本發(fā)明屬于定向耦合器的技術領域，尤其涉及一種大功率矩形波導雙定向耦合器。

背景技術：

定向耦合器是微波系統(tǒng)中應用廣泛的一種微波器件，它的本質(zhì)是將微波信號按一定的比例進行功率分配。定向耦合器一般由主路直通傳輸線、副路耦合線以及耦合結構三部分組成，定向耦合器的工作原理為微波信號由主路直通傳輸線輸入輸出，期間小部分功率經(jīng)耦合結構進入副路耦合線后輸出至其他結構，從而實現(xiàn)信號的分離。定向耦合器在微波射頻系統(tǒng)中應用廣泛，通常用于功率的采樣、隔離、混合以及功率監(jiān)測等功能，主要技術指標有方向性、駐波比、耦合度與插入損耗。

定向耦合器可以有很多種實現(xiàn)方式，微帶線、同軸線、矩形波導、圓波導、帶狀線都可構成定向耦合器，常見的定向耦合器主要以微帶耦合器、同軸耦合器和波導耦合器為主。其中，微帶耦合器工作頻帶窄，承受功率小；同軸耦合器零件加工與裝配困難，調(diào)試復雜；波導耦合器根據(jù)波導橫截面的形狀不同，可分為矩形波導耦合器、圓波導耦合器，其中矩形波導耦合器功率承受能力較強，輸出輸入端口為標準波導法蘭，空間耦合結構多采用小孔耦合方式，在實際應用中較為常見。在現(xiàn)有技術中，波導定向耦合器多將小孔耦合結構單獨加工為耦合片，或?qū)⑿】遵詈辖Y構與直通傳輸腔加工為一體，從而實現(xiàn)耦合器功能，然而該設計導致波導定向耦合器為多層疊加結構，多層結構之間的隔離指標較差；而且現(xiàn)有的波導定向耦合器多采用吸收體結構吸收微波信號，導致其長度較長，元器件插入損耗指標較差。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述問題，克服現(xiàn)有矩形波導耦合器采用多層結構，隔離指標較差、元器件插入損耗指標較差的問題，提供一種大功率矩形波導雙定向耦合器。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種大功率矩形波導雙定向耦合器，包括腔體、射頻同軸轉(zhuǎn)接器、同軸負載以及蓋板，整體結構關于中心軸對稱；

所述蓋板通過若干螺釘對稱固定于所述腔體的外側(cè)，形成封閉的腔體；所述蓋板上設置有多個通孔；

所述射頻同軸轉(zhuǎn)接器通過螺紋連接固定于所述蓋板外部，所述射頻同軸轉(zhuǎn)接器作為耦合輸出的端口；

所述同軸負載通過螺紋連接固定于所述蓋板外部，所述同軸負載用于吸收微波信號；

所述射頻同軸轉(zhuǎn)接器與所述同軸負載分別連接一個探頭內(nèi)導體，所述探頭內(nèi)導體分別穿過所述通孔與所述腔體連接；所述探頭內(nèi)導體用于調(diào)節(jié)腔體內(nèi)磁場分布；

所述腔體為對稱的一體化結構，所述腔體的中部為直通傳輸腔，所述直通傳輸腔的外側(cè)為通過基板隔離出的耦合腔，所述直通傳輸腔與所述耦合腔通過所述基板上的耦合小孔連接，所述直通傳輸腔的兩端設置矩形波導法蘭，所述矩形波導法蘭作為耦合器的輸入輸出端口；

進一步的，所述耦合腔包括第一耦合腔與第二耦合腔，所述第一耦合腔與所述第二耦合腔分別位于所述直通傳輸腔兩側(cè)，關于所述直通傳輸腔對稱，所述第一耦合腔在信號正向傳輸時工作，所述第二耦合腔當信號反向傳輸時工作。

進一步的，所述基板上的所述耦合腔一側(cè)設置變換臺階，所述變換臺階與所述第一探頭內(nèi)導體以及所述第二探頭內(nèi)導體配合優(yōu)化所述耦合腔內(nèi)磁場分布。

進一步的，所述蓋板包括第一蓋板與第二蓋板，所述第一蓋板與所述第二蓋板分別對稱設置于所述腔體兩側(cè)，分別通過若干螺釘將所述第一蓋板以及所述第二蓋板與所述腔體固定。

進一步的，所述第一蓋板上的兩端對稱設置第一通孔與第二通孔，所述第二蓋板上的兩端對稱設置第三通孔與第四通孔；

所述探頭內(nèi)導體的數(shù)量為4個，分別為第一探頭內(nèi)導體、第二探頭內(nèi)導體、第三探頭內(nèi)導體和第四探頭內(nèi)導體。

進一步的，所述射頻同軸轉(zhuǎn)接器包括第一射頻同軸轉(zhuǎn)接器與第二射頻同軸轉(zhuǎn)接器，所述第一射頻同軸轉(zhuǎn)接器固定于第一蓋板的外部，所述第二射頻同軸轉(zhuǎn)換器固定于第二蓋板的外部；所述第一射頻同軸轉(zhuǎn)接器與所述第二射頻同軸轉(zhuǎn)接器關于中心對稱，分別設置于所述第一蓋板與所述第二蓋板的不同端。

