專利名稱：波導型耦合檢波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微波技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種波導型耦合檢波器。
背景技術(shù)：
目前，微波功率放大器的輸出形式主要有微帶、同軸和波導等幾種形式，隨著微波頻率 的升高，微波損耗也越大，而波導在這幾種形式中損耗最低，波導中最常見的是以TE10模為 主的矩形波導。微波功率放大器通常要求有功率檢測裝置，以便隨時監(jiān)控功率放大器的狀態(tài) ，也方便微波系統(tǒng)的調(diào)試和檢修。
波導型微波功率放大器的功率檢測裝置通常由一個微波定向耦合器(例如波導型定向耦 合器)和一個波導型檢波器組成。波導型定向耦合器通常為小孔耦合形式，為提高帶寬和定 向性，波導型定向耦合器通常采用多孔結(jié)構(gòu)，也就是在主副波導的寬邊上打上多個小孔用于 耦合一定的微波能量。波導型檢波器通常是在波導型定向耦合器波導的寬邊中部插入探針并 裝上檢波二極管構(gòu)成；還有一些波導型檢波器用鰭線方式完成波導至微帶轉(zhuǎn)換，通過將檢波 二極管裝在鰭線兩端構(gòu)成。
然而該功率檢測裝置的結(jié)構(gòu)過于復雜，加工制造很不方便。例如小孔型定向耦合器主副 波導的距離通常要求很近，所以中間打有小孔的耦合片難以薄且高精度地加工，耦合片安裝 的難度增加；另外，由于主副波導相隔很近，為了加入波導型檢波器，必須將小孔型定向耦 合器波導轉(zhuǎn)向，這樣更增加了加工的難度，這樣實際制作出的功率檢測裝置的主波導的損耗 會較大，通常微帶形式功率檢測檢波器損耗在O. 5dB左右，實際上在Ka波段可以達ldB以上， Ku波段預計也在O. 5dB左右，并且這種功率檢測裝置的體積大，不適合用于緊湊型功率放大器。

發(fā)明內(nèi)容
針對相關(guān)技術(shù)中微波功率放大器的功率檢測問題而提出本發(fā)明，為此，本發(fā)明的主要目 的在于提供一種波導型耦合檢波器，以解決上述問題至少之一。
本發(fā)明提供的一種波導型耦合檢波器，包括波導型耦合器和檢波器，其中，檢波器包括 依次連接的第一微帶線、第二微帶線和第三微帶線，第一微帶線插入波導型耦合器第一預定 深度，第三微帶線插入波導型耦合器第二預定深度，第一微帶線和第三微帶線分別位于波導 型耦合器中線的兩側(cè)，第二微帶線連接檢波二極管和匹配電阻。其中，第一微帶線與第三微帶線的長度為入/2，第二微帶線的長度為入/4，其中入為波 導波長。
其中，檢波器還包括電容，電容連接檢波二極管。 其中，電容為扇形電容或高頻電容。 其中，第一預定深度等于第二預定深度。 其中，檢波二極管是肖特基二極管。
其中，檢波二極管連接在第二微帶線與第一微帶線的連接處，匹配電阻連接在第二微帶 線與第三微帶線的連接處；或者，匹配電阻連接在第二微帶線與第一微帶線的連接處，檢波 二極管連接在第二微帶線與第三微帶線的連接處。
其中，第一微帶線和第三微帶線分別插入波導型耦合器的主波導。
通過本發(fā)明的上述技術(shù)方案，提供一種波導型耦合檢波器，可以解決現(xiàn)有的耦合器與檢 波器損耗高、體積大、加工工藝復雜、成本高等問題，并且在波導型耦合檢波器中，波導型 耦合器的主波導的損耗低，Ku波段損耗小于O. ldB，具有定向耦合能力，在10%帶寬內(nèi)可以提 供大于15dB的定向能力，成本低、體積小，加工簡單。


圖l是本發(fā)明實施例的波導型耦合檢波器的原理示意圖； 圖2是本發(fā)明實施例的波導型耦合檢波器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明實施例的波導型耦合檢波器的俯視圖4是本發(fā)明優(yōu)選實施例的波導型耦合檢波器的腔體上半部分的結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明優(yōu)選實施例的波導型耦合檢波器的腔體下半部分的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是本發(fā)明優(yōu)選實施例的波導型耦合檢波器的電磁場仿真結(jié)果示意圖7是本發(fā)明優(yōu)選實施例的波導型耦合檢波器的測試結(jié)果示意圖。
具體實施例方式
在本發(fā)明實施例中，提供了一種波導型耦合檢波器的實現(xiàn)方案，在該實現(xiàn)方案中，包括 波導型耦合器和檢波器，檢波器包括由微帶混合網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，包括插入波導型耦合器一定深度
的第一微帶線和第三微帶線，以及連接第一微帶線與第三微帶線的第二微帶線；同時，第二
微帶線連接檢波二極管和匹配電阻。
需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合 。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。
