耦合段加设金属体定向耦合器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种定向耦合器。具体地说，涉及一种结构紧凑、方向性好、耦合度平坦、功率容量大的定向耦合器。
【背景技术】
[0002]定向耦合器是现代微波通信和军事电子系统中的一种通用元件，主要用于对信号进行取样测量。定向耦合器也可以用作功分器或衰减器。多孔定向耦合器由于其耦合系数平坦度比较高、方向性比较好，应用十分广泛。普通的多孔定向耦合器一般采用均匀的主传输线和副传输线以及跨接在二者之间的若干个耦合孔来实现。高耦合系数、耦合系数平坦度、主传输线反射系数和定向耦合器的方向性为多孔定向耦合器的主要参数。在普通的多孔定向耦合器中，高耦合系数、耦合系数平坦度、主传输线反射系数、方向性等参数的改进需要采用数目很大的耦合孔，比如20~40个，导致定向耦合器的长度增大，同时导致主传输线上过高的插入损耗。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种紧凑型高方向性好、耦合度平坦、功率容量大的定向親合器。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
耦合段加设金属体定向耦合器，包括主传输线C和至少I个副传输线D，主传输线C 一端设置有输入端，主传输线C另一端设置有输出端，副传输线D —端设置有耦合端，副传输线D另一端设置有隔离端，还包括至少两个连通主传输线和副传输线的耦合孔。
[0005]为了改善耦合段加设金属体定向耦合器的主要性能参数，我们采取以下步骤: 第一步，我们让主传输线C的宽度变化:主传输线C包括至少两个在与输入端中心处法线相反的方向互相连通的主线段；所述输入端和输出端分别设置在主传输线C两端并与主传输线C连通；至少有一个主线段的最大宽度比另一个主线段的最大宽度大3%或大3%以上。
[0006]第二步，我们让主传输线C的高度变化:主传输线C包括至少两个在与输入端中心处法线相反的方向互相连通的主线段；所述输入端和输出端分别设置在主传输线C两端并与主传输线C连通；至少有一个主线段的最大高度比另一个主线段的最大高度大3%或大3%以上。
[0007]第三步，我们让副传输线D传输线的宽度变化:至少I个副传输线D包括至少两个在与隔离端中心处法线相反的方向互相连通的副线段，I个耦合端和I个隔离端分别设置在每个副传输线D的两端并与副传输线D连通；至少有一个副线段的最大宽度比另一个副线段的最大宽度大3%或大3%以上。
[0008]第四步，我们让副传输线D传输线的高度变化:至少I个副传输线D包括至少两个在与隔离端中心处法线相反的方向互相连通的副线段，I个耦合端和I个隔离端分别设置在每个副传输线D的两端并与副传输线D连通；至少有一个副线段的最大高度比另一个副线段的最大高度大3%或大3%以上。
[0009]第五步，我们在耦合孔中添加金属体A:至少I个所述耦合孔中设置有至少一个金属体A，该金属体A只在一个方向与所处的耦合孔的内表面连接。所述金属体A为调谐螺钉，其进入到所处耦合孔内的深度可以从该耦合段加设金属体定向耦合器外加以改变并固定。
[0010]第六步，我们在副传输线D中设置金属体B:至少I个副传输线D包括至少两个在与隔离端中心处法线相反的方向互相连通的副线段，I个耦合端和I个隔离端分别设置在每个副传输线D的两端并与副传输线D连通；至少一个所述副线段中设置有至少一个金属体B，该金属体B只在一个方向与所处的副线段的内表面连接。所述金属体B为调谐螺钉，其进入到所处副线段内的深度可以从该耦合段加设金属体定向耦合器外加以改变并固定。
[0011]第七步，为了改善耦合段加设金属体定向耦合器的耦合系数的平坦度，在至少I个副传输线D的耦合端和与该耦合端相连通的外界传输线之间设置有至少I个相互连通的耦合段；该耦合端和与之相连通的外界传输线以及位于二者之间的所有相互连通的耦合段构成耦合段组件E ;所述耦合段组件E在所述耦合段处的反射系数大于_13dB。
