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7.5±0.8 d B,隔离度达到30 d B,即方向性优于20 d B,各端口回波损耗小于-20 d B。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。
设计了一种宽频带、高方向性、耦合平稳的方孔耦合型太赫兹波导定向耦合器。基于多孔耦合原理,用13组小孔来实现宽频带,耦合孔正方形等差减小等间距排列来实现高方向性和较好耦合平坦性。通过HFSS软件对该耦合器进行模型仿真及优化,结果表明,在0.3~0.5 THz频段内,各端口回波损耗均小于-26 d B,耦合度为(7.8±0.6)d B,属于强耦合且耦合度平坦性良好,隔离度达到30 d B以上,即方向性较好且优于20 d B,平均插入损耗为0.7 d B,相对带宽达到45%。对基于MEMS技术的该耦合器的工艺制作流程进行了阐述,可利用该方法进行加工。
基于分支线耦合原理,设计了一个双"田"字型的太赫兹波导定向耦合器。在分支线靠近中间部位插入一条横向贯穿三分支线的横线,用同样的方法形成两分支线,可以有效提高带宽。分支线底部即在靠近波导宽边的地方进行了加粗,目的是增加分支线的应力,提高加工的可行性。使用电磁仿真软件HFSS对该耦合器进行分析和优化,结果显示,该耦合器在313~383 GHz频带内耦合度为6.3±0.2 d B,且耦合度具有较好的平坦性,接近于一条直线,隔离度小于-20 d B,平均插入损耗为0.6 d B,接近于0 d B,每个端口的回波损耗小于-20 d B。
