ADS微帶天線教程

1、Step by Step 跟王老師玩轉(zhuǎn)ADS 20111. 創(chuàng)建一個(gè)天線工作區(qū)，點(diǎn)擊，在取個(gè)好聽點(diǎn)的名字，記得要全英文的，一個(gè)禮拜以后自己還看得懂的哦，然后直接點(diǎn)下面的Finish即可；2. 然后界面就變成這樣了：3. 記得現(xiàn)在Option-Technology->Layer definitions，里面，點(diǎn)擊show other Technology Tabs，里面設(shè)置layout unit為mm。4. 點(diǎn)擊中間的，可以生成一個(gè)空白的版圖文件，是這樣的：；5. 點(diǎn)擊上面的Opinions->Preferences，選擇最后面對(duì)Units/Scale，里面設(shè)置各種量綱單位，把長(zhǎng)度單

2、位設(shè)置為mm；6. 把貼片天線畫上去，點(diǎn)擊右上方的，在版圖上隨便畫出一個(gè)矩形，然后雙擊這個(gè)矩形，可以修改其坐標(biāo)和長(zhǎng)寬，改成：這樣就創(chuàng)建了一個(gè)寬30mm，高25mm的矩形天線雛形；你可以嘗試修改這些坐標(biāo)和尺寸看看有什么變化。7. 我們還需要告訴ADS軟件，我們是在怎么樣的介質(zhì)基板上做天線的，在【Options】 > 【Technology】 >【 Material definitions】從數(shù)據(jù)庫(kù)選擇FR_4，并做修改8. 天線的材料可以用Cu，是在上面【 Material definitions】的Conductors里面添加的9. 打開EM->【Simulation Set

3、up】，Substrate 和 Ports 選項(xiàng)后各有一個(gè)黃色的警示圖標(biāo)里面可以看到哪些部分還沒做設(shè)置，上面我們只設(shè)置了基板的材料，但是基板幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)還沒設(shè)置，比如基板厚度，層數(shù)等。10. 選擇默認(rèn)的基板名稱 Substrate1 ，這時(shí)打開設(shè)計(jì)窗口。11. 這是一個(gè)默認(rèn)圖層的3D 基板View，這個(gè)基板有一個(gè)導(dǎo)電層，一個(gè)介質(zhì)層，還有默認(rèn)的邊界條件。新建基板都是從這一步開始的。查看右側(cè)的信息欄，它告訴你怎樣進(jìn)行選擇、添加、刪除項(xiàng)目。12. 接下來將引導(dǎo)你設(shè)置疊層，映射導(dǎo)電層及過孔，使用元件庫(kù)工藝材料：a. 點(diǎn)擊設(shè)置窗口中的帶狀線圖形，帶狀線輪廓被選中，相應(yīng)的右側(cè)顯示帶狀線的屬性。 b. 設(shè)置

4、圖層（Layer）名稱及材質(zhì)（material），在下拉菜單中選擇cond Material =Copper，記得下面Operation選擇是sheet，我們用銅做的貼片天線。 13. 在基片上點(diǎn)右鍵，可以delete(unmap)，我們做天線只需要單層版，可以刪除中間一層（記得設(shè)置FR_4層的厚度是1.6mm），記得在底面加一塊接地板（黃色的，可以選擇Copper材料，也可以選擇完純導(dǎo)體）也就只剩下下面的結(jié)構(gòu)：這個(gè)圖是接地板的設(shè)置情況14. 關(guān)閉基板設(shè)置窗口，查看EM Simulation Setup窗，Substrate右側(cè)黃色警示圖標(biāo)消失，現(xiàn)在只剩下Ports沒有設(shè)置了。在Workspa

5、ce主窗口出現(xiàn)了基板文件和EM setup文件，若看不到，在主窗口空白區(qū)域右鍵選擇File View，勾選Substrate，然后OK。主窗口中應(yīng)該顯示如上圖，若有異常，檢查自己的操作。在板圖設(shè)計(jì)窗口中，選擇 Insert Pin 圖標(biāo),在ADS 2011中不用設(shè)置Pins所在的圖層，它會(huì)自動(dòng)辨認(rèn)?；氐?EM Setup 窗口，點(diǎn)擊Ports 圖標(biāo)。注意到在S-parameters ports區(qū)域是空白的，顯示沒有Ports被設(shè)置。點(diǎn)擊綠色 Refresh pins and ports 圖標(biāo) 它將自動(dòng)探測(cè)板圖設(shè)計(jì)中的Pins，然后這些Pins會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)化為S-parameter ports 。

