一种宽带短毫米波段波导定向耦合器制造技术

本发明专利技术公开了一种宽带短毫米波段波导定向耦合器，该定向耦合器由主、副波导和夹在波导公共宽壁的耦合片组合而成，其中主、副波导为矩形波导，耦合片上开两排耦合槽，耦合槽采取中间尺寸大、两头尺寸逐渐减小的矩形槽结构，实现了宽频带特性。本发明专利技术适用于短毫米波段微波测量、雷达及卫星通信系统中的高性能波导定向耦合器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种波导定向耦合器，更具体地说，它涉及一种宽带短毫米波 段波导定向耦合器。该耦合器是适用于短毫米波段微波测量、雷达及卫星通信 系统中的高性能波导定向耦合器。
技术介绍
波导型定向耦合器由于具有插损小、频带宽、能承受较大的输入功率、可 根据需要扩展量程、使用方便灵活、可靠性能高等优点，而广泛应用于微波传 输系统中。近年来，随着微波技术的不断发展和应用，以及毫米波段的不断开发，人们对耦合器的性能相应提出了更高的要求，同时对短毫米波段(50GHz-S00GHz) 波导定向耦合器的需要也日益增长。目前，国内外常见的波导定向耦合器采用 短槽耦合式、十字槽耦合式和多孔耦合式等多种形式。多孔耦合式由于采用机 械加工工艺，生产成本高、加工复杂，在高频段尤其是短毫米波段更是难于加 工。十字槽耦合式定向耦合器结构紧凑，频响特性好，但由于其主要适合于弱 耦合(〉35dB)场合，而大大限制了其发展。短槽耦合式定向耦合器，就是在波 导公共壁上开一排多个任意尺寸的矩形槽，由于该结构的定向耦合器适用于各 种耦合度场合，避免了十字槽耦合式定向耦合器适用于弱耦合的缺点；同时耦 合片单独采用腐蚀加工工艺，又解决了多孔耦合式定向耦合器高频难于加工的 问题，应用更为广泛。但这种结构的短槽耦合式定向耦合器，最大的遗憾是频 带窄、定向性差、耦合度的频响特性较十字槽耦合式也差。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有短槽耦合式波导定向耦合器技术中的不足，提供 一种新型耦合结构的短毫米波段波导定向耦合器，该定向耦合器具有宽频带、 高定向性、耦合度平稳等优点。为了解决上述技术问题，本专利技术是通过具有以下特征的耦合器来实现的。本专利技术是一种短毫米波段波导定向耦合器，所述耦合器由主波导、副波导和耦合片构成，其特征在于，所述耦合片为具有双排槽结构的金属片。根据本专利技术，所述耦合片中的双排槽均采用矩形槽结构，以便于矩形波导中H10模的传输。所述矩形槽上下两排以波导宽边中心线为轴对称分布，其中 每排槽的尺寸遵循中间大两头小的规律，耦合片的所有耦合槽可整体左右平 移，移动对耦合性能影响不大。耦合片夹在波导公共宽壁之间，实现功率耦合 性能，并通过定位销及螺孔与主、副波导相连接，构成定向耦合器。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是，耦合片采用双排矩形槽结构，可 提高耦合度的平稳性，同时矩形槽采用中间尺寸大两头尺寸小，可使各槽之间 的影响相互抵消，提高定向性，降低驻波比。另外，耦合片采用腐蚀技术制作， 提高了毫米波段尤其是短毫米波段的加工精度。附图说明图1为本专利技术的耦合器外形图； 图2为本专利技术的三维透视图；图3为耦合片结构示意图中1、定位孔，2、螺孔，3、法兰盘，4、主波导，5、副波导，6、耦 合片。图4为3mm波段耦合度为-15dB的耦合器性能，其中图3(a)为S参数， 图3(b)为耦合度，耦合片厚度为0. lmm，共15对矩形槽，中间9对尺寸相等， 其余尺寸开始减小，左右对称分布。图5为2隱波段耦合度为-20dB的耦合器性能，其中图4 (a)为S参数，图 4(b)为输入驻波比，耦合片厚度为0. lmm，共17对矩形槽,中间9对尺寸相等， 其余8对尺寸开始减小，左右对称分布。