实验一：微带天线的设计与仿真一、实验步骤、仿真结果分析及优化1、原理分析：本微带天线采用矩形微带贴片来进行设计。
假设要设计一个在2.5GHz 附近工作的微带天线。
我采用的介质基片，εr= 9.8, h=1.27mm 。
理由是它的介电系数和厚度适中，在2.5GHz 附近能达到较高的天线效率。
并且带宽相对较高。
由公式：2/1212-⎪⎭⎫ ⎝⎛+=r r f cW ε=25.82mm贴片宽度经计算为25.82mm 。
2/11212121-⎪⎭⎫ ⎝⎛+-++=w h r r e εεε=8.889；()()()()8.0/258.0264.0/3.0412.0+-++=∆h w h w hle e εε ∆l=0.543mm ；可以得到矩形贴片长度为：l f c L er ∆-=22ε=18.08mm馈电点距上边角的距离z 计算如下：)2(cos 2)(cos 2)(501022z R z Gz Y er in ⨯===λεπβ22090W R r λ=（0λ<<W 条件下）得到：z=8.5966mm利用ADS 自带的计算传输线的软件LineCalc 来计算传输线的宽度，设置如下：计算结果：在这类介质板上，2.5GHz 时候50Ω传输线的宽度为1.212mm 。
2、计算基于ADS 系统的一个比较大的弱点：计算仿真速度慢。
特别是在layout 下的速度令人 无法承受，所以先在sonnet 下来进行初步快速仿真。
判断计算值是否能符合事实。
sonnet 中的仿真电路图如下：S11图象如下：可见，按照公式计算出来的数据大致符合事实上模拟出来的结果。
但是发现中心频率发生了偏移，这主要是由于公式中很多的近似引起的。
主要的近似是下面公式引起22090W R r λ=（0λ<<W 条件下）因为计算的时候没有符合0λ<<W 的条件（W=25.82mm ，而λ0＝120mm ，相对之下，它们间的差距不是非常大），因此会引起和事实的不符。
由于较为符合设想的结果，下面是本人利用ADS 软件来进行天线的计算： 首先，打开一个layout 文件，设定其单位如下：然后打开Momentum/Substrate/Create/Modify，参数设置如下：再设置Metallization Layers上参数如下；原始图画如下：各个参数定义如图，经过仿真，得到如下图象：得到了和sonnet仿真类似的图象，此时在2.5GHz下，S11=Z0(3.118+j4.771)然后进行远区场的模拟（在2.5GHz时候）：主要的功率增益，方向性系数和效率图如下：在0度的时候，天线增益为4.142dB，方向性为5.702dB。
由于天线中心不是在2.5GHz下，并且反射系数最小值也有-2.807dB。
所以要进行匹配。
三、匹配打开一个Schematic文件，将天线输入阻抗等效为一个纯电阻与一个电感串联后接地。
在2.5GHz条件下，采用L型网络匹配方式。
具体为串联一根50欧姆传输线，使得S11参数在等反射系数圆上旋转，到达g=1的等g圆上，然后再并联一根50欧姆传输线，将S11参数转移到接近0处。
具体电路匹配如图所示：此时匹配后的输出S11为0.027，如下所示此时已经差不多实现了匹配，接下来将它画入电路板中。
如图，实现了最终的电路图。
其中在电路的左端加一端50欧姆阻抗线，为了方便输入。
它的长度任定，这里取1～2mm。
用计算机模拟，得到输出S11图象如下：可见此时天线已经实现了匹配，天线的中心在2.5GHz，它的大小为0.1。
带宽大致为60MHz左右，相对带宽为：2.4%再次看天线的远处辐射场，如图：作为与前面的增益相对照，发现大致和匹配前相似，有略微减小是因为导线对电磁波的损耗引起的。
2.12.22.32.42.52.62.72.82.02.9freq, GHzd B (S (1,1))m1m1freq=dB(S(1,1))=-50.408Min2.450GHzfreq (2.000GHz to 2.900GHz)S (1,1)Linear Polarization0 00 00 00 Circular Polarization0 00 00 Absolute Fields0 0THETAM a g . [d B ]m2m1m1THETA=10*log10(real(Directivity))=5.653Max2.000Linear PolarizationTHETAM a g . [d B ]-80-60-40-20020406080-100100-135-90-4504590135-180180THETAP h a s e [d e g ]-80-60-40-2020406080-1001001020304050THETAM a g . [d B ]Axial Ratio-80-60-40-2020406080-100100-135-90-4504590135-180180THETAP h a s e [d e g ]Absolute FieldsTHETAM a g . [V ]-80-60-40-20020406080-100100-135-90-4504590135-180180THETAP h a s e [d e g ]-80-60-40-2020406080-1001001E-41E-31E-53E-3THETAM a g . [A ]HthetaHphi-80-60-40-2020406080-100100-135-90-4504590135-180180THETAP h a s e [d e g ]THETAM a g . [d B ]-80-60-40-2020406080-1001001020304050607080900100THETAP e r c e n t a g eEfficiency-80-60-40-2020406080-1001001E-71E-61E-51E-41E-84E-4THETAM a g . [m 2]Effective AreaRadiated Power-80-60-40-2020406080-1001001E-61E-51E-41E-31E-72E-3THETAM a g . [W /s t e r a d ]Circular Polarization-80-60-40-2020406080-100100-50-40-30-20-10-600THETAM a g . [d B ]E_left E_right-80-60-40-2020406080-100100-135-90-4504590135-180180THETAP h a s e [d e g ]-80-60-40-2020406080-10010040453550THETAM a g . [d B ]Axial Ratio-80-60-40-2020406080-100100-135-90-4504590135-180180THETAP h a s e [d e g ]Frequency M a g . [d B ]S11m1freq=dB(wdai1_mom_a..S(1,1))=-13.216Min2.436GHz2.22.42.62.82.03.0-1000100-200200FrequencyP h a s e [d e g]S11freq (2.000GHz to 2.900GHz)S11二、实验心得：用ads制作天线能够达到高精度，它与sonnet的不同在于它可以进行阻抗匹配的计算，使得天线更能符合实际的要求。
由于ADS仿真比较慢，因此在初步设计的时候最好先用sonnet进行仿真，然后利用ADS的匹配工具进行匹配。
便能方便精确的设计出一个好的天线。
从这个天线的设计中也可以发现，矩形贴片微带天线的带宽相对较小，这样就对下面的滤波器的设计提出了更高的要求。