矩形波導雙定向耦合器的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種矩形波導雙定向耦合器。
【背景技術】
[0002]定向耦合器是微波矢量網絡分析儀和信號源中作為信號分離及功率監控的必不可少的微波組件。定向耦合器一般由信號直通傳輸通路、耦合通路及耦合結構組成，其工作原理是微波信號從直通通路輸入，小部分功率通過耦合結構進入耦合通路，大部分功率繼續通過直通通路輸出，進入耦合通路的信號輸出至其他信號處理模塊，從而實現信號的分離和監控。雙定向耦合器是在直通通路上再疊加一路耦合結構及耦合通路，當信號反向傳輸時工作，如圖1所示。在毫米波亞毫米波頻段，雙定向耦合器多采用矩形波導作為定向耦合器的直通和耦合通路，又稱為直通波導腔和耦合波導腔，空間耦合結構多采用小孔耦合方式。
[0003]現有技術中波導定向耦合器實現方法是將小孔耦合結構單獨做成一片具有一組或幾組耦合孔101的金屬平板，稱為耦合片102，直通波導腔103和耦合波導腔104分布于親合片102兩側。對于雙定向親合器，具有兩組親合片102和親合波導腔104，位于直通波導腔103兩側，由于中間的直通波導腔103兩側都設置了耦合片102，因此，直通波導腔103無法保持為一個整體，這樣就形成了五層六塊結構，如圖2所示。
[0004]對于波導定向耦合器，耦合波導腔與直通波導腔及耦合片三者空間位置精度極其重要，尤其是在亞毫米波頻段，該精度對耦合器的耦合精度和頻響有重要影響。在現有產品中上述三者的空間位置精度完全是由定位銷釘105組裝配合實現，定位銷釘105需要穿過五層結構，且形成直通波導腔103的兩部分還需要分別定位，難以達到較高的定位精度。
[0005]另外，由于定位銷釘105與定位孔之間存在配合間隙106，因此，各層的耦合波導腔104、直通波導腔103、耦合孔101之間存在多項中心尺寸偏差dl、d2、d3、d4，且直通波導腔103為分塊組合結構，需要兩組定位銷釘105分別定位，導致直通波導腔103波導口尺寸al存在較大偏差，如圖3所示，使波導定向耦合器內部幾何精度進一步下降。現有技術的多層結構還存在各層之間的微波泄露問題。以上問題導致原有雙定向耦合器性能指標較差。
【發明內容】
[0006]針對現有技術中存在的上述技術問題，本發明提出了一種新的矩形波導雙定向耦合器，以降低耦合波導腔、直通波導腔及耦合孔三者相互之間的空間位置精度誤差，消除三者之間的接觸面泄露，顯著改善雙定向耦合器的性能指標。
[0007]為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0008]矩形波導雙定向耦合器，由兩個蓋板和兩個集成耦合單元組成，兩個集成耦合單元均位于兩個蓋板之間；其中，
[0009]每個集成耦合單元包括一個金屬基板；沿金屬基板的長度方向，在金屬基板的一側設置耦合波導腔，在金屬基板的另一側設置直通波導腔子腔，在金屬基板上布置有多個用于連通所述耦合波導腔與直通波導腔子腔的耦合孔；兩個集成耦合單元相互連接，且所述的兩個直通波導腔子腔相對放置并組合形成直通波導腔；蓋板覆蓋在耦合波導腔上。
[0010]優選地，集成耦合單元中的耦合波導腔、直通波導腔子腔及耦合孔通過機械加工或鑄造工藝集成在所述金屬基板上。
[0011]優選地，直通波導腔的深度為所述的兩個直通波導腔子腔的深度之和。
[0012]優選地，兩個集成親合單元的連接方式包括螺釘連接、焊接或膠接。
[0013]優選地，所述蓋板為金屬蓋板。
[0014]本發明具有如下優點:
[0015]本發明中直通波導腔子腔、耦合波導腔、耦合孔三者整體加工集成在一塊金屬基板上，形成集成耦合單元，上述三者相互之間的空間位置精度完全由精密機加工設備保證，消除了因銷釘配合間隙帶來的定位誤差。而且將上述三者集成為一個整體后，消除了層間縫隙，避免了微波泄露。雖然兩個集成耦合單元的合成還需要銷釘定位，但該定位誤差d只對直通波導腔幾何精度有一定影響，不會影響到耦合孔及耦合波導腔的空間位置精度。本發明中的雙定向耦合器包含蓋板在內一共只有4層零件3個接觸面，而現有方案中則包含5層零件6個接觸面，因此，本發明顯著降低了微波泄露。此外，若集成耦合單元采用鑄造工藝成形，可以大幅降低加工成本，縮短加工周期，并提高產品一致性。
【附圖說明】
[0016]圖1為雙定向耦合器的工作原理圖；
[0017]圖2為現有技術中矩形波導雙定向耦合器的結構示意圖；
[0018]圖3為圖2中矩形波導雙定向耦合器的剖面視圖；
[0019]圖4為本發明中矩形波導雙定向耦合器的結構示意圖；
[0020]圖5為圖4中矩形波導雙定向耦合器的剖面視圖；
[0021]101-耦合孔，102-耦合片，103-直通波導腔，104-耦合波導腔，105-定位銷釘；1、4-蓋板，2,3-集成耦合單元，5-金屬基板，6-耦合波導腔，7-直通波導腔子腔，8-耦合孔，9-螺釘。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖以及【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明:
