CN108832239B - 一种基于悬置微带电路的跨f-g频段的太赫兹双工器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于悬置微带电路的跨F‑G频段的太赫兹双工器，所述太赫兹双工器为长方体状的腔体结构，其包括：上腔体(8)和下腔体(7)；上腔体(8)位于下腔体(7)的上方，且上腔体(8)的一表面与下腔体(7)的一表面紧密贴合并固定在一起；在贴合处布置悬置微带电路(9)、标准波导输入通道(24)、第一标准波导输出通道(23)，标准波导输入通道(24)和第一标准波导输出通道(23)分布在悬置微带电路(9)的两端，形成一个π形结构，第二标准波导输出通道(25)位于标准波导输入通道(24)和第一标准波导输出通道(23)之间。

Description

一种基于悬置微带电路的跨F-G频段的太赫兹双工器

技术领域

本发明属于太赫兹频段分频的技术领域，具体涉及一种基于悬置微带电路的跨F-G频段的太赫兹双工器。

背景技术

近年来，我国极端天气事件频发，影响程度日趋严重，造成的直接经济损失不断增加。因此，对暴雨、台风等极端天气的预报和监测有着十分重要的意义。为了获得大气温、湿度廓线，微小卫星大气微波探测器通常的主探测频率包括118GHz(F波段)和183GHz(G波段)。

在实现频率分离的技术手段上，目前，主要采用的是基于准光原理的频率选择表面或基于波导带通滤波器的波导器件。针对微小卫星平台，波导器件由于体积更小，更利于集成，因此具有一定的优势。但是，在实际应用中，其更适用于分离同一频段内的不同频率。对于跨频段的频率分离，利用波导器件实现的双工器在结构上体积较大，不易于集成，且结构加工上存在很大的困难，难以实现跨频段太赫兹信号的分离。

发明内容

本发明的目的在于，为解决现有的双工器存在上述缺陷，本发明提出了一种基于悬置微带电路的跨F-G频段的太赫兹双工器，其在保持体积小、易于集成等优点的前提下，大大降低了结构加工上的难度，有效实现跨频段太赫兹信号的分离。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于悬置微带电路的跨F-G频段的太赫兹双工器，用于微小卫星平台的结构紧凑、易于加工实现的太赫兹双工器，用以将接收到跨频段的不同信号分离。所述太赫兹双工器为长方体状的腔体结构，其包括：上腔体和下腔体；上腔***于下腔体的上方，且上腔体的下表面与下腔体的上表面紧密贴合并固定在一起；在贴合处布置悬置微带电路、标准波导输入通道、第一标准波导输出通道，标准波导输入通道和第一标准波导输出通道分布在悬置微带电路的两端，形成一个π形结构，第二标准波导输出通道位于标准波导输入通道和第一标准波导输出通道之间。

在上述技术方案中，所述悬置微带电路包括：输入耦合探针、第一输出耦合探针、低通滤波器和第二输出耦合探针；标准波导输入端与输入耦合探针耦合连接；输入耦合探针与第一输出耦合探针连接；第一输出耦合探针分别与第二标准波导输出端耦合连接，再与低通滤波器直接连接；低通滤波器与第二输出耦合探针直接连接，第二输出耦合探针与第一标准波导输出端耦合连接。

在上述技术方案中，所述输入耦合探针是宽带耦合探针，其金带最窄处为120±5μm。

在上述技术方案中，所述低通滤波器是宽阻带滤波器，其金带最宽处为470±5μm。

在上述技术方案中，所述第一输出耦合探针和第二输出耦合探针均为E面探针。

在上述技术方案中，所述标准波导输入端、第一标准波导输出端、第二标准波导输出端均为标准矩形波导端口。

在上述技术方案中，所述标准波导输入通道和第一标准波导输出通道互为轴对称结构；其中，标准波导输入通道为带有弧度的、一端设有标准波导输入端开口的半封闭弧形通道，第一标准波导输出通道为带有弧度的、一端设有第一标准波导输出端开口的半封闭弧形通道；第二标准波导输出通道为直线形、一端设有第二标准波导输出端开口的半封闭通道。

在上述技术方案中，所述标准波导输入通道包括：第一输入波导通道和第二输入波导通道；第一标准波导输出通道包括：第一输出波导通道和第二输出波导通道；第二标准波导输出通道包括：第三输出波导通道和第四输出波导通道。

在上述技术方案中，第一输入波导通道和第一输出波导通道分布在固定在下腔体的悬置微带电路的两端，形成一个π形结构，第三输出波导通道位于第一输入波导通道和第一输出波导通道之间。

在上述技术方案中，第二输入波导通道和第二输出波导通道分布在固定在下腔体的悬置微带电路的两端，形成一个π形结构，第四输出波导通道位于第二输入波导通道和第二输出波导通道之间。

