Библиографическое описание:Компактный широкополосный переход SIW - gap-волновод с реактивной компенсацией для диапазона частот 41...47 ГГц : научное издание / А. Д. Полигина, Ю. П. Саломатов. - Текст : непосредственный // Антенны. - 2026. - № 2. - С. 71-77. - Работа поддержана в рамках государственного задания ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (номер FSRZ-2023-0008). - ISSN 0320-9601, DOI 10.18127/j03209601-202602-07.
Аннотация:Постановка проблемы. Развитие систем миллиметрового диапазона требует создания гибридных устройств, сочетающих интеграционные преимущества планарных SIW и gap-волноводов, имеющих сверхнизкие потери с возможностью бесконтактного соединения. Ключевым элементом таких устройств является переход между этими разнородными средами. Существующие компактные щелевые переходы обладают узкой полосой пропускания (3-5%), в то время как широкополосные решения на основе плавных трансформаторов имеют чрезмерно большие габаритные размеры. Цель. Разработать и исследовать компактный широкополосный переход SIW - gap-волновод для диапазона 41…47 ГГц, лишенный указанных недостатков за счет применения комбинированной схемы реактивной компенсации в области щелевой связи. Результаты. Представлены конструкция, физические принципы работы и анализ широкополосного перехода с SIW на gapволновод, предназначенного для систем миллиметрового диапазона (41…47 ГГц). Переход реализован на основе общей металлической стенки со смещенной продольной щелью, что обеспечивает эффективную связь магнитных полей двух разнородных волноводных структур. Для расширения полосы согласования применена комбинированная компенсация: в SIW используется металлизированное отверстие, выполняющее роль шунтирующей индуктивности, а в полости gap-волновода симметрично установлены два прямоугольных выступа, функционирующих как импедансные трансформаторы. Детально разобран каждый физический принцип, лежащий в основе работы элементов перехода: эквивалентность щели магнитному току, формирование полосы подавления в gap-структуре, компенсация реактивности с помощью сосредоточенных элементов. С использованием полноволнового моделирования подтверждены высокие характеристики перехода: коэффициент отражения S <sub>11</sub> ниже -18 дБ и коэффициент передачи S <sub>21</sub> выше -0,2 дБ во всей целевой полосе. Практическая значимость. Предложенный переход представляет собой готовый узел для построения гибридных антенных систем, где требуется эффективное сопряжение планарных схем линиями передачи с низкими потерями.
The development of millimeter-wave systems requires the creation of hybrid devices that combine the integrated advantages of planar SIW and gap-waveguide technologies, offering ultra-low losses and the ability to provide contactless coupling. The key element of such devices is the transition between these disparate environments. Existing compact gap-waveguide transitions have a narrow bandwidth (3-5%), while broadband solutions based on smooth transformers are excessively large. The aim of this work is to develop and analyze a compact, broadband SIW-to-gap-waveguide transition for the 41…47 GHz range, eliminating these drawbacks through the use of a combined reactive compensation scheme in the slot region. This article presents the design, physical principles of operation, and analysis of a broadband SIW-to-gap-waveguide transition designed for millimeter-wave systems (41…47 GHz). The transition is implemented using a common metal wall with an offset longitudinal slot, which ensures efficient coupling of the magnetic fields of two dissimilar waveguide structures. To expand the matching bandwidth, a combined compensation is employed: a metallized hole in the SIW serves as a shunt inductor, and two rectangular protrusions are symmetrically installed in the gap-waveguide cavity, functioning as impedance transformers. Each physical principle underlying the operation of the transition elements has been analyzed in detail: the equivalence of the gap to the magnetic current, the formation of a suppression band in the gap structure, and reactance compensation using lumped elements. Full-wave simulation results confirm excellent performance: the reflection coefficient ( S <sub>11</sub>) is below minus 18 dB and the transmission coefficient ( S <sub>21</sub>) is above minus 0,2 dB across the entire target band. The proposed transition is a ready-made unit for constructing hybrid antenna systems requiring efficient coupling of planar circuits with low-loss transmission lines.
