一种宽带正交模耦合器.pdf

本发明公开了一种宽带正交模耦合器，包括金属壳，金属壳内部设有一腔室，腔室贯穿金属壳的首尾相对两面以及金属壳的一侧面；在腔室的首尾两端分别设置方形波导、第一标准波导，在腔室的侧端设置第二标准波导；方形波导作为该宽带正交模耦合器的公共端口，第一标准波导作为该宽带正交模耦合器的直通端口，第二标准波导作为该宽带正交模耦合器的耦合端口；在公共端口与直通端口之间设置尺寸渐变的波导装置取代金属膜片，使得垂直极化电磁波与水平极化电磁波通过尺寸渐变的波导装置分离，并分别通过直通端口与耦合端口输出。该宽带正交模耦合器不需使用金属膜片，降低了加工的难度；并且由于没有金属膜片，就不存在金属膜片破裂的风险，增加了器件的可靠性。

权利要求书1.  一种宽带正交模耦合器，其特征在于，包括金属壳（100），所述金属壳（100）内部设有一腔室，所述腔室贯穿所述金属壳（100）的首尾相对两面以及所述金属壳（100）的一侧面； 分别设置在所述腔室的首尾两端的方形波导、第一标准波导，以及设置在所述腔室的侧端的第二标准波导；其中，所述方形波导作为该宽带正交模耦合器的公共端口（1），所述第一标准波导作为该宽带正交模耦合器的直通端口（9），所述第二标准波导作为该宽带正交模耦合器的耦合端口（10）；在所述公共端口（1）与所述直通端口（9）之间设置尺寸渐变的波导装置取代金属膜片，使得垂直极化电磁波与水平极化电磁波通过所述尺寸渐变的波导装置分离，并分别通过所述直通端口（9）与所述耦合端口（10）输出。 2.  如权利要求1所述的宽带正交模耦合器，其特征在于，所述尺寸渐变的波导装置包括第一过渡波导（2）、第二过渡波导（3）、第三过渡波导（4）、第一直通过渡波导（5）、第二直通过渡波导（6）、第三直通过渡波导（7）、第四直通过渡波导（8）、第一耦合过渡波导（11）、第二耦合过渡波导（12）、第三耦合过渡波导（13）；设耦合端口（10）中的电磁波传播方向为X轴正方向，直通端口（9）中的电磁波传播方向为Y轴正方向，垂直于X轴方向与Y轴方向所在的平面的方向为Z轴方向；其中： 所述第一过渡波导（2）、第二过渡波导（3）、第三过渡波导（4）、第一直通过渡波导（5）、第二直通过渡波导（6）、第三直通过渡波导（7）、第四直通过渡波导（8）依次串联； 所述第一耦合过渡波导（11）位于所述第三过渡波导（4）的底部，且在Z轴方向对称分布在所述第三过渡波导（4）的两侧，并与所述第三过渡波导（4）相连；并且所述第一耦合过渡波导（11）的尾端与所述第三过渡波导（4）的尾端齐平，所述第一耦合过渡波导（11）在Y轴上的投影的长度短于所述第三过渡波导（4）在Y轴上的投影的长度； 所述第二耦合过渡波导（12）位于所述第一直通过渡波导（5）的底部，且在Z轴方向对称分布在所述第一直通过渡波导（5）的两侧，并与所述第一直通过渡波导（5）相连；并且所述第二耦合过渡波导（12）的首端与所述第一耦合过渡波导（11）的尾端相连； 所述第三耦合过渡波导（13）位于所述第二直通过渡波导（6）的底部，且在Z轴方向对称分布在所述第二直通过渡波导（6）的两侧，并与所述第二直通过渡波导（6）相连；并且所述第三耦合过渡波导（13）的首端与所述第二耦合过渡波导（12）的尾端相连； 所述第一过渡波导（2）与所述公共端口（1）相连，所述第四直通过渡波导（8）与所述直通端口（9）相连；所述第三耦合过渡波导（13）以及所述第二直通过渡波导（6）与所述耦合端口（10）相连； 