矩形微带天线的设计

矩形微带天线的设计

[摘要] 微带天线以其体积小、重量轻、结构简单等优点被广泛用于微波通信接收系统及测量领域中。本文设计了一种中心频率为3.0 GHz矩形微带天线。根据矩形微带天线设计理论计算出天线参数，使用微波电路和通信系统仿真软件ADS(Advanced Design System)根据计算参数进行初次仿真，仿真结果不满足设计要求，于是对设计参数进行优化，在原理图中进行阻抗匹配电路设计，设计了微带天线的匹配网络，再对版图进行仿真优化，使结果满足设计要求，从而完成天线设计。仿真优化的结果表明该矩形微带天线的辐射特性基本符合设计要求，中心频率在3GHz,带宽达到了2.93%，增益达到了4.45dB,天线效率达到了76.513%。

[关键词] 矩形微带天线；ADS软件；匹配网络；仿真优化

目    录

0  引言 1

0.1  研究背景 1

0.2  微带天线的特点及发展情况 1

0.3  研究的目的和意义 2

0.4  本论文的主要内容安排 2

1  微带天线的基本理论 4

1.1  概述 4

1.2  传输线模型理论 4

1.3  微带天线结构及其馈电点 5

1.4  微带天线的辐射场 7

1.4.1  微带天线的辐射原理 7

1.4.2  辐射方向图 7

1.5  微带天线的基本参数 9

1.6  章节小结 12

2  匹配电路的基本理论 13

2.1  阻抗匹配 13

2.1.1  传输线的三种匹配状态 13

2.1.2  阻抗匹配的方法 15

2.2  史密斯圆图基本知识 16

2.3  章节小结 22

3  矩形微带天线的设计 23

3.1  设计的技术指标 23

3.2  微带天线的分析方法 23

3.3  介质基片的选取 23

3.4  矩形微带天线的设计公式 24

3.5  矩形微带天线参数的确定 25

3.6  章节小结 26

4  矩形微带天线的仿真 27

4.1  ADS仿真软件 27

4.2  仿真的流程 27

4.3  初次仿真 27

4.4  原理图匹配 34

4.5  电路版图的优化 38

4.6  仿真结果比较 43

4.6  章节小结 43

结论 44

感谢语 45

参考文献 46

附录一  英文原文 47

附录二  英文译文 61