尺寸不同的多孔矩形波导定向耦合器制造技术

本实用新型专利技术公开了尺寸不同的多孔矩形波导定向耦合器，包括主矩形波导和副矩形波导、以及耦合孔；主矩形波导和副矩形波导相互隔离，主矩形波导通过至少3个耦合孔与副矩形波导连通；耦合孔包括贴附在主矩形波导侧壁或\和副矩形波导侧壁的中空耦合管，中空耦合管靠近主矩形波导的侧壁连接有三端开口的耦合腔，耦合腔与中空耦合管导通，耦合腔位于主矩形波导和副矩形波导之间并与主矩形波导和副矩形波导导通；沿主矩形波导轴线方向相邻的耦合孔依次交错分布于主矩形波导轴线的左侧和右侧。本实用新型专利技术的优点在于结构紧凑、加工简单、功率容量大、插入损耗低，特别是在毫米波和太赫兹波段，与普通多孔定向耦合器相比，在低插损方面具有突出优势。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及多孔定向耦合器，具体地说，是涉及一种利用多个孔进行耦合的尺寸不同的多孔矩形波导定向耦合器。
技术介绍
定向耦合器是微波系统中应用广泛的一种微波器件，它的主要作用是将微波信号按一定的比例进行功率分配；定向耦合器由两根传输线构成，同轴线、矩形波导、圆波导、带状线和微带线等都可构成定向耦合器；所以从结构来看定向耦合器种类繁多，差异很大，但从它们的耦合机理来看主要分为四种，即小孔耦合、平行耦合、分支耦合以及匹配双T。在20世纪50年代初以前，几乎所有的微波设备都采用金属波导和波导电路，那个时候的定向I禹合器也多为波导小孔I禹合定向I禹合器；其理论依据是Bethe小孔I禹合理论， Cohn和Levy等人也做了很多贡献。随着航空和航天技术的发展，要求微波电路和系统做到小型化、轻量化和性能可靠，于是出现了带状线和微带线，随后由于微波电路与系统的需要又相继出现了鳍线、槽线、共面波导和共面带状线等微波集成传输线，这样就出现了各种传输线定向耦合器。传统单孔定向耦合器有一些的优点如结构简单、参数少，设计起来比较方便；但是它还存在着一些缺点如带宽窄、方向性差，只有在设计频率处工作合适，偏离开这个频率，方向性将降低。传统多孔定向耦合器虽然可以做到很宽的带宽、方向性也有很所改善，但也存在着一些缺点，如体积大、加工精度要求高、插入损耗高，特别是在毫米波太赫兹波段，过高的插损使该器件失去使用价值。这就激励我们去设计一种能克服这些缺点的新型多孔定向耦合器。
技术实现思路
本技术的目的在于克服传统定向耦合器的一些缺点，提供了一种紧凑型、插入损耗低、宽带的尺寸不同的多孔矩形波导定向耦合器。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案如下尺寸不同的多孔矩形波导定向耦合器，其特征在于包括作为微波主通道的主矩形波导和作为取样信号通道的副矩形波导、以及作为耦合通道的耦合孔；主矩形波导的主模H面与副矩形波导的主模H面相互平行，主矩形波导和副矩形波导相互隔离；主矩形波导通过至少3个耦合孔与副矩形波导连通，耦合孔包括贴附在主矩形波导侧壁或\和副矩形波导侧壁的中空耦合管，中空耦合管靠近主矩形波导的侧壁连接有三端开口的耦合腔，耦合腔与中空耦合管导通，耦合腔位于主矩形波导和副矩形波导之间并与主矩形波导和副矩形波导导通；耦合孔沿主矩形波导的轴线排列，沿主矩形波导轴线方向相邻的耦合孔依次交错分布于主矩形波导轴线的左侧和右侧；沿主矩形波导轴线方向上，相邻两耦合孔的孔心间距在主矩形波导的中心工作频率的波导波长的15% 35%之间；主矩形波导的尺寸表示为al*hl，副矩形波导的尺寸表示为a2*h2，al、a2分别表示为主矩形波导和副矩形波导的宽度，hi、h2分别表示为主矩形波导和副矩形波导的高度；主矩形波导的尺寸和副矩形波导的尺寸情况如下情况A :当主矩形波导的尺寸小于副矩形波导的尺寸时，h2*10% < hi < h2*80% 或 \ 和 a2*10% < al < a2*80% ；情况B :当主矩形波导的尺寸大于副矩形波导的尺寸时，hl*10% < h2 < hi *80% 或 \ 和 al*10% < a2 < a I *80% ；情况C :主矩形波导的尺寸等于副矩形波导的尺寸时，&1=&2且111=112。当主矩形波导和副矩形波导的尺寸选取上述三种不同的情况，可以得到三种不同的结果。以往人们都是优先选择标准的矩形波导作为波导定向耦合器的传输通道，但是当选用情况A或情况B时，在毫米波段和太赫兹波段我们可以得到低插损、方向性更好的定向耦合器。也就是这个额外的自由度可以帮助我们设计出方向性更好的多孔定向耦合器。耦合孔在其俯视方向上的投影形状为圆形或多边形。所述耦合孔中加入了另一个轴线与主矩形波导的主模H面垂直的柱状金属体，该柱状金属体只在一个方向与对应的耦合孔的内壁连接，该柱状金属体的横截面的形状为矩形。所述柱状金属体可以全部或部分位于主矩形波导的内部。所述主矩形波导或副矩形波导的一端或两端还连接有弯曲波导。所述主矩形波导或\和副矩形波导在其一端或两端连接有与外界器件匹配的匹配结构。耦合孔的部分在主矩形波导或副矩形波导以外，或同时在主矩形波导和副矩形波导外。