一种计算SIW传输线传输功率的方法

摘要

本发明涉及微波、毫米波传输线领域，尤其涉及到基片集成波导(SIW)传输线的功率计算。本发明通过将SIW传输线的材料参数和结构参数带入所给定的公式中，计算出SIW传输线的传输功率，对于采用SIW传输线进行的器件和电路的设计，在考虑功率容量方面时，本发明内容具有重要的参考价值。

主权项

一种计算基片集成波导传输线传输功率的方法，其具体步骤为：步骤一、SIW传输线衰减常数α的计算，它包括导体衰减常数α_c和介质衰减常数α_d，α＝α_c+α_d，导体衰减常数的计算公式如下：${\alpha }_c=\frac{R_s}{120\mathrm{\pi b}}\frac{1+\frac{2b}{w}{\left(\frac{\lambda }{2w}\right)}^2}{\sqrt{1-{\left(\frac{\lambda }{2w}\right)}^2}}---\left(1\right)$其中$R_s==\sqrt{\mathrm{\pi f\mu }/\sigma }---\left(2\right)$式中R_s和σ分别为金属层的表面电阻和电导率，w和b分别为SIW传输线的宽度和高度，λ为工作频率下的波长，f为工作频率，μ为磁导率，介质衰减常数α_d的计算公式如下：${\alpha }_d=\frac{\pi }{\lambda }\frac{\tan \delta }{\sqrt{1-{\left(\frac{\lambda }{2w}\right)}^2}}---\left(3\right)$式中tanδ为介质材料的损耗正切值；步骤二、换热系数的计算，SIW传输线的散热包括对流散热和热辐射散热，对流散热的换热系数计算公式如下：加热面朝上冷却面朝下时的换热系数h_c上：加热面朝下冷却面朝上时的换热系数h_c下：式中T_w为SIW传输线在保证正常工作时所能够承受的最高温度，T_∞为与SIW传输线进行热交换的环境温度；热辐射情况下的换热系数h_r：$h_r=\mathrm{\xi \tau }(T_w+T_{\infty })(T_w^2+T_{\infty }^2)---\left(6\right)$式中常数τ＝5.669×10^‑8w/m²·K⁴，常数ξ表示辐射面的辐射系数；步骤三、SIW传输线传输功率的计算，把步骤一和二中计算出的衰减常数和换热系数代入式(7)中计算SIW的传输功率，SIW传输线的尺寸满足下面关系式a＝w‑d²/0.95·s，其中a为矩形波导的宽度，d和s分别为SIW通孔的直径和孔间距，a和工作频率f又满足关系式μ和ε分别为介质材料的磁导率和介电常数，因而式(7)可改写为式(8)