带状注行波管E面和H面宽带耦合器

设计和分析了应用于W波段带状注行波管的E面多孔输入输出耦合器和H面多孔输入输出耦合器。研究表明,采用多孔耦合,不仅可以实现电磁场与电子注的汇聚和分离,还可以实现极宽工作带宽。HFSS仿真分析结果表明:E面多孔定向耦合器1dB相对带宽达43GHz,且隔离度优于20dB的相对带宽达到40GHz;H面定向耦合器在E面耦合器的10个耦合孔数的基础上,通过增加2个耦合孔数,1dB相对带宽提升到30GHz,且隔离度大于15dB的相对带宽达到32GHz。两种新型耦合器在极宽的工作带宽内实现低反射、高隔离的性能。与E面耦合器相比,H面耦合器易于加工和利于与周期永久磁体的封装集成。     

Ka波段宽带谐波抑制定向耦合器

为解决传统分支线定向耦合器带宽较窄,且应用到线性化器等微波元件中时受谐波信号影响较大的问题,提出了一个宽带且带有谐波抑制功能的定向耦合器。该定向耦合器在双支节定向耦合器的基础上增加一个支节,可有效地提高定向耦合器的带宽,同时将其传输线支节替换为低通滤波结构,以实现对高次谐波抑制的作用。仿真结果表明,该定向耦合器的反射系数和隔离度均小于-15 dB,传输损耗小于3.8 dB,波动范围0.5 dB,相位差为90°且与双支节耦合器相比增加1 GHz带宽。满足耦合器的设计指标,可应用到微波元件中,提高微波元件的性能。     

圆波导定向耦合器在高功率微波测量中的应用

介绍了大功率容量定向耦合器的设计、标定、测试与应用情况。以X波段圆波导定向耦合器为例,在9.2~10.2 GHz的频带范围内,基于小孔耦合理论优化设计的结构,其耦合度可以稳定在(55±2)dB以内,隔离度大于80 dB。在此基础上,设计加工了X波段圆波导定向耦合器并进行了标定测试,测试与仿真结果吻合较好,高功率微波实验证实了其具有较高功率容量,能够满足实验需求。该类圆波导定向耦合器已广泛应用于实验室高功率微波源的在线测量装置中。     

具有高隔离度的双陷波超宽带多入多出天线

提出了一款具有高隔离度的双陷波超宽带多入多出(UWB MIMO)天线。该天线由两个相同的半切超宽带天线单元倒置构成。通过在天线底板刻蚀栅栏型缺陷地解耦结构,使该MIMO天线的隔离度提高至25 dB。此外,在天线半圆形辐射贴片上刻蚀两个方向相反的"L"型缝隙,实现了双陷波的功能,分别抑制了802.16无线城域网WiMAX(3.2~3.7 GHz)和WLAN(5.15~5.85 GHz)信号对天线系统的干扰。实验结果表明,该天线在3~11 GHz工作带宽内的隔离度大于25 dB,包络相关系数(ECC)小于0.004;第一个陷波频段为3.0~3.7 GHz,第二个陷波频段为5.1~5.85 GHz,有效抑制了WiMAX和WLAN的信号干扰。     

L波段小型化同轴-共面波导定向耦合器

设计了一种适用于L波段高功率微波辐射场测量的同轴型定向耦合器。分别选择同轴线和金属底板共面波导（CBCPW）作为主副传输线,减小定向耦合器横截面积;利用小孔耦合理论和微元法对耦合结构进行理论分析,选择连续渐变的菱形耦合缝隙,缩短定向耦合器长度;采用数值模拟的方法对耦合器结构进行优化,并对其性能参数进行实验测试,结果表明, 在1~2 GHz频带范围内耦合度约为47 dB,方向性大于17 dB。     

基于混合左右手和人工传输线的平面双定向耦合器

利用人工传输线作为右手传输线,与混合左右手传输线(CRLH-TL)进行耦合,实现左手传输线和右手传输线的混合耦合,构造了一种新型的定向耦合器。该耦合器具有后向耦合、小型化、结构紧凑的特点。实验测试结果表明:耦合器的工作频率在1.3~1.8 GHz,相对百分比带宽达到32%,实现了10 dB的耦合度,比常规微带线定向耦合器具有更大的耦合度调节范围,隔离度大于25 dB。实验测试结果与电磁仿真结果相吻合。     

用于X波段模块化相对论速调管放大器在线测量的紧凑型定向耦合器设计

为实现模块化相对论速调管放大器功率、频率和相位的在线测量,对紧凑型高定向性高带宽的定向耦合器进行了仿真和实验研究。利用小孔耦合理论和相位叠加原理进行理论分析,设计了一种双孔紧凑型定向耦合器,在此基础上采用主、副波导正交连接,耦合孔沿轴向和角向二维分布的方法,进一步缩短了耦合器的长度。通过电磁仿真对耦合器各参数进行优化,模拟结果表明：当中心频率为10 GHz时,普通双孔定向耦合器对TM01模式的耦合度为-60.68 dB,在250 MHz的带宽内定向性大于20 dB,此时耦合区长度为3.49 cm。改进型定向耦合器对TM01模式的耦合度为-58.1 dB,在300 MHz的带宽内定向性大于20 dB,此时耦合区长度仅为1.8 cm（约0.6λ）。耦合器的冷腔实验测量结果与仿真结果符合较好。     

