SIW毫米波平面波导传输特性研究(5)

图2.3.1 SIW与等效的RW传输特性的比较（S参数）
从仿真的SIW和RW的S参数来看，当参数满足式（2.3.6）的条件下，两者结构的特性能够很好地保持一致，截止频率的误差几乎不到50MHz（约为0.8%）。在低于6.2GHz时，电磁波几乎在SIW和RW中没有传输，高于截止频率时，插入损耗都非常的小。SIW的高通特性与矩形波导完全相同，但矩形波导内反射要远远低于SIW。
2.4 SIW的设计方法和步骤
根据以上基片集成波导的设计原则提出具体的设计步骤：
1.确定等效波导宽度a
认为传输频率f 处在两个截止频率、之间的中央位置，则有，根据上式及等效波导传输的中心频率可以求出等效矩形波导的宽度a。
2. 确定通孔间距W与通孔半径R。
先定出通孔半径R，然后根据式(2.3.5) 定出W。
3. 确定基片集成波导宽度。
确定上述参数之后，根据式(2.3.6)，即可确定基片集成波导的宽度。
2.5 本章小结
本章主要介绍了基片集成波导SIW的结构和传输特性，通过与矩形波导的电场磁场分布对比验证了基片集成波导在传输特性上与矩形波导的相似性。并给出了二者的等效关系，从而找到了SIW的设计方法。为后续研究提供了理论准备。
3 35G—100Ghz频段内毫米波在SIW上的传播特性
前面讨论的SIW的设计规律是通过理论分析得出的，下面将通过设计实例来进行验证。设计结构图如3.1所示。
图3.1 SIW结构示意图
3.1 Ka波段(27-40GHz)的设计及仿真
采用介电常数的介质基片,损耗角正切，衬底高度，结构几何尺寸如表3.1。
表3.1   SIW Ka波段的几何尺寸
参数   取值（mm）
r   0.2
W   0.7
a   5
图3.1.1是插入损耗和回波损耗的仿真结果，其中回波损耗在整个频段内小于-23dB，插入损耗小于0.1dB。
图3.1.1 参数仿真结果
以下两图是频率分别在39GHz和70GHz时的SIW的电场分布。
图3.1.2 f=39GHz时SIW电场分布图
图3.1.3 f=70GHz时SIW电场分布图
3.2 U波段(40-60GHz)的设计及仿真
采用介电常数的介质基片,损耗角正切，衬底高度，结构几何尺寸如表3.2。
表3.2   SIW U波段的几何尺寸
参数   取值（mm）
r   0.2
W   0.7
a   3．12
图3.2.1是插入损耗和回波损耗的仿真结果，其中回波损耗在整个频段内小于-23dB，插入损耗小于0.1dB。
图3.2.1 参数仿真结果
图3.2.1是插入损耗和回波损耗的仿真结果，其中回波损耗在整个频段内小于-15dB，插入损耗小于0dB。
以下两图是频率分别在58.2GHz和100GHz时的SIW的电场分布。
图3.2.2 f=58.2GHz时SIW电场分布图
图3.2.3 f=100GHz时SIW电场分布图
由以上两图可以看出，在U波段内，SIW尚能以单模传输，频率过高时，不仅能量有所泄露，且还有高次模的产生。
3.3 W波段(80-100GHz)的设计及仿真
采用介电常数的介质基片,损耗角正切，衬底高度，结构几何尺寸如表3.3。 SIW毫米波平面波导传输特性研究(5):http://www.youerw.com/wuli/lunwen_7254.html