CN218123694U - 一种同轴定向耦合器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种同轴定向耦合器，包括同轴波导和耦合部，所述同轴波导包括内导体和外导体，所述外导体的周向侧壁设置有第一通孔；所述耦合部包括外壳和耦合组件，其中，所述外壳卡设固定于第一通孔；所述耦合组件设置于所述外壳中，所述耦合组件包括连接件、耦合片、耦合接头以及至少两个负载接头，所述耦合接头通过所述连接件连接所述耦合片，所述负载接头通过所述连接件连接所述耦合片，所述耦合接头的中心轴和多个所述负载接头的中心轴相互平行且与所述外壳的延伸方向相同。本申请耦合器能满足可调增益的需求。

Description

一种同轴定向耦合器

技术领域

本申请涉及耦合器技术领域，尤其是涉及一种同轴定向耦合器。

背景技术

随着电磁场技术的发展，定向耦合器广泛应用于通信、军工及EMC行业中。定向耦合器是微波电磁场中应用非常广泛的一种微波器件，它的本质是将微波信号按照一定的比例进行功率分配。

当一个系统中需要多个增益不同的同轴波导定向耦合器时，每个增益的耦合器都要单独进行设计和仿真，工作量随着耦合器数量的增加而成倍增长。或者，当同轴波导定向耦合器的增益需要根据应用实时可调时，固定增益的耦合器就无法满足使用需要。

实用新型内容

为了实现耦合器的增益可调节，本申请提供一种同轴定向耦合器。

采用如下技术方案：

一种同轴定向耦合器，包括同轴波导和耦合部，所述同轴波导包括内导体和外导体，所述外导体的周向侧壁设置有第一通孔；

所述耦合部包括外壳和耦合组件，其中，所述外壳卡设固定于第一通孔；

所述耦合组件设置于所述外壳中，所述耦合组件包括连接件、耦合片、耦合接头以及至少两个负载接头，所述耦合接头通过所述连接件连接所述耦合片，所述负载接头通过所述连接件连接所述耦合片，所述耦合接头的中心轴和多个所述负载接头的中心轴相互平行且与所述外壳的延伸方向相同。

通过采用上述技术方案，将耦合接头和至少两个负载接头通过连接件与耦合片连接，且耦合接头的中心轴和至少两个负载接头的中心轴相互平行，以此将耦合片划分为多个区域，通过改变接入的负载接头以实现改变实际接入耦合片的长度，进而达到耦合片可调节不同增益的效果。

可选的，所述耦合片与所述外导体之间的间距可调。

通过采用上述技术方案，调节耦合片与外导体之间的间距，使得耦合片能够改变探入同轴波导的深度，从而改变耦合端输出功率，进而调节耦合器的耦合度。

可选的，所述连接件包括连接块及立柱，所述立柱的一端与所述耦合片连接，所述立柱的另一端与连接块连接，所述连接块及立柱均能导电。

通过采用上述技术方案，选用导体作为连接块和立柱，使得连接件在支撑耦合接头或负载接头的同时，能够使微波能够几乎没有损耗地穿过连接件。

可选的，所述耦合接头包括同轴设置的内导电柱及外导电套，所述内导电柱与所述连接块的另一表面相固定，外导电套与内导电柱间隔设置。

通过采用上述技术方案，耦合接头包括同轴设置的内导电柱及外导电套，使得耦合接头与连接块连接后能够使得微波从耦合片几乎没有损耗的传递至耦合接头，减小功率输出时的损耗，进而提高耦合器的准确度。

可选的，所述定向耦合器还包括旋转调节盘，所述旋转调节盘安装于所述外壳远离所述外导体的一端，所述耦合接头和所述负载接头均与所述旋转调节盘固定连接，所述旋转调节盘可环绕所述外壳的中轴线进行旋转。

通过采用上述技术方案，耦合接头和负载接头的连线与同轴波导中的功率传输方向构成旋转角度，通过旋转调节盘调节旋转角度以改变定向耦合器的方向性能。

可选的，所述旋转调节盘开设有与所述耦合接头和所述负载接头对应的第二通孔，所述连接件穿过所述第二通孔，所述连接件向垂直于所述外导体方向延伸。

通过采用上述技术方案，将连接件延伸靠近至外导体，使得耦合片在同轴波导中能吸收更多的微波主模，进而使耦合器的耦合度得到有效提升。

可选的，所述同轴定向耦合器还包括屏蔽壳，所述屏蔽壳环绕所述连接件设置，所述屏蔽壳的一端与旋转调节盘固定，所述屏蔽壳的另一端与所述外导电套的圆周侧壁固定且显露所述外导电套的端部。

