CN114696056B - 超宽带高功率双定向耦合器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超宽带高功率双定向耦合器，涉及耦合器技术领域。所述耦合器包括上壳体和下壳体，所述上壳体和下壳体的相对的两个面上分别形成有上腔体槽和下腔体槽，所述上腔体槽和下腔体槽构成腔体结构，所述腔体结构内设置有同轴耦合结构，所述同轴耦合结构两侧的上壳体与下壳体之间分别夹持有一个带线耦合结构。所述耦合器具有频带范围宽，驻波小，插损小等优点。
Description
技术领域
本发明涉及耦合器技术领域，尤其涉及一种超宽带高功率双定向耦合器。
背景技术
定向耦合器是重要的微波器件，经常被应用在各种通信/雷达/卫星等系统中。耦合器的作用是按照一定比例将信号分离。有许多不同形式的耦合器。常见的耦合器有带线和微带线结构，这种结构很难应用在高功率状态。波导耦合器是另一种常见的耦合器形式，它的优点是结构简单功率容量大。波导耦合器可以应用在高功率状态下。小孔耦合是波导耦合器常用的耦合结构，通过主/副波导间一系列小孔实现功率分配。耦合器需要较高的方向性，目前宽带高方向性耦合器的设计取得了显著成果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提供一种频带范围宽，驻波小，插损小的超宽带高功率双定向耦合器。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种超宽带高功率双定向耦合器，其特征在于：包括上壳体和下壳体，所述上壳体和下壳体的相对的两个面上分别形成有上腔体槽和下腔体槽，所述上腔体槽和下腔体槽构成腔体结构，所述腔体结构内设置有同轴耦合结构，所述同轴耦合结构两侧的上壳体与下壳体之间分别夹持有一个带线耦合结构。
进一步的技术方案在于：所述同轴耦合结构包括位于腔体结构内的中心柱组件，所述中心柱组件，所述中心柱组件包括位于轴心的中心柱以及位于中心柱外周的介质筒，所述介质筒的外周与所述腔体结构的内壁接触，所述中心柱组件的两端分别连接有一个第一连接器，所述第一连接器位于所述上壳体和下壳体的外侧且所述第一连接器与所述中心柱电连接。
进一步的技术方案在于：所述带线耦合结构包括上层印制板和下层印制板，所述上层印制板包括第一介质层，所述第一介质层的上表面形成有第一金属层，所述下层印制板包括第二介质层，所述第二介质层的下表面形成有第二金属层，所述第二介质层的上表面形成有微带线形式的金属箔结构，所述金属箔呈U型结构，U型金属箔的两端位于所述定向耦合器的前侧面和后侧面，每条U型金属箔的一端连接有一个第二连接器，每条U型金属箔的另一端连接有第三连接器，所述第三连接器上设置有同轴负载，所述同轴负载与所述U型金属箔电连接。
进一步的技术方案在于：所述带线耦合结构包括位于所述耦合器前侧的第一带线耦合结构和位于所述耦合器后侧的第二带线耦合结构，所述第一带线耦合结构中的第二连接器靠近左侧的第一连接器设置，所述第二带线耦合结构中的第二连接器靠近右侧的第一连接器设置。
进一步的技术方案在于：所述上层印制板和下层印制板上形成有向外延伸的突出部，所述微带线形式的金属箔结构的两个自由端延伸至所述突出部的边沿，用于与所述第二连接器和所述第三连接器连接。
进一步的技术方案在于：所述上层印制板和下层印制板上形成有过孔，通过外侧的螺钉穿过所述下壳体以及所述过孔后将所述上层印制板和下层印制板固定到所述上壳体上。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本申请所述定向耦合器中主线结构是同轴耦合结构，副线结构是带线耦合结构。为了增加耦合器的峰值功率，主线结构和副线结构使用不同的电介质，带线的尺寸满足切比雪夫不等式。本申请所述定向耦合器的工作频段是0.7GHz-6GHz，主线驻波的仿真结果在1.05以下，副线在1.15以下，耦合度是40dB，方向性小于-20dB，插损小于0.1dB。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例所述定向耦合器的立体结构示意图；
