的辐射主要来自于贴片和接地之间的电场和磁场的耦合。

二、仿真工具及方法介绍本实验采用电磁场仿真软件CST Studio Suite对微带天线的性能进行分析。

CST Studio Suite是一款广泛应用于电磁场仿真的软件，具有较高的准确性和较强的仿真能力。

实验步骤：1. 建立模型：通过CST Studio Suite软件中的模型创建工具，建立微带天线的三维模型。

在建立模型时，需要设置微带天线的贴片尺寸、介质参数以及微带线的参数等。

2.引入激励：设置微带天线的激励方式，如电流激励或者电压激励。

在仿真中，可以选择合适的激励方式以及频率，对微带天线进行激励。

3.开启仿真：设置仿真场的参数，如频率范围、网格划分等。

通过点击仿真按钮，即可开始仿真过程。

仿真后，软件会给出微带天线的各种性能参数，如辐射远场图、辐射功率等。

4.结果分析与优化：根据仿真结果进行分析和优化。

如根据辐射远场图分析微带天线的辐射方向、辐射范围等。

根据辐射功率进行性能优化。

实验结果与分析：通过CST Studio Suite软件进行微带天线的仿真，可以得到以下结果：1.辐射远场图：通过仿真结果可以得到微带天线的辐射远场图，从而分析微带天线的辐射方向、辐射范围等信息。

HFSS实例-简单微带线的仿真

在此处设置好起始点
点击 Enter
图 1.1 确定地线原点坐标参数
HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一
4
HFSS 实例――简单微带线实例
¾ 在这个栏目中需要的操作（图 1.2）:
首先需要确定物体建立的平面（选择 XY 平面）；填入所建物体的（平面）尺寸：X＝1000；Y＝20 选中 Covered（默认选项）输入所建物体的名字 Cu 为所建物体选择颜色后，键入 Enter
HFSS 实例――简单微带线实例
Poqi055
HFSS 实例―――简单微带线的仿真
（仅供参考不对之处欢迎指教）
2002-10-10
HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一
1
HFSS 实例―――简单微带线的仿真 2002-10-10 0.5 英寸长微带线 HFSS 分析题例
HFSS 实例――简单微带线实例
HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一
5
HFSS 实例――简单微带线实例
图 1.5 是完成两种物体设置后的放大图形（YZ 轴上的立体图）
图 1.5
Poqi055
1.4 建立导线（面）
¾ 设置起始坐标：X＝0 ；Y＝46.5 ；Z＝4 ；选择主菜单中 Line/Rectangle 项，出现图 1.1,确定起始坐标后点击 Enter，屏幕左边出现图 1.6 的画面。
¾ 设置起始坐标：X＝500 ；Y＝0 ；Z＝0 ；选择主菜单中 Line/Rectangle 项，出现图 1.1,确定起始坐标后点击 Enter，屏幕左边出现图 1.6 的画面。
¾ 输入面的端点坐标（注意：端面是做在 YZ 坐标面上的）Y＝100 ；Z＝200 ¾ 命名为 P1，选择颜色后点击 Enter，则建立了在物体的前端面 ¾ 用复制的方法在 Y 轴上选取位移向量－500，建立后断面 P2 1．6．3 建立完成的图见 1.12,点击文件菜单中的退出，确认保存后完成建模步骤。

