ADS2011微带天线教程

Step by Step 跟王老师玩转跟王老师玩转 ADS 2011 1 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 查看右侧的信息栏 它 告诉你怎样进行选择 添加 删除项目 12 接下来将引导你设置叠层 映射导电层及过孔 使用元件库工艺材料 a 点击设置窗口中的带状线图形 带状线轮廓被选中 相应的右侧显示带状 线的属性 b 设置图层 Layer 名称及材质 material 在下拉菜单中选择 cond Material Copper 记得下面 记得下面 Operation 选择是选择是 sheet 我们用铜做的贴片天 线 13 在基片上点右键 可以 delete unmap 我们做天线只需要单层版 可以删 除中间一层 记得设置 FR 4 层的厚度是 1 6mm 记得在底面加一块接地板 黄色的 可以选择 Copper 材料 也可以选择完纯导体 也就只剩下下面的结 构 这个图是接地板的设置情况 14 关闭基板设置窗口 查看 EM Simulation Setup 窗 Substrate 右侧黄色 警示图标消失 现在只剩下 Ports 没有设置了 在 Workspace 主窗口出现了 基板文件和 EM setup 文件 若看不到 在主窗口空白区域右键选择 File View 勾选 Substrate 然后 OK 主窗口中应该显示如上图 若有异常 检查自己的操作 在板图设计窗口中 选择 Insert Pin 图标 在 ADS 2011 中不用设置 Pins 所在的图层 它会自动辨认 回到 EM Setup 窗口 点击 Ports 图标 注意到 在 S parameters ports 区域是空白的 显示没有 Ports 被设置 点击绿色 Refresh pins and ports 图标 它将自动探测板图设计中的 Pins 然后这些 Pins 会自动转化为 S parameter ports 注意 ADS 2011 EM 仿真支持边界 Pins 和 area pins 加入 Port 加在中间位置 以后的图 双击 Port 可以看到阻抗默认是 50 欧 15 还是在 EM Simulation Setup 选择仿真范围 2 3GHz 做 S 参数仿真 直接点击下面的 Simulate 看到结果以后 好像不大如意 大概如下图所示 比如 S11 不够小 impedance 不是 50 欧姆 总之与理想匹配情况差得很远 所以我们下面讲怎 么匹配的问题 匹配是个很重要的话题匹配是个很重要的话题 1 我们要把天线封装成一个模块 在数据结果的那个页面 点 Tool Data File Tool 取个名字 Patch s1p 点击 write to file 就是把这个天线的频率特性 记录下来 以后作为一个模块使用了 然后版图文件我们暂时可以不用了 打开一个原理图文件窗口 在 ADS 主 窗口上点击 取个名字叫 patch matching 吧 就是做微带天线的匹配的 2 我们在 选 S1p 就是 1 端 口器件 因为天线是一端口的嘛 丢在原理图上 双击这个图标 把上 一步天线的频谱文件引入 如下图 3 怎么做匹配呢 我们见识了好几种匹配器 这里用最简单的微带线匹配吧 有点类似于四分之波长匹配 我们也可以用单可变阻抗匹配器等等 我们这个天线在 2 4GHz 的时候阻抗为 执行 菜单 Tools Smith chart 用史密斯圆图来对付 4 这个一个界面 我们设置左上角频率为 2 4G 5 在上方 define source load network 里面 设置 这个 Z 就是天线阻抗的 实际值了 apply 一下 6 点击界面左边的传输线按钮 然后这多了一块 你改变这个 z0 的值 可以观察到 simth 圆 图上线的变化 这个意味着 在天线和波源之间插入一个传输线 我改变 这个传输线的特征阻抗 可以使反射系数曲线接近原点 越接近越好 你可以看到 而且可以观察到 已经很接近 1 了 VSWR 是驻波比 大于等于 1 的一个参数 越接近 1 越好 7 总之 我调试的结果是 z0 128 欧姆是最好的 也就是要加这么一条传输线 这条传输线的长宽怎么来确定呢 要用 Tools LinCal 传输线计算工具来 做 8 比如 50 欧姆的传输线 我们计算他的宽度 把 FR 4 的介电常数 介质版 厚度 copper 的电导率都写进去 频率选 2 4GHz 阻抗设置为 50 欧姆 然后点 Synthsize 可以算出宽度 w 的值 略有偏差是正常的 对于 50 欧 的传输线 长度可以任意 9 计算 128 欧姆 角度为 117 601 的传输线 算下来 长宽分别为 10 最后我们的原理图模型是 其中 MSub 是介质版的参数 告诉软件我们的介 质版是怎么样的 要和前面微带线计算器和版图设计中的都一样哦 然 后 S Parameters 是让软件算 S 参数 这里设置频率范围是 2 3GHz 算下来的结果 其实这个结果不是太好 有兴趣的同学可以参考以前的教程 会告诉你用单可 变匹配去做 用优化功能 S11可以做到 50dB 以下 11 按照原理图的尺寸 在版图上添加匹配部分和 50 欧馈线部分 可以将原来 的版图文件 另存为 改名一下 如叫 antenna matched 图画出来是这样 的 端口如何加不上去的话 是因为这里设置 Grid 精度的缘故 我设置这 里点与点间距是 1mm 适当改变 50 欧馈线的长度 使其右边 x 坐标为整数 即可 仿真结果 和原理图几乎一样 那是人品好 一般会比原理图差点