[发明专利]一种高方向性矩形波导定向耦合器

说明书

本发明涉及一种高方向性矩形波导定向耦合器，属于微波器件技术领域，解决了现有定向耦合器的方向性较差造成的测量信号误差较大的问题。定向耦合器包括矩形波导和多个耦合头；多个耦合头按矩形波导的功率传输方向依次设置在矩形波导的一个宽面；其中，每一耦合头均包括与宽面垂直的两个端口；矩形波导与任一耦合头组成一个四端口网络；矩形波导的两端分别为四端口网络的输入端口和输出端口，耦合头的两个端口分别为四端口网络的耦合端口和隔离端口。实现了传输功率的测量，方向性指标较高，具有较高的实用价值。

技术领域

本发明涉及微波器件技术领域，尤其涉及一种高方向性矩形波导定向耦合器。

背景技术

定向耦合器是微波系统中最常用的元件之一，尤其是在微波功率测量系统中，往往需要利用定向耦合器把功率信号耦合到测量系统能够测量的范围之内，再对信号进行精确地测量和分析。

现有的矩形波导定向耦合器的方向性普遍不是很高，一般国外厂商制造产品的技术指标是30dB，不能满足高精度测量和控制需求，尤其是在负载剧烈变化的工作场合下，随着反射功率的幅度大小和相位位置的变化，定向耦合器的采样信号测量值会有较大的波动，这就带来很大的测量误差。

本申请所涉及的设备及校准标定测试方法是为了实现国家重大科技基础设施项目高能同步辐射光源工程的储存环和增强器的500MHz高频系统相关的高功率传输组件设备的高性能要求开发而成的，并且可以广泛应用于高指标要求的微波射频功率源、通讯及雷达系统设备中。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种高方向性矩形波导定向耦合器，用以解决现有的定向耦合器方向性较差造成的测量信号误差较大的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种高方向性矩形波导定向耦合器，用于微波功率测量；所述定向耦合器包括矩形波导和多个耦合头；

多个所述耦合头按矩形波导的功率传输方向依次设置在所述矩形波导的一个宽面；其中，每一所述耦合头均包括与所述宽面垂直的两个端口；

所述矩形波导与任一耦合头组成一个四端口网络；所述矩形波导的两端分别为所述四端口网络的输入端口和输出端口，所述耦合头的两个端口分别为所述四端口网络的耦合端口和隔离端口；

选择至少一个所述耦合头进行微波功率测量，至少一个所述耦合头的隔离端口连接一匹配终端负载；微波功率从定向耦合器的输入端口输入，从至少一个所述耦合头的耦合端口进行微波功率的测量。

进一步，所述耦合头的两个端口为两条同轴传输线；每一同轴传输线均包括由内向外同轴设置的内导体和外导体；

所述耦合头还包括一个耦合片，所述耦合片的两端设置有焊锡孔，通过所述焊锡孔与所述两个内导体的底部焊接。

进一步，所述支撑件的材质为聚四氟乙烯。

进一步，所述两个内导体关于耦合片的中心点对称设置，且两个内导体之间的距离范围为25～50mm。

进一步，所述耦合片为矩形薄片，所述矩形薄片的长度范围为20～60mm，宽度范围为2～20mm，高度范围为1～5mm；

所述耦合片的四角设置有圆形倒角，所述圆形倒角的半径为0.5～2.5mm。

进一步，所述耦合头还包括外壳，矩形波导安装耦合头的宽面设置有用于安装所述耦合头的通孔，所述外壳的外径与通孔内径相适配；

所述外壳为圆筒形状，下部向内方向设置有边沿，耦合片穿过所述边沿深入矩形波导中；所述外壳的内径范围为20～80mm。

进一步，两个所述内导体的连线与矩形波导中的功率传输方向构成旋转角度，所述旋转角度用于改变定向耦合器的方向性能；

所述旋转角度的范围为0～90度。