一種大功率高方向性同軸定向耦合器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種大功率高方向性同軸定向耦合器。
【背景技術】
[0002]定向耦合器在微波射頻發射系統中應用廣泛，尤其在大功率系統中作為功率信號耦合分離應用要求較高。定向耦合器由于傳輸方式及耦合形式多樣，其結構形式設計種類不盡相同，對耦合頻響和方向性等指標要求較高，大功率系統中對耦合器的損耗及耐壓等也有較高要求，常見的定向耦合器的設計往往側重于某項指標，多定制使用。
[0003]定向耦合器主要是由主路傳輸線和副路耦合線兩部分組成。其傳輸線又分同軸線、帶狀線、微帶線、矩形波導等。定向耦合器的耦合機理有四種:分支耦合、平行耦合、小孔耦合以及匹配雙T。因此，根據不同需要，耦合器的設計可以有很多種方式。圖1為常見的平行耦合線結構的定向耦合器，其中，①②為主線，③④為副線，長度為中心頻率的1/4波長，①④兩路彼此隔離，②③兩路也彼此隔離。如果功率從①輸入，則必自②③輸出，此時②路稱為直通端，③路稱為耦合端，④路稱為隔離端。這類定向耦合器早期為同軸線結構，它有兩條內導體同置于一個外導體中。此后又出現帶狀線結構和微帶線結構，這類傳輸線易于加工設計，整體體積也小，但承受功率低，多用于低功率系統中。
[0004]目前，常見的定向耦合器主要以微帶耦合器，波導耦合器和同軸腔體耦合器為主。微帶耦合器工作帶寬窄，承受功率很小，多應用于小功率系統中；波導耦合器承受功率較大，但工作頻率受限于波導本身的頻帶，不能應用于超寬帶系統中；同軸耦合器承受功率較高，損耗低，在大功率系統中應用較多。在同軸耦合器中，其設計原理大同小異，主路副路結構多以單一同軸線或懸帶線結構為主。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提出一種大功率高方向性同軸定向耦合器，以增大耦合器的耦合帶寬，提高其耦合平坦度，同時提高其方向性。
[0006]為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0007]—種大功率高方向性同軸定向耦合器，包括直通接頭組件、耦合接頭組件、耦合腔體組件和隔離負載組件;耦合接頭組件與隔離負載組件分別位于耦合腔體組件的一端;耦合腔體組件內部設有矩形腔體;在矩形腔體內設有直通內導體和耦合內導體，其中，直通內導體與直通接頭組件的內導體連接并且直徑相同；耦合內導體的兩個端部分別與耦合接頭組件及隔離負載組件的內導體接觸;耦合內導體采用多節階梯變換結構。
[0008]優選地，所述矩形腔體為矩形空腔。
[0009]優選地，直通內導體的橫截面為圓形。
[0010]優選地，耦合內導體的橫截面為矩形。
[0011]優選地，耦合內導體由多節耦合內導體單元連接組成，且各節耦合內導體單元依次排列形成階梯狀。
[0012]優選地，在耦合內導體與直通內導體的距離較近的一端設有接地柱，接地柱貫穿耦合腔體組件;接地柱不接觸耦合內導體，同時接地柱又不接觸直通內導體。
[0013]優選地，在耦合腔體組件的內側壁上設有若干個由吸波材料制成的吸收體。
[0014]優選地，在矩形腔體內設有用于支撐耦合內導體的支撐柱。
[0015]本發明具有如下優點:
[0016]本發明主路傳輸為同軸空氣線結構，可以保證最小的插入損耗;親合內導體多節階梯結構可以大大提高耦合器的耦合帶寬并且保證良好的帶內平坦度;接地柱結構可以大大提高耦合器的方向性;整體結構設計使得耦合器的耐壓大幅提高，可以達到百瓦甚至千瓦級。此外，本發明中耦合器的定制設計具有通用性，可以快速實現耦合指標的改變，進而滿足不同測試系統的使用需求。
【附圖說明】
[0017]圖1為現有技術中平行耦合線結構的定向耦合器；
[0018]圖2為本發明實施例1中一種大功率高方向性同軸定向耦合器的單定向耦合結構示意圖；
[0019]圖3為本發明實施例2中一種大功率高方向性同軸定向耦合器的雙定向耦合結構示意圖；
[0020]其中，1-直通接頭組件，2-耦合接頭組件，3-隔離負載組件，4-耦合腔體組件，5-直通內導體，6-耦合內導體，7-接地柱，8-吸收體，9-支撐柱，10-矩形腔體。
【具體實施方式】
[0021 ]下面結合附圖以及【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明:
[0022]實施例1
[0023]本實施例1中的一種大功率高方向性同軸定向耦合器為單定向耦合器，如圖2所不ο
[0024]具體的，一種大功率高方向性同軸定向耦合器，包括直通接頭組件1、耦合接頭組件2、隔離負載組件3和耦合腔體組件4。
[0025]根據系統的使用頻率和功率要求，直通接頭組件1和隔離負載組件3接頭部分可以設計成7-16型、Ν型、3.5mm、2.4mm等，同軸接頭尺寸越大，耐功率容量越高。
[0026]耦合接頭組件2與隔離負載組件3分別位于耦合腔體組件4的一端。
[0027]耦合腔體組件4內部設有矩形腔體10。在矩形腔體內設有直通內導體5和耦合內導體6 ο
