从上世纪四十年代末开始,海内外学者对波导缝隙阵列天线进行了几十年的研究,在波 导缝隙特性和阵列天线设计等方面取得了丰硕的成果。早期研究因为计算工具和计算精度的 限制,分析主要是针对单个缝隙元。在后期随着技术的发展,波导缝隙天线的理论研究及工 程设计技术发展迅猛。77315
Watson 开创了波导缝隙天线的研究和设计。A。 F。 Stevenson 在 1948 年率先用理论的方法(波导的等效传输线理论和 Green 函数)代替实验测试推导出各个形式缝隙归一化等效谐振 电阻或电导的计算公式,建立了较为完善的波导缝隙天线的基本理论模型。70 年代以后,计算机、微电子技术的发展使得借助数值方法来求解以前难以解决的电磁场中的复杂问题以及 大型的数值计算变为了可能。有限元法(FEM),矩量法(MOM),时域有限差分法(FDTD)等逐 步被人们熟知和应用。最著名的是 Robert S。 Elliott 在 1978 年后接连发表的三篇文献,他将波 导缝隙天线的设计流程归结为三个著名的特性设计方程,为现代缝隙天线设计理论的完善和 发展做出了巨大贡献,这三个设计方程也成为波导缝隙天线设计的理论基础。论文网
20 世纪九十年代后期,人们陆续通过 LTCC 技术做成了层叠波导和与平面传输线的转接 结构[3],后来,Hirokawa 等通过杆壁波导完成了对波导缝隙天线的馈电[4],这算是 SIW 的最 初原型。他们发现金属通孔的阵列能够实现和金属壁相似的功能,把波限制在一定的空间内 朝前传输。2000 年以来,Wu 等提出利用 PCB 工艺做出的新型传输线[5]-[6]可以等效矩形波导 的作用,即基片集成波导。Deslandes [7]设计出了其他微波平面电路与基片集成波导的连接结 构,Zeid [8]又研究了金属通孔的散射影响。2001 年时,Urig-oropoulos 等人提出了折叠基片集 成波导(folded substrate integrated waveguide:FSIW)[10]-[11],FSIW 的宽度大约是 SIW 的一半, 厚度变成了之前的两倍,成功地降低了辐射损耗,达到了宽带小型化。
国内是从上世纪 70 年代开始进行波导缝隙天线研究的,经过几十年来研究生人员的努
力,目前在波导缝隙阵列天线的理论研究和设计加工方面都比较成熟。钟顺时于 1976 年发表 了关于波导窄边缝隙阵列天线设计的经典文献,其中对窄边缝隙阵列的设计过程进行了详细 讲述,这种方法成为波导窄边缝隙阵列天线设计的经典方法。吕善伟等人在 1985 年采用矩量 法对波导宽边上有一定厚度的任意两个纵向缝隙的耦合特性进行了理论分析和研究,接着运 用矩量法对两两辐射裂缝、交叉波导耦合裂缝以及耦合裂缝与相邻辐射裂缝的影响进行了大 量的理论分析计算。2004 年,任武等又使用时域有限差分法对单个缝隙的特性进行了严格分析, 为高性能波导缝隙天线阵的设计提供了参考。2005 年时,东南大学洪伟教授提出了半模基片 集成波导(half-mode substrate integrated waveguide: HMSIW )[12]。而 HMSIW 的尺寸大约 是 SIW 的一半,具有和 SIW 一样的截止与传输特性,但基于 HMSIW 的带通滤波器因为它特 有的传输模式特性而具有更好的带外抑制特性。目前人们已经利用基片集成波导的结构设计 出了很多高 Q 值的电子器件,像 T 型接头,滤波器,双工器等等,也有很多人选择将缝隙阵 天线设计在基片集成波导上。