[发明专利]耦合度可调谐的超宽带微波定向耦合器

说明书

本发明公开了一种耦合度可调谐的超宽带微波定向耦合器，包括有矩形波导、匹配结构、耦合结构和调谐结构，矩形波导包括有互相连接组成十字形结构的第一、二、三、四矩形波导段；匹配结构包括有连接第一矩形波导段与第二矩形波导段以及连接第三矩形波导段与第四矩形波导段的二个斜接弯头；耦合结构包括多个互相平行的长条形金属薄片；调谐结构包括有与多个互相平行的长条形金属薄片的一侧边沿固定连接的推杆。本发明带宽大、回波损耗小、方向性好、耦合度可调谐且调谐范围大，可以同时对入射波和反射波进行耦合，可以测量动态范围大的微波、毫米波信号，通过改变矩形波导的尺寸和对应耦合栅的尺寸，可以用于微波毫米波的所有频段。

技术领域

本发明涉及微波及毫米波技术领域，具体是一种耦合度可调谐的超宽带微波定向耦合器。

背景技术

微波技术是无线通信、雷达、核聚变等离子体加热等多个领域的重要技术，微波定向耦合器是一种关键的微波传输器件，主要用于对微波进行取样测量。定向耦合器可以基于各种传输线实现，包括同轴线、矩形波导、圆波导、带状线和微带线等。其中矩形波导传输线是适用于传输数吉赫兹频率至数百吉赫兹频率的波的应用最广泛的传输线。

目前的适用于数吉赫兹频率至数百吉赫兹频率的波的定向耦合器多基于小孔耦合和波导匹配双T等实现，带宽小、且耦合度大都是固定的，不方便对超宽带或大动态范围的微波信号进行测量。

发明内容

本发明的目的是为了弥补传统技术的缺陷，提供一种耦合度可调谐的超宽带微波定向耦合器，是在超宽带微波定向耦合的基础上添加调谐结构实现的，此定向耦合器回波损耗小、方向性好、耦合度可手动调谐且调谐范围大，可以同时对入射波和反射波进行耦合，可以测量动态范围大的微波信号。

本发明的技术方案如下：

一种耦合度可调谐的超宽带微波定向耦合器，包括有矩形波导、匹配结构、耦合结构和调谐结构，其特征在于：所述的矩形波导包括有互相连接组成十字形结构的第一、二、三、四矩形波导段，第一、二、三、四矩形波导段的端口为耦合器的输入、输出端口，所述耦合器的输入、输出端口是互易的，上述任何一个端口均可以作为输入端口，另外三个端口则作为输出端口；所述的匹配结构包括有分别对应连接在所述第一矩形波导段与第二矩形波导段连接处以及第三矩形波导段与第四矩形波导段连接处的二个斜接弯头；所述的耦合结构包括有多个互相平行的长条形金属薄片，所述的多个互相平行的长条形金属薄片排成一排，分别通过转轴转动连接在所述第一、二、三、四矩形波导段的交汇处，组成栅形结构；所述的调谐结构包括有推杆，所述的推杆与所述多个互相平行的长条形金属薄片的一侧边沿固定连接。

所述的耦合度可调谐的超宽带微波定向耦合器，其特征在于：所述第一、二、三、四矩形波导段的轴线相互垂直。

所述的耦合度可调谐的超宽带微波定向耦合器，其特征在于：所述第一矩形波导段与第四矩形波导段的连接处以及第二矩形波导段与第三矩形波导段的连接处分别采用90度直角过渡。

所述的耦合度可调谐的超宽带微波定向耦合器，其特征在于：所述的多个互相平行的长条形金属薄片可以平行于矩形波导TE₁₀基模的电场方向，也可以平行于矩形波导TE₁₀基模的磁场方向；多个互相平行的长条形金属薄片为等距分布，相邻二个长条形金属薄片之间的间隙大小可以为等尺寸分布，也可以为切比雪夫分布。

当所述的多个互相平行的长条形金属薄片平行于矩形波导TE₁₀基模的电场方向时，产生电耦合和磁耦合，以电耦合为主；当所述的多个互相平行的长条形金属薄片平行于矩形波导TE₁₀基模的磁场方向时，主要产生磁耦合。

所述的匹配结构可以减小不连续性，减小回波损耗，可以基于E面弯波导或H面弯波导实现。

所述的调谐结构利用推杆移动来调节多个长条形金属薄片（耦合栅）的转动角度，以改变定向耦合器的耦合系数。