第三章微带传输线

微带线的产生和发展

微波技术经典前沿类微带线的产生和发展

目录一、微波传输线 (4) 1.1 传输线概论 (4) 二、微带线产生 (5) 2.1 产生背景及发展历程 (5) 2.2 微带线的结构及参数 (5) 2.2.1 微带线中的主模 (6) 2.2.2微带线的基本参数及实现 (7) 三、微带线的应用 (10) 3.1 微带集成电路简介 (10) 3.2 微带线的发展趋势 (11) 3.3 微带线发展的实例 (11) 四、微带线和带状线的对比 (12) 4.1 总体对比 (12) 4.1.1 微带线 (13) 4.1.2 带状线 (13) 4.2 微带线的优缺点 (13) 五、微带线的不连续性 (14) 六、参考文献 (16)

微带线的产生和发展作者：田鲲刘旭辉宋宇航杨继元王浩臣周阳摘要微带线是由支在介质基片上的单一导体带构成的微波传输线。适合制作微波集成电路的平面结构传输线。与金属波导相比，具有体积小、重量轻、使用频带宽、可靠性高和制造成本低等优点；但同时也存在损耗稍大，功率容量小等问题。本文首先讨论了微波传输线的分类，然后从微带线的产生、发展、应用三个方面对其进行了介绍。并且依据微带线发展过程中产生的实例，深入了解了蝴蝶结形DGS微带线在低通滤波器中的应用。之后也通过查阅文献，知晓了各种微带线中存在着不连续性，以及根据不连续性得到的一些应用。关键词：微波传输线，microstrip，微波集成电路，蝴蝶结形DGS微带线，微带线不连续性一．微波传输线 1.1传输线概况微波传输线是用来传输微波信号和微波能量的传输线。微波传输线种类很多,按其传输电磁波的性质可分为三类:①TEM模传输线(包括准TEM模传输线),如图1(1)所示的平行双线、同轴线、带状线及微带线等双导线传输线;②TE模和TM模传输线, 如图1(2)所示的矩形波导,圆波导、椭圆波导、脊波导等金属波导传输线;③表面波传输线,其传输模

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 c W ε=25.82mm 贴片宽度经计算为25.82mm 。 2 /1121212 1-?? ? ?? +-+ += w h r r e εεε=8.889； ()()()()8.0/258.0264.0/3.0412.0+-++=?h w h w h l e e εε ?l=0.543mm ；可以得到矩形贴片长度为： l f c L e r ?-= 22ε=18.08mm 馈电点距上边角的距离z 计算如下： ) 2( cos 2 ) (cos 2)(5010 22z R z G z Y e r in ?===λεπβ 2 20 90W R r λ= （0λ<

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 2 20 90W R r λ= （0λ<

微带天线仿真设计(5)讲解

太原理工大学现代科技学院微波技术与天线课程设计设计题目：微带天线仿真设计（5）专业班级学号姓名指导老师

专业班级学号姓名成绩设计题目：微带天线仿真设计（5）一、设计目的：通过仿真了解微带天线设计二、设计原理： 1、微带天线的结构微带天线是由一块厚度远小于波长的介质板（成为介质基片）和（用印刷电路或微波集成技术）覆盖在他的两面上的金属片构成的，其中完全覆盖介质板一片称为接触板，而尺寸可以和波长想比拟的另一片称为辐射元。微带天线的馈电方式分为两种，如图所示。一种是侧面馈电，也就是馈电网络与辐射元刻制在同一表面；另一种是底馈，就是以同轴线的外导体直接与接地板相连，内导体穿过接地板和介质基片与辐射元相接。微带天线的馈电（a ）侧馈（b ）底馈 2、微带天线的辐射原理用传输线模分析法介绍矩形微带天线的辐射原理。矩形贴片天线如图： … …………… …… …… …… … …装 …… …… …… …… … …… …… …… 订… …… … …… …… …… …… …… … …线 …… …… …… …… … …… …… ……