[0028]直通內導體5的橫截面為圓形，直通內導體5與直通接頭組件1的內導體連接并且直徑相同，使得定向耦合器的主路傳輸具有很小的插入損耗和回波損耗。
[0029]耦合內導體6的橫截面為矩形，該耦合內導體6采用多節階梯變換結構，與同軸直通內導體5靠近，可以實現多節平行耦合。具體的，耦合內導體6由多節耦合內導體單元連接組成，且各節耦合內導體單元依次排列形成階梯狀，如圖2所示。多節耦合可以增大定向耦合器的耦合帶寬，節數越多，帶寬越寬，而且可以通過改變階梯結構的間距提高耦合平坦度。
[0030]耦合內導體6的兩個端部分別與耦合接頭組件2及隔離負載組件3的內導體接觸。
[0031]在耦合內導體6與直通內導體5的距離較近的一端(在圖2中為矩形腔體10的右側耦合內導體6的拐點處)設有接地柱7，接地柱7為圓柱結構，接地柱貫穿耦合腔體組件4，并且保證與耦合腔體組件4良好接觸。
[0032]接地柱7不接觸耦合內導體6，同時接地柱7又不接觸直通內導體5。其作用是在耦合內導體6與直通內導體5之間增加隔離，使得耦合器的方向性大大提高。
[0033]此外，在耦合腔體組件的內側壁上設有若干個吸收體8，由吸波材料制成，目的在于吸收多余信號波，減少腔內信號反射，降低副路回波損耗。
[0034]在矩形腔體10內設有用于支撐耦合內導體6的支撐柱9，使耦合內導體6的位置保持在矩形腔體10的中心位置。
[0035]優選地，矩形腔體10為矩形空腔。當然還可以根據實際功率需要，在矩形腔體10的內部填充介質材料，增大耦合器功率容量。
[0036]矩形腔體10分段加工，在分段處設置墊片，通過加減墊片數量實現耦合度的調節。
[0037]本實施例1中的定向耦合器可以使得耦合器在對應頻段內的耐壓功率最大化，滿足大功率測試系統的使用需求。
[0038]本實施例1具有設計通用性和可調性。通過改變耦合內導體6和直通內導體5的間距可改變耦合度，通過改變耦合內導體6每節的長度可改變耦合器的耦合頻率，可定制化程度高。
[0039]實施例2
[0040]本實施例2中的一種大功率高方向性同軸定向耦合器為雙定向耦合器，如圖3所不ο
[0041]本實施例2可以同時實現兩個耦合器的功能，能對輸入信號及輸出反射信號同時進行耦合，其結構關于中心位置旋轉對稱。本實施例2中定向耦合器的結構可以參照上述實施例1。
[0042]當然，以上說明僅僅為本發明的較佳實施例，本發明并不限于列舉上述實施例，應當說明的是，任何熟悉本領域的技術人員在本說明書的教導下，所做出的所有等同替代、明顯變形形式，均落在本說明書的實質范圍之內，理應受到本發明的保護。
【主權項】
1.一種大功率高方向性同軸定向耦合器，其特征在于，包括直通接頭組件、耦合接頭組件、耦合腔體組件和隔離負載組件;耦合接頭組件與隔離負載組件分別位于耦合腔體組件的一端;耦合腔體組件內部設有矩形腔體;在矩形腔體內設有直通內導體和耦合內導體，其中，直通內導體與直通接頭組件的內導體連接并且直徑相同；耦合內導體的兩個端部分別與耦合接頭組件及隔離負載組件的內導體接觸;耦合內導體采用多節階梯變換結構。2.根據權利要求1所述的一種大功率高方向性同軸定向耦合器，其特征在于，所述矩形腔體為矩形空腔。3.根據權利要求1所述的一種大功率高方向性同軸定向耦合器，其特征在于，直通內導體的橫截面為圓形。4.根據權利要求1所述的一種大功率高方向性同軸定向耦合器，其特征在于，耦合內導體的橫截面為矩形。5.根據權利要求1所述的一種大功率高方向性同軸定向耦合器，其特征在于，耦合內導體由多節耦合內導體單元連接組成，且各節耦合內導體單元依次排列形成階梯狀。6.根據權利要求1所述的一種大功率高方向性同軸定向耦合器，其特征在于，在耦合內導體與直通內導體的距離較近的一端設有接地柱，接地柱貫穿耦合腔體組件;接地柱不接觸耦合內導體，同時接地柱又不接觸直通內導體。7.根據權利要求1所述的一種大功率高方向性同軸定向耦合器，其特征在于，在耦合腔體組件的內側壁上設有若干個由吸波材料制成的吸收體。8.根據權利要求1所述的一種大功率高方向性同軸定向耦合器，其特征在于，在矩形腔體內設有用于支撐耦合內導體的支撐柱。
【專利摘要】本發明公開了一種大功率高方向性同軸定向耦合器，其包括直通接頭組件、耦合接頭組件、耦合腔體組件和隔離負載組件；耦合接頭組件與隔離負載組件分別位于耦合腔體組件的一端；耦合腔體組件內部設有矩形腔體；在矩形腔體內設有直通內導體和耦合內導體，其中，直通內導體與直通接頭組件的內導體連接并且直徑相同；耦合內導體的兩個端部分別與耦合接頭組件及隔離負載組件的內導體接觸；耦合內導體采用多節階梯變換結構。本發明不僅能滿足大功率測試系統的需要，而且具有超寬帶、低損耗、高方向性的特點，解決了現有同軸定向耦合器相同帶寬下耦合平坦度差、方向性不夠高的問題。
【IPC分類】H01P5/18
【公開號】CN105470616
【申請號】CN201510961124
【發明人】宋大偉, 趙廣峰, 文春華, 許曉龍, 張延虎
【申請人】中國電子科技集團公司第四十一研究所
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月18日