一种改进型太赫兹分支波导耦合器制造技术

一种改进型太赫兹分支波导耦合器，涉及定向分支波导耦合器领域。所述太赫兹分支波导耦合器中，第二电磁场通道位于第一金属隔栅和第二金属隔栅之间，第一金属隔栅靠近主通道和第二电磁场通道的一端形成第一耦合内圆角，靠近耦合通道和第二电磁场通道的一端形成第三耦合内圆角，第二金属隔栅靠近主通道和第二电磁场通道的一端形成第二耦合内圆角，靠近耦合通道和第二电磁场通道的一端形成第四耦合内圆角。本发明专利技术在第二电磁场通道两边的金属隔栅上形成4个内圆角，增大了第二电磁场通道的耦合系数，在保证与普通5分支线结构耦合器相同甚至更好性能的基础上，将分支波导结构最窄耦合通道的宽度提升至0.3mm级，大大降低了加工难度和成本。

An improved terahertz branch waveguide coupler

An improved terahertz branch waveguide coupler relates to the field of directional branch waveguide couplers. In the THz branch waveguide coupler, the second electromagnetic field channel is located between the first metal barrier and the second metal barrier, and the first metal barrier forms the first coupling inner circle near one end of the main channel and the second electromagnetic field channel, and the third coupling inner circle near one end of the coupling channel and the second electromagnetic field channel. A second coupling inner circle is formed near one end of the main channel and the second electromagnetic field channel, and a fourth coupling inner circle is formed near one end of the coupling channel and the second electromagnetic field channel. The invention forms four inner rounds on the metal barriers on both sides of the second electromagnetic field channel, enlarges the coupling coefficient of the second electromagnetic field channel, improves the width of the narrowest coupling channel of the branch waveguide structure to 0.3 mm level, greatly reduces the processing on the basis of guaranteeing the same or better performance as the ordinary 5-branch structure coupler. Difficulty and cost.

