耦合段高度變化定向耦合器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種定向耦合器。具體地說，涉及一種結(jié)構(gòu)緊湊、方向性好、耦合度平坦、功率容量大的定向耦合器。
【背景技術(shù)】
[0002]定向耦合器是現(xiàn)代微波通信和軍事電子系統(tǒng)中的一種通用元件，主要用于對信號進(jìn)行取樣測量。定向耦合器也可以用作功分器或衰減器。多孔定向耦合器由于其耦合系數(shù)平坦度比較高、方向性比較好，應(yīng)用十分廣泛。普通的多孔定向耦合器一般采用均勻的主傳輸線和副傳輸線以及跨接在二者之間的若干個(gè)耦合孔來實(shí)現(xiàn)。高耦合系數(shù)、耦合系數(shù)平坦度、主傳輸線反射系數(shù)和定向耦合器的方向性為多孔定向耦合器的主要參數(shù)。在普通的多孔定向耦合器中，高耦合系數(shù)、耦合系數(shù)平坦度、主傳輸線反射系數(shù)、方向性等參數(shù)的改進(jìn)需要采用數(shù)目很大的耦合孔，比如20~40個(gè)，導(dǎo)致定向耦合器的長度增大，同時(shí)導(dǎo)致主傳輸線上過高的插入損耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種緊湊型高方向性好、耦合度平坦、功率容量大的定向親合器。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
耦合段高度變化定向耦合器，包括主傳輸線C和至少I個(gè)副傳輸線D，主傳輸線C 一端設(shè)置有輸入端，主傳輸線C另一端設(shè)置有輸出端，副傳輸線D —端設(shè)置有耦合端，副傳輸線D另一端設(shè)置有隔離端，還包括至少兩個(gè)連通主傳輸線和副傳輸線的耦合孔。
[0005]為了改善耦合段高度變化定向耦合器的主要性能參數(shù)，我們采取以下步驟: 第一步，我們讓主傳輸線C的寬度變化:主傳輸線C包括至少兩個(gè)在與輸入端中心處法線相反的方向互相連通的主線段；所述輸入端和輸出端分別設(shè)置在主傳輸線C兩端并與主傳輸線C連通；至少有一個(gè)主線段的最大寬度比另一個(gè)主線段的最大寬度大3%或大3%以上。
[0006]第二步，我們讓主傳輸線C的高度變化:主傳輸線C包括至少兩個(gè)在與輸入端中心處法線相反的方向互相連通的主線段；所述輸入端和輸出端分別設(shè)置在主傳輸線C兩端并與主傳輸線C連通；至少有一個(gè)主線段的最大高度比另一個(gè)主線段的最大高度大3%或大3%以上。
[0007]第三步，我們讓副傳輸線D傳輸線的寬度變化:至少I個(gè)副傳輸線D包括至少兩個(gè)在與隔離端中心處法線相反的方向互相連通的副線段，I個(gè)耦合端和I個(gè)隔離端分別設(shè)置在每個(gè)副傳輸線D的兩端并與副傳輸線D連通；至少有一個(gè)副線段的最大寬度比另一個(gè)副線段的最大寬度大3%或大3%以上。
[0008]第四步，我們讓副傳輸線D傳輸線的高度變化:至少I個(gè)副傳輸線D包括至少兩個(gè)在與隔離端中心處法線相反的方向互相連通的副線段，I個(gè)耦合端和I個(gè)隔離端分別設(shè)置在每個(gè)副傳輸線D的兩端并與副傳輸線D連通；至少有一個(gè)副線段的最大高度比另一個(gè)副線段的最大高度大3%或大3%以上。
[0009]第五步，我們在耦合孔中添加金屬體A:至少I個(gè)所述耦合孔中設(shè)置有至少一個(gè)金屬體A，該金屬體A只在一個(gè)方向與所處的耦合孔的內(nèi)表面連接。所述金屬體A為調(diào)諧螺釘，其進(jìn)入到所處耦合孔內(nèi)的深度可以從該耦合段高度變化定向耦合器外加以改變并固定。
[0010]第六步，我們在副傳輸線D中設(shè)置金屬體B:至少I個(gè)副傳輸線D包括至少兩個(gè)在與隔離端中心處法線相反的方向互相連通的副線段，I個(gè)耦合端和I個(gè)隔離端分別設(shè)置在每個(gè)副傳輸線D的兩端并與副傳輸線D連通；至少一個(gè)所述副線段中設(shè)置有至少一個(gè)金屬體B，該金屬體B只在一個(gè)方向與所處的副線段的內(nèi)表面連接。所述金屬體B為調(diào)諧螺釘，其進(jìn)入到所處副線段內(nèi)的深度可以從該耦合段高度變化定向耦合器外加以改變并固定。
[0011]第七步，為了改善耦合段高度變化定向耦合器的耦合系數(shù)的平坦度，在至少I個(gè)副傳輸線D的耦合端和與該耦合端相連通的外界傳輸線之間設(shè)置有至少I個(gè)相互連通的耦合段；該耦合端和與之相連通的外界傳輸線以及位于二者之間的所有相互連通的耦合段構(gòu)成耦合段組件E ;所述耦合段組件E在所述耦合段處的反射系數(shù)大于_13dB。
