天线匹配辅助设计-借助ADS软件（版本ADS2009）

1.打开ADS并新建一个工程文件

点击Create A New Project,将弹出下面的对话框：

这里要注意两点：

Project Technology Files一定要选择正确的单位，一般选择millimeter
文件路径请不要带有中文和空格，在default\后面输入工程（Project）的名称。

这里我们将要建立的工程命名为“AntennaMatching”，点击OK建立工程。

2.建立、保存电路图文件

工程建立后会自动弹出电路图（Schematic）文件，如图所示：

注意：此时电路图文件还未保存。在进行设计之前，建议先保存电路图文件。

若电路图文件未自动弹出，可以新建一个，具体方法如图：

点击之后会新建一个未命名的电路图文件，先命名并保存为Matching1.

（在ADS中，所有的电路图文件后缀名是.dsn）

3.创建一个一端口电路的仿真：

为了生成一个合适的s1p文件（后面用来放入仿真或测试得到的天线无源参数），这里先进行一个任意的一端口电路仿真，并生成.s1p文件。

注意：这个方法只针对无法直接得到.s1p的情况。若电磁仿真软件和矢网能够生成一端口s1p文件，则可跳过此步。另外，该方法对两端口网络的其中任何一个端口都是同样适用的。

选择Tlines-Ideal中的TLIN元件（理想传输线,会和实际传输线有所差别）并将其拖拽放置到电路图中。

双击可以改变这段理想传输线的参数：

这里我们可以用默认的参数即可。

为了得到这个一端口网络的S参数，我们要加入S参数仿真控制器和端口：

在左上角下拉菜单中选择“Simulation-S_Param”选择其中的S P和Term两个元件，拖拽加入电路图文件中，并将Term接地：

连接完成后电路图如图所示：

此时需要设置S参数仿真的频率，请按照实际测试的频率范围设置，比如这里设置700MHz到2.3GHz，选取201个仿真点。双击S-Parameters仿真控制器进行设置：设置完成后点击F7,或者下面的图标开始仿真：

如图所示设置参数，将仿真的文件写入到一个名叫Antenna1.s1p的文件中，点击Write to File可产生此文件。用记事本打开文件，文件中应该有如下内容

! Created Mon Apr 01 16:47:29 2013

# hz S ma R 50

! 1 Port Network Data from SP1.SP block

! freq magS11 angS11

700000000 0.9999999999 -126

708000000 0.9999999999 -127.44

716000000 0.9999999999 -128.88

724000000 0.9999999999 -130.32

……

请保留头文件中感叹号之后的内容。下面用从矢网中测试导出的.csv文件替换后面的每个频率点对应的S11的幅度和相位，其中第一列是频率，第二列是幅度，第三列是相位。例如：在图中的文件夹中，TXT104m.csv是失网导出的幅度信息，而TXT104p.csv失网导出的相位信息，我们将这两个文件的幅度和相位合并在一起，并删除掉其他的头文件，如下图：

然后用此系列数据替换生成的Antenna1.s1p文件中除头文件外的其他信息。

注意，如果导出的s1p文件是S参数的幅度和角度，请一定确认失网中导出的两个csv文件分别是幅度和相位。若是dB和角度，一定要做出相应的改变。

4.一端口天线响应的仿真：

天线实测S参数的提取分为“天线测试”“参考面的移动”以及“S参数的生成”三个步骤进行：

在电路图文件左上角下拉菜单中选择“Data Item”项，将其中的s1p元件拖拽入电路图文件，替换掉刚才的90°理想传输线。

双击S1P，选择s1p文件的路径

之后点击F7开始仿真：

仿真完成后会自动弹出一个空白的数据显示窗口：

我们在里边加入S参数幅度和Smith Chart的内容显示：

5.匹配网络设计：

进行天线匹配的方法，主要有下面几种：假设需要将给出的天线低频匹配到1 GHz，而高频基本不受影响。那就需要选择合适的匹配电路。当然，也可以借助ADS的智能匹配工具。我们需要在ADS设计并调试匹配网络，现以ADS中的SmithChart智能元件的方法进行匹配。

将左上角下拉菜单中Smith Chart Matching中的SmithChartMatchingNetwork元件插入原来的天线s1p文件和端口1之间。

双击此元件，设置频率为1GHz:

然后在菜单中选择Tools>Smith Chart

弹出的对话框中如下图选择：

确认频率为1GHz，Z0为50ohm.

点击Define Source/Load Network Terminations,并如下图设置：请将Load Impedance类型选择为S-Parameter File，并勾上Enable Source Termination和Enable Load Termination两项。点击Apply, OK.这时可以看到，在Smith Chart上，源和负载的位置就确定下来了。有两种方法可以进行阻抗匹配：

6.自动匹配法：

第一种是ADS可以自动搭建一个L型的匹配网络，这时点击Auto 2-Element Match:弹出下面两种可选的匹配网络，选择一种弹出下面两种可选的匹配网络，选择一种这时候匹配已经完成

这时候再进行仿真，可以得到匹配后的相应：

在电路图中，选择看Smith Chart的子电路：

可以看到L型的匹配的元件：注意：共有八种可能的L型两集总元件匹配电路，如图所示：

需要根据实际阻抗特点，避开匹配禁区，并考虑插损和频率响应之后确定最佳选择。

注意：匹配禁区：由于元件频率特性，针对某一特定待匹配阻抗，一旦选定了一种匹配电路的拓扑，那么就有一些区域是该电路无法匹配达到的，如下图示例：

因此在电路匹配中要合路选择电路元件拓扑，或者采用或者辅助其他匹配手段。

7.手动匹配法：

在Smith Chart工具上，也可以采取手动的方法进行匹配。还是拿上面的天线为例，可以选择左侧Palette部分的元件进行阻抗匹配。

例如我们先选择一个串联电容加入电路中：可以看到负载的阻抗在史密斯圆图上发生了移动。这个时候，再需要加入一个并联电感就可以实现匹配：若选择的串联电容值不合适，可能出现最终阻抗并未达到匹配点，这个时候可以拖拽住A点移动，再改变B点的位置到匹配点。：注意：在调节低频匹配的时候，可以在右边的窗口中观察到高频的变化，这样可以选择一个对高频影响较小的匹配电路的组合，保证在低频匹配的时候尽量不影响高频的匹配。另外，如果需要同时实现高频和低频的匹配，可以采用下图的集总双频匹配电路形式：