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基于CC2430芯片的2.4GHz微帶天線設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2011-12-05 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

對(duì)好的仿真,設(shè)置掃描類型為線型,頻率范圍1.4~2.4 GHz,掃描間隔為0.1 GHz,仿真結(jié)果如圖3所示。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/155456.htm

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從圖中可以看出,理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)際相符,中心頻率約為2.4 GHz。只有的輸入阻抗等于饋線的特性阻抗時(shí),饋線終端才沒有功率反射,饋線上沒有駐波,才能獲得最大功率。從輸入阻抗圖得到,在2.4 GHz時(shí)天線輸入阻抗實(shí)部為8.55,虛部為-42.05,他與50 Ω饋電系統(tǒng)不匹配,反射系數(shù)S11較大,所以需要進(jìn)一步匹配。

5 阻抗匹配
為進(jìn)一步減小反射系數(shù),達(dá)到理想匹配,并且使中心頻率更加精確,要對(duì)天線進(jìn)行阻抗匹配。
5.1 匹配原理
在2.4 GHz微帶天線饋線后端串聯(lián)一根50 Ω的微帶傳輸線,使得S11在等反射系數(shù)圓上旋轉(zhuǎn),到達(dá)g=1的等g圓上,然后再并聯(lián)一根50 Ω傳輸線,將S11參數(shù)轉(zhuǎn)移到接近處,這時(shí)就把輸入阻抗8.55-j42.05匹配到50+j0,達(dá)到了與50 Ω饋電系統(tǒng)的匹配,這實(shí)質(zhì)也是利用史密斯圓法進(jìn)行阻抗匹配的理論。微帶線匹配法就是計(jì)算串聯(lián)的微帶傳輸線和并聯(lián)的微帶傳輸線的長度。
5.2 匹配的過程
天線輸入阻抗為8.55-j42.05,這樣天線可以等效為一個(gè)電阻和電容的串連,設(shè)電阻為R1,電容為C1。
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由式(6)計(jì)算得到R1=8.55 Ω,C1=1.57 pF。
在ADS中新建一個(gè)Schematic文件,在這個(gè)原理圖中畫出天線所的等效電容和電感,并且添加一個(gè)MLIN元件一個(gè)MLEF元件。其中MLIN元件代表串聯(lián)傳輸線,MLEF元件代表并聯(lián)傳輸線,設(shè)定這兩個(gè)元件的寬度為1.23 mm,長度初值為10 mm,并設(shè)定優(yōu)化范圍為1~20 mm。再添加一個(gè)三端口連接器MTEE_ADS,3個(gè)端口的寬度都設(shè)定為1.23 mm。將電容、電感、MLEF元件、MLIN元件以及MTEE_ADS聯(lián)接起來,如圖4所示。

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如圖4設(shè)置MSub元件介質(zhì)層和金屬層的各項(xiàng)參數(shù),和S-Parameters元件中頻率范圍和掃描間隔。并在GOAL元件中設(shè)置優(yōu)化目標(biāo),即將反射系數(shù)S11優(yōu)化到-70dB。最后設(shè)置OPTM元件中的優(yōu)化方式,常用的優(yōu)化方法有Random(隨機(jī))、Gradient(梯度)等。隨機(jī)法通常用于大范圍搜索時(shí)使用,梯度法則用于局部收斂。文中選擇Random,優(yōu)化次數(shù)為300,其他的參數(shù)一般設(shè)為缺省。



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