圖l是本發(fā)明實施例的波導型耦合檢波器的原理示意圖?，F(xiàn)對其詳細說明。波導型耦合器與檢波器連接，檢波器為微帶混合網(wǎng)絡(luò)，包括連接波導型耦合器的長度均 為入/2的第一微帶線和第三微帶線，以及長度為入/4的第二微帶線，其中入為波導波長，如 圖l所示；第一微帶線和第三微帶線與波導型耦合器的連接處的間隔距離也是入/4。第一微 帶線靠近端口l，第二微帶線靠近端口2。從圖l上還可以看出，第一微帶線與第三微帶線之 間還并聯(lián)有電阻，優(yōu)選為50歐姆，電阻的另一端接地。第二微帶線與第三微帶線之間還并聯(lián) 有檢波二極管，用于檢波，檢波二極管的另一端并聯(lián)有其他元件和電容，電容的另一端接地 。通過該結(jié)構(gòu)，可以有效地實現(xiàn)本發(fā)明的波導型耦合檢波器。
接下來，說明根據(jù)本發(fā)明實施例的一種波導型耦合檢波器的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明實施例提出的一種波導型耦合檢波器包括波導型耦合器和檢波器，檢波器包括依 次連接的第一微帶線、第二微帶線和第三微帶線，第一微帶線插入波導型耦合器第一預定深 度，第三微帶線插入波導型耦合器第二預定深度，第一微帶線和第三微帶線分別位于波導型 耦合器中線的兩側(cè)，第二微帶線連接檢波二極管和匹配電阻。
具體實施過程中，優(yōu)選地，第一微帶線與第三微帶線的長度相同，都是入/2，第二微帶 線的長度為入/4，其中入為波導波長。
具體實施過程中，優(yōu)選地，檢波器還可以包括連接檢波二極管的電容，電容可以為扇形 電容或高頻電容。
具體實施過程中，優(yōu)選地，第一微帶線和第三微帶線分別插入波導型耦合器的主波導， 第一微帶線插入的第一預定深度可以等于第二微帶線插入的第二預定深度。
具體實施過程中，優(yōu)選地，檢波二極管優(yōu)選為肖特基二極管。檢波二極管與匹配電阻的 位置可以互換，也就是，檢波二極管連接在第二微帶線與第一微帶線的連接處時，匹配電阻 連接在第二微帶線與第三微帶線的連接處；或者，匹配電阻連接在第二微帶線與第一微帶線 的連接處時，檢波二極管連接在第二微帶線與第三微帶線的連接處。
圖2為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的波導型耦合檢波器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是本發(fā)明實施例的 波導型耦合檢波器的俯視圖。如圖2、圖3所示，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的波導型耦合檢波器 主要包括主矩形波導1和微帶混合網(wǎng)絡(luò)2，下面進行詳細說明。
本實施方式中，主矩形波導l為Ku波段標準尺寸，長邊和寬邊分別為15.8mm和7.9mm，當 然也可以是其他尺寸，長邊與寬邊的比優(yōu)選為2: 1。微帶混合網(wǎng)絡(luò)2由第一微帶線6、第二微 帶線8、第三微帶線7、扇形電容5、檢波二極管4和匹配電阻3構(gòu)成。
第一微帶線6和第三微帶線7也稱為微帶探針，二者相距為7.3mm，以14GHz為中心頻率， 第一微帶線6和第三微帶線7伸入主矩形波導1的長度相同，這是因為深入波導的微帶探針長度對耦合度有較大影響，如果兩根探針不一致，貝l」會降低定向耦合性能。本實施例中伸入的 長度均為0.5mm。當然，以上距離可以根據(jù)需要確定，不限于上述。
第一微帶線6和第三微帶線7總長均為7. 9mm，約為入/2，第二微帶線8長3. 9mm，約為入 /4。匹配電阻可以采用0603封裝的普通50歐姆電阻，檢波二極管可以采用零偏置肖特基二極 管，并需要保證加在二極管上的微波功率處于檢波二極管的線性區(qū)。微帶線采用厚度為 0.254mm RT5880材質(zhì)制作，介電常數(shù)為2. 1，底面覆銅。當然，以上參數(shù)可以根據(jù)需要確定 ，不限于上述。
實際制作時，主波導腔體可以做成兩部分組合的形式，如圖4和圖5所示。圖4是本發(fā)明 優(yōu)選實施例的波導型耦合檢波器的腔體上半部分的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明優(yōu)選實施例的 波導型耦合檢波器的腔體下半部分的結(jié)構(gòu)示意圖。微帶混合網(wǎng)絡(luò)可以安裝在圖4、圖5兩部分 之間，構(gòu)成一個完整的波導型耦合檢波器，該波導型耦合檢波器也可以稱作波導型定向耦合 檢波器。