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。经过查阅资料，可以知道微带天线的波瓣较宽，方向系数较低，这正是微带天线的缺点，除此之外，微带天线的缺点还有频带窄、损耗大、交叉极化大、单个微带天线的功率容量小等.在这个课设中，借助EDA仿真软件Ansoft HFSS进行设计和仿真。Ansoft公司推出的基于电磁场有限元方法（FEM）的分析微波工程问题的三维电磁仿真软件，Ansoft HFSS 以其无与伦比的仿真精度和可靠性，快捷的仿真速度，方便易用的操作界面，稳定成熟的自适应网格剖分技术，使其成为高频结构设计的首选工具和行业标准，并已广泛应用于航

传输线理论

《射频电路》期末答辩题目:传输线理论

随着科学技术的飞速发展，微波技术被广泛应用于工业，农业，生物医学，军事，气象探测，遥感遥测，交通管制以及各种通信业务中，学科之间的相互渗透不断加剧，在其他学科中应用微波理论和技术进一步深入研究的范例不断增多。传输线作为传输电磁波的导波系统，对电磁波的传输性能直接关系到电磁波信息能量的传送，越来越受到人们的重视，成为了很有意义的研究对象。但是电磁波在传输线的传播比较抽象，有必要对其进行形象化、直观化研究。 TEM波场对应于电场有一电压波，对应于磁场有一电流波。本次毕业设计针对常用的均匀有耗和无耗传输线，运用分布参数电路法，建立传输线等效电路，即“化场为路”，学习了传输线方程及其解，得出：传输线的电压、电流具有波的形式，由向负载方向传输的入射波和向波源传输的反射波，这两列波叠加。并且对这一特性进行了MATLAB仿真，在代码中通过改变负载阻抗的大小使均匀传输线分别工作在行波状态，驻波状态和行驻波状态，观察并验证电压（电场）和电流（磁场）特性，仿真结果与理论很吻合。有助于对传输线特性的进一步理解。关键字：传输线微带线特性阻抗终端条件

With the rapid development of science and technology, microwave technology is widely used in industry, agriculture, biomedicine, military, meteorological observation, remote sensing telemetering, with the rapid development of science and technology, microwave technology is widely used in industry, agriculture, biomedicine, military, meteorological observation, remote sensing telemetering, traffic control, as well as a variety of communication services rising discipline the mutual infiltration between, theory and application of microwave technology in other disciplines further in-depth study to the rising number of examples. Transmission line as the transmission of electromagnetic wave guided wave system, the electromagnetic wave transmission performance is directly related to the electromagnetic wave information of energy transmission, more and more get people's attention, has become a very meaningful research object. But the spread of electromagnetic waves on transmission lines are abstract, it is necessary to carry out its visualization, visualization research. TEM wave field corresponds to the electric field has a voltage wave, there is a current wave corresponds to the magnetic field. The graduation design in view of the common uniform lossy and no loss of transmission lines, using the method of distributed parameter circuit, build a transmission line equivalent circuit, namely "field to road", the study of transmission line equation and its solution, it is concluded that: transmission line voltage and current wave form, by the direction of the load transmission of incident wave and the waves transmission of reflected wave, the wave superposition. And has carried on the MATLAB simulation, to this feature in the code by changing the size of the load impedance of the uniform transmission line work on wave state respectively, standing wave state line and standing wave state, observe and verify voltage (electric) and current (magnetic) characteristics, the simulation result in accordance with the theory. Help to the further understanding the characteristics of the transmission line. Key words: transmission line microstrip line characteristic impedance Terminal condition

