專利名稱:一種波導(dǎo)環(huán)耦合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種波導(dǎo)環(huán)耦合器,具體地說,是涉及一種寬帶單孔波導(dǎo)環(huán)耦合器。
背景技術(shù):
在一個波導(dǎo)的壁上開孔可使信號從波導(dǎo)耦合出來,由此可以做成定向耦合器。國內(nèi)外普遍采用的波導(dǎo)定向耦合器通常采用孔縫耦合,在公共波導(dǎo)壁上開一個或多個孔\縫使兩個相鄰波導(dǎo)中的微波耦合。通過調(diào)整孔\縫尺寸及其位置可獲得相應(yīng)功率分配比的定向耦合器。這種定向耦合器的一個主要缺點是其工作帶寬太窄。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠在波導(dǎo)全帶寬內(nèi)有良好的耦合平坦度和方向性的波導(dǎo)環(huán)稱合器。為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種波導(dǎo)環(huán)耦合器,包括主波導(dǎo),所述主波導(dǎo)側(cè)壁開有耦合孔,所述主波導(dǎo)的耦合孔位置處連接有耦合腔,所述耦合腔內(nèi)設(shè)置有耦合環(huán),所述耦合環(huán)連接有同軸端口,且所述同軸端口設(shè)置在耦合腔外部;且所述主波導(dǎo)的兩端還連接有過渡階梯,所述過渡階梯遠(yuǎn)離主波導(dǎo)的一端還設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo),所述主波導(dǎo)在遠(yuǎn)離耦合孔的內(nèi)壁連接有金屬脊。所述耦合環(huán)的軸線與主波導(dǎo)的軸線平行。所述耦合環(huán)的軸線與主波導(dǎo)的軸線構(gòu)成的夾角大于5度。所述主波導(dǎo)的橫截面形狀為矩形。所述標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)的橫截面形狀為矩形。所述過渡階梯的橫截面形狀為矩形。所述金屬脊的橫截面形狀為矩形。所述主波導(dǎo)、過渡階梯、標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo),它們的橫截面的尺寸依次單調(diào)增大。其中所述主波導(dǎo)、過渡階梯、標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo),它們的橫截面的尺寸依次單調(diào)增大,其含義為:當(dāng)所述主波導(dǎo)的橫截面的尺寸為Al、過渡階梯的橫截面的尺寸為A2、標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)的橫截面的尺寸為A3時,它們的橫截面的尺寸依次增大,即Al小于A2小于A3 ;或者當(dāng)所述主波導(dǎo)的橫截面的尺寸為Al、過渡階梯的橫截面的尺寸為A2、標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)的橫截面的尺寸為A3時,它們的橫截面的尺寸滿足單調(diào)遞增函數(shù):區(qū)間D為Xl < X3內(nèi),f (Xl) < f (X2) < f(X3),其中 Xl < X2 < X3,其中 f (Xl)為 Al,f (X2)為 A2,f (X3)為 A3,Xl 為主波導(dǎo)的中心點值,X2為過渡階梯的中心點值,X3為標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)的中心點值,即A1、A2、A3沿著主波導(dǎo)經(jīng)過渡階梯到標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)的軸線方向依次單調(diào)遞增。本發(fā)明的工作原理:首先,在主線上信號從標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)輸入,經(jīng)過過渡階梯到達(dá)主波導(dǎo),當(dāng)其到達(dá)耦合孔時,它的電場分量將穿過耦合孔,耦合到耦合環(huán)上,并在耦合孔的兩邊激勵起方向向下的同向?qū)ΨQ電場。由于交變的電場和磁場是不可分割的,所以對于I禹合孔電耦合激勵起的電場,必然會同時出現(xiàn)與之相應(yīng)的磁場。根據(jù)玻印亭矢量的關(guān)系,磁場的方向可以由主線電場的方向確定。這個表面電流在耦合孔處發(fā)生中斷,并由位移電流來接續(xù),此位移電流將會使耦合環(huán)的左邊激勵起方向向下的電場,而其右邊得到方向向上的電場,二者方向相反,形成反向?qū)ΨQ電場。同樣,伴隨這兩個反向?qū)ΨQ的電場將會同時出現(xiàn)與之相應(yīng)的磁場。