一种超宽带耦合度平坦的多孔耦合器制造技术

本发明专利技术属于微波、毫米波和太赫兹领域，具体为一种超宽带耦合度平坦的多孔耦合器。包括包括作为微波主通道的主波导、作为取样信号通道的副波导、以及用于连通主波导和副波导的耦合通道。其中副波导为N段矩形波导构成的阶梯状渐变波导，每一段矩形波导的宽边a长度沿主波导轴向方向逐渐增大。在工作频带内，信号通过主波导H面的耦合通道耦合进入副波导的每一段，由于副波导中每一段的宽边a长度不同，所以对不同频率的信号耦合量和衰减量也不同，最终通过多个耦合通道的耦合信号在副波导耦合段叠加，在宽频带内耦合度几乎保持一致。在宽频带内耦合度几乎保持一致。在宽频带内耦合度几乎保持一致。

【技术实现步骤摘要】
一种超宽带耦合度平坦的多孔耦合器


[0001]本专利技术属于微波、毫米波和太赫兹领域，具体为一种超宽带耦合度平坦的多孔耦合器。

技术介绍

[0002]耦合器是一种用途广泛的微波元件，它可以看作是一种功率分配器。一般耦合器由两路微波传输线相耦合组成，同轴线、矩形波导、圆波导、带状线和微带线等微波传输结构都可以构成耦合器；所以从结构来看耦合器种类繁多，而且差异较大，但是从耦合作用的激励来看主要可以分为：小孔耦合、平行耦合、分支耦合和匹配双T。
[0003]在这些种类的耦合器中，传统的多孔耦合器是应用最为广泛，其结构如图1所示，包括一个主波导和一个副波导，主波导和副波导之间通过耦合缝隙连接。整体结构简单，但是带宽较窄且带内耦合度波动较大。图2为传统多孔耦合器耦合度参数图，从图2可以看出，在传统多孔耦合器中，耦合度随频率升高而降低，在带内平坦度较差，在较宽频率范围内耦合度难以保持一致，无法满足通过耦合器耦合的功率波动小的要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种超宽带耦合度平坦的多孔耦合器，以解决现有多孔耦合器因带宽较窄，带内耦合度波动较大，导致其无法满足对耦合功率波动较小的要求。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种超宽带耦合度平坦的多孔耦合器，该耦合器包括作为微波主通道的主波导、作为取样信号通道的副波导、以及用于连通主波导和副波导的耦合通道；
[0007]所述主波导为矩形波导，其宽边a和窄边b的比例范围为3：1～1.5：1，宽边的尺寸取值范围为1～2λ1，λ1为最低工作频率的波长；
[0008]所述副波导为N段矩形波导构成的阶梯状渐变波导；每一段矩形波导的窄边b1长度相等，宽边a长度沿主波导轴向方向逐渐增大，且每一段与主波导连通的H面在同一平面上，N≥3；
[0009]所述耦合通道设置在主波导的H面和副波导的H面之间，耦合通道应≥N
‑
1，且副波导的前N
‑
1段每一段都至少有一个耦合通道与主波导连通。
[0010]进一步的，所述耦合通道包括设置在主波导H面的通孔和设置在副波导H面的通孔；副波导上的通孔与主波导上的通孔大小相同且一一对应连通。
[0011]更进一步的，所述通孔的形状为圆孔、方孔、耦合缝隙或其他任意形状。
[0012]更进一步的，所述通孔中每组孔大小都是非均匀的，每个孔之间的间距也是非均匀的。
[0013]本专利技术提供的一种超宽带耦合度平坦的多孔耦合器，在工作频带内，信号通过主波导H面的耦合通道耦合进入副波导的每一段，由于副波导中每一段的宽边a长度不同，所以对不同频率的信号耦合量和衰减量也不同，最终通过多个耦合通道的耦合信号在副波导
耦合端叠加，形成在宽频带内耦合度非常平坦的信号，这样在宽带内就能够稳定地提取信号。与现有技术相比，本专利技术解决现有多孔定向耦合器无法满足耦合功率波动小的要求，可以广泛用于微波、毫米波和太赫兹领域。
附图说明
[0014]图1为传统多孔耦合器结构示意图；
[0015]图2传统多孔耦合器耦合度参数图；
[0016]图3为实施例整体结构示意图；
[0017]图4为实施例的性能参数图；
[0018]图5为实施例的耦合器和传统多孔耦合器耦合度对比图；
[0019]附图标记：
