专利名称：微带定向耦合器的制作方法
技术领域：
微带定向輔合器技术领域[0001]本实用新型涉及微带定向耦合器，具体地说，是涉及一种利用单孔或双孔进行耦合的微带定向耦合器。
背景技术：
[0002]定向耦合器是微波系统中应用广泛的一种微波器件，它的主要作用是将微波信号按一定的比例进行功率分配；定向耦合器由两根传输线构成，同轴线、矩形波导、圆波导、带状线和微带等都可构成定向耦合器；所以从结构来看定向耦合器种类繁多，差异很大，但从它们的耦合机理来看主要分为四种，即小孔耦合、平行耦合、分支耦合以及匹配双T。[0003]在20世纪50年代初以前，几乎所有的微波设备都采用金属波导和波导电路，那个时候的定向I禹合器也多为波导小孔I禹合定向I禹合器；其理论依据是Bethe小孔I禹合理论, Cohn和Levy等人也做了很多贡献。[0004]随着航空和航天技术的发展，要求微波电路和系统做到小型化、轻量化和性能可靠，于是出现了带状线和微带，随后由于微波电路与系统的需要又相继出现了鳍线、槽线、 共面波导和共面带状线等微波集成传输线，这样就出现了各种传输线定向耦合器。[0005]传统单孔定向耦合器有一些的优点如结构简单、参数少，设计起来比较方便；但是它还存在着一些缺点如带宽窄、方向性差，只有在设计频率处工作合适，偏离开这个频率，方向性将降低。[0006]传统多孔定向耦合器虽然可以做到很宽的带宽，但也存在着一些缺点，如体积大、 加工精度要求高、插入损耗高，特别是在毫米波太赫兹波段，过高的插损使该器件失去使用价值。这就激励我们去设计一种能克服这些缺点的新型定向耦合器。实用新型内容[0007]本实用新型的目的在于克服传统定向耦合器的一些缺点，提供了一种紧凑型、插入损耗低的微带定向I禹合器。[0008]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下微带定向耦合器，包括相互隔离并通过耦合孔连通的主微带和副微带；主微带和副微带的结构相同，其中主微带和副微带都是由介质层印刷上导体带而构成的；主微带和副微带通过接地面相互隔离；主微带通过I个或2个位于接地面上的耦合孔与副微带连通，至少I个耦合孔的投影部分位于主微带的导体带的投影的侧壁或\和副微带的导体带的投影的侧壁；耦合孔在其俯视方向的投影形状为圆形；所述耦合孔内设置有轴线与耦合孔的轴线平行并与主微带的轴线垂直的柱状金属体。[0009]该柱状金属体在其俯视方向的投影形状为矩形。[0010]所述主微带的轴线和副微带的轴线之间的角度为3°至177°之间；所述耦合孔的数目为2时，两耦合孔分别位于主微带和副微带在俯视方向投影后相交构成的平行四边形的两个相对的顶点附近。[0011 ] 所述主微带的一端或两端还连接有弯曲微带。[0012]所述主微带或\和副微带在其一端或两端连接有与外界器件匹配的匹配结构。[0013]基于上述结构，本实用新型相较于以往的单孔定向耦合器而言其改进点为、将传统的耦合孔改进为位于主微带和副微带之间的接地面上的耦合孔，且与主微带的导体带和副微带的导体带导通。这样可增加其方向性。[0014]一般的主微带的轴线和副微带的轴线之间的角度为3°至177°之间。为了使其整个耦合器的体积减少，我们优先考虑主微带的轴线和副微带的轴线平行设置，同时，其主微带的轴线和副微带的轴线之间的角度大小根据该定向耦合器的耦合度、方向性和工作带宽等指标经过优化而定。[0015]当耦合孔的数目为I个时，相比以往的单孔定向耦合器，性能有明显的进步，当耦合孔的数目增加为2个时，可进一步的提高其方向性。