進一步的，所述同軸負載包括第一同軸負載與第二同軸負載，所述第一同軸負載固定于第一蓋板的外部，所述第二同軸負載固定于第二蓋板的外部；所述第一同軸負載與所述第二同軸負載關于中心對稱，分別設置于所述第一蓋板與所述第二蓋板的不同端。

進一步的，所述第一射頻同軸轉(zhuǎn)接器與所述第一探頭內(nèi)導體連接，所述第一探頭內(nèi)導體穿過所述第一通孔與所述第一耦合腔連接；所述第一同軸負載與所述第二探頭內(nèi)導體連接，所述第二探頭內(nèi)導體穿過所述第二通孔與所述第一耦合腔連接；

進一步的，所述第二射頻同軸轉(zhuǎn)接器與所述第三探頭內(nèi)導體連接，所述第三探頭內(nèi)導體穿過所述第三通孔與所述第二耦合腔連接；所述第二同軸負載與所述第四探頭內(nèi)導體連接，所述第四探頭內(nèi)導體穿過所述第四通孔與所述第二耦合腔連接。

進一步的，每個所述同軸負載的側(cè)壁上均設置調(diào)節(jié)螺釘，通過調(diào)整所述調(diào)節(jié)螺釘伸入所述同軸負載腔體內(nèi)的深度，改善所述同軸負載腔體內(nèi)磁場分布，優(yōu)化所述同軸負載吸收微波信號的能力，從而實現(xiàn)耦合器方向性指標的調(diào)整。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明將直通傳輸腔、耦合腔以及耦合小孔加工為一體，整體結構關于中心對稱，實現(xiàn)雙定向耦合功能，耦合性能好。本發(fā)明采用同軸負載來吸收微波信號，降低插入損耗。本發(fā)明中采用探針內(nèi)導體與臺階變化相互配合來調(diào)整耦合腔磁場分布，同時通過調(diào)整螺釘實現(xiàn)耦合器方向性指標的調(diào)整。本發(fā)明結構緊湊，加工簡單、能承受300W的大功率，空間密閉性能強，方向性、耦合度與插入損耗指標優(yōu)異。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結構示意圖；

圖2為本發(fā)明的腔體結構示意圖；

其中，1-腔體，2-第一射頻同軸轉(zhuǎn)接器，3-第二射頻同軸轉(zhuǎn)接器，4-第一同軸負載，5-第二同軸負載，6-第一蓋板，7-第二蓋板，8-第一通孔，9-第二通孔，10-第三通孔，11-第四通孔，12-第一探頭內(nèi)導體，13-第二探頭內(nèi)導體，14-第三探頭內(nèi)導體，15-第四探頭內(nèi)導體，16-第一調(diào)節(jié)螺釘，17-第二調(diào)節(jié)螺釘，18-直通傳輸腔，19-第一耦合腔，20-第二耦合腔，21-耦合小孔，22-矩形波導法蘭，23-第一變換臺階，24-第二變換臺階。

具體實施方式：

下面結合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。

一種大功率矩形波導雙定向耦合器，如圖1所示，包括腔體1、射頻同軸轉(zhuǎn)接器、同軸負載以及蓋板，整體結構關于中心軸對稱；

所述蓋板通過若干螺釘對稱固定于所述腔體的外側(cè)，形成封閉的腔體；所述蓋板上設置有多個通孔；所述蓋板包括第一蓋板6與第二蓋板7，所述第一蓋板6與所述第二蓋板7分別對稱設置于所述腔體1兩側(cè)，分別通過若干螺釘將所述第一蓋板6以及所述第二蓋板7與所述腔體1固定。所述第一蓋板6上的兩端對稱設置第一通孔8與第二通孔9，所述第二蓋板7上的兩端對稱設置第三通孔10與第四通孔11。

所述射頻同軸轉(zhuǎn)接器通過螺紋連接固定于所述蓋板外部，所述射頻同軸轉(zhuǎn)接器作為耦合輸出的端口；所述射頻同軸轉(zhuǎn)接器包括第一射頻同軸轉(zhuǎn)接器2與第二射頻同軸轉(zhuǎn)接器3，所述第一射頻同軸轉(zhuǎn)接器2固定于第一蓋板6的外部，所述第二射頻同軸轉(zhuǎn)換器3固定于第二蓋板7的外部；所述第一射頻同軸轉(zhuǎn)接器2與所述第二射頻同軸轉(zhuǎn)接器3關于中心對稱，分別設置于所述第一蓋板6與所述第二蓋板7的不同端。

