[发明专利]H面裂缝波导太赫兹定向耦合器

说明书

本发明请求保护一种H面裂缝波导太赫兹定向耦合器，涉及太赫兹电路单元组件，耦合器核心耦合区由两条1/4圆环的矩形波导组成，其中一条为主波导，另一条为副波导，两条波导于窄边一侧的中间位置相交，形成一个波导H面的裂缝。在主副波导的两端，连接有特殊形状的弯折结构，以便于测试设备或其他器件与耦合器输入输出端口连接，四个端口处在一个正方形四个面的中心位置。本发明结构简单、实施方便、设计巧妙，具有突出的实用性特征和显著进步，适合大规模推广应用。

技术领域

本发明属于太赫兹电路单元组件，具体而言，是一种H面裂缝波导太赫兹定向耦合器。

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过优越的特性，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。

太赫兹波耦合器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，因此有必要设计一种结构简单、尺寸小、功分性能优良、易于加工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耦合器结构复杂，输出误差大，导致太赫兹耦合器加工困难，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的问题。提出了一种H面裂缝波导太赫兹定向耦合器。本发明的技术方案如下：

一种H面裂缝波导太赫兹定向耦合器，所述定向耦合器的核心耦合区包括主波导和副波导，所述主波导和副波导大小形状完全相同，所述主波导和副波导呈中心对称的耦合相连，所述主波导和副波导的截面包括一个1/4圆环，所述主波导和副波导的截面耦合连接处形成一个波导H面的裂缝，在主副波导的两端连接有弯折结构，弯折结构用于测试设备或其他器件与耦合器的输入输出端口连接，主波导和副波导总共四个端口，其端口截面分别位于一个正方形各条边的中心位置，当主波导的输入端口输入电磁波时，主波导的直通端口输出一半的能量，在理想情况下，当主波导的输入端口输入电磁波时，主波导的直通端口输出一半的能量，通过H面的裂缝耦合，副波导的输出端口输出另外一半的能量。

进一步的，当定向耦合器为工作在370GHz的3dB耦合器时，主波导和副波导的宽边，即图2所示俯视平面一侧(矩形波导的E面)为0.56mm。主波导和副波导的窄边宽度，即主副波导相交正面(矩形波导的H面)处的宽度为0.28mm。所述1/4圆环形状的矩形波导，其内半径为7.44mm，外半径为8mm。

进一步的，所述主波导和副波导的中心位置相交，形成一个H面的裂缝，所述裂缝的宽度为0.86mm。

进一步的，所述弯折结构分为三段，第一段是直接与圆环结构相连的直波导，其长度为1mm，第二段是与第一段夹角呈135°的直波导，其长度为2.51mm，第三段是与第一段平行的直波导，其长度也为2.51mm。

本发明的优点及有益效果如下：