并且，所述第一过渡波导（2）、第二过渡波导（3）、第三过渡波导（4）在Z轴上的投影的长度相对于所述公共端口（1）在Z轴上的投影的长度依次递减；所述第一直通过渡波导（5）、第二直通过渡波导（6）在Z轴上的投影的长度相对于所述第三过渡波导（4）在Z轴上的投影的长度依次递减；所述第三直通过渡波导（7）在Z轴上的投影的长度小于所述第二直通过渡波导（6）在Z轴上的投影的长度，所述第四直通过渡波导（8）的在Z轴上的投影的长度小于或等于所述第三直通过渡波导（7）在Z轴上的投影的长度，所述第四直通过渡波导（8）在Z轴上的投影的长度大于或等于所述直通端口（9）在Z轴上的投影的长度；所述第三过渡波导（4）与其两侧的第一耦合过渡波导（11）在Z轴上的投影的总长度大于或等于所述耦合端口（10）在Z轴上的投影的长度；所述第一直通过渡波导（5）与其两侧的第二耦合过渡波导（12）在Z轴上的投影的总长度大于或等于所述耦合端口（10）在Z轴上的投影的长度；所述第二直通过渡波导（6）与其两侧的第三耦合过渡波导（13）在Z轴上的投影的总长度大于或等于所述耦合端口（10）在Z轴上的投影的长度。 3.  如权利要求2所述的宽带正交模耦合器，其特征在于，所述第三耦合过渡波导（13）由一矩形波导与一三角形波导连接而成。 4.  如权利要求2所述的宽带正交模耦合器，其特征在于，所述第一过渡波导（2）、第二过渡波导（3）、第三过渡波导（4）均为方形波导，且所述第一过渡波导（2）的边长小于所述公共端口（1）的边长，所述第二过渡波导（3）的边长小于所述第一过渡波导（2）的边长，所述第三过渡波导（4）的边长小于所述第二过渡波导（3）的边长。 5.  如权利要求4所述的宽带正交模耦合器，其特征在于，所述第一直通过渡波导（5）在X轴上的投影的长度与所述第三过渡波导（4）在X轴上的投影的长度相等，所述第二直通过渡波导（6）在X轴上的投影的长度与所述第一直通过渡波导（5）在X轴上的投影的长度相等，所述第三直通过渡波导（7）在X轴上的投影的长度大于所述第二直通过渡波导（6）在X轴上的投影的长度，所述第四直通过渡波导（8）在X轴上的投影的长度大于所述第三直通过渡波导（7）在X轴上的投影的长度，所述第四直通过渡波导（8）在X轴上的投影的长度小于所述直通端口（9）在X轴上的投影的长度。 6.  如权利要求1至5任一项所述的宽带正交模耦合器，其特征在于，所述金属壳（100）上设有一凹槽（200），用于减轻宽带正交模耦合器的重量。 7.  如权利要求1至5任一项所述的宽带正交模耦合器，其特征在于，所述金属壳（100）上设置有若干个安装孔（300）。 8.  一种宽带正交模耦合器，其特征在于，包括： 金属壳（100），所述金属壳（100）内部设有一腔室，所述腔室贯穿所述金属壳（100）的首尾相对两面以及所述金属壳（100）的一侧面； 分别设置在所述腔室首尾两端的方形波导、第一标准波导，以及设置在侧端的第二标准波导；其中，所述方形波导作为该宽带正交模耦合器的公共端口（1），所述第一标准波导作为该宽带正交模耦合器的直通端口（9），所述第二标准波导作为该宽带正交模耦合器的耦合端口（10）；在所述公共端口（1）与所述直通端口（9）之间依次设置有第一过渡波导（2）、第二过渡波导（3）、第三过渡波导（4）、第一直通过渡波导（5）、第二直通过渡波导（6）、第三直通过渡波导（7）、第四直通过渡波导（8）、第一耦合过渡波导（11）、第二耦合过渡波导（12）、第三耦合过渡波导（13）；设耦合端口（10）中的电磁波传播方向为X轴正方向，直通端口（9）中的电磁波传播方向为Y轴正方向，垂直于X轴方向与Y轴方向所在的平面的方向为Z轴方向；其中： 所述第一过渡波导（2）、第二过渡波导（3）、第三过渡波导（4）、第一直通过渡波导（5）、第二直通过渡波导（6）、第三直通过渡波导（7）、第四直通过渡波导（8）依次串联； 所述第一耦合过渡波导（11）位于所述第三过渡波导（4）的底部，且在Z轴方向对称分布在所述第三过渡波导（4）的两侧，并与所述第三过渡波导（4）相连；并且所述第一耦合过渡波导（11）的尾端与所述第三过渡波导（4）的尾端齐平，所述第一耦合过渡波导（11）的在Y轴上的投影的长度短于所述第三过渡波导（4）在Y轴上的投影的长度； 