CN207677051U - 带吸收负载的十字波导定向耦合器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带吸收负载的十字波导定向耦合器，包括定向耦合器和与定向耦合器阻抗匹配的吸收负载（1），定向耦合器由第一矩形波导（2）和第二矩形波导（3）垂直嵌合而成，第一矩形波导（2）为直通通路传输线波导，第二矩形波导（3）为耦合通路传输线波导，定向耦合器的输入端（2.1）通过波导与被测雷达的功率输出波导接口相连，定向耦合器的直通端（2.2）通过传输波导（4）与吸收负载（1）相连，定向耦合器的耦合输出端（7）为同轴接口。本实用新型的十字波导定向耦合器结构紧凑、方向性好、频带宽、过渡衰减几乎恒定，吸收负载能代替天线作为雷达发射机的负载，并吸收雷达的发射功率，且体积小结构紧凑，利于实现适配箱的小型化。

Description

带吸收负载的十字波导定向耦合器

技术领域

本实用新型涉及微波器件领域，特别是涉及一种带吸收负载的十字波导定向耦合器。

背景技术

雷达是利用电磁波探测目标的电子设备，其原理是雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到电磁波，雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息从而获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。

目前，部队针对XXXX和XXXX火控雷达只配备了雷达目标模拟器等定性测试的检测设备，对该雷达的维护工作仅停留在外场使用雷达的BIT功能和使用目标模拟器对雷达系统进行功能性检查的层面上。虽然雷达的BIT功能先进且较为全面，但对雷达作用距离下降或跟踪不稳定等故障检查的支持程度还不够完善。因此，在没有原位定量检测设备的情况下，无法满足上述两型雷达的内、外场性能检查、排故测试及更全面的故障定位的需要。

一般地，雷达的测试和维修都需要用到频谱仪、示波器、射频功率计或专用的雷达综合测试仪等专业仪器，雷达适配箱是被测对象和测量模块之间的电气、机械连接装置，其功能是实现信号的调理、匹配和转接。由于雷达工作频率高、功率大，给微波信号的测量带来了很大的难度，在测试时，要根据被测参量的数值及各模块化测量仪器的最大允许输入值，合理设计雷达适配箱，完成各种射频信号的衰减、转换及匹配处理，同时也简化测试电缆的连接。

定向耦合器可用于实现波导接口到同轴接口的转换、射频信号的耦合，现有技术中，采用天线作为雷达发射机的负载以吸收雷达的发射功率，防止对外辐射，天线体积大，无法满足适配箱的小型化设计要求，测试使用不太方便。另外，传统定向耦合器结构大多不能工作在宽泛的频带内，具有较高的传输损耗，且较难满足后级衰减器的功率承受范围。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种带吸收负载的十字波导定向耦合器。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：带吸收负载的十字波导定向耦合器，包括定向耦合器以及与定向耦合器阻抗匹配的吸收负载，所述定向耦合器由第一矩形波导和第二矩形波导垂直嵌合而成，所述第一矩形波导为直通通路传输线波导，第二矩形波导为耦合通路传输线波导，定向耦合器的输入端通过波导与被测雷达的功率输出波导接口相连，定向耦合器的直通端通过传输波导与吸收负载相连，定向耦合器的耦合输出端为同轴接口。

所述的直通端通过金属法兰与传输波导相连。

所述的定向耦合器为50dB定向耦合器，吸收负载为50Ω吸收负载，

所述第一矩形波导上表面设有指示标志，所述指示标志上标有信号方向以及实测的耦合度。

本实用新型的有益效果是：

1）本实用新型在雷达发射机输出端功率的测试中使用，用于对雷达发射机输出功率进行衰减，而对输入到雷达接收机的信号不进行衰减。

2）十字型波导定向耦合器具有结构紧凑、方向性好、频带宽、过渡衰减几乎恒定等优点，能够满足在微波系统的设计中所需要的低过渡衰减且结构紧凑的波导定向耦合器的需求。

3）50Ω吸收负载在测试过程中代替天线作为雷达发射机的负载，并能吸收雷达的发射功率防止对外辐射，吸收负载相较于天线而言，体积小结构紧凑，有助于实现适配箱的小型化，同时避免阻抗失配引起的反射功率增大。

4）50dB定向耦合器设计耦合度为50dB能将雷达的输出功率衰减1000倍，能够满足后级同轴衰减器的功率承受范围。

5）指示标志上设有的信号方向以及实测的耦合度使得操作人员在使用前无需再次检测该定向耦合器的信号方向以及耦合度，从而减轻操作人员工作负担，同时避免了因检测时信号方向以及耦合度错误导致的工程设计错误。

附图说明

图1为本实用新型原理图；

图2为本实用新型整体结构图；

图中，1-吸收负载，2-第一矩形波导，2.1-输入端，2.2-直通端，3-第二矩形波导，4-传输波导，5-金属法兰，6-指示标志，7-耦合输出端。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：带吸收负载的十字波导定向耦合器，包括定向耦合器以及与定向耦合器阻抗匹配的吸收负载1，所述定向耦合器和吸收负载1在雷达发射机输出端功率的测试中使用，用于对雷达发射机输出功率进行衰减，而对输入到雷达接收机的信号不进行衰减。