【技术实现步骤摘要】
一种改进型太赫兹分支波导耦合器
本专利技术涉及定向分支波导耦合器，具体涉及一种改进型太赫兹分支波导耦合器。
技术介绍
太赫兹波是国际学术界公认的一个非常重要的前沿
，它是波长在3mm-0.03mm(100GHz-10THz)区间的电磁辐射，其波段位于微波和红外之间。由于其所处的特殊位置，太赫兹波可以表现出许多有别于其他种类电磁辐射的独特特性，这些特性决定了太赫兹波在很多领域具有广泛的应用前景。伴随着太赫兹技术的发展，它在物体成像、环境监测、医疗诊断、射电天文、宽带移动通讯等方面具有重大的科学价值和广阔的应用前景。定向耦合器是用于功率分配的四端口无源元件，在电子对抗、通信系统、雷达系统以及测试测量仪器中有着不可缺少的作用，主要用于合成和分配功率、扩大功率量程、监视功率和频谱等。在一些重要的微波测量仪器中如矢量网络分析仪、反射计等，定向耦合器也有着比较广泛的应用。太赫兹波作为当前电子技术解决未来电磁波频谱拥挤问题而开拓的主要频段，在通信、反恐侦测和天文探测等方面得到了广泛的关注，而定向耦合器是电路中重要的器件，因此研究太赫兹频段的定向耦合器有非常高的应用价值。在太赫兹频段，由于电路尺寸急剧减小，导致传统微带线耦合器加工困难。波导电桥是一种常用的能够在太赫兹波段内实现功率分配/合成的电路结构，而且分支波导定向耦合器是一种四端口的紧耦合正交混合电桥，具有各端口匹配、隔离度高、插入损耗小等优点，改善了三端口元件的不足，且具有高功率容量的特性，使其在大功率合成中具有非常大的应用潜力。目前，为了保证其性能，太赫兹频段分支波导定向耦合器大都采用5分支线结构，如图1所示，而5分支线结构最窄耦合通道的宽度通常在0.1mm级，这不仅对腔体加工提出了较高的要求，窄隔栅结构在加工过程中也极易出现弯曲甚至折断。5分支线结构波导定向耦合器由于其最窄耦合通道的宽度较窄，导致其对尺寸极其敏感，在实际加工中，若无法保证加工精度，会明显恶化耦合器的性能；同时，高精度的腔体加工要求也极大地增加了加工成本，并且窄隔栅结构的存在又会导致耦合器的稳定性和使用寿命大打折扣。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对传统的太赫兹分支波导定向耦合器存在的缺陷，提出了一种改进型的太赫兹分支波导耦合器。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种改进型太赫兹分支波导耦合器，包括信号输入端1、隔离端2、信号直接输出端3、第一电磁场通道4、第二电磁场通道5、第三电磁场通道6、第一金属隔栅8-1、第二金属隔栅8-2、信号耦合输出端9；其中，所述第二电磁场通道位于第一金属隔栅8-1和第二金属隔栅8-2之间，所述第一金属隔栅8-1靠近主通道和第二电磁场通道5的一端形成第一耦合内圆角7-1，靠近耦合通道和第二电磁场通道5的一端形成第三耦合内圆角7-3，所述第二金属隔栅8-2靠近主通道和第二电磁场通道5的一端形成第二耦合内圆角7-2，靠近耦合通道和第二电磁场通道5的一端形成第四耦合内圆角7-4；信号经输入端1进入耦合器后，一部分经主通道输出至直接输出端3，另一部分经第一电磁场通道4、第二电磁场通道5和第三电磁场通道6后，经过耦合通道输出至信号耦合输出端9。进一步地，所述太赫兹分支波导耦合器为轴对称结构。进一步地，所述第一电磁场通道4、第二电磁场通道5以及第三电磁场通道6的宽度≥0.3mm。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、目前，太赫兹频段分支波导定向耦合器为了保证优良的性能大都采用5分支线结构，而5分支线结构最窄耦合孔的宽度通常在0.1mm级，这不仅对腔体加工提出了较高的要求，窄隔栅结构在加工过程中也极易出现弯曲甚至折断。为解决分支线波导定向耦合器最窄耦合通道加工困难的问题，本专利技术提出了一种新的分支波导结构，在传统的3分支线耦合器结构的第二电磁场通道两边的金属隔栅上形成4个内圆角，增大了第二电磁场通道的耦合系数，在保证与普通5分支线结构耦合器相同甚至更好性能的基础上，将分支波导结构最窄耦合通道的宽度提升至0.3mm级，大大降低了加工难度和成本。2、本专利技术提供的太赫兹分支波导耦合器中最窄耦合通孔的宽度是传统5分支线结构耦合器最窄耦合通道宽度的2倍以上，得到的金属隔栅结构更加结实牢固，在长期使用过程中，相同应力下不易发生变形，提升了耦合器的使用寿命。附图说明图1为
技术介绍
