本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公布了一種緊湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器，包括主傳輸線(xiàn)，副傳輸線(xiàn)，和位于主傳輸線(xiàn)和副傳輸線(xiàn)的公共壁上的連通主傳輸線(xiàn)和副傳輸線(xiàn)的至少兩個(gè)耦合孔。至少有一個(gè)耦合孔沿主傳輸線(xiàn)的軸線(xiàn)方向的長(zhǎng)度大于該緊湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器的工作頻段的最高工作頻率對(duì)應(yīng)的自由空間波長(zhǎng)的0.35倍。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)的湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、高達(dá)40%的相對(duì)工作帶寬、耦合系數(shù)平坦性好、隔離度好等特點(diǎn)。這種器件可以分為底座和蓋板，分別采用普通數(shù)控銑床一次性加工完成，很好地保證了器件的加工精度。該器件可以廣泛用于雷達(dá)、導(dǎo)彈制導(dǎo)、通信和微波測(cè)量等軍事及民用領(lǐng)域。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種耦合器，具體地說(shuō)，是涉及一種緊湊型寬帶定向耦合器。
技術(shù)介紹
定向耦合器是微波系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛的一種微波器件，它的主要作用是將微波信號(hào)按一定的比例進(jìn)行功率分配。定向耦合器由兩根傳輸線(xiàn)構(gòu)成，同軸線(xiàn)、矩形波導(dǎo)、圓波導(dǎo)、帶狀線(xiàn)和微帶線(xiàn)等都可構(gòu)成定向耦合器；所以從結(jié)構(gòu)來(lái)看定向耦合器種類(lèi)繁多，差異很大，但從它們的耦合機(jī)理來(lái)看主要分為小孔耦合、裂縫耦合、平行耦合、多孔耦合等。在20世紀(jì)50年代，幾乎所有的微波設(shè)備都采用金屬波導(dǎo)和波導(dǎo)電路，那個(gè)時(shí)候的定向I禹合器也多為波導(dǎo)小孔I禹合定向I禹合器；其理論依據(jù)是Bethe小孔I禹合理論，Cohn和Levy等人也做了很多貢獻(xiàn)。隨著航空和航天技術(shù)的發(fā)展，要求微波電路和系統(tǒng)做到小型化、輕量化和性能可靠，于是出現(xiàn)了帶狀線(xiàn)和微帶線(xiàn)，隨后由于微波電路與系統(tǒng)的需要又相繼出現(xiàn)了鰭線(xiàn)、槽線(xiàn)、共面波導(dǎo)和共面帶狀線(xiàn)等微波集成傳輸線(xiàn)，這樣就出現(xiàn)了各種傳輸線(xiàn)定向耦合器。傳統(tǒng)單孔定向耦合器有一些的優(yōu)點(diǎn):如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、參數(shù)少，設(shè)計(jì)起來(lái)比較方便；但是它還存在著一些缺點(diǎn):如帶寬窄、方向性差。只有在設(shè)計(jì)頻段的中心處性能較好。偏離開(kāi)這個(gè)頻率，匹配、耦合系數(shù)的平坦度、方向性等都將變差。傳統(tǒng)多孔定向耦合器雖然可以做到很寬的帶寬，方向性也有很大改善，但也存在著一些缺點(diǎn)，如體積大、加工精度要求高、插入損耗高，特別是在毫米波太赫茲波段，過(guò)高的插損使該器件失去使用價(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于提供一種幅度一致性好，工作帶寬可以達(dá)到40%以上的緊湊型寬帶定向I禹合器。