紧凑型菱形缝隙V波段过模圆波导选模耦合器

设计了一种用于测量V波段过模高功率毫米波源在线功率的选模耦合器。利用小孔耦合理论和微元法对菱形耦合缝隙进行了理论分析，采用两组相同的菱形耦合缝隙实现选模功能，缩短了耦合器长度，增加了工作带宽。采用数值模拟的方法对耦合器结构进行优化设计，模拟结果表明:在60 GHz频点处，TM01模耦合度约为50 dB，TM02模耦合度仅为75 dB，对TM02模的抑制度为25 dB；在500 MHz带宽内对TM02模的抑制度大于15 dB，1 GHz带宽内的抑制度大于10 dB，可满足工作于TM01模的V波段高功率毫米波测试需求。同时针对工作于高次模TM0n（n=2,3,4,）的器件设计了可抑制TM01模的耦合器，为高次模工作的高功率毫米波器件的在线功率测量和模式诊断提供了技术方案。     

S-Band 3dB定向耦合器的优化设计及应用

3dB定向耦合器在组成微波器件中有着广泛的应用,在我们的实验室中最常用到的带有3dB定向耦合器的微波器件是移相器、衰减器和能量倍增器等,dB定向耦合器的性能参数对上述器件的性能起着决定性的作用.在对原有S-band 3dB定向耦合器模拟研究的基础上,通过对不同组数据的分析比较,提出了此结构的优化设计方案.重新设计后的3dB定向耦合器不仅简化了加工工艺,而且驻波比、不平衡度、隔离度都达到了更好的效果.将新设计的定向耦合器应用到移相器中,通过对新老移相器的模拟和测试结果的比较可以看到移相器的各项指标均比原来有所提高,而这也是以往移相器所无法达到的新指标.对新加工的移相器试验件的测试数据表明,实验测试和模拟计算的一致性很好.     

S-Band 3dB定向耦合器的优化设计及应用

3dB定向耦合器在组成微波器件中有着广泛的应用, 在我们的实验室中最常用到的带有3dB向耦合器的微波器件是移相器、衰减器和能量倍增器等, 3dB定向耦合器的性能参数对上述器件的性能起着决定性的作用. 在对原有S-band 3dB定向耦合器模拟研究的基础上, 通过对不同组数据的分析比较, 提出了此结构的优化设计方案. 重新设计后的3dB定向耦合器不仅简化了加工工艺, 而且驻波比、不平衡度、隔离度都达到了更好的效果. 将新设计的定向耦合器应用到移相器中, 通过对新老移相器的模拟和测试结果的比较可以看到移相器的各项指标均比原来有所提高, 而这也是以往移相器所无法达到的新指标. 对新加工的移相器试验件的测试数据表明, 实验测试和模拟计算的一致性很好.     

Design of short length and C+L-band mismatched optical coupler with waveguide weighted by the Blackman function

A mismatched optical coupler with waveguide weighted by the Blackman function is numerically investigated in the demand of short length, C+L-band, and low crosstalk. Utilizing the full factorial design, the structure parameters of coupling waveguide are obtained by beam propagation method. In the condition of crosstalk of −35 dB, the mismatched optical coupler with proper selected waveguide structure parameters is found to have a coupling length of 3.60 mm in the transmission wavelength ranges of C+L-band (1.53-1.61 μm). Obviously, the selection and design of waveguide structure are very important to satisfy the qualities of a mismatched optical coupler for the demand of short length, broad bandwidth, and low crosstalk.     

Short-length and broadband mismatched optical couplers with tapered Hamming function for C- and L-band

Mismatched optical couplers with variable widths of waveguide tapered by Hamming function are numerically investigated in the demand of short-length, broadband, and low crosstalk. We used global search algorithm and beam propagation method to seek optimal structure parameters of coupling waveguide. The coupler length is 3.6 mm within the C+L-band (1.53-1.61 μm) for variable widths of waveguide at crosstalk level of −35 dB. Comparison with constant width of waveguide, the constant width of waveguide has a coupler length of 4.4 mm and can only achieve −20 dB of crosstalk within the C-band (1.53-1.565 μm). Obviously, the waveguide with variable widths has the advantage over constant width for the demand of short-length, bandwidth, and low-crosstalk.     

Wideband subwavelength gratings for coupling between silicon-on-insulator waveguides and optical fibers

We propose and experimentally demonstrate a novel subwavelength grating coupler on silicon-on-insulator, for coupling to optical fibers with a wide optical bandwidth. Theoretical analysis and design optimization of the coupler are described. About 73?nm 1?dB bandwidth was experimentally demonstrated with -5.6 dB coupling efficiency. Better than -3.4 dB efficiency with 86?nm 1?dB bandwidth is predicted for these structures with optimized buried oxide thickness.     

210-320 GHz Multi-Hole Directional Coupler Design and Measurement

The design of a 210-320 GHz multi-hole directional coupler is described. The coupler performance is measured with a millimeter vector analyser across the band 205-350 GHz and compared with simulations. The coupler consists of two waveguides whose broad walls are separated by a thin metal sheet with an array of circular holes according to a Chebyshev distribution of couplings. The coupling is 11 dB with a typical variation of ± 2dB across the WR3 band and the isolation is more than 25 dB.     

Efficient L-band ASE Generation Using a C/L-Band Coupler, an Optical Mirror and a FBG

A new structure for efficient and cost-effective L-band amplified spontaneous emission (ASE) generation was experimentally investigated and demonstrated using a C/L-band coupler, an optical mirror, and a fiber Bragg grating (FBG). The proposed structure has about 1.5 dB increase of the power around 1570 nm compared with conventional one. Various structures for power enhancement were also considered.