А. Д. Полигина1, Ю. П. Саломатов2
1 АО «НПП «Радиосвязь» (г. Красноярск, Россия)
1, 2 ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (г. Красноярск, Россия)

1 anastasia0711@mail.ru, 2 ysalomatov@sfu-kras.ru

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 gap-волновод, 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 S11 ниже –18 дБ и коэффициент передачи S21 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.

Полигина А.Д., Саломатов Ю.П. Компактный широкополосный переход SIW – gap-волновод с реактивной компенсацией для диапазона частот 41…47 ГГц // Антенны. 2026. № 2. С. 71–77. DOI: https://doi.org/10.18127/j03209601-202602-07

1. Rappaport T.S. et al. Millimeter wave mobile communications for 5G cellular: It will work! // IEEE Access. 2013. V. 1. P. 335–349. DOI: 10.1109/ACCESS.2013.2260813.
2. Deslandes D., Wu K. Integrated microstrip and rectangular waveguide in planar form // IEEE Microwave Wireless Components Letters. 2001. V. 11. № 2. P. 68–70. DOI: 10.1109/7260.914305.
3. Kildal P.-S., Alfonso E., Valero-Nogueira A. et al. Local metamaterial-based waveguides in gaps between parallel metal plates // IEEE Antennas Wireless Propagation Letters. 2009. V. 8. P. 84–87. DOI: 10.1109/LAWP.2008.2011147.
4. Rajo-Iglesias E., Ferrando-Rocher M., Zaman A.U. Gap waveguide technology for millimeter-wave antenna systems // IEEE Communications Magazine. 2018. V. 56. № 7. P. 14–20. DOI: 10.1109/MCOM.2018.1700998.
5. Pérez-Escudero J.M., Torres-García A.E., Gonzalo R. et al. A gap waveguide-based compact rectangular waveguide to a packaged microstrip inline transition // Applied Science. 2020. V. 10. P. 4979.
6. Li L., Chen X., Khazaka R. et al. A transition from substrate integrated waveguide (SIW) to rectangular waveguide // 2009 Asia Pacific Microwave Conference. Singapore. 2009. P. 2605–2608. DOI: 10.1109/APMC.2009.5385245.
7. Li Y., Luk K.-M. A broadband V-band rectangular waveguide to substrate integrated waveguide transition // IEEE Microwave and Wireless Components Letters. 2014. V. 24. № 9. P. 590–592. DOI: 10.1109/LMWC.2014.2325217.
8. Rezaee M., Zaman A.U., Kildal P.-S. V-band groove gap waveguide diplexer // 2015 9th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP). Lisbon, Portugal. 2015. P. 1–4.
9. Dansran B., Xu S., Heo J. et al. Design of a broadband transition from a coaxial cable to a reduced-height rectangular waveguide // Applied Science. 2023. V. 13. P. 11265.
10. Zaman A.U., Kildal P.S. GAP waveguides / In Chen Z., Liu D., Nakano H., Qing X., Zwick T. (Eds.) Handbook of antenna technologies. Springer, Singapore. 2016.
11. Ghorbani S., Razavi S.A., Ostovarzadeh M.H. et al. Development of a center fed slot array antenna with very low side lobes using ridge gap waveguide (RGW) technology // International Journal of Electronics and Communications. 2020. V. 125. P. 153385.
12. Auda H., Harrington R.F. Inductive posts and diaphragms of arbitrary shape and number in a rectangular waveguide // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1984. V. 32. № 6. P. 606–613. DOI: 10.1109/TMTT.1984.1132736.