IFA 天线的 ADS 仿真及参数影响讨论了IFA天线的ADS仿真，并且给出了其参数的具体影响。从以

文件名称: IFA 天线的 ADS 仿真及参数影响

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上传时间: 2019-03-17

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详细说明：讨论了IFA天线的ADS仿真，并且给出了其参数的具体影响。从以上辐射场的图形可以看出,其天线效率达到而天线只有,但二者的场分布很接近 dBmGG3in=10. 914 Ban=0.914 015050 THE TA THETA 从增益图可以看出,天线在馈电时最高增益为天线为 ),其增益最高点也偏离了度,变为度。天线的空间辐射场大致也为球形,也有变形和不对称性,更像一只在基板出被切成两半的平果。个凹入点(即空间辐射较弱的方向)在馈电方向,这里有较大的地平面。 60 如果计算远场,也会得到对应远场的参数 G-Farameters 引,GH eq<100GHz b 3000GHE 而远场的图如图: 210 BD FronT vi Back view p view 从上图可以看出,大线的远场辐射也接近全向人线,同样有两个方向辐射比较弱,一个是馈电点方向,这里有较人的敷地,对信号的辐射有影响;还有一处是在天线左上角,这里的用于阻抗匹配的支节对辐射有较大影响。板厚对天线特性的影响: 以上的仿真,是在特定基板厚度状况下得到的,在此厚度下, 宽的微带线阻抗为布 (未按资料上给出的绘制,这也是仿貞结果有些偏差的个重要原因)。天线的仿真中考虑了加工的板厚误差对天线特性的影响,因为其相对带宽较窄,只有加工误差稍大就会带米明显的影响,而天线的相对带宽为,加工误差的影响就会小很多,基木可以不考虑。板厚较大会使中心频率偏低,而厚度较小会使中心频率偏高,这种现象是一致的这里主要是考虑使用较厚的廉价的双面来制作天线带来的影响。常用的双面HR4 基板最薄的为0.6m(再薄的很少使用),设定厚度值进行仿真,得到如下曲线 311 §11 Reer Fre cleo 可见,其中心频率变为2.2GHz,降低了约6%,而反射系数为-17.3dB,相当于ⅤSWR为1.3, 反而有所改善;相应的VSWR<2.0的带宽变为240MHz,相对带宽为10%,也变得更宽 s11 med=如(1317· fred=2. 000Ghz imm51,113266 x(1842-j174 文m 347GH moms(1,1333}4 mpeda nGe =20(1.208+ j. 750 yu:l wuCHu 3 unChR 从 smith图上可以看出,中心频率点的阻抗也非常接近纯阻,而且更接近阻抗匹配点,即阻抗有所降低,为Z0的1.3倍。因为在0.6m厚的基板上,已难以做出的微带线来馈电,因此必然还会引起馈电口的阻抗失配情况,这时的曲线变为: fred=2.194GHz x叫圈 S11 内2 15 25 中心频率只有很小的降低,基本未变,但反射系数反而改善了,达到,即当然带宽也扩宽为 ,相对带宽为。如果看图,就清楚了: m4 Pe2.198G计H a9(1,1}=0062/175582 mpedance= Z0 j0.0 n6 me=2057G5H aS(1,1)=0.335}-65.770 impedance=Z0*(1060 -j0.731 T=2.39GH7 (1,1)=032B了84228 impedance=20(O859+j0. 523) TEq(1.000GHzb3.GH= 中心频率处也基本为纯阻,但从匹配点的右侧转为左侧。因为设计的的阻抗偏高,大于所以在馈电微带线为时反而失配,而用高于的微带线馈电反而失配更小,反射系数当然就更小了。(至于为何按提供的尺寸绘制的天线会与微带线失配,或者有绘制精度的问题,但更有可能是当初设计的并不是用在基板上, 因为天线的频带较宽,更适合使用,而性能更好的产品一般不会使用普通的基板,当然一些参数就会有些差别,但的资料并未给出这方面的说明。) PoWe「 Gain Directivity EfficiencY[≈] Radiate power E LectiVE Area 1a0 十T160010c0G 什Ep|0ot180.0G ITHE TA=16.00 TET几m d Br(G ainFg971 dn厂002 Peak THETA THET 上面是用的基板时的辐射场分布图及增益图,天线效率有馈电情况下的增益最高点约为只下降了左右,效果还是不错的。虽然的中心频率有所偏移,但因为相对带宽较宽,并没有使天线性能有明显的下降。