專利名稱：微帶定向耦合器的制作方法
技術領域：
微帶定向輔合器技術領域[0001]本實用新型涉及微帶定向耦合器，具體地說，是涉及一種利用單孔或雙孔進行耦合的微帶定向耦合器。
背景技術：
[0002]定向耦合器是微波系統(tǒng)中應用廣泛的一種微波器件，它的主要作用是將微波信號按一定的比例進行功率分配；定向耦合器由兩根傳輸線構成，同軸線、矩形波導、圓波導、帶狀線和微帶等都可構成定向耦合器；所以從結構來看定向耦合器種類繁多，差異很大，但從它們的耦合機理來看主要分為四種，即小孔耦合、平行耦合、分支耦合以及匹配雙T。[0003]在20世紀50年代初以前，幾乎所有的微波設備都采用金屬波導和波導電路，那個時候的定向I禹合器也多為波導小孔I禹合定向I禹合器；其理論依據是Bethe小孔I禹合理論, Cohn和Levy等人也做了很多貢獻。[0004]隨著航空和航天技術的發(fā)展，要求微波電路和系統(tǒng)做到小型化、輕量化和性能可靠，于是出現(xiàn)了帶狀線和微帶，隨后由于微波電路與系統(tǒng)的需要又相繼出現(xiàn)了鰭線、槽線、 共面波導和共面帶狀線等微波集成傳輸線，這樣就出現(xiàn)了各種傳輸線定向耦合器。[0005]傳統(tǒng)單孔定向耦合器有一些的優(yōu)點如結構簡單、參數少，設計起來比較方便；但是它還存在著一些缺點如帶寬窄、方向性差，只有在設計頻率處工作合適，偏離開這個頻率，方向性將降低。[0006]傳統(tǒng)多孔定向耦合器雖然可以做到很寬的帶寬，但也存在著一些缺點，如體積大、 加工精度要求高、插入損耗高，特別是在毫米波太赫茲波段，過高的插損使該器件失去使用價值。這就激勵我們去設計一種能克服這些缺點的新型定向耦合器。實用新型內容[0007]本實用新型的目的在于克服傳統(tǒng)定向耦合器的一些缺點，提供了一種緊湊型、插入損耗低的微帶定向I禹合器。[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案如下微帶定向耦合器，包括相互隔離并通過耦合孔連通的主微帶和副微帶；主微帶和副微帶的結構相同，其中主微帶和副微帶都是由介質層印刷上導體帶而構成的；主微帶和副微帶通過接地面相互隔離；主微帶通過I個或2個位于接地面上的耦合孔與副微帶連通，至少I個耦合孔的投影部分位于主微帶的導體帶的投影的側壁或\和副微帶的導體帶的投影的側壁；耦合孔在其俯視方向的投影形狀為圓形；所述耦合孔內設置有軸線與耦合孔的軸線平行并與主微帶的軸線垂直的柱狀金屬體。[0009]該柱狀金屬體在其俯視方向的投影形狀為矩形。[0010]所述主微帶的軸線和副微帶的軸線之間的角度為3°至177°之間；所述耦合孔的數目為2時，兩耦合孔分別位于主微帶和副微帶在俯視方向投影后相交構成的平行四邊形的兩個相對的頂點附近。[0011 ] 所述主微帶的一端或兩端還連接有彎曲微帶。[0012]所述主微帶或\和副微帶在其一端或兩端連接有與外界器件匹配的匹配結構。[0013]基于上述結構，本實用新型相較于以往的單孔定向耦合器而言其改進點為、將傳統(tǒng)的耦合孔改進為位于主微帶和副微帶之間的接地面上的耦合孔，且與主微帶的導體帶和副微帶的導體帶導通。這樣可增加其方向性。[0014]一般的主微帶的軸線和副微帶的軸線之間的角度為3°至177°之間。為了使其整個耦合器的體積減少，我們優(yōu)先考慮主微帶的軸線和副微帶的軸線平行設置，同時，其主微帶的軸線和副微帶的軸線之間的角度大小根據該定向耦合器的耦合度、方向性和工作帶寬等指標經過優(yōu)化而定。[0015]當耦合孔的數目為I個時，相比以往的單孔定向耦合器，性能有明顯的進步，當耦合孔的數目增加為2個時，可進一步的提高其方向性。