[发明专利]主副矩形同轴线尺寸不同的定向耦合器

说明书

技术领域

本发明涉及主副矩形同轴线尺寸不同的定向耦合器，具体地说，是涉及一种利用单孔或双孔进行耦合的主副矩形同轴线尺寸不同的定向耦合器。

背景技术

定向耦合器是微波系统中应用广泛的一种微波器件，它的主要作用是将微波信号按一定的比例进行功率分配；定向耦合器由两根传输线构成，同轴线、矩形波导、圆波导、带状线和微带线等都可构成定向耦合器；所以从结构来看定向耦合器种类繁多，差异很大，但从它们的耦合机理来看主要分为四种，即小孔耦合、平行耦合、分支耦合以及匹配双T。

    在20世纪50年代初以前，几乎所有的微波设备都采用金属波导和波导电路，那个时候的定向耦合器也多为波导小孔耦合定向耦合器；其理论依据是Bethe小孔耦合理论，Cohn和Levy等人也做了很多贡献。

    随着航空和航天技术的发展，要求微波电路和系统做到小型化、轻量化和性能可靠，于是出现了带状线和微带线，随后由于微波电路与系统的需要又相继出现了鳍线、槽线、共面波导和共面带状线等微波集成传输线，这样就出现了各种传输线定向耦合器。

传统单孔定向耦合器有一些的优点：如结构简单、参数少，设计起来比较方便；但是它还存在着一些缺点：如带宽窄、方向性差，只有在设计频率处工作合适，偏离开这个频率，方向性将降低。

传统多孔定向耦合器虽然可以做到很宽的带宽，但也存在着一些缺点，如体积大、加工精度要求高、插入损耗高，特别是在毫米波太赫兹波段，过高的插损使该器件失去使用价值；这就激励我们去设计一种能克服这些缺点的新型定向耦合器。

发明内容

本发明的目的在于克服传统定向耦合器的一些缺点，提供了一种紧凑型、插入损耗低的主副矩形同轴线尺寸不同的定向耦合器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：包括结构相同的主矩形同轴线和副矩形同轴线、以及作为耦合通道的耦合孔；主矩形同轴线作为微波主通道，副矩形同轴线作为取样信号通道，其中，主矩形同轴线包括外导体、以及设置在外导体内部且轴线与外导体轴线重合的内导体；主矩形同轴线和副矩形同轴线相互隔离；主矩形同轴线通过1个或2个耦合孔与副矩形同轴线连通，至少1个耦合孔包括贴附在主矩形同轴线外导体侧壁或/和副矩形同轴线外导体侧壁的中空耦合管，中空耦合管靠近主矩形同轴线外导体的侧壁连接有三端开口的耦合腔，耦合腔与中空耦合管导通，耦合腔位于主矩形同轴线外导体和副矩形同轴线外导体之间并与主矩形同轴线和副矩形同轴线导通；

主矩形同轴线的尺寸表示为：a1*h1，副矩形同轴线的尺寸表示为：a2*h2，a1、a2分别表示为主矩形同轴线的外导体宽度和副矩形同轴线的外导体宽度，h1 、h2分别表示为主矩形同轴线的外导体高度和副矩形同轴线的外导体高度；

主矩形同轴线的尺寸和副矩形同轴线的尺寸情况如下：

情况A：当主矩形同轴线的尺寸大于副矩形同轴线的尺寸时，

h2*10%＜h1＜h2*80%或/和a2*10%＜a1＜a2*80%；

情况B：当主矩形同轴线的尺寸小于副矩形同轴线的尺寸时，

h1*10%＜h2＜h1*80%或/和a1*10%＜a2＜a1*80%；

情况C：主矩形同轴线的尺寸等于副矩形同轴线的尺寸时，

a1=a2且h1=h2。

中空耦合管贴附在主矩形同轴线的外导体侧壁或/和中空耦合管贴附在副矩形同轴线的外导体侧壁。

耦合腔在其俯视方向的投影形状为圆形或多边形。

与传统的单孔定向耦合器相比，本发明的改进点为：1、将传统的耦合孔的位置进行调整，相应的设计出与调整后结构相匹配的耦合孔，即本发明中的耦合孔由耦合腔和中空耦合管组成，其中设置位置时，耦合腔设置在主矩形同轴线和副矩形同轴线之间的，用以连通主矩形同轴线和副矩形同轴线，由于还设置有中空耦合管，可进一步的增强耦合性；2、本发明还可以在现有单孔定向耦合器的基础上增加一个上述由耦合腔和中空耦合管构成的耦合孔，或者直接增加两个改进后的耦合孔，代替原始的耦合孔，使波导之间的耦合得到增强；3、由于实验发现，当我们采用普通的主矩形同轴线和副矩形同轴线进行设计时，普通结构的方向性要比标准结构的方向性好，因此，本发明中采用的主矩形同轴线和副矩形同轴线在尺寸方面做出调整，可额外的增加耦合器的方向性。