900MHz同轴馈电矩形微带天线设计与HFSS仿真

900MHz 同轴馈电矩形微带天线设计与HFSS 仿真微带天线它是在一块厚度远小于工作波长的介质基片的一面敷以金属辐射片、一面敷以金属薄层做接地板而成。辐射片可以根据不同的要求设计成各种形状。微带天线馈电有多种馈电方式，如微带线馈电、同轴线馈电、耦合馈电和缝隙馈电等。其中，最常用的是微带线馈电和同轴线馈电两种馈电方式。同轴线馈电又称背馈，它是将同轴插座安装在接地板上，同轴线内的导体穿过介质基片接在辐射贴片上。若寻取正确的馈电点位置，就可以获得良好的匹配。 1 矩形微带天线的特性参数 1.1 微带辐射贴片尺寸估算设计微带天线的第一步是选择合适的介质基片，假设介质的介电常数为r ε，对于工作频率f 的矩形微带天线，可以用下式设计出高效率辐射贴片的宽度ω，即为： 2 1 )2 1(2-+=r f c εω（1）式中，c 是光速，8 10*3=c 。辐射贴片的长度一般取为 2 e λ，e λ是介质内的导波波长，即为： e e f c ελ= （2）式中，e ε是有效介电常数，即为： 2 1 )121(2 1 2 1 -+-+ += ω εεεh r r e （3）考虑到边缘缩短效应后，实际上的辐射单元长度L 应为： L f c L e ?-= 22ε（4）式中，L ?是等效辐射缝隙长度，即为： ) 8.0)(258.0() 264.0)(3.0(412.0+-++=?h h h L e e ωεωε（5）

2. 同轴馈电矩形微带天线设计在使用同轴馈电时，在阻抗匹配方面，在主模10TM 工作模式下，馈电点在矩形辐射贴片长度L 方向边缘处（x=±L/2）的输入阻抗最高，约为100Ω-400Ω。馈电点在宽度ω方向的位移对输入阻抗的影响很小。但在宽度方向上偏离中心位置时，会激发n TM 1模式，增加天线的交叉极化辐射。因此，宽度方向上馈电点的位置一般取在中心点。由下式可以近似计算出输入阻抗为50Ω时的馈电点的位置： )1 1(2 1re L L ξ- = （6）式中， 2 1 )121(21 2 1 )(-+-+ += L h L r r re εεξ（7） 3. 设计要求使用HFSS 设计中心频率为915MHz 的矩形微带天线，并给出天线参数。介质基片采用厚度为1.6mm 的RF4环氧树脂板，天线馈电方式采用50Ω同轴线馈电。 x 图1 同轴馈电俯视图天线初始尺寸的计算：辐射贴片宽度：mm 77.99=ω 辐射贴片长度：mm L 89.77= 50Ω匹配点初始位置1L ，计算出初始位置后，然后再使用HFSS 的参数扫描分析和优化设计功能，分析给出50Ω匹配点的实际位置即可，mm L 91.191=。

HFSS微带线仿真

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――简单微带线实例
Poqi055
HFSS 实例―――简单微带线的仿真 2002-10-10 0.5 英寸长微带线 HFSS 分析题例一）建模 1.1 首先在 OPTION 中设置所需的单位本例设为：MIL 1.2 建立地线层 1.3 建立介质层（为了显示方便从此步骤开始模型尺寸略有变化） 1.4 建立导线（面） 1． 5 建立第二个介质层 1．5．1 建立带状线的第二个介质层 1．5．2 建立微带线的第二个介质层 1．6 建立物体的封闭空间 1．6．1 建立侧面 A1、A2（方法同 TRCE 的建立相同） 1．6．2 建立端面 P1、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。二）定义材料 2．1 在程序执行区域点击三）建立边界条件和定义源端口 3．1 确定边界条件（导线 TRCE） 3．2 确定边界条件（两个侧面） 3．3 确定端口（源 P1 P2） 3.3.1 设置端口 PORT1（源） 3.3.2 设置负载（TERMINALS） 3.3.3 设置端口 PORT2（端） 3.4 查看边界、端口设置四）设置解算参数五）解算 5.1 浏览解六）数据的后期处理 6.1 扩展模型的 S 参数（DE-EMBED MODEL S-PARAMETERS 如果需要的话） 6.2 计算 TERMIANNAL S-PARAMETERS （参数 D_2） 6．3 求解端口阻抗参数 6.4 输出 MAXWLL SPICE 模型
HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一
1 1 4 4 4 4 5 6 6 6 7 8 8 8 8 9 按钮进入材料设置窗口 9 10 10 10 10 11 11 11 12 13 15 15 16 16 17 17 18
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微波技术第三章 TEM波传输波