[0016]耦合孔在其俯視方向的投影形狀不受限制，當考慮制作成本時，我們優(yōu)先考慮能簡易批量生產的圓形或三角形或四邊形。[0017]增加柱狀金屬體時，所述耦合孔在俯視方向的投影形狀為一字形或Y字形或十字型和其它多于4個分支的星狀。[0018]一般的微帶定向耦合器都是通過平行耦合得到的，而本實用新型采用的是小孔耦合，這樣又給我們提供了設計微帶定向耦合器的另一種思路。[0019]單孔定向耦合器的工作原理可以敘述如下[0020]由于波導內壁可以近似看成理想導電平面，根據交變電磁場的邊界條件，理想導電平面E只有與表面相垂直的分量，沒有切向分量；磁場H只有與表面相切的分量，沒有法向分量。主波導內電場垂直主副波導公共寬邊，通過小孔達到副波導的那一部分電場仍垂直與主副波導公共寬邊，其電力線形成一個彎頭。磁場(磁力線)為平行于主波導寬壁的閉合曲線，故主波導的磁場(磁力線)在小孔處形成一組穿進穿出副波導的連續(xù)曲線。[0021]通過小孔進入副波導的那一部分電場在副波導耦合孔兩側耦合出垂直向下的電場E’，交變的電場E’激發(fā)出感生磁場H’(方向由S=E*H決定)，電、磁場交替激發(fā)，形成分別向率禹合端和隔離端輸出的電磁波。[0022]通過小孔進入副波導的那一部分磁場在副波導耦合孔兩側耦合出水平向右的磁場H’，交變的磁場H’激發(fā)出感生的電場E’，電、磁場交替激發(fā)，形成分別向耦合端和隔離端輸出的電磁波。[0023]小孔耦合是上述電耦合和磁耦合的疊加，即把兩種耦合形成的電磁波合并，我們可以看出往I禹合端方向傳輸的電磁波同向疊加，形成I禹合輸出；往隔離端方向傳輸的電磁波反向疊加，相互抵消構成隔離，所以原則上是無耦合輸出的；但是由于小孔電、磁耦合的不對稱性，兩者疊加產生了方向性。[0024]本實用新型的優(yōu)點在于結構緊湊、加工簡單、超寬工作帶寬、功率容量大、插入損耗低，特別是在毫米波波段，與普通單孔定向耦合器相比，在耦合度方面具有突出優(yōu)勢。本實用新型的緊湊型微帶定向耦合器可望廣泛用于各微波波段的電子系統(tǒng)中，特別是雷達、 導彈制導、通信等軍事及民用領域。


[0025]圖I為本實用新型中主微帶的軸線和副微帶的軸線呈45°夾角時的立體圖。[0026]圖2為本實用新型實施例一的俯視圖。[0027]圖3為本實用新型實施例一中A— A剖面圖。[0028]圖4為本實用新型實施例二的俯視圖。[0029]圖5為本實用新型實施例三的俯視圖。[0030]圖6為本實用新型實施例四的俯視圖。[0031]圖中的標號分別表示為1、主微帶；2、副微帶；3、耦合孔；7、柱狀金屬體；4、彎曲微帶；5、微帶；6、接地面。
具體實施方式
[0032]下面結合實施例對本實用新型作進一步地詳細說明，但本實用新型實施方式不限于此。[0033]如圖I所示，微帶定向耦合器，包括作為微波主通道的主微帶I和作為取樣信號通道的副微帶2、以及作為耦合通道的耦合孔3 ;主微帶I的軸線與副微帶2的軸線之間呈 45°的夾角，主微帶I和副微帶2通過它們之間的接地面6相互隔離；主微帶I通過I個或2個耦合孔3與副微帶2連通，至少I個耦合孔3的投影貼附在主微帶I的導體帶側壁或\和副微帶2的導體帶側壁；耦合孔3位于主微帶I和副微帶2之間并與主微帶I和副微帶2導通。其中耦合孔3在其俯視方向的投影形狀為圓形。[0034]相較于以往的單孔定向耦合器而言其改進點為將傳統(tǒng)的耦合孔改進為位于主微帶和副微帶之間的接地面上的耦合孔，且與主微帶的導體帶和副微的導體帶導通。這樣可增加其方向性。