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專(zhuān)利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下: 緊湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器，包括主傳輸線(xiàn)，副傳輸線(xiàn)，和至少兩個(gè)位于主傳輸線(xiàn)和副傳輸線(xiàn)的公共壁上的耦合孔，耦合孔分別連通主傳輸線(xiàn)和副傳輸線(xiàn)，主傳輸線(xiàn)兩端分別為輸入端和輸出端，副傳輸線(xiàn)兩端分別為耦合端和隔離端，至少有一個(gè)耦合孔沿主傳輸線(xiàn)的軸線(xiàn)方向的長(zhǎng)度為P，P大于或等于該緊湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器的工作頻段中最高工作頻率所對(duì)應(yīng)的自由空間波長(zhǎng)的0.35倍。傳統(tǒng)的多孔定向耦合器中，縱向相鄰耦合孔之間的間距設(shè)置為該耦合器工作頻帶的中心頻率對(duì)應(yīng)的波導(dǎo)波長(zhǎng)的1/4左右。本專(zhuān)利技術(shù)中的耦合孔的長(zhǎng)度突破了傳統(tǒng)定向耦合器的理論限制。為了實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的耦合，沿主傳輸線(xiàn)的軸線(xiàn)方向，至少有一對(duì)相鄰耦合孔的邊沿之間的最小值距離小于或等于該緊湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器的工作頻段中最高頻率對(duì)應(yīng)的自由空間波長(zhǎng)的10%。進(jìn)一步的，為了實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的耦合，沿主傳輸線(xiàn)的軸線(xiàn)方向，至少有一對(duì)相鄰耦合孔的幾何中心點(diǎn)之間的距離大于或等于工作頻段中最高頻率對(duì)應(yīng)的自由空間波長(zhǎng)的一半。采取以上措施，該緊湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器耦合系數(shù)可以在OdB至-2.5dB之間，即從輸入端輸入的能量中大于56%的能量從耦合端輸出。為了拓寬緊湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器的工作頻段，所述主傳輸線(xiàn)和副傳輸線(xiàn)的側(cè)壁或底部有凹槽或凸起。主傳輸線(xiàn)和副傳輸線(xiàn)為空管結(jié)構(gòu)，其水平面上的寬度小于其垂直方向的深度的0.7倍。特別地，主傳輸線(xiàn)和副傳輸線(xiàn)的端口以深度大于寬度的矩形空波導(dǎo)。為了便于與標(biāo)準(zhǔn)傳輸線(xiàn)連接，所述主傳輸線(xiàn)和副傳輸線(xiàn)的至少兩個(gè)端口上設(shè)置有彎傳輸線(xiàn)，位于主傳輸線(xiàn)上的彎傳輸線(xiàn)的彎曲方向背向副傳輸線(xiàn)，位于副傳輸線(xiàn)上的彎傳輸線(xiàn)的彎曲方向背向主傳輸線(xiàn)。為了便于與標(biāo)準(zhǔn)傳輸線(xiàn)匹配，在所述主傳輸線(xiàn)和副傳輸線(xiàn)的至少一個(gè)端口外、連接有匹配段，匹配段在水平面上的寬度沿其自身的軸向變化，變化規(guī)律從公共壁區(qū)域向外方向逐漸變寬。為了便于與標(biāo)準(zhǔn)傳輸線(xiàn)匹配同時(shí)縮小整個(gè)器件的尺寸，在所述主傳輸線(xiàn)和副傳輸線(xiàn)的至少一個(gè)端口外、連接有彎漸變段，位于主傳輸線(xiàn)上的彎漸變段的彎曲方向背向副傳輸線(xiàn)，位于副傳輸線(xiàn)上的彎漸變段的彎曲方向背向主傳輸線(xiàn)，并且彎漸變段水平方向的寬度逐漸變化，變化規(guī)律從公共壁區(qū)域向外方向逐漸變寬。為了便于將該緊湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器分為底座和蓋板，分別采用普通數(shù)控銑床一次性加工，該耦合器的所有結(jié)構(gòu)，所述傳輸線(xiàn)、副傳輸線(xiàn)、和所有的耦合孔等的上表面與同一水平面齊平。本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種幅度一致性好、工作帶寬寬、結(jié)構(gòu)緊湊的定向耦合器。由于該定向耦合器可以分為底座和蓋板，分別采用普通數(shù)控銑床一次性加工完成，由此大大簡(jiǎn)化了加工過(guò)程，同時(shí)更好地保證了加工精度。