专利名称：一种波导环耦合器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种波导环耦合器，具体地说，是涉及一种宽带单孔波导环耦合
背景技术：
在一个波导的壁上开孔可使信号从波导耦合出来，由此可以做成定向耦合器。国内外普遍采用的波导定向耦合器通常采用孔缝耦合，在公共波导壁上开一个或多个孔\缝使两个相邻波导中的微波耦合。通过调整孔\缝尺寸及其位置可获得相应功率分配比的定向耦合器。这种定向耦合器的一个主要缺点是其工作带宽太窄。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种能够在波导全带宽内有良好的耦合平坦度和方向性的波导环耦合器。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下一种波导环耦合器，包括主波导，所述主波导侧壁开有耦合孔，所述主波导的耦合孔位置处连接有耦合腔，所述耦合腔内设置有耦合环，所述耦合环连接有同轴端口，且所述同轴端口设置在耦合腔外部；且所述主波导的两端还连接有过渡阶梯，所述过渡阶梯远离主波导的一端还设置有标准波导，所述主波导在远离耦合孔的内壁连接有金属脊。所述耦合环的轴线与主波导的轴线平行。所述耦合环的轴线与主波导的轴线构成的夹角大于5度。所述主波导的横截面形状为矩形。所述标准波导的横截面形状为矩形。所述过渡阶梯的横截面形状为矩形。所述金属脊的横截面形状为矩形。所述主波导、过渡阶梯、标准波导，它们的横截面的尺寸依次单调增大。其中所述主波导、过渡阶梯、标准波导，它们的横截面的尺寸依次单调增大，其含义为当所述主波导的横截面的尺寸为Al、过渡阶梯的横截面的尺寸为A2、标准波导的横截面的尺寸为A3时，它们的横截面的尺寸依次增大，即Al小于A2小于A3 ；或者当所述主波导的横截面的尺寸为Al、过渡阶梯的横截面的尺寸为A2、标准波导的横截面的尺寸为A3时，它们的横截面的尺寸满足单调递增函数区间D为Xl <X3内，f (Xl) < f (X2) < f(X3)，其中 Xl < X2 < X3，其中 f (Xl)为 Al，f (X2)为 A2，f (X3)为 A3，X1 为主波导的中心点值，X2为过渡阶梯的中心点值，X3为标准波导的中心点值，即A1、A2、A3沿着主波导经过渡阶梯到标准波导的轴线方向依次单调递增。本实用新型的工作原理首先，在主线上信号从标准波导输入，经过过渡阶梯到达主波导，当其到达耦合孔时，它的电场分量将穿过耦合孔，耦合到耦合环上，并在耦合孔的两边激励起方向向下的同向对称电场。由于交变的电场和磁场是不可分割的，所以对于耦合孔电耦合激励起的电场，必然会同时出现与之相应的磁场。根据玻印亭矢量的关系，磁场的方向可以由主线电场的方向确定。这个表面电流在耦合孔处发生中断，并由位移电流来接续，此位移电流将会使耦合环的左边激励起方向向下的电场，而其右边得到方向向上的电场，二者方向相反，形成反向对称电场。同样，伴随这两个反向对称的电场将会同时出现与之相应的磁场。在耦合环上，耦合孔的电耦合和磁耦合所激励起的电磁场将会在其两个同轴端口处进行叠加。两个同轴端口在此我们分别命名为端口四和端口三；在端口四处，由于电耦合和磁耦合所产生的电磁场方向是一致的，所以总的场是二者之和。而在端口三处，由于电耦合和磁耦合所产生的电磁场方向是相反的，所以总的场是二者之差。为了能将波导的全带宽拥有更好的特性参数，本实用新型的波导环耦合器采用了非标准波导，并通过一个过渡阶梯将主波导和标准波导连接，并使之达到匹配。耦合腔和耦合孔的形状可以任意组合选择。为了达到更好的方向性，我们对耦合环进行了一个角度的旋转，但耦合环的旋转使该耦合器的结构变得复杂，使加工成本提高，所以需要根据实际产品的要求来确定是否对耦合环进行旋转。本实用新型的优点在于本实用新型的主线采用波导结构，副线采用同轴形式，耦合机制采用单个圆孔实现，并通过加入金属脊使耦合器的工作带宽更宽，耦合度更平坦，以其电路简单、结构新颖、加工装配方便、无需调试为主要特点，且插入损耗小，端口驻波好，可靠性高，特别适用于高功率双向弱耦合度的测量和指示场合。
