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目录

1、设计目标与原理

2、ADS原理图仿真

1、新建原理图并放置FR4板材的MSUB

2、S参数plot

3、ADS-Momentum仿真

4、仿真结果

5、导出仿真数据

6、导入S1P文件并查看输入阻抗

7、史密斯圆图匹配 Smith Chart match

1、设计目标与原理

• 板材：FR4（Dk = 4.4 [介电常数]，tan= 0.02 [损耗因子]，h = 1.6 mm [板厚]）
• 中心频率：2.4 GHz 扫描频带：2 GHz~3GHz

矩形微带天线的长度L在理论上取值为λg/2，W一般取值应小于λg/2。对于工作在2.4 GHz的矩形微带天线，其介质波长为λg=λ/= 6 cm，所以贴片的长度L =λg/ 2 = 3 cm，W可取2.5 cm。

2、ADS原理图仿真

1、新建原理图并放置FR4板材的MSUB

2、S参数plot

观察数据，可以发现中心频率处的dB(S(1,1))很差，后期需要添加阻抗匹配电路。

3、ADS-Momentum仿真

1.添加端口并使S参数仿真控件、Term和MSUB失效，随后生成layout。

2.新建EM setup并设置板材

3.设置frequency plan -- 线性“linear”，点数设置为101个点

4.Output plan 勾选 “All generated frequencies”

5.Model处勾选下列设置

6.其他可保持默认

4、仿真结果

点击simulation即可得到仿真结果

5、导出仿真数据

在数据显示窗口的菜单“Tools”--“Data File Tool”可以导出Momentum Microwave的仿真结果，文件格式为s1p

按照下图可以设置s1p文件【因为是单端口网络，所以是s1p的格式】的文件名【自行设置】，在“Dataset name”选择刚才Momentum Microwave相应的文件名，一般都是【原理图文件名+MomUW或者是MomUW_a，两者都存在的情况下选MomUW_a】

6、导入S1P文件并查看输入阻抗

新建原理图并导入刚才保存的S1P文件，并在“Data Items处”选择“SnP”对象，双击-->"brouse"选择刚刚生成的后缀为.s1p的文件，该数据文件一般在工程目录内，很容易找到的。

添加S参数仿真控件以及Zin控件【在Simulation-S_para库里面，或者是搜索框直接搜索Zin】，进行原理图仿真。

随后即可查看dB(S(1,1)以及输入阻抗。

添加输入阻抗方法如下：双击Zin1选择“Real/Imaginary”格式

选择输入阻抗图标，右键“Scroll Data”

翻页即可查看中心频率2.4 GHz 处的输入阻抗。

7、史密斯圆图匹配 Smith Chart match

• 得到中心频率处的输入阻抗后就可以进行Smith Chart match了

打开菜单栏中“Tools”中的“Smith Chart Utility”并点击史密斯圆图中的菱形框设置负载阻抗值，并勾选Lock锁定按钮。源阻抗保持在原点50欧姆即可，注意左上方需要设置频率为2.4GHz以及50ohm特征阻抗。

随后在“Palette”点击串联传输线随便画一截，如图所示。

随后可以点击“Netwok Schematic”中的串联传输线对象，可以修改特征阻抗值，默认是50ohm；将其调大，可以使得史密斯圆图所转圈的半径变小，调整合适值至116ohm随后可以拖动圆弧终点至圆心处，即可完成匹配。

得到用于阻抗变换的传输线的特征阻抗和电长度之后，可以进一步利用“Tools”中的“LineCalc”功能计算微带线物理尺寸。

首先打开“LineCalc”，随后随便点击一截传输线【基于FR4的MSUB】，随后通过“LineCalc”的“Send Selected Component To LineCalc”功能可以快速设置“LineCalc”中的“Subatrate Parameters”参数，

随后修改中心频率为2.4 GHz，同时将Z0和E_Eff修改为先前利用“Smith Chart Utility”计算出的用于阻抗变换的传输线的特征阻抗和电长度，点击“Synthesize”即可得到微带线的宽度和长度，注意每次得出结果之后都得检查一下左下角是否显示“Values are consistent”如果不是显示这个，需要再次点击“Synthesize”。

同时，计算出连接50ohm-Term的50欧姆馈线的宽度和长度，此处可以先设置电长度E_Eff为45°，反正后面都是需要优化的。

随后在原理图上添加上用于阻抗变换的传输线以及50欧姆馈线，并实施参数化建模，这样可以方便后期的优化【optim】

可以看到在中心频率处的S11已经低于40dB了，匹配效果很好，当然还可以结合optim控件和goal控件进行进一步的优化。但是通常原理图的仿真结果并不接近于实际，这主要是因为Momentum仿真采用的是“场”的仿真，考虑到微带元件之间的耦合特性，而原理图是纯粹的“路”的仿真，仿真结果通常会偏移实际。

因此下一章节讲述如何进行基于ADS-Momentum仿真导出的EmModel进行联合优化操作。