專利名稱：空心波導(dǎo)管定向耦合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空心波導(dǎo)管定向耦合器(waveguide directional coupler)，所述耦合器包括兩個空心的波導(dǎo)部分，該波導(dǎo)部件通過形成于在空心波導(dǎo)部分之間延伸的壁之上的多個耦合開口彼此耦接。
背景技術(shù)：
這種定向耦合器通常是公知的。在Meinke-Gundlach，Taschenbuch derHochfrequenztechnik，5.Auflage，Springer 1992，L7.4章中描述了具有兩個耦合開口的所述類型的定向耦合器。這種定向耦合器對于在四倍于耦合開口之間的距離的范圍之內(nèi)的波長λg具有良好的定向性，其中λg是定向耦合器的工作頻率范圍的額定中心頻率的波長。定向性是以下述情況為基礎(chǔ)的，其中在兩個開口耦合的場從傳送空心波導(dǎo)部分到驅(qū)動空心波導(dǎo)部分在驅(qū)動空心波導(dǎo)中的兩個方向上傳播，以及然而，與在傳送波導(dǎo)中相同方向傳播的場在相反的方向上可能發(fā)生干涉，它們具有λ/2的相位差從而彼此抵消。
例如在R.Levy“波導(dǎo)管多孔定向耦合器的分析和綜合”，IEEE微波傳輸理論和技術(shù)，MTT-16卷，No.12，1968年12月以及在H.Schmiedel等人“矩形波導(dǎo)多槽窄壁耦合器的場理論設(shè)計”，IEEE微波傳輸理論和技術(shù)，MTT-34卷，No.7，1986年7月，都對具有多個耦合開口的空心波導(dǎo)管定向耦合器作出了描述。
這些耦合開口和它們之間的壁部分的尺寸顯然和它們所用于的RF波長成比例。在毫米級波長范圍的應(yīng)用所需要的耦合開口和壁部分的尺寸是很難用常規(guī)的制造手段比如軋邊和機械加工來制造的。尤其是需要強耦合的時候，大量的耦合開口是必需的，因為單一耦合開口的橫截面積受如下需要的限制，所述需要是從鄰接的耦合開口分離的壁部分必須具有足夠的強度，以承受在制造期間其受到的負(fù)荷。
很容易明確的是，制造定向耦合器的勞動隨制造的耦合開口的數(shù)量增加。制造這種定向耦合器的勞動的增加和所需的耦合開口的數(shù)量(也可以說耦合部分的長度)的增加不是成線性的，而是成冪數(shù)倍的。這是因為可能在制造過程時損壞壁部分而破壞整個定向耦合器。存在的壁部分的數(shù)目越多，所有的壁在加工時未損壞的保存下來的可能性就越小。
因此，需要一種定向耦合器，尤其用于具有毫米波長的無線電頻率，也可以用常規(guī)的方法制造，并且得到好的效果。

發(fā)明內(nèi)容
上述目的通過具有權(quán)利要求1的特征的空心波導(dǎo)管定向耦合器來實現(xiàn)。
將鄰近的耦合開口之間的距離增加至相對常規(guī)定向耦合器的λg/4的奇數(shù)倍，使在從傳送波導(dǎo)部分進(jìn)入驅(qū)動波導(dǎo)部分之間的電磁場具有與常規(guī)λg/4定向耦合器相同的相位關(guān)系，從而得到相同的定向性。然而，因為在兩個鄰近的耦合開口之間的壁部分可以具有一個較大的橫截面積，它們相比常規(guī)的耦合器更加穩(wěn)定，并且更不容易受到破壞。
為了保侍低的定向耦合器的長度，耦合開口的距離優(yōu)選為3λg/4。
耦合開口形成在其上的壁可以是耦合矩形空心波導(dǎo)部分的寬或窄側(cè)壁。
如果由空心波導(dǎo)部分的寬側(cè)壁實現(xiàn)耦合，優(yōu)點在于其中完全定向耦合器可以由兩個鏡像對稱的半殼體制造，半殼體的每一個接收傳送和驅(qū)動空心波導(dǎo)部分的一半自由橫截部分。兩個半殼體接觸的連接部分在這里相當(dāng)于在空心波導(dǎo)部分的壁中由TE10波引起的橫向電流的節(jié)點列，使得在兩個等分之間的傳輸阻抗不對感應(yīng)電流發(fā)生影響。
空心波導(dǎo)部分通過它們的窄側(cè)壁的耦合具有的優(yōu)點是，必須需要由蝕刻、機械或者用任何其它適當(dāng)?shù)姆绞叫纬傻臏系谰哂邢鄬τ谄鋵挾群苄〉纳疃?，并且由此就能夠在相?dāng)短的時間形成。同時，在兩個耦合開口之間的壁部分的高度相當(dāng)小，因此改進(jìn)了其機構(gòu)穩(wěn)定性和生產(chǎn)產(chǎn)量。
根據(jù)本發(fā)明，空心波導(dǎo)部分在縱向方向上的耦合開口的尺寸可以比常規(guī)定向耦合器制造大，優(yōu)選其可以設(shè)定為λ/8，以及優(yōu)選為常規(guī)λ/4定向耦合器不能實現(xiàn)的λ/4的值。耦合開口尺寸的增長允許所需的耦合開口的數(shù)目根據(jù)給定的耦合效率而被減少，由此，減少了制造成本。由于很容易獲得穩(wěn)固的耦合，可以將耦合空心波導(dǎo)部分之間的壁的厚度選定為大于常規(guī)定向耦合器，由此，再一次簡化了制造工藝。
