一种宽带毫米波波导分支定向耦合器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种宽带毫米波波导分支定向耦合器，所述定向耦合器包括E面耦合的第一波导和第二波导，所述第一波导和第二波导互相平行，所述第一波导和第二波导之间设置有若干耦合缝隙，第一波导具有输入端口和直通端口，第二波导具有隔离端口和耦合端口，所述第一波导的耦合面上位于输入端口和直通端口处分别设置有阻抗变换器，所述第二波导的耦合面上位于隔离端口和耦合端口处分别设置有阻抗变换器。通过调整输入端口、隔离端口、直通端口和耦合端口处的阻抗变换器，就能够减小耦合部分输入端口和输出端口处的分支线波导的阻抗，从而可以加大此处耦合缝隙的宽度，这样就减小了加工难度，加大了该波导分支定向耦合器相对带宽。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于微波信号检测领域，具体涉及一种宽带毫米波波导分支定向耦合器。
技术介绍
在现代无线通信领域，毫米波技术渐渐成为研究热点。在毫米波段，目前通常采用波导分支定向耦合器来检测毫米波信号。波导分支定向耦合器的耦合度和耦合缝隙的宽度有关，耦合缝隙的宽度越小，耦合过去的能量越小，耦合度就越大。但是由于频带的增高，波长越来越小，这就要求耦合缝隙进一步减小，从而导致了加工难度大甚至无法加工的问题。目前工程可实现的耦合缝隙的宽度无法适应高频带的毫米波，因此定向耦合器的相对带宽只能达到10％左右。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种易于加工、相对带宽大的宽带毫米波波导分支定向耦合器。为实现上述目的，本技术提供了一种宽带毫米波波导分支定向耦合器，所述定向耦合器包括E面耦合的第一波导和第二波导，所述第一波导和第二波导互相平行，所述第一波导和第二波导之间设置有若干耦合缝隙，第一波导具有输入端口和直通端口，第二波导具有隔离端口和耦合端口，所述第一波导的耦合面上位于输入端口和直通端口处分别设置有阻抗变换器，所述第二波导的耦合面上位于隔离端口和耦合端口处分别设置有阻抗变换器。由上述技术方案可知，所述第一波导和第二波导构成两个主线波导，所述若干耦合缝隙构成若干分支线波导，由于靠近输入端口和输出端口的分支线波导阻抗相对较大，因此此处的耦合缝隙宽度比较小，在输入端口、隔离端口、直通端口和耦合端口处设置阻抗变换器之后，就能够通过调整阻抗变换器来减小耦合部分输入端口和输出端口处的分支线波导的阻抗，从而可以加大此处耦合缝隙的宽度，这样就减小了加工难度，采用常规的加工工艺即可实现。而且由于耦合缝隙的加宽，可适用于更高频带的毫米波，因此也加大了该波导分支定向耦合器相对带宽。优选的，所述耦合缝隙的数量为四个。优选的，所述阻抗变换器呈三层阶梯状，为三阶阻抗变换器。优选的，所述三阶阻抗变换器每一阶层沿毫米波传播方向上的长度为中心频率的1/4波导波长。优选的，所述耦合缝隙的深度为中心频率的1/4波导波长，所述各耦合缝隙的中心间距为中心频率的1/4波导波长。优选的，所述第一波导和第二波导为矩形波导。本技术实施例的有益效果如下：⑴带宽大(相对带宽可达到40％以上)，带内传输损耗小；⑵保证毫米波频段电性能的同时，微尺寸器件结构加工基于常规工艺工程即可实现，加工难度低；⑶插入损耗小，带内耦合平坦度好，隔离度高。附图说明图1为本技术波导分支定向耦合器的一个实施例的二维俯视图。图2为本技术波导分支定向耦合器的一个实施例的三维结构示意图。图3为本技术波导分支定向耦合器的一个实施例的输入端口的驻波结果图。图4为本技术波导分支定向耦合器的一个实施例的直通端口的插入损耗结果图。图5为本技术波导分支定向耦合器的隔离端口的隔离度结果图。图6为本技术中波导分支定向耦合器的耦合端口的耦合度结果图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。