[0020]1、主波导；2、副波导；3、耦合通道；4、副波导第一段；5、副波导第二段；6、副波导第三段；a、宽边；b、主波导窄边；b1、副波导窄边。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和实施列对本专利技术进行进一步说明。
[0022]如图3所示，本专利技术提供的一种超宽带耦合度平坦的多孔耦合器，包括主波导1、副波导2和用于连通主波导和副波导的耦合通道3。
[0023]主波导1和副波导2相互隔离，主波导1的主模E面与副波导2的主模E面相互平行。主波导1为矩形波导，其宽边a和窄边b的比例范围为3：1～1.5：1，宽边a的尺寸取值范围为1～2λ1，λ1为最低工作频率的波长。副波导2为N段矩形波导构成的阶梯状渐变波导；每一段矩形波导的窄边b1长度相等，宽边a长度沿主波导1轴向方向逐渐增大，且每一段与主波导1连通的H面在同一平面上，N≥3。本实施例中，副波导由3段矩形波导构成，其中第一段4、第二段5、第三段6、三段的宽边a长度沿轴向逐渐增大。耦合通道3设置在主波导1的H面和副波导2的H面之间，耦合通道3设置数量应≥N
‑
1，且副波导2的前N
‑
1段每一段都至少有一个耦合通道3与主波导1连通。耦合通道3包括设置在主波导1H面上的通孔和设置副波导H面上的通孔；副波导上的通孔与主波导上的通孔大小相同且一一对应连通。通过可以是圆孔、方孔、耦合缝隙或者其他任何形式。
[0024]按照如下尺寸制作上述超宽带耦合度平坦的多孔耦合器：
[0025]该耦合器总长度轴向长度90mm，主波导1宽边a尺寸为33mm，窄边b尺寸为15.4mm；副波导2沿主波导1轴向4、5、6三段的宽边a长度依次为11.8mm、31.8mm、33mm，副波导长度b1为15.4mm，其长度依次为17.6mm、41.4mm、18.9mm，第一段3起始端距离主波导输入端口所在的平面12.2mm。所述耦合通道3为5个设置在主波导主模H面和副波导主模H面之间的耦合缝隙，缝隙高度与副波导2窄边b1长度相等，每个缝隙距离主波导输入端的距离分别为18.8mm、33mm、43.2mm、56.1mm、67.4mm，其长度分别为2.66mm、5.90mm、4.73mm、4.67mm、4.47mm。
[0026]本实施例超宽带耦合度平坦的多孔耦合器工作频段为6GHz
‑
12GHz。在该工作频段内测试其性能，如图4所示，该耦合器的反射系数S11在6
‑
12GHz内都小于
‑
30dB，耦合器传输系数S21都等于0dB，耦合器的传输系数，S31在6
‑
12GHz内都小于
‑
39.8dB，大于
‑
40.2dB。由
此可见，本专利技术结构能够实现在工作频段(6
‑
12GHz)耦合度
‑
40
±
0.2dB，同时在全频带(6
‑
12GHz)内保持小于
‑
30dB的反射。
[0027]为了更好的体现本实施例的优点，将本实施例的耦合器与传统多孔耦合器耦合度进行对比，对比结果如图5所示，本实施例的耦合度更加平坦。
[0028]以上实例仅为方便说明本专利技术，本专利技术提出的耦合器可用于不同频段的信号提取。通过改变本专利技术方案中所提及的各个参数、使用本专利技术的结构，均属于本专利技术所保护的范畴。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超宽带耦合度平坦的多孔耦合器，该耦合器包括作为微波主通道的主波导、作为取样信号通道的副波导、以及用于连通主波导和副波导的耦合通道，其特征在于：所述主波导为矩形波导，其宽边a和窄边b的比例范围为3：1～1.5：1，宽边的尺寸取值范围为1～2λ1，λ1为最低工作频率的波长；所述副波导为N段矩形波导构成的阶梯状渐变波导；每一段矩形波导的窄边b1长度相等，宽边a长度沿主波导轴向方向逐渐增大，且每一段与主波导连通的H面在同一平面上，N≥3；所述耦合通道设置在主波导的H面和副...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建勋，代子豪，秦少乾，万易鑫，吴泽威，蒋伟，罗勇，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：