所述主矩形波导和副矩形波导的轴线相互平行。单孔定向耦合器在方向性上有相对窄的带宽，于是人们想到了设计一系列耦合孔，这一系列的耦合孔组成一个阵列，若干个阵列还可以叠加起来，由此来综合耦合度和方向性响应。利用小孔的方向性和阵列的方向性在耦合端叠加，就可以获得更好的方向性，并且这个额外的自由度还可以提高带宽。因此，为了增加耦合孔的耦合性能，我们将耦合孔沿主矩形波导的轴线排列，同时为了增加耦合孔的口径，我们将相邻的耦合孔依次交错的分布于主矩形波导轴线的左侧和右侧。将耦合孔交错排列后，在满足耦合加强的条件下，即相邻两耦合孔的孔心间距应设置在主矩形波导的中心工作频率的波导波长的159Γ35%之间，我们可以增大耦合孔的口径，这样一来又可以进一步的加强耦合，从而进一步提高该矩形波导定向耦合器的方向性。同时，优先选择横截面为矩形柱状金属体设置在耦合孔内，且柱状金属体在耦合孔内的位置不受限制，可根据实际需求进行设置。一般的主矩形波导的轴线和副矩形波导的轴线之间的角度为5°至175°之间。为了使其整个耦合器的体积减少，我们优先考虑主矩形波导的轴线和副矩形波导的轴线平行设置。耦合孔在其俯视方向的投影形状不受限制，当考虑制作成本时，我们优先考虑能简易批量生产的圆形或三角形或四边形。增加柱状金属体时，所述耦合孔在俯视方向的投影形状为一字形或Y字形或十字型和其它多于4个分支的星状。其中上述的H面为磁场面。基于上述结构，本技术相较于以往的多孔定向耦合器而言其改进点为将传统的耦合孔改进为由耦合腔和中空耦合管组成的耦合通道，其中耦合腔设置在主矩形波导和副矩形波导之间，中空耦合管贴附在主矩形波导侧壁或\和副矩形波导侧壁。这样可增加其方向性。由于存在多个耦合孔，其多个耦合孔可以使波导之间达到耦合加强的效果，同时为了使得耦合孔的孔径加大，因此本技术进一步的改进点为耦合孔沿主矩形波导的轴线排列，沿主矩形波导轴线方向相邻的耦合孔依次交错分布于主矩形波导轴线的左侧和右侧；沿主矩形波导轴线方向上，相邻两耦合孔的孔心间距在主矩形波导的中心工作频率的波导波长的159Γ35%之间。即，将相邻的耦合孔依次交错的分布于主矩形波导轴线的左侧和右侧。相邻的耦合孔交错分布以后，在单位面积内，由于我们采用交错的将耦合孔排布的主矩形波导的两侧，那么势必在相同孔数的条件下，我们就可以增大耦合孔的口径，这样一来又可以进一步的耦合加强，从而进一步提高该多孔矩形波导定向耦合器的方向性。由于实验发现，当我们采用普通结构的主矩形波导和副矩形波导进行设计时，普通波导结构的方向性要比标准波导结构的方向性好，因此，本技术中采用的主矩形波导和副矩形波导在尺寸方面均不采用标准尺寸或者一个采用标准尺寸、一个不采用标准尺寸，在尺寸方面做出调整，可额外的增加耦合器的方向性。因此设计时，优先设置耦合孔中的中空耦合管贴附在主矩形波导侧壁或\和副矩形波导侧壁。进一步的优先设置为主矩形波导和副矩形波导的尺寸均采本文档来自技高网...

【技术保护点】
尺寸不同的多孔矩形波导定向耦合器，其特征在于：包括作为微波主通道的主矩形波导（1）和作为取样信号通道的副矩形波导（2）、以及作为耦合通道的耦合孔（3）；主矩形波导（1）的主模H面与副矩形波导（2）的主模H面相互平行，主矩形波导（1）和副矩形波导（2）相互隔离；主矩形波导（1）通过至少3个耦合孔（3）与副矩形波导（2）连通，耦合孔（3）包括贴附在主矩形波导（1）侧壁或\和副矩形波导（2）侧壁的中空耦合管（32），中空耦合管（32）靠近主矩形波导（1）的侧壁连接有三端开口的耦合腔（31），耦合腔（31）与中空耦合管（32）导通，耦合腔（31）位于主矩形波导（1）和副矩形波导（2）之间并与主矩形波导（1）和副矩形波导（2）导通；耦合孔（3）沿主矩形波导（1）的轴线排列，沿主矩形波导（1）轴线方向相邻的耦合孔（3）依次交错分布于主矩形波导（1）轴线的左侧和右侧；沿主矩形波导（1）轴线方向上，相邻两耦合孔（3）的孔心间距在主矩形波导（1）的中心工作频率的波导波长的15%~35%之间；主矩形波导（1）的尺寸表示为：a1*h1，副矩形波导（2）的尺寸表示为：a2*h2，a1、a2分别表示为主矩形波导（1）和副矩形波导（2）的宽度，h1？、h2分别表示为主矩形波导（1）和副矩形波导（2）的高度；主矩形波导（1）的尺寸和副矩形波导（2）的尺寸情况如下：情况A：当主矩形波导（1）的尺寸小于副矩形波导（2）的尺寸时，h2*10%＜h1＜h2*80%或\和a2*10%＜a1＜a2*80%；情况B：当主矩形波导（1）的尺寸大于副矩形波导（2）的尺寸时，h1*10%＜h2＜h1*80%或\和a1*10%＜a2＜a1*80%；情况C：主矩形波导（1）的尺寸等于副矩形波导（2）的尺寸时，a1=a2且h1=h2。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王清源，谭宜成，
申请(专利权)人：成都赛纳赛德科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：