毫米波在通信、雷达、制导、遥感技术、射电天文学、临床医学和波谱学方面都有重大的意义。利用大气窗口的毫米波频率可实现大容量的卫星-地面通信或地面中继通信。利用毫米波天线的窄波束和低旁瓣性能可实现低仰角精密跟踪雷达和成像雷达。在远程导弹或航天器重返大气层时，需采用能顺利穿透等离子体的毫米波实现通信和制导。高分辨率的毫米波辐射计适用于气象参数的遥感。用毫米波和亚毫米波的射电天文望远镜探测宇宙空间的辐射波谱可以推断星际物质的成分。

在微波毫米波中，微带线是微波集成电路中一种十分重要的传输形式，然而目前许多毫米波测试系统和器件的接口均采用矩形波导，因此，波导-微带转换器被广泛的应用毫米波单片集成电路和混合电路的检测以及波导与平面电路的连接中，以使两种传输线间具有良好的匹配过渡。波导-微带过渡技术便成为系统实现的关键技术之一，受到广泛研究。 

    随着微波单片集成电路越来越多应用于微波毫米波系统，在微波/毫米波电路和系统中经常需要进行两种传输线形式的转换。这种转换由波导一微带渡电路来完成。因此，波导到微带过渡结构性能的优劣便成为影响系统特性的关键因素之一。

    自从英国科学家麦克斯韦于1873年根据法拉第等前人的研究成果提出了电磁场完整方程组依赖，电磁场和射频/微波技术（包括天线技术）走过了持续发展的漫长路程。近十几年来，雷达、通信、导航、摇感遥测、射电天文等的迅速发展，特别是移动通信、计算机、网络级数、射频识别。全球定位系统（GPS）、超宽带（UWB）无线通信、电磁兼容、智能天线、人工电磁材料、电子对抗以及高功率微波能武器等领域的飞速发展和崛起，向射频/微波技术提出了崭新的研究课题，使射频/微波技术成为现代高科技中的热点研究领域。

    早期对于波导到同轴线的转换利用格林函数以及正弦电流分布来计算其输入阻抗，而波导到微带转换的分析也采用与其相似的分析方法，这种分析方法忽略了介质层的影响。随着频率的不断升高．介质层的影响变得越来越显著，特别是在毫米波段，如果仍采用上述分析方法，势必带来较大误差。1989年Yi-Chi Shih提出了谱域法结合留数计算理论的分析方法，这种方法解决了上述问题，较成功地分析了波导到微带的转换。

    目前大多数集成电路是建立在微带线基础上的，在发展微波混台集成电路以及单片集成电路的过程中，由于大多数测量系统由波导构成，所以波导电路与微带电路的结合是必不可少的，其中应用最广泛的便是波导到微带的转换。因此采用有效的方法来分析波导到微带转换，对于加速集成电路的应用具有重要的意义。

    本课题对微带一波导相关技术的研究，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。

1．2 高频电磁场仿真软件介绍

以前在微波领域，元器件的设计和计算基本采用理论和实验相结合的方法，大量的计算采用全波分析法来完成。但随着微波器件适用频率的提高，对器件的指标要求也越来越高，而设计周期却越来越短，传统的设计方法已不能满足微波器件设计的要求，使用高频电磁场仿真软件进行微波元器件的设计已经成为微波电路设计的必然趋势。鉴于此，国外公司开发了多种高频电磁场仿真软件，较著名的有 Ansoft 公司的 Ansoft HFSS、REMCOM 公司的 XFDTD 以及 CST 公司的CST MICROWAVE STUDIO 等。文中的波导-微带过渡设计均采用 HFSS 软件进行仿真和分析。 HFss的H面毫米波波导-微带转换电路设计(3):http://www.youerw.com/tongxin/lunwen_70205.html