[发明专利]一种基于宽带脊传输线耦合结构的微波辐射器

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于宽带脊传输线耦合结构的微波辐射器。具体地说，是涉及在底部和脊结构上开有耦合孔的单脊、双脊波导结构，可以构成超宽带的微波器件，包括定向耦合器、功分器、天线阵、滤波器，等等。

背景技术

波导传输线由于其功率容量高和插损小，在大功率微波通信和远程雷达等领域应用广泛。随着民用通信和军事电子系统的工作频率提高到毫米波和太赫兹频段，波导可能成为传输线的首选。脊波导具有更宽的工作带宽和相对较小的尺寸，常常替代普通矩形波导应用在宽带或小型化系统中。最近文献上报道的所谓脊缝波导，保持了普通脊波导宽带的优点，同时不需要盖板与底座之间的良好接触，在毫米波和太赫兹频段预示着很好的应用前景。但是，脊波导和脊缝波导由于其电场集中在金属脊与盖板之间，与外界的耦合比较弱。脊波导和脊缝波导的宽带耦合仍然是微波技术领域的急待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种宽带脊传输线耦合结构。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于宽带脊传输线耦合结构的微波辐射器，包括空管和至少一根只在一侧与所述空管相连的金属脊；所述空管与所述金属脊均为柱状结构，其横截面的形状沿其轴线不变；所述脊传输线耦合结构还包括副结构和连通所述空管和所述副结构的耦合孔；所述金属脊上靠近该金属脊与所述空管的连接处开有横向穿过该金属脊的脊孔；所述脊孔为所述金属脊挖去一部分金属而形成；所述脊孔与所述耦合孔连通，所述脊孔、耦合孔沿其轴线至少设置两个；所述脊传输线耦合结构构成天线阵。

进一步地，为了不严重地改变所述脊传输线的传播特性，脊孔的开设不能破坏金属脊的指向空管内部方向的边沿；所述脊孔与金属脊的朝向副结构的相反方向的边沿有一定安全间距。

为了获得较强的耦合，脊孔的开设应该尽量靠近金属脊的指向空管内部方向的边沿：所述脊孔的最大高度大于所在处的金属脊的最大高度的2/3。

所述脊传输线可以是单脊波导，副结构也可以是单脊波导：所述副结构3也包括一根空管A和至少一根只在一侧与该空管A相连的金属脊A；所述金属脊A上靠近该金属脊A与所述空管A的连接处开有脊孔A，所述脊孔A为所述金属脊A挖去一部分金属而形成；所述脊孔A与所述耦合孔连通；所述脊孔A与金属脊A的朝向空管的相反方向的边沿有一定安全间距。

进一步地，所述脊孔、脊孔A和耦合孔沿其轴线至少设置两个；所述脊传输线耦合结构构成单脊波导定向耦合器、电桥或功分器。

进一步地，所述脊传输线可以是双脊波导，副结构也可以是双脊脊波导：在空管中还设置有另一根只在一侧与所述空管相连的金属脊；该金属脊为柱状结构，其横截面的形状沿其轴线不变；所述副结构3包括空管A和两根只在一侧与所述空管A相连的金属脊A；在邻近的金属脊和金属脊A上靠近该金属脊与所述空管的连接处开有脊孔，靠近该金属脊A与所述空管A的连接处开有脊孔A；所述脊孔和脊孔A为所述金属脊和金属脊A挖去一部分金属而形成；所述脊孔和脊孔A与所述耦合孔连通；所述脊孔A与金属脊A的朝向空管的相反方向的边沿有一定安全间距。

进一步地，所述脊孔、脊孔A和耦合孔沿其轴线至少设置两个；所述脊传输线耦合结构构成双脊波导定向耦合器、电桥或功分器。

进一步地，所述脊传输线可以为脊缝波导：空管中还设置有许多金属凸台；所述金属凸台只在一个方向上与所述空管相连。

进一步地，所述副结构为开敞结构。所述脊传输线耦合结构构成电磁波辐射器。

进一步地，所述副结构为封闭空间，构成电磁波谐振腔。所述脊传输线耦合结构与所述谐振腔耦合。

进一步地，沿其轴线安排有至少两组所述脊孔和耦合孔和耦合腔；所述脊传输线耦合结构构成滤波器，特别是带阻滤波器。

开有耦合缝和耦合缝A的脊传输线耦合结构可以分别用于构成强耦合的定向耦合器、电桥和功分器等，宽带耦合天线和天线阵，宽带带阻滤波器等。

本发明提供了一种较强耦合的脊传输线耦合结构。通过在传输线的底部开孔和在所述金属脊上开孔，并将二者连通，实现该脊传输线与外界的较强耦合。由于在工作频段，脊传输线的电场和表面电流集中在脊结构顶端。脊结构的顶端保持连续保证了脊传输线的传播特性。

附图说明

图1为本发明和实施实例一的纵向示意图；

图2为图1的AA向剖视示意图；

图3为实施实例二的纵向示意图；

图4为图3的AA向剖视示意图；

图5为实施实例三的纵向示意图；

图6为图5的AA向剖视示意图；

图7为实施实例四的纵向示意图；