致谢 30

参考文献 31

1  引言（或绪论）

  微波毫米波的电子系统中，导波结构是系统中关键的部分。导波结构从单一化到多样化的变化历程，是从立体上的结构到平面上的集成。微带线、带状线和共面波导的出现标志着微波平面印刷版电路时代的开始。平面结构电路结构非常适合于电子元器件的集成，集成度变得越来越高，同样损耗也越来越小，并且通过多层的平面电路结构，可以带来更高的集成度。基片集成电路是一种平面导波结构，与带状线和微带线一样，在平面基片电路领域中也是非常重要的。

  基片集成波导（SIW）是一种集成在介质中的波导结构，传播特性和矩形波导十分类似，也容易与其他平面电路与芯片集成。它的结构可以通过PCB工艺、LTCC工艺实现，两排金属通孔在介质基片上面是构成了基片集成波导的关键。基片集成波导的技术现在正在高速发展，本文主要介绍了弯曲介质上的基片集成波导的传输特性和设计规则，并仿真了弯曲介质的基片集成波导及弯曲介质的基片集成波导滤波器，初步验证了弯曲介质的基片集成波导及其滤波器的性能。

  弯曲介质的基片集成波导在实际应用中的运用是不可避免的。弯曲介质可以是柔性印刷电路板，是通过使用柔性的绝缘材料来制作的，它的主要基材是聚酰亚胺覆铜板。柔性波导也可以使用薄SIW，通过适当折弯SIW使它的各个单元之间彼此分开，而SIW折弯后，导波特性基本不发生变化，但是也必须对弯曲引起的辐射损耗进行相应的研究。研究弯曲矩形波导的弯曲损耗现在有模式分析法、光束传播法等，而我们研究弯曲介质的基片集成波导的电磁特性是要通过HFSS等仿真软件进行建模，再来对仿真结果进行分析，并因此得出结论。使用弯曲介质的基片集成波导，能够更加适合工程的需要，也更容易与其他平面电路和芯片的集成。

  我们进一步设计基于SIW技术的微波毫米波器件的目的，是为了了解和掌握SIW的传播特性。其中可以通过把一段基片集成波导当作一个整体分析，可以使用含激励源的全波数值分析方法或者电磁场数值计算软件，计算无限微带贴片阵列的表面波模式和漏波模式可以利用全波积分方程矩量法。此外还可以使用直线法、边界积分谐振模式展开方法（BI-RME）、频域有限差分法（FDFD）和模式匹配法等多种方法。

1．1  基片集成波导的基本原理

  基片集成波导的原理是基于基片集成电路，传统的平面电路中，用来连接各个器件的传输线大都是微带线、带状线等，在低频段的时候，辐射损耗和干扰是微不足道的，但是在微波毫米波频段，平面传输线就不能再满足现代通信系统的指标要求，基片集成波导由此产生，即可在传统的PCB板上来实现矩形波导的技术指标和功能。

  传统的波导结构被基片集成波导集成在介质基片中，介电常数为 ，两排金属化通孔中心间的距离为a，金属孔的直径为d，孔中心之间的距离为P，介质基片的厚度为h，电磁波以类似于矩形波导中的场模式传输在一个矩形区域内，这个矩形区域是由基片的上下金属面和左右两排金属化通孔所围成的。实验表明，基片集成波导的传输特性和传统矩形波导相类似，所以可以通过等效矩形波导来进行设计和分析。两排通孔的间距a主要确定了基片集成波导的截止频率：        （ 为空气中的光速。）

  基片集成波导 模的截止频率为 （ 为基板的相对介电常数， 为真空中光的传播速度。）