如何利用ADS得到超宽带阻带天线的等效电路图S11.doc

一、电容C，电感L，品质因数Q的计算

实部曲线阻带峰值对应的纵坐标为电阻R值。

带宽BW的计算方法：在每个波峰处，大于峰值的0.707倍的频率覆盖宽度即为带宽BW。

然后相应计算得到电感L和电容C的值。

实例：求以下超宽带三阻带天线的等效电路相关参数：

该天线中的每个阻带对应于一个RLC谐振并联电路。由于天线有三个阻带，因此对应于三个RLC谐振并联电路串联。其中，第一个电路单元对应于辐射贴片H形槽，第二个电路单元对应于接地板的双L形槽，第三个电路单元对应于馈线下方的矩形槽。

使用HFSS求得阻抗曲线如下：

第一个阻带：f1=3.5GHz,R1=357Ω

BW1的计算：R1’=357*0.707=252Ω，对应于上图点m4、m5，BW1=3565-3421=144MHz

品质因数Q1的计算：Q1=3500/144=24.3

电容C1的计算：

电感L1的计算：

第二个阻带：f2=5.6GHz,R2=268Ω

BW2的计算：R2’=268*0.707=189Ω，对应于上图点m6、m7，BW2=5658-5505=153MHz

品质因数Q2的计算：Q2=5600/153=36.6

电容C2的计算：

电感L2的计算：

第三个阻带：

第三个阻带相比前两个阻带情况特殊一些，主要问题在于以下两点：

1〕阻抗曲线第三个波峰对应于8.25GHz，而HFSS的S11图的第三个波峰对应于8GHz。

2〕由图可得波峰峰值对应R3=89Ω，经计算R3’=89*0.707=63Ω，此时发现在第三个波峰后所有阻抗实部值均大于63Ω，无法得到BW。

针对以上两点，采取以下措施：

1〕为了防止得到的回波损耗与期待值相差过大，f3的取值取折中值8.1GHz；

2〕为了得到BW3以方便计算，我们只能将R3’的值整体提升到一定值，在本例中，我们假设R3’为76Ω。

3〕按照以上两步先计算出暂时的电容C3和电感L3。然后做等效电路图画出等效电路图的S11，此时ADS画出的S11与HFSS中给出的S11比照，第三个阻带将可能会有频率的偏移，随后我们调整电容C或电感L的值，将阻带偏移修正。

4)修正后再根据公式倒推最终的BW3和Q3。

得到假定的值：BW3=8510-8120=390MHzQ3=8100/390=20.8C3=4.59pFL3=84.11pH

随后我们画电路图，得到S11图，导出数据后与HFSS的图进行比拟

我们发现，等效电路图的S11图第三个阻带往高频偏移了，因此我们需要适当增加电感L或电容C的值。在这里我们保持其它参数不变，将C3的值由4.59pF提高到4.89pF，结果发现，此时等效电路图的S11图第三个阻带与HFSS的S11图匹配良好。

因此，最终的C3为4.89pF，L3仍然为84.11pH。如有需要可再重新计算f3，BW3，Q3。

需要注意的是：

1〕由于我们在计算L3和C3时做了假设取值〔f3和BW3〕，因此L3和C3的值不是唯一确定的，包含很多种可能的值，只要使得等效电路图的S11与HFSS中得到的S11相匹配就可以。

2〕BW3的假设取值会略微影响S11中第三个阻带的带宽，我们只要保证BW3不要过大或过小就可以，假设不满意可重新调整BW3的假设值重新计算。

二、ADS的操作步骤：

1.选择ADSProduct

2.新建工作区，File-New-workspace。

3.右键选择工作区，新建电路图NewSchematic

4.画RLC电路，具体界面如下：

主要分为两类：

BasicsComponents：电阻R，电感L，电容C

Simulation-S_Param：终端Term，均设为50欧姆，具体连接见上图。

S-parameters(S-P)，设置扫频范围和扫频步长。

连接和设置好之后点击Simulate〔工具栏中的齿轮按钮〕随后会弹出如下列图界面：

5.数据处理

画S11图：点击左侧Palette中的第一行第二列，随后在弹出的选项框中双击S〔1,1〕，选择dB即可

导出数据：点击左侧Palette中的第三行第二列，随后在弹出的选项框中双击S〔1,1〕，得到如下界面：

再双击右侧Traces栏下的S〔1,1〕，此时会弹出窗口：

在ComplexDataFormat下拉列表中选择dB/Dergees或者dB/Radians,即可得到数据列表：

右键点击列表框，选择Export-CSVfile，即可导出CSV文件，随后使用Excel进行处理，取出相应的dB值即可。