與已有的波導(dǎo)多孔定向耦合器相比，由于采用與以往多孔定向耦合器不同的長(zhǎng)孔，其中的一個(gè)耦合孔的長(zhǎng)度，都可以超過(guò)傳統(tǒng)器件中的兩個(gè)耦合孔的理論間距，本器件可以在大于40%的帶寬內(nèi)實(shí)現(xiàn)大于3dB、甚至接近OdB的強(qiáng)耦合。同時(shí)，本器件在實(shí)現(xiàn)特定指標(biāo)時(shí)，所需要的耦合孔的數(shù)目在傳統(tǒng)器件的基礎(chǔ)上大大減小。多孔定向耦合器的工作原理可以敘述如下: 多孔定向耦合器就利用沿主副傳輸線(xiàn)軸線(xiàn)的一系列耦合孔組成一個(gè)陣列。相鄰耦合孔中心的縱向間距大致為傳輸線(xiàn)的波導(dǎo)波長(zhǎng)的1/4。當(dāng)主傳輸線(xiàn)中有微波從輸入端輸入時(shí)，在副傳輸線(xiàn)中的前向耦合能量在耦合端必然同相疊加。相鄰耦合孔的反向耦合能量由于有180度相差，相互抵消。實(shí)際定向耦合器的方向性為耦合孔陣的方向性和單孔方向性的疊加。選擇不同的耦合孔形狀，調(diào)整不同耦合孔的間距和尺寸大小，就可以獲得具有比較好的方向性、耦合度一致性高和較寬帶寬的定向耦合器。本專(zhuān)利技術(shù)的湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、高達(dá)40%的相對(duì)工作帶寬、耦合系數(shù)平坦性好、隔離度好等特點(diǎn)。這種器件可以分為底座和蓋板，分別采用普通數(shù)控銑床一次性加工完成，很好地保證了器件的加工精度。該器件可以廣泛用于雷達(dá)、導(dǎo)彈制導(dǎo)、通信和微波測(cè)量等軍事及民用領(lǐng)域。附圖說(shuō)明圖1為本專(zhuān)利技術(shù)和實(shí)施實(shí)例I的俯視圖。圖2為實(shí)施實(shí)例I的圖1中的A-A向視圖。圖3為實(shí)施實(shí)例2的俯視圖。圖4為實(shí)施實(shí)例2的圖3中的A-A向視圖。圖5為實(shí)施實(shí)例2的插入損耗的曲線(xiàn)圖。圖6為實(shí)施實(shí)例2的回波損耗曲線(xiàn)圖和隔離曲線(xiàn)圖。附圖中標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)名稱(chēng):1-主傳輸線(xiàn)，2-副傳輸線(xiàn)，3-公共壁，4-輸入端,5-輸出端，6-耦合端，7-隔離端，8-耦合孔，9-匹配段，10-彎傳輸線(xiàn)，11-彎漸變段。具體實(shí)施例方式實(shí)施實(shí)例I 如圖1所示，緊湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器，包括主傳輸線(xiàn)1，副傳輸線(xiàn)2，和位于主傳輸線(xiàn)I和副傳輸線(xiàn)2的公共壁3上的連通主傳輸線(xiàn)I和副傳輸線(xiàn)2的3個(gè)耦合孔8。主傳輸線(xiàn)I兩端分別設(shè)置輸入端4和輸出端5，副傳輸線(xiàn)2兩端分別設(shè)置耦合端6和隔離端7。3個(gè)耦合孔沿主傳輸線(xiàn)I的軸線(xiàn)方向的長(zhǎng)度為P，P大于或等于該緊湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器的工作頻段的最高工作頻率對(duì)應(yīng)的自由空間波長(zhǎng)的0.35倍。2對(duì)縱向相鄰的耦合孔8的相鄰邊沿之間的縱向距離的最小值小于或等于該緊湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器的工作頻段中最高頻率對(duì)應(yīng)的自由空間波長(zhǎng)的10%。即，沿主傳輸線(xiàn)I的軸線(xiàn)方向，2對(duì)相鄰耦合孔8的邊沿之間的最小值距離小于或等于該緊湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器的工作頻段中最高頻率對(duì)應(yīng)的自由空間波長(zhǎng)的10%。2對(duì)縱向相鄰的耦合孔8的幾何中心點(diǎn)之間的縱向距離大于或等于工作頻段中最高頻率對(duì)應(yīng)的自由空間波長(zhǎng)的一半。即，沿主傳輸線(xiàn)I的軸線(xiàn)方向，至少有一對(duì)相鄰耦合孔8的幾何中心點(diǎn)之間的距離大于或等于工作頻段中最高頻率對(duì)應(yīng)的自由空間波長(zhǎng)的一半。為了表述方便，上述的縱向指是沿沿主傳輸線(xiàn)I的軸線(xiàn)方向。為了拓寬緊湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器的工作頻段，所述主傳輸線(xiàn)I和副傳輸線(xiàn)2的側(cè)壁或底部有凹槽或凸起。主傳輸線(xiàn)I和副傳輸本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
