CN101971415A

CN101971415A - 波导耦合器

Info

Publication number: CN101971415A
Application number: CN2009801084251A
Authority: CN
Inventors: 大山隆幸
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2008-03-17
Filing date: 2009-03-10
Publication date: 2011-02-09
Also published as: JP2009225098A; US20110006854A1; WO2009116473A1

Abstract

本发明提供了短槽型波导耦合器，其能够应用于传输宽带信号的传输线。短槽型波导耦合器包括多个波导部分，其具有用于输入或输出信号的端口；和结合部分，其使多个波导部分结合，并且具有预定方向上的预定长度。这里，波导部分中的至少一个延伸到与结合部分的长度方向形成预定角度的方向上。

Description

波导耦合器

技术领域

本发明涉及短槽型波导耦合器。

背景技术

近年来，短槽型波导耦合器广泛使用于微波电路中。图5中示出了短槽型波导耦合器的示例。通过在公共面处连接两个矩形波导、去除公共面的一部分并使所去除的部分作为结合部分，来配置图5中所示的短槽型波导耦合器100。

这里，限定了上述两个矩形波导的波导部分111、112、113和114，波导部分111、112、113和114分别对应于从四个端口131、132、133和134到结合部分121的部分。在这种情况下，例如，从端口131输入到波导部分111中的TE10(横向电场)模的信号在结合部分121处除了激励TE10模之外还激励TE20模的信号。此外，根据由结合部分121的长度和信号入射角等所确定的两种模式之间的相位差来分配两种模式的信号。例如，当将TE10模和TE20模的相位差设置成90度时，从端口131输入的信号均等地分配到端口133和端口134。另一方面，当将相位差设置成180度时，从端口131输入的信号只输出到端口134。

这里，在图5中所示的波导耦合器100中，将用于在波导部分111、112、113和114中调节耦合度和阻抗的匹配元件122设置在结合部分121处。通过设置匹配元件122，能够降低VSWR(电压驻波比)。VSWR是表示在阻抗不匹配部分处反射信号的发生程度的值，最好能尽量减小该值。此外，当根本没有反射时，该值是VSWR＝1。

作为示例，日本早期公开专利申请No.1999-330812的图2和日本早期公开专利申请No.1998-126118的图6中公开了图5中所示的短槽型波导耦合器100。

发明内容

但是，对于图5中所示的短槽型波导耦合器100，在远离期望带宽的中心频率的频带的信号中的模式之间的相位差严重偏离期望的范围，并且不能满足更好的阻抗匹配。当相位差偏离期望的范围时，信号不会以期望的比率分配。此外，当阻抗不匹配时，信号被反射。因此，不能将其应用于传输宽带信号的传输线。

根据上述情况进行本发明，本发明的目的是提供能够应用于传输宽带信号的传输线的短槽型波导耦合器。

为了实现上述目的，本发明的波导耦合器是短槽型波导耦合器，其包括多个波导部分，其具有用于输入或输出信号的端口；和结合部分，其使多个波导部分结合，并且具有预定方向上的特定长度。这里，波导部分中的至少一个延伸到与结合部分的长度方向形成预定角度的方向上。