第三章 TEM波传输波低频传输线由于工作波长很长，一般都属“短线”范围，分布参数效应均被忽略，它们在电路中只起连接线的作用。因此在低频电路中不必要对传输线问题加以专门研究。当频率达到微波波段以上，正象我们在上章所述那样，分布参数效应已不可忽视了，这时的传输线不仅起连接线能量或信息由一处传至另一处的作用，还可以构成微波元器件。同时，随着频率的升高，所用传输线的种类也不同。但不论哪种微波传输线都有一些基本要求，它们是：（1）损耗要小。这不仅能提高传输效率，还能使系统工作稳定。（2）结构尺寸要合理，使传输线功率容量尽可能地大。（3）工作频带宽。即保证信号无畸变地传输的频带尽量宽。（4）尺寸尽量小且均匀，结构简单易于加工，拆装方便。假如传输线呼处的横向尺寸、导体材料及介质特性都是相同的，这种传输线就称为均匀传输线，反之则为非均匀传输线。均匀传输线的种类很多。作为微波传输线有平行双线、同轴线、波导、带状线以及微带等等不同形式。本章将对几种常用的TEM波传输线作系统论述。 §3-1 双线传输线所谓双线传输线是由两根平行而且相同的导体构成的传输系统。导体横截面是圆形，直径为d，两根导体中心间距为D，如图3-1-1所示。

图3-1-1 平行双线传输线一、电磁场分布关于双线上的电压、电流分布规律，已在前章详细讨论过。本章将给出沿线电场和磁场的分布。电磁波在自由空间是由自由自在地传播着，电、磁场在时间上保持同相位，而在空间上是相互交并垂直于传播方向，如图3-1-2所示。若电磁波沿传输线传播，就要受到传输线的限制和约束。在双线传输线上流有交变的高频电流，因而导线上积累有瞬变的正负电荷。线上电磁场可用下式表示（向+z方向传播的行波） (3-1-1)

第三章传输线理论

第三章传输线理论本章的目的是概述由集总电路向分布电路表示法过度的物理前提。在此过程中，推导出一个最有用的公式：一般的射频传输线结构的空间相关阻抗表示公式。正如我们知道的，频率的提高意味着波长的减小，该结论用于射频电路，就是当波长可与分立的电路元件的几何尺寸相比拟时，电压和电流不再保持空间不变，必须把它们看做是传输的波。因为基尔霍夫电压和电流定律都没有考虑到这些空间的变化，我们必须对普通的集总电路分析进行重大的修改。本章重点介绍传输线理论，首先介绍传输线理论的实质，再介绍常用的几种传输线，其中重点介绍微带传输线，以及一般的传输线方程及阻抗的一般定义公式。 3.1传输线的基本知识传输微波能量和信号的线路称为微波传输线。本节主要介绍传输线理论的实质以及理论基础 3.1.1传输线理论的实质传输线理论是分布参数电路理论，它在场分析和基本电路理论之间架起了桥梁。随着工作频率的升高，波长不断减小，当波长可以与电路的几何尺寸相比拟时，传输线上的电压和电流将随着空间位置而变化，使电压和电流呈现波动性，这一点与低频电路完全不同。传输线理论用来分析传输线上电压和电流的分布，以及传输线上阻抗的变化规律。在射频阶段，基尔霍夫定律不再成立，因而必须使用传输线理论取代低频电路理论。现在举例说明：分析一个简单的电路，该电路由内阻为R1的正弦电压源V1通过1.6cm的铜导线与负载电阻R2组成。电路图如下：图3.1 简单电路