通过采用上述技术方案，设置屏蔽壳并且屏蔽壳与旋转调节盘固定，以使整个耦合器形成闭合的器件，以达到耦合器形成电磁屏蔽的目的，防止微波泄漏。

可选的，所述屏蔽壳与所述连接件之间还设置有绝缘环套。

通过采用上述技术方案，在屏蔽壳与连接件之间设置绝缘套环，防止同轴波导传输的微波未通过耦合片直接输入耦合接口或负载接口，能够有效地减少实际分配功率输出的误差。

可选的，所述耦合接头连接补偿电路，至少两个负载接头中的一个所述负载接头连接负载电阻。

通过采用上述技术方案，将耦合接头连接补偿电路，以提高耦合曲线的平坦度，至少两个负载接头中的一个负载接头连接负载电阻，以吸收耦合器分配给负载接头的输出功率。

可选的，所述补偿电路包括第一电容、第二电容以及第一电感，所述第一电容的一端连接所述耦合接头，所述第一电容的另一端分别与信号输出端、所述第二电容、所述第一电感的一端连接，所述第二电容和所述第一电感的另一端均接地。

通过采用上述技术方案，以电感和电容形成的LC电路作为补偿电路，电感和电容形成谐振回路，能有效提高耦合曲线的平坦度，拓宽耦合器带宽。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.将耦合接头和至少两个负载接头通过连接件与耦合片连接，且耦合接头的中心轴和至少两个负载接头的中心轴相互平行，通过改变接入的负载接头以实现改变实际接入耦合片的长度，进而达到耦合片可调节不同增益的效果；

2.通过在耦合接头端连接补偿电路，形成谐振回路，能有效提高耦合曲线的平坦度，拓宽耦合器带宽。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种同轴定向耦合器的整体图；

图2是本申请实施例提供的一种同轴定向耦合器的剖面图；

图3是本申请实施例提供的一种同轴定向耦合器的爆炸视图；

图4本申请实施例提供的一种同轴定向耦合器连接补偿电路的示意图。

附图标记说明：1、同轴波导；11、内导体；12、外导体；121、第一通孔；2、耦合部；21、外壳；22、耦合组件；221、连接件；2221、连接块；2222、立柱；222、耦合片；223、耦合接头；2231、内导电柱；2232、外导电套；224、负载接头；225、屏蔽壳；226、绝缘套环；23、旋转调节盘；231、第二通孔；3、补偿电路。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请提供一种同轴定向耦合器的作进一步详细说明。

参考图1和图2，本实施例提供一种同轴定向耦合器，包括同轴波导1和耦合部2，

同轴波导1包括内导体11和外导体12，外导体12的周向侧壁设置有第一通孔121，其中，同轴波导1的内导体11和外导体12均可采用铜或铜合金制成；

耦合部2包括外壳21和耦合组件22，其中，外壳21卡设固定于第一通孔121，外壳21的延伸方向与同轴波导1的延伸方向垂直；

耦合组件22设置于外壳21中，耦合组件22包括连接件221、耦合片222、耦合接头223以及至少两个负载接头224，耦合接头223通过连接件221连接耦合片222，负载接头224通过连接件221连接耦合片222，耦合接头223的中心轴和多个负载接头224的中心轴相互平行且与外壳21的延伸方向相同。

将耦合接头223和至少两个负载接头224通过连接件221与耦合片222连接，且耦合接头223的中心轴和至少两个负载接头224的中心轴相互平行，以此将耦合片222划分为多个区域，通过改变接入的负载接头224以实现改变实际接入耦合片222的长度，进而达到调节不同增益的效果。

在一种示例中，如图2所示，耦合组件22包括耦合接头223和两个负载接头224，耦合接头223和两个负载接头224通过连接件221将耦合片222分成两段，在对定向耦合器进行调试时，只需要控制接入的负载接头224就能实现在两种不同增益间调整。

在本实施例中，耦合片222与外导体12之间的间距可调。调节耦合片222与外导体12之间的间距，使得耦合片222能够改变探入同轴波导1的深度，也即改变耦合片222与内导体11之间的距离，从而改变耦合端输出功率，进而调节耦合器的耦合度。

在本实施例中，连接件221包括连接块2221及立柱2222，立柱2222的一端与耦合片222连接，立柱2222的另一端与连接块2221连接，连接块2221及立柱2222均能导电。连接块2221和立柱2222的材质选用导体，使得连接件221在支撑耦合接头223或负载接头224的同时，能够使微波几乎没有损耗地穿过连接件221。

