Adaptação de impedância e antena ADS 2011

Antena Integrada com rede de adaptação. 1 A ANTENA
Primeiramente uma antena do tipo “Patch” foi projetada. Antes de fazer o layout da antena foi necessário definir o seu substrato. A Figura 1 ilustra o substrato, com suas dimensões e materiais. Os metais “1” e “2” são de cobre e possuem uma espessura de 0,7mils cada, sendo que o metal1 foi utilizado para a antena e o metal 2 como plano de terra.

Figura 1:Substrato de FR-4 com cobre nas duas faces.

Após a definição do substrato o layout foi feito. Nesse ponto foi preciso estender o plano de terra um pouco além das dimensões da antena pois o simulador não estava identificando os pinos corretamente.
A Figura 2 ilustra o layout utilizado, onde o metal 2 está em vermelho e o metal 1 em verde.

Figura 2: Layout da antena projetada.

A passo seguinte foi a preparação e posterior simulação da ferramenta EM do ADS. Para tanto, duas portas foram adicionadas ao layout da antena, a porta1 no metal1 e a porta2 no plano de terra. A porta da simulação EM foi definida como P1 sendo o polo positivo e P2 a referência. O plano de “sweep” foi de 2,1 GHz até 2,7 GHz e um ponto singular em 2,4 GHz foi adicionado. O substrato utilizado foi o definido anteriormente. A Figura 3 ilustra a magnitude e a fase da antena. É possível observar o vale em
2,4 GHz.

Figura 3: Magnitude e Fase da antena em função da frequência.

A Figura 4 mostra a carta de Smith para o coeficiente de reflexão da antena. Uma impedância com parte imaginária negativa era esperada, uma vez que antena utilizada é muito parecida com um capacitor de placas paralelas, porém não foi isso que aconteceu. A impedância da antena para uma frequência de 2,4 GHz é de ZL= 126,6 +j37.
A Figura 5 ilustra o layout da antena. A Figura 6 mostra o diagrama 3D de radiação da antena.
Apesar de ser uma imagem extremamente estética ela não demonstra claramente o comportamento da antena. A partir de cortes no diagrama da Figura 6 é possível obter diagramas