天線三元件等效電路仿真札記

如何利用ADS做阻帶天線RLC等效電路來畫出等效S11？這篇文檔設計了一個普通三端口等效電路,供大家參考。

一、電容C ，電感L ，品質因數Q 的計算

1、實部曲線阻帶峰值對應的縱坐標為電阻R值。 

2、帶寬BW 的計算辦法：在每個波峰處，大于峰值的0.707倍的頻率覆蓋寬度即為帶寬BW

3、然后相應計算得到電感L 和電容C 的值。

二、實例：以一個簡單的雙頻雙極化毫米波天線的等效電路為例：

首先，結合S參數及Z阻抗圖

該毫米波天線中的每個阻帶對應于一個RLC 諧振并聯電路。由于天線有三個諧振頻率，應該對應有三個阻帶，因此對應于三個RLC 諧振并聯電路串聯。其中，第一個電路單元對應于底層輻射貼片26GHz，第二個電路單元對應于頂層38GHz，第三個電路單元對應頂層42GHz。

使用HFSS 求得阻抗曲線如下：

第一個阻帶：f1=26GHz, R1=49Ω

BW1的計算： R1’=49*0.707=34.64Ω

BW1=兩點間頻率差=27.2-24.46GHz=2.74GHz

品質因數Q1的計算：Q1=26/2.74=9.48

電容C1的計算：

電感L1的計算：

HFSS及ads結果：

第二、三個阻帶同理，并進行簡單對應優化后，整體等效電路及其結果如下：

此外需要注意的是，目前學術界主流的為四元件等效電路,具體可參考文獻：

[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.