并且我们假设导线的方向与z轴方向一致，且它们的电阻可以忽略。我们假设振荡器的频率是1MHz，由公式 (3.1) 10m/s, rε=10, rμ=1 因此可以得到波长其中是相速度，=9.49×7 λ=94.86m.连接源和负载的1.6cm长的导线，在如此小的尺度内感受的电压空间变化是不明显的。但是当频率提高到10GHz时情况就明显的不同了，此时波长降低到λ=p v/10 10=0.949cm，近似为导线长度的2/3，如果沿着1.6cm的导线测量电压，确定信号的相位参考点所在的位置是十分重要的。经过测量得知电压随着相位参考点的不同而发生很大的不同。现在我们面临着不同的选择，在上图所示的电路中，假设导线的电阻可以忽略，当连接源和负载的导线不存在电压的空间变化时，如低频电路情况，才能有基尔霍夫电压定律进行分析。但是当频率高到必须考虑电压和电流的空间特性时，基尔霍夫电路定律将不能直接用。但是这种情况可以补救，假如该线能再细分为小的线元，在数学上称为无限小长度在该小线元上假定电压和电流保持恒定值。对于每一段小的长度的等效电路为：图3.2 微带线的等效电路但是具体到什么时候导线或者分立元件作为传输线处理，这个问题不能用简单的数字还给以确切的回答。从满足基尔霍夫要求的集总电路分析到包含有电压和电流的分布电路理论的过度与波长有关。此过度是在波长变得越来越与电路的平均尺寸可比拟的过程中，逐渐发生。根据一般的科研经验，当分立的电路元件平均尺寸长度大于波长的1/10时，就应该用传输线理论。例如在本例中1.6cm的导线我们能估算出频率为：

微带传输线概述解析

《射频电路》课程设计题目：微带传输线概述系部电子信息工程学院学科门类工学专业电子信息工程学号1108211042 姓名杨越 2012年06月30日

微带传输线概述摘要本课程设计主要介绍了微带传输线在实际应用中比较基础且较重要的几个知识点，并没有详细的对微带线的各个参数及特性作细致的说明。例如微带线的近似静态解法、微带线的谱域分析等在本设计中都未曾提及，这与此课程设计的制作人本身的理解能力有着千丝万缕的关系。在后续的微带线设计中，此处所提到准TEM特性、微带线的特性阻抗以及有效介电常数等参数，对于整个微带线系统的确立与实现都有着很重要的关系。例如在设计微带线低通滤波器的时候，当通过低通滤波器原型的电路多次变换计算得到最终的电路时，这时就需要面对将电路图实现微带线的问题，而此时需要的就是特性阻抗的知识。首先，根据特性阻抗值与相对介电常数确定w/h的范围（假设t=0），再由范围选择w/h的具体计算公式，从而求得微带线的宽度。由有效介电常数求出相速度，再求出波导波长，由此可算出微带传输线的长度，等等。关键词：微带线准TEM特性特性阻抗有效介电常数相速度波导波长

前言微带线是（Microstrip Line ）是20世纪50年代发展起来的一种微波传输线，是目前混合微波集成电路（hybird microwave integrated circuit ,缩写为HMIC ）和单片微波集成电路（monolithic microwave integrated circuit ，缩写为MMIC ）使用最多的一种平面传输线。其优点是体积小、重量轻、频带宽、可集成化；缺点是损耗大，Q 值低，功率容量低。由于微波系统正向小型化和固态化方向发展，因此微带线得到了广泛的应用。一微带线的结构微带线是在金属化厚度为h 的介质基片的一面制作宽度为W 、厚度为t 的导体带，另一面作接地金属平板而构成的，如图1-1所示。其中，r ε为介质基片的相对介电常数。最图1-1 微带线常用的介质基片材料是纯度为99.5%的氧化铝陶瓷（r ε=9.5-10）、聚四氟乙烯环氧树脂如，如图1-2所示。图1-2 聚四氟乙烯环氧树脂（r ε=2.55）；用作单片微波集成电路的半导体基片材料主要是砷化镓（r ε =13.0），如图1-3 所示。

FEKO应用微带天线仿真

FEKO应用14：微带天线仿真内容：微带天线单元建模与辐射一、模型描述天线模型描述：天线形式为：矩形贴片天线馈电方式是：针馈+电压源激励计算项目：计算天线单元的辐射，分别采用FDTD和MoM求解器二、主要流程：启动CadFEKO，新建一个工程：Microstrip_MoM_3.0GHz.cfx，在以下的各个操作过程中，可以即时保存做个的任何修正。 2.1：定义长度单位：默认为m 点击菜单“Home”中的图标按钮“Model unit”，在“Model unit”对话框中，选择mm；

