CN104882660B - 一种c频段测试耦合器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种C频段测试耦合器，采用波导与同轴壳体结构，包括波导壳体、同轴壳体、射频接头、耦合杠、盖板。波导壳体具有矩形中空腔；同轴壳体设在波导壳体顶部，并具有连通波导壳体的中空腔的开口端；两个SMA接头并列安装在盖板上，接头的内芯均自盖板的第一侧伸出；耦合杠焊接在两个SMA接头的内芯上，与两个SMA接头平行布置，并且，当安装到位时，耦合杠位于同轴壳体的内腔中；盖板盖合在同轴壳体的开口端上。通过调整耦合杠与同轴壳体的相对位置来实现宽带宽和高方向性；并采用接头和耦合杠相结合方式，微扰测试耦合器中的电磁场，相比传统的测试耦合器，显著提高了测试耦合器的性能，减小了测试耦合器的体积。

Description

一种C频段测试耦合器

技术领域

本发明属于电子技术领域，具体地，涉及一种C频段测试耦合器。

背景技术

测试耦合器是微波射频系统的关键部件之一，用于分配和测试信号功率以及获得一定的功率和相位关系。随着近年来微波电路的设计仿真技术和工艺的发展，对射频系统的小型化需求也越来越高，而测试耦合器的小型化和宽带宽的要求也越来越高，因此，需要在保证一定的性能指标下尽可能地减小测试耦合器的体积并拓宽工作带宽。

传统的测试耦合器通常采用十字膜片耦合和平行耦合杆的形式来实现。采用十字膜片耦合，主通道和耦合通道全部为波导结构，体积太大。平行耦合杠的测试耦合器对方向性和耦合度比较差，带宽比较窄。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种C频段测试耦合器。该测试耦合器具有性能好、体积小、重量轻、调试简单等特点，可以满足现阶段日益增加的气象卫星、测控和跟踪系统的应用要求。

本发明采用的技术方案包括：

一种C频段测试耦合器，其特征在于，包括用于信号的输入和输出的两个射频接头、耦合杠、波导壳体、盖板、以及同轴壳体，其中，所述波导壳体具有沿其轴向贯通的矩形中空腔；所述同轴壳体设置在所述波导壳体的顶部，并具有开口端，所述开口端连通至所述波导壳体的中空腔；所述两个射频接头并列安装在所述盖板上，并且两个射频接头的内芯均自所述盖板的当安装到位后朝向所述波导壳体的中空腔的第一侧伸出；所述耦合杠焊接在所述两个射频接头的内芯上，与所述两个射频接头平行布置，并且，当安装到位时，所述耦合杠位于所述同轴壳体的内腔中；所述盖板盖合在所述同轴壳体的开口端上。

优选地，所述同轴壳体与所述波导壳体一体地形成。

进一步地，所述波导壳体的本体呈矩形，其顶壁上具有窗口；所述同轴壳体自所述波导壳体顶壁的窗口垂直向上延伸而形成，所述同轴壳体的开口端沿所述波导壳体的轴向延伸的长度大于所述耦合杠的长度，并且所述同轴壳体自所述波导壳体顶壁的窗口垂直向上延伸的高度大于所述耦合杠的底面至所述盖板的第一侧的距离。

优选地，两个射频接头的轴心距为12.2mm，所述耦合杠的底面至所述盖板的第一侧的间距为6.4mm，并且所述同轴壳体自所述波导壳体顶壁的窗口垂直向上延伸的高度为8mm。

优选地，波导壳体的两侧分别设置有矩形法兰边，所述波导壳体通过所述矩形法兰边连接至其它部件。

优选地，该射频接头为SMA接头。

与现有技术相比，根据本发明的C频段测试耦合器具备有益的技术效果，包括：

(1)根据本发明的C频段测试耦合器，结构上采用耦合杠-同轴壳体-波导壳体组成的耦合机构，有效地减少了测试耦合器的体积和重量，结构紧凑，布局合理。

(2)根据本发明的C频段测试耦合器中，采用耦合杠-同轴壳体-波导壳体组成的耦合机构的设计，通过耦合杠改变电场与磁场的方向，与传统的测试耦合器相比，工作带宽能够覆盖波导工作的全通带，方向性良好。C频段测试耦合器C频段的关键性能耦合度、带内平坦度、方向性都比传统的测试耦合器有了较大的改善。