1微带传输线负载特性ADS仿真

1微带传输线负载特性ADS仿真1.1 实验一、微波传输线ADS 仿真与负载特性测量1.1.1 实验目的1. 了解基本传输线、微带线的特性。

2．熟悉ADS 软件的基本使用方法。

3．利用ADS 软件进行基本传输线和微带线的电路设计和仿真。

4．掌握矢量网络分析仪测量的方法。

1.1.2 实验原理考虑一段特性阻抗为Z o 的传输线，一端接信号源，另一端则接上负载，如图所示，并。

并假设此传输线无耗，且传输系数γ=jβ，则传输线上电压及电流可用下列二式表示：U (z )=U +e ?βz +U ?e βz I (z )=I +e ?βz ?I ?e βzLZ zz ββ--+LL Z -=0=Z图传输线电路1、负载端（z =0）处情况电压及电流为U =U L =U ++U ? I =I L =I +?I ?而Z 0I +=U +，Z 0I ?=U ?，公式可改写成(U +?U ?)可得负载阻抗为Z L =U L L =Z 0(U ++U ?+?)定义归一化负载阻抗为z L =ZL =Z L 0=1+ΓLL其中定义ΓL 为负载端的电压反射系数ΓL =U ?U +=ZL 1ZL +1=|ΓL |e jφL当Z L =Z 0或为无限长传输线时，ΓL =0，无反射波，是行波状态或匹配状态。

当Z L 为纯电抗元件或处于开路或者短路状态时，|ΓL |=1，全反射，为驻波状态。

当Z L 为其他值时，|ΓL |≤1，为行波驻波状态。

线上任意点的反射系数为ΓL =|ΓL |e jφL ?j2βz定义驻波比 VSWR 和回拨损耗 RL 为VSWR =1+|ΓL |1?|ΓL |RL =?20lg |ΓL |2、输入端（z =?L ）处情况反射系数Γ（z ）应改成Γ（L ）=U ?e ?jβL +jφβL =U ?+e ?j2βL =ΓLe ?j2βL 输入阻抗为=Z 0Z L +jZ 0tan （βL ）Z 0+jZ L tan （βL ）由上式可知：（1）当L →∞时，Z in →Z 0。

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。

实验三微带天线的仿真设计与优化

实验三微带天线的仿真设计与优化一、设计目标设计一个谐振频率为2.45GHz的微带天线，讨论微带贴片的尺寸对谐振频率的影响，并分析馈电点位置对输入阻抗的影响，最后给出优化设计的天线尺寸和优化后的天线性能（给出S11、Smith圆图、E面增益方向图和三维增益方向图的仿真结果）。

二、设计步骤1、添加和定义设计变量：将天线的相应变量定义好，如图：2、设计建模（1）创建微带天线的模型：创建介质基片：创建一长方体模型用以表示介质基片，模型的底面位于xoy平面，中心位于坐标原点，设置模型的材质为“FR4_epoxy”、透明度为0.6、颜色为深绿色，并将其命名为“Substrate”;模型的长度、宽度和厚度分别为2*W0、2*L0和H（模型的顶点坐标设置为（-L0，-WO,0），在XSize、YSize和ZSize分别输入2*L0、2*W0和H）。

在z=plength的平面上创建一个中心位于z轴，长度和宽度用a1和b1表示的矩形面，并将其命名为Aperture，颜色设为深蓝色，顶点位置坐标为（-a1/2，-b1/2，plength）。

创建辐射贴片：在介质基片的上表面创建一个中心位于坐标原点，长度和宽度分别为W0和L0的矩形平面（顶点坐标设置为（-L0/2，-WO/2,H），在XSize和YSize分别输入L0和W0），设置模型的透明度为0.4、颜色为铜黄色，并将其命名为“Patch”。

创建参考地：在介质基片的底面创建一个中心位于坐标原点，大小与介质基片的底面相同的矩形面（顶点坐标设置为（-L0，-WO,0），在XSize和YSize分别输入2*L0、2*W0），设置模型的透明度为0.4、颜色为铜黄色，并将其命名为“GND”。

创建同轴馈线的内芯：创建一个圆柱体作为同轴馈线的内芯，圆柱体底部圆心位于X轴并且与坐标原点的距离为L1，半径为0.6mm,高度为H（圆心坐标（L1，0mm,0mm）,Radius为0.6mm,Height为H）,设置模型的材质为理想导体（“pec”）、颜色为铜黄色，并将其命名为“Feed”。