2.2：定义变量：在CadFEKO中左侧的树型浏览器中双击“Variables”节点，依次定义如下变量：最小工作频率：fmin=2.7e9 最大工作频率：fmax=3.3e9 工作频率：freq=3e9 工作波长：lam=c0/freq/0.001 相对介电常数：epsr=2.2 天线贴片宽边长度：lenY=46.648 天线贴片窄边长度：lenX=31.1807 介质基板宽边长度：sub_LenY=80 介质基板窄边长度：sub_LenX=50 介质基板厚度：sub_H=2.87 馈电偏移位置：offsetX=8.9 贴片边沿网格剖分规则：mesh_shell=1.5 2.3：定义材料：在CadFEKO中左侧的树型浏览器中选中“Media”节点，点击鼠标右键，选择“Dielectric”，在弹出的“Dielectric medium properties”对话框中，定义相对介电常数（Relative

permittivity）和介质损耗正切值（Dielectric loss tangent），名称定义为“substrate”： 2.4：模型建立：天线模型建立：点击菜单“Construct”，选择“Rectangle”，弹出“Create Rectangle”对话框： Definition methods: Base centre, width, depth Base centre (C)：U:0.0, V: 0.0, N: 0.0 Width (W): lenX Depth (D): lenY Label: patch 点击“Add” Width(W): lenX*0.9 Depth(D): lenY*0.95 Label: patch2 点击“Create”

微带线设计

矩形微带天线的设计（一）实验目的了解微带天线设计的基本流程掌握矩形微带天线的设计方法熟悉在ADS的layout中进行射频电路设计的方法（二）设计要求中心频率：24GHz；增益：>15dB；输入阻抗：50Ω。介质基板在要求中没有指定用那种。在这，选用用FR4介质基板（εr＝4.4），厚度h＝1.6mm，设计一个在24GHz附近工作的矩形微带天线。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＝1.6mm，0.835mm，0.554mm。其中1.6mm的基片有较高的天线效率，较宽的带宽以及较高的增益。在这导体的厚度t=0.05 （三）微带天线的技术指标辐射方向图天线增益和方向性系数谐振频率处反射系数天线效率（四）设计的总体思路计算相关参数在ADS的Layout中初次仿真在Schematic中进行匹配修改Layout，再次仿真，完成天线设计（五）相关参数的计算需要进行计算的参数有贴片宽度W 贴片长度L 馈电点的位置z 馈线的宽度

（五）相关参数的计算（续）贴片宽度W、贴片长度L、馈电点的位置z可由公式计算得出馈线的宽度可以由Transmission Line Calculator 软件计算得出（五）相关参数的计算（续）（六）用ADS设计过程有了上述的计算结果，就可以用ADS进行矩形微带天线的设计了下面详细介绍设计过程 ADS软件的启动启动ADS并建立一个工程

创建新的工程文件进入ADS后，创建一个新的工程，命名为antenna_prj。打开一个新的layout文件，首先设定度量单位。在ADS中，度量单位的缺省值为mil，把它改为mm。改动方法可以在建立工程时直接修改。设定度量单位介质层设置在ADS的Layout中进行设计，介质层和金属层的设置很重要在菜单栏里选择Momentum－>Substrate－>Create/Modify…，在Substrate Layer标签里，保留////GND////的设置不变，重命名FreeSpace和Alumina层，修改其设置为：介质层设置（续）

微带线仿真分析

微带线仿真分析作者：tony 1、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。

微带天线仿真

微带天线练习

微带天线 ?微带天线尺寸描述金属贴片–贴片尺寸长度: len_x=31.1807 mm 宽度: len_y=46.7480 mm –介质基板尺寸长度: gnd_x=50 mm 宽度: gnd_y=80 mm 厚度:#h=2.87mm 厚度: #h 2.87mm 介电常数:#epsr=2.2 –地板尺寸长度: gnd x=50 mm 介质基板g _宽度: gnd_y=80 mm –馈源部分长度: feed_x=8.9 mm, 直径: diam=1.3 mm 地板 ?工作频率 –freq=3.0e+09 Hz ?目标 –分析该天线的远场方向图等

