针对用于无线通信系统中的高隔离度宽带双工器，首先将双工器指标拆分为留有一定余量的Tx，Rx滤波器指标，然后使用微带交指结构和基于耦合系数与外部品质因数的改进方法，设计出满足指标的宽带Tx，Rx滤波器，最后使用两种T型结和滤波器组合的结构对双工器进一步设计，并对这两种结构的微带双工器进行了仿真分析。仿真结果显示，并行连接的双工器结构紧凑，但隔离度较差；串行连接的双工器通带内最小回波损耗为14.16 dB，最大插入损耗为1.01 dB，通带间最小隔离度为53.46 dB，双工器尺寸为8.089 9 mm×2.059 1 mm×0.302 mm，完全满足指标要求，并且具有相对带宽大、隔离度高、插入损耗低的优点，为设计高性能双工器提供了可行性。

基于微小卫星组网编队技术, 气象预报工作在时间和空间分辨率方面得到大幅提升.为了完成微小卫星大气微波探测仪射频部分的频率分离功能, 采用体积小、插损小的波导双工器来实现.采用等效电路法和模式匹配法优化参数, 设计了一款166/183 GHz双工器.考虑到实际加工情况, 仿真过程中具体分析了膜片陡直度和膜片厚度对双工器性能的影响.加工过程中, 通过对器件分割方式和加工缺陷的分析, 不断优化加工方案, 最终得到满意的加工样品.经测试, 166/183 GHz双工器的带内插损小于1.5 dB, 回波损耗大于15 dB, 带外抑制高于27 dB以上, 仿真结果与实测结果相吻合, 证明了双工器设计方法的可行性.

通过精密机加工技术制造了一种具有寄生通带抑制的E波段波导双工器。其仿真性能在71~76 GHz，81~86 GHz通带内插入损耗小于1 dB，通带隔离度大于60 dB；在142~152 GHz，162~172?GHz二倍频通带内抑制大于20?dB。实测结果显示该双工器通带内插入损耗最差为0.7?dB；通带隔离度优于60?dB；二倍频处抑制大于20?dB。仿真设计与实测结果高度吻合。该双工器的优异性能确保其适用于5?G通信E波段回传网络中。

利用微小卫星组网进行对地观测, 实现微波器件小型化已成为目前空间遥感的发展趋势之一.针对微小卫星大气微波探测仪, 设计了两款高性能的太赫兹波导双工器.利用模式匹配法分析双工器中不连续单元并进行双工器参数优化.在89 GHz滤波器部分采用改变谐振腔宽度的方法来提高带外抑制.仿真结果表明, 两款双工器具有良好的插损、带外抑制、回波损耗等性能, 证明了模式匹配法对太赫兹器件设计的有效性.

为了满足光电探测系统的高速应用, 采用了一种新型超宽带光电检测模块的设计方法, 即在传统的光电转换基础上联合现代微波集成电路技术, 通过同时采集PIN光电二极管阴极和阳极光电流, 用两组不同带宽范围的放大器放大, 最后用连续通带的双工器将信号合并, 得到一种超宽带(直流~4GHz)、高响应度(4900V/W)的光电探测模块。结果表明, 该方法不但获得了超宽带宽的光电探测模块, 还解决了常见高速光电检测模块无法检测直流甚至一些低频光信号的问题。

基于分形几何与复合左右手传输线的混合技术方法，提出了一种新型小型化微带双工器并对其进行了研究。该双工器将工作于一对不同频率的两个三端口网络进行合成，由构成其左手部分的集总元件和右手部分的Sierpinski分形微带线组成。双工器的小型化得益于Sierpinski分形曲线的空间填充特性。而双工器的双频特性是由于复合左右手传输线具有双曲色散关系。为验证所提方法的有效性，成功设计了基于不同Sierpinski迭代次数的双工器。为证实仿真结果，加工测试了基于Sierpinski二次迭代分形的复合左右手双工器。仿真结果与测试结构吻合的很好。与未采用分形结构的传统复合左右手双工器相比，所制作的双工器工作于GSM两个频段(0.9和1.8 GHz)并获得了良好的通带性能和小型化比例，最大小型化比例达76.3%。

研究了一种用于GW级高功率微波耦合输出的新型线极化高功率微波双工器, 该双工器由周期性的金属圆柱组成。对该双工器的Floquet空间谐波影响因素进行了讨论, 得到了双工器空间谐波选择的重要规律, 并以此设计了一个S/X波段线极化高功率微波双工器。对其进行的低功率冷测实验发现, 该双工器对S/X波段的反射效率和透射效率分别高于97%。在进一步的高功率实验研究中, 利用S和X波段1.8 GW, 80 ns的高功率微波照射没有发现微波击穿。

研究了一种用于功率合成的GW级高功率微波功率合成器。该合成器工作在X波段, 输入微波由2路工作频率不同的X波段的微波源产生。为了满足输出功率和功率容量的要求, 用于功率合成的微波源工作段波导的过模因子为12.7, 这给功率合成器的设计带来了一定的困难。着重讨论了如何利用过模波导设计X波段高功率合成器, 研究了如何抑制过模波导的高次模式并提高其功率容量和传输效率。设计的功率合成器单路传输效率达到99.0%以上, 允许的最大输出功率达到5.6 GW以上, 还可以按照需求适当增大高度, 以进一步提高其功率容量而不影响传输效率。