在耦合環(huán)上,耦合孔的電耦合和磁耦合所激勵起的電磁場將會在其兩個同軸端口處進(jìn)行疊加。兩個同軸端口在此我們分別命名為:端口四和端口三;在端口四處,由于電耦合和磁耦合所產(chǎn)生的電磁場方向是一致的,所以總的場是二者之和。而在端口三處,由于電耦合和磁耦合所產(chǎn)生的電磁場方向是相反的,所以總的場是二者之差。為了能將波導(dǎo)的全帶寬擁有更好的特性參數(shù),本發(fā)明的波導(dǎo)環(huán)耦合器采用了非標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo),并通過一個過渡階梯將主波導(dǎo)和標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)連接,并使之達(dá)到匹配。耦合腔和耦合孔的形狀可以任意組合選擇。為了達(dá)到更好的方向性,我們對耦合環(huán)進(jìn)行了一個角度的旋轉(zhuǎn),但耦合環(huán)的旋轉(zhuǎn)使該耦合器的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜,使加工成本提高,所以需要根據(jù)實際產(chǎn)品的要求來確定是否對耦合環(huán)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明的優(yōu)點在于:本發(fā)明的主線采用波導(dǎo)結(jié)構(gòu),副線采用同軸形式,耦合機制采用單個圓孔實現(xiàn),并通過加入金屬脊使耦合器的工作帶寬更寬,耦合度更平坦,以其電路簡單、結(jié)構(gòu)新穎、加工裝配方便、無需調(diào)試為主要特點,且插入損耗小,端口駐波好,可靠性高,特別適用于高功率雙向弱耦合度的測量和指示場合。
圖1為本發(fā)明的縱向示意圖。圖2為圖1的A-A向示意圖。圖3為圖1的B-B向示意圖。圖4為實施實例二的B-B向示意圖。圖5為實施實例二的A-A向示意圖。
圖中的標(biāo)號分別表示為:1、主波導(dǎo);2、耦合孔;3、耦合腔;4、耦合環(huán);5、過渡階梯;6、標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo);7、同軸端口 ;8、金屬脊;61、端口一 ;62、端口二;71、端口四;72、端口
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具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明,但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例一
如圖1、圖2、圖3所示,一種波導(dǎo)環(huán)耦合器,包括主波導(dǎo)1,所述主波導(dǎo)I寬邊內(nèi)壁連接有金屬脊8,且遠(yuǎn)離金屬脊的側(cè)壁開有耦合孔2,所述主波導(dǎo)I的耦合孔2位置處連接有耦合腔3,所述耦合腔3內(nèi)設(shè)置有耦合環(huán)4,所述耦合環(huán)4連接有同軸端口 7,且所述同軸端口7設(shè)置在耦合腔3外部;且所述主波導(dǎo)I的兩端還連接有過渡階梯5,所述過渡階梯5遠(yuǎn)離主波導(dǎo)I的一端還設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)6 ;
耦合環(huán)4的軸線與主波導(dǎo)I的軸線平行。耦合環(huán)4的軸線與主波導(dǎo)I的軸線構(gòu)成的夾角大于5度。主波導(dǎo)I的橫截面形狀為矩形。
標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)6的橫截面形狀為矩形。過渡階梯5的橫截面形狀為矩形。金屬脊8的橫截面形狀為矩形。主波導(dǎo)1、過渡階梯5、標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)6,它們的橫截面的尺寸依次單調(diào)增大。所述耦合腔3的軸向截面形狀為矩形。所述耦合孔2的軸向截面形狀為矩形。所述稱合孔2、稱合腔3和稱合環(huán)4相對于主波導(dǎo)I沒有旋轉(zhuǎn)。信號從端口一 61位置處進(jìn)入,依次經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)6、過渡階梯5、主波導(dǎo)1,從端口二 62處導(dǎo)出,在耦合孔2位置處進(jìn)行耦合處理,部分信號從端口四71和端口三72處導(dǎo)出。實施例二
如圖1、圖4、圖5所示,本實施例與實施例一的區(qū)別在于:所述耦合腔3形狀的軸向截面為原形。所述耦合孔2、耦合腔3和耦合環(huán)4與主波導(dǎo)I軸線方向夾角大于5度。實施例三
