专利名称：波导型耦合检波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及微波技术领域，具体而言，涉及一种波导型耦合检波器。
背景技术：
目前，微波功率放大器的输出形式主要有微带、同轴和波导等几种形式，随着微波频率 的升高，微波损耗也越大，而波导在这几种形式中损耗最低，波导中最常见的是以TE10模为 主的矩形波导。微波功率放大器通常要求有功率检测装置，以便随时监控功率放大器的状态 ，也方便微波系统的调试和检修。
波导型微波功率放大器的功率检测装置通常由一个微波定向耦合器(例如波导型定向耦 合器)和一个波导型检波器组成。波导型定向耦合器通常为小孔耦合形式，为提高带宽和定 向性，波导型定向耦合器通常采用多孔结构，也就是在主副波导的宽边上打上多个小孔用于 耦合一定的微波能量。波导型检波器通常是在波导型定向耦合器波导的宽边中部插入探针并 装上检波二极管构成；还有一些波导型检波器用鳍线方式完成波导至微带转换，通过将检波 二极管装在鳍线两端构成。
然而该功率检测装置的结构过于复杂，加工制造很不方便。例如小孔型定向耦合器主副 波导的距离通常要求很近，所以中间打有小孔的耦合片难以薄且高精度地加工，耦合片安装 的难度增加；另外，由于主副波导相隔很近，为了加入波导型检波器，必须将小孔型定向耦 合器波导转向，这样更增加了加工的难度，这样实际制作出的功率检测装置的主波导的损耗 会较大，通常微带形式功率检测检波器损耗在O. 5dB左右，实际上在Ka波段可以达ldB以上， Ku波段预计也在O. 5dB左右，并且这种功率检测装置的体积大，不适合用于紧凑型功率放大器。
发明内容
针对相关技术中微波功率放大器的功率检测问题而提出本发明，为此，本发明的主要目 的在于提供一种波导型耦合检波器，以解决上述问题至少之一。
本发明提供的一种波导型耦合检波器，包括波导型耦合器和检波器，其中，检波器包括 依次连接的第一微带线、第二微带线和第三微带线，第一微带线插入波导型耦合器第一预定 深度，第三微带线插入波导型耦合器第二预定深度，第一微带线和第三微带线分别位于波导 型耦合器中线的两侧，第二微带线连接检波二极管和匹配电阻。其中，第一微带线与第三微带线的长度为入/2，第二微带线的长度为入/4，其中入为波 导波长。
其中，检波器还包括电容，电容连接检波二极管。 其中，电容为扇形电容或高频电容。 其中，第一预定深度等于第二预定深度。 其中，检波二极管是肖特基二极管。
其中，检波二极管连接在第二微带线与第一微带线的连接处，匹配电阻连接在第二微带 线与第三微带线的连接处；或者，匹配电阻连接在第二微带线与第一微带线的连接处，检波 二极管连接在第二微带线与第三微带线的连接处。
其中，第一微带线和第三微带线分别插入波导型耦合器的主波导。
通过本发明的上述技术方案，提供一种波导型耦合检波器，可以解决现有的耦合器与检 波器损耗高、体积大、加工工艺复杂、成本高等问题，并且在波导型耦合检波器中，波导型 耦合器的主波导的损耗低，Ku波段损耗小于O. ldB，具有定向耦合能力，在10%带宽内可以提 供大于15dB的定向能力，成本低、体积小，加工简单。
图l是本发明实施例的波导型耦合检波器的原理示意图； 图2是本发明实施例的波导型耦合检波器的结构示意图； 图3是本发明实施例的波导型耦合检波器的俯视图4是本发明优选实施例的波导型耦合检波器的腔体上半部分的结构示意图5是本发明优选实施例的波导型耦合检波器的腔体下半部分的结构示意图； 图6是本发明优选实施例的波导型耦合检波器的电磁场仿真结果示意图7是本发明优选实施例的波导型耦合检波器的测试结果示意图。
具体实施例方式
在本发明实施例中，提供了一种波导型耦合检波器的实现方案，在该实现方案中，包括 波导型耦合器和检波器，检波器包括由微带混合网络构成，包括插入波导型耦合器一定深度
的第一微带线和第三微带线，以及连接第一微带线与第三微带线的第二微带线；同时，第二
