IMPROVED MODE-MATCHING AND NETWORK ANALYSIS OF E-PLANE WAVEGUIDE BRANCH DIRECTIONAL COUPLERS

The E-plane waveguide branch directional couplers are analyzed by a method which combines the multimode network theory with rigorous mode-matching approach. The electromagnetic field components are expanded by the superposition of LSEx modes rather than TE and TM modes in the mode-matching procedure. Meanwhile, the electromagnetic problem is transferred into the network problem through the mode-matching treatment. It is shown that the present method has the advantages of simplicity and less computation without affecting the accuracy of the calculation.

低损耗太赫兹波导腔体传输结构与互联接口设计技术

文章介绍了降低太赫兹波导传输和互联损耗的方法及实验结果。当前,矩形波导多采用金属分块技术制作,且H面剖分波导损耗明显高于E面剖分波导损耗。为了抑制H面波导的电磁泄漏和辐射损耗,降低整体的传输损耗,在波导剖分表面添加了电磁带隙结构或扼流槽结构。采用传统的数控铣削和金属分块技术制备了一些波导样品,包括常规的矩形波导、带隙波导和扼流波导,并在170GHz~260GHz频段进行了测量和损耗对比。实验结果表明,在太赫兹频率下,波导分裂带来的不连续间隙使常规的H面波导损耗高达0.074dB/mm;带隙波导的损耗为0.017dB/mm,但加工耗时且价格昂贵;扼流波导的损耗为0.025dB/mm,成本和性能适中。此外,还设计制备了基于零形扼流槽的波导法兰,用于无接触低损耗太赫兹波导互联应用。相比常规波导法兰,基于文章设计的法兰互联性能稳定,改善效果显著。

高功率小型化波导E面异频功率合成器的设计

为了满足典型应用场景对高功率异频功率合成器提出的输入输出同向及结构紧凑的需求,提出并设计了一种工作在9.3 GHz和9.7 GHz频率的高功率小型化波导E面异频功率合成器。基于滤波器结构异频功率合成器的原理,通过采用过模矩形波导E面合成的形式,使两个波导滤波器相互平行,两个输入端口相互平齐,以满足特定应用场景的需求。同时,通过减小合成环节的矩形波导尺寸对合成过程中产生的高次模进行抑制,并按照半个波导波长的整数倍减小波导滤波器模片间距,在保证具有高功率容量的前提下缩短了滤波器长度。设计的异频功率合成器整体长度为9.2λ,宽度为1.5λ,高度为2.8λ(λ为9.5 GHz所对应的自由空间波长)。仿真结果表明,该合成器在9.3 GHz和9.7 GHz频率下的回波损耗均大于20 dB,合成效率大于98%,输入端口之间的隔离度大于20 dB,在80 MV/m微波脉冲击穿阈值下,功率容量为310 MW。

一种新颖的脊波导功分器

针对通常波导传输的功率分配器中T形接头体积大的不足,基于脊波导和阶梯阻抗变换对导波系统中电磁波传播性能的影响,提出了一种新颖的脊波导H面T形分支结构,利用高频仿真软件HFSS进行仿真优化,结果显示该结构在全X波段内匹配。以此结构为基础,设计加工一个一分六的脊波导功分器,得到较好的实测结果。实际内部尺寸比普通波导功分器减小46%,回波损耗小于20 dB,单路信号波动在±0.35 dB内。这种脊波导H面T形分支结构简单,适合于实际的工程应用。

边坡声发射监测研究综述

对现有的边坡监测技术进行总结分析,阐明声发射监测技术在边坡滑塌破坏过程中的信号采集、定位等方面的独特优势。通过详述声发射边坡监测技术的发展历程与现状,指出声发射边坡监测的影响因素。并结合边坡声发射监测实例分析,表明该技术不仅能实现对边坡滑移面定位,还能对边坡破坏水平进行分析,将声发射参数划分为不同的破坏等级来判断边坡的稳定性。最后指出声发射边坡监测技术在波导杆、耦合材料、传感器布置方式等方面存在的问题,波导杆和耦合材料的选择、传感器布置方式以及耦合材料产生的声发射与周围岩体破坏的相关性等方面有待进一步的研究与探索。

