提出了一种新型的多功能超材料滤波器/屏蔽器，其具有双频段极化独立控制、多模式可切换等特点。与传统器件不同的是，所提出的设计能够独立控制横电（TE）或横磁（TM）极化波在不同频段的透射和反射，并且通过设置不同的二极管偏置电压，可以实现4种不同的工作模式。该结构基于等效电路模型，采用多层滤波结构设计，通过在顶层和底层加载PIN二极管实现TE和TM极化波在低频段和高频段的独立控制。在传输模式下，TE和TM波分别在3.6 GHz和4.6 GHz附近得以传输；在屏蔽模式下，该结构可以有效地阻挡入射极化波。每种模式都有非常稳定的工作状态，不会受到其他工作模式的影响。此外，该设计在0°~45°入射范围内具有良好的角度稳定性。这种多模式超材料结构可以应用于天线罩等领域，天线传输信号时能满足对特定极化信号的需求，待机时可以屏蔽信号以减少干扰。

随着低轨 (LEO)通信卫星业务需求的增加, 低轨卫星需要使用 Ka频段进行通信。本文针对低轨卫星采用 Ka频段可能与在轨的高轨卫星发生同频干扰问题, 采用基于链路分离角的空域分隔方法进行干扰规避的角度间隔分析。分别从不同干扰场景、地面站分布情况来分析对干扰角度间隔的影响, 并在此基础上提出该角度间隔范围内, 低轨卫星需采取的干扰规避措施。

采用滤波器综合分析方法, 基于分立式AlGaAs/GaAs异质结PIN二极管, 根据其等效寄生参数, 综合出单刀二掷开关集**数滤波器模型, 以此分析其等效分布参数电路, 设计出了118 GHz星载辐射计用单刀二掷开关准单片, 开关电路尺寸6×2.5×0.1 mm3.通过开关模块封装用波导-微带过渡和键合金带插损的分析研究, 研制出了低插损的118 GHz开关模块, 在110~120 GHz, 测得开关插损小于3.0 dB, 插损典型值2.6 dB；开关隔离度大于22 dB；开关响应时间、导通时间、关断时间、恢复时间分别小于18 ns、20 ns、10 ns、18 ns, 该准单片作为通道切换开关可集成应用于118 GHz收发组件中.

基于GaAs肖特基二极管, 设计实现了310~330 GHz的接收机前端.接收机采用330 GHz分谐波混频器作为第一级电路, 为降低混频器变频损耗, 提高接收机灵敏度, 分析讨论了反向并联混频二极管空气桥寄生电感和互感, 采用去嵌入阻抗计算方法, 提取了二极管的射频、本振和中频端口阻抗, 实现了混频器的优化设计, 提高了变频损耗仿真精度.接收机的165 GHz本振源由×6×2倍频链实现, 其中六倍频采用商用有源器件, 二倍频则采用GaAs肖特基二极管实现, 其被反向串联安装于悬置线上, 实现了偶次平衡式倍频, 所设计的倍频链在165 GHz处输出约10 dBm的功率, 用以驱动330 GHz接收前端混频器.接收机第二级电路采用中频低噪声放大器, 以降低系统总的噪声系数.在310~330 GHz范围内, 测得接收机噪声系数小于10.5 dB, 在325 GHz处测得最小噪声系数为85 dB, 系统增益为(31±1)dB.

为研究卷云的非球形粒子对毫米波雷达的散射特性,利用矩量法计算了卷云六种非球形冰晶粒子最大尺寸与散射截面之间的双指数函数关系.利用三种假设模型：Ⅰ. B-H混合模型、Ⅱ.等效椭球模型、Ⅲ.等效球模型分别验证NASA 在2007年7月31日一次卫星与飞机同步测云试验数据,对比后发现模型Ⅰ(B-H模型)模拟4个位置处实测的结果最好,模型Ⅱ的结果其次,模型Ⅲ的结果最差,但是B-H模型模拟1号,2号,3号位置处的雷达反射率因子与实测值相比偏低,分析原因认为粒子谱探测仪器忽略了滴晶粒子贡献.加入滴晶粒子后统一拟合1号,2号,3号以及4号的普适性粒子谱,拟合其满足B-H模型时冰水含量与雷达反射率因子之间的关系式,将CVI仪器实测的冰水含量值代入上面的关系式得到反演的雷达反射率因子,对比CRS毫米波雷达实测的雷达反射率因子可知：当云中冰水含量小于0.1342 g/m3,冰晶中的空气含量对雷达反射率因子的影响要远大于粒子的取向问题;当云中冰水含量介于0.134 2~0.199 4 g/m3,冰晶中的空气含量可以忽略不计而仅考虑粒子的取向问题;当云中冰水含量大于0.199 4 g/m3,B-H模型将不再适用.因此为了利用毫米波雷达反射率因子精确地反演云中冰晶粒子,应以冰水含量为前提考虑B-H模型中冰晶粒子的取向以及空气含量.

提出了一种基于光子晶体波导(PCW), 具有超低片内反射、多模干涉型(MMI)光功分器结构。通过在传统MMI型功分器的基础上引入双梯形波导结构, 降低了原有功分器由于端口反射以及谐振模反射所带来的片内反射问题。相比于传统的MMI型光功分器, 该结构片内反射降低了60%。