矩形波导定向耦合器制造技术

本发明专利技术涉及定向耦合器领域，公开了一种矩形波导定向耦合器，包括主矩形波导、副矩形波导以及用于连通所述主矩形波导和所述副矩形波导的耦合孔；其中，所述主矩形波导的电壁和所述副矩形波导的电壁相互平行，且在所述主矩形波导的远离所述副矩形波导的电壁上和/或所述副矩形波导的远离所述主矩形波导的电壁上形成有能够减小所述主矩形波导和所述副矩形波导之间的耦合距离的阶梯结构。本发明专利技术提供的技术方案有利于实现矩形波导定向耦合器的小型化设计。

Rectangular waveguide directional coupler

【技术实现步骤摘要】
矩形波导定向耦合器
本专利技术涉及定向耦合器领域，具体地涉及一种矩形波导定向耦合器。
技术介绍
定向耦合器是一种通用的微米/毫米波部件，主要用于信号的隔离、分离和混合；定向耦合器由主线和副线两根传输线构成，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；所以从结构上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，那个时候的定向耦合器也多为波导小孔耦合定向耦合器；其理论依据是Bethe小孔耦合理论。Bethe小孔耦合定向耦合器是在一对矩形波导(主矩形波导和副矩形波导)之间的公共电壁上开一个圆形耦合孔。主矩形波导中的交变电磁场通过小孔在副矩形波导中激发模式。Bethe小孔耦合定向耦合器很难实现宽工作带宽、紧耦合强度和良好的耦合平坦度。为了解决此问题，一些新的结构被提出。例如多孔耦合器、多层耦合器、分支线耦合器等。这些结构扩大了工作带宽，增强了耦合强度，但是他们通常需要多个工作波长来实现宽带宽、强耦合。这增大了耦合器的尺寸。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了至少在一定程度上克服现有技术存在的上述问题，提供一种小型化的矩形波导定向耦合器。为了实现上述目的，本专利技术提供一种矩形波导定向耦合器，包括主矩形波导、副矩形波导以及用于连通所述主矩形波导和所述副矩形波导的耦合孔；其中，所述主矩形波导的电壁和所述副矩形波导的电壁相互平行，且在所述主矩形波导的远离所述副矩形波导的电壁上和/或所述副矩形波导的远离所述主矩形波导的电壁上形成有能够减小所述主矩形波导和所述副矩形波导之间的耦合距离的阶梯结构。优选地，所述主矩形波导的纵向和所述副矩形波导的纵向在同一平面上相互平行；所述主矩形波导的腔体和所述副矩形波导的腔体在垂直于所述纵向的第一方向上彼此间隔开，且二者之间通过所述耦合孔连通，所述耦合孔的轴向平行于所述第一方向。优选地，所述耦合孔贯穿所述主矩形波导的靠近所述副矩形波导的电壁以及所述副矩形波导的靠近所述主矩形波导的电壁，且所述耦合孔在所述主矩形波导或所述副矩形波导的电壁上的投影呈阵列式分布。优选地，呈阵列式分布的所述耦合孔包括中间的第一矩形孔以及分布在所述第一矩形孔的两侧的第二矩形孔；其中，所述第一矩形孔在所述电壁上的投影的长度方向与所述主矩形波导或所述副矩形波导的纵向平行。优选地，所述第一矩形孔和所述第二矩形孔均与所述主矩形波导和所述副矩形波导的垂直于所述电壁的侧壁相切。优选地，在所述电壁的横向上，所述第一矩形孔的所述投影的尺寸以及所述第二矩形孔的所述投影的尺寸均小于所述电壁的横向尺寸的二分之一。优选地，至少两个所述第一矩形孔在所述电壁上的投影以所述电壁的纵向中线为对称线分布在该纵向中线的两侧，且两侧的所述第一矩形孔关于所述电壁的横向中线对称；每侧所述第一矩形孔的长度方向两侧对称分布有所述第二矩形孔。优选地，所述阶梯结构在所述主矩形波导或所述副矩形波导的电壁上的投影的纵向两端分别与所述呈阵列式分布的耦合孔在所述主矩形波导或所述副矩形波导的电壁上的投影的纵向两端对应重合。优选地，所述阶梯结构关于所述主矩形波导或所述副矩形波导的电壁的纵向中线和横向中线对称，且所述阶梯结构的纵向中间部分相对于所述阶梯结构的纵向两侧部分朝向所述耦合孔凸起。优选地，所述主矩形波导和所述副矩形波导的外形尺寸相同。本专利技术提供的技术方案具有如下有益效果：本专利技术提供的矩形波导定向耦合器在主矩形波导的远离所述副矩形波导的电壁上和/或副矩形波导的远离主矩形波导的电壁上形成有阶梯结构，通过该阶梯结构可以减小主矩形波导和副矩形波导之间的耦合距离，从而增强耦合强度，使得耦合器小型化；并且使得矩形波导定向耦合器的耦合孔匹配到主矩形波导和副矩形波导时，节省了匹配所需要的尺寸空间，从而有利于减小矩形波导定向耦合器的体积。附图说明图1是本专利技术实施例提供的矩形波导定向耦合器的内部腔体的整体结构示意图；图2是图1的主视图；图3是图1的纵向剖面俯视图；图4是图1的俯视透视图；图5是图1的俯视尺寸标注示意图；图6是图1的侧视尺寸标准示意图；图7是矩形波导定向耦合器的S参数图。附图标记说明1-主矩形波导；2-副矩形波导；3-耦合孔；4-阶梯结构；5-阶梯结构；6-输入端口；7-输出端口；8-耦合端口；9-隔离端口。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，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所指的上、下、左、右。“内、外”是指相对于部件本身轮廓的内、外。参阅图1-图6，本专利技术实施例提供一种矩形波导定向耦合器，该矩形波导定向耦合器包括主矩形波导1、副矩形波导2以及用于连通所述主矩形波导1和所述副矩形波导2的耦合孔3，其中，所述主矩形波导1的电壁和所述副矩形波导2的电壁相互平行，且在所述主矩形波导1的远离所述副矩形波导2的电壁上和/或所述副矩形波导2的远离所述主矩形波导1的电壁上形成有能够减小所述主矩形波导1和所述副矩形波导2之间的耦合距离的阶梯结构4、5。具体地，所述主矩形波导1和所述副矩形波导2均为横截面为矩形的中空金属导管；两个中空金属管平行布置；主矩形波导1和副矩形波导2可以形成为一体，具有一公共壁；也可以是两个独立的中空金属管，两个中空金属管之间通过耦合结构连通；耦合孔3可以是形成在主矩形波导1和副矩形波导2的公共壁上的通孔，也可以是形成在单独加工的耦合结构上通孔，耦合结构设置在主矩形波导1和副矩形波导2之间，通过耦合孔3连通主矩形波导1和副矩形波导2。在应用时，主矩形波导1作为主线，其一端为输入端口6，用于输入信号，另一端为输出端口7，用于输出信号；副矩形波导2作为副线，其一端为隔离端口9，不输出信号，另一端为耦合端口8，用于输出耦合信号，例如用于检测主矩形波导1内的传输功率的取样信号。主矩形波导1的电壁和副矩形波导2的电壁相互平行。其中，电壁指的是波导主模电场所垂直的矩形波导壁。在如图1所示的实施例中，主矩形波导1的电壁指的是主矩形波导1的上、下两个侧壁。副矩形波导2的电壁指的是副矩形波导2的上、下两个侧壁。在主矩形波导1的远离副矩形波导2的电壁上，也就是图1中主矩形波导1的下侧壁上形成有阶梯结构5，和/或，副矩形波导2的远离主矩形波导1的电壁上，也就是副矩形波导2的上侧壁上形成有阶梯结构4。可以理解的是，上述电壁指的是主矩形波导1和副矩形波导2的内侧壁面，阶梯结构形成在主矩形波导1和副矩形波导2的内侧壁面上，由于矩形波导的信号传输特性由其内部腔体的形状构造决定，因此，只要矩形波导定向耦合器的内腔体壁面形成为如上结构即可，其外部构造可以是任意的。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矩形波导定向耦合器，其特征在于，包括主矩形波导(1)、副矩形波导(3)以及用于连通所述主矩形波导(1)和所述副矩形波导(2)的耦合孔(3)；其中，所述主矩形波导(1)的电壁和所述副矩形波导(2)的电壁相互平行，且在所述主矩形波导(1)的远离所述副矩形波导(2)的电壁上和/或所述副矩形波导(2)的远离所述主矩形波导(1)的电壁上形成有能够减小所述主矩形波导(1)和所述副矩形波导(2)之间的耦合距离的阶梯结构(4、5)。/n