在一种示例中，耦合片222开设有三个通孔，立柱2222对应开设有与通孔大小和深度一致的螺纹孔，以便于通过螺钉将立柱2222的一端与耦合片222固定。在安装耦合片222时可以根据螺钉在固定耦合片222后露出的螺纹判断是否处于水平状态，同时也可以调整螺钉接入螺纹孔的深度来调整耦合片222探入同轴波导1的深度，进而调节定向耦合器的耦合度。

如果遇到耦合片222不适应或不符合实际使用情况时，通过螺钉固定的耦合片222便于拆卸，能够对耦合片222进行调整修正，甚至更换。

在本实施例中，耦合接头223包括同轴设置的内导电柱2231及外导电套2232，内导电柱2231与连接块2221的另一表面相固定，外导电套2232与内导电柱2231间隔设置。耦合接头223包括同轴设置的内导电柱2231及外导电套2232，使得耦合接头223与连接块2221连接后能够使得微波从耦合片222几乎没有损耗的传递至耦合接头223，减小功率输出时的损耗，进而提高耦合器的准确度。

在一种示例中，连接块2221譬如可以采用螺母，连接块2221开设有螺接孔，内导电柱2231与螺接孔匹配，内导电柱2231的周向侧壁上标注有刻度以保证耦合接头223和负载接头224调节深度一致，改变内导电柱2231于螺接孔内的深度，即可调整耦合片222探入同轴波导1的深度，进而调节定向耦合器的耦合度。在信号输出端连接频率测定装置，可以获得耦合片与同轴波导1的耦合度。

在本实施例中，定向耦合器还包括旋转调节盘23，旋转调节盘23安装于外壳21远离外导体12的一端，耦合接头223和负载接头224均与旋转调节盘23固定连接，旋转调节器可环绕外壳21的中轴线进行旋转。耦合接头223与耦合片222相连接形成第一接触点，负载接头224与耦合片222相连接形成第二接触点，第一接触点与第二接触点的连线与同轴波导1中的功率传输方向构成旋转角度时，耦合器的方向性能能随之改变，所以，本实施例通过旋转调节盘23调节旋转角度以改变定向耦合器的方向性能。

具体来说，耦合接头223和负载接头224通过连接件221延伸至同轴波导1的内部，并与一个矩形耦合片222螺纹连接，共同构成耦合电磁场能量的耦合结构，耦合结构的基本功能就是采样同轴波导1内传播的主模TEM电磁波。耦合片222、耦合接头223、负载接头224以及连接件221构成耦合磁场的耦合环，调整旋转调节盘23的角度改变耦合环向与磁场方向垂直平面投影的有效面积，从而改变了磁场通过耦合环的磁通量的大小，即起到了改变耦合接头223获取TEM波磁场能量大小的作用，对定向耦合器的耦合度及方向性具有一定的影响作用。

在本实施例中，旋转调节盘23开设有与耦合接头223和负载接头224对应的第二通孔231，连接件221穿过第二通孔231，连接件221向垂直于外导体12方向延伸。将连接件221延伸靠近至外导体12，使得耦合片222在同轴波导1中能吸收更多的微波主模，进而使耦合器的耦合度得到有效提升。

在本实施例中，同轴定向耦合器还包括屏蔽壳225，屏蔽壳225环绕连接件221设置，屏蔽壳225的一端与旋转调节盘23固定，屏蔽壳225的另一端与外导电套2232的圆周侧壁固定且显露外导电套2232的端部。设置屏蔽壳225并且屏蔽壳225与旋转调节盘23固定，以使整个耦合器形成闭合的器件，以达到耦合器形成电磁屏蔽的目的，防止微波泄漏。

在一种示例中，旋转调节盘23与屏蔽壳225均采用铜或铜合金制成，并且在旋转调节盘23与屏蔽壳225连接处，外壳21与外导体12连接处填充导电弹性材料，消除不导电点，以实现与同轴导体的电磁屏蔽，尽量消除微波的泄露。

在本实施例中，屏蔽壳225与连接件221之间还设置有绝缘环套。在屏蔽壳225与连接件221之间设置绝缘套环226，防止同轴波导1传输的微波未通过耦合片222直接输入耦合接口或负载接口(耦合接口是耦合接头223接入补偿电路3的接口，负载接口是负载接头224接入负载电阻的接口)，能够有效地减少实际分配功率输出的误差。

