[发明专利]主副矩形波导尺寸不同多孔定向耦合器

说明书

技术领域

本发明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主副矩形波导尺寸不同多孔定向耦合器。

背景技术

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，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。

发明内容

本发明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、宽带的主副矩形波导尺寸不同多孔定向耦合器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：主副矩形波导尺寸不同多孔定向耦合器，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，至少1个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位于主矩形波导轴线的一侧；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20%~30%之间。耦合孔在其俯视方向上的投影形状为圆形或多边形；

主矩形波导的尺寸表示为：a1*h1，副矩形波导的尺寸表示为：a2*h2，a1、a2分别表示为主矩形波导和副矩形波导的宽度，h1 、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%＜h1＜h2*80%或/和a2*10%＜a1＜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，

h1*10%＜h2＜h1*80%或/和a1*10%＜a2＜a1*80%；

情况C：主矩形波导的尺寸等于副矩形波导的尺寸时，

a1=a2且h1=h2。

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。

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或圆形或其他多边形。

所述柱状金属体可以全部或部分位于主矩形波导的内部。

所述主矩形波导和副矩形波导的轴线相互平行。

所述主矩形波导或/和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。