[0016]耦合孔在其俯视方向的投影形状不受限制，当考虑制作成本时，我们优先考虑能简易批量生产的圆形或三角形或四边形。[0017]增加柱状金属体时，所述耦合孔在俯视方向的投影形状为一字形或Y字形或十字型和其它多于4个分支的星状。[0018]一般的微带定向耦合器都是通过平行耦合得到的，而本实用新型采用的是小孔耦合，这样又给我们提供了设计微带定向耦合器的另一种思路。[0019]单孔定向耦合器的工作原理可以叙述如下[0020]由于波导内壁可以近似看成理想导电平面，根据交变电磁场的边界条件，理想导电平面E只有与表面相垂直的分量，没有切向分量；磁场H只有与表面相切的分量，没有法向分量。主波导内电场垂直主副波导公共宽边，通过小孔达到副波导的那一部分电场仍垂直与主副波导公共宽边，其电力线形成一个弯头。磁场(磁力线)为平行于主波导宽壁的闭合曲线，故主波导的磁场(磁力线)在小孔处形成一组穿进穿出副波导的连续曲线。[0021]通过小孔进入副波导的那一部分电场在副波导耦合孔两侧耦合出垂直向下的电场E’，交变的电场E’激发出感生磁场H’(方向由S=E*H决定)，电、磁场交替激发，形成分别向率禹合端和隔离端输出的电磁波。[0022]通过小孔进入副波导的那一部分磁场在副波导耦合孔两侧耦合出水平向右的磁场H’，交变的磁场H’激发出感生的电场E’，电、磁场交替激发，形成分别向耦合端和隔离端输出的电磁波。[0023]小孔耦合是上述电耦合和磁耦合的叠加，即把两种耦合形成的电磁波合并，我们可以看出往I禹合端方向传输的电磁波同向叠加，形成I禹合输出；往隔离端方向传输的电磁波反向叠加，相互抵消构成隔离，所以原则上是无耦合输出的；但是由于小孔电、磁耦合的不对称性，两者叠加产生了方向性。[0024]本实用新型的优点在于结构紧凑、加工简单、超宽工作带宽、功率容量大、插入损耗低，特别是在毫米波波段，与普通单孔定向耦合器相比，在耦合度方面具有突出优势。本实用新型的紧凑型微带定向耦合器可望广泛用于各微波波段的电子系统中，特别是雷达、 导弹制导、通信等军事及民用领域。
[0025]图I为本实用新型中主微带的轴线和副微带的轴线呈45°夹角时的立体图。[0026]图2为本实用新型实施例一的俯视图。[0027]图3为本实用新型实施例一中A— A剖面图。[0028]图4为本实用新型实施例二的俯视图。[0029]图5为本实用新型实施例三的俯视图。[0030]图6为本实用新型实施例四的俯视图。[0031]图中的标号分别表示为1、主微带；2、副微带；3、耦合孔；7、柱状金属体；4、弯曲微带；5、微带；6、接地面。
具体实施方式
[0032]下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型实施方式不限于此。[0033]如图I所示，微带定向耦合器，包括作为微波主通道的主微带I和作为取样信号通道的副微带2、以及作为耦合通道的耦合孔3 ;主微带I的轴线与副微带2的轴线之间呈 45°的夹角，主微带I和副微带2通过它们之间的接地面6相互隔离；主微带I通过I个或2个耦合孔3与副微带2连通，至少I个耦合孔3的投影贴附在主微带I的导体带侧壁或\和副微带2的导体带侧壁；耦合孔3位于主微带I和副微带2之间并与主微带I和副微带2导通。其中耦合孔3在其俯视方向的投影形状为圆形。[0034]相较于以往的单孔定向耦合器而言其改进点为将传统的耦合孔改进为位于主微带和副微带之间的接地面上的耦合孔，且与主微带的导体带和副微的导体带导通。这样可增加其方向性。