实验六：微带天线设计与仿真

在下列窗口中可以看到各种天线仿真结果（如面电流分布）。
点击远场菜单“far field”,可有如下三维电场分布图，可见辐射场只在天线的上侧。
天线电流分布动画
11、枝节匹配法进入电路图设计窗口，将文件命名为pipei，选择元件列表中的将拖入窗口中，它代表天线的相关参数。利用前面学过的匹配原理可得到一个匹配网络。
⑴分别设置源和负载阻抗
⑵加入一段传输线，调整特性阻抗和电长度使源与负载间建立一个匹配线。
通过前面的匹配得到了该段传输线的特性阻抗为122Ω，电长度为830，通过 linecalc计算模块得到两端传输线的导带宽带和长度如下图。该段传输线之后可以在连接任意长度和特性阻抗为50的传输线代表输入天线的馈Monentum】→【Substrate】→ 【Create/Modify】，在弹出的菜单中设置基板基本参数，将”FreeSpace“重新命名为”Air”，将介质命名为FR4，并设置介质厚度为1.6mm，介电常数为4.4，以及损耗角正切为0.02，接地板不需设置，默认为”//////GND/////。如图
同理计算50Ω馈线的导带宽度和长度（可任意)。
得到的馈线参数结果
由得到的计算结果对前面的匹配电路图的两端传输线进行宽带和长度进行设置，然后进行仿真，观察匹配后的仿真结果。
可见匹配后的仿真图符合输入端反射损耗大于10dB要求，下面我们将得到的两端传输线创建到电路板图中去，实现微带天线的匹配，最后测试版图仿真结果。
辐射贴片
L
L
εr
h W
h
W △L L 辐射缝隙一般W的长度要小于L的长度，否则会产生高次模而导致场畸变。
微带天线的馈电方式： 1、微带线馈电 2、同轴线馈电 W

微带天线仿真设计

设计一、微带天线仿真设计三角形贴片是微带贴片天线最基本的模型，本设计就是基于微带贴片天线基础理论以及熟练掌握HFSS10仿真软件基础上，设计一个三角形贴片天线，其工作频率为2.45GHz，分析其远区辐射场特性以及S曲线。

一．设计目的与要求1.理解和掌握微带天线的设计原理2.选定微带天线的参数：工作频率、介质基片厚度、贴片模型及馈电点位置3.创建工程并根据设计尺寸参数指标绘制微带天线HFSS模型4.保存工程后设定边界条件、求解扫描频率，生成S参数曲线和方向图5.观察对比不同尺寸参数的微带天线的仿真结果，并分析它们对性能的影响二．实验原理如下图所示，用传输线模分析法介绍它的辐射原理。

设辐射元的长为L，宽为ω，介质基片的厚度为h。

现将辐射元、介质基片和接地板视为一段长为L的微带传输线，在传输线的两端断开形成开路，根据微带传输线的理论，由于基片厚度h<<λ，场沿h方向均匀分布。

在最简单的情况下，场沿宽度ω方向也没有变化，而仅在长度方向（L≈λ/2)有变化。

在开路两端的电场均可以分解为相对于接地板的垂直分量和水平分量，两垂直分量方向相反，水平分量方向相同，因而在垂直于接地板的方向，两水平分量电场所产生的远区场同向叠加，而两垂直分量所产生的场反相相消。

