[其他]可變換多功率電平短槽波導混合耦合器

無效

• 申請號: 87103210
• 申請日: 1987-04-25
• 公開（公告）號: CN87103210A
• 公開（公告）日: 1987-12-02
• 發明（設計）人: 翁蒙·N·
• 申請（專利權）人: 休斯航空公司
• 主分類號: H01P5/04
• 分類號: H01P5/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 劉建國

本發明涉及一種射頻能量功率分配器，更具體地說，涉及一種改進的多功率電平波導混合耦合器。

混合耦合器廣泛地應用于微波電路中，用來把一部分電磁能從一個波導耦合到另一波導。在某些情況下，其耦合比為二分之一，使兩個波導之間的功率均分。在另外一些情況下，可以把較小的功率，例如四分之一或十分之一功率由一個波導耦合到第二個波導。在普通形式的眾所周知的混合耦合器中，兩個相互平行連接的波導共用一個公共壁，靠公共壁上的孔來耦合電磁能量。

某些應用之中，在第一波導和第二波導之間希望能夠有選擇地改變相對射頻能量分配。衛星天線饋電網絡中就是一種這樣的應用，其中變換功率分配的能力可以用來改變輻射功率分配，而衛星天線系統的功率分配可以通過執行地面站的指令來改變。

以前，本申請人已經發明了一種可變換的3dB波導混合接頭，它能在等功率分配狀態和實際上沒有功率耦合到第二個波導的分配狀態之間進行變換。通常的方法是用三個間隔的銷釘插入公共壁的孔中，以使孔有效地關閉;或拉出銷釘打開孔，使能量耦合到第二波導中。然而，這種有效地開閉能力要達到所要求的系統的靈活性是不夠的。

因此，本發明提供了一種可按指令產生幾個可能功率電平之一的可變換的波導混合耦合器，它顯示出技術上的進行，制造相當簡單，而且成本低。

本發明公開了一種可變換的多功率電平波導混合耦合器。在最佳實施例中，耦合器采用短槽波導混合耦合器的形式，其中第一和第二波導是側邊并排連接的，把一個側壁作為公共壁。在公共壁上形成一個耦合槽，用來按照最大耦合系數使電磁能量在兩波導之間耦合。多個可伸縮的銷釘按一定間隔關系沿耦合槽的縱向延伸方向排列，沿每個波導側壁分別設置凸臺，使沿槽的波導的寬度減小，從而增加耦合電平。在每個波導的寬壁一側分別設置脊形部件，以使電場集中在波導的中心，因而能夠提供較低耦合系數。一個操縱機構能有選擇地把各個銷釘插入槽或從槽中拉出，以便控制混合耦合器的耦合系數。

根據對實施例的詳細描述，并結合附圖說明，本發明的各種特性和優點將更加顯明。其中：

圖1是實施本發明的可變換混合耦合器的端視圖。

圖2是沿圖1的線2-2方向的圖1所示混合耦合器的剖視圖。

圖3是沿圖2的線3-3方向的圖1和圖2所示混合耦合器的剖視圖。

圖4是圖1至圖3的混合耦合器中采用的典型銷釘的透視圖。

如圖1至圖3所示，最佳實施例的耦合器15是由一對并排配置的矩形波導20和30構成的，為了工作在大約12GH_Z微波頻率之下，采用WR-75型矩形波導，其中波導20和30的短邊和長邊分別是0.750吋和2.250吋。相應于直通和耦合波導20和30的四個端口21、31，22和32分別定義為混合耦合器15的輸入端，隔離端，直通端和耦合端。每個波導有兩個寬壁，即頂壁20C和30C，以及底壁20a和30a，兩寬壁分別由相應的窄壁即外側壁20b和30b以及公共壁25相連接，公共壁25兼作兩個波導的內側壁。當然，圖1至圖4沒有按照比例繪制是可以理解的。

細長的脊形部件23和33分別設置在直通和耦合波導20，30的底壁20a和30a上，每個脊形部件的側臂23a，23b和33a，33b各自伸向波導20和30的外側壁20b和30b。在最佳實施例中，這些脊形部件由黃銅之類的導電材料制成，其長度約為1.22吋，高度約為0.1吋，脊形部件整個側壁的寬度約0.40吋，脊形部件側壁中間區段寬度約0.25吋。正如圖1和圖2中所明顯表示的那樣，通常脊形部件23和33的長度與槽26相同，并且與槽對齊。例如，在圖1端視圖中所示的脊的矩形端面輪廓通常是設置在各個波導兩側壁之間的中心。

在TE₁₀模中，電場集中在相對中心壁和側壁之間的波導中間部分。脊23和33起集中電場的作用，就是使波導20和30的中間部分的電場更加集中。這便減少了通過槽26耦合到波導30的能量。

凸臺24和34分別沿直通波導和耦合波導20和30相對的側壁20b和30b，設置在公共壁25上形成的耦合槽26的中線上。凸臺24和34是由導電材料制成的，例如黃銅，并且在耦合槽處使波導20，30的寬度減小，形成波導內寬度減小區段。凸臺和脊23和33用作阻抗匹配元件，使耦合器15的輸出功率與頻率關系曲線的斜率最小。由于容性脊23和33補償了感性的寬度減小區段，其特性阻抗在整個頻段內是相當恒定的。