基于CC2430芯片的2．4GHz微帶天線設(shè)計(jì)

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。只有天線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，天線才能獲得最大功率。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。

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。

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。