根据本发明，提供了能够应用于传输宽带信号的传输线的短槽型波导耦合器。

附图说明

通过下面的优选实施例和其附图，上述目的和其他目的、特征和优点将更加显而易见。

图1是示出了根据第一实施例的波导耦合器10的组成的透视图；

图2A是从根据现有技术的波导耦合器的一部分的正上方示出的示图；

图2B是示出了图2A的波导耦合器中的波导部分13从直线AA′旋转α度的角度的状态的示图；

图2C是从根据第一实施例的波导耦合器10的一部分的正上方示出的示图；

图3是示出了根据第二实施例的波导耦合器10B的组成的透视图；

图4是示出了根据第三实施例的波导耦合器10C的组成的透视图；

图5是示出了根据现有技术的波导耦合器100的组成的透视图。

符号说明

10、10B、10C和100波导耦合器

11、12、13、14、11C、12C、13C、14C、111、112、113和114波导部分

21、21C和121结合部分

22和122匹配元件

31、32、33、34、31C、32C、33C、34C、131、132、133和134端口

具体实施方式

将详细描述用于实施本发明的实施例。图1是根据第一实施例的短槽型波导耦合器10的透视图。在图1中，波导耦合器10主要包括四个波导部分11、12、13和14以及结合部分21。在本实施例中，波导部分11、12、13和14分别被形成为矩形形状。波导部分11、12、13和14具有分别用于输入或输出信号的端口31、32、33和34。结合部分21使四个波导部分11、12、13和14相互结合。此外，在本实施例中，将匹配元件22设置在结合部分21中。

将用图2A、图2B和图2C来描述根据本实施例的波导耦合器10与根据在背景技术(即图5)中所指出的现有技术的波导耦合器100之间的结构差异。图2A是从与根据现有技术的波导耦合器100具有相同结构的波导耦合器的一部分的正上方示出的示图。图2B是示出了从图2A中的波导耦合器转变成根据本实施例的波导耦合器的过程的示图。图2C是从根据本实施例的波导耦合器10的一部分的正上方示出的示图。

在图2A中，波导部分11、12、13和14延伸到相同的方向。通过结合部分21使波导部分11、12、13和14的一侧相互连接。

这里，直线AA′是穿过结合部分21且与波导部分11、12、13和14的长度方向平行的直线(在下文中被称为虚拟直线AA′)。然后，图2A中波导部分11、12、13和14的长度方向对应于权利要求书中的预定方向。在图2A中，如果将波导部分13从虚拟直线AA′逆时针方向旋转α度的角度，将变成图2B。此外，在本实施例中，角度设置为α＝40度。在图2B中，假设直线BB′是与波导部分13的长度方向平行且穿过结合部分21的直线，然后在虚拟直线AA′和直线BB′之间形成α＝40度的角度。

此外，在图2B中，如果将波导部分11和波导部分14都从虚拟直线AA′顺时针方向旋转α度的角度，将波导部分12从虚拟直线AA′逆时针方向旋转α度的角度，则如图2C中所示，将变成根据本实施例的波导耦合器10。此外，对于上述两种情况都将角度设置为α＝40度。在图2C中，直线CC′是穿过结合部分21且与波导部分11和波导部分14的长度方向平行的直线。

上述的图2C中所示的波导耦合器10在结合部分21处除了激励例如从波导部分11输入的TE10模的信号之外还激励TE20模的信号。此外，根据分配比来分配两种模式的信号，该分配比对应于由在与结合部分21的虚拟直线AA′平行的方向上的长度L(图2C)确定的模式之间的相位差。

根据波导耦合器10的实施例，调节结合部分21的虚拟直线AA′的方向上的长度L，以使两种模式的信号相位差是约90度。在这种情况下，将3dB的电力分别供应到波导部分13和波导部分14。即，从波导部分11输入的信号被均等地分配在波导部分13和波导部分14中并被输出。此外，因为两种模式的信号是偏置的，所以从波导部分12不输出信号。

这里，当波导部分延伸到从虚拟直线AA′(相当于结合部分21的长度L的方向(预定方向))旋转预定角度后的方向时，与波导部分延伸到预定方向的情况相比，能够减小从具有远离期望带宽的中心频率的频带的信号中模式之间的相位差的期望值的偏移。在这种情况下，即使对于具有远离中心频率的频带的信号，也能够将传播通过结合部分21的信号的TE10模和TE20模的相位差保持在期望的范围内，并且适当的分配信号。此外，可以提高结合部分和波导部分之间的阻抗匹配特性，并且可以减少信号的反射。因此，能够将短槽型波导耦合器应用于宽带信号。

然后，描述在四个波导单元中的每一个分别从虚拟直线AA′旋转α＝40度的角度的波导耦合器(在下文中，被称为实施例1)和四个波导结合部分在预定方向延伸的波导耦合器(被称作对比示例1)的情况下的对比结果。在频带宽度比是10％且耦合度是-10dB的情况下，对于根据对比示例1的波导耦合器，耦合度是-10dB±1dB且VSWR不超过1.2。另一方面，对于根据实施例1的波导耦合器，耦合度是-10dB±0.1dB且VSWR不超过1.07。通过采用根据上述实施例的波导耦合器的结构，能够适当地分配远离中心频率的信号，并且减小耦合度的偏差。通过减少信号的反射，提高了VSWR特性。