所述阻抗匹配是指在能量传输时，要求吸收负载1的阻抗要和定向耦合器中的特征阻抗相等，此时的传输不会产生反射，这表明所有能量都被吸收负载1吸收了，反之则在传输中有能量损失。

输入端阻抗匹配时，定向耦合器获得最大功率；在输出端阻抗匹配的情况下，定向耦合器中只有向终端行进的电压波和电流波，携带的能量全部为吸收负载1所吸收。

从传输的角度来说，总是竭力避免阻抗失配现象的出现，因为反射波的出现，意味着递送到定向耦合器终端的功率不能全部为被吸收负载1所吸收，降低了传输效率；在输送功率较高的情况下，电压或电流的波腹有可能损坏传输线的介质；而且定向耦合器始端的输入阻抗随频率而变化，输送多频信号时，将因机、线阻抗难于匹配而出现失真。

所述定向耦合器是把两根传输线放置在足够近的位置使得一条线上的功率可以耦合到另一条线上的微波/毫米波部件，可用于信号的隔离、分离和混合，定向耦合器是一种具有方向性的功率耦合元件，十字波导定向耦合器由第一矩形波导2和第二矩形波导3垂直嵌合而成，公共壁为宽壁，耦合装置是十字形缝隙，所述第一矩形波导2为直通通路传输线波导，第二矩形波导3为耦合通路传输线波导，十字型波导定向耦合器具有结构紧凑、方向性好、频带宽、过渡衰减几乎恒定等优点，能够满足在微波系统的设计中所需要的低过渡衰减且结构紧凑的波导定向耦合器的需求。

将直通通路传输线的一部分或全部的功率耦合到耦合通路传输线中，并且要求功率在耦合通路传输线中只传向耦合输出端7，另一端口则无功率输出。

所述第一矩形波导2和第二矩形波导3均是采用金属管传输电磁波的重要导波装置，其管壁通常为铜、铝或者其他金属材料，其特点是结构简单、机械强度大，波导内没有内导体，损耗低、功率容量大，电磁能量在波导管内部空间被引导传播，可以防止对外的电磁波泄露。

所述定向耦合器的输入端2.1通过波导与被测雷达的功率输出波导接口相连，定向耦合器的直通端2.2通过传输波导4与吸收负载1相连，定向耦合器的耦合输出端7为同轴接口。

所述的定向耦合器为50dB定向耦合器，定向耦合器在设计时主要关注于全频段内的耦合线性度，使定向耦合器在X频段内耦合度为一固定或偏差很小的值，以便在功率换算时引入准确的系数，设计耦合度为50dB是为了将雷达的输出功率衰减1000倍，能够满足后级同轴衰减器的功率承受范围。

所述吸收负载1为50Ω吸收负载，用于在测试过程中代替天线作为雷达发射机的负载，并吸收雷达的发射功率防止对外辐射，吸收负载1相较于天线而言，体积小结构紧凑，有助于实现适配箱的小型化，吸收负载1在设计时主要关注其承受功率和等效阻抗，雷达发射机输出的平均功率可达500W，因此设计吸收负载1的最大功率为1000W，为避免阻抗失配引起的反射功率增大，将所述50Ω吸收负载1的等效阻抗设计为50±2Ω。

所述的直通端2.2通过金属法兰5与传输波导4相连，所述金属法兰5是按设计固定在波导终端上的法兰，并可安装上为了与配对法兰对准和夹紧用的配件，以保证波导之间信号的完整传输。

所述第一矩形波导2上表面设有指示标志6，所述指示标志6上标有信号方向以及实测的耦合度，信号方向是定向耦合器在一个发射系统中辨别入射波和反射波的能力的一个度量标准或品质因素，信号方向对于功率、电压驻波比和回波损耗的测量精度有着直接的影响。

所述定向耦合器的信号方向取决于耦合电路中的电场分量和磁场分量，而磁场分量将导致磁极化率的取值，进而影响耦合度的算值，且如果直通通路传输线中波的传播方向变为与原来的方向相反，则耦合通路传输线中功率的耦合输出端7与无功率输出的端口也会随之改变。故只有知道了所用定向耦合器的信号方向以及耦合度指标才能设置正确的预期值，避免了因检测时信号方向以及耦合度错误导致的工程设计错误。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.带吸收负载的十字波导定向耦合器，其特征在于：包括定向耦合器以及与定向耦合器阻抗匹配的吸收负载（1），所述定向耦合器由第一矩形波导（2）和第二矩形波导（3）垂直嵌合而成，所述第一矩形波导（2）为直通通路传输线波导，第二矩形波导（3）为耦合通路传输线波导，定向耦合器的输入端（2.1）通过波导与被测雷达的功率输出波导接口相连，定向耦合器的直通端（2.2）通过传输波导（4）与吸收负载（1）相连，定向耦合器的耦合输出端（7）为同轴接口。

2.根据权利要求1所述的带吸收负载的十字波导定向耦合器，其特征在于：所述的直通端（2.2）通过金属法兰（5）与传输波导（4）相连。

3.根据权利要求1或2所述的带吸收负载的十字波导定向耦合器，其特征在于：所述的定向耦合器为50dB定向耦合器，吸收负载（1）为50Ω吸收负载。

4.根据权利要求1或2所述的带吸收负载的十字波导定向耦合器，其特征在于：所述第一矩形波导（2）上表面设有指示标志（6），所述指示标志（6）上标有信号方向以及实测的耦合度。