[發明專利]耦合孔交錯分布的多孔脊波導定向耦合器

有效

• 申請號: 201210282608.9
• 申請日: 2012-08-10
• 公開（公告）號: CN102810707A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 王清源;譚宜成
• 申請（專利權）人: 成都賽納賽德科技有限公司
• 主分類號: H01P5/18
• 分類號: H01P5/18
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 梁田

技術領域

本發明涉及多孔定向耦合器，具體地說，是涉及一種利用多個孔進行加強耦合的耦合孔交錯分布的多孔脊波導定向耦合器。

背景技術

定向耦合器是微波系統中應用廣泛的一種微波器件，它的主要作用是將微波信號按一定的比例進行功率分配；定向耦合器由兩根傳輸線構成，同軸線、矩形波導、圓波導、帶狀線和微帶線等都可構成定向耦合器；所以從結構來看定向耦合器種類繁多，差異很大，但從它們的耦合機理來看主要分為四種，即小孔耦合、平行耦合、分支耦合以及匹配雙T。

????在20世紀50年代初以前，幾乎所有的微波設備都采用金屬波導和波導電路，那個時候的定向耦合器也多為波導小孔耦合定向耦合器；其理論依據是Bethe小孔耦合理論，Cohn和Levy等人也做了很多貢獻。

????隨著航空和航天技術的發展，要求微波電路和系統做到小型化、輕量化和性能可靠，于是出現了帶狀線和微帶線，隨后由于微波電路與系統的需要又相繼出現了鰭線、槽線、共面波導和共面帶狀線等微波集成傳輸線，這樣就出現了各種傳輸線定向耦合器。

傳統單孔定向耦合器有一些的優點：如結構簡單、參數少，設計起來比較方便；但是它還存在著一些缺點：如帶寬窄、方向性差，只有在設計頻率處工作合適，偏離開這個頻率，方向性將降低。

傳統多孔定向耦合器雖然可以做到很寬的帶寬、方向性也有很所改善，但也存在著一些缺點，如體積大、加工精度要求高、插入損耗高，特別是在毫米波太赫茲波段，過高的插損使該器件失去使用價值；這就激勵我們去設計一種能克服這些缺點的新型多孔定向耦合器。

發明內容

本發明的目的在于克服傳統定向耦合器的一些缺點，提供了一種緊湊型、插入損耗低、寬帶的耦合孔交錯分布的多孔脊波導定向耦合器。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：耦合孔交錯分布的多孔脊波導定向耦合器，包括作為微波主通道的主脊波導和作為取樣信號通道的副脊波導、以及作為耦合通道的耦合孔；主脊波導和副脊波導的結構一致，其中主脊波導和副脊波導都是由矩形空腔結構波導、以及設置在矩形空腔結構波導上壁或/和下壁的加載導體脊構成；主脊波導和副脊波導相互隔離；主脊波導通過至少3個耦合孔與副脊波導連通，耦合孔包括貼附在矩形空腔結構波導側壁的中空耦合管，中空耦合管靠近矩形空腔結構波導的側壁連接有三端開口的耦合腔，耦合腔與中空耦合管導通，耦合腔位于主脊波導和副脊波導之間并與主脊波導和副脊波導導通；所述耦合孔沿主脊波導的軸線方向排列，沿主脊波導軸線方向相鄰的耦合孔依次交錯分布于主脊波導軸線的左側和右側；沿主脊波導軸線方向上，相鄰兩耦合孔的孔心間距在主脊波導中心工作頻率的波導波長的15%~35%之間；所述耦合腔中加入了一個軸線與耦合腔的軸線平行并與主脊波導軸線垂直的柱狀金屬體，該柱狀金屬體一端與對應的耦合腔的內壁連接；該柱狀金屬體的橫截面的形狀為多邊形。

中空耦合管在其俯視方向的投影形狀為半圓形，耦合腔在其俯視方向的投影形狀為圓形。

所述柱狀金屬體延伸進主脊波導的內部。

所述主脊波導或副脊波導的一端或兩端還連接有彎曲波導；在彎曲波導的另一端還可連接有與外界匹配的匹配結構。

單孔定向耦合器在方向性上有相對窄的帶寬，于是人們想到了設計一系列耦合孔，這一系列的耦合孔組成一個陣列，若干個陣列還可以疊加起來，由此來綜合耦合度和方向性響應。利用小孔的方向性和陣列的方向性在耦合端疊加，就可以獲得更好的方向性，并且這個額外的自由度還可以提高帶寬。因此，為了增加耦合孔的耦合性能，我們將耦合孔沿主脊波導的軸線排列，同時為了增加耦合孔的口徑，我們將相鄰的耦合孔依次交錯的分布于主脊波導軸線的左側和右側。

將耦合孔交錯排列后，在滿足耦合加強的條件下，即相鄰兩耦合孔的孔心間距應設置在主脊波導的中心工作頻率的波導波長的15%~35%之間，我們可以增大耦合孔的口徑，這樣一來又可以進一步的加強耦合，從而進一步提高該矩形波導定向耦合器的方向性。

同時，優先選擇橫截面為矩形柱狀金屬體設置在耦合孔內，且柱狀金屬體在耦合孔內的位置不受限制，可根據實際需求進行設置。

為了使其整個定向耦合器的體積減少，我們優先考慮主脊波導的軸線和副脊波導的軸線平行設置，并且整個定向耦合器都被密封在金屬屏蔽蓋的內部。

耦合孔在其俯視方向的投影形狀不受限制，當考慮制作成本時，我們優先考慮能簡易批量生產的圓形或三角形或四邊形。

增加柱狀金屬體時，所述耦合孔在俯視方向的投影形狀為一字形或Y字形或十字型和其它多于4個分支的星狀。