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如何进行HMSIW定向耦合器的仿真和设计
张伟
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1．引言
基片集成波导（SIW） 是一种新型的高Q 值、低损耗集成导波结构，易于设计和加工，并 易集成在平板电路上，且成本低，可以广泛应用于微波毫米波集成电路中［1-4］。由于与传统 矩形波导的相似性，很多设计概念可以借用，比如波导功分器、滤波器、天线等。在本文中， 我们用这种导波结构宽边开缝实现了定向耦合器，且本文采用的是半膜结构，这样可以减小 近一半的尺寸但不会影响其性能，最后仿真结果也符合理论分析与研究，达到了预期的目的。基片集成波导工作在主模时，在沿着波传播方向的波导对称面上，电场的场值达到最大 值而磁场的值却几乎为零， 因此此对称面可以等效为一磁壁。这样基片集成波导就可以用 一假想的磁壁分隔成两半，每一半就变成了半膜结构的基片集成波导，且能量几乎全部束缚 在内部，从分割面泄露的能量忽略不计。图1就是HMSIW与SIW中主膜的对比情况。
2． HMSIW定向耦合器的设计
本文中我们所研究的HMSIW定向耦合器，主要受波导定向耦合器的启发，运用波导宽 边开缝耦合理论，在两波导公共宽壁上的适当位置开一细长缝隙进行能量耦合，是一种新型 结构的SIW定向耦合器。由于我们用的是基片集成波导，所以要把两层 SIW的接地板重叠在 一起，这样上下两层SIW就可以看成具有公共宽壁的两波导，因此把缝隙开在此结构的中间 那层接地板去耦合能量，就相当于宽边开缝的波导耦合。又由于是半膜结构，就要考虑缝隙 的位置，通过仿真分析与研究，缝隙的位置开在金属化孔的附近的耦合情况要好。图2就是 设计的HMSIW定向耦合器结构，特别说明缝隙是在中间的那层接地板，不在上层与下层微带上。
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