为了满足通信所需的功率承载能力，大功率通信场景的器件一般由大体积波导腔体器件构成。其中，多波束波束形成网络一般通过波导器件的层层级联堆叠形成。传统机加工等成熟的减材制造工艺由于不是一体加工而成的，中间的缝隙在毫米波通信中会导致泄露。同时，相关减材制造工艺也需要留部分额外的空间用于拼接部件。近年来3D打印工艺越发成熟。其中，全金属SLM打印工艺可以以相对较低的成本一体化成型，形成可用器件。

在上述背景下，西安交通大学刘海文教授团队提出一种含去耦柱的耦合移相融合器件(PSC)并对其开了非辐射性缺陷地结(DGS)散热槽。PSC是将常规的3dB 90°耦合器(Hybrid Coupler)和一个移相器进行融合设计的融合器件。该器件不同于常规单纯级联匹配的器件，是一个长度差不多是融合前两个器件长度之和一半的融合器件。这就意味着利用该器件相关网络的设计将可以大幅节省耗材、成本、加工时间以及器件长度带来的插入损耗。PSC也可以广泛应用于除了Butler矩阵外的其他各种由耦合器移相器构成的波束扫描矩阵。为了直观的突显该耦合移相融合器件小型化的效果，本设计利用该耦合移相融合器件替换掉传统4波束4×4 Butler矩阵的前两级。直接将10个器件的4级器件Butler矩阵化简成4个器件的2级Butler矩阵，功能不变。团队第一次利用表面电流流动趋势提取圆极化分量(CPC)模型，建立起了双模式腔体耦合器与单模枝节等效电路原型的联系。团队发现了电流在TE₂₀₁波导腔体里会有介于TE₁₀₁和TE₂₀₁的周期性模式振荡。基于这一发现，团队在已经足够小型化的TE₂₀₁腔耦合器电路下，加上了去耦柱进一步大幅缩减了腔长，实现了高度的小型化。此外，团队还尝试在该TE₂₀₁腔耦合器上开非辐射性缺陷地结构，实现了几乎不影响原电路性能的散热结构。在刘海文教授的指导下，团队最终设计了一款中心频率在28 GHz处的含非辐射性散热槽的PSC，仿真与实测结果吻合良好。

论文题目：Compact 3-D Printed Phase-Shifting Coupler With Decoupling Column and Defected Ground Structures for Millimeter Wave Applications，该研究成果于2023年11月30日被国际权威IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs期刊录用。