本發(fā)明涉及一種環(huán)形耦合器，尤其是一種采用腔體的寬帶多模濾波環(huán)形耦合器，屬于微波毫米波通信領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

環(huán)形耦合器已廣泛應(yīng)用于微波毫米波通信系統(tǒng)中，如混頻器、放大器、多工器等都要使用環(huán)形耦合器。如圖1所示，傳統(tǒng)的環(huán)形耦合器使用的是環(huán)形平面結(jié)構(gòu)，帶寬較窄，低功率容量，低Q值，隔直效果不好，波形矩形度差造成濾波功能不好，因此產(chǎn)品在生產(chǎn)制造過程中劣勢比較明顯。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種采用腔體的寬帶多模濾波環(huán)形耦合器，該環(huán)形耦合器具有隔直效果好、高矩形度、較寬的分數(shù)帶寬的優(yōu)點，能夠滿足通信系統(tǒng)的要求。

本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達到：

一種采用腔體的寬帶多模濾波環(huán)形耦合器，包括圓柱腔體、第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，所述第一端口、第二端口、第三端口和第四端口均設(shè)置在圓柱腔體的側(cè)壁上，第一端口、第二端口、第三端口和第四端口所在處分別設(shè)有第一導(dǎo)體組件、第二導(dǎo)體組件、第三導(dǎo)體組件和第四導(dǎo)體組件，第一導(dǎo)體組件、第二導(dǎo)體組件、第三導(dǎo)體組件和第四導(dǎo)體組件依次排列在圓柱腔體的側(cè)壁上，且第一導(dǎo)體組件與第二導(dǎo)體組件之間的夾角、第二導(dǎo)體組件與第三導(dǎo)體組件之間的夾角以及第三導(dǎo)體組件與第四導(dǎo)體組件之間的夾角均為45度。

作為一種優(yōu)選方案，所述第一導(dǎo)體組件由第一同軸外導(dǎo)體和第一同軸內(nèi)導(dǎo)體組成，所述第一同軸外導(dǎo)體固定在第一端口所在處的圓柱腔體側(cè)壁上，第一同軸內(nèi)導(dǎo)體從第一端口伸進圓柱腔體內(nèi)；所述第二導(dǎo)體組件由第二同軸外導(dǎo)體和第二同軸內(nèi)導(dǎo)體組成，所述第二同軸外導(dǎo)體固定在第二端口所在處的圓柱腔體側(cè)壁上，第二同軸內(nèi)導(dǎo)體從第二端口伸進圓柱腔體內(nèi)；所述第三導(dǎo)體組件由第三同軸外導(dǎo)體和第三同軸內(nèi)導(dǎo)體組成，所述第三同軸外導(dǎo)體固定在第三端口所在處的圓柱腔體側(cè)壁上，第三同軸內(nèi)導(dǎo)體從第三端口伸進圓柱腔體內(nèi)；所述第四導(dǎo)體組件由第四同軸外導(dǎo)體和第四同軸內(nèi)導(dǎo)體組成，所述第四同軸外導(dǎo)體固定在第四端口所在處的圓柱腔體側(cè)壁上，第四同軸內(nèi)導(dǎo)體從第四端口伸進圓柱腔體內(nèi)。

作為一種優(yōu)選方案，所述第一同軸外導(dǎo)體、第二同軸外導(dǎo)體、第三同軸外導(dǎo)體和第四同軸外導(dǎo)體均采用SMA頭，所述第一同軸內(nèi)導(dǎo)體、第二同軸內(nèi)導(dǎo)體、第三同軸內(nèi)導(dǎo)體和第四同軸內(nèi)導(dǎo)體均采用耦合桿，所述SMA接頭的末端與耦合桿焊接。

作為一種優(yōu)選方案，所述SMA接頭上設(shè)有四個通孔，所述圓柱腔體在第一端口、第二端口、第三端口和第四端口附近的位置分別開有四個與SMA接頭的通孔相對應(yīng)的螺紋孔，SMA接頭通過四根螺釘穿過四個通孔后與四個螺紋孔配合固定在圓柱腔體側(cè)壁上。

作為一種優(yōu)選方案，所述圓柱腔體的外側(cè)壁為一矩形體，頂部外壁為一擋板，矩形體的長度、寬度分別與擋板的長度、寬度相一致，擋板固定在矩形體上，擋板與矩形體連成一體的結(jié)構(gòu)前側(cè)面和右側(cè)面之間、前側(cè)面和左側(cè)面之間分別切開一個角；所述第一端口設(shè)置在矩形體的右側(cè)壁上，所述第二端口設(shè)置在矩形體前側(cè)面和右側(cè)面之間切角的側(cè)壁上，所述第三端口設(shè)置在矩形體的前側(cè)壁上，所述第四端口設(shè)置在矩形體前側(cè)面和左側(cè)面之間切角的側(cè)壁上。

作為一種優(yōu)選方案，所述擋板通過螺釘固定在矩形體上。

作為一種優(yōu)選方案，所述矩形體和擋板均采用金屬材料制成。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果：

