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间隙波导是近年来提出的一种用于微波、毫米波领域的新型传输结构。间隙波导采用平行放置的人工磁导体和金属良导体作为电磁屏蔽手段,两个表面间不需要物理接触就能形成一个较宽的电磁带隙。间隙波导采用空气作为间隙且两个表面不需要电接触,因而具有较低插入损耗和更高的设计便利性。基片集成间隙波导由于采用平面PCB(Printed Circuit Board)工艺,因而具有高集成度、低剖面、易加工等优点。近年来高性能微波电路的发展,对微波器件的集成度和小型化提出了更高的要求,因此研究间隙波导及其小型化技术具有重要的价值。另一方面,由于MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术可以提升数据传输速率和信道容量,被广泛运用于4G及5G通信系统中。基于通信设备小型化的需求,在有限的空间中设计兼具小型化和高隔离度的MIMO天线具有重要的工程应用价值。本文针对间隙波导及其小型化设计和MIMO天线设计,开展了以下工作:一、设计了一款新型准对称半高基片集成间隙波导。基于新型对称半高电磁带隙结构的高容差性、弱边缘场效应和大禁带范围等特性,充分利用基片集成间隙波导不需要物理接触、集成度高、损耗较低等优势,设计了一款截止频率为20 GHz的新型基片集成间隙波导。该波导由三层介质板构成,总高度为1.041 mm,顶层和底层为对称的半高蘑菇电磁带隙结构,中间层为了装配便利采用低损耗介质板代替空气作为间隙。与金属波导相比,该波导易于加工、可集成度高。二、设计了一款具有慢波效应的基片集成槽间隙波导。在上述基片集成间隙波导设计的基础上,充分利用金属化过孔慢波结构可以增加电场效应、降低波导截止频率的特性,实现了基片集成间隙波导的慢波小型化设计。通过在底层介质板中均匀加载三列金属化过孔,使电场集中在顶层介质板和间隙层,从而增加了等效相对介电常数并降低了截止频率,慢波结构的加载使波导的截止频率从20 GHz降低到11.8 GHz。因此在相同的截止频率下,与传统的间隙波导相比横向尺寸减小了41%。同时波导的归一化相速度也降低了54.9%,使得在给定的电长度下纵向尺寸变小。三、设计了一款应用于WLAN(Wireless Local Areal Networks)频段的小型化双端口MIMO天线。基于弯折单极子可以减小天线整体尺寸和半圆形贴片具有较高辐射性能的特性,利用地板加载谐振枝节可以降低天线单元间耦合的特点,实现了小型化、高隔离度MIMO天线设计。该天线尺寸较小、结构简单,可以覆盖2.4/5.2/5.8 GHz WLAN频段,在不增加天线设计面积以及剖面高度的同时,隔离度高于15 dB且辐射性能良好。