[发明专利]分支线电桥太赫兹四路功分器

说明书

技术领域

本发明涉及太赫兹电路单元组件，具体而言，是一种分支线电桥太赫兹四路功分器。

背景技术

太赫兹辐射通常是指频率介于微波和红外波段之间的电磁辐射，是电磁波谱上由电子学向光子学过渡的特殊区域，其频率范围为0.1～10THz。太赫兹波的长波段与亚毫米波段相重合，其发展主要依靠电子学科学技术；而短波段与远红外波段相重合，其发展主要依靠光子学科学技术，可见太赫兹波是宏观电子学向微观光子学过渡的频段，在电磁波频谱中占有很特殊的地位。由于其所处的特殊位置，太赫兹波可以表现出许多有别于其他种类电磁辐射的独特特性，这些特性决定了太赫兹波在很多领域具有广泛良好的应用前景。到目前为止，太赫兹波段两侧的红外和微波技术已经非常成熟，并得到了广泛的应用和发展，而太赫兹波尚未得到充分的研究。由于太赫兹波具有很多优越的特性，有非常重要的学术和工程研究价值，受到了研究学者广泛的关注与支持。

太赫兹波功分器是太赫兹波功率分配器的简称，是一类重要的太赫兹无源器件，它的作用是将单路输入的能量分成两路或多路输出信号能量，输出能量可等分也可不等分，若逆向使用则称之为功率合成器，即可将多路输入信号能量合成到一路能量输出。近年来太赫兹波功分器已成为国内外研究的热点和难点。现有的太赫兹波功分器大都存在结构复杂、功分效率低、成本高等诸多缺点，如现有的采用Y型分支的四路功分器，为了减小插入损耗，一般将四个端口设置在两层，形成了立体的结构，而在太赫兹频段特征尺寸极小，这种复杂的结构大大提高了加工难度，导致功分器的加工成本大大提高，不能适应市场化的应用。也有采用小孔耦合结构的功分器，因为结构本身电磁性能的限制，导致耦合度难以提高，功分器的效率大大降低。因此有必要设计一种结构简单、尺寸小、功分性能优良的太赫兹功分器来满足未来太赫兹通信、成像、监测等领域的应用。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中太赫兹功分器结构复杂，输出误差大，导致太赫兹功率分配器加工困难，功率分配效率低且性能不稳定，影响在太赫兹频段实际应用的问题。提出了一种结构巧妙、功分效率高、成本低的分支线电桥太赫兹四路功分器。本发明的技术方案如下：

一种分支线电桥太赫兹四路功分器，其包括：第一定向耦合器、第二定向耦合器及第三定向耦合器，其中第二定向耦合器的输入端和第三定向耦合器的输入端分别通过波导弯头与第一定向耦合器连通，功率信号从第一定向耦合器的第一输入端输入后，在第一定向耦合器的两个输出端均采用波导弯头，分别连接第二定向耦合器及第三定向耦合器的输入端，并在第一定向耦合器、第二定向耦合器及第三定向耦合器的隔离端口采用隔离波导弯头进行弯折，构成一路输入，四路输出的功分器结构。

进一步的，所述第一定向耦合器、第二定向耦合器及第三定向耦合器具有同样的结构，均采用四分支线电桥3dB定向耦合器，包括两条主波导和四条分支线波导，两条主波导平行放置，四条分支线波导相互平行，且垂直放置于两条主波导之间，端面齐平并与主波导连接。

进一步的，所述主波导的宽度为0.280mm，四条分支线波导的宽度分别为0.108mm、0.677mm、0.677mm及0.108mm，分别为第一分支线波导、第二分支线波导、第三分支线波导、第四分支线波导，第一分支线波导与第二分支线波导的中心线之间的间距为0.339mm，第二分支线波导与第三分支线波导的中心线之间的间距为0.216mm，第三分支线波导与第四分支线波导之间的间距为0.339mm，两条主波导相互平行放置，四条分支线波导相互平行放置，四条分支线波导与主波导垂直且放置于两条主波导之间，端面齐平且与主波导连接，所以两条主波导之间的间距与分支线波导的长度相同，为0.312mm，主波导与分支线波导的高度均相同，且其高度为0.560mm，每一个作为基本组成单元的分支线电桥3dB定向耦合器其主波导长度均设置为2.000mm。

进一步的，所述波导弯头的转弯半径为0.53mm。

进一步的，所述第一定向耦合器的波导弯头与第二定向耦合器的波导弯头在连接处之间有一小段直波导，其长度为0.300mm，所述第一定向耦合器的波导弯头与第三定向耦合器的波导弯头在连接处也有一小段直波导，其长度为0.300mm。

进一步的，所述隔离端口的隔离波导弯头的转弯半径为0.344mm，通过隔离波导弯头，隔离端口的端面旋转了180°，弯折后的波导与原主波导保持平行，三个作为基本组成单元的分支线电桥3dB定向耦合器其隔离端口的隔离波导弯头结构和尺寸均相同。