伞形偶极子贴片天线设计_dongxl的博客

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伞形偶极子贴片天线设计

(2014-01-17 10:44:16)

标签：

伞形天线

偶极子

设计

it

分类：天线设计

Hertz电偶极子是一个理想化的电流源。其长度远小于波长电流沿着线元均匀分布。一个实际的由中心馈电的电偶极子，其电流是不均匀分布的。而是类似于三角形分布。馈电处的电流最大，随着远离馈电点其电流逐渐减小，直到电流偶极子端点电流幅度减少为零。

等效电路模型分析与设计

图1 给出了偶极子天线的几何结构及其参数。图中实线部分为天线结构示意图，该天线印刷在厚度为h，介电常数为rε的介质板上。印刷振子辐射臂长为Lt，宽为Lw；振子的下底长为LH，宽为Ld。在振子的中间，刻有一纵向长槽，长为Lab，宽为Sw。

该天线采用标准的50 欧SMA 馈电。

http://rf.eefocus.com/include/picture/500/400/data/13-11/1384838778_d0bf0a67.jpg

图1 ：天线的几何结构

所示虚线结构是印刷巴伦匹配电路结构，该结构可视为由两段传输线组成。它们的宽分别为wa 和wb，长分别为la 和lb，并在长槽D-D’的中心处短接。位于下底端的信号输入主馈线的宽为wf，长为lf。

下面是用ADS电磁仿真软件设计伞形贴片天线的步骤和方法

创建新的工程文件

点击File->New Project设置工程文件名称（本例中为Antenna）及存储路径

点击Length Unit设置长度单位为毫米

http://rf.eefocus.com/include/picture/500/400/data/13-11/1384838874_e3edbfa4.jpg

工程文件创建完毕后，主窗口变为下图：

http://rf.eefocus.com/include/picture/500/400/data/13-11/1384839089_7bb7b02a.jpg

1. Layout中的背景设置

直接在Main窗口中点击，打开Layout窗口，在Layout中，选择optionpreference，

对系统设计的背景参数进行设置。我们选择其中的Layout Unit ，设置如右图，选择Layout Unit为mm，Resolution填写为0.0001表示精确到小数点后四位。以

确保在天线设计过程中的精度。其他子菜单设置一般选择默认。

http://rf.eefocus.com/include/picture/500/400/data/13-11/1384839153_a6a026f2.jpg

2. 在Layout中绘制天线

由于我们设计的是双面天线，在一个介质板上贴有上下两层，上层为馈线，下层

为偶极子天线和地板。首先设计底层。

http://rf.eefocus.com/include/picture/500/400/data/13-11/1384839233_4133fec.jpg

选择cond2，如图 http://rf.eefocus.com/include/picture/500/400/data/13-11/1384839233_4133fec.jpg

3. 在Layout中绘制天线

完成对底层cond2的全部设计，天线的振子全部由矩形组成。如下图：

http://rf.eefocus.com/include/picture/500/400/data/13-11/1384839324_69f24521.jpg

4.在Layout中绘制天线

选择：

Option=>Layers,将cond2的Shape Display由filled改为outlined，这样便于测量尺寸。可得右图：

http://rf.eefocus.com/include/picture/500/400/data/13-11/1384839396_28e3a70f.jpg

5. 在Layout中绘制天线

将设计的层面改为cond，重复上面的设计，完成对于顶层cond的设计，可

以得到右图图中：，红色是对应cond层（顶层），黄色对应cond2（底层），下面在顶层与底层之间加上一个通孔。

http://rf.eefocus.com/include/picture/500/400/data/13-11/1384839579_de02bed7.jpg

6. 在Layout中绘制天线

下面在cond与cond2层之间加一个通孔（Via），选择层为：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。

7.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，LossTangent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：

http://rf.eefocus.com/blog/link2url.php?link=/data/13-11/1384839643_3d132f5b.jpg

8. 层定义—Metallization Layer设置

去掉通常微带天线的地面（GND）而加FreeSpace_bottom，与上面的FreeSpace向对称，这样更加符合移动通信下天线的实际情况，对于移动通信总是希望全向的天线，这样可以克服一般的微带天线只能向半空辐射的缺点而成为全向天线。

http://rf.eefocus.com/blog/link2url.php?link=/data/13-11/1384839761_aeb4ce7.jpg

9. 层定义—Metallization Layer设置

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。在这些都设置结束以后点击Apply 和OK就可以了。

http://rf.eefocus.com/include/picture/500/400/data/13-11/1384839865_a1625815.jpg

10. 端口定义

有两个解决的办法，采用：两个Differential port一个Internal port 配合一Ground

Reference Port.

选中端口图标加Port。第一个Ｐort加在cond上，第二个Port加在cond2上。此时，可以选择Options=>MidpointSnap，使得Port 加在物体的中间位置。