随着5G通信技术的发展，通信频段的演进对于声学滤波器的性能指标、封装尺寸、集成度等要求越来越高。但在小尺寸的声表面波双工器中，隔离度指标是设计中的一个难点。该文针对如何提高双工器隔离度指标展开研究。基于耦合模模型与电磁仿真模型建立了双工器的仿真模型。通过采用拓扑结构的改进、共地电感与封装外壳的改进等方法，最终实现了在发射端(Tx)隔离度为-60.5 dB，接收端(Rx)隔离度为-50 dB，且具有小插入损耗特征的Band 5双工器设计，较之未改进前的双工器，其隔离度有明显改善。

该文设计了基于低温共烧陶瓷(LTCC)技术的双波段高抑制、低损耗的双工器。该双工器由低通滤波器和带通滤波器组成, 且在低、高频段的阻带抑制方面运用了传输零点理论, 在实现双工器低损耗的同时, 也实现了在多波段的高抑制, 提升了双工器的性能。该双工器在低频段(0.68~0.95 GHz)及高频段(1.43~2.40 GHz)时插损均小于1.2 dB, 但在1.43~2.40 GHz时双工器抑制大于20 dB, 0.68~0.95 GHz时双工器抑制大于15 dB。在4.9~5.9 GHz时双工器抑制大于13 dB, 具有良好的市场应用前景。

在射电天文领域，为了实现更宽频带内多谱线同时观测任务，要求太赫兹超导相干接收机向更宽带方向发展。针对下一代太赫兹超宽带接收机的应用需求，提出了一种频段覆盖180~ 420 GHz(相对带宽达87%)的超宽带脊波导双工器设计，主要包括：180~300 GHz频段和320~420 GHz频段宽带脊波导滤波器设计与变换；超宽带太赫兹多级耦合型脊波导双工器优化设计。仿真结果表明该结构能够在180~300 GHz和320~420 GHz频段双工工作，回波损耗整体优于15 dB，通道间隔离度达20 dB以上。

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.

Tx与Rx滤波器，作为体声波(BAW)双工器的关键部件，其中各薄膜体声波谐振器(FBAR)单元的谐振区面积会影响滤波器的插入损耗和带外抑制这两个重要指标。由于这两个指标是相互制约的，在设计时往往需要折衷考虑，这使得各FBAR单元的谐振区面积设计成为BAW双工器设计的难点之一。为了解决这一问题，提出了一种Tx与Rx滤波器的参数化设计方法。在ADS软件中以FBAR的Mason模型为基础构建了梯形拓扑结构的滤波器电路模型。设置其中各串联FBAR的谐振区面积值以及串并联FBAR的谐振区面积比值为两类优化参数。以给定的滤波器插入损耗与带外抑制为优化目标，使用ADS软件中基于梯度的优化算法得到各参数的优化值。根据优化结果可以简单地计算得到滤波器中各FBAR单元的谐振区面积。以一个工作在LTE band 7的BAW双工器为设计案例展示了该方法的应用流程。设计结果的仿真验证表明：Tx滤波器的插损小于2 dB、在Rx滤波器通带内的抑制大于40 dB；Rx滤波器的插损小于1.9 dB、在Tx滤波器通带内的抑制大于40 dB；满足BAW双工器中Tx与Rx滤波器的性能指标。由此验证了该方法的可行性和易用性。

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。