本發(fā)明在一個圓柱腔體的側(cè)壁上設(shè)置四個端口，每個端口所在處均設(shè)有導(dǎo)體組件，四個端口可以作為輸入端口，也可以作為輸出端口，四個端口的導(dǎo)體組件相差45度排列，使阻抗匹配，在選擇其中一個端口輸入時，其對應(yīng)的導(dǎo)體組件將信號饋電到腔體內(nèi)進行濾波，濾波后將能量分配給其它三個端口對應(yīng)的導(dǎo)體組件，由其它三個端口將能量輸出，從而實現(xiàn)耦合器的功能，具有高Q值和高功率容量的優(yōu)點，在低頻電流在通過腔體時會被完全隔離，因此隔直效果好，仿真結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)S參數(shù)矩形度好，因此濾波功能出色，保證了耦合器高性能的要求。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)形耦合器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例1的寬帶多模濾波環(huán)形耦合器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例1的寬帶多模濾波環(huán)形耦合器正視圖。

圖4為本發(fā)明實施例1的寬帶多模濾波環(huán)形耦合器左側(cè)視圖。

圖5為本發(fā)明實施例1的寬帶多模濾波環(huán)形耦合器俯視圖。

圖6為本發(fā)明實施例1的寬帶多模濾波環(huán)形耦合器的第一端口輸入信號時的電磁仿真結(jié)果圖。

圖7為本發(fā)明實施例1的寬帶多模濾波環(huán)形耦合器的第四端口輸入信號時的電磁仿真結(jié)果圖。

圖8為加工本發(fā)明實施例1的寬帶多模濾波環(huán)形耦合器示意圖。

其中，1-圓柱腔體，2-第一同軸外導(dǎo)體，3-第一同軸內(nèi)導(dǎo)體，4-第二同軸外導(dǎo)體，5-第二同軸內(nèi)導(dǎo)體，6-第三同軸外導(dǎo)體，7-第三同軸內(nèi)導(dǎo)體，8-第四同軸外導(dǎo)體，9-第四同軸內(nèi)導(dǎo)體，10-矩形體，11-擋板。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例1：

如圖2-圖5所示，本實施例的環(huán)形耦合器包括圓柱腔體1、第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，所述第一端口、第二端口、第三端口和第四端口均設(shè)置在圓柱腔體1的側(cè)壁上，第一端口、第二端口、第三端口和第四端口可以作為輸入端口，也可以作為輸出端口；第一端口、第二端口、第三端口和第四端口所在處分別設(shè)有第一導(dǎo)體組件、第二導(dǎo)體組件、第三導(dǎo)體組件和第四導(dǎo)體組件，第一導(dǎo)體組件、第二導(dǎo)體組件、第三導(dǎo)體組件和第四導(dǎo)體組件從右到左依次排列在圓柱腔體1的側(cè)壁上，從圓柱腔體1的頂面上看，第一導(dǎo)體組件、第二導(dǎo)體組件、第三導(dǎo)體組件和第四導(dǎo)體組件在下半圓周上以逆時針依次排列，第一導(dǎo)體組件與第二導(dǎo)體組件之間的夾角、第二導(dǎo)體組件與第三導(dǎo)體組件之間的夾角以及第三導(dǎo)體組件與第四導(dǎo)體組件之間的夾角均為45度，這樣設(shè)計可以使阻抗匹配。

所述第一導(dǎo)體組件由第一同軸外導(dǎo)體2和第一同軸內(nèi)導(dǎo)體3組成，所述第一同軸外導(dǎo)體2固定在第一端口所在處的圓柱腔體1側(cè)壁上，第一同軸內(nèi)導(dǎo)體3從第一端口伸進圓柱腔體1內(nèi)；所述第二導(dǎo)體組件由第二同軸外導(dǎo)體4和第二同軸內(nèi)導(dǎo)體5組成，所述第二同軸外導(dǎo)體4固定在第二端口所在處的圓柱腔體1側(cè)壁上，第二同軸內(nèi)導(dǎo)體5從第二端口伸進圓柱腔體1內(nèi)；所述第三導(dǎo)體組件由第三同軸外導(dǎo)體6和第三同軸內(nèi)導(dǎo)體7組成，所述第三同軸外導(dǎo)體6固定在第三端口所在處的圓柱腔體1側(cè)壁上，第三同軸內(nèi)導(dǎo)體7從第三端口伸進圓柱腔體1內(nèi)；所述第四導(dǎo)體組件由第四同軸外導(dǎo)體8和第四同軸內(nèi)導(dǎo)體9組成，所述第四同軸外導(dǎo)體8固定在第四端口所在處的圓柱腔體1側(cè)壁上，第四同軸內(nèi)導(dǎo)體9從第四端口伸進圓柱腔體1內(nèi)。

