天线三元件等效电路仿真札记

发表时间：2024-03-14 文章来源：

如何利用ADS做阻带天线RLC等效电路来画出等效S11？这篇文档设计了一个普通三端口等效电路,供大家参考。

一、电容C ，电感L ，品质因数Q 的计算

1、实部曲线阻带峰值对应的纵坐标为电阻R值。

2、带宽BW 的计算办法：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

3、然后相应计算得到电感L 和电容C 的值。

二、实例：以一个简单的双频双极化毫米波天线的等效电路为例：

首先，结合S参数及Z阻抗图

该毫米波天线中的每个阻带对应于一个RLC 谐振并联电路。由于天线有三个谐振频率，应该对应有三个阻带，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底层辐射贴片26GHz，第二个电路单元对应于顶层38GHz，第三个电路单元对应顶层42GHz。

使用HFSS 求得阻抗曲线如下：

第一个阻带：f1=26GHz, R1=49Ω

BW1的计算： R1’=49*0.707=34.64Ω

BW1=两点间频率差=27.2-24.46GHz=2.74GHz

品质因数Q1的计算：Q1=26/2.74=9.48

电容C1的计算：

电感L1的计算：

HFSS及ads结果：

第二、三个阻带同理，并进行简单对应优化后，整体等效电路及其结果如下：

此外需要注意的是，目前学术界主流的为四元件等效电路,具体可参考文献：

[1] T. L. Simpson, "A Wideband Equivalent Circuit Electric Dipoles," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 68, no. 11, pp. 7636-7639, Nov. 2020, doi: 10.1109/TAP.2020.2996765.

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