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摘要近年来，基片集成波导结构（SIW）在微波毫米波领域得到越来越广泛的关注。SIW是一种新型导波结构，在具有小型化、易集成、低成本等特点的同时又保持了传统波导结构低插损、高功率容量等特点。19271
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本文主要研究基于SIW结构的缝隙天线阵列设计。通过在SIW顶面宽边开缝，使其能够对外辐射电磁能量。本文先对SIW的发展历程、研究现状以及天线阵列设计的一些基础知识进行介绍，接着阐述了SIW驻波线极化缝隙天线阵列相关理论：包括单缝电参数的提取以及Elliott迭代算法的调用，设计了X波段SIW线极化缝隙阵、W波段空气填充矩形标波缝隙阵列、W波段SIW线极化缝隙阵列。同时，本文还介绍了SIW行波圆极化缝隙阵列相关内容：包括不同圆极化单元的比较以及圆极化单元的分析，合理简化综合算法并设计了Ku波段、W波段的行波圆极化阵列。
关键词SIW缝隙阵列线极化圆极化X波段Ku波段W波段
Title Design of Substrate Integrated Waveguide Slot Array Antennas
Abstract
In recent years, the substrate integrated waveguide (SIW) has got more and
more attention in the field of microwave and millimeter wave. SIW is a kind
of new guide wave structure with low insertion loss and high Q value, this
thesis presented the investigation of SIW slot antenna array.
In this thesis, firstly ,we introduce some of the basic theory of SIW
antenna design. For radiating electromagnetic energy, slots are etched at
suitable position on the top-wall of SIW, which results in high efficient
performance. Secondly, we deduce the theory about linear polarization slot
antenna array,which include extraction of single slot electrical
parameters and the procedure of the Elliott iterative algorithm. We also
simulate X-band SIW linear polarization slot antenna array, W-band
air-filled standard rectangular waveguide slot antenna array, W-band SIW
linear polarization slot antenna array. Then, we deduce theory about
circular polarization slot antenna array,including comparing several
different structures of circular polarized element and analysis of
circular polarized element. We also simplify complexity of the synthesis
algorithm. Furthermore, the simulation and design of Ku-band and W-band
SIW traveling wave circular polarization slot antenna array are also given
in this thesis.
Keywords SIW slot array linear polarized circular polarized
X-band Ku-band W-band
目 次
1 绪论.1
1.1 研究背景及现状.1
1.1.1 天线简介1
1.1.2 阵列天线1
1.1.3 行波天线与驻波天线.1
1.1.4 基片集成波导发展概述2
1.1.5 基片集成波导天线研究现状.2
1.2 研究目标与方法.3
1.3 论文的主要内容与创新之处..4
2 基片集成波导基础理论..6
2.1 SIW的基本结构与等效公式6
2.2 SIW到其他平面传输线的过渡结构.8
2.2.1 SIW 到微带的过渡结构..9
2.2.2 SIW 到标准矩形波导过渡结构..9
2.3 天线电参数..10
2.3.1 方向函数..10
2.3.2 辐射效率..10
2.3.3 增益系数..11
2.3.4 天线的极化.11
2.3.5 带宽.11
2.4 阵列综合理论概述.12
2.4.1 均匀直线阵12
2.4.2 切比雪夫阵13
2.4.3 泰勒分布阵14
2.4.4 不同分布之间比较15
2.5 本章小结..16
3 SIW驻波线极化缝隙天线阵列设计..17
3.1 SIW仿真方法.17
3.2 辐射单元电特性..17
3.2.1 模型验证.17
3.2.2 模型的建立求解.18
3.3 X波段 SIW 缝隙阵列设计..22
3.3.1 阵列模型建立..22
3.3.2 Elliott 迭代算法.23
3.3.3 迭代过程.25
3.3.4 设计结果与分析.26
3.4 W波段空气填充矩形标波缝隙阵..30
3.4.1 单缝电参数提取.30