[0035]實施例一[0036]如圖2、3所示，本實施例包括設置有主微帶I和副微帶2，主微帶I為微波主通道， 副微帶2為取樣信號通道；主微帶I和副微帶2的軸線相互平行，主微帶I和副微帶2相互隔離，有I個耦合孔3的投影貼附在主微帶I的導體帶側壁或\和副微帶2的導體帶側壁； 耦合孔3位于主微帶I和副微帶2之間并與主微帶I和副微帶2導通。耦合孔3內加入另一個軸線與耦合孔3的軸線平行并與主微帶I的軸線垂直的柱狀金屬體7，該柱狀金屬體7 的橫截面的形狀為矩形，這樣可以得到方向性更好的定向耦合器。[0037]實施例二[0038]如圖4所示，與實施例一不同的地方是主微帶I和副微帶2之間是平行的，沒有夾角。耦合孔3的投影都只有部分在主微帶I的導體帶和副微帶2的導體帶里面，還有一部分在外面。耦合孔3內沒有設置柱狀金屬體7。[0039]實施例三[0040]如圖5所示，與實施例一不同的地方是主微帶I和副微帶2之間通過兩個耦合孔3 連通，兩耦合孔3的中心分別位于主微帶I和副微帶2相交構成的平行四邊形的兩個相對的頂點附近。[0041]實施例四[0042]如圖6所示，與實施例三不同的地方是主微帶I和副微帶2只通過一個耦合孔3 連通，在主微帶I的兩端有彎曲微帶4的過渡，在彎曲微帶4的另一端連接著微帶5，這樣可以得到方向性更好、帶寬更寬的波導定向耦合器。[0043]如上所述便可較好的實現(xiàn)本實用新型。
權利要求1.微帶定向耦合器，其特征在于包括相互隔離并通過耦合孔(3)連通的主微帶(I)和副微帶(2);主微帶(I)和副微帶(2)的結構相同，其中主微帶(I)和副微帶(2)都是由介質層印刷上導體帶而構成的；主微帶(I)和副微帶(2)通過接地面(6)相互隔離；主微帶(I) 通過I個或2個位于接地面(6)上的耦合孔(3)與副微帶(2)連通，至少I個耦合孔(3)的投影部分位于主微帶(I)的導體帶的投影的側壁或\和副微帶(2)的導體帶的投影的側壁； 耦合孔(3 )在其俯視方向的投影形狀為圓形；所述耦合孔(3 )內設置有軸線與耦合孔(3 )的軸線平行并與主微帶(I)的軸線垂直的柱狀金屬體(7)。
2.根據權利要求I所述的微帶定向耦合器，其特征在于該柱狀金屬體(7)在其俯視方向的投影形狀為圓形或矩形或多邊形。
3.根據權利要求I所述的微帶定向耦合器，其特征在于所述主微帶(I)的軸線和副微帶(2)的軸線之間的角度為3°至177°之間；所述耦合孔(3)的數目為2時，兩耦合孔(3) 分別位于主微帶(I)和副微帶(2)在俯視方向投影后相交構成的平行四邊形的兩個相對的頂點附近。
4.根據權利要求1-3中任意一項所述的微帶定向耦合器，其特征在于所述主微帶(I) 或\和副微帶(2)在其一端或兩端連接有與外界器件匹配的匹配結構。
專利摘要本實用新型公開了微帶定向耦合器，包括作為微波主通道的主微帶和作為取樣信號通道的副微帶、以及作為耦合通道的耦合孔；主微帶的軸線與副微帶的軸線相互平行，主微帶通過1個或2個位于主微帶和副微帶之間的接地面上耦合孔與副微帶連通，且至少1個耦合孔的投影靠近主微帶的導體帶側壁或或\和副微帶2的導體帶側壁；耦合孔在其俯視方向的投影形狀為圓形；所述耦合孔內設置有柱狀金屬體，耦合孔的軸線與主微帶的軸線相互垂直。本實用新型的優(yōu)點在于結構緊湊、加工簡單、超寬工作帶寬、功率容量大、插入損耗低，特別是在毫米波波段，與普通單孔定向耦合器相比，在耦合度方面具有突出優(yōu)勢。
文檔編號H01P5/18GK202749492SQ20122039410
公開日2013年2月20日 申請日期2012年8月10日 優(yōu)先權日2012年8月10日
發(fā)明者王清源, 譚宜成 申請人:成都賽納賽德科技有限公司