附图说明

图1是根据本发明的C频段测试耦合器的整体结构示意图；

图2是根据本发明的耦合杠与盖板、接头的装配关系示意图；

图3是根据本发明的C频段测试耦合器的传输特性图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对根据本发明的C频段测试耦合器做进一步详细的描述。

根据本发明的C频段测试耦合器的主通道采用波导形式，耦合通道采用同轴形式。耦合端口与隔离端口都采用普通的SMA接头(根据实际情况，可以采用其它用来进行信号的输入和输出的射频接头)，省略了波同转换器，减小了测试耦合器的体积。耦合通道与主通道的信号之间的耦合通过悬挂一个耦合杆来实现，信号通过主通道进入耦合器，经过耦合杆耦合出一个信号，信号通过耦合杠的过程中，耦合杠改变了电场与磁场的方向，从而达到耦合信号与隔离信号的目的。这样一来，耦合通道、隔离通道都能测试到信号。通过合理的布局方式，使测试耦合器的结构非常紧凑，同时，提高了测试耦合器的产品性能。本发明可以广泛应用到无线射频通信系统中。

具体地，参考图1和图2，根据本发明的C频段测试耦合器，包括波导壳体3、同轴壳体5、耦合杠2、盖板4、用于信号的输入和输出的两个射频接头1。其中，耦合杠2、同轴壳体5、以及波导壳体3组成测试耦合器的耦合机构。在本优选实施例中，射频接头采用SMA接头。

主通道为一段波导壳体3，该波导壳体3具有沿其轴向贯通的矩形中空腔。具体地，如图1所示，该波导壳体主体为一段具有矩形中空腔的矩形壳体。此外，为便于波导壳体3与其它部件的连接，在波导壳体的两侧各自设置有一个矩形(也可以是圆形或其它形状)法兰边，该法兰边上设置有连接孔，用于通过螺栓、螺母等将该测试耦合器连接至其它部件上。另外，根据实际安装过程中的需要，还可以另外或者单独设置一支架，支撑在波导壳体的底壁上，如图1中的支架6。

同轴壳体5设置在波导壳体3的顶壁上，并且具有开口端，该开口端连通至波导壳体3的中空腔。两个SMA接头1并列安装在盖板4上，并且两个SMA接头1的内芯均自盖板4的当安装到位后朝向波导壳体3的中空腔的第一侧伸出。耦合杠2焊接在两个SMA接头1的内芯上，且与两个SMA接头1平行布置，并且，当安装到位时，耦合杠2位于同轴壳体5的内腔中。当安装到位后，盖板4盖合在同轴壳体5的开口端上。

具体地，如图1-图3所示，在本优选实施例中，耦合杠2与盖板4的第一侧之间间隔布置。波导壳体3的顶壁上具有窗口，同轴壳体5与波导壳体3一体地形成。同轴壳体5自波导壳体3的顶壁的窗口垂直向上延伸而形成。由于在本优选实施例中，在安装时，首先需要将两个SMA接头1安装在盖板4上，并使得两个SMA接头的内芯自盖板4的第一侧伸出，然后将耦合杠2焊接在两个SMA接头的内芯上，之后，再将耦合杠2自同轴壳体5的开口端伸入同轴壳体的内腔中，从而将已经组装在一起的SMA接头、盖板、以及耦合杠2一起盖装在同轴壳体5的开口端上。为此，同轴壳体5的开口端沿波导壳体3的轴向延伸的长度应当大于耦合杠2的长度，并且同轴壳体5自波导壳体3顶壁的窗口垂直向上延伸的高度应当大于耦合杠2的底面至盖板4的第一侧的距离。优选地，两个SMA接头1之间的轴心距为12.2mm，耦合杠2的底面至盖板的第一侧的间距为6.4mm，并且同轴壳体5自波导壳体3顶壁的窗口垂直向上延伸的高度为8mm。