如圖1、圖2所示,本實施例與實施例一的區(qū)別在于:所述耦合腔3形狀為矩形。所述率禹合孔2、稱合腔3和稱合環(huán)4與主波導(dǎo)I軸線方向夾角大于5度。以上三種方案的主要區(qū)別在于,主波導(dǎo)I底部加有金屬脊,S卩,所述主波導(dǎo)I遠(yuǎn)離耦合孔2的內(nèi)壁連接有金屬脊8。耦合腔3的形狀是矩形還是矩形,耦合孔2的形狀是矩形還是矩形,耦合孔2、耦合腔3和耦合環(huán)4與主波導(dǎo)I是否有一個角度。在具體實施過程中,耦合孔2的大小,耦合腔3的大小和形狀,主波導(dǎo)I相對于標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)6的大小,耦合腔3、耦合孔2、耦合環(huán)4相對于主波導(dǎo)I的角度可以任意調(diào)節(jié),以滿足不同的需求。
權(quán)利要求
1.一種波導(dǎo)環(huán)耦合器,包括主波導(dǎo)(I),所述主波導(dǎo)(I)寬壁開有耦合孔(2),所述主波導(dǎo)(I)的耦合孔(2)位置處連接有耦合腔(3),所述耦合腔(3)內(nèi)設(shè)置有耦合環(huán)(4),所述耦合環(huán)(4)連接有同軸端口(7),且所述同軸端口(7)設(shè)置在耦合腔(3)外部;且所述主波導(dǎo)(I)的兩端還連接有過渡階梯(5),所述過渡階梯(5)遠(yuǎn)離主波導(dǎo)(I)的一端還設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)(6),所述主波導(dǎo)(I)遠(yuǎn)離耦合孔(2)的內(nèi)壁連接有金屬脊(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種波導(dǎo)環(huán)耦合器,其特征在于,所述耦合環(huán)(4)的軸線與主波導(dǎo)(I)的軸線平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種波導(dǎo)環(huán)耦合器,其特征在于,所述耦合環(huán)(4)的軸線與主波導(dǎo)(I)的軸線構(gòu)成的夾角大于5度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種波導(dǎo)環(huán)耦合器,其特征在于,所述主波導(dǎo)(I)的橫截面形狀為矩形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種波導(dǎo)環(huán)耦合器,其特征在于,所述金屬脊(8)的橫截面形狀為矩形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種波導(dǎo)環(huán)耦合器,其特征在于,所述標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)(6)的橫截面形狀為矩形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種波導(dǎo)環(huán)耦合器,其特征在于,所述過渡階梯(5)的橫截面形狀為矩形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項所述的一種波導(dǎo)環(huán)耦合器,其特征在于,所述主波導(dǎo)(I)、過渡階梯(5)、標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)(6),它們的橫截面的尺寸依次單調(diào)增大。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種波導(dǎo)環(huán)耦合器,包括主波導(dǎo),所述主波導(dǎo)側(cè)壁開有耦合孔,所述主波導(dǎo)的耦合孔位置處連接有耦合腔,所述耦合腔內(nèi)設(shè)置有耦合環(huán),所述耦合環(huán)連接有同軸端口,且所述同軸端口設(shè)置在耦合腔外部;且所述主波導(dǎo)的兩端還連接有過渡階梯,所述過渡階梯遠(yuǎn)離主波導(dǎo)的一端還設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)。本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明的主線采用波導(dǎo)結(jié)構(gòu),副線采用同軸形式,耦合機制采用單個圓孔實現(xiàn),以其電路簡單、結(jié)構(gòu)新穎、加工裝配方便、無需調(diào)試為主要特點,且插入損耗小,端口駐波好,可靠性高,特別適用于高功率雙向弱耦合度測量和指示場合。
文檔編號H01P5/18GK103117441SQ20111036555
公開日2013年5月22日 申請日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者彭安盡, 王清源, 莫坤山 申請人:成都賽納賽德科技有限公司