[發(fā)明專(zhuān)利]緊湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310038014.8
• 申請(qǐng)日: 2013-01-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103078164A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王清源;譚宜成;李玉萃
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 成都賽納賽德科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01P5/18
• 分類(lèi)號(hào): H01P5/18
• 代理公司: 成都行之專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 廖曾

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種耦合器，具體地說(shuō)，是涉及一種緊湊型寬帶定向耦合器。

背景技術(shù)

定向耦合器是微波系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛的一種微波器件，它的主要作用是將微波信號(hào)按一定的比例進(jìn)行功率分配。定向耦合器由兩根傳輸線構(gòu)成，同軸線、矩形波導(dǎo)、圓波導(dǎo)、帶狀線和微帶線等都可構(gòu)成定向耦合器；所以從結(jié)構(gòu)來(lái)看定向耦合器種類(lèi)繁多，差異很大，但從它們的耦合機(jī)理來(lái)看主要分為小孔耦合、裂縫耦合、平行耦合、多孔耦合等。

????在20世紀(jì)50年代，幾乎所有的微波設(shè)備都采用金屬波導(dǎo)和波導(dǎo)電路，那個(gè)時(shí)候的定向耦合器也多為波導(dǎo)小孔耦合定向耦合器；其理論依據(jù)是Bethe小孔耦合理論，Cohn和Levy等人也做了很多貢獻(xiàn)。

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

傳統(tǒng)單孔定向耦合器有一些的優(yōu)點(diǎn)：如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、參數(shù)少，設(shè)計(jì)起來(lái)比較方便；但是它還存在著一些缺點(diǎn)：如帶寬窄、方向性差。只有在設(shè)計(jì)頻段的中心處性能較好。偏離開(kāi)這個(gè)頻率，匹配、耦合系數(shù)的平坦度、方向性等都將變差。

傳統(tǒng)多孔定向耦合器雖然可以做到很寬的帶寬,方向性也有很大改善，但也存在著一些缺點(diǎn)，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(guò)高的插損使該器件失去使用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種幅度一致性好，工作帶寬可以達(dá)到40%以上的緊湊型寬帶定向耦合器。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

緊湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器，包括主傳輸線，副傳輸線，和至少兩個(gè)位于主傳輸線和副傳輸線的公共壁上的耦合孔，耦合孔分別連通主傳輸線和副傳輸線，主傳輸線兩端分別為輸入端和輸出端，副傳輸線兩端分別為耦合端和隔離端，至少有一個(gè)耦合孔沿主傳輸線的軸線方向的長(zhǎng)度為P，P大于或等于該緊湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器的工作頻段中最高工作頻率所對(duì)應(yīng)的自由空間波長(zhǎng)的0.35倍。

傳統(tǒng)的多孔定向耦合器中，縱向相鄰耦合孔之間的間距設(shè)置為該耦合器工作頻帶的中心頻率對(duì)應(yīng)的波導(dǎo)波長(zhǎng)的1/4左右。?本發(fā)明中的耦合孔的長(zhǎng)度突破了傳統(tǒng)定向耦合器的理論限制。

為了實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的耦合，沿主傳輸線的軸線方向，至少有一對(duì)相鄰耦合孔的邊沿之間的最小值距離小于或等于該緊湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器的工作頻段中最高頻率對(duì)應(yīng)的自由空間波長(zhǎng)的10%。

進(jìn)一步的，為了實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的耦合，沿主傳輸線的軸線方向，至少有一對(duì)相鄰耦合孔的幾何中心點(diǎn)之間的距離大于或等于工作頻段中最高頻率對(duì)應(yīng)的自由空間波長(zhǎng)的一半。

采取以上措施，該緊湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器耦合系數(shù)可以在0dB至-2.5dB之間,?即從輸入端輸入的能量中大于56%的能量從耦合端輸出。

為了拓寬緊湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器的工作頻段，所述主傳輸線和副傳輸線的側(cè)壁或底部有凹槽或凸起。

????主傳輸線和副傳輸線為空管結(jié)構(gòu)，其水平面上的寬度小于其垂直方向的深度的0.7倍。特別地，主傳輸線和副傳輸線的端口以深度大于寬度的矩形空波導(dǎo)。

為了便于與標(biāo)準(zhǔn)傳輸線連接，所述主傳輸線和副傳輸線的至少兩個(gè)端口上設(shè)置有彎傳輸線，位于主傳輸線上的彎傳輸線的彎曲方向背向副傳輸線，位于副傳輸線上的彎傳輸線的彎曲方向背向主傳輸線。

?????為了便于與標(biāo)準(zhǔn)傳輸線匹配，在所述主傳輸線和副傳輸線的至少一個(gè)端口外、連接有匹配段，匹配段在水平面上的寬度沿其自身的軸向變化，變化規(guī)律從公共壁區(qū)域向外方向逐漸變寬。

?????為了便于與標(biāo)準(zhǔn)傳輸線匹配同時(shí)縮小整個(gè)器件的尺寸，在所述主傳輸線和副傳輸線的至少一個(gè)端口外、連接有彎漸變段，位于主傳輸線上的彎漸變段的彎曲方向背向副傳輸線，位于副傳輸線上的彎漸變段的彎曲方向背向主傳輸線，并且彎漸變段水平方向的寬度逐漸變化，變化規(guī)律從公共壁區(qū)域向外方向逐漸變寬。

?為了便于將該緊湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器分為底座和蓋板，?分別采用普通數(shù)控銑床一次性加工，該耦合器的所有結(jié)構(gòu)，所述傳輸線、副傳輸線、和所有的耦合孔等的上表面與同一水平面齊平。