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太赫兹技术在军事等领域极具应用潜能和科学价值,在宽带通信、成像系统、天文观测等领域的研究价值也不可小觑。最近十几年以来,太赫兹技术渐渐进入人们的视野,与此相关的太赫兹器件及系统都取得了不错的研究进展。双工器作为一种十分重要的无源器件,在太赫兹通信系统中扮演着不可或缺的角色,自然具有其研究的价值。在太赫兹波段,考虑到微带线、带状线等传输线结构具有较大的辐射损耗和介电损耗,一般不用于双工器的设计。对于波导而言,相比前者具有优良的特性,十分适合在太赫兹频段使用。本文采用的双工器结构即是基于波导实现。具体方案是通过一T型功分接头连接两个带通滤波器形式实现双工。高性能的双工器很大程度上取决于滤波器的性能好坏,故本文的研究侧重于设计各种类型的滤波器,核心思路是在滤波器传输特性曲线上加入适当零点,使得滤波器的带外抑制性能有所提升。设计的方法包括:采用交叉耦合结构、添加抑制谐振器、使用过模谐振器等。本文从传统微波滤波器理论出发,采用模式匹配法分析了直接耦合滤波器的综合过程,并求解了各滤波器参数初值,缩短了仿真优化时间。同时在理解广义切比雪夫滤波器的综合方法基础上,将其应用到特定综合实例,并给出了完整的求解矩阵过程,具体流程包括:特征多项式的求解、耦合矩阵的提取、化简等,最后采用Matlab编程进行了验证,很大程度地简化了设计过程中的理论计算。由于本文设计的双工器频段较高,两双工器的中心频率分别位于210GHz和240GHz及400GHz和440GHz。需综合考虑加工误差,并对仿真结果进行容差分析。测试结果表明,WR-4.3波段双工器通带插入损耗小于1.89dB,回波损耗大于14.6dB,WR-2.2波段双工器低通道滤波器插入损耗小于3.92dB,回波损耗大于15dB,高通道滤波器插入损耗小于4.05dB,回波损耗大于10.5dB,整个通带输出端口间隔离度大于46dB。本文的研究成果对太赫兹腔体双工器的设计具有一定的参考和工程价值。