CN210723309U - 一种新型矩形波导定向耦合器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型矩形波导定向耦合器，其特征在于，包括主矩形波导(1)，通过耦合槽(3)与主矩形波导(1)连接的副矩形波导(2)；所述副矩形波导(2)的E面通过耦合槽(3)与主矩形波导(1)的H面连接；或，副矩形波导(2)的H面通过耦合槽(3)与主矩形波导(1)的E面连接。本实用新型通过将主矩形波导和副矩形波导进行E‑H耦合或H‑E耦合，改变TEM波在矩形波导中的传输方向，使TEM波在波导矩形腔体中旋转90°传输，通过结构改变，使得副矩形波导的电场中心更靠近主矩形波导的电场中心，通过的加强电场耦合，并增加若干个耦合槽实现宽带耦合，实际设计时根据频率带宽的宽窄来增加或者减少开槽数量，即可实现宽带设计。

Description

一种新型矩形波导定向耦合器

技术领域

本实用新型涉及定向耦合器技术领域，具体是指一种新型矩形波导定向耦合器。

背景技术

随着通信行业发展，微波、毫米波器件的需求日益增加，功率器件的需求更是必不可少，其中矩形波导定向耦合器作为高频段微波、毫米波器件系统中的关键器件，其承载着主信号的传输，发射，接收信号的检测和监测，在系统中广泛应用，供不应求；随之而来的是对器件性能和性价比的要求逐渐提高。

图1～3为常规矩形波导(H-H面和E-E面)定向耦合器的设计演变，TEM波的传输路径结构设计均采用H面到H面或者E面到E面的设计，从H面侧边耦合到E面交叉耦合再到E面侧边耦合的设计变化。图1为第一代设计，第一代属于窄带设计；图2为第二代设计，第二代属于相对于窄带稍宽的设计，由于结构限制，只有1/4耦合缝隙，所以无法实现宽带；图3为第三代设计，第三代属于宽带的倍兹耦合设计。图4为主矩形波导与副矩形波导E-E面耦合的截面图，图5为主矩形波导与副矩形波导H-H面耦合的截面图，图6为常规第三代矩形波导(E-E面)宽带定向耦合器的性能测试曲线。

由图1～6可以看出这种常规的矩形波导(H-H面和E-E面)定向耦合器的设计(第一代设计结构简单，内部耦合直接开四分之一波长线的槽耦合(或者缝隙耦合)，加工工艺简单，加工生产成本低，但由于是从H面到H面的耦合设计，电场在宽边中心处最强，在窄边中心处较弱，这个采用H-H面的设计，电场中心相对距离较远，耦合因子较弱，不能实现宽带的性能，在窄带中比较常用。第二代十字型耦合器虽然改进为E面到E面的强耦合因子设计，但由于是十字交叉，耦合槽(缝隙)只有1处，所以也只能实现窄带，并且结构工艺复杂，加工工序多，成本相对高。第三代倍兹孔属于宽带设计，但结构加工工艺复杂，特别是侧面小孔和孔壁厚度加工，需要更先进的精密加工，以及拆分为多道工序加工才能完成，涉及周期，成本相应更高，随着器件频率和带宽的增加，对机加精度，加工工序等更为严格，相应的成本增加，加工周期延长，不利于快速开发产品和批量制造，很大程度上直接影响了这类产品的市场占有率，不利于市场拓展。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述缺陷，提供一种易于加工、并能实现宽带的新型矩形波导定向耦合器。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种新型矩形波导定向耦合器，包括主矩形波导，通过耦合槽与主矩形波导连接的副矩形波导；所述副矩形波导的E面通过耦合槽与主矩形波导的H面连接；或，副矩形波导的H面通过耦合槽与主矩形波导的E面连接。

进一步的，所述耦合槽的数量至少为一个。

所述耦合槽以主矩形波导长度方向上的中心线对称设置。

所述主矩形波导的一端为输入端，其另一端则为直通输出端；副矩形波导上与输入端同一侧的一端为隔离输出端，与直通输出端同一侧的一端则为耦合输出端。

所述副矩形波导呈“U”形或者“L”形。

本实用新型较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：本实用新型通过将主矩形波导和副矩形波导进行E-H耦合或H-E耦合，改变TEM波在矩形波导中的传输方向，使TEM波在波导矩形腔体中旋转90°传输，通过结构改变，使得副矩形波导的电场中心更靠近主矩形波导的电场中心，通过的加强电场耦合，并增加若干个耦合槽实现宽带耦合，实际设计时根据频率带宽的宽窄来增加或者减少开槽数量，即可实现宽带设计。本实用新型设计结构简单，其内部耦合直接开槽，加工容易，加工生产成本低，整体加工难度比第二代和第三代低很多，生产工序，加工周期等方面有大幅的改善，方便批量生产，在市场竞争中更有价格和交货周期优势。