6、注意： ADS 2011 EM仿真支持邊界Pins和area pins。加入Port（，加在中間位置）以后的圖，雙擊Port，可以看到阻抗默認(rèn)是50歐。15. 還是在EM Simulation Setup選擇仿真范圍2-3GHz，做S參數(shù)仿真直接點(diǎn)擊下面的Simulate看到結(jié)果以后，好像不大如意，大概如下圖所示，比如S11不夠小，impedance不是50歐姆（總之與理想匹配情況差得很遠(yuǎn)）。所以我們下面講怎么匹配的問題。匹配是個(gè)很重要的話題1. 我們要把天線封裝成一個(gè)模塊，在數(shù)據(jù)結(jié)果的那個(gè)頁(yè)面，點(diǎn)Tool->Data File Tool，取個(gè)名字Patch_s1p，點(diǎn)擊write to

7、 file，就是把這個(gè)天線的頻率特性記錄下來，以后作為一個(gè)模塊使用了。然后版圖文件我們暫時(shí)可以不用了，打開一個(gè)原理圖文件窗口，在ADS主窗口上點(diǎn)擊，取個(gè)名字叫patch_matching吧，就是做微帶天線的匹配的。2. 我們?cè)冢xS1p，就是1端口器件（因?yàn)樘炀€是一端口的嘛），丟在原理圖上，雙擊這個(gè)圖標(biāo)，把上一步天線的頻譜文件引入，如下圖。3. 怎么做匹配呢，我們見識(shí)了好幾種匹配器，這里用最簡(jiǎn)單的微帶線匹配吧（有點(diǎn)類似于四分之波長(zhǎng)匹配，我們也可以用單可變阻抗匹配器等等），我們這個(gè)天線在2.4GHz的時(shí)候阻抗為。執(zhí)行菜單Tools->Smith chart，用史密斯圓圖來對(duì)付。4. 這個(gè)一

8、個(gè)界面，我們?cè)O(shè)置左上角頻率為2.4G，5. 在上方define source/load network里面，設(shè)置，這個(gè)Z就是天線阻抗的實(shí)際值了，apply一下。6. 點(diǎn)擊界面左邊的傳輸線按鈕，然后這多了一塊，你改變這個(gè)z0的值，可以觀察到simth圓圖上線的變化，這個(gè)意味著，在天線和波源之間插入一個(gè)傳輸線，我改變這個(gè)傳輸線的特征阻抗，可以使反射系數(shù)曲線接近原點(diǎn)（越接近越好），你可以看到而且可以觀察到已經(jīng)很接近1了（VSWR是駐波比，大于等于1的一個(gè)參數(shù)，越接近1越好）7. 總之，我調(diào)試的結(jié)果是z0=128歐姆是最好的，也就是要加這么一條傳輸線。這條傳輸線的長(zhǎng)寬怎么來確定呢,要用Tools-&g

9、t;LinCal（傳輸線計(jì)算工具來做）。8. 比如50歐姆的傳輸線，我們計(jì)算他的寬度，把FR_4的介電常數(shù)，介質(zhì)版厚度，copper的電導(dǎo)率都寫進(jìn)去，頻率選2.4GHz，阻抗設(shè)置為50歐姆，然后點(diǎn)Synthsize，可以算出寬度w的值（略有偏差是正常的，對(duì)于50歐的傳輸線，長(zhǎng)度可以任意）。9. 計(jì)算128歐姆，角度為117.601的傳輸線，算下來，長(zhǎng)寬分別為10. 最后我們的原理圖模型是，其中MSub是介質(zhì)版的參數(shù)（告訴軟件我們的介質(zhì)版是怎么樣的，要和前面微帶線計(jì)算器和版圖設(shè)計(jì)中的都一樣哦），然后S-Parameters是讓軟件算S參數(shù)，這里設(shè)置頻率范圍是2-3GHz。算下來的結(jié)果其實(shí)這個(gè)結(jié)果不是太好，有興趣的同學(xué)可以參考以前的教程，會(huì)告訴你用單可變匹配去做，用優(yōu)化功能，S11可以做到-50dB以下。11. 按照原理圖的尺寸，在版圖上添加匹配部分和50歐饋線部分。可以將原來的版圖文件，另存為，改名一下，如叫antenna_matched。圖畫出來是這樣的，端口如何加不上去的話，是因?yàn)檫@里設(shè)置Grid精度的緣故，我設(shè)置這里點(diǎn)與點(diǎn)間距是1mm，適當(dāng)改變50歐饋線的長(zhǎng)度，使其右邊x坐標(biāo)為整數(shù)即可。仿真結(jié)果，和原理圖幾乎一樣，那是人品好，一般會(huì)比原理圖差點(diǎn)。在EM