因此，两开路端的水平分量可以等效为无限大平面上同相激励的两个缝隙，缝的电场方向与长边垂直，并沿长边ω均匀分布。

缝的宽度△L≈h，长度为ω，两缝间距为L ≈λ/2。

这就是说，微带天线的辐射可以等效为有两个缝隙所组成的二元阵列。

矩形贴片天线示意图三．贴片天线仿真步骤1、建立新的工程运行HFSS，点击菜单栏中的Project>Insert HFSS Dessign，建立一个新的工程。

2、设置求解类型（1）在菜单栏中点击HFSS>Solution Type。

（2）在弹出的Solution Type窗口中（a）选择Driven Modal。

（b）点击OK按钮。

基于HFSS的微带天线线阵仿真

基于HFSS的微带天线线阵仿真本文将介绍基于HFSS（High Frequency Simulation Software）的微带天线线阵仿真。

我们将确定文章类型为议论文，围绕HFSS技术和微带天线线阵仿真展开论述。

在无线通信领域，微带天线作为一种常见的天线类型，具有体积小、易于集成、易于共形等特点，被广泛应用于各种无线设备中。

为了优化微带天线的性能，常常需要对天线进行仿真和设计。

其中，HFSS是一款广泛使用的三维电磁仿真软件，可以用于微带天线的设计和仿真。

我们来了解一下HFSS的基本原理。

HFSS是一款基于有限元方法的电磁仿真软件，通过建立三维模型，对电磁场进行数值计算和仿真。

使用HFSS进行微带天线线阵仿真时，我们需要建立天线的三维模型，设置材料属性、边界条件和激励源等参数，然后进行计算和后处理。

在微带天线线阵仿真中，选用HFSS技术的原因主要有以下几点。

HFSS 可以精确地模拟电磁场分布和天线性能。

HFSS具有强大的网格划分功能，可以对复杂的微带天线结构进行精确的建模和仿真。

HFSS还提供了丰富的数据处理和可视化工具，方便用户对仿真结果进行分析和优化。

在进行微带天线线阵仿真时，需要注意以下几点。

需要对微带天线线阵的结构进行仔细设计，确保天线的性能符合要求。

在设置材料属性和边界条件时，需要充分考虑天线的实际情况，保证仿真的准确性。

在仿真过程中，需要对计算时间和计算精度进行合理控制，以获得最佳的仿真效果。

通过使用HFSS进行微带天线线阵仿真，我们可以获得以下成果。

我们可以得到天线的辐射特性和阻抗特性等关键性能参数。

我们可以观察到电磁场的分布情况，以及天线在不同频率和不同方向上的性能表现。

我们可以根据仿真结果对天线进行优化设计，提高天线的性能指标，例如增益、波束宽度、交叉极化等。

基于HFSS的微带天线线阵仿真是一种有效的天线设计和优化方法。

通过使用HFSS进行仿真和分析，我们可以快速地获得天线的性能参数和电磁场分布情况，从而更好地理解微带天线的性能和设计要点。

微带天线设计与仿真

实验4 微带天线设计与仿真实验目的：1.了解矩形微带天线的技术指标和设计方法；2.掌握在ADS的Layout中进行射频电路设计的方法。

实验内容：4.1 微带天线的基础知识4.2 矩形微带天线的设计与仿真4.1 微带天线的基础知识1.微带天线简介微带天线的概念是在1953年提出来的，但在近30年才逐步发展起来，是一种新型天线。

微带贴片天线：在一个薄的介质板基材上，一面覆上金属薄层作为接地板，另一面采用蚀刻的办法做出各种形状的贴片，利用微带或同轴对贴片进行馈电。

微带缝隙天线：在接地板上开各种各样的槽，通过微带线进行馈电。

微带天线一般应用在1～50GHz频率范围，特殊的天线也可用于几十兆赫。

和常用微波天线相比，有如下优点：(1)体积小，重量轻，低剖面，能与载体(如飞行器)共形。

(2)电性能多样化。

不同设计的微带元，其最大辐射方向可以从边射到端射范围内调整；易于得到各种极化。

(3)易集成。

能和有源器件、电路集成为统一的组件。

2. 微带天线的主要技术指标●辐射方向图●方向性系数和天线增益●谐振频率处反射系数●天线效率●带宽●极化特性定义：在相同的辐射功率下，某天线在空间某点产生的电场强度的平方与理想无方向性点源天线（该天线的方向图为一球面）在同一点产生的电场强度平方的比值。