中传统的分支波导定向耦合器的结构示意图。图2为本专利技术提供的一种改进型太赫兹分支波导耦合器的结构示意图。图3为本专利技术提供的一种改进型太赫兹分支波导耦合器的正视图。图4为实施例中第一金属隔栅8-1和第二金属隔栅8-2的结构及参数尺寸图。图5为文章公开的五分支结构耦合器中金属隔栅的结构及参数尺寸图。图6为实施例得到的分支波导耦合器的仿真结果；其中，(a)为S11和S23参数的仿真结果，(b)为S21和S31参数的仿真结果。具体实施方式下面结合附图和实施例，详述本专利技术的技术方案。分支矩形波导电桥是一种非常有用的功率分配/合成结构，是常用的能在较宽频带内实现紧耦合的正交混合电桥。传统的五分支波导定向耦合器如图1所示，包括输入端(Port1)、直通端(Port2)、耦合端(Port3)和隔离端(Port4)，其中，直通端和耦合端为输出端口，且两输出端口的输出信号存在90°的相位差。其工作原理为：信号经输入端(Port1)进入耦合器后，一分为二为两路信号分别传输至直通端(Port2)和耦合端(Port3)，隔离端(Port4)被隔离。如果直通端和耦合端接匹配放大器，则直通端和耦合端的输出信号经放大器放大后输出；当直通端和耦合端与外接放大器不完全匹配时，在直通端和耦合端存在被反射的反射波，反射波则在隔离端被匹配负载吸收。由于直通端和耦合端的输出信号存在90°的相位差，使得反射波在隔离端4上具有180°相位差而被抵消。本专利技术提出的一种改进型太赫兹分支波导耦合器，是在传统的3分支线耦合器结构上进行改进得到的。如图2所示，为本专利技术提出的改进型太赫兹分支波导耦合器，包括信号输入端1、隔离端2、信号直接输出端3、第一电磁场通道4、第二电磁场通道5、第三电磁场通道6、第一金属隔栅8-1、第二金属隔栅8-2、信号耦合输出端9；其中，所述第二电磁场通道位于第一金属隔栅8-1和第二金属隔栅8-2之间，所述第一金属隔栅8-1靠近主通道(信号从输入端直接输出至输出端3的通道)和第二电磁场通道5的一端形成第一耦合内圆角7-1，靠近耦合通道(信号输出至耦合输出端9的通道)和第二电磁场通道5的一端形成第三耦合内圆角7-3，所述第二金属隔栅8-2靠近主通道和第二电磁场通道5的一端形成第二耦合内圆角7-2，靠近耦合通道和第二电磁场通道5的一端形成第四耦合内圆角7-4；所述第二磁场通道包括第一和第二耦合内圆角形成的靠近主通道的拱桥形腔体、中间部分的矩形腔体和靠近耦合通道的由第三和第四耦合内圆角形成的拱桥形腔体三个部分；信号经输入端1进入耦合器后，一部分经主通道输出至直接输出端3，另一部分经第一电磁场通道4、第二电磁场通道5和第三电磁场通道6后，经过耦合通道输出至信号耦合输出端9，直接输出端3和耦合输出端9输出的信号存在90°的相位差，隔离端2接匹配负载。进一步地，所述太赫兹分支波导耦合器为轴对称结构。进一步地，所述第一电磁场通道4、第二电磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改进型太赫兹分支波导耦合器，包括信号输入端(1)、隔离端(2)、信号直接输出端(3)、第一电磁场通道(4)、第二电磁场通道(5)、第三电磁场通道(6)、第一金属隔栅(8‑1)、第二金属隔栅(8‑2)、信号耦合输出端(9)；其中，所述第二电磁场通道位于第一金属隔栅(8‑1)和第二金属隔栅(8‑2)之间，所述第一金属隔栅靠近主通道和第二电磁场通道的一端形成第一耦合内圆角(7‑1)，靠近耦合通道和第二电磁场通道的一端形成第三耦合内圆角(7‑3)，所述第二金属隔栅靠近主通道和第二电磁场通道的一端形成第二耦合内圆角(7‑2)，靠近耦合通道和第二电磁场通道的一端形成第四耦合内圆角(7‑4)；信号经输入端(1)进入耦合器后，一部分经主通道输出至直接输出端(3)，另一部分经第一电磁场通道(4)、第二电磁场通道(5)和第三电磁场通道(6)后，经过耦合通道输出至信号耦合输出端(9)。

【技术特征摘要】
1.一种改进型太赫兹分支波导耦合器，包括信号输入端(1)、隔离端(2)、信号直接输出端(3)、第一电磁场通道(4)、第二电磁场通道(5)、第三电磁场通道(6)、第一金属隔栅(8-1)、第二金属隔栅(8-2)、信号耦合输出端(9)；其中，所述第二电磁场通道位于第一金属隔栅(8-1)和第二金属隔栅(8-2)之间，所述第一金属隔栅靠近主通道和第二电磁场通道的一端形成第一耦合内圆角(7-1)，靠近耦合通道和第二电磁场通道的一端形成第三耦合内圆角(7-3)，所述第二金属隔栅靠近主通道和第二电磁场通道的一端形成第二耦...

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，牛中乾，杨益林，纪东峰，刘洋，丰益年，周天驰，樊勇，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51