本课题为“SIW 波导裂缝天线阵列研究”，主要目标是设计性能良好的 SIW 线极 化、圆极化天线阵列，工作频段涉及 X 波段、Ku 波段、W 波段等等。通过对本毕业 设计的研究，理解 SIW(基片集成波导)的基本结构与相关理论。掌握天线传播的基本 原理、以及衡量天线电性能好坏的指标；掌握矩形波导以及 SIW 宽边上开缝形成线极 化波、圆极化波的原理；掌握电磁场天线设计软件 HFSS 的使用；掌握线极化、圆极 化阵列的综合过程以及相关迭代理论，理解不同幅度分布对于副瓣性能抑制的作用； 能够应用迭代算法编写线极化、圆极化阵列的综合程序；

具体的研究方法主要是“先理解理论知识，再进行仿真设计”。要在大量阅读相关 文献、了解国内外相关领域研究进展的基础上研究具体问题。在研究过程中要将解决 的问题细化，研究处于瓶颈期时及时向老师请教或查阅相关参考文献。利用 Matlab 编写迭代程序得到初始结构参数，用微波仿真设计软件 HFSS 对天线阵列进行仿真。 在完成基本设计任务的基础上进一步思考如何对得到的天线结构进行优化以提升性 能。SIW 可以等效为减高的介质填充矩形波导。为了提高仿真效率，初步设计 SIW 天 线阵列时最好使用相应的等效金属波导结构进行仿真，等到性能趋于理想时，再将设 计结果搬移到基片集成波导结构上。文献综述

最后，在完成研究工作任务基础上，进行工作总结并撰写毕业论文。

1.3 论文的主要内容与创新之处

第一章：绪论，主要介绍 SIW 的发展历程以及对应研究方向国内外研究现状，同 时介绍了本毕业设计课题的研究目标及研究方法；

第二章：SIW 的基本理论与基础,主要包括 SIW 的基本知识、天线基本性能参数、 阵列天线综合基本理论等；

第三章：SIW 线极化缝隙驻波天线阵列设计，主要内容包含对于单缝电特性的仿 真，Elliott 迭代算法的介绍、X 波段 SIW 低副瓣线极化缝隙阵列设计及其仿真结果。 并将频段移至 W 波段，进行了 3mm 波段 SIW 线极化缝隙阵列的仿真设计。

第四章：SIW 圆极化缝隙行波天线阵列设计，主要包含 Ku 波段单缝圆极化特性 仿真。并根据迭代算法设计了 Ku 波段 SIW 圆极化缝隙行波天线阵。随后将频段移至 W 波段，进行了 3mm 波段 SIW 圆极化缝隙行波天线阵的仿真设计。

本文的创新之处在于：

1、将 SIW 行波圆极化阵列工作频率提高到 3mm 波段，仿真设计了 94GHz 下 SIW

圆极化缝隙行波天线阵。来!自~优尔论-文|网www.youerw.com

2、简化了行波阵列的迭代综合算法。由于行波阵列迭代综合算法中关于互耦项 没有解析解，只能构建模型用仿真软件提取。为了节约计算时间，本文合理忽略互耦 因素，并得到较好的设计结果。

2 基片集成波导基础理论

本章节主要介绍基片集成波导的基础理论，包括 SIW 的等效结构、近似公式、 SIW 与微带线、矩形波导的过渡转接结构、基本天线电参数以及阵列天线综合基本理 论等。

2.1 SIW 的基本结构与等效公式

由于之前已有很多参考文献对于 SIW 的结构、等效结构公式进行了详尽的研究， 本小节将根据已发表的文献对 SIW 的基本结构、相关等效公式进行解释说明。

如图 2.1 所示，SIW 结构主要是在介质板上打两排等间距、等直径的金属过孔， 并利用 PCB 工艺在过孔内壁表面敷一层铜。当过孔直径 d 和过孔间距 p 满足特定关系

时，几乎没有电磁能量从过孔之间泄露。我们可以将两排金属过孔近似看成两条理想 金属电壁。电磁能量被束缚在两排金属过孔之间按一定方向传输。