利用ADS设计平板天线

1、利用ADS設計平板天線首先在ADS Main Window中開啟一個Data Display Window(點選window new data display)後在此視窗中建入Equation(1)、(2)、(3)如圖1，然後在Layout Window中畫出電路圖形(圖2)，而後點選Layout Window中momentum substrate create/modify 去定義基板參數(圖3、4)；點選momentum mesh setup，設定切割區塊的大小和切割的頻率，如圖5；點選momentum simulation S-parameters，啟動電磁模擬器momentum並開始模

2、擬，如圖6。模擬結束後可在Data Display Window中看到模擬結果，如圖7所示，點選momentumapost -processingaradiation pattern，去看遠場場型(Far-field pattern)，如圖8所示；在圖8的視窗中可點選currentset port solution weights，設定想看電流變化的頻率點，如圖9、10。圖11秀出在諧振頻率點的電流變化。圖1 在data display window中建入equations圖2 平板天線的佈局圖圖3 定義基板參數圖4 定義金屬參數圖5 設定mesh frequency 和 mesh densi

3、ty圖6 模擬設定圖7 在Data Display Window中秀出模擬的結果圖8 遠場場型圖9 設定想看的頻率點圖10選擇觀看結果的視窗(a) 在0度的電流變化(b) 在60度的電流變化(c) 在120度的電流變化(d) 在180度的電流變化(e) 在240度的電流變化(f) 在300度的電流變化(g)在360度的電流變化圖11諧振頻率點的電流變化另一個例子是ADS系統內建的例子。這個例子可以從ADS Main Window中的 File example project momentum antenna single_patch_prj找到，我們也可以用之前建入的Equation去計算電路

4、的尺寸，如圖12。將基頻(fundamental frequency)設定為為7.6GHz，基板的介電係數為2.2、厚度為0.79mm，之後建構實体電路在Layout Window內，如圖13所示。模擬完之後可以在Data Display Window 中看到結果，從圖14中可以看到兩個諧振的頻率點，一個在7.6GHz，一個在18.37GHz。用第二個分析方法來看可以知道第一個諧振頻率為TM001 mode；第二個諧振頻率為TM030 mode，電流變化和遠場場型分別在圖15、16中。圖12 計算電路的尺寸圖13 電路的佈局圖圖14 在Data Display Window中秀出模擬結果(a)

5、 TM001 7.6GHz(b)TM030 18.37GHz圖15 電流變化(a) 遠場場型 7.6GHz(b)遠場場型 18.37GHz圖16 遠場場型結論    本文一開始先介紹天線饋入的方式，不同的饋入方式對平板天線的效能有決定性的影響，Transmission Line Feed 可以改變輸入的阻抗值，對諧振頻率並不會有太大的影響，Coaxial Feed和平板天線的排列成正交垂直，所以有很好的隔離度，Coupled Feed是利用coupled line 把能量耦合到天線上再幅射出去，這種方式耦合的能量通常較小，Buried Feed是把天線做在上層，傳輸線做在下

6、層，同時使這二個部分達到最佳化，Slot Feed 是改良自Buried Feed 的架構，在傳輸線和天線中間放上接地面，使二者有很好的隔離度。    其次介紹兩種分析平板天線的方法，一種是以Transmission-Line Model 來分析電路，另一則利用Cavity Model來做分析，利用Transmission-Line Model 可以設計平板天線的實際尺寸，再利用ADS 做模擬，如第一個設計的例子所述，利用Cavity Model 可以對平板天線實際的諧振情形有更深入的了解，如第二個例子所述。    以ADS實際設計幾個例子，主要的目的是希望能幫助設計者使用ADS快速的完成設計的工作。更深入的理論可以參考Constanti