CN219610719U - 一种四分支波导定向耦合器 - Google Patents
一种四分支波导定向耦合器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN219610719U CN219610719U CN202321423408.0U CN202321423408U CN219610719U CN 219610719 U CN219610719 U CN 219610719U CN 202321423408 U CN202321423408 U CN 202321423408U CN 219610719 U CN219610719 U CN 219610719U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- waveguide
- branch
- directional coupler
- branch waveguide
- branched
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Waveguides (AREA)
Abstract
本实用新型涉及太赫兹波传播技术领域，公开了一种四分支波导定向耦合器，包括平行排列的主波导和副波导，所述主波导上的两个端口分别为输入端口、直通端口，所述副波导上的两个端口分别为耦合端口和隔离端口，且所述输入端口和隔离端口位于同一侧，所述直通端口和耦合端口位于同一侧，且所述主波导和副波导之间依次连接有第一分支波导、第二分支波导、第三分支波导和第四分支波导，且所述第一分支波导和第四分支波导的尺寸相同，所述第二分支波导的尺寸和第三分支波导的尺寸相同。本实用新型的一种四分支波导定向耦合器，能够工作于670GHz实现功率分配的3dB定向耦合器，同时该耦合器有结构简单、隔离性好和工作带宽大等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及太赫兹波传播技术领域，具体涉及一种四分支波导定向耦合器。
背景技术
太赫兹波(THz)是频率范围为0.1-10THz的电磁波，在电磁频谱的微波和红外区域之间架起了桥梁，在过去20年里引起人们越来越多的关注。太赫兹定向耦合器是一种具有方向性的无源器件，在多种太赫兹电路系统中都有重要的作用。当前，太赫兹频段缺少大功率信号源，而定向耦合器可用于功率分配与合成电路，是组成太赫兹信号源的关键器件；在太赫兹功率监测系统中，主要采用弱耦合定向耦合器，将少量的功率分配到测量电路中，以实现功率监测；在太赫兹通信系统中，定向耦合器主要用于天线阵列的馈电网络；因此，在这种背景下，对太赫兹定向耦合器高性能低损耗的研究，使其更好的应用于太赫兹系统成为了一种具有非常大潜力和价值的研究内容。现有技术缺点在于：1.由于频率的升高，太赫兹定向耦合器的相对带宽较窄，限制了耦合器在宽频带的应用；2.虽然定向耦合器的设计结构多种多样，但普遍存在耦合尺寸较大，结构不够紧凑的问题。因此，设计一种具有大带宽和结构紧凑的太赫兹分支波导定向耦合器在提高太赫兹通信的通信容量和有效利用工作带宽等方面具有重要的应用价值。
实用新型内容
本实用新型提供一种四分支波导定向耦合器，以实现上述目标。
本实用新型通过下述技术方案实现：
一种四分支波导定向耦合器，包括平行排列的主波导和副波导，所述主波导上的两个端口分别为输入端口、直通端口，所述副波导上的两个端口分别为耦合端口和隔离端口，且所述输入端口和隔离端口位于同一侧，所述直通端口和耦合端口位于同一侧，且所述主波导和副波导之间依次连接有第一分支波导、第二分支波导、第三分支波导和第四分支波导，且所述第一分支波导和第四分支波导的尺寸相同，所述第二分支波导的尺寸和第三分支波导的尺寸相同。
作为优化，所述第一分支波导和第二分支波导之间的间距与所述第三分支波导和第四分支波导之间的间距相同。
作为优化，所述第一分支波导和第二分支波导之间的间距大于所述第二分支波导和第三分支波导之间的间距。
作为优化，所述主波导和副波导均为横截面相同的矩形波导。
作为优化，所述主波导和副波导的横截面的厚度为380μm，高度为190μm。
作为优化，所述第一分支波导、第二分支波导、第三分支波导、第四分支波导的厚度为380μm。
作为优化，所述第一分支波导、第四分支波导在太赫兹波传输的方向上的宽度为45μm。
作为优化，所述第二分支波导、第三分支波导在太赫兹波传输的方向上的宽度为103μm。
作为优化，所述第一分支波导、第二分支波导、第三分支波导、第四分支波导的高度为133μm。
作为优化，所述第一分支波导和第二分支波导之间的间距为64μm，所述第二分支波导和第三分支波导之间的间距为35μm。
本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本实用新型的一种四分支波导定向耦合器，能够工作于670GHz实现功率分配的3dB定向耦合器，同时该耦合器有结构简单、隔离性好和工作带宽大等优点。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
图1为本实用新型所述的一种四分支波导定向耦合器的结构示意图；
图2为图1的含有尺寸的正视图；
