[发明专利]一种适用于毫米波及太赫兹波的定向耦合器

说明书

本发明公开了一种适用于毫米波及太赫兹波的定向耦合器，耦合器本体内形成有对称设置的第一主波导和第二主波导，第一主波导和第二主波导之间形成有隔断，第一主波导的两端设置为第一端口和第二端口，第二主波导的两端设置为第三端口和第四端口；隔断的中部设置为耦合段，耦合段的两侧相互平行设置以使得第一主波导和第二主波导的中部形成有一段相互平行的区域，耦合段上沿其长度方向上排列设置有多个耦合窗，每个耦合窗内均设置有上下对称的两个金属耦合探针，金属耦合探针通过介质支柱固定于耦合窗内。该定向耦合器对装配的容忍度很高，易于工程实现，工作频段可以高达500GHz以上。

技术领域

本发明涉及一种适用于毫米波及太赫兹波的定向耦合器。

背景技术

定向耦合器主要功能是实现信号的隔离、分离和混合，如功率的监测、源输出功率稳幅、信号源隔离、传输和反射的扫频测试等，广泛使用于卫星通信、雷达系统、仪器仪表、导航和射电天文中。随着系统工作带宽和工作频率的提高，对器件的加工和装配误差提出越来越高的要求，已经成为制约该类器件发展的核心关键之一。在毫米波段和太赫兹波频段，E面缝隙波导定向耦合结构是众多类型的波导定向耦合器中普遍采用的方式。该类型结构对于强耦合，如3dB耦合器制备相对容易，但对于需要弱耦合的场景，窄分支波导耦合窗除了存在难以加工的问题外，波导的装配精度要求也极高。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于毫米波及太赫兹波的定向耦合器，该定向耦合器对装配的容忍度很高，易于工程实现，工作频段可以高达500GHz以上。

为了实现上述目的，本发明提供了一种适用于毫米波及太赫兹波的定向耦合器，该定向耦合器包括：耦合器本体，所述耦合器本体内形成有对称设置的第一主波导和第二主波导，所述第一主波导和第二主波导之间形成有隔断，所述第一主波导的两端设置为第一端口和第二端口，所述第二主波导的两端设置为第三端口和第四端口，所述第一端口、第三端口、第四端口和第二端口沿逆时针方向顺次排布；所述隔断的中部设置为耦合段，所述耦合段的两侧相互平行设置以使得所述第一主波导和第二主波导的中部形成有一段相互平行的区域，所述耦合段上沿其长度方向上排列设置有多个耦合窗，每个所述耦合窗内均设置有上下对称的两个金属耦合探针，所述金属耦合探针通过介质支柱固定于所述耦合窗内。

优选地，所述第一主波导和第二主波导的传输截面中，沿水平方向的高度均为b，沿纵向方向的长度均为a。

优选地，所述耦合段沿水平方向上的宽度为ch，其中，λ为工作波长。

优选地，所述第一主波导和第二主波导的左端朝向彼此背向的方向弯曲以使得所述第一端口和第三端口远离，所述第一主波导和第二主波导的右端朝向彼此背向的方向弯曲以使得所述第二端口和第四端口远离。

优选地，所述耦合窗的长度为ck，高度为2cs，相邻两个所述耦合窗之间的间距为L；其中，ck＜λ，L＜λ，2cs＝0.1a～0.3a。

优选地，所述耦合段的两端对称设置。

优选地，所述耦合窗的高度2cs与所述耦合窗的数量n为反比关系，所述耦合窗的数量n与耦合度为正比关系。

优选地，所述金属耦合探针的长度为PL，PL＞ch，所述金属耦合探针深入所述第一主波导或第二主波导内的长度不大于

优选地，所述金属耦合探针的厚度为Pd，所述介质支柱的高度为S，所述介质支柱的的宽度为PW，其中，2(S+Pd)≤2cs，PW＝ch。

优选地，所述介质支柱为熔融石英材质，所述金属耦合探针的材料是易导电的金属。

根据上述技术方案，本发明对装配的容忍度很高，易于工程实现，工作频段可以高达500GHz以上。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明