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進行取樣、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越，應用廣泛，常見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，在實際應用中由于要安裝法蘭盤，往往需要加一段彎波導作為過渡，因此加工和裝配起來比較麻煩。而非定向型波導耦合器是一個三端口網絡，結構簡單，體積小，使用方便。文獻對這種T型結構進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，耦合器結構不宜過于復雜?？紤]實際加工問題，本文對傳統的對稱形式的耦合槽結構進行了改進，在H平面波導T型結的基礎上，采用非對稱方式開槽，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，縫隙位于耦合波導口中心，尺寸為L×W, 并假定縫隙為長槽，即L≥W。這種結構為完全對稱結構，實際加工時在波導公共壁中心開縫比較困難，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，然后進行了仿真分析和設計?？紤]實際加工制作條件，首先優選了公共壁厚度T，然后優化耦合槽的長度和寬度，最終獲得一組滿意的參數。

(a)

(b)

圖1 H-T縫隙耦合器示意圖 (a) 傳統對稱H-T縫隙
耦合結構 (b) 非對稱H-T縫隙耦合結構