雷达天线中的能量转换问题（一）

在微波电路或者系统中，整个电路或者系统往往是由许多基本的微波器件如滤波器、耦合器、功分器等组成。希望通过这些器件，以最小的损耗尽可能高效地将信号功率从一个点传到另一个点；

不同类型的传输结构

微带线是相对较低的微波频率下使用最广泛的导向结构之一，主要优势在于结构简单，成本低以及与表面贴装元件的高集成性。典型的微带线是在介电层基板的一侧使用导体形成，另一侧形成单个接地平面，上方形为空气。顶部导体基本上是导电材料（通常选铜），形状为窄线。线的宽度、厚度、相对介电常数和基板的介电损耗角正切是重要的参数。此外，导体的厚度（即金属化厚度）和导体的导电性在较高频率下也至关重要。通过仔细考虑这些参数并使用微带线作为其他器件的基本单元，可以设计出许多印刷微波器件和组件，如滤波器、耦合器、功率分配器/合路器、混频器等。然而随着频率的增加（当移动到相对较高的微波频率时），传输损耗增加并出现辐射。因此，矩形波导等空心管波导是首选，因为在较高频率（无辐射）下的损耗较小。波导内部通常是空气。但是如果需要，可以用介电材料填充，从而与充气波导相比，其横截面更小。不过空心管波导通常体积庞大，尤其是在较低频率下可能很重，对生产制造有更高的要求且成本高昂，并且无法与平面印刷结构集成。

SIW设计准则

SIW基本机构及计算公式[1]

微带到SIW转换

当微带结构需要连接到SIW时，锥形微带状过渡是主要优选的过渡方式之一，与其他印刷过渡相比，锥形过渡通常提供宽带匹配。设计良好的过渡结构的反射非常低，插入损耗主要由介电损耗和导体损耗引起。衬底和导体材料的选择主要决定了过渡的损耗，由于基板的厚度阻碍了微带线的宽度，因此当基板的厚度发生变化时，应调整锥形过渡的参数。另外一种接地共面波导 （GCPW） 也是高频系统中广泛采用的传输线结构。靠近中间传输线的侧导体也用作接地。通过调整主馈线的宽度和与侧接地之间的间隙，可以获得所需的特性阻抗。

微带转SIW和GCPW转SIW

下图为微带到SIW的设计示例，采用的介质为Rogers3003，介电常数3.0，损耗真切值0.001，厚度为0.127mm。两端的馈线宽度为0.28mm，适配天线馈线宽度，通孔直径为d=0.4mm，间距p=0.6mm。仿真尺寸为50mm*12mm*0.127mm。通带内整体损耗约为1.5dB（优化宽边间距可进一步减小）。

SIW结构及其S参数

电场分布@79GHz

参考文献

[1]J. E. Rayas-Sanchez and V. Gutierrez-Ayala, “A general em-based design procedure for single-layer substrate integrated waveguide interconnects with microstrip transitions

[2]Ke Wu; Desiandes, D.; Cassivi, Y. (2003). "The substrate integrated circuits - a new concept for high-frequency electronics and optoelectronics"