基片集成波导(SIW)是一种新兴的波导结构，利用多层印刷电路板（PCB）和低温共烧 陶瓷（LTCC）等集成加工工艺获得，具有高 Q 值、低损耗和易于设计加工等性能[7]。其本质 是和微带线以及介质填充波导不同的一种微波传输线形式，可以代替传统矩形金属波导，大 量运用在微波毫米波电路。

19 世纪 60 年代，麦克斯韦提出了影响深远的麦克斯韦方程组，奠定了电磁学的基础， 电磁学理论自此蓬勃发展，电磁技术、微波技术广泛应用于实际工程[5] 。二战时期，微波技 术在军用领域大放异彩，微波电路技术的实用化研究突飞猛进，波导裂缝天线因其口径分布 容易控制，旁瓣电平较低，性能稳定且效率高等诸多优点，在实际工程应用中倍受青睐，广 泛应用于通讯、雷达和导航等领域。

20 世纪末，科学家们总结出了一种利用金属化通孔阵列形成的类波导结构，金属化通孔 阵列的用途好比波导的金属壁，电磁波局限在对应边界里向前传播，基片集成波导就在这样 的想法下逐渐成型[6 ]。如今，介质矩形波导的研究日益深入，基片集成波导既有形同于传统 矩形金属波导的传播性能，也解决了传统矩形波导体积大、成本高、调试过程复杂的问题， 减小了波导的体积和减轻了波导的重量。

现代无线电子通信系统飞速发展，天线系统的要求越来越多，如易于集成、易于加工、 体积小、重量轻、性能高、成本低以及功能多等，随着天线设计要求不断提高，天线研究领 域也在不断引入新的理念促进自身发展。

基片集成波导提出后一直是天线研究的热点，和传统矩形金属波导相同的准封闭平面导 波结构具备着介质基片低辐射、低插损等特质[7]。低消耗介质基片的上下两面为金属层，两 边是金属化通孔阵列，拥有传统矩形金属波导和微带电路的特征，构造紧凑、体积小、重量 轻、易于加工集成等，具有良好的传输性和电磁兼容性[7]。

波导缝隙阵列天线在无线通信系统的运用较为普遍，传统矩形金属波导作为主要材料但 存在体积大、价格贵、难集成、精度低等缺陷。微带电路虽然能够解决这些问题，可是在毫 米波频段，微带电路有着较大的插入损耗，甚至会产生电磁泄漏，无法普及。基片集成波导 的出现解决了这个难题，比矩形金属波导，其体积更小、重量更轻，而且微带线比起它，损 耗更高、Q 值更低，平面结构和非平面结构可以实现在一块基片上，组成的微波毫米波平面 电路也有较高的特性。

第 4  页 本科毕业设计说明书（论文） 

从根本上说，基片集成波导是可以屏蔽电磁场的特殊类波导结构，它上面的裂缝单元会 和电磁场耦合，通过改变波导上的缝隙单元的宽度和缝隙间距值改变缝隙单元对应的幅度相 位值。基片集成波导技术是由加拿大的吴柯教授和我国的洪伟教授积极推广的技术，在各国 受到大量关注，逐渐被国际学术界和工业界重视。

2。2 基片集成波导设计

2。2。1 基片集成波导的结构

基片集成波导构造如图 2。1 所示，其上下两面都是金属层，中间则是介质基片，金属化 通孔阵列间隔一段长度，竖立在介质基片的两侧，构造了一个相似于矩形介质波导的结构。 设介质基片高度为 h，金属化通孔直径为 d，同一侧邻近的金属化通孔圆心间的长度为 p，基 片集成波导的宽度，即两侧金属化通孔圆心间的长度为 a。

图 2。1 HFSS的Ku波段余割平方分布天线阵列设计研究(3):http://www.youerw.com/tongxin/lunwen_83502.html