图1为本实用新型的纵向示意图。图2为图1的A-A向示意图。图3为图1的B-B向示意图。图4为实施实例二的B-B向示意图。图5为实施实例二的A-A向示意图。图中的标号分别表示为1、主波导；2、耦合孔；3、耦合腔；4、耦合环；5、过渡阶梯；6、标准波导；7、同轴端口 ；8、金属脊；61、端口一 ；62、端口二 ；71、端口四；72、端口三。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。实施例一如图1、图2、图3所示，一种波导环耦合器，包括主波导1，所述主波导1宽边内壁连接有金属脊8，且远离金属脊的侧壁开有耦合孔2，所述主波导1的耦合孔2位置处连接有耦合腔3，所述耦合腔3内设置有耦合环4，所述耦合环4连接有同轴端口 7，且所述同轴端口 7设置在耦合腔3外部；且所述主波导1的两端还连接有过渡阶梯5，所述过渡阶梯5远离主波导1的一端还设置有标准波导6。耦合环4的轴线与主波导1的轴线平行。耦合环4的轴线与主波导1的轴线构成的夹角大于5度。主波导1的横截面形状为矩形。[0028]标准波导6的横截面形状为矩形。过渡阶梯5的横截面形状为矩形。金属脊8的横截面形状为矩形。主波导1、过渡阶梯5、标准波导6，它们的横截面的尺寸依次单调增大。所述耦合腔3的轴向截面形状为矩形。所述耦合孔2的轴向截面形状为矩形。所述耦合孔2、耦合腔3和耦合环4相对于主波导1没有旋转。信号从端口一 61位置处进入，依次经过标准波导6、过渡阶梯5、主波导1，从端口二 62处导出，在耦合孔2位置处进行耦合处理，部分信号从端口四71和端口三72处导出。实施例二如图1、图4、图5所示，本实施例与实施例一的区别在于所述耦合腔3形状的轴向截面为原形。所述耦合孔2、耦合腔3和耦合环4与主波导1轴线方向夹角大于5度。实施例三如图1、图2所示，本实施例与实施例一的区别在于所述耦合腔3形状为矩形。所述耦合孔2、耦合腔3和耦合环4与主波导1轴线方向夹角大于5度。以上三种方案的主要区别在于，主波导1底部加有金属脊，S卩，所述主波导1远离耦合孔2的内壁连接有金属脊8。耦合腔3的形状是矩形还是矩形，耦合孔2的形状是矩形还是矩形，耦合孔2、耦合腔3和耦合环4与主波导1是否有一个角度。在具体实施过程中，耦合孔2的大小，耦合腔3的大小和形状，主波导1相对于标准波导6的大小，耦合腔3、耦合孔2、耦合环4相对于主波导1的角度可以任意调节，以满足不同的需求。
权利要求1.一种波导环耦合器，包括主波导(1)，所述主波导(1)宽壁开有耦合孔0)，所述主波导(1)的耦合孔( 位置处连接有耦合腔(3)，所述耦合腔(3)内设置有耦合环(4)，所述耦合环(4)连接有同轴端口(7)，且所述同轴端口(7)设置在耦合腔(3)外部；且所述主波导(1)的两端还连接有过渡阶梯(5)，所述过渡阶梯(5)远离主波导(1)的一端还设置有标准波导(6)，所述主波导(1)远离耦合孔O)的内壁连接有金属脊(8)。
2.根据权利要求1所述的一种波导环耦合器，其特征在于，所述耦合环(4)的轴线与主波导(1)的轴线平行。
3.根据权利要求1所述的一种波导环耦合器，其特征在于，所述耦合环(4)的轴线与主波导(1)的轴线构成的夹角大于5度。
4.根据权利要求1所述的一种波导环耦合器，其特征在于，所述主波导(1)的横截面形状为矩形。
5.根据权利要求1所述的一种波导环耦合器，其特征在于，所述金属脊(8)的横截面形状为矩形。
6.根据权利要求1所述的一种波导环耦合器，其特征在于，所述标准波导(6)的横截面形状为矩形。
7.根据权利要求1所述的一种波导环耦合器，其特征在于，所述过渡阶梯(5)的横截面形状为矩形。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种波导环耦合器，其特征在于，所述主波导 (1)、过渡阶梯(5)、标准波导(6)，它们的横截面的尺寸依次单调增大。
专利摘要本实用新型公开了一种波导环耦合器,包括主波导，所述主波导侧壁开有耦合孔，所述主波导的耦合孔位置处连接有耦合腔，所述耦合腔内设置有耦合环，所述耦合环连接有同轴端口，且所述同轴端口设置在耦合腔外部；且所述主波导的两端还连接有过渡阶梯，所述过渡阶梯远离主波导的一端还设置有标准波导。本实用新型的优点在于本实用新型的主线采用波导结构，副线采用同轴形式，耦合机制采用单个圆孔实现，以其电路简单、结构新颖、加工装配方便、无需调试为主要特点，且插入损耗小，端口驻波好，可靠性高，特别适用于高功率双向弱耦合度测量和指示场合。
文档编号H01P5/12GK202333105SQ20112045724
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月17日 优先权日2011年11月17日
发明者彭安尽, 王清源, 莫坤山 申请人:成都赛纳赛德科技有限公司