[实用新型]高方向性超强耦合器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种耦合器，具体地说，是涉及一种宽带的圆波导超级耦合器。

背景技术

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；其中波导结构的耦合器由于其本身具有的优点在微波界被广泛应用。金属波导具有导体损耗和介质（管内一般为空气）损耗小、功率容量大、没有辐射损耗、结构简单、易于制造等优点。广泛应用于3000MHz至300GHz的厘米波段和毫米波段的通信、雷达、遥感、电子对抗和测量等系统中。波导作为导行系统，在传输过程中传输线路往往需要交叉或跨接。在以往解决此类问题时，通常是通过波导组件来实现，如弯曲波导、扭波导、波导管等组件实现。但是，这种方案通常导致在连接和交叉处需要采用法兰盘连接，导致连接精度的降低和体积的增大。集成波导系统将上述所有元器件集成在一个金属底板上，降低了加工难度，并使系统的体积大大缩小。然而，在波导传输线的连接和交叉处，为使两波导交叉通过，通常要两波导错开使之形成立体结构并使用渐变结构才能恢复到处于同一平面内继续传播，这样不但造成交叉处体积增大、损耗增加、电压驻波比增大，还会由于渐变结构的复杂性给加工带来难度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服由于波导跨接、交叉需要立体的复杂结构而造成交叉处体积增大、加工精度降低等一系列问题，提供了一种在一个平面上即可实现波导跨接、交叉传输的超级耦合器。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：高方向性超强耦合器，包括主波导和副波导，还包括连通主波导和副波导的耦合孔，主波导的两端分别为输入端口和隔离端口A，副波导的两端分别为输出端口和隔离端口B，连通主波导和副波导的耦合孔的宽度为X，每个耦合孔的高度为Y，相邻两耦合孔的中心点的距离为Z，所述主波导和副波导都为圆形空波导，X小于或等于高方向性超强耦合器工作频带中心频率时的波长，Y小于主波导或副波导的最大高度，即Y小于圆形空波导的直径，Z小于高方向性超强耦合器工作频带中心频率时波长的二分之三倍。宽度是指耦合孔沿主波导或副波导轴线方向上的长度，高度是指耦合孔沿垂直于主波导或副波导轴线方向上长度。

从主波导的输入端口输入的微波信号通过耦合孔只从副波导的输出端口输出。

所述耦合孔的数目大于或等于2，且沿主波导轴线方向上或副波导轴线方向上排布。

所述耦合孔的垂直于水平面的横截面为矩形或圆形。

所述耦合孔的垂直于水平面的横截面为中心对称图形。

主波导的轴线和副波导的轴线相互平行且处于同一水平面上。

主波导和副波导相对于主波导和副波导之间的一个平面呈镜像对称，该平面垂直于水平面。

对于给定的设计指标，设计指标包括反射系数，隔离度，总插入损耗等，为了获得更宽的工作带宽，两个耦合孔相对于主波导轴线和副波导轴线所在平面呈镜像对称分布。

本实用新型的最大特点是能量从主波导的输入端口输入，全部耦合到副波导的输出端口中输出。由于波导传输能量往往需要交叉或跨接，我们实用新型的高方向性超强耦合器解决了由于波导交叉或跨接带来的一系列问题，使波导在一个平面内即可实现交叉而不产生附加的损耗和加工难度。

本实用新型的工作原理可以简述如下：微波信号通过主传输线上的输入端口输入，通过选取耦合孔的宽度和长度，以及输入端口、隔离端A、隔离端B、输出端口的尺寸和位置，可以使隔离端A耦合出来的功率相位相差180度，相互抵消，同时使输出端口耦合出来的功率相位相差0度或360度的整数倍，相互叠加。这时，基本上所有能量都从输出端口耦合输出，而不从隔离端A输出。由于输入端口激励的工作模式TE11模在隔离端B处自然满足反相相消，从隔离端B耦合出来的功率都很小，从而使隔离端B为隔离端使用。

本实用新型的优点在于：本实用新型的输出端口位于与主波导相耦合的副波导上，主要用于解决传统波导交叉或跨接等所带来的一系列问题。本实用新型还具有结构简单、体积小等特点。本实用新型在引导能量传输的导行系统中存在的交叉或跨接应用领域中有着广泛的应用。

附图说明

图1为本实用新型的立体图及实施实例1的立体图。

图2为本实用新型的俯视图。

图3为本实用新型从输入端口或隔离端口B看入的图示。

图4为实施实例1计算结果曲线。