一种基于宽带脊传输线耦合结构的微波辐射器的制作方法

本发明涉及一种基于宽带脊传输线耦合结构的微波辐射器。具体地说，是涉及在底部和脊结构上开有耦合孔的单脊、双脊波导结构，可以构成超宽带的微波器件，包括定向耦合器、功分器、天线阵、滤波器，等等。

背景技术：

波导传输线由于其功率容量高和插损小，在大功率微波通信和远程雷达等领域应用广泛。随着民用通信和军事电子系统的工作频率提高到毫米波和太赫兹频段，波导可能成为传输线的首选。脊波导具有更宽的工作带宽和相对较小的尺寸，常常替代普通矩形波导应用在宽带或小型化系统中。最近文献上报道的所谓脊缝波导，保持了普通脊波导宽带的优点，同时不需要盖板与底座之间的良好接触，在毫米波和太赫兹频段预示着很好的应用前景。但是，脊波导和脊缝波导由于其电场集中在金属脊与盖板之间，与外界的耦合比较弱。脊波导和脊缝波导的宽带耦合仍然是微波技术领域的急待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种宽带脊传输线耦合结构。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于宽带脊传输线耦合结构的微波辐射器，包括空管和至少一根只在一侧与所述空管相连的金属脊；所述空管与所述金属脊均为柱状结构，其横截面的形状沿其轴线不变；所述脊传输线耦合结构还包括副结构和连通所述空管和所述副结构的耦合孔；所述金属脊上靠近该金属脊与所述空管的连接处开有横向穿过该金属脊的脊孔；所述脊孔为所述金属脊挖去一部分金属而形成；所述脊孔与所述耦合孔连通，所述脊孔、耦合孔沿其轴线至少设置两个；所述脊传输线耦合结构构成天线阵。

进一步地，为了不严重地改变所述脊传输线的传播特性，脊孔的开设不能破坏金属脊的指向空管内部方向的边沿；所述脊孔与金属脊的朝向副结构的相反方向的边沿有一定安全间距。

为了获得较强的耦合，脊孔的开设应该尽量靠近金属脊的指向空管内部方向的边沿：所述脊孔的最大高度大于所在处的金属脊的最大高度的2/3。

所述脊传输线可以是单脊波导，副结构也可以是单脊波导：所述副结构3也包括一根空管a和至少一根只在一侧与该空管a相连的金属脊a；所述金属脊a上靠近该金属脊a与所述空管a的连接处开有脊孔a，所述脊孔a为所述金属脊a挖去一部分金属而形成；所述脊孔a与所述耦合孔连通；所述脊孔a与金属脊a的朝向空管的相反方向的边沿有一定安全间距。

进一步地，所述脊孔、脊孔a和耦合孔沿其轴线至少设置两个；所述脊传输线耦合结构构成单脊波导定向耦合器、电桥或功分器。

进一步地，所述脊传输线可以是双脊波导，副结构也可以是双脊脊波导：在空管中还设置有另一根只在一侧与所述空管相连的金属脊；该金属脊为柱状结构，其横截面的形状沿其轴线不变；所述副结构3包括空管a和两根只在一侧与所述空管a相连的金属脊a；在邻近的金属脊和金属脊a上靠近该金属脊与所述空管的连接处开有脊孔，靠近该金属脊a与所述空管a的连接处开有脊孔a；所述脊孔和脊孔a为所述金属脊和金属脊a挖去一部分金属而形成；所述脊孔和脊孔a与所述耦合孔连通；所述脊孔a与金属脊a的朝向空管的相反方向的边沿有一定安全间距。

进一步地，所述脊孔、脊孔a和耦合孔沿其轴线至少设置两个；所述脊传输线耦合结构构成双脊波导定向耦合器、电桥或功分器。

进一步地，所述脊传输线可以为脊缝波导：空管中还设置有许多金属凸台；所述金属凸台只在一个方向上与所述空管相连。

进一步地，所述副结构为开敞结构。所述脊传输线耦合结构构成电磁波辐射器。

进一步地，所述副结构为封闭空间，构成电磁波谐振腔。所述脊传输线耦合结构与所述谐振腔耦合。

进一步地，沿其轴线安排有至少两组所述脊孔和耦合孔和耦合腔；所述脊传输线耦合结构构成滤波器，特别是带阻滤波器。

开有耦合缝和耦合缝a的脊传输线耦合结构可以分别用于构成强耦合的定向耦合器、电桥和功分器等，宽带耦合天线和天线阵，宽带带阻滤波器等。

本发明提供了一种较强耦合的脊传输线耦合结构。通过在传输线的底部开孔和在所述金属脊上开孔，并将二者连通，实现该脊传输线与外界的较强耦合。由于在工作频段，脊传输线的电场和表面电流集中在脊结构顶端。脊结构的顶端保持连续保证了脊传输线的传播特性。

附图说明

图1为本发明和实施实例一的纵向示意图；

图2为图1的aa向剖视示意图；

图3为实施实例二的纵向示意图；

图4为图3的aa向剖视示意图；

图5为实施实例三的纵向示意图；

图6为图5的aa向剖视示意图；

图7为实施实例四的纵向示意图；

图8为图7的aa向剖视示意图；

图9为实施实例五的纵向示意图；

图10为图9的aa向剖视示意图；

图11为实施实例六的纵向示意图；

图12为图11的aa向剖视示意图；

图13为实施实例7的aa向剖视示意图；

图14为实施实例8的aa向剖视示意图；

图15为实施实例9的aa向剖视示意图；

图16为实施实例10的aa向剖视示意图；

图17为实施实例11的aa向剖视示意图；

图18为实施实例12的aa向剖视示意图。

附图中标号对应名称：1-空管，1a-空管a，2-金属脊，2a-金属脊a，3-副结构，4-耦合孔，5-脊孔，5a-脊孔a，6-金属凸台，7-耦合缝，7a-耦合缝a。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例一