建立模型 ?运行CADFeko创建新的项目文件Microstrip_Antenna ?定义单位为mm ?点击Geometry \Add Variable定义以下变量–贴片部分 len_x=31.1807 l467480 len_y=46.7480 –地板和介质基板部分 gnd_x=50 g_ gnd_y=80 h=2.87 epsr=2.2 –馈源天线部分 feed_x=8.9 feed=89 diam=1.3 –公用变量部分 freq=3.0e+09 lambda=1000*c0/freq/sqrt(epsr) –剖分部分变量 tri_len=lambda/12 fine_tri=lambda/16 fine tri=lambda/16 segl=lambda/15 segr=diam/2

建立模型 ?点击图标创建矩形贴片–输入以下坐标 (-len_x/2,-len_y/2,0) (_/,_y/,) (-len x/2,len y/2,0) (len_x/2,len_y/2,0) (len_x/2,-len_y/2,0)

(完整word版)微带线带通滤波器的ADS设计

应用ADS 设计微带线带通滤波器 1、微带带通微带线的基本知识微波带通滤波器是应用广泛、结构类型繁多的微波滤波器，但适合微带结构的带通滤波器结构就不是那么多了，这是由于微带线本身的局限性，因为微带结构是个平面电路，中心导带必须制作在一个平面基片上，这样所有的具有串联短截线的滤波器都不能用微带结构来实现；其次在微带结构中短路端不易实现和精确控制，因而所有具有短路短截线和谐振器的滤波器也不太适合于微带结构。微带线带通滤波器的电路结构的主要形式有5种： 1、电容间隙耦合滤波器带宽较窄，在微波低端上显得太长，不够紧凑，在2GHz以上有辐射损耗。 2、平行耦合微带线带通滤波器窄带滤波器，有5％到25％的相对带宽，能够精确设计，常为人们所乐用。但其在微波低端显得过长，结构不够紧凑；在频带较宽时耦合间隙较小，实现比较困难。 3、发夹线带通滤波器把耦合微带线谐振器折迭成发夹形式而成。这种滤波器由于容易激起表面波，性能不够理想，故常把它与耦合谐振器混合来用，以防止表面波的直接耦合。这种滤波器的精确设计较难。

4、1/4 波长短路短截线滤波器 5、半波长开路短截线滤波器下面主要介绍平行耦合微带线带通滤波器的设计，这里只对其整个设计过程和方法进行简单的介绍。 2、平行耦合线微带带通滤波器平行耦合线微带带通滤波器是由几节半波长谐振器组合而成的，它不要求对地连接，结构简单，易于实现，是一种应用广泛的滤波器。整个电路可以印制在很薄的介质基片上（可以簿到1mm以下），故其横截面尺寸比波导、同轴线结构的小得多；其纵向尺寸虽和工作波长可以比拟，但采用高介电常数的介质基片，使线上的波长比自由空间小了几倍，同样可以减小；此外，整个微带电路元件共用接地板，只需由导体带条构成电路图形，结构大为紧凑，从而大大减小了体积和重量。关于平行耦合线微带带通滤波器的设计方法，已有不少资料予以介绍。但是，在设计过程中发现，到目前为止所查阅到的各种文献，还没有一种能够做到准确设计。在经典的工程设计中，为避免繁杂的运算，一般只采用简化公式并查阅图表，这就造成较大的误差。而使用电子计算机进行辅助设计时，则可以力求数学模型精确，而不追求过分的简化。基于实际设计的需要，我对于平行耦合线微带

