波导是微波器件中常用的一种结构，金属波导具有导体损耗和介质损耗小、功率容量大、没有辐射损耗、结构简单、易于制造等优点，广泛应用于3000MHz至300GHz的厘米波段和毫米波段的通信、雷达、遥感、电子对抗和测量等系统中。但其存在的缺点也是明显的，如矩形波导通常体积较大、不易与其他微波电路和器件集成、不利于平面化等。基片集成波导是近年来发展出的一种新型的波导结构，它颠覆了人们以往对于金属矩形波导的认识，通过在介质基板上打通孔等方式大幅度地减小的波导的尺寸，同时不影响波导低插损、低辐射、高功率容量的特性，赋予了波导易于集成的小尺寸，降低了成本，也使制造工艺更为简单，具有很强的竞争力。

由于在波导上适当地开槽会辐射出电磁波，因此波导缝隙常被用作天线的设计。对基片集成波导的单个纵向缝隙的辐射特性进行研究，可以从辐射特性地角度来认识基片集成波导，理解基片集成波导所具有的优势，为基片集成波导在微波器件设计中的应用提供理论依据，有利于基片集成波导的进一步推广。本文首先介绍了基片集成波导的概念、特点，以及发展现状，然后对基片集成波导单个纵向缝隙的导纳提取进行了理论推导，在此基础上，运用仿真软件HFSS和Matlab对基片集成波导的单个纵向缝隙的辐射特性进行了仿真和分析，以期为推广基片集成波导的应用略尽绵力。

2  基片集成波导简介

2．1  基片集成波导的概念及特点[14]

基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide，SIW）技术是近几年提出的一种可以集成于介质基片中的具有低插损、低辐射、高功率容量等特性的新的导波结构，它可以有效地实现无源和有源集成，使微波毫米波系统小型化，甚至可把整个微波毫米波系统制作在一个封装内；而且它的传播特性与矩形金属波导类似，所以由其构成的微波毫米波甚至亚毫米波部件及子系统具有高Q值、高功率容量，易与其它平面电路和芯片集成等优点，同时由于整个结构完全为介质基片上的金属化通孔阵列所构成，所以这种结构可以利用普通PCB工艺、LTCC工艺、甚至薄膜电路工艺精确实现。源]自=优尔-·论~文"网·www.youerw.com/

基片集成波导结构可以用来设计各种各样的高Q值的器件，比如滤波器，T型接头，双工器等等；也可以在基片集成波导上设计缝隙阵天线。与传统的波导形式微波毫米波器件的加工成本相比，基片集成波导微波毫米波器件的优势主要表现在加工成本十分低廉，不需任何事后调试工作，增强了制造过程中的可重复性和可靠性，非常适合微波毫米波电路的集成设计和大批量制作。因此，在微波、毫米波领域，基片集成波导受到了国内外专家学者的广泛关注。

2．2 基片集成波导的发展现状

基片集成波导在十几年的发展中有很多丰硕的成果，根据笔者所查阅的资料，对基片集成波导的研究主要集中在三个方面，一是基片集成波导本身的特性，及其和波导尺寸的关系，二是基片集成波导在设计微波器件中的运用，包括与其他微波电路的集成，三是对基片集成波导的发展趋势的研究，包括一些创新性的探讨。

1998年，Hirokawa[1]和Uchimura[2]分别提出了一种通过金属通孔的一维阵列形成的结构，他们注意到金属通孔的阵列可以起到和金属壁相似的作用，是基片集成波导的雏形。此后，加拿大蒙特利尔大学的吴柯教授及其课题组，对基片集成波导进行了多方面的研究，首次详细的研究了基片集成波导周期性结构的导波和模式特性，指出了基片集成波导与常规矩形波导的之间的明显差异，得出了基片集成波导的导模只有TEn0模式的结论，且TEn0模在基片集成波导中传输的色散特性与其在矩形波导中的十分相似。用两排金属通孔和上下导体表面就能模拟一个介质填充的矩形金属波导，从而把波限制在一定的范围内向前传输。其中，金属通孔直径和波长的比例关系、金属通孔直径和通孔间距的比例关系都会影响基片集成波导的插入损耗。[3][4] HFSS基片集成波导单个纵向缝隙辐射特性研究(2):http://www.youerw.com/tongxin/lunwen_66478.html