请参照图1，本技术实施例提供的宽带毫米波波导分支定向耦合器包括E面耦合的第一波导10和第二波导20，所述第一波导10和第二波导20互相平行，所述第一波导10和第二波导20之间设置有若干耦合缝隙30，第一波导10具有输入端口Port1和直通端口Port2，第二波导具有隔离端口Port3和耦合端口Port4，所述第一波导10的耦合面上位于输入端口Port1和直通端口Port2处分别设置有阻抗变换器40，所述第二波导20的耦合面上位于隔离端口Port3和耦合端口Port4处分别设置有阻抗变换器40。所述第一波导10和第二波导20构成两个主线波导，所述若干耦合缝隙30构成若干分支线波导，其中，直通端口Port2和耦合端口Port4为输出端口，且两输出信号存在90度的相位差。其原理为：毫米波信号从输入端口Port1输入并一分为二，一部分直接输出到直通端口Port2，另一部分通过耦合缝隙30输出到耦合端口Port4，隔离端口Port3无输出被隔离。耦合度的大小与耦合缝隙30的宽度有关，简单说来，就是耦合缝隙30越小，则从耦合缝隙30过去的能量越少，那么耦合度越大。由于靠近输入端口和输出端口(直通端口Port2和耦合端口Port4均为输出端口)的分支线波导阻抗相对较大，因此要求此处的耦合缝隙宽度相对远离输入端口和输出端口处的耦合缝隙要小(如图1中靠近输入端口Port1的耦合缝隙宽度H1比远离输入端口Port1的耦合缝隙宽度H2小)。随着频带的增高，波长越来越小，这就要求耦合缝隙进一步减小，因此在加工工艺上，主要加工难度来自于靠近输入端口和输出端口处的耦合缝隙的宽度较小。本技术的实施例在靠近输入端口、隔离端口、直通端口和耦合端口处设置阻抗变换器之后，就可以在不引入波导高次模的前提下通过调整阻抗变换器来减小耦合部分输入端口和输出端口处的分支线波导的阻抗，将该分支线波导的阻抗尽量变小，从而可以加大此处耦合缝隙的宽度，这样就减小了加工难度，采用常规的加工工艺即可实现。由此也大大提高了本技术的带宽，在本技术的某些优选实施例中，相对带宽可达40％以上。实际应用时，可以与相关宽带的射频微波模块配合使用。同时，还可以通过该阻抗变换器调节主线波导的阻抗，通过调整主线波导的阻抗，可使相邻两短截线的反射能够达到最大抵消，增加带内的电压驻波比和定向性等性能。具体的，请参照图1和图2，在本技术的某些优选实施例中，所述耦合缝隙的数量为四个。耦合缝隙的数量也可以更多甚至可以达到七八节，本技术的实施例可以保证在实现相同性能的情况下，所需要的分支线波导更少，比其他定向耦合器可以少一半的分支线，从而使该实施例结构更简单，加工更容易。具体的，请参照图1和图2，在本技术的某些优选实施例中，所述阻抗变换器采用三阶阻抗变换器，即所述阻抗变换器呈三层阶梯状，。优选的，所述三阶阻抗变换器每一阶层沿毫米波传播方向上的长度为中心频率的1/4波导波长。在实际应用中，逼近函数可以选择切比雪夫函数，该优选实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽带毫米波波导分支定向耦合器，其特征在于，所述定向耦合器包括E面耦合的第一波导和第二波导，所述第一波导和第二波导互相平行，所述第一波导和第二波导之间设置有若干耦合缝隙，第一波导具有输入端口和直通端口，第二波导具有隔离端口和耦合端口，所述第一波导的耦合面上位于输入端口和直通端口处分别设置有阻抗变换器，所述第二波导的耦合面上位于隔离端口和耦合端口处分别设置有阻抗变换器。

【技术特征摘要】
1.一种宽带毫米波波导分支定向耦合器，其特征在于，所述定向耦合
器包括E面耦合的第一波导和第二波导，所述第一波导和第二波导互相平行，
所述第一波导和第二波导之间设置有若干耦合缝隙，第一波导具有输入端口
和直通端口，第二波导具有隔离端口和耦合端口，所述第一波导的耦合面上
位于输入端口和直通端口处分别设置有阻抗变换器，所述第二波导的耦合面
上位于隔离端口和耦合端口处分别设置有阻抗变换器。
2.根据权利要求1所述的宽带毫米波波导分支定向耦合器，其特征在
于，所述耦合缝隙的数量为四个。
3.根据权利要求1或2所述的宽带毫米波波导...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁士涛，侯艳茹，高静，吴莹莹，李霞，
申请(专利权)人：安徽四创电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34