[0012]為了達(dá)到以上目的，我們有三種選擇:1)所有耦合段和耦合端中至少有一個(gè)的最大寬度與比另一個(gè)的最大寬度大5%或大5%以上。2)所有耦合段和耦合端中至少有一個(gè)的最大高度與比另一個(gè)的最大高度大5%或大5%以上。3)、至少I個(gè)所述耦合段中設(shè)置有至少一個(gè)金屬體C，該金屬體C只在一個(gè)方向與所處的耦合段的內(nèi)表面連接。為了調(diào)諧方便，所述金屬體C為調(diào)諧螺釘，其進(jìn)入到所處耦合段內(nèi)的深度可以從該耦合段高度變化定向耦合器外加以改變并固定。
[0013]為了方便連接，有時(shí)我們讓所述耦合段組件E的耦合端的法線方向與該耦合段組件E的外界傳輸線的法線方向之間成一角度F，20度<F〈180度，以90度為最佳。為此，我們可以在所述耦合段組件E內(nèi)增加一彎曲傳輸線，或者使該耦合段組件E內(nèi)的部分或全部耦合段旋轉(zhuǎn)一定角度并連通。
[0014]耦合段和金屬體C的引入將使該耦合段高度變化定向耦合器的耦合系數(shù)的平坦度大大改善，但可能使耦合段組件E處的匹配惡化。這時(shí)，可以在耦合段組件E與外接電路之間增加匹配電路。這種匹配電路可以是衰減器、隔離器等，以信號傳輸方向從該耦合段組件E隔離器指向外接電路的隔離器為較佳。
[0015]第十步，為了改善耦合段高度變化定向耦合器的方向性，我們在隔離端與之相連通的外界傳輸線之間設(shè)置寬度變化的隔離段:在至少I個(gè)副傳輸線D的隔離端和與隔離端相連通的外界傳輸線之間設(shè)置有至少I個(gè)相互連通的隔離段；所有隔離段和隔離端中至少有一個(gè)的最大寬度與比另一個(gè)的最大寬度大0.5%或大0.5%以上。
[0016]第十一步，為了改善耦合段高度變化定向耦合器的耦合系數(shù)的方向性，我們在隔離端與之相連通的外界傳輸線之間設(shè)置高度變化的隔離段:在至少I個(gè)副傳輸線D的隔離端和與隔離端相連通的外界傳輸線之間設(shè)置有至少I個(gè)相互連通的隔離段，隔離段與隔離端互相連通；所有隔離段和隔離端中至少有一個(gè)的最大高度與比另一個(gè)的最大高度大0.5%或大0.5%以上。
[0017]第十二步，為了改善耦合段高度變化定向耦合器的耦合系數(shù)的方向性，我們在隔離端與之相連通的外界傳輸線之間設(shè)置隔離段并在其隔離段中設(shè)置金屬體D:在至少I個(gè)副傳輸線D的隔離端和與隔離端相連通的外界傳輸線之間設(shè)置有至少2個(gè)相互連通的隔離段；至少I個(gè)所述隔離段中設(shè)置有至少一個(gè)金屬體D，該金屬體D只在一個(gè)方向與所處的隔離段的內(nèi)表面連接。為了調(diào)諧方便，所述金屬體D為調(diào)諧螺釘:所述金屬體D為調(diào)諧螺釘，其進(jìn)入到所處隔離段內(nèi)的深度可以從該耦合段高度變化定向耦合器外加以改變并固定。
[0018]在定向親合器的方向性不滿足要求的情況下，以上3步將能大大改善定向親合器的方向性。當(dāng)信號從輸出端進(jìn)入到定向耦合器時(shí)，較大信號耦合到隔離端(這時(shí)，隔離端的信號為較強(qiáng)的耦合信號)。以上3步將可以在隔離端與外接電路(一般為匹配負(fù)載)之間產(chǎn)生適當(dāng)反射，與耦合端(這時(shí)，耦合端的信號為較弱的隔離信號)處較小的信號相互抵消，大大降低耦合端處的信號強(qiáng)度，從而大大提高所述的耦合段高度變化定向耦合器的方向性。
[0019]作為本發(fā)明的較佳的實(shí)現(xiàn)方式，我們采用矩形波導(dǎo)或脊波導(dǎo)作為傳輸線。這里，主傳輸線C和副傳輸線有四種組合方式:1)主傳輸線C平放，副傳輸線D平放:所述輸入端的寬度大于該輸入端的高度；所述輸出端的寬度大于該輸出端的高度；所述親合端的寬度大于該耦合端的高度；所述隔離端的寬度大于該隔離端高度。2)主傳輸線C豎放，副傳輸線D平放:所述輸入端的寬度小于該輸入端高度；所述輸出端的寬度小于該輸出端的高度；所述耦合端的寬度大于該耦合端的高度；所述隔離端的寬度大于該隔離端的高度。3)主傳輸線C豎放，副傳輸線D豎放:所述輸入端的寬度小于該輸入端的高度；所述輸出端的寬度小于該輸出端的高度；所述耦合端的寬度小該耦合端的高度；所述隔離端的寬度小于該隔離端高度。4)主傳輸線C平放，副傳輸線D豎放:所述輸入端的寬度大于該輸入端的高度；所述輸出端的寬度大于該輸出端的高度；所述親合端的寬度小于該親合端的高度；所述隔離端