[實用新型]微帶定向耦合器

有效

• 申請號: 201220394103.7
• 申請日: 2012-08-10
• 公開（公告）號: CN202749492U
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 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

本實用新型涉及微帶定向耦合器，具體地說，是涉及一種利用單孔或雙孔進行耦合的微帶定向耦合器。

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，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，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定向耦合器。

實用新型內容

本實用新型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、插入損耗低的微帶定向耦合器。

為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下：微帶定向耦合器，包括相互隔離并通過耦合孔連通的主微帶和副微帶；主微帶和副微帶的結構相同，其中主微帶和副微帶都是由介質層印刷上導體帶而構成的；主微帶和副微帶通過接地面相互隔離；主微帶通過1個或2個位于接地面上的耦合孔與副微帶連通，至少1個耦合孔的投影部分位于主微帶的導體帶的投影的側壁或/和副微帶的導體帶的投影的側壁；耦合孔在其俯視方向的投影形狀為圓形；所述耦合孔內設置有軸線與耦合孔的軸線平行并與主微帶的軸線垂直的柱狀金屬體。

該柱狀金屬體在其俯視方向的投影形狀為矩形。

所述主微帶的軸線和副微帶的軸線之間的角度為3°至177°之間；所述耦合孔的數目為2時，兩耦合孔分別位于主微帶和副微帶在俯視方向投影后相交構成的平行四邊形的兩個相對的頂點附近。

所述主微帶的一端或兩端還連接有彎曲微帶。

所述主微帶或/和副微帶在其一端或兩端連接有與外界器件匹配的匹配結構。

基于上述結構，本實用新型相較于以往的單孔定向耦合器而言其改進點為：、將傳統的耦合孔改進為位于主微帶和副微帶之間的接地面上的耦合孔，且與主微帶的導體帶和副微帶的導體帶導通。這樣可增加其方向性。

一般的主微帶的軸線和副微帶的軸線之間的角度為3°至177°之間。為了使其整個耦合器的體積減少，我們優先考慮主微帶的軸線和副微帶的軸線平行設置，同時，其主微帶的軸線和副微帶的軸線之間的角度大小根據該定向耦合器的耦合度、方向性和工作帶寬等指標經過優化而定。

當耦合孔的數目為1個時，相比以往的單孔定向耦合器，性能有明顯的進步，當耦合孔的數目增加為2個時，可進一步的提高其方向性。

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。

一般的微帶定向耦合器都是通過平行耦合得到的，而本實用新型采用的是小孔耦合，這樣又給我們提供了設計微帶定向耦合器的另一種思路。

單孔定向耦合器的工作原理可以敘述如下：

由于波導內壁可以近似看成理想導電平面，根據交變電磁場的邊界條件，理想導電平面E只有與表面相垂直的分量，沒有切向分量；磁場H只有與表面相切的分量，沒有法向分量。主波導內電場垂直主副波導公共寬邊，通過小孔達到副波導的那一部分電場仍垂直與主副波導公共寬邊，其電力線形成一個彎頭。磁場（磁力線）為平行于主波導寬壁的閉合曲線，故主波導的磁場（磁力線）在小孔處形成一組穿進穿出副波導的連續曲線。