上述實施例中，所述第一同軸外導(dǎo)體2、第二同軸外導(dǎo)體4、第三同軸外導(dǎo)體6和第四同軸外導(dǎo)體8均采用SMA頭，所述第一同軸內(nèi)導(dǎo)體3、第二同軸內(nèi)導(dǎo)體5、第三同軸內(nèi)導(dǎo)體7和第四同軸內(nèi)導(dǎo)體9均采用耦合桿，所述SMA接頭的末端與耦合桿焊接，圓柱腔體1在第一端口、第二端口、第三端口和第四端口附近的位置分別開有四個與SMA接頭的通孔相對應(yīng)的螺紋孔，SMA接頭通過四根螺釘穿過四個通孔后與四個螺紋孔配合固定在圓柱腔體1側(cè)壁上。

在第一端口輸入信號時，由第一導(dǎo)體組件饋電將能量傳輸?shù)綀A柱腔體1內(nèi)，圓柱腔體1在濾波后將能量分配給第二導(dǎo)體組件、第三導(dǎo)體組件和第四導(dǎo)體組件，由第二端口、第三端口和第四端口將能量輸出，電磁仿真結(jié)果如圖6所示，S11表示第一端口的回波損耗，S21表示第一端口到第二端口的正向傳輸系數(shù)，S31表示第一端口到第三端口的正向傳輸系數(shù)，S41表示第一端口到第四端口的正向傳輸系數(shù)，S23表示第三端口到第二端口的反向傳輸系數(shù)；

在第四端口輸入信號時，由第四導(dǎo)體組件饋電將能量傳輸?shù)綀A柱腔體1內(nèi)，圓柱腔體1在濾波后將能量分配給第一導(dǎo)體組件、第二導(dǎo)體組件和第三導(dǎo)體組件，由第一端口、第二端口和第三端口將能量輸出，電磁仿真結(jié)果如圖7所示，S41表示第一端口到第四端口的反向傳輸系數(shù)，S23表示第三端口到第二端口的正向傳輸系數(shù)，S42表示第二端口到第四端口的反向傳輸系數(shù)，S43表示第二端口到第四端口的反向傳輸系數(shù)，S44表示第四端口的回波損耗。

本實施例的環(huán)形耦合器具有高Q值和高功率容量的優(yōu)點，在低頻電流在通過腔體時會被完全隔離，因此隔直效果好，從上述仿真結(jié)果可以看到，結(jié)構(gòu)S參數(shù)矩形度好，因此濾波功能出色，保證了耦合器高性能的要求。

如圖8所示，本實施例的環(huán)形耦合器加工過程如下：

1)取一個由金屬材料制成的矩形體10，在中間開一個圓柱腔體1，并在矩形體10的前側(cè)面和右側(cè)面之間、前側(cè)面和左側(cè)面之間分別切開一個角；

2)在矩形體10的右側(cè)壁上開有第一端口，在矩形體10前側(cè)面和右側(cè)面之間切角的側(cè)壁上開有第二端口，在矩形體10的前側(cè)壁上開有第三端口，在矩形體前側(cè)面和左側(cè)面之間切角的側(cè)壁上開有第四端口；

3)在第一端口、第二端口、第三端口和第四端口所在處分別用螺釘固定第一同軸外導(dǎo)體2、第二同軸外導(dǎo)體4、第三同軸外導(dǎo)體6和第四同軸外導(dǎo)體8，并從第一端口、第二端口、第三端口和第四端口分別將第一同軸內(nèi)導(dǎo)體3、第二同軸內(nèi)導(dǎo)體5、第三同軸內(nèi)導(dǎo)體7和第四同軸內(nèi)導(dǎo)體9伸進圓柱腔體1內(nèi)，將第一同軸外導(dǎo)體2與第一同軸內(nèi)導(dǎo)體3、第二同軸外導(dǎo)體4與第二同軸內(nèi)導(dǎo)體5、第三同軸外導(dǎo)體6與第三同軸內(nèi)導(dǎo)體7、第四同軸外導(dǎo)體8與第四同軸內(nèi)導(dǎo)體9分別進行焊接；

4)將一塊尺寸與矩形體10頂部尺寸一致、由金屬材料制成的擋板11用螺絲固定在矩形體10的頂部。

綜上所述，本發(fā)明在一個圓柱腔體的側(cè)壁上設(shè)置四個端口，每個端口所在處均設(shè)有導(dǎo)體組件，四個端口可以作為輸入端口，也可以作為輸出端口，四個端口的導(dǎo)體組件相差45度排列，使阻抗匹配，在選擇其中一個端口輸入時，其對應(yīng)的導(dǎo)體組件將信號饋電到腔體內(nèi)進行濾波，濾波后將能量分配給其它三個端口對應(yīng)的導(dǎo)體組件，由其它三個端口將能量輸出，從而實現(xiàn)耦合器的功能，具有高Q值和高功率容量的優(yōu)點，在低頻電流在通過腔體時會被完全隔離，因此隔直效果好，仿真結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)S參數(shù)矩形度好，因此濾波功能出色，保證了耦合器高性能的要求。

以上所述，僅為本發(fā)明專利較佳的實施例，但本發(fā)明專利的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明專利所公開的范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明專利的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都屬于本發(fā)明專利的保護范圍。