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伞形偶极子天线的优化与仿真

2021-05-11 07:32:02      点击次数:
上一篇:7809启动初始输出电压为0???? 贴片电感

       将反射系数同心圆,等阻圆,等抗圆画在一起就成了史密斯圆图。

也就是常用的阻抗圆图。

或者射频设计师简称圆图。

 

       史密斯圆图是微波技术上的一个非常重大之发明。

通常用来表征微波传输线上的阻抗。

其水平轴为实数轴,上面偏电感,而下面偏电容。

右面的阻值偏高;而左面的的阻值偏低。

因此将负载的频率响应特性画在圆图上,那匹配的手段将一目了然,一个采取哪些措施,射频工程师是一清二楚的。

 

实际调试时不会把手放在天线上,在天线pattern不做大的变动的前提下,调试两种办法:

1.调匹配电路,smith chart 上半部呈感性,下半部呈容性,第一象限时串电容,第四象限时串电感,第三象限时并电容,第四象限时并电感,使尽量靠近50Ω阻抗;调高频时并电容串电感,调低频并电感串电容。

2.fine-tune天线本体,加长或者剪短路径调频率,亏点位置,接地方式,还有周围环境和走线的互相耦合作用...都会影响驻波,视情况处理,得多试。

 

使用电容电感器件进行阻抗匹配,在史密斯图上的可以遵循下面四个规则:            - 沿着恒电阻圆顺时针走表示增加串联电感;            - 沿着恒电阻圆逆时针走表示增加串联电容;jr'vS[b             - 沿着恒电导圆顺时针走表示增加并联电容;            - 沿着恒电导圆逆时针走表示增加并联电感。

当然也可以使用ADS电磁仿真软件的强大功能优化,仿真天线的S参数。

下面是使用ADS软件优化,仿真伞形天线的步骤:

S参数仿真—Mesh设置

在Momentum => Mesh =>Setup中设置Mesh,Mesh的设置决定了仿真的精度。

通常,Mesh Frequency和Number of CellsPer Wavelength 越大,精度越高。

但是这是以仿真时间的增加为代价的。

有时不得不以精度的降低换取仿真时间的减小。

在本例中,我们采用Mesh的默认值,即:Mesh Frequency为后面S仿真中的频率上限值, Number of Cells Per Wavelength为30。

1 .S参数仿真 选择Momentum中的Simulation―Sparameters 出现一个对话框如右图。

在Sweep Type中可以选择Single,Adaptive,Linear

出现一个对话框如右图。

在Sweep Type中可以选择Single,Adaptive,Linear

Single 表示对单个频率点进行仿真,Adaptive表示根据曲线变化的幅度选择不同频率下的Sample Point,以用最少的Sample Point来描述图形,因此在对大范围的频率扫描时,推荐使用AdaptiveType;对于Linear,是选择上下频率的范围和步长,在规定频率段和规定步长下进行取点。

这里选择adaptive。

如下图对S参数仿真进行设置:

点击update,Simulate,开始仿真。

仿真结果:

 

谐振频率是刚好位于1.800GHz的,反射波损耗为-28.161dB。

输入阻抗为Z0*(0.933+j0.036)=46.65+j1.8。

 

2 。

天线的带宽

 

对于VSWR<1.5,天线带宽为13%(1.683GHz—1.917GHz)

对于VSWR<2.0,天线带宽为23.8%(1.600GHz—2.026GHz

 

3.观察远区辐射方向图

 

选择Momentum=>Post Processing=>RadiationPattern,在弹出的对话框中:

Select Frequency中选择1.8GHz,因为这是谐振频率。

在Visualization Type中选择3DVisualization,因为我们首先想观察三维视图。

在Port1 Impedance中写入端口1的输入阻抗,这个在S11图中我们已经测量了,为:46.65+j1.8Ω。

点击Compute。

选择Current =>Set Port Solution

Weights,单击OK。

然后, 选择Current

=>Plot Currents。

按照相位从0 0 - > 9 0 0 -> 1 8 0 0 - > 2 7 0 0,分别

为:

天线的辐射方向图

4 。

天线的增益

选择

Momentum=>Post Processing=>RadiationPattern->2D Data Display,然后点击Compute,得到:

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