如果使用厚度达的基板,并考虑微带线的阻抗失軋情况,曲线为: 「rHq=1943GH∠ 19GHL S(1,1)-94 a ley dBiifa mom a.5(1,1)=-9.509 1.0 30 25 30 这时,其中心频率为频带上反射系数只有左右, 约为, 虽然天线性能有了明显下降,但因为天线有较宽的频带,还是可以使用的。当然,最好的方法还是通过调整天线尺寸,使其中心频夲回到频段上如果厚度埤加到并考虑微带线阻抗失配造成的影响,曲线变为: frec=1.911GH- freq=1.734GHz 旧 fa morr a.s(11)2=-5.359 E0 a mom a.8(1,1=9.329|me92333 dB1amm.S(1,1i)=5.936 511 s11 TT TT Frequency 中心频率降到 ,这时的反射系数为已高于,图上标识的是为(即反射系数为)的点。这时的增益曲线为: HET年15m THETAF15000 d Bm Gain. 862 EGainF-1138 」 THET- THETE 比最佳情况下的下降了不到,也就是功率下降了不到一半,虽然性能已有明显劣化,但还是可以使用。所以大线的性能在双层厚板使用的情况下,要比大线好很多,当然这是以用更大面积换取的。 3.导电层对IFA天线性能的影响: 同样,考虑IFA天线下面有导电金属层对特性的影响。设定的参考是0.6m厚的双面板,先看距离有接地导电层的情况: treg=2.08TGHz freq=1.987GHZ 百T dB0 fa mcm_a.5(1,1)=20.16 fe牛2245GH alle d日(a_m 口T 15 1 Fre quen以 Frequen cw 这时中心频率降低到降低约反射系数略有增人但影响有限, 的带宽有约 ,有所减小。主要是频段的反射系数增大到左右,相当于为,有所劣化,但在小功率应用情况下仍可以接受 Power Gain Dired vit Stridency [se] Fad stec power E ffectivE Area HET(C00C 500oon HEr0.000b0 ThE(005b30M00, CircL| ar Polarⅰ zation Linear Polarization E Teft E right Agal racio 三 ThEL(00b汩 THET:-0,oob90000 THET,000590000 Absolute fields Etheta Ephi Theta Hphi THA5·t THETA(+0.000t 90.000 THET4夏 THETA4000 d emt GainF22845 d BrGainF12846 Peak TTT THETA 这吋,因为地层的反射作用,辐射能量在上半空间,无论天线效率还是增益都有所提晑, 实际天线的效果反而更好。当然,如果使天线的中心频率调整回频段就更好了。因为的带宽较宽,即使中心频率略偏离频段也不是严重问题,对性能的影响比较有限,这是相对于天线的优势,在面积足够的情况下,应优选 ETAB OOo 怕mim厂22771 180 90 210 6 240 30 270 THETA 上图为近场的图和馈电下的增益曲线,与下的增益相比,只小不到 ,性能还是很好的下面看距导电层的情况,仿真出的曲线为: m1 amm.s(11)-02a_mm2.(1=1243eg281qHz fre 1.06BGHz deri a mom a$1,1F-80E5 s11 FreqleIer 可见,中心频率变化不人,但反射系数增加到的带宽已很窄,图上标识的是的频率点,约有看增益曲线: (1,1)= alley -3 1. 上图是距导电层减到的曲线,中心频率略有提高,但反射系数达到,相当而在频段,反射系数大约在之间,即在~之间, 性能已明显劣化。如果看曲线图: Power Gain' Directivity E ficiency岛 Radiated P one E能vAa 三 H,如t2 THEA中专92 THET00nt9nrnit 天线效率从降低到,性能有了较明显降低。吕GH 〔 B(if a mom a.5:1,1)F=2.14 42GH2 valle dIta a.(1,1)2=1.213 11 00- 200- -25- Frequency 如果距导电体距离只有,上图仿真出天线的曲线,反射系数只有了,而且还出现了另一个谐振点, 频段的反射系数只有左右, 。此时,看曲线 Powel anD≡ ciTy E t clancy [2 Radl atec pr EdAr色a 三 ./ THETA +90DOo U 90.000j TE0bC选 T也T0000b30.m0 天线效率降到而在距离时能到可见,为了不明显影响天线的性能,下方的导电体最好应在距离以上,否则就会明显影响天线的辐射。如果必须这样使用,需要按照这种情形做适当凶参数调整,而且应当使用矢量网络分析仪进行测试确认。

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