本发明专利技术公开了一种适用于毫米波及太赫兹波的定向耦合器，耦合器本体内形成有对称设置的第一主波导和第二主波导，第一主波导和第二主波导之间形成有隔断，第一主波导的两端设置为第一端口和第二端口，第二主波导的两端设置为第三端口和第四端口；隔断的中部设置为耦合段，耦合段的两侧相互平行设置以使得第一主波导和第二主波导的中部形成有一段相互平行的区域，耦合段上沿其长度方向上排列设置有多个耦合窗，每个耦合窗内均设置有上下对称的两个金属耦合探针，金属耦合探针通过介质支柱固定于耦合窗内。该定向耦合器对装配的容忍度很高，易于工程实现，工作频段可以高达500GHz以上。
【技术实现步骤摘要】
一种适用于毫米波及太赫兹波的定向耦合器
本专利技术涉及一种适用于毫米波及太赫兹波的定向耦合器。
技术介绍
定向耦合器主要功能是实现信号的隔离、分离和混合，如功率的监测、源输出功率稳幅、信号源隔离、传输和反射的扫频测试等，广泛使用于卫星通信、雷达系统、仪器仪表、导航和射电天文中。随着系统工作带宽和工作频率的提高，对器件的加工和装配误差提出越来越高的要求，已经成为制约该类器件发展的核心关键之一。在毫米波段和太赫兹波频段，E面缝隙波导定向耦合结构是众多类型的波导定向耦合器中普遍采用的方式。该类型结构对于强耦合，如3dB耦合器制备相对容易，但对于需要弱耦合的场景，窄分支波导耦合窗除了存在难以加工的问题外，波导的装配精度要求也极高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适用于毫米波及太赫兹波的定向耦合器，该定向耦合器对装配的容忍度很高，易于工程实现，工作频段可以高达500GHz以上。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种适用于毫米波及太赫兹波的定向耦合器，该定向耦合器包括：耦合器本体，所述耦合器本体内形成有对称设置的第一主波导和第二主波导，所述第一主波导和第二主波导之间形成有隔断，所述第一主波导的两端设置为第一端口和第二端口，所述第二主波导的两端设置为第三端口和第四端口，所述第一端口、第三端口、第四端口和第二端口沿逆时针方向顺次排布；所述隔断的中部设置为耦合段，所述耦合段的两侧相互平行设置以使得所述第一主波导和第二主波导的中部形成有一段相互平行的区域，所述耦合段上沿其长度方向上排列设置有多个耦合窗，每个所述耦合窗内均设置有上下对称的两个金属耦合探针，所述金属耦合探针通过介质支柱固定于所述耦合窗内。优选地，所述第一主波导和第二主波导的传输截面中，沿水平方向的高度均为b，沿纵向方向的长度均为a。优选地，所述耦合段沿水平方向上的宽度为ch，其中，λ为工作波长。优选地，所述第一主波导和第二主波导的左端朝向彼此背向的方向弯曲以使得所述第一端口和第三端口远离，所述第一主波导和第二主波导的右端朝向彼此背向的方向弯曲以使得所述第二端口和第四端口远离。优选地，所述耦合窗的长度为ck，高度为2cs，相邻两个所述耦合窗之间的间距为L；其中，ck＜λ，L＜λ，2cs＝0.1a～0.3a。优选地，所述耦合段的两端对称设置。优选地，所述耦合窗的高度2cs与所述耦合窗的数量n为反比关系，所述耦合窗的数量n与耦合度为正比关系。优选地，所述金属耦合探针的长度为PL，PL＞ch，所述金属耦合探针深入所述第一主波导或第二主波导内的长度不大于优选地，所述金属耦合探针的厚度为Pd，所述介质支柱的高度为S，所述介质支柱的的宽度为PW，其中，2(S+Pd)≤2cs，PW＝ch。优选地，所述介质支柱为熔融石英材质，所述金属耦合探针的材料是易导电的金属。根据上述技术方案，本专利技术对装配的容忍度很高，易于工程实现，工作频段可以高达500GHz以上。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是定向耦合器的一种优选实施方式的整体结构示意图；图2是定向耦合器下半部的一种优选实施方式的整体结构示意图；图3是定向耦合器中耦合窗内的局部放大结构示意图；图4是有上下对称的两个金属耦合探针和介质支柱的定向耦合器的S参数情况；图5是没有上下对称的两个金属耦合探针和介质支柱的定向耦合器的S参数情况。附图标记说明1第一端口2第二端口3第三端口4第四端口5第一主波导6第二主波导7耦合器本体8耦合窗9耦合段10金属耦合探针11介质支柱具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本专利技术中，在未作相反说明的情况下，“上、下、顶、底、远、近、侧”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。参见图1-3所示的适用于毫米波及太赫兹波的定向耦合器，该定向耦合器包括：耦合器本体7，所述耦合器本体7内形成有对称设置的第一主波导5和第二主波导6，所述第一主波导5和第二主波导6之间形成有隔断，所述第一主波导5的两端设置为第一端口1和第二端口2，所述第二主波导6的两端设置为第三端口3和第四端口4，所述第一端口1、第三端口3、第四端口4和第二端口2沿逆时针方向顺次排布；所述隔断的中部设置为耦合段9，所述耦合段9的两侧相互平行设置以使得所述第一主波导5和第二主波导6的中部形成有一段相互平行的区域，所述耦合段9上沿其长度方向上排列设置有多个耦合窗8，每个所述耦合窗8内均设置有上下对称的两个金属耦合探针10，所述金属耦合探针10通过介质支柱11固定于所述耦合窗8内。