CN103928739A - 一种腔体双定向耦合器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种腔体双定向耦合器，由同轴的圆柱形腔体和圆柱形主信号线构成空气介质主信号通路。两条月牙形渐变耦合线位于主信号线同侧正上方且沿主信号线轴线方向排列并经耦合口探入到腔体内。输入输出端口连接器为N型连接器阴头，耦合端口连接器为MMCX连接器阴头。耦合器结构关于主信号线中间横截面所在平面对称。本发明属于微波信号检测技术领域，与现有技术相比，其特点是：体积小、超宽带、高方向性、大功率、主线驻波小，可用于正反向信号同时在线检测。

Description

一种腔体双定向耦合器

技术领域

本发明涉及一种腔体双定向耦合器，属于微波信号检测技术领域。

背景技术

作为具有方向性的四端口网络，双定向耦合器是一种非常重要的无源功率分配器件。随着雷达、电子对抗、移动通信、卫星通信等技术的发展，为了实现对微波信号的在线精确检测，大量工程实践都采用了双定向耦合器技术。为满足高集成度和高精度检测的工程需要，目前双定向耦合器的发展日趋小型化、大功率、超宽带、高方向性、弱耦合。

本发明所公开的双定向耦合器基于奇偶模传输理论、多级渐变式耦合技术设计实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的腔体双定向耦合器，它的优点是体积小、功率容量大、超宽带、高定向性、弱耦合、低驻波。同时具有正反向对称结构，可以实现在线同时双向检测。

本发明的技术方案是：由同轴的圆柱形腔体和圆柱形主信号线构成空气介质主信号通路，特征阻抗为50欧姆。耦合线包括正向耦合线和反向耦合线，两者结构尺寸完全相同，都置于主信号线同侧正上方并沿主信号线轴线方向固定在耦合微带板上，耦合微带板所在平面与主信号线轴线平行。耦合器壳体一侧外表面沿腔体轴线方向开有两个矩形耦合口，耦合线从耦合口探入到腔体内。耦合信号经微带板上的微带线输出到耦合端口，耦合端口连接器为MMCX连接器阴头，其焊接固定在微带板上。耦合器盖板覆盖在微带板上面。腔体、主信号线、耦合线均是导电性能良好的金属材质，主信号线和耦合线表面镀金。

上述耦合器的特征在于：耦合线是月牙形渐变结构，主信号线与位于耦合器两端的N型连接器的内导体共轴线一体加工，耦合器的结构关于主信号线中间横截面所在的平面对称。该结构的优点是：体积小便于安装、功率容量大、超宽带工作带宽、主线驻波小。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1.功率容量大，可以通过高电压、大电流、峰值功率容量达到一千瓦以上；

2.超宽带，工作带宽为400MHz～4000MHz，相对带宽比(带宽与中心频率的比值)达到163％；

3.高定向性，在400MHz～4000MHz的通带内方向性不低于30dB；

4.主线驻波小，在400MHz～4000MHz的通带内主线电压驻波比不超过1.06；

5.弱耦合，在400MHz～4000MHz的通带内耦合度为36dB～39dB，耦合度误差范围±1.5dB；

6.体积小且是完全对称结构，便于集成安装；

7.结构简单，技术指标一致性好，利于批量生产。

附图说明

附图1、1A为耦合器外观示意图；

附图2为耦合器剖视图；

附图3、3A为耦合器壳体示意图；

附图4、4A为主信号线示意图；

附图5、5A为耦合线示意图；

附图6、6A、6B为耦合器盖板示意图；

附图7为耦合微带板示意图；

具体实施方式

附图1中标记的说明：14、15-标准MMCX连接器阴头；

附图2中标记的说明：1、10-标准N型连接器阴头，2、9-N型连接器的聚四氟乙烯(Teflon)介质，3-耦合器盖板，4、7-耦合线，5、8-耦合口，6-耦合微带板，11-耦合器主信号线，12-耦合器壳体，13-圆柱形腔体；