图2是本发明实施例所述定向耦合器的立体结构示意图；
图3是本发明实施例所述定向耦合器的主视结构示意图；
图4是本发明实施例所述定向耦合器的侧视结构示意图；
图5是本发明实施例所述定向耦合器的俯视结构示意图；
图6是本发明实施例所述定向耦合器的仰视结构示意图；
图7是本发明实施例所述定向耦合器的剖视结构示意图；
图8是本发明实施例所述定向耦合器的剖视结构示意图；
图9是本发明实施例所述定向耦合器去掉上壳体以及下壳体的剖视结构示意图；
图10是本发明实施例所述定向耦合器的分解结构示意图；
图11是本发明实施例所述定向耦合器中上层印制板和下层印制板的分解结构示意图；
其中：1、上壳体；2、下壳体；3、上腔体槽；4、下腔体槽；5、中心柱；6、介质筒；7、第一连接器；8、第一介质层；9、第一金属层；10、第二介质层；11、第二金属层；12、微带线形式的金属箔结构；13、第二连接器；14、第三连接器；15、同轴负载。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1-图11所示，本发明实施例公开了一种超宽带高功率双定向耦合器，包括上壳体1和下壳体2，所述上壳体1和下壳体2的相对的两个面上分别形成有上腔体槽3和下腔体槽4，所述上腔体槽3和下腔体槽4构成腔体结构。所述腔体结构内设置有同轴耦合结构，所述同轴耦合结构两侧的上壳体1与下壳体2之间分别夹持有一个带线耦合结构，所述同轴耦合结构可以圆同轴同轴耦合结构，也可以是方同轴耦合结构 。需要说明的是，从图8可以看出，当本申请中上腔体槽3和下腔体槽4相对设置时构成的腔体结构为前侧和后侧都具有缝隙的结构，所述缝隙用于装配所述带线耦合结构，通过以上设置可以使得所述耦合器的装配更简单。
进一步的，如图7-图9所示，所述同轴耦合结构包括位于腔体结构内的中心柱组件，所述中心柱组件包括位于轴心的中心柱5以及位于中心柱5外周的介质筒6，所述介质筒6将所述中心柱5全部包裹，使信号的传输更稳定；所述介质筒6的外周与所述腔体结构的内壁接触（包括整个上腔体槽3和整个下腔体槽4），所述中心柱组件的两端分别连接有一个第一连接器7，所述第一连接器7位于所述上壳体1和下壳体2的外侧且所述第一连接器7与所述中心柱5电连接，需要说明的是，所述连接器上具有相应的中心柱结构，用于方便的与所述中心柱连接。所述中心柱5以及第一连接器7都使用金属材料进行制作。
进一步的，如图7-图11所示，所述同轴耦合结构前后侧的上壳体与下壳体之间的带线耦合结构的结构相同，其中的一个所述带线耦合结构包括上层印制板和下层印制板，所述上层印制板包括第一介质层8，所述第一介质层8的上表面形成有第一金属层9，所述下层印制板包括第二介质层10，所述第二介质层10的下表面形成有第二金属层11，所述第二介质层10的上表面形成有微带线形式的金属箔结构12。所述金属箔呈U型结构，U型金属箔的两端向所述定向耦合器的前侧面或后侧面延伸，每条U型金属箔的一端连接有一个第二连接器13，每条U型金属箔的另一端连接有第三连接器14，所述第三连接器14上设置有同轴负载15，所述同轴负载15与所述U型金属箔电连接。优选的，所述第一金属层9和第二金属层11为使用金属铜材料进行制备，所述微带线形式的金属箔结构的同样使用铜材料进行制备，而本申请中的所述微带线形式的金属箔结构的尺寸满足切比雪夫不等式。
此外需要说明的是，本申请中所述第一连接器7、第二连接器13以及第三连接器14通过螺钉固定到所述上壳体1和下壳体2上。所述上层印制板和下层印制板上形成有过孔，通过外侧的螺钉穿过所述下壳体2以及所述过孔后将所述上层印制板和下层印制板固定到所述上壳体1上。
