单模SIW的设计步骤
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)
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。
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