[发明专利]耦合段宽度变化定向耦合器

说明书

技术领域

本发明涉及一种定向耦合器。具体地说，涉及一种结构紧凑、方向性好、耦合度平坦、功率容量大的定向耦合器。

背景技术

定向耦合器是现代微波通信和军事电子系统中的一种通用元件， 主要用于对信号进行取样测量。 定向耦合器也可以用作功分器或衰减器。多孔定向耦合器由于其耦合系数平坦度比较高、方向性比较好，应用十分广泛。普通的多孔定向耦合器一般采用均匀的主传输线和副传输线以及跨接在二者之间的若干个耦合孔来实现。高耦合系数、耦合系数平坦度、主传输线反射系数和定向耦合器的方向性为多孔定向耦合器的主要参数。在普通的多孔定向耦合器中，高耦合系数、耦合系数平坦度、主传输线反射系数、方向性等参数的改进需要采用数目很大的耦合孔， 比如20~40个， 导致定向耦合器的长度增大， 同时导致主传输线上过高的插入损耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种紧凑型高方向性好、耦合度平坦、功率容量大的定向耦合器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

耦合段宽度变化定向耦合器，包括主传输线C和至少1个副传输线D，主传输线C一端设置有输入端，主传输线C另一端设置有输出端，副传输线D一端设置有耦合端，副传输线D另一端设置有隔离端，还包括至少两个连通主传输线和副传输线的耦合孔。

为了改善耦合段宽度变化定向耦合器的主要性能参数，我们采取以下步骤：

第一步，我们让主传输线C的宽度变化：主传输线 C包括至少两个在与输入端中心处法线相反的方向互相连通的主线段；所述输入端和输出端分别设置在主传输线 C两端并与主传输线 C连通；至少有一个主线段的最大宽度比另一个主线段的最大宽度大3%或大3%以上。

第二步，我们让主传输线C的高度变化：主传输线 C包括至少两个在与输入端中心处法线相反的方向互相连通的主线段；所述输入端和输出端分别设置在主传输线 C两端并与主传输线 C连通；至少有一个主线段的最大高度比另一个主线段的最大高度大3%或大3%以上。

第三步，我们让副传输线D传输线的宽度变化：至少1个副传输线D包括至少两个在与隔离端中心处法线相反的方向互相连通的副线段，1个耦合端和1个隔离端分别设置在每个副传输线D的两端并与副传输线D连通；至少有一个副线段的最大宽度比另一个副线段的最大宽度大3%或大3%以上。

第四步，我们让副传输线D传输线的高度变化：至少1个副传输线D包括至少两个在与隔离端中心处法线相反的方向互相连通的副线段，1个耦合端和1个隔离端分别设置在每个副传输线D的两端并与副传输线D连通；至少有一个副线段的最大高度比另一个副线段的最大高度大3%或大3%以上。

第五步，我们在耦合孔中添加金属体A：至少1个所述耦合孔中设置有至少一个金属体A，该金属体A只在一个方向与所处的耦合孔的内表面连接。所述金属体A为调谐螺钉，其进入到所处耦合孔内的深度可以从该耦合段宽度变化定向耦合器外加以改变并固定。

第六步，我们在副传输线D中设置金属体B: 至少1个副传输线D包括至少两个在与隔离端中心处法线相反的方向互相连通的副线段，1个耦合端和1个隔离端分别设置在每个副传输线D的两端并与副传输线D连通；至少一个所述副线段中设置有至少一个金属体B，该金属体B只在一个方向与所处的副线段的内表面连接。所述金属体B为调谐螺钉，其进入到所处副线段内的深度可以从该耦合段宽度变化定向耦合器外加以改变并固定。

第七步，为了改善耦合段宽度变化定向耦合器的耦合系数的平坦度，在至少1个副传输线D的耦合端和与该耦合端相连通的外界传输线之间设置有至少1个相互连通的耦合段；该耦合端和与之相连通的外界传输线以及位于二者之间的所有相互连通的耦合段构成耦合段组件E； 所述耦合段组件E在所述耦合段处的反射系数大于-13dB。

为了达到以上目的，我们有三种选择：1)所有耦合段和耦合端中至少有一个的最大宽度与比另一个的最大宽度大5%或大5%以上。2)所有耦合段和耦合端中至少有一个的最大高度与比另一个的最大高度大5%或大5%以上。3）、至少1个所述耦合段中设置有至少一个金属体C，该金属体C只在一个方向与所处的耦合段的内表面连接。为了调谐方便，所述金属体C为调谐螺钉,其进入到所处耦合段内的深度可以从该耦合段宽度变化定向耦合器外加以改变并固定。