【技术特征摘要】
1.一种矩形波导定向耦合器，其特征在于，包括主矩形波导(1)、副矩形波导(3)以及用于连通所述主矩形波导(1)和所述副矩形波导(2)的耦合孔(3)；其中，所述主矩形波导(1)的电壁和所述副矩形波导(2)的电壁相互平行，且在所述主矩形波导(1)的远离所述副矩形波导(2)的电壁上和/或所述副矩形波导(2)的远离所述主矩形波导(1)的电壁上形成有能够减小所述主矩形波导(1)和所述副矩形波导(2)之间的耦合距离的阶梯结构(4、5)。


2.根据权利要求1所述的矩形波导定向耦合器，其特征在于，所述主矩形波导(1)的纵向和所述副矩形波导(2)的纵向在同一平面上相互平行；所述主矩形波导(1)的腔体和所述副矩形波导(2)的腔体在垂直于所述纵向的第一方向上彼此间隔开，且二者之间通过所述耦合孔(3)连通，所述耦合孔(3)的轴向平行于所述第一方向。


3.根据权利要求2所述的矩形波导定向耦合器，其特征在于，所述耦合孔(3)贯穿所述主矩形波导(1)的靠近所述副矩形波导(2)的电壁以及所述副矩形波导(2)的靠近所述主矩形波导(1)的电壁，且所述耦合孔(3)在所述主矩形波导(1)或所述副矩形波导(2)的电壁上的投影呈阵列式分布。


4.根据权利要求3所述的矩形波导定向耦合器，其特征在于，呈阵列式分布的所述耦合孔(3)包括中间的第一矩形孔以及分布在所述第一矩形孔的两侧的第二矩形孔；其中，所述第一矩形孔在所述电壁上的投影的长度方向与所述主矩形波导(1)或所述副矩形波导(2)的纵向平行。

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【专利技术属性】
技术研发人员：邓希达，董戈，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11