[发明专利]一种超低幅度不平坦度的E面分支波导定向耦合器

说明书

本发明公开了一种超低幅度不平坦度的E面分支波导定向耦合器，包括两个相互平行的标准矩形波导，以及设置在两个标准矩形波导耦合面间的多个相互平行的波导分支，两个波导分支之间的波导壁设置有凹槽。本发明通过在分支波导之间的波导壁上增加凹槽进行优化，相比于传统分支波导定向耦合器，在相同工作带宽内实现超低幅度不平坦度。

技术领域

本发明涉及毫米波太赫兹雷达或通信技术领域，具体涉及一种超低幅度不平坦度的E面分支波导定向耦合器。

背景技术

定向耦合器是用于功率分配的四端口无源元件，在微波系统中应用广泛。其在电子对抗、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。其主要用途有合成和分配功率、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，因此研究毫米波甚至是太赫兹频段的定向耦合器有非常高的应用价值。在毫米波频段或者是太赫兹频段，电路尺寸急剧减小，导致传统微带线耦合器加工困难。波导定向耦合器是一种非常常用的能够在毫米波或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，而且具有高功率容量的特性，使其在大功率合成中具有非常高的应用潜力，其中传统五分支波导结构如图1所示。

然而传统分支波导定向耦合器的两个输出端口之间的幅度不平坦度与工作带宽呈反比，想要实现更宽的工作带宽，中心频率处的幅度不平坦度必然会恶化，从而影响分支波导定向耦合器的性能。

发明内容

为了在相对宽的工作频带内实现更低的幅度不平坦度，本发明提供了一种超低幅度不平坦度的E面分支波导定向耦合器，本发明通过在分支波导之间的波导壁上增加凹槽进行优化，相比于传统分支波导定向耦合器，在相同工作带宽内实现超低幅度不平坦度。

本发明通过下述技术方案实现：

一种超低幅度不平坦度的E面分支波导定向耦合器，包括两个相互平行的标准矩形波导，以及设置在两个标准矩形波导耦合面间的多个相互平行的波导分支，两个波导分支之间的波导壁设置有凹槽。

在传统分支波导定向耦合器中，波导分支之间由一段波导传输线相连，由于波导传输线的波导高度和阻抗是相关的，并且这段波导传输线的波导高度是一定的，因此无法实现耦合器的带宽匹配。为了改变这段传输线的阻抗，同时实现带宽匹配，本发明在每个波导分支之间的波导壁上设置凹槽。这种结构的波导传输线的波导高度随着凹槽的深度不断改变，这使得传输线的阻抗改变，从而实现带宽匹配。

作为优选实施方式，本发明的E面分支波导定向耦合器为中心对称结构。

作为优选实施方式，本发明的多个波导分支的高度相同。

作为优选实施方式，本发明的标准矩形波导的尺寸为1.295mm*0.648mm。

作为优选实施方式，本发明的凹槽的长度为0.2mm，深度为0.08mm-0.11mm。

作为优选实施方式，本发明的波导分支的高度为0.25mm。

作为优选实施方式，本发明的两个标准矩形波导之间的间距为0.33mm。

作为优选实施方式，本发明的分支波导定向耦合器包括五个波导分支。

本发明具有如下的优点和有益效果：

本发明提供的分支波导定向耦合器通过在两个波导分支之间的波导壁上设置凹槽，这使得波导分支之间的传输线的波导阻抗不断渐变，有利于拓展耦合器的工作带宽，另外由于工作带宽和幅度不平坦度呈反比，因此，在相同工作带宽条件下，采用本发明提出的耦合器结构的幅度不平坦度大大降低。