[0012]为了达到以上目的，我们有三种选择:1)所有耦合段和耦合端中至少有一个的最大宽度与比另一个的最大宽度大5%或大5%以上。2)所有耦合段和耦合端中至少有一个的最大高度与比另一个的最大高度大5%或大5%以上。3)、至少I个所述耦合段中设置有至少一个金属体C，该金属体C只在一个方向与所处的耦合段的内表面连接。为了调谐方便，所述金属体C为调谐螺钉，其进入到所处耦合段内的深度可以从该耦合段加设金属体定向耦合器外加以改变并固定。
[0013]为了方便连接，有时我们让所述耦合段组件E的耦合端的法线方向与该耦合段组件E的外界传输线的法线方向之间成一角度F，20度<F〈180度，以90度为最佳。为此，我们可以在所述耦合段组件E内增加一弯曲传输线，或者使该耦合段组件E内的部分或全部耦合段旋转一定角度并连通。
[0014]耦合段和金属体C的引入将使该耦合段加设金属体定向耦合器的耦合系数的平坦度大大改善，但可能使耦合段组件E处的匹配恶化。这时，可以在耦合段组件E与外接电路之间增加匹配电路。这种匹配电路可以是衰减器、隔离器等，以信号传输方向从该耦合段组件E隔离器指向外接电路的隔离器为较佳。
[0015]第十步，为了改善耦合段加设金属体定向耦合器的方向性，我们在隔离端与之相连通的外界传输线之间设置宽度变化的隔离段:在至少I个副传输线D的隔离端和与隔离端相连通的外界传输线之间设置有至少I个相互连通的隔离段；所有隔离段和隔离端中至少有一个的最大宽度与比另一个的最大宽度大0.5%或大0.5%以上。
[0016]第十一步，为了改善耦合段加设金属体定向耦合器的耦合系数的方向性，我们在隔离端与之相连通的外界传输线之间设置高度变化的隔离段:在至少I个副传输线D的隔离端和与隔离端相连通的外界传输线之间设置有至少I个相互连通的隔离段，隔离段与隔离端互相连通；所有隔离段和隔离端中至少有一个的最大高度与比另一个的最大高度大0.5%或大0.5%以上。
[0017]第十二步，为了改善耦合段加设金属体定向耦合器的耦合系数的方向性，我们在隔离端与之相连通的外界传输线之间设置隔离段并在其隔离段中设置金属体D:在至少I个副传输线D的隔离端和与隔离端相连通的外界传输线之间设置有至少2个相互连通的隔离段；至少I个所述隔离段中设置有至少一个金属体D，该金属体D只在一个方向与所处的隔离段的内表面连接。为了调谐方便，所述金属体D为调谐螺钉:所述金属体D为调谐螺钉，其进入到所处隔离段内的深度可以从该耦合段加设金属体定向耦合器外加以改变并固定。
[0018]在定向親合器的方向性不满足要求的情况下，以上3步将能大大改善定向親合器的方向性。当信号从输出端进入到定向耦合器时，较大信号耦合到隔离端(这时，隔离端的信号为较强的耦合信号)。以上3步将可以在隔离端与外接电路(一般为匹配负载)之间产生适当反射，与耦合端(这时，耦合端的信号为较弱的隔离信号)处较小的信号相互抵消，大大降低耦合端处的信号强度，从而大大提高所述的耦合段加设金属体定向耦合器的方向性。
[0019]作为本发明的较佳的实现方式，我们采用矩形波导或脊波导作为传输线。这里，主传输线C和副传输线有四种组合方式:1)主传输线C平放，副传输线D平放:所述输入端的宽度大于该输入端的高度；所述输出端的宽度大于该输出端的高度；所述親合端的宽度大于该耦合端的高度；所述隔离端的宽度大于该隔离端高度。2)主传输线C竖放，副传输线D平放:所述输入端的宽度小于该输入端高度；所述输出端的宽度小于该输出端的高度；所述耦合端的宽度大于该耦合端的高度；所述隔离端的宽度大于该隔离端的高度。3)主传输线C竖放，副传输线D竖放:所述输入端的宽度小于该输入端的高度；所述输出端的宽度小于该输出端的高度；所述耦合端的宽度小该耦合端的高度；所述隔离端的宽度小于该隔离端高度。4)主传输线C平放，副传输线D竖放:所述输入端的