微带线连接检波二极管和匹配电阻。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合 。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图l是本发明实施例的波导型耦合检波器的原理示意图。现对其详细说明。波导型耦合器与检波器连接，检波器为微带混合网络，包括连接波导型耦合器的长度均 为入/2的第一微带线和第三微带线，以及长度为入/4的第二微带线，其中入为波导波长，如 图l所示；第一微带线和第三微带线与波导型耦合器的连接处的间隔距离也是入/4。第一微 带线靠近端口l，第二微带线靠近端口2。从图l上还可以看出，第一微带线与第三微带线之 间还并联有电阻，优选为50欧姆，电阻的另一端接地。第二微带线与第三微带线之间还并联 有检波二极管，用于检波，检波二极管的另一端并联有其他元件和电容，电容的另一端接地 。通过该结构，可以有效地实现本发明的波导型耦合检波器。
接下来，说明根据本发明实施例的一种波导型耦合检波器的结构。
本发明实施例提出的一种波导型耦合检波器包括波导型耦合器和检波器，检波器包括依 次连接的第一微带线、第二微带线和第三微带线，第一微带线插入波导型耦合器第一预定深 度，第三微带线插入波导型耦合器第二预定深度，第一微带线和第三微带线分别位于波导型 耦合器中线的两侧，第二微带线连接检波二极管和匹配电阻。
具体实施过程中，优选地，第一微带线与第三微带线的长度相同，都是入/2，第二微带 线的长度为入/4，其中入为波导波长。
具体实施过程中，优选地，检波器还可以包括连接检波二极管的电容，电容可以为扇形 电容或高频电容。
具体实施过程中，优选地，第一微带线和第三微带线分别插入波导型耦合器的主波导， 第一微带线插入的第一预定深度可以等于第二微带线插入的第二预定深度。
具体实施过程中，优选地，检波二极管优选为肖特基二极管。检波二极管与匹配电阻的 位置可以互换，也就是，检波二极管连接在第二微带线与第一微带线的连接处时，匹配电阻 连接在第二微带线与第三微带线的连接处；或者，匹配电阻连接在第二微带线与第一微带线 的连接处时，检波二极管连接在第二微带线与第三微带线的连接处。
图2为根据本发明优选实施例的波导型耦合检波器的结构示意图，图3是本发明实施例的 波导型耦合检波器的俯视图。如图2、图3所示，根据本发明优选实施例的波导型耦合检波器 主要包括主矩形波导1和微带混合网络2，下面进行详细说明。
本实施方式中，主矩形波导l为Ku波段标准尺寸，长边和宽边分别为15.8mm和7.9mm，当 然也可以是其他尺寸，长边与宽边的比优选为2: 1。微带混合网络2由第一微带线6、第二微 带线8、第三微带线7、扇形电容5、检波二极管4和匹配电阻3构成。
第一微带线6和第三微带线7也称为微带探针，二者相距为7.3mm，以14GHz为中心频率， 第一微带线6和第三微带线7伸入主矩形波导1的长度相同，这是因为深入波导的微带探针长度对耦合度有较大影响，如果两根探针不一致，贝l」会降低定向耦合性能。本实施例中伸入的 长度均为0.5mm。当然，以上距离可以根据需要确定，不限于上述。
第一微带线6和第三微带线7总长均为7. 9mm，约为入/2，第二微带线8长3. 9mm，约为入 /4。匹配电阻可以采用0603封装的普通50欧姆电阻，检波二极管可以采用零偏置肖特基二极 管，并需要保证加在二极管上的微波功率处于检波二极管的线性区。微带线采用厚度为 0.254mm RT5880材质制作，介电常数为2. 1，底面覆铜。当然，以上参数可以根据需要确定 ，不限于上述。
实际制作时，主波导腔体可以做成两部分组合的形式，如图4和图5所示。图4是本发明 优选实施例的波导型耦合检波器的腔体上半部分的结构示意图；图5是本发明优选实施例的 波导型耦合检波器的腔体下半部分的结构示意图。微带混合网络可以安装在图4、图5两部分 之间，构成一个完整的波导型耦合检波器，该波导型耦合检波器也可以称作波导型定向耦合 检波器。
图6是本发明优选实施例的波导型耦合检波器的电磁场仿真结果示意图，如图6所示， S(l，2)为主波导损耗，S(3，3)为检波二极管端口的回波损耗，S(l，3)为正向耦合系数， S(l，4)为反向耦合系数。从图6中可以清晰地得出，频率为14GHz时，S(l，2)=-8. 7e—5dB， S(3， 3)=-36. 4dB， S (1， 3) =-51. 2dB， S (1， 4) =-106. 7dB。与通常为O. 5dB左右的微带形式功率 检测检波器的损耗相比，如图6所示，本发明优选实施例的波导型耦合检波器的损耗小于 0. ldB，远小于现有技术的检波器的损耗；并且，正向耦合系数与反向耦合系数之差为55dB ，也远超过了通常所要求的25dB定向耦合性能。