在一种示例中，绝缘环套的材质为聚四氟乙烯，绝缘环套还可以用于支撑连接件221并将内导体11与耦合接头223/负载接头224隔离。

在本实施例中，耦合接头223连接补偿电路3，至少两个负载接头224中的一个负载接头224连接负载电阻以提高耦合曲线的平坦度。至少两个负载接头224中的一个负载接头224连接负载电阻的一端，负载电阻的另一端接地（负载接头224接入阻值为50Ω的负载电阻R），以吸收耦合器分配给负载接头224的输出功率。

在本实施例中，补偿电路3包括第一电容、第二电容以及第一电感，第一电容的一端连接耦合接头223，第一电容的另一端分别与信号输出端、第二电容、第一电感的一端连接，第二电容和第一电感的另一端均接地。其中，第一电容对应电容C1，第二电容对应电容C2，第一电感对应电感L1。

参考图4，以电感L1和电容C2形成的LC电路作为补偿电路3，电感L1和电容C2形成谐振回路，能有效提高耦合曲线的平坦度，拓宽耦合器带宽。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种同轴定向耦合器，包括同轴波导(1)和耦合部(2)，其特征在于：

所述同轴波导(1)包括内导体(11)和外导体(12)，所述外导体(12)的周向侧壁设置有第一通孔(121)；

所述耦合部(2)包括外壳(21)和耦合组件(22)，其中，所述外壳(21)卡设固定于第一通孔(121)；

所述耦合组件(22)设置于所述外壳(21)中，所述耦合组件(22)包括连接件(221)、耦合片(222)、耦合接头(223)以及至少两个负载接头(224)，所述耦合接头(223)通过所述连接件(221)连接所述耦合片(222)，所述负载接头(224)通过所述连接件(221)连接所述耦合片(222)，所述耦合接头(223)的中心轴和至少两个所述负载接头(224)的中心轴相互平行且与所述外壳(21)的延伸方向相同。

2.根据权利要求1所述的一种同轴定向耦合器，其特征在于：所述耦合片(222)与所述外导体(12)之间的间距可调。

3.根据权利要求1所述的一种同轴定向耦合器，其特征在于：所述连接件(221)包括连接块(2221)及立柱(2222)，所述立柱(2222)的一端与所述耦合片(222)连接，所述立柱(2222)的另一端与连接块(2221)连接，所述连接块(2221)及立柱(2222)均能导电。

4.根据权利要求3所述的一种同轴定向耦合器，其特征在于：所述耦合接头(223)包括同轴设置的内导电柱(2231)及外导电套(2232)，所述内导电柱(2231)与所述连接块(2221)的另一表面相固定，外导电套(2232)与内导电柱(2231)间隔设置。

5.根据权利要求4所述的一种同轴定向耦合器，其特征在于：所述定向耦合器还包括旋转调节盘(23)，所述旋转调节盘(23)安装于所述外壳(21)远离所述外导体(12)的一端，所述耦合接头(223)和所述负载接头(224)均与所述旋转调节盘(23)固定连接，所述旋转调节盘(23)可环绕所述外壳(21)的中轴线进行旋转。

6.根据权利要求5所述的一种同轴定向耦合器，其特征在于：所述旋转调节盘(23)开设有与所述耦合接头(223)和所述负载接头(224)对应的第二通孔(231)，所述连接件(221)穿过所述第二通孔(231)，所述连接件(221)向垂直于所述外导体(12)方向延伸。

7.根据权利要求5所述的一种同轴定向耦合器，其特征在于：所述同轴定向耦合器还包括屏蔽壳(225)，所述屏蔽壳(225)环绕所述连接件(221)设置，所述屏蔽壳(225)的一端与旋转调节盘(23)固定，所述屏蔽壳(225)的另一端与所述外导电套(2232)的圆周侧壁固定且显露所述外导电套(2232)的端部。

8.根据权利要求7所述的一种同轴定向耦合器，其特征在于：所述屏蔽壳(225)与连接件(221)之间还设置有绝缘环套。

9.根据权利要求1所述的一种同轴定向耦合器，其特征在于：所述耦合接头(223)连接补偿电路(3)，至少两个负载接头(224)中的一个所述负载接头(224)连接负载电阻。

10.根据权利要求9所述的一种同轴定向耦合器，其特征在于：所述补偿电路(3)包括第一电容、第二电容以及第一电感，所述第一电容的一端连接所述耦合接头(223)，所述第一电容的另一端分别与信号输出端、所述第二电容、所述第一电感的一端连接，所述第二电容和所述第一电感的另一端均接地。

Images