基于CC2430芯片的2．4GHz微帶天線(xiàn)設計

從圖中可以看出，理論計算結果與實(shí)際相符，中心頻率約為2．4 GHz。只有天線(xiàn)的輸入阻抗等于饋線(xiàn)的特性阻抗時(shí)，饋線(xiàn)終端才沒(méi)有功率反射，饋線(xiàn)上沒(méi)有駐波，天線(xiàn)才能獲得最大功率。從輸入阻抗圖得到，在2．4 GHz時(shí)天線(xiàn)輸入阻抗實(shí)部為8．55，虛部為-42．05，他與50 Ω饋電系統不匹配，反射系數S11較大，所以需要進(jìn)一步匹配。

5 阻抗匹配
為進(jìn)一步減小反射系數，達到理想匹配，并且使中心頻率更加精確，要對天線(xiàn)進(jìn)行阻抗匹配。
5．1 匹配原理
在2．4 GHz微帶天線(xiàn)饋線(xiàn)后端串聯(lián)一根50 Ω的微帶傳輸線(xiàn)，使得S11在等反射系數圓上旋轉，到達g=1的等g圓上，然后再并聯(lián)一根50 Ω傳輸線(xiàn)，將S11參數轉移到接近處，這時(shí)就把輸入阻抗8．55-j42．05匹配到50+j0，達到了與50 Ω饋電系統的匹配，這實(shí)質(zhì)也是利用史密斯圓法進(jìn)行阻抗匹配的理論。微帶線(xiàn)匹配法就是計算串聯(lián)的微帶傳輸線(xiàn)和并聯(lián)的微帶傳輸線(xiàn)的長(cháng)度。
5．2 匹配的過(guò)程
天線(xiàn)輸入阻抗為8．55-j42．05，這樣天線(xiàn)可以等效為一個(gè)電阻和電容的串連，設電阻為R1，電容為C1。

由式(6)計算得到R1=8．55 Ω，C1=1．57 pF。
在A(yíng)DS中新建一個(gè)Schematic文件，在這個(gè)原理圖中畫(huà)出天線(xiàn)所的等效電容和電感，并且添加一個(gè)MLIN元件一個(gè)MLEF元件。其中MLIN元件代表串聯(lián)傳輸線(xiàn)，MLEF元件代表并聯(lián)傳輸線(xiàn)，設定這兩個(gè)元件的寬度為1．23 mm，長(cháng)度初值為10 mm，并設定優(yōu)化范圍為1～20 mm。再添加一個(gè)三端口連接器MTEE_ADS，3個(gè)端口的寬度都設定為1．23 mm。將電容、電感、MLEF元件、MLIN元件以及MTEE_ADS聯(lián)接起來(lái)，如圖4所示。

如圖4設置MSub元件介質(zhì)層和金屬層的各項參數，和S-Parameters元件中頻率范圍和掃描間隔。并在GOAL元件中設置優(yōu)化目標，即將反射系數S11優(yōu)化到-70dB。最后設置OPTM元件中的優(yōu)化方式，常用的優(yōu)化方法有Random(隨機)、Gradient(梯度)等。隨機法通常用于大范圍搜索時(shí)使用，梯度法則用于局部收斂。文中選擇Random，優(yōu)化次數為300，其他的參數一般設為缺省。