[0035]实施例一[0036]如图2、3所示，本实施例包括设置有主微带I和副微带2，主微带I为微波主通道， 副微带2为取样信号通道；主微带I和副微带2的轴线相互平行，主微带I和副微带2相互隔离，有I个耦合孔3的投影贴附在主微带I的导体带侧壁或\和副微带2的导体带侧壁； 耦合孔3位于主微带I和副微带2之间并与主微带I和副微带2导通。耦合孔3内加入另一个轴线与耦合孔3的轴线平行并与主微带I的轴线垂直的柱状金属体7，该柱状金属体7 的横截面的形状为矩形，这样可以得到方向性更好的定向耦合器。[0037]实施例二[0038]如图4所示，与实施例一不同的地方是主微带I和副微带2之间是平行的，没有夹角。耦合孔3的投影都只有部分在主微带I的导体带和副微带2的导体带里面，还有一部分在外面。耦合孔3内没有设置柱状金属体7。[0039]实施例三[0040]如图5所示，与实施例一不同的地方是主微带I和副微带2之间通过两个耦合孔3 连通，两耦合孔3的中心分别位于主微带I和副微带2相交构成的平行四边形的两个相对的顶点附近。[0041]实施例四[0042]如图6所示，与实施例三不同的地方是主微带I和副微带2只通过一个耦合孔3 连通，在主微带I的两端有弯曲微带4的过渡，在弯曲微带4的另一端连接着微带5，这样可以得到方向性更好、带宽更宽的波导定向耦合器。[0043]如上所述便可较好的实现本实用新型。
权利要求1.微带定向耦合器，其特征在于包括相互隔离并通过耦合孔(3)连通的主微带(I)和副微带(2);主微带(I)和副微带(2)的结构相同，其中主微带(I)和副微带(2)都是由介质层印刷上导体带而构成的；主微带(I)和副微带(2)通过接地面(6)相互隔离；主微带(I) 通过I个或2个位于接地面(6)上的耦合孔(3)与副微带(2)连通，至少I个耦合孔(3)的投影部分位于主微带(I)的导体带的投影的侧壁或\和副微带(2)的导体带的投影的侧壁； 耦合孔(3 )在其俯视方向的投影形状为圆形；所述耦合孔(3 )内设置有轴线与耦合孔(3 )的轴线平行并与主微带(I)的轴线垂直的柱状金属体(7)。
2.根据权利要求I所述的微带定向耦合器，其特征在于该柱状金属体(7)在其俯视方向的投影形状为圆形或矩形或多边形。
3.根据权利要求I所述的微带定向耦合器，其特征在于所述主微带(I)的轴线和副微带(2)的轴线之间的角度为3°至177°之间；所述耦合孔(3)的数目为2时，两耦合孔(3) 分别位于主微带(I)和副微带(2)在俯视方向投影后相交构成的平行四边形的两个相对的顶点附近。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的微带定向耦合器，其特征在于所述主微带(I) 或\和副微带(2)在其一端或两端连接有与外界器件匹配的匹配结构。
专利摘要本实用新型公开了微带定向耦合器，包括作为微波主通道的主微带和作为取样信号通道的副微带、以及作为耦合通道的耦合孔；主微带的轴线与副微带的轴线相互平行，主微带通过1个或2个位于主微带和副微带之间的接地面上耦合孔与副微带连通，且至少1个耦合孔的投影靠近主微带的导体带侧壁或或\和副微带2的导体带侧壁；耦合孔在其俯视方向的投影形状为圆形；所述耦合孔内设置有柱状金属体，耦合孔的轴线与主微带的轴线相互垂直。本实用新型的优点在于结构紧凑、加工简单、超宽工作带宽、功率容量大、插入损耗低，特别是在毫米波波段，与普通单孔定向耦合器相比，在耦合度方面具有突出优势。
文档编号H01P5/18GK202749492SQ20122039410
公开日2013年2月20日 申请日期2012年8月10日 优先权日2012年8月10日
发明者王清源, 谭宜成 申请人:成都赛纳赛德科技有限公司