如图1、2所示，一种基于宽带脊传输线耦合结构的微波辐射器，包括空管1和一根只在一侧与所述空管1相连的金属脊2；所述空管1与所述金属脊2均为柱状结构，其横截面的形状沿其轴线不变；所述脊传输线耦合结构还包括副结构3和连通所述空管1和所述副结构3的耦合孔4；所述金属脊2上靠近该金属脊2与所述空管1的连接处开有横向穿过该金属脊5的脊孔5；所述脊孔5为所述金属脊2挖去一部分金属而形成；所述脊孔5与所述耦合孔4连通。所述金属脊2的远离其与所述空管连接处的一侧与所述脊孔5保持一定间距。

所述脊传输线是单脊波导，副结构3也是单脊波导。所述副结构3也包括一根空管a1a和至少一根只在一侧与该空管a1a相连的金属脊a2a；所述金属脊a2a上靠近该金属脊a2a与所述空管a1a的连接处开有脊孔a5a，所述脊孔a5a为所述金属脊a2a挖去一部分金属而形成；所述脊孔a5a与所述耦合孔4连通；所述金属脊a2a的远离其与所述空管a1a连接处的一侧与所述脊孔a5a保持一定间距。

实施例二

如图3、4所示，与实施例一相比，不同之处仅在于：所述脊传输线是双脊波导，副结构3也是双脊脊波导：在空管1中还设置有另一根只在一侧与所述空管1相连的金属脊2；该金属脊2为柱状结构，其横截面的形状沿其轴线不变；所述副结构3包括空管a1a和两根只在一侧与所述空管a1a相连的金属脊a2a；在邻近的金属脊2和金属脊a2a上靠近该金属脊2与所述空管1的连接处开有脊孔5，靠近该金属脊a2a与所述空管a1a的连接处开有脊孔a5a；所述脊孔5和脊孔a5a为所述金属脊2和金属脊a2a挖去一部分金属而形成；所述脊孔5和脊孔a5a与所述耦合孔4连通；所述金属脊a2a的远离其与所述空管a1a连接处的一侧与所述脊孔a5a保持一定间距。沿其轴线安排有2组所述脊孔5、脊孔a5a和耦合孔4；所述脊传输线耦合结构构成双脊波导定向耦合器、电桥或功分器。

实施例三

如图5、6所示，本实施例与实施例一区别仅在于，所述副结构3为开敞结构，构成辐射器。沿其轴线安排有2组所述脊孔5、耦合孔4和开敞结构3；所述脊传输线耦合结构构成辐射天线阵。

实施例四

如图7、8所示，本实施例与实施例一区别仅在于，所述脊传输线为脊缝波导：空管1中还设置有横向6排金属凸台6；所述金属凸台6只在一个方向上与所述空管1相连。所述副结构3为封闭空间，构成电磁波谐振腔。所述脊传输线耦合结构与所述谐振腔耦合。

实施例五

如图9、10所示，本实施例与实施例一区别仅在于，沿其轴线安排有4组所述脊孔5和耦合孔4和耦合腔；所述脊传输线耦合结构构成带阻滤波器。

实施例六

如图11、12所示，本实施例与实施例一区别仅在于，沿其轴线安排有4组所述脊孔5、脊孔a5a和耦合孔4；所述脊传输线耦合结构构成四级单脊波导定向耦合器、电桥或功分器。

实施例七

如图1和13所示，本实施例与实施例一区别仅在于，在所述金属脊和金属脊a上还设计有分别将金属脊和金属脊a割断的两个耦合缝和两个耦合缝a。

实施例八

如图3和14所示，本实施例与实施例一区别仅在于，在所述金属脊和金属脊a上还设计有分别将金属脊和金属脊a割断的两个耦合缝和两个耦合缝a。

实施例九

如图5和15所示，本实施例与实施例一区别仅在于，在所述金属脊上还设计有将金属脊割断的两个耦合缝。

实施例十

如图7和16所示，本实施例与实施例一区别仅在于，在所述金属脊上还设计有一个将金属脊割断的一个耦合缝。

实施例十一

如图9和17所示，本实施例与实施例一区别仅在于，在所述金属上还设计有将金属脊割断的四个耦合缝。

实施例十二

如图10和18所示，本实施例与实施例一区别仅在于，在所述金属脊和金属脊a上还设计有分别将金属脊和金属脊a割断的四个耦合缝和四个耦合缝a。

上述各实施实例中，为了便于加工，常常需要对结构的内部角度做倒角处理。这种倒角带来的效应在器件的建模计算中必须加以考虑。

本发明的一种基于宽带脊传输线耦合结构的微波辐射器具有结构简单紧凑、可以实现宽带、加工调试成本低的传输线耦合结构。特别是其在金属脊的段璐端开孔并与传输线与外界的耦合孔相连通，有效地增强了该传输线与外界的耦合。该类结构可以用于构成定向耦合器、功分器、天线阵和滤波器等，广泛用于雷达、导弹制导、通信等军事及民用领域。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。