所述同軸負載通過螺紋連接固定于所述蓋板外部，所述同軸負載包括第一同軸負載4與第二同軸負載5，所述第一同軸負載4固定于第一蓋板6的外部，所述第二同軸負載5固定于第二蓋板7的外部；所述第一同軸負載4與所述第二同軸負載5關于中心對稱，分別設置于所述第一蓋板6與所述第二蓋板7的不同端，所述第一同軸負載4與第二同軸負載5用于吸收微波信號。

所述射頻同軸轉(zhuǎn)接器與所述同軸負載分別連接一個探頭內(nèi)導體，所述探頭內(nèi)導體分別穿過所述通孔與所述腔體1連接；所述探頭內(nèi)導體的數(shù)量為4個，分別為第一探頭內(nèi)導體12、第二探頭內(nèi)導體13、第三探頭內(nèi)導體14和第四探頭內(nèi)導體15；所述第一探頭內(nèi)導體12、第二探頭內(nèi)導體13、第三探頭內(nèi)導體14和第四探頭內(nèi)導體15用于調(diào)節(jié)腔體1內(nèi)磁場分布；

所述第一射頻同軸轉(zhuǎn)接器2與所述第一探頭內(nèi)導體12連接，所述第一探頭內(nèi)導體12穿過所述第一通孔8與所述腔體1連接；所述第一同軸負載4與所述第二探頭內(nèi)導體13連接，所述第二探頭內(nèi)導體13穿過所述第二通孔9與所述腔體1連接；

所述第二射頻同軸轉(zhuǎn)接器3與所述第三探頭內(nèi)導體14連接，所述第三探頭內(nèi)導體14穿過所述第三通孔10與所述腔體1連接；所述第二同軸負載5與所述第四探頭內(nèi)導體15連接，所述第四探頭內(nèi)導體15穿過所述第四通孔11與所述腔體1連接。

每個所述同軸負載的側(cè)壁上均設置調(diào)節(jié)螺釘，通過調(diào)整所述調(diào)節(jié)螺釘伸入所述同軸負載腔體內(nèi)的深度，改善所述同軸負載腔體內(nèi)磁場分布，優(yōu)化所述負載吸收微波信號的能力，從而實現(xiàn)耦合器方向性指標的調(diào)整。所述第一同軸負載4上設置第一調(diào)節(jié)螺釘16，所述第二同軸負載5上設置第二調(diào)節(jié)螺釘17，在信號正向傳輸時，通過調(diào)整第一同軸負載4上的第一調(diào)節(jié)螺釘16實現(xiàn)耦合器方向性指標的調(diào)整；在信號反向傳輸時，通過調(diào)整第二同軸負載5上的第二調(diào)節(jié)螺釘17實現(xiàn)耦合器方向性指標的調(diào)整。

如圖2所示，所述腔體1為對稱的一體化結構，所述腔體1的中部為直通傳輸腔18，所述直通傳輸腔18的外側(cè)為通過基板隔離出的耦合腔，所述耦合腔包括第一耦合腔19與第二耦合腔20，所述第一耦合腔19與所述第二耦合腔20分別位于所述直通傳輸腔18兩側(cè)，關于所述直通傳輸腔18對稱，所述第一耦合腔19在信號正向傳輸時工作，所述第二耦合腔20當信號反向傳輸時工作。

所述直通傳輸腔18與所述第一耦合腔19以及所述第二耦合腔20通過所述基板上的耦合小孔21連接，所述直通傳輸腔18的兩端設置矩形波導法蘭22，所述矩形波導法蘭22作為耦合器的輸入輸出端口。

所述基板上的所述耦合腔一側(cè)設置變換臺階，所述基板上的所述第一耦合腔19一側(cè)設置第一變換臺階23，所述基板上的所述第二耦合腔20一側(cè)設置第二變換臺階24，所述第一變換臺階23與所述第二變換臺階24均設置有兩級臺階，所述第一變換臺階23與所述第二變換臺階24均設置于所述耦合腔的一端，且為中心對稱；所述第一變換臺階23與所述第二變換臺階24與所述第一探頭內(nèi)導體12、第二探頭內(nèi)導體13、第三探頭內(nèi)導體14和第四探頭內(nèi)導體15配合優(yōu)化所述耦合腔內(nèi)磁場分布。

所述第一射頻同軸轉(zhuǎn)接器2與所述第一探頭內(nèi)導體12連接，所述第一探頭內(nèi)導體12穿過所述第一通孔8與所述腔體1連接；所述第一同軸負載4與所述第二探頭內(nèi)導體13連接，所述第二探頭內(nèi)導體13穿過所述第二通孔9與所述第一耦合腔19連接；

所述第二射頻同軸轉(zhuǎn)接器3與所述第三探頭內(nèi)導體14連接，所述第三探頭內(nèi)導體穿過所述第三通孔10與所述腔體1連接；所述第二同軸負載5與所述第四探頭內(nèi)導體15連接，所述第四探頭內(nèi)導體15穿過所述第四通孔11與所述第二耦合腔20連接。

上述雖然結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發(fā)明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。