微波技术第三章tem波传输波

微波技术第三章T E M波传输波 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

微带线E面和H面方向图仿真

E面和H面方向图仿真程序： sita=[eps:pi/180:pi]; %定义角度sita的范围 fai=[eps:2*pi/180:2*pi]; %定义角度fair的范围 W=0.113; r=0.375; k=2*pi/r; h=0.003; L=0.093; fe1=ones(1,181); %定义fe1为一个长度为181的单位向量 fe2=abs(cos(k*L/2.*sin(fai))); %阵因子的E面方向函数 maxfe2=max(fe2); %求fe2的最大值 fe=fe1.*fe2; %贴片天线E面的方向函数 maxfe=max(fe); %求fe的最大值 fh1=abs(sin(pi*W/r.*cos(sita)).*sin(sita)*r./(pi*W.*cos(sita))); %阵因子H面方向函数 maxfh1=max(fh1); %求fh1的最大值 fh2=ones(1,181); %定义fh2为一个长度为181的单位向量 fh=fh1.*fh2; %贴片天线的H面方向函数 maxfh=max(fh2); %求fh2的最大值 subplot(2,3,1); polar(fai,fe1,'r') %输出阵元的E面方向图 subplot(2,3,2); polar(fai,fe2/maxfe2,'r') %输出阵因子的E面方向图 subplot(2,3,3); polar(fai,fe/maxfe,'r') %输出贴片天线的E面方向图 subplot(2,3,4); polar(sita,fh1/maxfh1,'r') %输出阵元的H面方向图 subplot(2,3,5); polar(sita,fh2,'r') %输出阵因子的H面方向图 subplot(2,3,6);

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，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。 3. 设置模型单位将创建模型中的单位设置为毫米。《（1）在菜单栏中点击3D Modeler>Units。（2）设置模型单位：（a）在设置单位窗口中选择：mm。（b）点击OK按钮。 4、创建微带天线模型（1）创建地板GroundPlane。坐标：X：-45，Y：-45，Z：0按回车键。在坐标输入栏中输入长、宽：dX：90，dY：90，dZ：0。（2）为GroundPlane设置理想金属边界。在3D模型窗口中将3D模型以合适的大小显示（可以用Ctrl+D来操作）。

微带天线和缝隙天线

第四讲微带天线一、引言上一讲介绍了对称振子和接地单极子天线。这两种天线本质上属于线天线。但是手机内置天线往往都不是线天线的形式，常见的PIFA天线和单极子变形天线往往都是平面天线的形式。尽管在某种程度上它们也和对称振子或接地单极子天线有某种程度的相似性。在现有理论基础下，由于专门对手机天线进行严格理论分析的论著还很少，所以为更加深入地理解手机天线，我们还有必要了解几种其他类型的天线的一般特性。这一讲主要介绍微带天线的概念和基本原理。二、微带天线的结构如下图所示，结构最简单的微带天线是由贴在带有金属地板的介质基片（）上的辐射贴片所构成的。贴片上导体通常是铜和金，它可以为任意形状。但通常为便于分析和便于预测其性能都用较为简单的几何形状。为增强辐射的边缘场，通常要求基片的介电场数较低。三、微带天线的特点微带天线的典型优点是：

1．重量轻、体积小、剖面薄； 2．制造成本低，适于大量生产； 3．通过改变馈点的位置就可以获得线极化和圆极化； 4．易于实现双频工作。但微带天线也有如下缺点： 1．工作频带窄； 2．损耗大，增益低； 3．大多微带天线只在半空间辐射； 4．端射性能差； 5．功率容量低。四、微带天线的辐射机理微带天线的辐射是由微带天线导体边沿和地板之间的边缘场产生的。这可以从以下图中的情况简单说明，这个图是一个侧向馈电的矩形微带贴片，与地板相距高度为h。假设电场沿微带结构的宽度和厚度方向没有变化，则辐射器的电场仅仅沿约为半波长（）的贴片长度方向变化。辐射基本上是由贴片开路边沿的边缘场引起的。在两端的场相对地板可以分解为法向和切向分量，因为贴片长度为，所以法向分量反相，由它们产生的远区场在正面方向上互相抵消。平行于地板的切向分量同相，因此合成场增强，从而使垂直于地板的切向分量同相，因此合成场增强，从而使垂直于结构表面的方向上辐射场最强。根据以上分析，贴片可以等效为两个相距、同相激励并向地板以上半空间辐射的两个缝隙。对微带贴片沿宽度方向的电场变化也可以采用同样的方法等效为同样的缝隙。这样，微带贴片天线的辐射就等效为微带天线周围的四个缝隙的辐射。这种分析方法不仅适用于微带矩形贴片天线，同样也适于其他形状微带天线。