附图说明

图1为第一代常规矩形波导定向耦合器的结构图。

图2为第二代常规矩形波导定向耦合器的结构图。

图3为第三代常规矩形波导定向耦合器的结构图。

图4为常规矩形波导定向耦合器的主矩形波导和副矩形波导为E-E面耦合时的结构示意图。

图5为常规矩形波导定向耦合器的主矩形波导和副矩形波导为H-H面耦合时的结构示意图。

图6为第三代常规矩形波导定向耦合器的性能测试曲线图。

图7为本实用新型的矩形波导定向耦合器的结构图。

图8为本实用新型矩形波导定向耦合器的主矩形波导和副矩形波导为H-E面耦合时的结构示意图。

图9为本实用新型的矩形波导定向耦合器的性能测试曲线图。

附图中：1—主矩形波导，2—副矩形波导，3—耦合槽。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式并不限于此。

实施例

如图7、8所示，本实用新型的新型矩形波导定向耦合器作为高频段微波、毫米波器件系统中的关键器件，承载着主信号的传输，发射，接收信号的检测和监测。具体的，该矩形波导定向耦合器包括有主矩形波导1和副矩形波导2，主矩形波导1和副矩形波导2之间通过耦合槽3相互连接。

主矩形波导1和副矩形波导2作为信号传输路径，其与传统的矩形波导定向耦合器一样，主矩形波导1的一端为输入端，其另一端则为直通输出端。副矩形波导2上与输入端同一侧的一端为隔离输出端，与直通输出端同一侧的一端则为耦合输出端，使用时，输入端、输出端、耦合输出端以及隔离输出端则与外部的电子器件连接。所述副矩形波导2呈“U”形或者“L”形，并且主矩形波导1和副矩形波导2的截面均为矩形空腔，TEM波信号则在矩形空腔内传输。

本实施例中，所述耦合槽3的数量至少为一个，并且耦合槽3以主矩形波导1长度方向上的中心线对称设置。耦合槽3的数量可以根据频率带宽的宽窄来设置，即通过增加或者减少耦合槽3的数量可以调节频率带宽的宽窄。本实施例中，耦合槽3的数量设置为3个。

为了实现本实用新型的目的，如图7、8所示，所述副矩形波导2的E面通过耦合槽3与主矩形波导1的H面连接，主矩形波导1与副矩形波导2为H-E面耦合，即主矩形波导1的矩形管的H面与副矩形波导2的E面平行。

作为另一种方案，该副矩形波导2的H面通过耦合槽3与主矩形波导1的E面连接，主矩形波导1与副矩形波导2为E-H面耦合，即主矩形波导1的E面与副矩形波导2的H面平行。

根据上述结构，本实用新型通过将主矩形波导1与副矩形波导2进行E-H面耦合或H-E面耦合，改变TEM波在矩形波导中的传输方向，使TEM波在波导矩形腔体中旋转90°传输，通过结构改变，使得副矩形波导2的电场中心更靠近主矩形波导1的电场中心，进而加强电场耦合，并增加若干个耦合槽实现宽带耦合。

为了检测本实用新型的矩形波导定向耦合器的性能，在同等频率带宽的测试条件下将，本实用新型的新型矩形波导定向耦合器与第三代倍兹的矩形波导定向耦合器进行测试，图9为本实用新型的新型矩形波导定向耦合器的测试曲线图，图6为第三代倍兹的矩形波导定向耦合器的测试曲线图，如图9、6所示，本实用新型的新型矩形波导定向耦合器的测试曲线与第三代倍兹的矩形波导定向耦合器的测试曲线非常接近，完全满足宽带性能的要求，但是相对第三代倍兹的矩形波导定向耦合器，本实用新型的新型矩形波导定向耦合器设计结构更简单，更容易加工，加工生产成本更低。

如上所述，便可很好的实施本实用新型。

Claims (5)

1.一种新型矩形波导定向耦合器，其特征在于，包括主矩形波导(1)，通过耦合槽(3)与主矩形波导(1)连接的副矩形波导(2)；所述副矩形波导(2)的E面通过耦合槽(3)与主矩形波导(1)的H面连接；或，副矩形波导(2)的H面通过耦合槽(3)与主矩形波导(1)的E面连接。

2.根据权利要求1所述的新型矩形波导定向耦合器，其特征在于，所述耦合槽(3)的数量至少为一个。

3.根据权利要求2所述的新型矩形波导定向耦合器，其特征在于，所述耦合槽(3)以主矩形波导(1)长度方向上的中心线对称设置。

4.根据权利要求1～3任一项所述的新型矩形波导定向耦合器，其特征在于，所述主矩形波导(1)的一端为输入端，其另一端则为直通输出端；副矩形波导(2)上与输入端同一侧的一端为隔离输出端，与直通输出端同一侧的一端则为耦合输出端。

5.根据权利要求4所述的新型矩形波导定向耦合器，其特征在于，所述副矩形波导(2)呈“U”形或者“L”形。

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