緊湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器，其特征在于，包括主傳輸線(xiàn)（1），副傳輸線(xiàn)（2），和至少兩個(gè)位于主傳輸線(xiàn)（1）和副傳輸線(xiàn)（2）的公共壁（3）上的耦合孔（8），耦合孔（8）分別連通主傳輸線(xiàn)（1）和副傳輸線(xiàn)（2），主傳輸線(xiàn)（1）兩端分別為輸入端（4）和輸出端（5），副傳輸線(xiàn)（2）兩端分別為耦合端（6）和隔離端（7），至少有一個(gè)耦合孔（8）沿主傳輸線(xiàn)（1）的軸線(xiàn)方向的長(zhǎng)度為P，P大于或等于該緊湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器的工作頻段中最高工作頻率所對(duì)應(yīng)的自由空間波長(zhǎng)的0.35倍。
【技術(shù)特征摘要】
1.緊湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器，其特征在于，包括主傳輸線(xiàn)(I)，副傳輸線(xiàn)(2)，和至少兩個(gè)位于主傳輸線(xiàn)(I)和副傳輸線(xiàn)(2)的公共壁(3)上的耦合孔(8)，耦合孔(8)分別連通主傳輸線(xiàn)(I)和副傳輸線(xiàn)(2),主傳輸線(xiàn)(I)兩端分別為輸入端(4)和輸出端(5),副傳輸線(xiàn)(2)兩端分別為耦合端(6)和隔離端(7)，至少有一個(gè)耦合孔(8)沿主傳輸線(xiàn)(I)的軸線(xiàn)方向的長(zhǎng)度為P，P大于或等于該緊湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器的工作頻段中最高工作頻率所對(duì)應(yīng)的自由空間波長(zhǎng)的0.35倍。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器，其特征在于，沿主傳輸線(xiàn)(I)的軸線(xiàn)方向，至少有一對(duì)相鄰耦合孔(8)的邊沿之間的最小值距離小于或等于該緊湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器的工作頻段中最高頻率對(duì)應(yīng)的自由空間波長(zhǎng)的10%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器，其特征在于，沿主傳輸線(xiàn)(I)的軸線(xiàn)方向，至少有一對(duì)相鄰耦合孔(8)的幾何中心點(diǎn)之間的距離大于或等于工作頻段中最高頻率對(duì)應(yīng)的自由空間波長(zhǎng)的一半。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器，其特征在于，該緊湊型單排長(zhǎng)孔定向I禹合器I禹合系數(shù)為OdB至-2.5dB,即從輸入端(4)輸入的能量中大于56%的能量從率禹合端(6)輸出。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊湊型單排長(zhǎng)孔定向耦合器，其特征在于，所述主傳輸線(xiàn)(I)和副傳輸線(xiàn)(2)的側(cè)壁或底部有...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王清源，譚宜成，李玉萃，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：成都賽納賽德科技有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
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