图1矩形微带贴片天线几何和立体图形
本文设计的矩形微带贴片天线只在介质基片的一面上有辐射单元，所以，可以用微带线或同轴线馈电。
该天线利用微带线进行馈，用微带线馈电时，馈线与微带贴片是共面的，因此可方便的一起光刻，制作简易。
但馈线自己也有辐射，从而搅乱天线方向图，降低增益，为此，一般要求微带线不可以宽，
希望微带线宽远小于波长。
因为天线输入阻抗不等于平时的50欧姆传输线阻抗，所以需要般配，采纳一段微带线进行阻抗变换实现般配。
基于ADS设计的矩形微带贴片天线如图2所示，包含最左侧的矩形辐射贴片、中间的微带阻抗变换节和右侧的任意长度的微带馈线。
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图2设计矩形微带贴片天线模型
三.矩形微带贴片天线设计及仿真结果
先利用天线工作频率及介质基板的参数，计算得出贴片的长度和宽度。
初步设计矩形贴片的模型，设置介质基板的厚度、相对介电常数和消耗角正切等参数，依据微带天线的技术指标：
谐振频率（ResonaceFrequency）
带宽（Bandwidth）
反射消耗（ReturnLoss）
输入阻抗（Impedance）
增益（Gain）
用ADS电磁仿真软件进行仿真和调理，快速地设计出满足系统要求频带的天线。
本文设计的天线是设计在相对介电常数为，厚度为，消耗角正切值0.02的基板上的中心频率为2.0GHz矩形微带贴片天线，贴片的长度为
，宽度为30mm；微带阻抗变换节的长宽分别为、；微带馈线的长宽为、；激励端口P1的参照是GND地平面，
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端口阻抗设置为50Ohm。
（1）矩形微带贴片天线仿真过程
1.建模层选择
矩形微带贴片天线在设计中考虑是单面天线，该模型采纳的是单面覆铜
板，在Layout中设置cond层为贴片。
2.层定义
经过层定义Momentum=>Substrate=>Create/Modify设置SubstrateLayer
及MetallizationLayers相关参数。
3.端口定义
经过端口定义即Moumentum=>PortEditor,设置cond层端口Port1可得在
Layout中设计天线的全貌为：
图3在Layout中模拟矩形微带贴片天线全貌图
4.S参数仿真
由Moumentum=>Simulation=>S-parameters设置扫描范围为—
3.0GHz可得：
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图4模拟矩形微带贴片天线的S参数
从图中可以看出S参数的中心频率为，但是S（1,1）参数性能很差，
远小于-10dB。
所以后续要进行般配及优化设计。
5.般配设计
在原理图窗口中由Tools=>SmithChart打开圆图般配窗口，设置天线的阻抗参
数选择微带线般配可得：
图5SmithChart用微带线般配
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微带般配线的特色阻抗Z0为125Ohm电长度，由Linecalc计算匹
配微带线的物理尺寸和馈线的宽度。
在原理图中设计般配电路如图6：
图6矩形微带贴片天线的原理图般配
6.原理图S参数仿真
由Simulation可得S参数：
S（1,1）=-45.888dB完整吻合设计要求
图7原理图般配电路的S参数
7.设置般配及馈线层
Layout中增添微带般配线及馈线，设置为cond层。
设计好的矩形微带贴
片天线模型如图8
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图8矩形微带贴片天线模型
（2）天线模型S参数模拟
经过对S参数的模拟可得：
相对带宽（计算获得）
回波消耗
由Moumentum=>Simulation=>S-parameters可得：
图9矩形微带贴片天线的S参数
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谐振点频率基本满足2GHz周边，反射消耗为dB（S（1,1））为
。
约在（1.984GHz-2.021GHz）的工作频带范围内为天线带宽，天线的
相对带宽约为1.85%。
由Smith圆图输入阻抗为Z0*（0.892-j0.049）=44.6-j2.45。
由以上参数可知设计矩形微带贴片天线完整吻合设计要求。
（3）显示表面电流
1.矩形微带贴片天线由两段不一样宽度的微带线及金属贴片构成，信号从微带馈线端点馈入，在天线的贴片大将产生必定的电流分布，这类电流分部就是在天线四周空间激倡导的电磁场。
由Momentum=>Post-processing=>RadiationPattern,选择Current=>Set
PortSolutionWeights,单击OK,而后选择Current=>PlotCurrents,分别选择0°、
90°、180°、270°天线表面电流。
由图可知：
由电流相位进行的不一样相位扫描刷新获得的成效，电流分布遇到相
位常数的影响。
几何结构的对天线表面电流有影响。
电流是如何在贴片结构中运动从而激倡导电磁场。
经过这类方法的修正比传统尝试多次加工和调整贴片或不停进行
切割要更为精确。
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图10天线表面电流模拟图
2.天线的增益
图11天线的增益图
由Momentum=>Post-processing=>RadiationPattern=>2Ddatadisplay.
由图中可得天线增益的实部Gain≈。
（4）天线的E面辐射方向图
Momentum中使用的距量法（MOM）仿真技术假设介质平面是无穷大的，大多数应用都近似满足这样的条件。
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图12天线的三维辐射图
由Momentum=>Post-processing=>RadiationPattern=>FarField=>FarFieldPlot可得矩形微带贴片天线E面的三维方向图，由图可知体现对称全向的方
式向外进行辐射。
1.模拟测得天线各项参数及参数调试结论
由Momentum=>Post-processing=>RadiationPattern=>FarField=>Antennaparameters测.得的该矩形微带贴片天线的各项参数表如辐射功率为
，增益为，方向性为6.17905等。
图13天线参数
2.经过Momentum=>Component=>Parameters对矩形微带贴片天线的各项参数的调试优化可得一些结论：
微带贴片的长度增大，谐振频率在较大幅度内减小。
微带贴片的宽度增大，谐振频率也会减小。
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介电常数越高则天线的谐振频率越低。
四.结束总结
矩形微带贴片天线是一种宽带全向的平面天线在无线通讯和WLAN中得
到广泛的应用，这类天线从前的设计与解析是用等效电路大概的计算，在利用实验的方法调试直到满足为止。
而经过辅助软件的设计，研究微带馈电结
构的参数对天线宽频特征的影响，在理论计算的基础上选择合理的参数，试
制微带贴片天线，得测试结果与计算结果吻合较好。
本文实现了一种频率高，相对带宽大，驻波小，方向性好的微带贴片天
线，拥有质量轻、体积小，易于制造易与有源器件和电路集成为单一模块等
诸多长处。
五.参照文件：
[1]M.M，拉德马内斯《射频与微波电子学》北京科学第一版社
[2]联繓仪《微带天线》清华大学第一版社
[3]毛乃宏、供新德《天线丈量手册》国防工业第一版社
[4]陈艳华《ADS应用详解》人民邮电第一版社
[5]康行健《天线原理与设计》北京理工大学第一版社
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