[發明專利]一種緊湊型寬帶矩形波導耦合器

有效

• 申請號: 201810441104.4
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN108598655B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 徐勇;孫淼;彭廷會;李洋;王兆棟;羅勇
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01P5/18
• 分類號: H01P5/18
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 陳一鑫

該發明公開了一種緊湊型寬帶矩形波導耦合器，涉及微波、毫米波器件技術領域，具體來說是一種緊湊型寬帶矩形波導耦合器。為了拓寬矩形波導的工作帶寬，提升耦合器耦合的平坦度，本發明提出一種緊湊型寬帶矩形波導耦合器；與傳統波導耦合器不同該矩形波導耦合器采用方形孔和窄縫組成的耦合陣列不僅使耦合器的結構緊湊易于加工，而且在工作頻帶(26.5GHz?40GHz)內實現了的耦合波動低于0.3dB。采用方形小孔和窄縫組成的耦合孔陣列，結構簡單，實現了耦合器整體結構的緊湊，加工簡單。

技術領域

本發明涉及微波、毫米波器件技術領域，具體來說是一種緊湊型寬帶矩形波導耦合器。

背景技術

矩形波導耦合器在微波無線通信系統、微波在線測量、雷達反射監控、寬帶大功率衰減等領域具有廣泛的應用空間。它的主要作用就是對微波系統中傳輸的能量進行精確取樣，提取出一部分微波能量，以便通過示波器、小功率計、頻譜儀等測量儀器對微波系統中傳輸的能量進行時域包絡監測、功率測量、頻譜測量等。隨著微波技術的不斷發展，對波導耦合器的需求也在日益變化與提升。為了適應電子設備發展的不同需要，矩形波導耦合器也從單孔耦合發展到多孔耦合，從波導的窄邊耦合發展到寬邊耦合，以滿足寬帶和弱耦合、強耦合的不同要求。傳統的單孔耦合的波導耦合器結構簡單，參數較少，設計加工都比較方便，但是其工作帶寬太窄不適合微波頻段的寬帶應用。那么為了拓寬小孔耦合器件的工作頻率范圍，就必須采用多孔耦合陣列，常用的耦合陣列分布形式主要有：等孔徑等間距分布、二項式分布以及切比雪夫分布等。雖然多孔陣列波導耦合器顯著提高了工作帶寬，但是帶來了波導耦合器長度較長，體積太大，加工精度高，插入損耗較高等問題。因此傳統的矩形波導耦合很難兼顧尺寸的緊湊、較高耦合平坦度和一定的寬帶。

為了實現矩形波導耦合器擁有緊湊的結構和較寬的工作帶寬，專利耦合孔交錯分布的多孔矩形波導波導耦合器(專利號CN201210282690.5，發明人王清源)設計了在矩形波導H面采用交錯分布耦合小孔的結構實現微波能量的耦合，結構簡單緊湊縮，但是并不能獲得較高耦合平坦度。專利一種多孔矩形波導波導耦合器(專利號CN201610312777.0，發明人王志剛等)提出了一種在波導寬邊對稱加載兩排對稱的耦合孔，每排具有三個耦合孔，位于中間的為方形孔兩邊為三角形孔，這種設計提升了耦合器的工作帶寬，但增大了加工難度和結構尺寸。

傳統的矩形波導耦合器為了獲得較寬的工作帶寬大多采用多孔的耦合方式，同時通過增加耦合孔的數量提升耦合的平坦度，但這也導致了傳統定向耦合器尺寸較大，加工精度要求高，插入損耗高。本發明正是基于此種背景與需求之下，設計了一種結構緊湊耦合度平坦的矩形波導耦合器。

發明內容

為了拓寬矩形波導的工作帶寬，提升耦合器耦合的平坦度，本發明提出一種緊湊型寬帶矩形波導耦合器；與傳統波導耦合器不同該矩形波導耦合器采用方形孔和窄縫組成的耦合陣列不僅使耦合器的結構緊湊易于加工，而且在工作頻帶(26.5GHz-40GHz)內實現了的耦合波動低于0.3dB。

本發明采用了如下技術方案：一種緊湊型寬帶矩形波導耦合器，該耦合器包括：主波導、副波導、耦合通道、吸波材料、彎曲波導、輸出波導；所述主波導和副波導為完全相同的矩形波導，且H面相互平行；所述耦合通道設置于主波導和副波導之間；所述輸出波導通過彎曲波導與副波導的一端連通，而副波導另一端的內部設置有吸波材料；其特征在于所述耦合通道包括陣列排布的4個方形通道和兩條連接方形通道的耦合縫隙，耦合縫隙與主波導或副波導內波的傳播方向垂直。

進一步的，主波導和副波導傳輸腔的長為7.12mm，寬為3.56mm。

進一步的，所述吸波材料填充滿副波導的一個切角，該切角為三棱柱型，且該切角的在副波導傳輸腔體長邊的交點為該長邊的中點，該三棱柱型的底面直角三角形的兩直角邊分別為3.56mm，8mm。該結構擴大與微波信號之間的接觸面積用來吸收反向傳播的微波信號，其材料為碳化硅。