所述带线耦合结构包括位于所述耦合器前侧的第一带线耦合结构和位于所述耦合器后侧的第二带线耦合结构，虽然第一带线耦合结构和第二带线耦合结构的结构相同，但是其上的连接器的安装方式却不同，本申请中，所述第一带线耦合结构中的第二连接器13靠近左侧的第一连接器7设置，所述第二带线耦合结构中的第二连接器13靠近右侧的第一连接器7设置。
此外，如图11所示，所述上层印制板和下层印制板上形成有向外延伸的突出部，所述微带线形式的金属箔结构的两个自由端延伸至所述突出部的边沿，用于与所述第二连接器13和所述第三连接器14连接。
综上，本申请中所述定向耦合器中主线结构是同轴耦合结构，副线结构是带线耦合结构。为了增加耦合器的峰值功率，主线结构和副线结构使用不同的电介质，带线的尺寸满足切比雪夫不等式。本申请所述定向耦合器的工作频段是0.7GHz-6GHz，主线驻波的仿真结果在1.05以下，副线在1.15以下，耦合度是40dB，方向性小于-20dB，插损小于0.1dB。
Claims (6)
1.一种超宽带高功率双定向耦合器，其特征在于：包括上壳体（1）和下壳体（2），所述上壳体（1）和下壳体（2）的相对的两个面上分别形成有上腔体槽（3）和下腔体槽（4），上腔体槽（3）和下腔体槽（4）都为半圆柱型槽，所述上腔体槽（3）和下腔体槽（4）构成腔体结构，所述腔体结构内设置有同轴耦合结构，所述同轴耦合结构两侧的上壳体（1）与下壳体（2）之间分别夹持有一个带线耦合结构；
所述同轴耦合结构包括位于腔体结构内的中心柱组件，所述中心柱组件包括位于轴心的中心柱（5）以及位于中心柱（5）外周的介质筒（6），所述介质筒（6）的外周与所述腔体结构的内壁接触，所述中心柱组件的两端分别连接有一个第一连接器（7），所述第一连接器（7）位于所述上壳体（1）和下壳体（2）的外侧且所述第一连接器（7）与所述中心柱（5）电连接；
所述带线耦合结构包括上层印制板和下层印制板，所述上层印制板包括第一介质层（8），所述第一介质层（8）的上表面形成有第一金属层（9），所述下层印制板包括第二介质层（10），所述第二介质层（10）的下表面形成有第二金属层（11），所述第二介质层（10）的上表面形成有微带线形式的金属箔结构（12），所述金属箔呈U型结构，U型金属箔的两端向所述定向耦合器的前侧面或后侧面延伸，每条U型金属箔的一端连接有一个第二连接器（13），每条U型金属箔的另一端连接有第三连接器（14），所述第三连接器（14）上设置有同轴负载（15），所述同轴负载（15）与所述U型金属箔电连接；
所述带线耦合结构包括位于所述耦合器前侧的第一带线耦合结构和位于所述耦合器后侧的第二带线耦合结构，所述第一带线耦合结构中的第二连接器（13）靠近左侧的第一连接器（7）设置，所述第二带线耦合结构中的第二连接器（13）靠近右侧的第一连接器（7）设置；所述上层印制板和下层印制板上形成有向外延伸的突出部，所述微带线形式的金属箔结构的两个自由端延伸至所述突出部的边沿，用于与所述第二连接器（13）和所述第三连接器（14）连接。
2.如权利要求1所述的超宽带高功率双定向耦合器，其特征在于：所述第一连接器（7）、第二连接器（13）以及第三连接器（14）通过螺钉固定到所述上壳体（1）和下壳体（2）上。
3.如权利要求1所述的超宽带高功率双定向耦合器，其特征在于：所述第一金属层（9）和第二金属层（11）为铜箔层。
4.如权利要求1所述的超宽带高功率双定向耦合器，其特征在于：所述微带线形式的金属箔结构的制作材料为铜。
5.如权利要求1所述的超宽带高功率双定向耦合器，其特征在于：所述微带线形式的金属箔结构的尺寸满足切比雪夫不等式。
6.如权利要求1所述的超宽带高功率双定向耦合器，其特征在于：所述上层印制板和下层印制板上形成有过孔，通过外侧的螺钉穿过所述下壳体（2）以及所述过孔后将所述上层印制板和下层印制板固定到所述上壳体（1）上。
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