这里，波导耦合器不一定总是需要匹配元件。作为第二实施例，图3示出了未装有匹配元件的波导耦合器10B的透视图。对于未装有匹配元件的波导耦合器10B，即使VSWR特性降低，也能带来与装有匹配元件的波导耦合器相比生产更经济的优点。

根据波导耦合器10的第一实施例，尽管对于四个波导部分11、12、13和14是从虚拟直线AA′旋转α＝40度的角度，但是并不限于α＝40度的角度。角度α应当不超过90度角并且不小于15度角，并且应当旋转多个波导部分中的至少一个波导部分。这里，当角度α小于15度角时，不能基本抑制在频带宽度远离期望的带宽的中心频率的信号中模式之间的相位差严重偏离期望的范围。作为第三实施例，图4示出了波导耦合器10C的透视图，在波导耦合器10C中只有波导部分13C从结合部分12C的长度L的方向旋转30度的角度。即使单个波导部分在与结合部分12C的长度L的方向(预定方向)形成α角度的方向上延伸的情况，如果与所有波导部分扩展到预定方向的情况相比，也能够覆盖宽带特性。

尽管已经参考实施例描述了本申请的发明，但是本申请的发明不限于上述实施例，在不脱离本发明精神的范围内能够进行各种修改。

这里，对于根据实施例的波导耦合器，预定角度可以是平行于结合部分的第一虚拟直线和平行于波导的第二虚拟直线之间的角度。

此外，对于根据实施例的波导耦合器，预定角度可以不大于90度角，且不小于15度角。

此外，对于根据实施例的波导耦合器，根据传播通过结合部分的高频信号的TE10模和TE20模之间的相位差，可以限定高频信号的输出分配比。

此外，对于根据实施例的波导耦合器，用于高频信号的多个波导可以具有单独的分别用于输入和输出的端口。

此外，对于根据实施例的波导耦合器，多个波导可以具有矩形形状。

同样，对于根据实施例的波导耦合器，匹配元件可以设置在结合部分处。

这里，对于波导耦合器的四个波导结合部分在同一方向延伸的情况，分配比增大得越多，宽带特性就降低得越多。因此，经常采用-3dB的均等分配耦合器，而很少采用具有相对大的分配比(例如-10dB)的波导耦合器。

相反，根据本发明，能够提供可以应用于宽带信号的短槽型波导耦合器。

尽管参考实施例描述了本申请的发明，但是本申请的发明不限于上述实施例。本领域技术人员应当理解，对于本申请的发明的结构和细节，在本申请的发明的范围内能够进行各种改变。

本申请要求递交于2008年3月17的日本专利申请No.2008-067274的优先权，该专利申请的全部内容通过引用结合于此。

本发明的短槽型波导耦合器能够应用于使多个波导结合的设备和装置。

Claims

1.一种短槽型波导耦合器，其包括：

多个波导部分，其具有用于输入或输出信号的端口；和

结合部分，其使所述多个波导部分结合，并且具有预定方向上的特定长度，其中

所述波导部分中的至少一个延伸到与所述预定方向形成预定角度的方向上。

2.根据权利要求1所述的波导耦合器，其中

所述预定角度不小于15度角且不大于90度角。

3.根据权利要求1或2所述的波导耦合器，其中

所述长度被设置为使得传播通过所述结合部分的信号的TE10模和TE20模的相位差是90度。

4.根据权利要求1到3中任一项权利要求所述的波导耦合器，其中

所述四个波导部分分别延伸到与所述预定方向形成预定角度的方向上，每个所述波导部分的一侧与所述结合部分结合。

5.根据权利要求1到4中任一项权利要求所述的波导耦合器，其中

将匹配元件设置在所述结合部分中。