当频率为118±5GHz(F波段)和183±7GHz(G波段)的信号由标准波导输入端进入电路时，其传播形式是矩形波导主模TE10模，输入耦合探针起到过渡转换的作用，此时信号模式变为准TEM模，实现模式的转换，从而实现在悬置微带电路上的传播；所述低通滤波器的截止频率为150GHz，在170GHz～250GHz带外抑制低于-20dB，因此，对于频率范围为118±5GHz的信号通过低通滤波器继续沿悬置微带电路传播，频率范围为183±7GHz的信号被阻止继续传播；然后频率范围为183±7GHz的信号通过第一输出耦合探针由第二标准波导输出端输出；通过低通滤波器的频率范围为118±5GHz的信号通过第二输出耦合探针由第一标准波导输出端输出；最终两个频段的信号由不同端口输出，从而实现对跨频段信号的分离。

本发明的优点在于：

本发明利用悬置微带电路中的第一输出耦合探针、第二输出耦合探针和低通滤波器，从而实现跨频段太赫兹信号的分离，有效降低了腔体加工的难度，并且两路分离信号有较高的隔离度，可用于紧凑型的***中。

附图说明

图1是本发明的一种基于悬置微带电路的跨F-G频段的太赫兹双工器的结构示意图；

图2是本发明的一种基于悬置微带电路的跨F-G频段的太赫兹双工器中的悬置微带电路的结构示意图；

图3是本发明的一种基于悬置微带电路的跨F-G频段的太赫兹双工器展开的结构示意图。

附图标识：

1、第一输入波导口 2、第二输入波导口

3、第一输出波导口 4、第二输出波导口

5、第三输出波导口 6、第四输出波导口

7、下腔体 8、上腔体

9、悬置微带电路 10、输入耦合探针

11、第一输出耦合探针 12、低通滤波器

13、第二输出耦合探针 14、标准波导输入端

15、第一标准波导输出端 16、第二标准波导输出端

17、第一输入波导通道 18、第一输入波导通道

19、第一输出波导通道 20、第二输入波导通道

21、第四输出波导通道 22、第二输出波导通道

23、第一标准波导输出通道 24、标准波导输入通道

25、第二标准波导输出通道

具体实施方式

如图1和3所示，本发明提供了一种基于悬置微带电路的跨F-G频段的太赫兹双工器，用于微小卫星平台的结构紧凑、易于加工实现的太赫兹双工器，用以将接收到跨频段的不同信号分离。所述太赫兹双工器为长方体状的腔体结构，其包括：上腔体8和下腔体7；上腔体8位于下腔体7的上方，且上腔体8的下表面与下腔体7的上表面紧密贴合并固定在一起；在贴合处布置悬置微带电路9、标准波导输入通道24、第一标准波导输出通道23，标准波导输入通道24和第一标准波导输出通道23分布在悬置微带电路9的两端，形成一个π形结构，第二标准波导输出通道25位于标准波导输入通道24和第一标准波导输出通道23之间。

在上述技术方案中，如图2所示，所述悬置微带电路9包括：输入耦合探针10、第一输出耦合探针11、低通滤波器12和第二输出耦合探针13；标准波导输入端14与输入耦合探针10耦合连接；输入耦合探针10与第一输出耦合探针11连接；第一输出耦合探针11分别与第二标准波导输出端16耦合连接，再与低通滤波器12直接连接；低通滤波器12与第二输出耦合探针13直接连接，第二输出耦合探针13与第一标准波导输出端15耦合连接。

在上述技术方案中，所述输入耦合探针10是宽带耦合探针，其金带最窄处为120μm。

在上述技术方案中，所述低通滤波器12是宽阻带滤波器，其金带最宽处为470μm。

在上述技术方案中，所述第一输出耦合探针11和第二输出耦合探针13为E面探针。

在上述技术方案中，所述标准波导输入端14、第一标准波导输出端15、第二标准波导输出端16均为标准矩形波导端口。

在上述技术方案中，如图3所示，所述标准波导输入通道24和第一标准波导输出通道23互为轴对称结构；其中，标准波导输入通道24为带有弧度的、一端设有标准波导输入端14开口的半封闭弧形通道，第一标准波导输出通道23为带有弧度的、一端设有第一标准波导输出端15开口的半封闭弧形通道；第二标准波导输出通道25为直线形、一端设有第二标准波导输出端16开口的半封闭通道。

在上述技术方案中，如图1和3所示，所述标准波导输入通道24包括：第一输入波导通道17和第二输入波导通道20，第一输入波导通道17位于第二输入波导通道20的下方；第一标准波导输出通道23包括：第一输出波导通道19和第二输出波导通道22；第一输出波导通道19位于第二输出波导通道22的下方；第二标准波导输出通道25包括：第三输出波导通道18和第四输出波导通道21；第三输出波导通道18位于第四输出波导通道21的下方。

