双田字型太赫兹波导定向耦合器设计：高带宽与低损耗特性

本文介绍了一种创新的双田字型太赫兹波导定向耦合器的设计方法，其设计灵感来源于分支线耦合原理。该耦合器结构独特，通过在两个相互平行的分支线上，靠近中心位置插入一条横向贯穿三分支的横线，形成类似“田”字的结构。这种设计旨在提升带宽效率，通过增加分支线底部的宽度，特别是靠近波导宽边的部分，增强了分支线的强度，提高了制造过程中的可加工性。 设计的关键在于使用电磁仿真软件HFSS进行分析和优化。仿真结果显示，该耦合器在313 GHz至383 GHz的宽频带内，耦合度稳定在6.3±0.2 dB，表现出良好的平坦特性，接近于一条直线，这意味着信号在不同频率下的耦合效果几乎一致。此外，隔离度保持在小于-20 dB的高水平，确保了信号的定向传输，降低了外部干扰。平均插入损耗仅为0.6 dB，接近理想的0 dB水平，这意味着信号传输过程中能量损失极低。每个端口的回波损耗均小于-20 dB，进一步保证了信号的纯净度和耦合的精确性。 太赫兹波导定向耦合器对于解决太赫兹频段信号的处理具有重要意义，特别是在通信系统、雷达和测试设备等领域，由于其高方向性、低插入损耗的特性，能有效分配和合成功率，同时监控功率和频谱。通过采用硅作为材料，并结合微电子机械系统（MEMS）的刻蚀工艺，使得这种耦合器不仅尺寸紧凑，而且具有高度的工艺可行性。 总结来说，本文的贡献在于提出了一种高性能的双田字型太赫兹波导定向耦合器，通过精细的结构设计和仿真优化，实现了宽频带内的高效耦合和优良的方向性控制，对于提升太赫兹技术的实际应用有着重要的推动作用。