[发明专利]一种改进型太赫兹分支波导耦合器

说明书

一种改进型太赫兹分支波导耦合器，涉及定向分支波导耦合器领域。所述太赫兹分支波导耦合器中，第二电磁场通道位于第一金属隔栅和第二金属隔栅之间，第一金属隔栅靠近主通道和第二电磁场通道的一端形成第一耦合内圆角，靠近耦合通道和第二电磁场通道的一端形成第三耦合内圆角，第二金属隔栅靠近主通道和第二电磁场通道的一端形成第二耦合内圆角，靠近耦合通道和第二电磁场通道的一端形成第四耦合内圆角。本发明在第二电磁场通道两边的金属隔栅上形成4个内圆角，增大了第二电磁场通道的耦合系数，在保证与普通5分支线结构耦合器相同甚至更好性能的基础上，将分支波导结构最窄耦合通道的宽度提升至0.3mm级，大大降低了加工难度和成本。

技术领域

本发明涉及定向分支波导耦合器，具体涉及一种改进型太赫兹分支波导耦合器。

背景技术

太赫兹波是国际学术界公认的一个非常重要的前沿技术领域，它是波长在 3mm-0.03mm(100GHz-10THz)区间的电磁辐射，其波段位于微波和红外之间。由于其所处的特殊位置，太赫兹波可以表现出许多有别于其他种类电磁辐射的独特特性，这些特性决定了太赫兹波在很多领域具有广泛的应用前景。伴随着太赫兹技术的发展，它在物体成像、环境监测、医疗诊断、射电天文、宽带移动通讯等方面具有重大的科学价值和广阔的应用前景。

定向耦合器是用于功率分配的四端口无源元件，在电子对抗、通信系统、雷达系统以及测试测量仪器中有着不可缺少的作用，主要用于合成和分配功率、扩大功率量程、监视功率和频谱等。在一些重要的微波测量仪器中如矢量网络分析仪、反射计等，定向耦合器也有着比较广泛的应用。太赫兹波作为当前电子技术解决未来电磁波频谱拥挤问题而开拓的主要频段，在通信、反恐侦测和天文探测等方面得到了广泛的关注，而定向耦合器是电路中重要的器件，因此研究太赫兹频段的定向耦合器有非常高的应用价值。

在太赫兹频段，由于电路尺寸急剧减小，导致传统微带线耦合器加工困难。波导电桥是一种常用的能够在太赫兹波段内实现功率分配/合成的电路结构，而且分支波导定向耦合器是一种四端口的紧耦合正交混合电桥，具有各端口匹配、隔离度高、插入损耗小等优点，改善了三端口元件的不足，且具有高功率容量的特性，使其在大功率合成中具有非常大的应用潜力。目前，为了保证其性能，太赫兹频段分支波导定向耦合器大都采用5分支线结构，如图1所示，而5分支线结构最窄耦合通道的宽度通常在0.1mm级，这不仅对腔体加工提出了较高的要求，窄隔栅结构在加工过程中也极易出现弯曲甚至折断。5分支线结构波导定向耦合器由于其最窄耦合通道的宽度较窄，导致其对尺寸极其敏感，在实际加工中，若无法保证加工精度，会明显恶化耦合器的性能；同时，高精度的腔体加工要求也极大地增加了加工成本，并且窄隔栅结构的存在又会导致耦合器的稳定性和使用寿命大打折扣。

发明内容

本发明的目的在于，针对传统的太赫兹分支波导定向耦合器存在的缺陷，提出了一种改进型的太赫兹分支波导耦合器。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种改进型太赫兹分支波导耦合器，包括信号输入端1、隔离端2、信号直接输出端3、第一电磁场通道4、第二电磁场通道5、第三电磁场通道6、第一金属隔栅8-1、第二金属隔栅8-2、信号耦合输出端9；其中，所述第二电磁场通道位于第一金属隔栅8-1和第二金属隔栅8-2之间，所述第一金属隔栅8-1靠近主通道和第二电磁场通道5的一端形成第一耦合内圆角7-1，靠近耦合通道和第二电磁场通道5的一端形成第三耦合内圆角7-3，所述第二金属隔栅8-2靠近主通道和第二电磁场通道5的一端形成第二耦合内圆角7-2，靠近耦合通道和第二电磁场通道5的一端形成第四耦合内圆角7-4；

信号经输入端1进入耦合器后，一部分经主通道输出至直接输出端3，另一部分经第一电磁场通道4、第二电磁场通道5和第三电磁场通道6后，经过耦合通道输出至信号耦合输出端9。

进一步地，所述太赫兹分支波导耦合器为轴对称结构。