在上述技术方案中，如图1所示，第一输入波导通道17和第一输出波导通道19分布在固定在下腔体7的悬置微带电路9的两端，形成一个π形结构，第三输出波导通道18位于第一输入波导通道17和第一输出波导通道19之间。

在上述技术方案中，第二输入波导通道20和第二输出波导通道22分布在固定在下腔体7的悬置微带电路9的两端，形成一个π形结构，第四输出波导通道21位于第二输入波导通道20和第二输出波导通道22之间。

当频率为118±5GHz(F波段)和183±7GHz(G波段)的信号由标准波导输入端14进入悬置微带电路9时，利用输入耦合探针10的过渡转换作用，将输入信号由在标准波导输入端14中的传播模式TE10模转换成另一种传播模式准TEM模，实现模式的转换，从而满足在悬置微带电路9上的传播；所述低通滤波器12的截止频率为150GHz，在170GHz～250GHz带外抑制低于-20dB，因此，118±5GHz通过低通滤波器12继续沿悬置微带电路9传播，183±7GHz信号被阻止继续传播；183±7GHz信号通过第一输出耦合探针11由第二标准波导输出端16输出；通过低通滤波器12的118±5GHz信号通过第二输出耦合探针13由第一标准波导输出端15输出；从而实现对跨频段信号的分离。

所述太赫兹双工器基于悬置微带电路来实现跨频段信号的分离，整个电路具有体积小，易于加工、隔离度好的优点，适用于紧凑型的***中。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种基于悬置微带电路的跨F-G频段的太赫兹双工器，其特征在于，所述太赫兹双工器为长方体状的腔体结构，其包括：上腔体(8)和下腔体(7)；上腔体(8)位于下腔体(7)的上方，且上腔体(8)的一表面与下腔体(7)的一表面紧密贴合并固定在一起；在贴合处布置悬置微带电路(9)、标准波导输入通道(24)、第一标准波导输出通道(23)，标准波导输入通道(24)和第一标准波导输出通道(23)分布在悬置微带电路(9)的两端，形成一个π形结构，第二标准波导输出通道(25)位于标准波导输入通道(24)和第一标准波导输出通道(23)之间；

所述悬置微带电路(9)包括：输入耦合探针(10)、第一输出耦合探针(11)、低通滤波器(12)和第二输出耦合探针(13)；标准波导输入端(14)与输入耦合探针(10)耦合连接；输入耦合探针(10)与第一输出耦合探针(11)连接；第一输出耦合探针(11)分别与第二标准波导输出端(16)耦合连接，再与低通滤波器(12)直接连接；低通滤波器(12)与第二输出耦合探针(13)直接连接，第二输出耦合探针(13)与第一标准波导输出端(15)耦合连接；

标准波导输入通道(24)为一端设有标准波导输入端(14)开口的半封闭弧形通道，第一标准波导输出通道(23)为一端设有第一标准波导输出端(15)开口的半封闭弧形通道；第二标准波导输出通道(25)为一端设有第二标准波导输出端(16)开口的半封闭通道。

2.根据权利要求1所述的太赫兹双工器，其特征在于，所述低通滤波器(12)是宽阻带滤波器，其金属微带线最宽处为470±5μm；所述第一输出耦合探针(11)和第二输出耦合探针(13)均为E面探针。

3.根据权利要求1所述的太赫兹双工器，其特征在于，所述输入耦合探针(10)是宽带耦合探针，其金属微带线最窄处为120±5um。

4.根据权利要求1所述的太赫兹双工器，其特征在于，所述标准波导输入端(14)、第一标准波导输出端(15)、第二标准波导输出端(16)均为标准矩形波导端口。

5.根据权利要求1所述的太赫兹双工器，其特征在于，所述标准波导输入通道(24)和第一标准波导输出通道(23)互为轴对称结构。

6.根据权利要求5所述的太赫兹双工器，其特征在于，所述标准波导输入通道(24)包括：第一输入波导通道(17)和第二输入波导通道(20)；第一标准波导输出通道(23)包括：第一输出波导通道(19)和第二输出波导通道(22)；第二标准波导输出通道(25)包括：第三输出波导通道(18)和第四输出波导通道(21)。

7.根据权利要求6所述的太赫兹双工器，其特征在于，第一输入波导通道(17)和第一输出波导通道(19)分布在下腔体(7)的悬置微带电路(9)的两端，形成一个π形结构，第三输出波导通道(18)位于第一输入波导通道(17)和第一输出波导通道(19)之间。

8.根据权利要求6所述的太赫兹双工器，其特征在于，第二输入波导通道(20)和第二输出波导通道(22)分布在上腔体(8)，形成一个π形结构，第四输出波导通道(21)位于第二输入波导通道(20)和第二输出波导通道(22)之间。