通常取最大辐射方向上的方向性系数作为天线的方向性系数。

定义：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。

3. 微带天线设计思路①根据指标要求和基片参数计算相关参数，如贴片宽度、长度、馈电位置、馈线宽度等。

②在ADS的布局图窗口Layout中初次仿真。

③在原理图窗口Schematic中进行匹配。

④修改Layout，再次仿真，完成天线设计。

基片选择的理由是：陶瓷基片是比较常用的介质基片，其常用的厚度是h＝1.27mm，0.635mm，0.254mm。

其中1.27mm的基片有较高的天线效率，较宽的带宽以及较高的增益。

ADS仿真分析

微波电路ADS仿真一．微带传输线设计 (1)（A1）经验公式法 (1)（A2）使用matlab编程分析 (2)（A3）相关程序结果 (2)（B1）ADS建模仿真 (5)（B2）设置控件MSUB微带线参数 (5)（B3）帮助文件 (6)（B4）初始结果 (7)（B5）手动调整导带宽度 (8)（C1）微带线自带计算工具 (8)（D1）优化方法 (10)（D2）优化后的仿真结果 (10)（E）相关参数改变 (11)二：微带电容的设计 (12)（1）交流电路分析 (12)（2）使用交流扫频方法并使用理想电容等效 (12)（3）使用微带线设计 (13)（4）使用交指微带设计 (14)（5）S参数电路分析 (16)（6）使用微带电容MTFC模块设计 (17)三：微带电感的设计 (19)（1）交流电路分析 (19)（2）S参数电路分析 (20)（3）使用方形微带电感实现 (20)组员：周亮、张扬一．微带传输线设计要求：设计50欧姆的微带线，首先使用公式计算的方法，然后使用软件优化设计的方法（添加随机函数和变量），其中参量的值为，基片介电常数为2.3，金属导带使用copper，研究介电常数、金属线宽、长度对特性阻抗和频带的影响。

几种方法：（1）经验公式法（2）手动设置法（3）计算法，需要ADS的计算控件（4）优化法（A1）经验公式法001-r r 2e 00=601=601+[2(2h 2h1+-110h ++228h =60n +h 4h120=h Z Z W W Ln e h WW Z L W Z W ππππ≥ ≥εεε=≤微带线的特性阻抗计算方法：（W h ）这个公式近似度差些，若要求稍微更精确些的计算，可采用下列的计算公式:（W h ）+0.94）]（1）或者使用另一组计算公式：（），W 6h h h +2.42-0.44+-W W ≥，W （1）本设计中使用介电常数2.3的介质，那么对于不同的W/h ，使用matlab 编程计算：（A2）使用matlab 编程分析disp('微带线阻抗计算')er=2.3;wh=1:0.1:10ee=(1+er)/2+(er-1)/2*(1+10*(1./wh)).^(-0.5);z0=120*pi./(wh+2.44-0.44./wh+(1-1./wh).^6)z1=60*pi*pi*sqrt(1./ee)./(1+pi*wh+log(1+pi/2.*wh))subplot(1,2,1)plot(wh,z0)subplot(1,2,2)plot(wh,z1)最终得到WH 比为1.95（A3）相关程序结果（B1）ADS建模仿真新建工程，选择【File】→【New Project】，系统出现新建工程对话框。

微带线仿真分析

微带线仿真分析作者：tony1、仿真结构下面利用传输线理论和FEM-VFM 两种方法对一微带线结构的连续传输线（如图1所示）进行了建模和仿真，提取了等效SPICE 电路，从而得到了所需的时域仿真波形。

如图1，微带线特性阻抗设置为50ohm ，这样可以与一般测试设备端口阻抗（如矢量网络分析仪和频谱仪等）相匹配，借助微带线阻抗计算公式，模型结构参数设置如下：信号线和地平面材料设为铜，电导率75.810/S m σ=⨯，信号线宽W =2.9mm ，线长L =50mm ，线厚度T =0.018mm ，地平面长度为60mm ，宽为30mm ；介质的相对介电常数 4.4r ε=，损耗角0.015δ=，厚度H =1.5mm 。

这里，信号线位于结构的中央位置。

图1 待仿真的微带互连线结构2、场仿真结果用有限元方法仿真时，设PML 吸收边界与传输线结构的间距为7.5mm ，吸收层厚度为5.5mm ，信号线两端端口用集中端口。

仿真带宽可以用公式0.35/Tr 近似得到，其中Tr 为高速数字信号的上升沿时间，如0.1ns 上升沿的数字信号带宽为3.5GHz ,这里就把仿真带宽设为3.5GHz ，仿真得到的11Y 和12Y 参数幅度和相位随频率的关系如图2和图3（由于网络是互易和对称的，图中只给出了11Y 和12Y 的仿真结果，其中12Y 用虚线表示）。