一种新颖的Ku频段宽带波导功分器

介绍了一种新颖的E面波导T型宽带功分器结构，并利用HFSS软件对这种结构进行了优化设计。实物测试结果表明，在12．5～18GHz频率范围内，插损小于0．3dB，输入端口的回波优于-17dB，与仿真有较好的一致性。

标量衍射理论模拟蚀刻衍射光栅

讨论用于光通信的集成波分复用/解复用器件蚀刻衍射光栅(EDG),它是波分复用光通信的核心器件的一种。EDG基于平面波导的Rowland圆结构,光栅面是平面。光栅的每一个齿面都垂直于齿面中心和输入波导端点的连线。基于标量散射场满足的Hemholtz方程,推导出Rowland圆上场分布的精确表达式。利用这个模型对设计好的器件参数进行了模场形状、谱响应、色散等复用性能的模拟,并对插入损耗和串扰进行了简要分析。

大功率行波管新型慢波线技术的进展

全金属慢波结构由于具有热耗散能力强 ,功率容量大 ,比耦合腔慢波线带宽宽 ,结构整体性好 ,尺寸大等一系列优点而备受人们关注。本文着重介绍了螺旋槽、环板、曲折波导及周期加载波导四类结构的发展现状 ,包括理论研究与实际应用情况 ,探讨了新型慢波线在技术上存在的问题及今后的努力方向 ,指出全金属慢波结构将在毫米波行波管、返波管。

E面金属膜片波导滤波器的优化设计

本文利用等效电路的方法求得E面全金属膜片波导滤波器的初始尺寸值 ,经过对此滤波器的特性的分析结果与设计要求的比较对滤波器的尺寸加以调整 ,从而准确、快捷地完成滤波器的综合 ,对于E面金属膜片滤波器的工程设计有很大的帮助。

二维介质柱正方复合周期结构光子晶体的禁带研究

提出和研究了一种介质柱在空气中复合周期排列的二维光子晶体新结构,该结构是二套不同尺寸介质柱的正方周期排列的叠加所构成。针对这种光子晶体,对Maxwell方程做出了严格的Fourier变换,从而建立了快速的平面波展开算法。应用所建立的快速理论算法,详细地数值分析了这种光子晶体的能带结构及相关禁带,结果表明,与介质柱的简单正方周期结构相比,复合周期结构由于降低了结构的对称性,它的绝对禁带得到了显著的增大。

光波导短程透镜基点与主面研究

提出对光波导短程透镜传输理论进行系统研究的思想，推导出短程透镜基点（包括焦点和主点）、主面与焦距的表达式．研究了其焦点、主面的特殊性质，并与传统光学透镜的有关参量进行对比，得出消球差短程透镜不仅对近轴光线，而且对离轴光线均可实现理想聚焦，以及主平面为一段圆弧的特性．这一工作为短程透镜系统传输理论的建立打下了基础，适用于含短程透镜的系统设计与计算．

一种通用的E面波导滤波器数值分析方法及其CAD软件包

本文提出了一种通用的数值方法，该方法可用于分析各类不同的波导Ｅ面滤波器根据这种方法，开发了基于ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＷｉｎｄｏｗｓ的ＣＡＤ软件包ＥＦＩＬＴＥＲ．利用这个软件包分析了各类Ｅ面滤波器，所得结果与其它方法计算结果和实验数据吻合甚好．此外还分析了几种新的Ｅ面结构滤波器．

阵列波导光栅复用/解复用器焦场的数值分析

本文利用标量波动衍射理论分析了 AWG系统焦场分布 ,数值计算了阵列波导光栅系统的焦场分布 ,此方法简便 。

一种V波段波导双工器的设计

双工器是现在电子系统中的常用器件。本文设计了毫米波V波段的波导双工器,它由H面T结与两个不同频段的波导滤波器构成。波导膜片滤波器的设计采用常规的设计方法完成。这种结构的特点是频段高、体积小、插损小,加工工艺要求高,信道之间的干扰小,重复性很高。

