太赫兹E 面分支波导定向耦合器研究

本文基于微细加工技术中的深反应离子刻蚀（DRIE）技术设计了一款中心频率在0.355THz 的E 面3dB 四分支 矩形波导定向耦合器。利用奇偶模分析方法和级联理论分析方法进行分析,计算出了其在给定耦合度条件下各结构初值。 使用Ansoft HFSS 对四分支波导定向耦合器进行仿真优化,结果表明该耦合器性能优异,在0.35-0.36THz 频段内,隔离 度优于40dB,各端口的回波损耗大于40dB,插入损耗小于0.2dB。本文所设计的分支波导定向耦合器结构简单紧凑、性 能优越,具有广阔的应用前景。     

基于3 dB 定向耦合器的0.14 THz 功率分配器设计方法

介绍了一种基于3 dB 定向耦合器的0.14 THz 功率分配器设计方法。由于太赫兹频段的器件尺寸越来越小型化、微型化,特别是对于功率分配器中的核心结构,造成精密机械加工方式难以实现。典型的波导3 dB 定向耦合器结构是90电桥结构,其耦合缝隙之间的间距仅有不到0.5 mm,这样的尺寸是机加时产生的应力难以承受的。通过分析波导定向耦合器支路间的相位关系得出:如果耦合缝隙的间距增加到半波长的整数倍,支路间的相位差仍为90,但这样变化的结果是带宽的降低。通过耦合缝隙间距的适度增加,降低了机加的难度,工作相对带宽降到10%。经仿真分析,结果得到了验证。加工的样品测试结果表明,在0.133 ~0.147 THz 的频率范围内,插入损耗小于1 dB,回波损耗小于-20 dB。     

小孔耦合型双通道太赫兹波导定向耦合器设计

提出了一种小孔耦合型双通道太赫兹波导定向耦合器,采用新颖的阶梯结构,将两个单通道耦合器结合,可在双通道内实现相同的耦合输出。研究结果表明,在180~260 GHz的频率范围内,该耦合器的耦合度为10 dB,输出最大误差小于1.6 dB,回波损耗大于25 dB,隔离度大于35 dB,相对带宽达到36%。与传统的太赫兹波导定向耦合器相比,该耦合器能够实现双通道的耦合输出,在太赫兹系统中可用于双通道的功率检测、功率合成与分配。     

0.5 THz波导双定向耦合器设计

介绍了0.5 THz波导双定向耦合器的原理分析及仿真设计。采用双排多孔等间距不等孔径的方案，设计了0.325~0.5 THz宽带波导双定向耦合器，并给出了仿真及测试曲线。测试结果显示，0.5 THz波导双定向耦合器在0.325~0.5 THz全波导带宽内耦合度为(7.6±1) dB，方向性大于18 dB，输入端口回波损耗大于16 dB。该耦合器性能优越，已用于S参数测试系统中。     

多孔耦合型太赫兹波导定向耦合器的设计

设计了一种结构紧凑、工作频带较宽、耦合平稳、高方向性的十字形多孔耦合的太赫兹波导定向耦合器。基于多孔耦合原理,利用HFSS软件对太赫兹波导定向耦合器进行了模型仿真和结构优化。仿真结果表明:在325~475 GHz带宽范围内,该多孔耦合太赫兹波导定向耦合器耦合度达到7.50.8 dB,隔离度达到30 dB,即方向性优于20 dB,各端口回波损耗小于-20 dB。通过对该波导定向耦合器进行高温高压模拟仿真,确定了使用负性光刻胶SU-8作为结构材料的可行性,提出应用MEMS工艺在硅衬底上进行加工,将牺牲层工艺应用到波导腔结构的制作中。利用光刻在直通波导和耦合波导公共宽壁上形成的十字形等间距排列耦合孔结构,可以实现较宽的带宽和良好的耦合平坦度。该方法提高了耦合孔尺寸和位置的精度,减小了反射损耗,为太赫兹波导结构的加工提供了新思路。     

高功率微波宽带波导定向耦合器设计

为满足高功率微波测量需求,设计一种X波段宽带的波导定向耦合器。为达到宽带设计要求,该耦合器采用多孔耦合结构,利用切比雪夫分布函数得到每组耦合系数,同时修正耦合臂引入的截止衰减影响,根据耦合理论得到每组小孔的初始尺寸,最后基于软件优化后得到满足预期设计要求的宽带耦合器。根据仿真结果,该耦合器在8.2~12.4 GHz频带范围内的耦合度为40 dB,带内波动小于1 dB,方向性优于30 dB,连续波功率容量达到0.84 MW;实测耦合度为38~ 39 dB,端口反射小于-20 dB,可满足MW级高功率微波脉冲测量系统的应用需求。     

半模基片集成波导窄壁缝隙耦合定向耦合器

半模基片集成波导(HMSIW)是最近刚刚提出的一种微波毫米波平面集成导波结构,具有品质因数高,损耗小,结构紧凑和高集成度等优点.本文基于HMSIW技术和标准印刷电路板(PCB)工艺设计并研制了6 dB、10 dB、15 dB和20 dB四种窄壁缝隙耦合定向耦合器.所设计的定向耦合器在保留与基片集成波导(SIW)定向耦合器性能相同的基础上,将体积减小了近一半.测试结果与Ansoft HFSS商用软件仿真结果基本一致,验证了所设计的定向耦合器具有小型化和性能良好等优点.     

一种新型Ka频段六路功率分配/合成网络

指出了二进制(2n)功率合成方式的不足,介绍了波导—微带探针过渡和3 dB分支波导定向耦合器的原理。提出了改进型分支波导三路功率分配器,该结构具有损耗低、驻波好、幅度相位一致性好和端口隔离度高等优点。针对现有合成方式的不足,提出了一种新型基于波导的Ka频段六路功率分配/合成网络,该结构由改进型分支波导三路功率分配器、3 dB分支波导定向耦合器和E面波导—微带探针过渡组成。     

基于二氧化硅平面光波导的强度均衡的光脉冲对的产生

提出了一种基于平面光波导工艺的带有可调定向耦合器的非对称MZI结构.模拟结果显示,当定向耦合器的两个耦合臂的折射率独立改变时,定向耦合器的调制效果较好;当调制电极与耦合区的波导间距为0时,两个耦合臂的温度差达到最大.测试得到,AMZI的插入损耗为2.05 dB,延迟时间为151.4 ps,脉冲对的功率比近似为1.该器件有助于提高集成QKD器件的性能.     

一种超宽带宽边耦合微带定向耦合器

提出了一种新颖的超宽带宽边耦合微带定向耦合器,相比窄边耦合结构,宽边耦合增加了耦合面积,可实现宽频的3 dB紧耦合.同时,为进一步拓展耦合器工作带宽,该文采用渐变耦合结构替代传统的矩形耦合结构.通过HFSS仿真验证,此定向耦合器在2～6 GHz频带内插入损耗小于0.9dB,输入端口回波损耗大于20 dB,端口隔离度大于21 dB.