[实用新型]一种基于矩形微同轴结构的定向耦合器

说明书

本申请涉及一种基于矩形微同轴结构的定向耦合器，包括金属内芯和金属外壁，所述金属内芯内置于所述金属外壁之中，所述金属内芯和所述金属外壁共同构成同轴结构；所述金属外壁上有周期性的开窗结构；所述金属内芯通过宽度变换实现阻抗变换。所述定向耦合器能够实现器件的体积远远小于基于传统波导结构的器件体积，同时性能优于芯片级耦合器，满足W波段通信系统小型化和集成化的要求，使其体积在远远小于传统波导结构的同时保持着损耗小、端口输出一致性高的良好性能，有利于W波段通信系统小型化、集成化的设计。

技术领域

本申请涉及通信领域，特别是涉及一种基于矩形微同轴结构的定向耦合器。

背景技术

随着各种通信系统的快速发展，频谱资源日益缺乏，致使众多民用和军用通信系统的应用频率不断向高频发展。W波段的通信系统是一个重要的发展方向。W波段包含的频带范围是75GHz-110GHz，其电磁波波长短、电离层穿透能力强，这使它在工程应用中突破了微波和红外波的局限性。

耦合器是通信系统中的重要无源器件，它在功率计、检波器和混频器等电路设计中发挥着关键作用。现有的W波段定向耦合器大多采用传统的波导结构，这种结构尺寸过大，而且需要过渡结构才能与固态芯片连接，严重阻碍了W波段通信系统的一体化设计；一些芯片级的耦合器虽满足了小型化的要求，但损耗相对偏大，而且功率容量有限，在使用方面受到了很大的限制。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于矩形微同轴结构的定向耦合器。

本实用新型提供了一种基于矩形微同轴结构的定向耦合器，包括金属内芯和金属外壁，所述金属内芯内置于所述金属外壁之中，所述金属内芯和所述金属外壁共同构成同轴结构；所述金属外壁上有周期性的开窗结构；所述金属内芯通过宽度变换实现阻抗变换。

进一步的，所述金属外壁设置有四个端口，分别是输入端口，直通端口，耦合端口，隔离端口。

进一步的，所述金属内芯包括有四个矩形微同轴-共面波导过渡结构，所述矩形微同轴-共面波导过渡结构和所述金属外壁上的四个端口相互对应。

进一步的，所述金属内芯还包括有四分之一波长阻抗变换线，所述四分之一波长阻抗变换线设置于所述矩形微同轴-共面波导过渡结构后侧。

进一步的，所述四分之一波长阻抗变换线连接有两路分支线，包括直通分支线和旁路分支线，所述直通分支线水平连接于所述四分之一波长阻抗变换线，所述旁路分支线垂直连接于所述四分之一波长阻抗变换线。

进一步的，所述金属内芯的底部通过周期分布的介质条进行支撑。

进一步的，所述金属外壁为对称设计，所述金属外壁的外形为“工”字形结构。

进一步的，所述金属外壁的长度为3.72mm，宽度为1.84mm，高度为 0.5mm。

本申请的有益效果是：本实用新型公开了基于矩形微同轴结构的定向耦合器，包括金属内芯和金属外壁，所述金属内芯和所述金属外壁共同构成同轴结构；所述金属外壁上有周期性的开窗结构；所述金属内芯通过宽度变换实现阻抗变换，所述金属内芯的底部通过周期分布的介质条进行支撑。本实用新型基于一种3D矩形微同轴传输结构，采用分支线耦合的方式实现定向耦合功能，并且器件的制备需要采用先进的铜基MEMS工艺，最终实现器件的体积远远小于基于传统波导结构的器件体积，同时性能优于芯片级耦合器，满足W波段通信系统小型化和集成化的要求，使其体积在远远小于传统波导结构的同时保持着损耗小、端口输出一致性高的良好性能，有利于W波段通信系统小型化、集成化的设计。

附图说明

图1为一个实施例中基于矩形微同轴结构的定向耦合器的外形结构示意图；

图2为一个实施例中基于矩形微同轴结构的定向耦合器的内部结构示意图；