所述第二耦合过渡波导（12）位于所述第一直通过渡波导（5）的底部，且在Z轴方向对称分布在所述第一直通过渡波导（5）的两侧，并与所述第一直通过渡波导（5）相连；并且所述第二耦合过渡波导（12）的首端与所述第一耦合过渡波导（11）的尾端相连； 所述第三耦合过渡波导（13）位于所述第二直通过渡波导（6）的底部，且在Z轴方向对称分布在所述第二直通过渡波导（6）的两侧，并与所述第二直通过渡波导（6）相连；并且所述第三耦合过渡波导（13）的首端与所述第二耦合过渡波导（12）的尾端相连； 所述第一过渡波导（2）与所述公共端口（1）相连，所述第四直通过渡波导（8）与所述直通端口（9）相连；所述第三耦合过渡波导（13）以及所述第二直通过渡波导（6）与所述耦合端口（10）相连； 并且，所述第一过渡波导（2）、第二过渡波导（3）、第三过渡波导（4）在Z轴上的投影的长度相对于所述公共端口（1）在Z轴上的投影的长度依次递减；所述第一直通过渡波导（5）、第二直通过渡波导（6）在Z轴上的投影的长度相对于所述第三过渡波导（4）在Z轴上的投影的长度依次递减；所述第三直通过渡波导（7）在Z轴上的投影的长度小于或等于所述第二直通过渡波导（6）在Z轴上的投影的长度，所述第四直通过渡波导（8）在Z轴上的投影的长度小于或等于所述第三直通过渡波导（7）在Z轴上的投影的长度，所述第四直通过渡波导（8）在Z轴上的投影的长度大于或等于所述直通端口（9）在Z轴上的投影的长度；所述第三过渡波导（4）与其两侧的第一耦合过渡波导（11）在Z轴上的投影的总长度大于或等于所述耦合端口（10）在Z轴上的投影的长度；所述第一直通过渡波导（5）与其两侧的第二耦合过渡波导（12）在Z轴上的投影的总长度大于或等于所述耦合端口（10）在Z轴上的投影的长度；所述第二直通过渡波导（6）与其两侧的第三耦合过渡波导（13）在Z轴上的投影的总长度大于或等于所述耦合端口（10）在Z轴上的投影的长度。 9.  如权利要求8所述的宽带正交模耦合器，其特征在于，所述第一过渡波导（2）、第二过渡波导（3）、第三过渡波导（4）均为方形波导，且所述第一过渡波导（2）的边长小于所述公共端口（1）的边长，所述第二过渡波导（3）的边长小于所述第一过渡波导（2）的边长，所述第三过渡波导（4）的边长小于所述第二过渡波导（3）的边长。 10.  如权利要求9所述的宽带正交模耦合器，其特征在于，所述第一直通过渡波导（5）在X轴上的投影的长度与所述第三过渡波导（4）在X轴上的投影的长度相等，所述第二直通过渡波导（6）在X轴上的投影的长度与所述第一直通过渡波导（5）在X轴上的投影的长度相等，所述第三直通过渡波导（7）在X轴上的投影的长度大于所述第二直通过渡波导（6）在X轴上的投影的长度，所述第四直通过渡波导（8）在X轴上的投影的长度大于所述第三直通过渡波导（7）在X轴上的投影的长度，所述第四直通过渡波导（8）在X轴上的投影的长度小于所述直通端口（9）在X轴上的投影的长度。

说明书一种宽带正交模耦合器
技术领域
本发明涉及耦合器技术领域，尤其涉及一种宽带正交模耦合器。
背景技术
正交模耦合器作为实现双极化天馈的重要部件，如今在卫星通讯和军事雷达等方面已经得到广泛的应用，是一种很常见的器件。现有的正交模耦合器通常包含有一金属膜片。该金属膜片的主要作用是为了分离垂直极化电磁波与水平极化电磁波。
然而，随着遥感技术的发展，辐射计工作的频率不断提高，其频率已经进入毫米波段，并且正交模耦合器的尺寸也已经达到毫米量级，其加工精度要求甚至达到忽米量级。一方面传统正交模耦合器的金属膜片在这么高的精度要求下导致对机械加工的工艺要求越来越高；另一方面由于金属膜片非常薄，在受到振动、挤压或其他冲击因素的作用下，可能会导致变形甚至断裂，从而导致正交模耦合器的失效。
从而，有必要对现有的正交模耦合器进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种宽带正交模耦合器，以解决现有的正交模耦合器需要金属膜片的问题。