图2 导纳参数11Y 和12Y 的幅度图3 导纳参数11Y 和12Y 的相位3、矢量拟合系数及等效电路参数对12Y -和1112Y Y +两条支路进行拟合（考虑到这里1122Y Y =），用了8阶就已经得到很好的结果了，如图4和图5，图中用虚线代表拟合曲线。

图4 12Y -和1112Y Y +两条支路幅值矢量拟合图5 12Y -和1112Y Y +两条支路相位矢量拟合12Y -和1112Y Y +拟合系数和等效电路参数如表3-1所示。

表3-1 12Y -和1112Y Y +拟合系数和等效电路参数4、时域仿真得到这些参数后，就可以进行时域仿真了（二端口网络），假设输入信号Vs是数字信号，源内阻为25ohm ，延迟为零，上升沿和下降沿都为0.1ns ，周期为2ns ，其保持时间为0.8ns ，低电平为0V ，高电平为2V 。

微带线带通滤波器仿真设计

微带线带通滤波器仿真设计1 绪论微波滤波器是现代社会中常用的一种选频装置。

它的主要作用是对信号进行处理，根据设置的一定频率选择出有用的信号，滤除不需要的信号。

微波滤波器采用最重要的元件之一是一种用微带线作为传输线的微带电路，微带电路具有体积小、频带宽、重量轻和可靠性高等特征。

这是由于这些优点，近年来微带电路被广泛用于微波电路中，对微波电路的发展具有较大的意义。

当然，滤波器的性能会影响电路的性能指标，因此，我们需要设计出一个高性能的滤波器，这样更有利于对微波电路系统的设计。

传统滤波器制作的工作量大，计算方法比较复杂，而且效果较差，但是随着软件技术飞速的发展，如今在设计滤波器的方法上也变得更多、更快、更好。

本设计便是采用微带电路的这些特征，设计出微带线带通滤波器，该滤波器采用先进设计系统（ADS ）进行仿真设计，不仅提高了工作效率，同时也有利于进一步对微带滤波器的优化。

1.1微带线滤波器的发展历程1958年，平行耦合传输线滤波器的结构被Seymour B.Cohn提出，该结构是通过平行的微带线之间形成耦合电路，从而在平面结构下实现了滤波，如图 1.1-1所示为平行耦合传输线滤波器。

平行耦合传输线滤波器的优点在于它可以对滤波器阶数和极点的个数进行控制，从而提高了滤波器的带宽，插入损耗以及稳定性。

平行耦合传输线滤波器具有微带线耦合性质，在当时具有较大意义。

U)1~ plad rMOiia cur filtjef*; G B》cn<d coupleQi： awl (r i p.mJlcI -tipled图1.1-1 平行耦合传输线滤波器随后出现了介质谐振器，P.D.Richtmeyer 利用介质块的电磁谐振的小尺寸和高 Q 值这两个优点，但是这种滤波器在实际使用中却没有得到推广，原因是这种材料的温度稳定性很低。

20世纪60年代，具有良好的温度稳定性和高 Q 值的陶瓷材料的出现使介质滤波器在使用中逐渐被认可。

微带线仿真分析

ADS仿真实验报告

微带线拐角射频性能仿真分析

微带线不连续性补偿方法的HFSS仿真分析

微带天线的设计与仿真论文2

基于HFSS的微带线不连续性仿真分析

微带天线设计及仿真结果与测试

实验三微带天线仿真场分析

HFSS实例-简单微带线的仿真

1微带传输线负载特性ADS仿真

实验一：微带天线的设计与仿真

实验三 微带天线的仿真设计与优化

实验六：微带天线设计与仿真

微带天线仿真设计

基于HFSS的微带天线线阵仿真

微带天线设计与仿真

ADS仿真分析

微带线仿真分析

微带线带通滤波器仿真设计

实验三微带天线的仿真设计与优化