通过上述技术方案的实施，该定向耦合器是一种四端口的正交混合耦合器，如图1所示，功率从任何一个端口入射，信号的主要能量将从同一波导的相对端口输出，另一个波导中与信号输入端口在同一侧面的端口是隔离端，与主输出端口在同一侧的端口是耦合端。如图1所示，假如信号从端口1输入，端口2将是直通端，端口3是隔离端，端口4是耦合端。通过在第一主波导5和第二主波导6的壁面之间设置耦合窗8实现信号的耦合，为了改善耦合度，在耦合窗8中的耦合窗8内设置了金属耦合探针10，通过改变金属耦合探针10或耦合窗8的数量及结构参数，可以实现不同的耦合度。该专利技术涉及的核心部件可通过传统机械加工手段，如数控铣床实现结构制造。同时，该类器件对装配的容忍度很高，易于工程实现。通过合理优化，该类器件的工作频段可以高达500GHz以上。此外，在第一主波导5和第二主波导6的侧面壁面中心有一个能够使得第一主波导5和第二主波导6上下对称的对称面，由于没有电流流过这个对称平面，耦合器可以在这个平面上分开。在该实施方式中，优选地，所述第一主波导5和第二主波导6的传输截面中，沿水平方向的高度均为b，沿纵向方向的长度均为a。其中a和b的长度是优化电性能时可以改变的参数，为了便于和其他系统相兼容，建议波导截面采用国际标准，即a＝2b，如工作在W波段的波导常用a＝2.54mm，b＝1.27mm。在该实施方式中，如图2所示，为了进一步优化耦合性能，优选地，所述耦合段9沿水平方向上的宽度为ch，其中，λ为工作波长。在该实施方式中，优选地，所述第一主波导5和第二主波导6的左端朝向彼此背向的方向弯曲以使得所述第一端口1和第三端口3远离，所述第一主波导5和第二主波导6的右端朝向彼此背向的方向弯曲以使得所述第二端口2和第四端口4远离。主波导弯曲设置，这样便于同一端的两个波导口彼此分开，如第一端口1和第三端口3分开，第二端口2和第四端口4分开，利于信本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于毫米波及太赫兹波的定向耦合器，其特征在于，所述定向耦合器包括：耦合器本体(7)，所述耦合器本体(7)内形成有对称设置的第一主波导(5)和第二主波导(6)，所述第一主波导(5)和第二主波导(6)之间形成有隔断，所述第一主波导(5)的两端设置为第一端口(1)和第二端口(2)，所述第二主波导(6)的两端设置为第三端口(3)和第四端口(4)，所述第一端口(1)、第三端口(3)、第四端口(4)和第二端口(2)沿逆时针方向顺次排布；/n所述隔断的中部设置为耦合段(9)，所述耦合段(9)的两侧相互平行设置以使得所述第一主波导(5)和第二主波导(6)的中部形成有一段相互平行的区域，所述耦合段(9)上沿其长度方向上排列设置有多个耦合窗(8)，每个所述耦合窗(8)内均设置有上下对称的两个金属耦合探针(10)，所述金属耦合探针(10)通过介质支柱(11)固定于所述耦合窗(8)内。/n
【技术特征摘要】
1.一种适用于毫米波及太赫兹波的定向耦合器，其特征在于，所述定向耦合器包括：耦合器本体(7)，所述耦合器本体(7)内形成有对称设置的第一主波导(5)和第二主波导(6)，所述第一主波导(5)和第二主波导(6)之间形成有隔断，所述第一主波导(5)的两端设置为第一端口(1)和第二端口(2)，所述第二主波导(6)的两端设置为第三端口(3)和第四端口(4)，所述第一端口(1)、第三端口(3)、第四端口(4)和第二端口(2)沿逆时针方向顺次排布；
所述隔断的中部设置为耦合段(9)，所述耦合段(9)的两侧相互平行设置以使得所述第一主波导(5)和第二主波导(6)的中部形成有一段相互平行的区域，所述耦合段(9)上沿其长度方向上排列设置有多个耦合窗(8)，每个所述耦合窗(8)内均设置有上下对称的两个金属耦合探针(10)，所述金属耦合探针(10)通过介质支柱(11)固定于所述耦合窗(8)内。
2.根据权利要求1所述的一种适用于毫米波及太赫兹波的定向耦合器，其特征在于，所述第一主波导(5)和第二主波导(6)的传输截面中，沿水平方向的高度均为b，沿纵向方向的长度均为a。
3.根据权利要求2所述的一种适用于毫米波及太赫兹波的定向耦合器，其特征在于，所述耦合段(9)沿水平方向上的宽度为ch，其中，λ为工作波长。
4.根据权利要求3所述的一种适用于毫米波及太赫兹波的定向耦合器，其特征在于，所述第一主波导(5)和第二主波导(6)的左端朝向彼此背向的方向弯曲以使得所述第一端口(1)和第三端口(3)远离，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：席洪柱，曹振玲，
申请(专利权)人：安徽华东光电技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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