引言
随着毫米波（Millimeter Wave,MMW）无线通信系统的快速发展，圆极化天线因其能够有效降低发射与接收天线之间的极化失配，并抑制多径效应干扰，受到了广泛关注[1]。毫米波频段因其高信道容量的特性，成为研究热点，并在汽车雷达[2]和成像系统[3]等领域得到了广泛应用。然而，需要注意的是，汽车雷达通常使用高衰减毫米波频段，因此在此处将其作为低传播衰减频段的示例可能不够准确。
在毫米波天线设计中，高增益基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide,SIW）阵列天线因其优异的性能得到了广泛应用[4-8]。近年来，圆极化SIW天线的研究取得了显著进展，主要包括圆极化SIW缝隙天线[7-8]、圆极化SIW谐振器天线[9]以及圆极化SIW平面孔径天线[10-16]等。此外，结合极化转换器实现圆极化辐射的方法也受到了关注[17-21]。极化转换器的优势在于能够避免复杂的馈电网络设计，减少介质损耗，同时提高天线的辐射增益和效率。常见的极化转换器设计包括曲折线极化转换器[18-19]和频率选择性表面（Frequency Selective Surface,FSS）结构[20-21]。然而，曲折线极化转换器通常引入较高的插入损耗，而FSS结构主要用于反射面，难以作为透射偏振片使用。
本文提出了一种基于四脊波导极化器的圆极化SIW背腔缝隙天线阵列，工作在Ka波段。与传统的矩形或圆形波导极化器相比，四脊波导具有尺寸小、辐射孔径效率高的优势。首先，本文详细分析了SIW谐振腔中的TE110模式以及四脊波导极化器中的四个最低基本模式，设计了一款加载四脊波导的圆极化SIW单元天线。随后，基于优化后的单元天线，采用一分八的T形功分器结构，通过多层印刷电路板（PCB）工艺设计并加工了一款4×4的三层SIW圆极化阵列天线，并进行了实验验证。测试结果表明，该天线具有较高的孔径效率和较低的交叉极化水平，展现了良好的辐射特性。
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作者信息：
李文迅
（中国西南电子技术研究所，四川 成都 610036）
