利用ADS Momentum设计微带天线(Patch Antenna)

    另一个例子是ADS系统内建的例子。这个例子可以从ADS Main Window中的File example project momentum antenna single_patch_prj找到，我们也可以用之前建入的Equation去计算电路的尺寸，如图12。将基频(fundamental frequency)设定为为7.6GHz，基板的介电系数为2.2、厚度为0.79mm，之后建构实体电路在Layout Window内，如图13所示。模拟完之后可以在Data Display Window 中看到结果，从图14中可以看到两个谐振的频率点，一个在7.6GHz，一个在1??8.37GHz。用第二个分析方法来看可以知道第一个谐振频率为TM001 mode；第二个谐振频率为TM030 mode，电流变化和远场场型分别在图15、16中。　

图12 计算电路的尺寸　

图13 电路的布局图

图14 在Data Display Window中秀出模拟结果

(a)TM001 7.6GHz

(b)TM030 18.37GHz

图15 电流变化　

(a)远场场型 7.6GHz　

(b)远场场型 18.37GHz

图16 远场场型

结论

    本文一开始先介绍天线馈入的方式，不同的馈入方式对平板天线的效能有决定性的影响，Transmission Line Feed 可以改变输入的阻抗值，对谐振频率并不会有太大的影响，Coaxial Feed和平板天线的排列成正交垂直，所以有很好的隔离度，Coupled Feed是利用coupled line 把能量耦合到天线上再幅射出去，这种方式耦合的能量通常较小，Buried Feed是把天线做在上层，传输线做在下层，同时使这二个部分达到最佳化，Slot Feed 是改良自Buried Feed 的架构，在传输线和天线中间放上接地面，使二者有很好的隔离度。

    其次介绍两种分析平板天线的方法，一种是以Transmission-Line Model 来分析电路，另一则利用Cavity Model来做分析，利用Transmission-Line Model 可以设计平板天线的实际尺寸，再利用ADS 做模拟，如第一个设计的例子所述，利用Cavity Model 可以对平板天线实际的谐振情形有更深入的了解，如第二个例子所述。

    以ADS实际设计几个例子，主要的目的是希望能帮助设计者使用ADS快速的完成设计的工作。更深入的理论可以参考Constantine A.Balanis , antenna theory　analysis and design, Second Edition, Wiley, CH12, 2000。