[发明专利]基于尖锐弯折矩形波导的多频带小型化定向耦合器

说明书

本发明提出一种基于尖锐弯折矩形波导的多频带小型化定向耦合器，用于解决现有波导型定向耦合器存在的体积与耦合频点数目正相关的技术问题。包括带有E面切角的两个第一波导和两个第二波导、带有复合C形缝隙的一个第一超传输金属隔膜和两个第二超传输金属隔膜，所述两个第一波导的切角面相互对接，并在对接面处加载有第一超传输金属隔膜，两个第二波导的切角面和两个第一波导面积大的H面上靠近切角的一端设置的信号通道口对接并在对接面处加载有第二超传输金属隔膜，最终形成关于第一波导切角面镜像对称的整体结构。本发明在具有方向性和隔离度的同时使体积与耦合频点数目不相关，在多耦合频带时实现定向耦合器的小型化，可应用于微波测量电路。

技术领域

本发明属于微波技术领域，涉及一种小型化波导型定向耦合器，具体涉及一种基于尖锐弯折矩形波导的多频带小型化定向耦合器，可应用于微波测量电路。

技术背景

耦合器是一种用于分配微波信号的多端口器件，其具有不同功能的微波分支器件广泛应用于各种微波电路中。其中定向耦合器是一种将某个频段的微波信号按照一定的功率比例提取出来用于微波测量、定向分流传输等功能的耦合器。定向耦合器根据其应用电路形式的不同可分为波导型、微带型、同轴线型定向耦合器，但对于方向性以及隔离度的要求是一致的，即方向性和隔离度越高越好，隔离端无输出功率，其中波导型定向耦合器具有功率容量大、稳定性好的优点，广泛应用于大功率微波网络。

相位迭加原理是定向耦合器设计的传统方法，它实现定向耦合功能的核心部分是在波导壁上沿着微波传输路径分布的若干个耦合点，并且相邻耦合点之间的距离是耦合中心频点1/4波长的奇数倍，进而达到让两个或多个电磁信号矢量迭加，在耦合端实现同相相加，而在隔离端相互抵消，实现高方向性和高隔离度的目的。当定向耦合器有多个耦合频点时，则通过改变耦合孔的形状和增加耦合孔的数量拓宽单个耦合频点的带宽来实现对多频点的定向耦合，进而实现波导型定向耦合器的小型化设计。但同时，耦合器的核心部分体积依然受到耦合中心频点1/4波长的最小限制。

而在新型高集成化微波网络中，相当一部分的微波网络只是工作在几个离散的频段，如多频段雷达，此时定向耦合器便需要多个耦合孔以不同的间距相互分布来形成多个耦合频点，进而实现对多个耦合频点信号的定向耦合传输，但这种设计会导致耦合器的体积随着耦合频点数目的增多而增大，因而一般采用宽频的方法来解决多频需求。例如，授权公告号为CN 102780060B，名称为“尺寸不同的多孔矩形波导定向耦合器”的发明专利，公开了一种宽频带强耦合定向耦合器，通过改变耦合孔的形状并让3个以上的耦合孔交错分布在波导的左右侧壁上来拓宽单个耦合频点的带宽，在一定程度上缩小了耦合器的体积，但依然受到相位迭加原理对最小体积的限制。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷,提出了一种基于尖锐弯折矩形波导的多频带小型化定向耦合器，利用带有复合C形缝隙的超传输金属隔膜在尖锐弯折矩形波导中具有多频带选择性的特点，通过在4个带有E面切角的波导所构成的交接网络中加载3个具有特定频率选择性的超传输金属隔膜，对耦合频率信号和非耦合频率信号形成不同的传输路径，更直接的实现方向性以及隔离度。同时，通过更换带有不同复合C形缝隙的超传输金属隔膜，在保证耦合器的外形结构无太大变化的同时可以实现对耦合频点数量的变更，使定向耦合器的体积与耦合频点数量不相关，最终在多耦合频带时实现小型化。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：