2025年单模SIW的设计步骤

科技前沿 • 2025-02-25 18:23 • 阅读 57

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本文旨在记录单模SIW（TE10）的设计过程。

参考文献：Guided-Wave and Leakage Characteristics of Substrate Integrated Waveguide

电磁场与微波（矩形波导）

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SIW可以近似看成是填充介质的矩形波导。只是窄壁被金属过孔所代替。SIW的主要参数包括介质厚度h, 平行金属过孔之间的距离w, 相邻金属扩孔距离s, 金属过孔的直径d. 将SIW等效为矩形波导之后，等效宽度可表示为：

（1）

并且d，s需满足条件：

d/w < 0.2; s/d < 2; （2）

对于工作在单模TE10模式下的SIW设计，我们可以从矩形波导的设计入手。（SIW只能传播TEn0模）

Step 1: 确定工作频率，比如 f = 60GHz. 确定填充介质, 比如εr=2.33. 那么工作波长：

λ=3.28mm.

Step2: 确定矩形波导的尺寸。

因为工作在TE10单模模式下，所以矩形波导的尺寸须满足：

a<λ<2a; b<λ/2

比如，我们取， a为3mm, b为1.5mm.

Step3: 确定d和s。

根据公式（1）和（2）根据矩形波导的宽度先选定d, s的值。假设d/w=1/6,。则d=0.5mm, s选0.8mm。

（这里预先假设w=a，之后再仿真调试）

Step4:仿真微调s, d.

Step5:馈电，阻抗匹配。

微带线到SIW的阻抗变换可以按照微带线到矩形波导的阻抗变换方法设计。微带线的阻抗公式以及矩形波导的阻抗公式，在一般的电磁场与微波书本中均有。