图3为本实用新型所述的一种四分支波导定向耦合器的耦合度曲线和隔离度曲线；
图4为本实用新型所述的一种四分支波导定向耦合器的方向性曲线。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
术语解释：
太赫兹波：指频率介于电子学和光子学之间的波段；
矩形波导：矩形波导是指横截面为矩形的空心金属管，它将传输的电磁波完全限制在金属管内延其轴向传播，具有损耗小、功率容量大、结构简单等特点；
分支波导定向耦合器：将主波导中传输的电磁波通过支路耦合到副波导，并互相干涉，达到在副波导中只沿一个方向传输的效果。
耦合度C：定义为主波导输入功率P1与副波导耦合臂的输出功率P3之比，其单位为dB。耦合度的数值越大，则通过耦合端的能量越小。当耦合度为3dB时，能量从输出端和耦合端均匀输出，可用于信号的等比例分配。
隔离度I：定义为主波导输入功率P1与副波导隔离臂的输出功率P4之比；
方向性D：定义为副波导耦合臂P3与副波导隔离臂的输出功率P4之比；
本实施例1提供一种四分支波导定向耦合器，如图1-图4所示，包括平行排列的主波导和副波导，所述主波导上的两个端口分别为输入端口port1、直通端口port2，所述副波导上的两个端口分别为耦合端口port3和隔离端口port4，且所述输入端口port1和隔离端口port4位于同一侧，所述直通端口port2和耦合端口port3位于同一侧，且所述主波导和副波导之间依次连接有第一分支波导、第二分支波导、第三分支波导和第四分支波导，且所述第一分支波导和第四分支波导的尺寸相同，所述第二分支波导的尺寸和第三分支波导的尺寸相同。
在进行具体的尺寸说明之前，先说一下厚度、高度、宽度的定义。
如图1所示，这里说的厚度，是指y轴方向的长度；高度，是指z轴方向上的长度，宽度，是指x轴方向上的长度。
接下来，对本实用新型的一种四分支波导定向耦合器，
如图2所示，所述第一分支波导和第二分支波导之间的间距与所述第三分支波导和第四分支波导之间的间距相同，本实施例中，第一分支波导和第二分支波导之间的间距为64μm，第三分支波导和第四分支波导之间的间距为64μm。
而所述第一分支波导和第二分支波导之间的间距大于所述第二分支波导和第三分支波导之间的间距，第二分支波导和第三分支波导之间的间距为35μm。
所述主波导和副波导均为横截面相同的矩形波导，主波导和副波导的表面金属为铜，所述主波导和副波导的横截面的厚度为380μm，高度为190μm。
而所述第一分支波导、第二分支波导、第三分支波导、第四分支波导的厚度为380μm，所述第一分支波导、第四分支波导在太赫兹波传输的方向上的宽度为45μm，所述第二分支波导、第三分支波导在太赫兹波传输的方向上的宽度为103μm，所述第一分支波导、第二分支波导、第三分支波导、第四分支波导的高度为133μm。
图2为四分支波导定向耦合器的结构尺寸示意图。不同物理量的定义如下：(第二、第三)分支波导的宽度为c，(第一、第四)分支波导的宽度为a，分支波导中心间距为l和分支波导长度为l1。
可以得到如图2所示，(第一、第四)分支波导的宽度a＝45μm，(第二、第三)分支波导的宽度c＝103μm；(第一、第二、第三、第四)分支波导中心间距l＝138μm，(第一、第二、第三、第四)分支波导的高度l1＝133μm。
从图3的仿真结果可知，频率在640GHz～700GHz范围内耦合度为3dB，隔离度大于30dB，即副波导隔离臂的输出功率只有输入功率的千分之一，隔离性能是非常好的。在中心频率670GHz附近，其耦合端的输出不平度小于1dB，耦合度较为平稳。
图4为工作频率为670GHz的四分支波导定向耦合器的方向性曲线。由图4可以看出：在640-700GHz的频带范围内，该结构的耦合器的方向性大于28dB；在工作频率为690GHz附近的方向性最好，其方向性的数值大于42dB，并且该耦合器的带宽较宽，各项指标表明工作在中心频率为670GHz的四分支波导定向耦合器是一款性能极好的定向耦合器。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种四分支波导定向耦合器，其特征在于，包括平行排列的主波导和副波导，所述主波导上的两个端口分别为输入端口、直通端口，所述副波导上的两个端口分别为耦合端口和隔离端口，且所述输入端口和隔离端口位于同一侧，所述直通端口和耦合端口位于同一侧，且所述主波导和副波导之间依次连接有第一分支波导、第二分支波导、第三分支波导和第四分支波导，且所述第一分支波导和第四分支波导的尺寸相同，所述第二分支波导的尺寸和第三分支波导的尺寸相同。
2.根据权利要求1所述的一种四分支波导定向耦合器，其特征在于，所述第一分支波导和第二分支波导之间的间距与所述第三分支波导和第四分支波导之间的间距相同。
3.根据权利要求2所述的一种四分支波导定向耦合器，其特征在于，所述第一分支波导和第二分支波导之间的间距大于所述第二分支波导和第三分支波导之间的间距。
4.根据权利要求1所述的一种四分支波导定向耦合器，其特征在于，所述主波导和副波导均为横截面相同的矩形波导。
5.根据权利要求4所述的一种四分支波导定向耦合器，其特征在于，所述主波导和副波导的横截面的厚度为380μm，高度为190μm。