為了得到盡可能的高耦合帶寬，耦合開口應(yīng)該具有一定長度，該長度從定向耦合器的中心到端部減少。根據(jù)后面參考附圖的說明，發(fā)明進(jìn)一步的特征和有益效果將變得更加鮮明，其中附圖


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的定向耦合器的示意圖，其中耦合開口形成在兩個耦合空心波導(dǎo)部分的窄側(cè)壁上；以及圖2是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的定向耦合器的兩個半殼體的橫截面剖視圖，其中耦合開口形成在空心波導(dǎo)部分的寬側(cè)壁上。
具體實施例方式
圖1示出兩個矩形空心波導(dǎo)管的透視圖，分別是傳送波導(dǎo)管1和驅(qū)動波導(dǎo)管2。兩個空心波導(dǎo)管不存在任何物理差異，它們用不同的術(shù)語表示，其中一個波導(dǎo)管是另一個波導(dǎo)管相對在兩者之間的點劃線y、z限定的平面的鏡像。
在兩個波導(dǎo)1、2之間的兩個平行部分3、4之間，延伸出一個壁5，其形成兩個部分3、4的窄側(cè)壁。在示出的實例中，壁5在三處被耦合開口6、7切斷。兩個鄰近的耦合開口6，7的中心彼此之間具有3λg/4的距離。中心耦合開口6的寬度大約為λg/4，兩個周圍耦合開口7的寬度是λg/8。這暗示出一個壁5的壁部分5a寬度，其由9λg/16的耦合開口6、7劃分。
開口6、7的寬度可以大于λg/4。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的定向耦合器的剖視圖，其中在其上形成帶有耦合開口6’的壁5’是兩個耦合空心波導(dǎo)部分3’、4’的寬側(cè)壁。參照圖1描述在壁5’內(nèi)的耦合開口6’、7’彼此之間的距離以及在其傳播方向上的寬度。定向耦合器的壁由兩個相同的金屬或者表面涂覆金屬的半殼體8、9形成，如所示上部9的一半已經(jīng)被移除，為的是示出下部半殼體8的內(nèi)部。
在裝配成的定向耦合器中，兩個半殼體8、9在屏蔽邊緣10彼此接觸。如果波導(dǎo)管1、2的交叉部分尺寸設(shè)定成使得在波長λg僅僅可以傳送TE10波，不會有垂直于邊緣10流過的電流，使得兩個半殼體8、9之間的電耦合(galvanic coupling)質(zhì)量和定向耦合器的阻尼不相關(guān)。
權(quán)利要求
1.一種定向耦合器，具有兩個空心波導(dǎo)部分(3，4；3’，4’)，該波導(dǎo)部分通過形成在壁(5；5’)上的多個耦合開口(6，7；6’，7’)彼此連接，所述壁在空心波導(dǎo)部分(3，4；3’，4’)之間延伸，其特征在于，兩個鄰近的耦合開口(6，7；6’，7’)彼此之間具有(2n+1)λg/4的距離，其中λg是定向耦合器的工作頻率范圍的額定中心頻率的波長，n是一個整數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的定向耦合器，其特征在于n等于1。
3.如權(quán)利要求1或2所述的定向耦合器，其特征在于空心波導(dǎo)部分(3，4)具有矩形橫截面，并且壁(5)形成空心波導(dǎo)部分的窄側(cè)壁。
4.如權(quán)利要求1或2所述的定向耦合器，其特征在于空心波導(dǎo)部分(3’，4’)具有矩形橫截面，并且壁(5’)形成空心波導(dǎo)部分(3’，4’)的寬側(cè)壁。
5.如前述任一項權(quán)利要求所述的定向耦合器，其特征在于至少一個所述耦合開口(6，6’)在空心波導(dǎo)部分(3，4；3’，4’)的縱向方向上具有λg/8的尺寸，優(yōu)選大約λg/4。
6.如前述任一項權(quán)利要求所述的定向耦合器，其特征在于每個耦合開口(6，7；6’，7’)在空心波導(dǎo)部分(3，4；3’，4’)的縱向方向具有至少λg/8的尺寸。
7.如前述任一項權(quán)利要求所述的定向耦合器，其特征在于耦合開口(6，7；6’，7’)具有從定向耦合器的中心向端部減少的長度。
8.如前述任一項權(quán)利要求所述的定向耦合器，其特征在于兩個鄰近的耦合開口(6，7；6’，7’)由具有大于λg/4、優(yōu)選大約為λg/2的長度的壁部分彼此分離。
全文摘要
一種空心波導(dǎo)管定向耦合器，包括兩個空心的波導(dǎo)部分(3，4)，所述部件通過形成于在空心波導(dǎo)部分(3，4)之間延伸的壁(5)之上的多個耦合開口(6，7)彼此耦接。兩個鄰近的耦合開口(6，7)彼此之間具有3λg/4的距離，λg是定向耦合器的工作頻率范圍的額定中心頻率的波長。
文檔編號F16F7/10GK1620737SQ03802609
公開日2005年5月25日 申請日期2003年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月23日
發(fā)明者U·羅森伯格, K·貝斯 申請人:馬科尼通訊股份有限公司