图7是本发明优选实施例的波导型耦合检波器的测试结果示意图，如图7所示，横坐标为 通过波导的功率，由功率计检测，所以表示为功率计功率，单位是W;纵坐标为检波输出电 压，在14GHz的频率下测试，可见检波输出电压反映了输出功率，而且反向耦合比正向耦合 弱，因而体现了波导型耦合检波器的良好的定向性能。
综上所述，通过本发明的上述实施例，提供的波导型耦合检波器，解决了目前的检波器 体积大，功耗高，加工工艺复杂的问题，可以达到的效果至少包括以下几个
1、 本发明提供的波导型耦合检波器，波导型耦合器的主波导的损耗低，Ku波段损耗小 于O. ldB。
2、 本发明提供的波导型耦合检波器具有定向耦合能力，在10%带宽内可以提供大于 15dB的定向能力，即波导型耦合器的主波导的正向传输与反向传输分别耦合至检波二极管的 功率相差可以达到大于15dB。3、 本发明提供的波导型耦合检波器将定向耦合器与检波器相结合，检波仅用一个肖特 基检波二极管，微带混合网络同时也提供二极管的偏置，成本低、体积小。
4、 本发明提供的波导型耦合检波器加工简单，通过将矩形波导沿微带线底面分成上下 两半，分别加工后装上微带线并组合即可。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各单元、结构或组成部分可以用成 一体地元件或构件实现，也可以分别由单个的元件或构件实现。本发明对此不作限制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员 来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等 同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种波导型耦合检波器，包括波导型耦合器和检波器，其特征在于，所述检波器包括依次连接的第一微带线、第二微带线和第三微带线；所述第一微带线插入所述波导型耦合器第一预定深度，所述第三微带线插入所述波导型耦合器第二预定深度，所述第一微带线和第三微带线分别位于所述波导型耦合器中线的两侧，所述第二微带线连接检波二极管和匹配电阻。
2 根据权利要求l所述的波导型耦合检波器，其特征在于，所述第一微带线与第三微带线 的长度为入/2，所述第二微带线的长度为入/4，其中入为波导波长。
3 根据权利要求l所述的波导型耦合检波器，其特征在于，所述检波器还包括电容，所述 电容连接所述检波二极管。
4 根据权利要求3所述的波导型耦合检波器，其特征在于，所述电容为扇形电容或高频电容。
5 根据权利要求4所述的波导型耦合检波器，其特征在于，所述第一预定深度等于所述第 二预定深度。
6 根据权利要求5所述的波导型耦合检波器，其特征在于，所述检波二极管是肖特基二极管。
7 根据权利要求l所述的波导型耦合检波器，其特征在于，所述检波二极管连接在所述第二微带线与第一微带线的连接处，所述匹配电阻连接在所述第二微带线与第三微带线的连接处；或者，所述匹配电阻连接在所述第二微带线与所述第一微带线的连接处，所述检波二 极管连接在所述第二微带线与所述第三微带线的连接处。
8.根据权利要求l所述的波导型耦合检波器，其特征在于，所述第一微带线和第三微带线 分别插入所述波导型耦合器的主波导。
全文摘要
本发明公开了一种波导型耦合检波器，属于微波技术领域。所述波导型耦合检波器包括波导型耦合器和检波器，其中，检波器包括依次连接的第一微带线、第二微带线和第三微带线，第一微带线插入波导型耦合器第一预定深度，第三微带线插入波导型耦合器第二预定深度，第一微带线和第三微带线分别位于波导型耦合器中线的两侧，第二微带线连接检波二极管和匹配电阻。本发明的波导型耦合检波器损耗低，具有定向耦合能力，成本低，体积小，加工简单。
文档编号G01R21/00GK101614768SQ20091030498
公开日2009年12月30日 申请日期2009年7月30日 优先权日2009年7月30日
发明者刘新宇, 吴旦昱, 滨 李, 陈晓娟 申请人:中国科学院微电子研究所