SIW(基片集成波导) 喇叭天线

一种基于SIW(基片集成波导) 技术的喇叭天线

时间：2015-08-15 来源：天线设计网TAGS：SIW基片集成波导喇叭天线

随着现代通讯技术的发展，市场对通讯设备的效率要求越来越高，也相应的引发了对宽通带#高传输效率的实时视频设备及数据传输设备的研究"由于市场对低频无线通信设备的广泛应用，使得低频信道越来越拥堵"人们普遍把目光集中在高频波段，同时还要求射频电路组件结构要紧凑#质量轻便"所以大频率贴片天线成为研究趋势。

设计的 H 面喇叭天线，是一种电场辐射呈现喇叭天线辐射特性的孔径天线"这使得该天线具有较高方向系数"众所周知，波导结构在毫米波通信领域有着广泛的应用，它拥有诸多优点，但其缺点也非常明显，那就是尺寸结构太大#剖面太高，限制了这种天线在高性能卫星通讯系统和雷达系统中的应用"而随着基片集成波导( SIW) 技术的提出，使这个问题找到了解决的途径，即研究以基片集成波导为平台的天线"基片集成波导技术[天线设计网]就是在普通微带印制板上沿边缘开规则的金属过孔，以此来模拟波导的磁壁"应用这种技术制成的基片集成波导保留了大部分的传统波导的传输性质，同时也比传统波导尺寸更小#剖面更低和更易于平板电路的集成。

设计原理

天线总体分为 3 部分，在前端是由金属过孔和贴片上下金属表面共同围成的喇叭结构，与喇叭结构相连的是基片集成波导( siw) 构成的波导结构，最后用微带波导转换器进行馈电。显然，这种天线是一种微带印制板天线，所以天线尺寸会缩小。天线基板选用介电常数为10.2的 GaAs 板材，中心频率为26Ghz。

天线的馈电部分采用微带线——波导转[天线设计网]换结构，这种结构的前端是常规的50欧姆微带线，50欧姆微带线之后是一段呈锥型的过渡段，其作用是将微带线结构中传输的准TEM波转化为能在波导结构中传输的TM10波。经过优化计算得到 50欧姆微带馈线的尺寸如图 1所示。

天线的总体尺寸为 10.5mmx5.5mmx0.5mm。

仿真与实测结果

本文应用HFSS 13.0 进行仿真[天线设计网]计算"实物如图 2所示，天线中金属过孔全部采用矩形孔，因为应用圆形过孔的设计模型计算更耗资源，而应用矩形过孔在性能上差异甚微，所以选取更易实现的矩形孔，过孔尺寸为 0.3mmx0.3mm。

回波损耗仿真与测试对比

波导及天线内部场分布

天线辐射方向图

本文提出一种基于[天线设计网]SIW技术的 H 面喇叭天线，利用微带过渡段和SIW等效的波导结构将微带天线中的准 TEM 波转成可以为喇叭馈电的TM10波，并在天线辐射端加载阶梯变换段增强了天线的方向性"同时利用微带天线的性质明显缩小了天线的尺寸和剖面，通过计算结果可以看出，该天线实现了波导喇叭天线的功能，性能良好。

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