6.根据权利要求1所述的一种四分支波导定向耦合器，其特征在于，所述第一分支波导、第二分支波导、第三分支波导、第四分支波导的厚度为380μm。
7.根据权利要求1所述的一种四分支波导定向耦合器，其特征在于，所述第一分支波导、第四分支波导在太赫兹波传输的方向上的宽度为45μm。
8.根据权利要求1所述的一种四分支波导定向耦合器，其特征在于，所述第二分支波导、第三分支波导在太赫兹波传输的方向上的宽度为103μm。
9.根据权利要求1所述的一种四分支波导定向耦合器，其特征在于，所述第一分支波导、第二分支波导、第三分支波导、第四分支波导的高度为133μm。
10.根据权利要求3所述的一种四分支波导定向耦合器，其特征在于，所述第一分支波导和第二分支波导之间的间距为64μm，所述第二分支波导和第三分支波导之间的间距为35μm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202321423408.0U CN219610719U (zh) | 2023-06-06 | 2023-06-06 | 一种四分支波导定向耦合器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202321423408.0U CN219610719U (zh) | 2023-06-06 | 2023-06-06 | 一种四分支波导定向耦合器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN219610719U true CN219610719U (zh) | 2023-08-29 |
Family
ID=87749672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202321423408.0U Active CN219610719U (zh) | 2023-06-06 | 2023-06-06 | 一种四分支波导定向耦合器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN219610719U (zh) |
-
2023
- 2023-06-06 CN CN202321423408.0U patent/CN219610719U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN204966651U (zh) | 一种宽带毫米波波导分支定向耦合器 | |
| CN1925211B (zh) | 半模基片集成波导滤波器 | |
| CN113113279B (zh) | 一种余弦栅加载类正弦波导慢波结构 | |
| CN108461884A (zh) | 四分支端口平板介质太赫兹波导耦合器 | |
| CN112164853B (zh) | 一种基于微带线和基片集成波导结构的前向波定向耦合器 | |
| CN107275738B (zh) | 基于磁耦合原理的波导-微带功率合成器 | |
| CN113161709A (zh) | 宽带毫米波混合波导魔t功分器/合成器 | |
| CN109638403B (zh) | 一种双模紧凑型过模定向耦合器 | |
| CN206585050U (zh) | 一种v波段宽带波导分支定向耦合器 | |
| CN219393671U (zh) | 太赫兹波导定向耦合器、电路结构及电子设备 | |
| CN219610719U (zh) | 一种四分支波导定向耦合器 | |
| CN200950464Y (zh) | 半模基片集成波导滤波器 | |
| CN113851809B (zh) | 一种基于人工表面等离激元的非互易耦合器 | |
| CN116111312A (zh) | 基于主副不同脊波导宽带双定向耦合器及矢量网络分析仪 | |
| CN101667675A (zh) | 一种适用于毫米波功率合成及分配的波导结构 | |
| CN108598655B (zh) | 一种紧凑型宽带矩形波导耦合器 | |
| CN208062483U (zh) | 一种高耦合效率的泵浦合束器 | |
| CN115764225B (zh) | 一种波导功分器 | |
| CN219575910U (zh) | 一种镜像阵列高定向耦合器 | |
| Jiang et al. | A Novel Differential Microstrip Line Based on Spoof Surface Plasmon Polaritons | |
| CN116345096B (zh) | 一种低幅度不平坦度的太赫兹90°波导滤波耦合器 | |
| CN113690556B (zh) | 一种d波段环行器 | |
| CN117878563A (zh) | 一种毫米波太赫兹高阶模式圆波导超宽带定向耦合器 | |
| CN216648570U (zh) | 一种定向波导耦合器 | |
| WO2023123720A1 (zh) | 一种适用于亚毫米波频段的波导cpw过渡转换装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |