1.1.3  基片集成波导及半模基片集成波导简介

基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide，SIW）是近十年来提出的一种新型的导波结构，它可以集成于介质基片中，具有低插损低辐射等特性，它是通过在上下底面为金属层的低损耗介质基片上利用金属化通孔阵列而实现的，其目的是在介质基片上实现传统的金属波导的功能，这种新型的平面集成波导结构综合了金属波导低损耗、高功率容量等的优点和平面电路易于集成和封装的优点，它可有效地实现无源和有源集成，进而使毫米波系统小型化，甚至可把整个毫米波系统制作在一个封装内，极大地降低了成本[20]。将SIW应用于天线设计可获得高增益、低插损、低互耦、高功率容量且可用于平面电路，由于整个结构通过介质基片上的金属化通孔阵列构成，故可以利用普通印制电路板(PCB)工艺制作，易于加工，可满足现如今对于微波射频电路小型化、轻量化、低成本的需求[19]~[21]。

在SIW的基础上，东南大学毫米波国家重点验室的洪伟教授等提出了半模基片集成波导（Half-Mode Substrate Integrated Waveguide，HMSIW）这一导波结构，在原来基片集成波导（SIW）基础上缩小了近一半体积，其基于的原理为：SIW导 波模 式 具 有 对 称 性，所 以 可 以 认 为 其 中 缝 处 是 一 个 近 似 的 等 效 磁 壁，将SIW从中缝处一分为二，去掉另一半则构成了一种新型的导波结构，这 种 结 构 的 导 波 模 式 是 类 似于SIW主模TE10模的一半，即准TE0.5,0 模，故称之为半模基片集成波导（HMSIW）。后来，洪伟教授等又进一步对半模基片集成波导进行改进，提出了折 叠 半 模 基 片 集 成波 导（Folded Half-Mode Substrate Integrated Waveguide，FHMSIW），进一步缩小了导波结构的体积。

1.1.4  基片集成波导圆极化天线研究现状

1.2  研究目标及方法

本课题为“X波段基片集成波导圆极化天线设计”，主要研究利用SIW技术设计性能好的工作在X波段的圆极化天线。通过本课题的研究理解SIW的基本设计原理，了解其中的工作模式并能与金属波导作比较。掌握天线的基本概念、原理、相关性能指标，熟悉天线的一般设计流程、测试方法；掌握圆极化波的基本概念及产生原理，掌握波导以及SIW开缝形成圆极化波的原理；掌握微波仿真软件HFSS的使用；熟悉基于基片集成波导设计相关微波器件的一般流程，了解SIW在平面射频电路设计方面的优势；了解X波段电磁波的优势与应用。为了完成本课题的研究工作，特将研究工作细分，先研究适合于SIW的圆极化波辐射单元的结构，在此基础上选择和设计合适的辐射单元结构来实现X波段SIW圆极化天线单元。除此之外，根据研究的进度可进一步扩大研究深度，通过对天线结构的改良，实现宽频或多频或更加小型化的圆极化天线，并在此基础上设计采用该单元结构的圆极化天线阵列。

具体的研究方法可以概括为“先仿真设计，后加工测试，由浅入深，循序渐进”。为了完成相关问题的研究，首先要阅读相关文献，要熟练掌握电磁仿真软件HFSS的使用。在此基础上将要解决的问题细化、具体化，制定详细的研究计划。研究不同开缝形式对SIW圆极化天线相关性能影响时此处只借助于电磁仿真软件HFSS进行仿真探索。在前面的基础上提出X波段SIW圆极化天线初步设计方案，利用电磁仿真软件HFSS对设计方案进行相关仿真和修改得到性能仿真结果较好的设计结果，对设计结果进行实物加工和相关性能测试，并与仿真结果比较。在完成前面工作的基础上进一步思考如何对得到的天线结构进行改良，实现宽频或多频或更加小型化的圆极化天线，并在此基础上设计采用该结构的圆极化天线阵列，并利用HFSS进行相关仿真，可以的话也可进行实物加工并测试。在上面利用SIW进行各个设计时都先转化成相应的等效金属波导进行相关设计，再将设计结果移植到SIW上。源:自~优尔-·论`文'网·www.youerw.com/