[0023]結合圖4和圖5所示，矩形波導雙定向耦合器，由兩個蓋板和兩個集成耦合單元組成，如蓋板1、4及集成耦合單元2、3。集成耦合單元2、3均位于蓋板I與蓋板4之間。
[0024]以其中一個集成耦合單元2為例進行說明:
[0025]集成親合單元2包括一個金屬基板5。沿金屬基板5的長度方向，在金屬基板5的一側設置耦合波導腔6，該金屬基板5設置耦合波導腔6的一側與蓋板I相對，如圖4所示。
[0026]在金屬基板5的另一側設置直通波導腔子腔7，在金屬基板5上布置有多個用于連通耦合波導腔6與直通波導腔子腔7的耦合孔8。
[0027]耦合波導腔6、直通波導腔子腔7及耦合孔8可以通過機械加工或鑄造等工藝集成在金屬基板5上。由于耦合波導腔6、直通波導腔子腔7及耦合孔8三者相互之間的空間位置精度完全由精密機加工設備保證，因而消除了由于銷釘配合間隙帶來的定位誤差。
[0028]集成耦合單元3可以具有與集成耦合單元2對稱的結構。
[0029]集成耦合單元2和集成耦合單元3相互連接，且集成耦合單元2中的直通波導腔子腔7與集成耦合單元3中的直通波導腔子腔相對放置并組合形成直通波導腔。
[0030]此時，集成耦合單元2中的直通波導腔子腔7的深度與集成耦合單元3中的直通波導腔子腔的深度相同，且均為直通波導腔深度的一半。
[0031]當然，集成親合單元2和集成親合單元3還可以在上述對稱結構的基礎上略微調整，即將集成耦合單元2中的直通波導腔子腔7的深度與集成耦合單元3中的直通波導腔子腔的深度調整為不同。然而無論如何調整，需遵循以下原則，即:
[0032]直通波導腔的深度為兩個直通波導腔子腔的深度之和。
[0033]至于集成耦合單元2和集成耦合單元3 二者的連接方式，例如可以是螺釘9連接，當然也可通過焊接或膠接等方式進行連接。
[0034]蓋板1覆蓋在集成耦合單元2的耦合波導腔6上，蓋板4覆蓋在集成耦合單元3的耦合波導腔上，蓋板1和蓋板4均起到密封耦合波導腔的作用。優選地，蓋板1、4均為金屬蓋板。
[0035]本發明中的矩形波導雙定向耦合器由上述蓋板1、4及集成耦合單元2、3組成，并形成具有4層零件3個接觸面的結構，微波泄露小。
[0036]經過實驗證明，本發明耦合精度、耦合度頻響、直通損耗等指標顯著優于現有方案。
[0037]當然，以上說明僅僅為本發明的較佳實施例，本發明并不限于列舉上述實施例，應當說明的是，任何熟悉本領域的技術人員在本說明書的教導下，所做出的所有等同替代、明顯變形形式，均落在本說明書的實質范圍之內，理應受到本發明的保護。
【主權項】
1.矩形波導雙定向耦合器，其特征在于，由兩個蓋板和兩個集成耦合單元組成，兩個集成耦合單元均位于兩個蓋板之間；其中， 每個集成耦合單元包括一個金屬基板；沿金屬基板的長度方向，在金屬基板的一側設置耦合波導腔，在金屬基板的另一側設置直通波導腔子腔，在金屬基板上布置有多個用于連通所述耦合波導腔與直通波導腔子腔的耦合孔；兩個集成耦合單元相互連接，且所述的兩個直通波導腔子腔相對放置并組合形成直通波導腔；蓋板覆蓋在耦合波導腔上。2.根據權利要求1所述的矩形波導雙定向耦合器，其特征在于，集成耦合單元中的耦合波導腔、直通波導腔子腔及耦合孔通過機械加工或鑄造工藝集成在所述金屬基板上。3.根據權利要求1所述的矩形波導雙定向耦合器，其特征在于，直通波導腔的深度為所述的兩個直通波導腔子腔的深度之和。4.根據權利要求1所述的矩形波導雙定向耦合器，其特征在于，兩個集成耦合單元的連接方式包括螺釘連接、焊接或膠接。5.根據權利要求1所述的矩形波導雙定向耦合器，其特征在于，所述蓋板為金屬蓋板。
【專利摘要】本發明公開了一種矩形波導雙定向耦合器，其由兩個蓋板和兩個集成耦合單元組成，兩個集成耦合單元均位于兩個蓋板之間；每個集成耦合單元包括一個金屬基板；沿金屬基板的長度方向，在金屬基板的一側設置耦合波導腔，在金屬基板的另一側設置直通波導腔子腔，在金屬基板上布置有多個用于連通耦合波導腔與直通波導腔子腔的耦合孔；兩個集成耦合單元相互連接，且所述的兩個直通波導腔子腔相對放置并組合形成直通波導腔；蓋板覆蓋在耦合波導腔上。本發明通過將耦合波導腔、直通波導腔子腔及耦合孔集成在一塊金屬基板上，利于降低耦合波導腔、直通波導腔子腔及耦合孔三者的空間位置精度誤差，消除三者間的接觸面泄露，顯著改善雙定向耦合器的性能指標。
【IPC分類】H01P5/18
【公開號】CN105356026
【申請號】CN201510746381
【發明人】唐波, 霍建東, 劉之峰, 孫海波, 宋大偉
【申請人】中國電子科技集團公司第四十一研究所
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年11月5日