專利名稱：雙孔高方向性超強耦合器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種耦合器，具體地說，是涉及一種寬帶的圓波導超級耦合器。
背景技術：
耦合器是微波系統(tǒng)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；其中波導結構的耦合器由于其本身具有的優(yōu)點在微波界被廣泛應用。金屬波導具有導體損耗和介質(管內一般為空氣)損耗小、功率容量大、沒有輻射損耗、結構簡單、易于制造等優(yōu)點。廣泛應用于3000MHz至300GHz的厘米波段和毫米波段的通信、雷達、遙感、電子對抗和測量等系統(tǒng)中。波導作為導行系統(tǒng)，在傳輸過程中傳輸線路往往需要交叉或跨接。在以往解決此類問題時，通常是通過波導組件來實現(xiàn)，如彎曲波導、扭波導、波導管等組件實現(xiàn)。但是，這種方案通常導致在連接和交叉處需要采用法蘭盤連接，導致連接精度的降低和體積的增大。集成波導系統(tǒng)將上述所有元器件集成在一個金屬底板上，降低了加工難度，并使系統(tǒng)的體積大大縮小。然而，在波導傳輸線的連接和交叉處，為使兩波導交叉通過，通常要兩波導錯開使之形成立體結構并使用漸變結構才能恢復到處于同一平面內繼續(xù)傳播，這樣不但造成交叉處體積增大、損耗增加、電壓駐波比增大，還會由于漸變結構的復雜性給加工帶來難度。

實用新型內容本實用新型的目的在于克服由于波導跨接、交叉需要立體的復雜結構而造成交叉處體積增大、加工精度降低等一系列問題，提供了一種在一個平面上即可實現(xiàn)波導跨接、交叉?zhèn)鬏數(shù)某夞詈掀?。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案如下:雙孔高方向性超強耦合器，包括主波導和副波導，還包括連通主波導和副波導的耦合孔，主波導的兩端分別為輸入端口和隔離端口 A，副波導的兩端分別為輸出端口和隔離端口 B，連通主波導和副波導的耦合孔的寬度為X，每個耦合孔的 高度為Y，所述主波導和副波導都為圓形空波導，X小于或等于雙孔高方向性超強耦合器工作頻帶中心頻率時波長的兩倍，Y小于主波導或副波導的最大高度的二分之一，即Y小于圓形空波導的半徑的一半。寬度是指耦合孔沿主波導或副波導軸線方向上的長度，高度是指耦合孔沿垂直于主波導或副波導軸線方向上長度。從主波導的輸入端口輸入的微波信號通過耦合孔只從副波導的輸出端口輸出。所述耦合孔的數(shù)目為2，且分別位于主波導軸線和副波導軸線所在水平面的上下兩側。所述耦合孔的垂直于水平面的橫截面為矩形或圓形。所述耦合孔的垂直于水平面的橫截面為中心對稱圖形。主波導的軸線和副波導的軸線相互平行且處于同一水平面上。主波導和副波導相對于主波導和副波導之間的一個平面呈鏡像對稱，該平面垂直于水平面。[0011]對于給定的設計指標，設計指標包括反射系數(shù)，隔離度，總插入損耗等，為了獲得更寬的工作帶寬，兩個耦合孔相對于主波導軸線和副波導軸線所在平面呈鏡像對稱分布。本實用新型的最大特點是能量從主波導的輸入端口輸入，全部耦合到副波導的輸出端口中輸出。由于波導傳輸能量往往需要交叉或跨接，我們實用新型的雙孔高方向性超強耦合器解決了由于波導交叉或跨接帶來的一系列問題，使波導在一個平面內即可實現(xiàn)交叉而不產生附加的損耗和加工難度。本實用新型的工作原理可以簡述如下:微波信號通過主傳輸線上的輸入端口輸入，通過選取耦合孔的寬度和長度，以及輸入端口、隔離端A、隔離端B、輸出端口的尺寸和位置，可以使隔離端A耦合出來的功率相位相差180度，相互抵消，同時使輸出端口耦合出來的功率相位相差O度或360度的整數(shù)倍，相互疊加。這時，基本上所有能量都從輸出端口耦合輸出，而不從隔離端A輸出。由于輸入端口激勵的工作模式TEll模在隔離端B處自然滿足反相相消，從隔離端B耦合出來的功率都很小，從而使隔離端B為隔離端使用。本實用新型的優(yōu)點在于:本實用新型的輸出端口位于與主波導相耦合的副波導上，主要用于解決傳統(tǒng)波導交叉或跨接等所帶來的一系列問題。本實用新型還具有結構簡單、體積小等特點。本實用新型在引導能量傳輸?shù)膶邢到y(tǒng)中存在的交叉或跨接應用領域中有著廣泛的應用。

圖1為本實用新型的立體圖及實施實例I的立體圖。圖2為本實用新型的俯視圖。圖3為實施實例I計算結果曲線。附圖中標號對應名稱:1-輸入端口，2-隔離端口 A，3-輸出端口，4-隔離端口 B，5-主波導，6-副波導，7-耦合孔，SI, 1-主波導輸入端口的反射系數(shù)，S2, 1-主波導隔離端口 A的隔離系數(shù)，S3，1-副波導輸出端口的傳輸系數(shù)，S4，1-副波導隔離端口 B的隔離系數(shù)。
