行波管折叠波导慢波结构UV-LIGA制备技术中的电铸工艺

UV-LIGA是制作行波管(TWT)折叠波导慢波结构的一项重要技术,能够满足行波管对于慢波结构小尺寸、高精度和低表面粗糙度的加工要求。简要介绍了采用UV-LIGA技术制备340 GHz折叠波导慢波结构的工艺流程,主要包括在铜基底上通过光刻工艺制备厚胶膜结构、在厚胶膜结构中进行高精度电铸以及将半封闭铜电铸窄通道中胶膜去除等。对大深度窄缝结构精密电铸工艺进行了详细研究,分析对比脉冲波及三角波的电铸结果,优化工艺参数并尝试工艺组合。结果表明,采用三角波电铸,狭缝和胶膜边缘厚度差为40μm;采用脉冲波和三角波电铸结合方法,得到的电铸结构表面平整,狭缝和胶膜边缘厚度差减小至15μm。最终制备的折叠波导慢波结构与基底结合良好,表面无缺陷,高温处理后无裂纹、无鼓泡,窄边尺寸精度优于2μm,能够满足行波管的应用需求。

基于三角形插片结构的紧凑型波导双工器

为满足高功率微波系统功率容量和紧凑化需求,提出了一种新型波导双工器。选用过模波导进行设计以提高功率容量,引入三角形金属插片结构谐振腔设计滤波器并在其间引入波导弯头以实现紧凑化。采用微波网络方法对滤波器进行理论分析并设计了两个工作在X波段的滤波器,选择终端短路法确定T型结尺寸并组成双工器。利用电磁仿真软件建模优化和仿真模拟,并对实物进行测试。仿真与测试结果表明,该波导双工器单通道工作时的功率容量分别大于0.11 GW和0.12 GW,两个通道的传输效率分别大于83.9%和82.4%,通道间隔离度大于20 dB。此外还可以根据需求增加滤波器阶数和引入更多的波导弯头以提高空间利用率。

二维硅薄膜光子晶体波导的设计及制作

为了制作可用于通信波段的二维硅光子晶体波导,研究了光子晶体波导的设计方法及制作工艺。应用平面波展开法计算了两种空气孔型光子晶体结构的TE波禁带,经筛选采用了三角晶格空气孔结构。同样利用平面波展开法计算了引入缺陷后二维三角晶格空气孔型光子晶体波导结构的TE波禁带,经对比发现归一化频率为0.295 7的缺陷态最适宜用来制备光子晶体波导,并据此设计了用于1.55μm波长的二维三角晶格空气孔型光子晶体波导,其晶格周期为458nm,空气孔直径为339 nm。对设计的结构参数进行了容差计算,结果表明误差在-3.95~5.65 nm方能满足设计要求。最后使用聚焦离子束刻蚀工艺,制作了所设计的波导结构,并进行了测试。测试结果表明,样品实际晶格周期为463nm,空气孔直径为344 nm,比设计值大5 nm,在容差允许范围内,满足设计要求。

分离变量法与等腰直角三角形波导的边值问题

根据叠加原理 ,讨论等腰直角三角形波导边值问题的 IE波解和 TM波解 ,纠正有关文献中的错误解法 。

等腰直角三角形波导中的TM波

由波动方程和TM 波边界条件出发,推导出等腰直角三角形波导中的TM 波本征函数解,纠正有关文献中“在三角形波导中不存在TM 波”的错误结论.

三角形栅格波导端头有限缝隙相控阵的扫描盲区分析

采用矩量法对矩形波导端头缝隙为辐射单元的三角形排布相控阵进行了扫描盲区分析.通过单独增加E面单元数、单独增加H面单元数的方法计算各有限阵中心单元反射系数,发现三角形有限阵盲区效应随E面单元数增加变化很大,随H面单元数增加几乎不变的现象,并从阵元间耦合角度对此给出了解释.从矩量法数值计算理论出发,推导出有限阵单元方向图与中心单元反射系数间的函数关系式,发现了二者在分析盲区问题时不统一的现象,得出全阵等幅激励且反射系数相位为零(谐振)是二者统一的充分条件.

三角形截面介质光波导的近似模方程

本文应用有效折射率法和WKB法导出了三角形截面介质光波导的近似模方程,其特点是形式简单,计算方便。通过对正三角形截面介质光波导传输特性的实算可见,其计算结果与有限元法的数值分析结果相近。

基于等几何分析方法求解任意截面波导本征问题

基于等几何分析方法具有自由度花费少、高精度、高阶连续性等特点,通过加权余量法对椭圆波导本征问题的亥姆霍兹方程等几何离散得出等几何分析方程.解决了传统数值方法的求解域与几何模型的非一致性问题,实现了将问题的分析计算构架于精确几何模型基础之上.分析任意截面波导的本征问题,对不同偏心率的椭圆波导以及三角形和五边形波导的截止波数的求解结果显示等几何分析方法求解波导本征问题的高效及高精度特性.与传统方法相比,此方法以较少的自由度消耗便会达到较高的求解精度,并且数值解的收敛率较快.

半圆形波导中的电磁场

利用矩形波导和圆形波导的结论,并结合叠加法和镜象法等工具,从理论上分析给出半圆形波导的TE波模型的电磁场分量.根据金属界面的特殊性质,在一定条件下运用叠加法的延拓求出半圆形波导的电磁场分量.最后通过过渡法对一般情况下半圆形波导的电磁场分量进行求解.

形变对三角形脊波导特性的影响

脊波导的功率容量、衰减常数和特性阻抗是其传输特性的重要组成部分。在日常应用中,脊波导元件必然会存在一定的形变。文章应用ANSYS建模与MATLAB软件相结合的方法计算了三角形脊波导错位和受力形变对其功率容量、衰减常数和特性阻抗的影响。结果表明,错位形变对三角形脊波导的衰减常数影响较小,而各项特性参数受底部形变影响较大,研究所得结果可为三角形脊波导广泛应用提供参考。