微带线波导转换设计+文献综述(2)
基片集成波导[14~17]
(SIW)作为新兴的微波导波器件，其兼具矩形波导和介质
波导的优点，该器件的基本结构是用上下两片金属板间的两排定间距的金属通孔
来构成波导的金属壁，由于每排金属通孔的孔间距远远小于波长。因此，由缝隙
泄漏的能量很小。基片集成波导相当于内部填充了介质的矩形波导，具有与传统
波导类似的特性，如品质因数高、设计简便、体积小、易集成、造价低、重量轻
等优点。将基片集成波导用于滤波器或双工器等高 Q值的微波无源器件时，可以
使整个微波毫米波系统的体积大大减小，具有广泛的应用前景。
1.2 1.2 1.2 1.2 微带线 微带线 微带线 微带线— —— —波导基本理论 波导基本理论 波导基本理论 波导基本理论
微带线的几何结构[13]
如图 1.1（a）所示，宽度为 w 的导体印刷在薄的、厚
度为 d、相对介电常数为 r
ε 的接地电介质基片上；其场力线如图 1(b)所示。 这个均匀媒质取代了微带线的空气和电介质区域。给定微带线的尺寸，特征
阻抗可以计算为： 相应地，给定微带线的特征阻抗和介质基片的参数，即可用上式反推出微带
线的宽度。
矩形波导的结构如图 1.2所示。它的横截面是长度为 a、宽度为b 的矩形。 中空矩形波导可以传播 TM模和 TE模，但不能传播 TEM模，因为它只有一个
导体。矩形波导的基模为 TE10模，其截止频率为
为保证矩形波导为单模工作，a 取为λ/2∼λ，λ为工作频率对应的自由空间波
长。对于 TE10模，其波阻抗为
式中， 2 / k π λ = ，为电磁波在自由空间的传播常数， 2 / g β π λ = 为 TE10模电磁
波在波导中的传播常数。
从微带线到矩形波导的转换即完成两种传输线不同模式转换中的阻抗匹配。
1 11 1. .3 3 3 3 本文主要工作 本文主要工作 本文主要工作 本文主要工作
本论文探讨微带-波导以及微带-SIW 的传输线转换电路。首先对微带到波导
转换的方法进行综述，讨论了从微带线到波导转换的常用结构。然后针对微带探
针-波导过渡结构、共面结构的微带—SIW 转换和异面结构的微带—SIW转换分别
展开仿真设计。本论文的设计工作，将为相关毫米波雷达系统、通信系统和工程
化应用提供关键技术支持。
2 2 2 2 微带 微带 微带 微带— —— —波导转换的方法 波导转换的方法 波导转换的方法 波导转换的方法
标准矩形波导与微带、悬置微带间的转换方式有很多种。主要是微带一加脊
波导过渡、波导一微带探针、波导一鳍线一微带、微带一同轴线一波导。微带线
与 SIW的过渡形式可以分为两类：第一类为共面形式，即微带线与 SIW的一个宽
面在同一层介质基片上，这类结构可以仅用一层介质基片实现，加工工艺简单;
第二类为异面形式，微带线与 SIW的宽面分布在不同层的介质基片上，通过小孔
或缝隙发生耦合。
2. 2.2. 2.1 1 1 1 微带一加脊波导过渡 微带一加脊波导过渡 微带一加脊波导过渡 微带一加脊波导过渡
对于图 2.1所示阶梯加脊波导结构[5]
，通过一段宽带阶梯加脊波导把矩形波