圖6是本發(fā)明優(yōu)選實施例的波導型耦合檢波器的電磁場仿真結(jié)果示意圖，如圖6所示， S(l，2)為主波導損耗，S(3，3)為檢波二極管端口的回波損耗，S(l，3)為正向耦合系數(shù)， S(l，4)為反向耦合系數(shù)。從圖6中可以清晰地得出，頻率為14GHz時，S(l，2)=-8. 7e—5dB， S(3， 3)=-36. 4dB， S (1， 3) =-51. 2dB， S (1， 4) =-106. 7dB。與通常為O. 5dB左右的微帶形式功率 檢測檢波器的損耗相比，如圖6所示，本發(fā)明優(yōu)選實施例的波導型耦合檢波器的損耗小于 0. ldB，遠小于現(xiàn)有技術(shù)的檢波器的損耗；并且，正向耦合系數(shù)與反向耦合系數(shù)之差為55dB ，也遠超過了通常所要求的25dB定向耦合性能。
圖7是本發(fā)明優(yōu)選實施例的波導型耦合檢波器的測試結(jié)果示意圖，如圖7所示，橫坐標為 通過波導的功率，由功率計檢測，所以表示為功率計功率，單位是W;縱坐標為檢波輸出電 壓，在14GHz的頻率下測試，可見檢波輸出電壓反映了輸出功率，而且反向耦合比正向耦合 弱，因而體現(xiàn)了波導型耦合檢波器的良好的定向性能。
綜上所述，通過本發(fā)明的上述實施例，提供的波導型耦合檢波器，解決了目前的檢波器 體積大，功耗高，加工工藝復雜的問題，可以達到的效果至少包括以下幾個
1、 本發(fā)明提供的波導型耦合檢波器，波導型耦合器的主波導的損耗低，Ku波段損耗小 于O. ldB。
2、 本發(fā)明提供的波導型耦合檢波器具有定向耦合能力，在10%帶寬內(nèi)可以提供大于 15dB的定向能力，即波導型耦合器的主波導的正向傳輸與反向傳輸分別耦合至檢波二極管的 功率相差可以達到大于15dB。3、 本發(fā)明提供的波導型耦合檢波器將定向耦合器與檢波器相結(jié)合，檢波僅用一個肖特 基檢波二極管，微帶混合網(wǎng)絡(luò)同時也提供二極管的偏置，成本低、體積小。
4、 本發(fā)明提供的波導型耦合檢波器加工簡單，通過將矩形波導沿微帶線底面分成上下 兩半，分別加工后裝上微帶線并組合即可。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明的各單元、結(jié)構(gòu)或組成部分可以用成 一體地元件或構(gòu)件實現(xiàn)，也可以分別由單個的元件或構(gòu)件實現(xiàn)。本發(fā)明對此不作限制。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員 來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等 同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種波導型耦合檢波器，包括波導型耦合器和檢波器，其特征在于，所述檢波器包括依次連接的第一微帶線、第二微帶線和第三微帶線；所述第一微帶線插入所述波導型耦合器第一預定深度，所述第三微帶線插入所述波導型耦合器第二預定深度，所述第一微帶線和第三微帶線分別位于所述波導型耦合器中線的兩側(cè)，所述第二微帶線連接檢波二極管和匹配電阻。
2 根據(jù)權(quán)利要求l所述的波導型耦合檢波器，其特征在于，所述第一微帶線與第三微帶線 的長度為入/2，所述第二微帶線的長度為入/4，其中入為波導波長。
3 根據(jù)權(quán)利要求l所述的波導型耦合檢波器，其特征在于，所述檢波器還包括電容，所述 電容連接所述檢波二極管。
4 根據(jù)權(quán)利要求3所述的波導型耦合檢波器，其特征在于，所述電容為扇形電容或高頻電容。
5 根據(jù)權(quán)利要求4所述的波導型耦合檢波器，其特征在于，所述第一預定深度等于所述第 二預定深度。
6 根據(jù)權(quán)利要求5所述的波導型耦合檢波器，其特征在于，所述檢波二極管是肖特基二極管。
7 根據(jù)權(quán)利要求l所述的波導型耦合檢波器，其特征在于，所述檢波二極管連接在所述第二微帶線與第一微帶線的連接處，所述匹配電阻連接在所述第二微帶線與第三微帶線的連接處；或者，所述匹配電阻連接在所述第二微帶線與所述第一微帶線的連接處，所述檢波二 極管連接在所述第二微帶線與所述第三微帶線的連接處。
8.根據(jù)權(quán)利要求l所述的波導型耦合檢波器，其特征在于，所述第一微帶線和第三微帶線 分別插入所述波導型耦合器的主波導。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種波導型耦合檢波器，屬于微波技術(shù)領(lǐng)域。所述波導型耦合檢波器包括波導型耦合器和檢波器，其中，檢波器包括依次連接的第一微帶線、第二微帶線和第三微帶線，第一微帶線插入波導型耦合器第一預定深度，第三微帶線插入波導型耦合器第二預定深度，第一微帶線和第三微帶線分別位于波導型耦合器中線的兩側(cè)，第二微帶線連接檢波二極管和匹配電阻。本發(fā)明的波導型耦合檢波器損耗低，具有定向耦合能力，成本低，體積小，加工簡單。
文檔編號G01R21/00GK101614768SQ20091030498
公開日2009年12月30日 申請日期2009年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月30日
發(fā)明者劉新宇, 吳旦昱, 濱 李, 陳曉娟 申請人:中國科學院微電子研究所