如图1所示，为了将SMA接头安装在盖板上，盖板上应当设置安装孔。为了将盖板盖合在同轴壳体5的开口端上，可以再盖板的两端设置通孔，并在同轴壳体5的开口端上对应位置处设置螺纹孔，以便通过螺钉将盖板螺接在同轴壳体5的开口端上。此外，为了将耦合杠2焊接在两个SMA接头的内芯上，可以在耦合杠2上开设两个通孔，将耦合杠套设在两个SMA接头的内芯上调整好耦合杠与盖板的相对位置后再进行焊接；或者，剪裁好内芯的长度后，直接将耦合杠焊接在两个SMA接头的内芯的端部上。该种技术手段为本领域技术人员所公知，故不再赘述。

在本发明中，耦合杠2、同轴壳体5、波导壳体3组成耦合机构。测试耦合器信号从波导壳体3的矩形中空腔的一侧进入主通道，通过耦合杠2耦合后改变电场与磁场方向，信号进入耦合通道从SMA接头1耦合出来。通过调试耦合杠2的尺寸及其与同轴壳体四周的距离，可以实现耦合器性能的优化调节。通过调整耦合杠与同轴壳体的相对位置来实现宽带宽和高方向性。此外，采用接头和耦合杠相结合的方式，微扰测试耦合器中的电磁场，相比传统的测试耦合器，显著提高了测试耦合器的性能，减小了测试耦合器的体积。

图3所示为根据本发明前述优选实施例的C频段测试耦合器的传输特性图。横轴表示测试耦合器仿真测试频率范围，竖轴Y轴表示仿真测试结果。曲线S11表示回波损耗曲线，曲线S13表示耦合度，曲线S14表示隔离度。测试耦合器的方向性为S14-S13。由图可见，从5.8GHz到8.2GHz，测试耦合器的仿真曲线覆盖了波导工作带宽，耦合度为30±0.5dB，方向性最差为通带边缘18dB，最好为34dB，满足了绝大数通信系统中对C频段测试耦合器的指标要求。

在此，需要说明的是，本说明书中未详细描述的内容，是本领域技术人员通过本说明书中的描述以及现有技术能够实现的，因此，不做赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非用来限制本发明的保护范围。对于本领域的技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，可以对本发明做出若干的修改和替换，所有这些修改和替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种C频段测试耦合器，其特征在于，包括用于信号的输入和输出的两个射频接头(1)、耦合杠(2)、波导壳体(3)、盖板(4)、以及同轴壳体(5)，其中，

所述波导壳体(3)具有沿其轴向贯通的矩形中空腔；所述同轴壳体(5)设置在所述波导壳体(3)的顶部，并具有开口端，所述开口端连通至所述波导壳体(3)的中空腔；

所述两个射频接头(1)并列安装在所述盖板(4)上，并且两个射频接头(1)的内芯均自所述盖板(4)的当安装到位后朝向所述波导壳体(3)的中空腔的第一侧伸出；所述耦合杠(2)焊接在所述两个射频接头(1)的内芯上，与所述两个射频接头(1)平行布置，并且，当安装到位时，所述耦合杠(2)位于所述同轴壳体(5)的内腔中；

所述盖板(4)盖合在所述同轴壳体(5)的开口端上；

在耦合杠(2)上开设两个通孔，将耦合杠(2)套设在两个射频接头(1)的内芯上调整好耦合杠与盖板的相对位置后再进行焊接；

所述射频接头为SMA接头；

所述同轴壳体(5)与所述波导壳体(3)一体地形成。

2.根据权利要求1所述的C频段测试耦合器，其特征在于，所述波导壳体(3)的本体呈矩形，其顶壁上具有窗口；所述同轴壳体(5)自所述波导壳体(3)顶壁的窗口垂直向上延伸而形成，所述同轴壳体(5)的开口端沿所述波导壳体(3)的轴向延伸的长度大于所述耦合杠(2)的长度，并且所述同轴壳体(5)自所述波导壳体(3)顶壁的窗口垂直向上延伸的高度大于所述耦合杠(2)的底面至所述盖板(4)的第一侧的距离。

3.根据权利要求1所述的C频段测试耦合器，其特征在于，所述两个射频接头(1)的轴心距为12.2mm，所述耦合杠(2)的底面至所述盖板的第一侧的间距为6.4mm，并且所述同轴壳体(5)自所述波导壳体(3)顶壁的窗口垂直向上延伸的高度为8mm。

4.根据权利要求1所述的C频段测试耦合器，其特征在于，所述波导壳体(3)的两侧分别设置有矩形法兰边，所述波导壳体(3)通过所述矩形法兰边连接至其它部件。