具体实施例方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述 本专利技术主要是通过一种新型的宽边耦合结构，如图3所示，实现了短毫米 波段波导定向耦合器的高耦合性能。参阅图1、 2所示，波导定向耦合器由主、副波导和耦合片构成，主、副 波导和耦合片主要通过定位孔定位，借助螺钉进一步加固耦合器。在定向耦合 器的四个端口处设置有标准矩形法兰盘，耦合器通过法兰盘与其它器件相连接。如图3所示，耦合片为开双排矩形槽结构的金属片，将其夹在波导公共宽 壁，用以实现耦合功能。图中A为耦合片的中心槽，耦合片中各矩形槽以A槽 为中心，上下左右对称分布，从B槽开始尺寸逐步减小。相邻耦合槽之间的距 离取为中心频率处波导波长^的四分之一附近，此时工作带宽最宽；上下对称的两排矩形槽中，发现各槽距波导内壁的距离越小，耦合度的平坦型越好，最小值为零，即紧贴波导内壁的情形，但又考虑加工误差，距离一般在0. Olram 以内；图3所示耦合片中的耦合槽可整体左右移动，且耦合槽的个数及尺寸不 固定，只要保证这种中间大两头小的耦合形式，通过优化参数，多种不同组合 均可满足宽带、低回波损耗、耦合度平稳等性能。图4所示的是根据上述说明所设计的工作在3mm波段的波导定向耦合器的 耦合性能，图5所示的是根据上述说明所设计工作在2,波段的波导定向耦合 器的耦合性能，由图看出，获得了在85%的带宽内，耦合平坦度在土O.SdB的 偏离范围内，驻波比小于1.05，定向性大于25dB的良好性能。权利要求1、一种宽带短毫米波段波导定向耦合器，其特征在于，耦合器由主波导、副波导和起耦合作用的耦合片组装而成，其中主、副波导为矩形波导，耦合片为开双排矩形耦合槽结构的金属片。2、 根据权利要求1所述的一种宽带短毫米波段波导定向耦合器，其特征在 于，所述耦合片中的耦合槽，以波导公共宽壁的中心线为轴上下对称分布，以 中间矩形槽为中心左右对称分布。3、 根据权利要求2所述的一种宽带短毫米波段波导定向耦合器，其特征在 于，所述耦合片中的耦合槽遵循中间尺寸大，两头尺寸小的渐变规律。4、 根据权力要求1所述的一种宽带短毫米波段波导定向耦合器，其特征在 于，所述耦合片可单独腐蚀加工，最后与主、副波导组合在一起。5、 根据权利要求l-4中任一权力要求所述的一种宽带短毫米波段波导定向 耦合器，其特征在于，所述耦合器可按频率进行比例缩放，设计其他频段的波 导定向耦合器。全文摘要本专利技术公开了一种宽带短毫米波段波导定向耦合器，该定向耦合器由主、副波导和夹在波导公共宽壁的耦合片组合而成，其中主、副波导为矩形波导，耦合片上开两排耦合槽，耦合槽采取中间尺寸大、两头尺寸逐渐减小的矩形槽结构，实现了宽频带特性。本专利技术适用于短毫米波段微波测量、雷达及卫星通信系统中的高性能波导定向耦合器。文档编号H01P5/18GK101340015SQ20081011810公开日2009年1月7日 申请日期2008年8月12日 优先权日2008年8月12日专利技术者崔延军, 艳 徐, 苗俊刚, 蒋黎丽 申请人:北京航空航天大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽带短毫米波段波导定向耦合器，其特征在于，耦合器由主波导、副波导和起耦合作用的耦合片组装而成，其中主、副波导为矩形波导，耦合片为开双排矩形耦合槽结构的金属片。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苗俊刚，崔延军，徐艳，蒋黎丽，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]