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基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)作为一种平面传输线,具有低成本、易加工、易集成等优点,还具有较高的品质因数和较低的损耗,自其在2001年被首次提出后,基片集成波导一直受到了广泛关注。然而,基片集成波导在高频段过高的介质损耗使其在高频段应用受到限制。为了降低基片集成波导的介质损耗,近年来研究人员已经提出了几种去除波导内部介质的特殊基片集成波导,包括空气填充基片集成波导(Air-Filled Substrate Integrated Waveguide,AFSIW)和空基片集成波导(Empty Substrate Integrated Waveguide,ESIW)等。事实上,由于介质的移除,AFSIW与ESIW内导波波长变长,AFSIW和ESIW传输线和器件的尺寸并不像基片集成波导那样紧凑。另一方面,AFSIW和ESIW的理论工作带宽为一个倍频程,在某些宽带应用中还有提高的潜力。由于脊波导的主模截止频率低,且与第一高阶模之间的截止频率间隔较大,波导加脊是一种降低主模截止频率、获得更宽带宽的有效方法。结合AFSIW和脊波导的优点,本文提出了空气填充基片集成脊波导(Air-Filled Ridged Substrate Integrated Waveguide,AFRSIW),其具有低损耗、结构紧凑、单模带宽宽等优点,符合无线系统宽带、小型化、集成化、高效率的发展趋势,空气填充基片集成脊波导拥有广阔的应用前景。以空气填充基片集成脊波导(AFRSIW)为主题,本文的主要工作有:一、本文在Ku波段和X波段研究了具有不同截面的空气填充基片集成脊波导的传输特性,包括截止频率,特性阻抗,单模带宽等。为了使空气填充基片集成脊波导与微带线相连接,实现平面电路集成,便于S参数测量,本文提出了一种微带线到空气填充基片集成脊波导的宽带过渡结构,该过渡结构由一段梯形渐变微带线和两排对称分布的金属通孔组成。梯形渐变微带线保证了整个通带良好的阻抗匹配,引入了两排金属通孔的目的是减小功率泄露,提高了高频段阻抗匹配,较好地拓宽了过渡结构的工作带宽。实测结果表明,反射系数小于-15d B时,过渡结构背靠背原型的实测单模工作带宽为8.65-18.9 GHz(74.4%)。二、本文设计了两款基于空气填充基片集成脊波导的定向耦合器,并通过本文设计的过渡结构连接到微带电路,以便于S参数测量。第一款定向耦合器工作于X波段,其结构紧凑,尺寸小,体现了AFRSIW尺寸小的优势。空气填充基片集成脊波导的波导宽度为Ku波段标准波导宽度相当,实测工作带宽为8.8-10.6GHz,耦合度为10d B。第二款定向耦合器是工作于Ku波段3d B宽带定向耦合器,工作带宽为11.24-18.64GHz,相对带宽为49.5%,带内耦合度变化范围为3.6?1d B。