具體實施方式
實施實例I如圖1所示，雙孔高方向性超強耦合器，其特征在于，包括主波導5和副波導6，還包括連通主波導5和副波導6的耦合孔7，主波導5的兩端分別為輸入端口 I和隔離端口A2，副波導6的兩端分別為輸出端口 3和隔離端口 B4，聯(lián)通主波導5和副波導6的耦合孔7的寬度為X，每個耦合孔的高度為Y，所述主波導5和副波導6都為圓形空波導，X小于或等于雙孔高方向性超強耦合器工作頻帶中心頻率時波長的兩倍，Y小于主波導5或副波導6的最大高度的二分之一，即小于圓形空波導的半徑的一半。從主波導5的輸入端口 I輸入的微波信號通過耦合孔7只從副波導6的輸出端口3輸出。所述耦合孔7的數(shù)目為2，且分別位于主波導5軸線和副波導6軸線所在水平面的上下兩側。所述耦合孔7的垂直于水平面的橫截面為矩形或圓形。所述耦 合孔7的垂直于水平面的橫截面為中心對稱圖形。[0025]主波導5的軸線和副波導6的軸線相互平行且處于同一水平面上。主波導5和副波導6相對于主波導5和副波導6之間的一個平面呈鏡像對稱，該平面垂直于水平面。對于給定的設計指標，設計指標包括反射系數(shù)，隔離度，總插入損耗等，為了獲得更寬的工作帶寬，兩個耦合孔相對于主波導5軸線和副波導6軸線所在平面呈鏡像對稱分布。微波信號通過主傳輸線上的輸入端口輸入，通過選取耦合孔7的寬度和長度，以及輸入端口、隔離端A、隔離端B、輸出端口的尺寸和位置，可以使隔離端A耦合出來的功率相位相差180度，相互抵消，同時使輸出端口耦合出來的功率相位相差O度或360度的整數(shù)倍，相互疊加。這時，基本上所有能量都從輸出端口耦合輸出，而不從隔離端A輸出。由于輸入端口激勵的工作模式TEll模在隔離端口 B處自然滿足反相相消，從隔離端B耦合出來的功率都很小，從而使隔離端B為隔離端使用。根據(jù)實施實例I的結構計算得到的雙孔高方向性超強耦合器的S參數(shù)如圖3所示。從圖中可以看出，在11.3GHZ到13.2GHz工作帶寬內，主波導I的輸入端口 I的反射都低于-20dB，隔離端口 A和隔離端口 B上的輸出也都低于_20dB，輸出端口的插損低于0.05dB。因此，該實施實例提供了 一只寬帶的雙孔高方向性超強耦合器。
權利要求1.雙孔高方向性超強耦合器，其特征在于，包括主波導(5)和副波導(6)，還包括連通主波導(5)和副波導(6)的耦合孔(7)，主波導(5)的兩端分別為輸入端口(I)和隔離端口A (2)，副波導(6)的兩端分別為輸出端口(3)和隔離端口 B (4)，聯(lián)通主波導(5)和副波導(6)的耦合孔(7)的寬度為X，每個耦合孔的高度為Y，所述主波導(5)和副波導(6)都為圓形空波導，X小于或等于雙孔高方向性超強耦合器工作頻帶中心頻率時波長的兩倍，Y小于主波導(5)或副波導(6)的最大高度的二分之一，即Y小于圓形空波導的半徑。
2.根據(jù)權利要求1所述的雙孔高方向性超強耦合器，其特征在于，從主波導(5)的輸入端口( I)輸入的微波信號通過耦合孔(7)只從副波導(6)的輸出端口(3)輸出。
3.根據(jù)權利要求1所述的雙孔高方向性超強耦合器，其特征在于，所述耦合孔(7)的數(shù)目為2，且分別位于主波導(5)軸線和副波導(6)軸線所在水平面的上下兩側。
4.根據(jù)權利要求1所述的雙孔高方向性超強耦合器，其特征在于，所述耦合孔(7)的垂直于水平面的橫截面為矩形或圓形。
5.根據(jù)權利要求1所述的雙孔高方向性超強耦合器，其特征在于，所述耦合孔(7)的垂直于水平面的橫截面為中心對稱圖形。
6.根據(jù)權利要求1所述的雙孔高方向性超強耦合器，其特征在于，主波導(5)的軸線和副波導(6)的軸線相互平行且處于同一水平面上。
7.根據(jù)權利要求1所述的雙孔高方向性超強耦合器，其特征在于，主波導(5)和副波導(6)相對 于主波導(5)和副波導(6)之間的一個平面呈鏡像對稱，該平面垂直于水平面。
專利摘要本實用新型公布了雙孔高方向性超強耦合器，包括主波導和副波導，還包括連通主波導和副波導的耦合孔，主波導的兩端分別為輸入端口和隔離端口A，副波導的兩端分別為輸出端口和隔離端口B。本實用新型具有結構簡單緊湊、工作頻帶寬、插入損耗低、加工調試成本低等特點，克服了由于波導跨接、交叉需要立體的復雜結構而造成交叉處體積增大、加工精度降低等一系列問題，提供了一種在一個平面上即可實現(xiàn)波導跨接、交叉?zhèn)鬏數(shù)某夞詈掀鳌?br> 文檔編號H01P5/18GK203085730SQ20132010848
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月11日 優(yōu)先權日2013年3月11日
發(fā)明者王清源, 譚宜成, 張運波 申請人:成都賽納賽德科技有限公司