下面结合附图对本发明的具体实施方案进行说明。

本发明的双定向耦合器在结构上由一个带有圆柱形腔体的耦合器壳体、一个圆柱形主信号线、两个月牙形耦合线、一个耦合微带板、一个耦合器盖板、两个N型连接器阴头和两个MMCX连接器阴头组成，腔体内为空气介质。

耦合器的壳体为铝质，表面做导电氧化处理，主信号线和耦合线均为铜质且表面镀金。耦合微带板为两层(顶层和底层)PCB板，基材为聚四氟乙烯(FR-4)，介电常数为4.4，板厚为1.0mm，顶层有微带线，微带线以外区域覆有大面积铜箔地并整板镀金，底层没有铜箔。

耦合器壳体12的最大外形尺寸为26mm×27mm×80mm；腔体13的直径为Φ13.8mm，长度为80mm；耦合口5、8是位于壳体12同侧外表面且沿腔体轴线方向的两个14mm×3mm的矩形通孔，其由壳体一侧外表面通透至腔体内部；主信号线11的直径为Φ6mm，总长度为108mm；耦合线4、7的结构尺寸完全相同，均为月牙形渐变耦合线，内、外沿轮廓各为一段圆弧，其中外沿圆弧半径为5mm，对应120°圆心角，内沿圆弧半径为2.5mm，对应180°圆心角；耦合线两端圆柱状突起的直径为Φ2mm，高度为1mm；两条耦合线位于主信号线11的同侧正上方，两者中心线间的距离为30mm，且与主信号线轴线的最短距离均为7mm。

如附图7所示，耦合微带板靠近角和边的六个圆形通孔为微带板安装孔，中间排列在一条直线上的四个圆孔为耦合线安装孔。通过将耦合线4、7两端的圆柱状突起插入微带板的耦合线安装孔中并焊接使耦合线固定在耦合微带板上。微带板顶层边沿处的两个矩形豁口用于安装MMCX连接器14、15。

如附图2所示，耦合微带板6覆盖在开有耦合口5、8的壳体一侧表面，耦合线4、7经耦合口探入腔体12内。耦合信号经耦合微带板上的微带线传输至MMCX连接器14、15。

如附图2所示，耦合器盖板3覆盖在耦合微带板6上面，盖板的结构形式如附图6、6A、6B所示。

本发明的结构关于主信号线的中间横截面对称。如附图2所示，N型连接器1和10可以任选其中一个作为正向或反向输入端口，另一个作输出端口。例如当N型连接器1作为正向输入端口(同时也是反向输出端口)时，则10即为正向输出端口(同时也是反向输入端口)，14即为正向耦合输出端口(同时也为反向隔离端口)，15为正向隔离端口(同时也是反向耦合端口)。

应该理解，以上具体实施方式的内容仅为本发明的优选方案，凡是基于本发明构思的技术方案，都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种腔体双定向耦合器，包括带有圆柱形腔体的耦合器壳体、主信号线、耦合线、耦合微带板、耦合器盖板；其特征在于：耦合线包括正向耦合线和反向耦合线，两者结构尺寸完全相同，都置于主信号线同侧并沿主信号线轴线方向排列，耦合器结构关于主信号线中间横截面所在的平面对称。

2.如权利要求1所述的腔体双定向耦合器，耦合器壳体外表面的一个侧面沿圆柱形腔体轴线方向开有两个耦合口，该两个耦合口由耦合器壳体表面通透至圆柱形腔体内部，正向耦合线和反向耦合线分别经由该两个耦合口探入腔体内。

3.如权利要求1所述的腔体双定向耦合器，每个耦合线呈月牙形，外沿轮廓为一段圆弧，并置于主信号线同侧且沿主信号线轴线方向固定于耦合微带板上。

4.如权利要求1所述的腔体双定向耦合器，主信号线与输入输出连接器的内导体一体加工。

5.如权利要求1所述的腔体双定向耦合器，圆柱形腔体与主信号线及空气介质构成同轴主信号通路。