平板波导的溶胶-凝胶法制备与测试

利用溶胶-凝胶法制作了平板波导.实验中,在不同的条件下采用溶胶-凝胶法在玻璃衬底上制备出TiO2平板波导,分析了影响平板波导的因素,如溶胶-凝胶溶液的浓度、pH值,滴胶速度,热处理等.并对在不同工艺条件下的波导膜特性进行了测试,分析了影响波导膜质量的各个因素.实验表明,在控制实验条件的前提下溶胶-凝胶法在制作平板波导膜的工艺上制作方法简单,容易实现.

性能优良的新型E面金属膜片波导滤波器

针对目前一般的E面金属双膜片波导滤波器虽阻带性能优良却存在带宽较窄的缺点 ,对E面金属双膜片结构进行了分析。提出了一种在保持金属双膜片结构优良性能的基础上实现较宽带宽的E面结构。据此设计了一个阻带性能优良的Ka波段波导滤波器。

多信道二维光子晶体滤波器

根据光波模在光子晶体线缺陷波导和环形谐振腔之间的耦合原理,在二维三角晶格光子晶体中设计了一款由线缺陷主波导、环形谐振腔、60°弯下载波导组成的多信道下载滤波器。利用平面波展开方法计算了完整光子晶体及线缺陷波导的能带结构;基于时域有限差分方法计算了各目标频率光信号在器件中的传输特性,分析了影响器件耦合效率的因素并对其进行了改进。分析表明:通过改变环形谐振腔内介质柱的半径可以调节光子晶体环形谐振腔的谐振频率,而改变线缺陷主波导与环形谐振腔之间耦合区域中介质柱的形状以及将直下载波导改换成60°弯下载波导可以提高线缺陷主波导、60°弯波导与环形谐振腔之间的耦合效率。计算结果显示:优化后的多信道二维光子晶体滤波器具备优良的选频功能,各目标频率光信号的透射率均达90%以上。与传统半导体介质材料器件相比,该器件体积较小,结构简单,易于大规模集成,很有应用前景。

三层介质平板波导中TM波的转移矩阵和模式本征方程

从TM波的波动方程出发 ,根据电磁场的边界条件 ,推导出三层介质平板波导中磁场的表达式。在此基础上求得磁场在y方向的导数表达式 ,并得到了导波层TM波的转移矩阵和模式本征方程。

矩形晶格结构双芯光子晶体光纤偏振分束器的研究

椭圆形空气孔光子晶体光纤可以产生较高的双折射,使得不同偏振方向的光有不同的耦合长度。将光纤的双折射现象应用于双芯光纤中,可以实现偏振状态的分离。应用平面波扩展法分析了椭圆形空气孔、矩形晶格结构的双芯光子晶体光纤中结构参量对光束不同偏振方向的耦合长度的影响,设计了一种基于椭圆形空气孔、矩形晶格结构的双芯光子晶体光纤偏振分束器。应用全矢量光束传播法分析了这种光纤偏振分束器的性能。结果表明,在1.55μm工作波长上,长度为1.055 mm的光纤即能实现偏振状态的隔离,隔离度达到-16.9 dB,隔离度<-16 dB的带宽可达到270 nm。

椭圆孔六角点阵聚合物光子晶体光纤的偏振特性研究

基于全矢量平面波方法,以聚甲基丙烯酸甲酯为基材,设计了一种高双折射光子晶体光纤,并对其传输性质和偏振特性进行了数值模拟。结果表明,椭圆孔六角点阵聚合物光子晶体光纤的双折射是由于包层的不对称性引起的全局双折射,通过调节椭圆率,发现该光纤可以以单模方式在一合适波段运行,该波段与聚合物光纤的低损耗通信窗口一致。在η=2.5时,其双折射最高可达4.8×10^(-2)。该研究结果为高双折射聚合物光子晶体保偏光纤的制备提供了理论依据。