E波段和F波段波導H面T型縫隙耦合器

　　1 引言

　　波導耦合器是微波毫米波電路系統的常用部件，用來(lái)從波導中取出一部分微波功率，以便對微波系統的工作狀態(tài)進(jìn)行取樣、檢測和控制。波導耦合器有定向型和非定向型兩種形式。定向型波導耦合器性能優(yōu)越，應用廣泛，常見(jiàn)的有波導寬壁單孔或多孔定向耦合器、短縫定向耦合器和交叉十字縫定向耦合器等。但是，這種耦合器一般結構復雜，體積大，在實(shí)際應用中由于要安裝法蘭盤(pán)，往往需要加一段彎波導作為過(guò)渡，因此加工和裝配起來(lái)比較麻煩。而非定向型波導耦合器是一個(gè)三端口網(wǎng)絡(luò )，結構簡(jiǎn)單，體積小，使用方便。文獻對這種T型結構進(jìn)行了詳細的數值分析并給出了相應的等效電路模型。

　　毫米波段波導尺寸小，對加工精度要求高，耦合器結構不宜過(guò)于復雜?？紤]實(shí)際加工問(wèn)題，本文對傳統的對稱(chēng)形式的耦合槽結構進(jìn)行了改進(jìn)，在H平面波導T型結的基礎上，采用非對稱(chēng)方式開(kāi)槽，設計并制作了E波段18dB和F波段13dB的耦合器，已成功應用到相應的毫米波系統中。

　　2 耦合器結構設計

　　圖1(a)是傳統H面波導T型縫隙耦合器的示意圖。主波導和耦合波導的尺寸均為a×b，波導壁厚度為T(mén)，縫隙位于耦合波導口中心，尺寸為L(cháng)×W, 并假定縫隙為長(cháng)槽，即L≥W。這種結構為完全對稱(chēng)結構，實(shí)際加工時(shí)在波導公共壁中心開(kāi)縫比較困難，本文采用了將耦合槽縫上移使之緊靠波導寬面的非對稱(chēng)結構，耦合器分為上下結構模塊，耦合膜片與下腔體結構設計成一體化的形式，如圖1(b)所示。波從主波導端口1輸入，通過(guò)H面T型結縫隙耦合出一部分，從副波導端口3輸出。應用高頻電磁仿真軟件HFSS，分別建立了E波段和F波段相應的模型，然后進(jìn)行了仿真分析和設計?？紤]實(shí)際加工制作條件，首先優(yōu)選了公共壁厚度T，然后優(yōu)化耦合槽的長(cháng)度和寬度，最終獲得一組滿(mǎn)意的參數。

　　(a)

　　(b)

　　圖1 H-T縫隙耦合器示意圖 (a) 傳統對稱(chēng)H-T縫隙

　　耦合結構 (b) 非對稱(chēng)H-T縫隙耦合結構