为了实现以上目的，本发明提供一种宽带正交模耦合器，包括金属壳，所述金属壳内部设有一腔室，所述腔室贯穿所述金属壳的首尾相对两面以及所述金属壳的一侧面；
分别设置在所述腔室的首尾两端的方形波导、第一标准波导，以及设置在所述腔室的侧端的第二标准波导；其中，所述方形波导作为该宽带正交模耦合器的公共端口，所述第一标准波导作为该宽带正交模耦合器的直通端口，所述第二标准波导作为该宽带正交模耦合器的耦合端口；在所述公共端口与所述直通端口之间设置尺寸渐变的波导装置取代金属膜片，使得垂直极化电磁波与水平极化电磁波通过所述尺寸渐变的波导装置分离，并分别通过所述直通端口与所述耦合端口输出。
较佳地，所述尺寸渐变的波导装置包括第一过渡波导、第二过渡波导、第三过渡波导、第一直通过渡波导、第二直通过渡波导、第三直通过渡波导、第四直通过渡波导、第一耦合过渡波导、第二耦合过渡波导、第三耦合过渡波导；设耦合端口中的电磁波传播方向为X轴正方向，直通端口中的电磁波传播方向为Y轴正方向，垂直于X轴方向与Y轴方向所在的平面的方向为Z轴方向；其中：
所述第一过渡波导、第二过渡波导、第三过渡波导、第一直通过渡波导、第二直通过渡波导、第三直通过渡波导、第四直通过渡波导依次串联；
所述第一耦合过渡波导位于所述第三过渡波导的底部，且在Z轴方向对称分布在所述第三过渡波导的两侧，并与所述第三过渡波导相连；并且所述第一耦合过渡波导的尾端与所述第三过渡波导的尾端齐平，所述第一耦合过渡波导在Y轴上的投影的长度短于所述第三过渡波导在Y轴上的投影的长度；
所述第二耦合过渡波导位于所述第一直通过渡波导的底部，且在Z轴方向对称分布在所述第一直通过渡波导的两侧，并与所述第一直通过渡波导相连；并且所述第二耦合过渡波导的首端与所述第一耦合过渡波导的尾端相连；
所述第三耦合过渡波导位于所述第二直通过渡波导的底部，且在Z轴方向对称分布在所述第二直通过渡波导的两侧，并与所述第二直通过渡波导相连；并且所述第三耦合过渡波导的首端与所述第二耦合过渡波导的尾端相连；
所述第一过渡波导与所述公共端口相连，所述第四直通过渡波导与所述直通端口相连；所述第三耦合过渡波导以及所述第二直通过渡波导与所述耦合端口相连；
并且，所述第一过渡波导、第二过渡波导、第三过渡波导在Z轴上的投影的长度相对于所述公共端口在Z轴上的投影的长度依次递减；所述第一直通过渡波导、第二直通过渡波导在Z轴上的投影的长度相对于所述第三过渡波导在Z轴上的投影的长度依次递减；所述第三直通过渡波导在Z轴上的投影的长度小于所述第二直通过渡波导在Z轴上的投影的长度，所述第四直通过渡波导在Z轴上的投影的长度小于或等于所述第三直通过渡波导在Z轴上的投影的长度，所述第四直通过渡波导在Z轴上的投影的长度大于或等于所述直通端口在Z轴上的投影的长度；所述第三过渡波导与其两侧的第一耦合过渡波导在Z轴上的投影的总长度大于或等于所述耦合端口在Z轴上的投影的长度；所述第一直通过渡波导与其两侧的第二耦合过渡波导在Z轴上的投影的总长度大于或等于所述耦合端口在Z轴上的投影的长度；所述第二直通过渡波导与其两侧的第三耦合过渡波导在Z轴上的投影的总长度大于或等于所述耦合端口在Z轴上的投影的长度。
较佳地，所述第三耦合过渡波导由一矩形波导与一三角形波导连接而成。
较佳地，所述第一过渡波导、第二过渡波导、第三过渡波导均为方形波导，且所述第一过渡波导的边长小于所述公共端口的边长，所述第二过渡波导的边长小于所述第一过渡波导的边长，所述第三过渡波导的边长小于所述第二过渡波导的边长。
较佳地，所述第一直通过渡波导在X轴上的投影的长度与所述第三过渡波导在X轴上的投影的长度相等，所述第二直通过渡波导在X轴上的投影的长度与所述第一直通过渡波导在X轴上的投影的长度相等，所述第三直通过渡波导在X轴上的投影的长度大于所述第二直通过渡波导在X轴上的投影的长度，所述第四直通过渡波导在X轴上的投影的长度大于所述第三直通过渡波导在X轴上的投影的长度，所述第四直通过渡波导在X轴上的投影的长度小于所述直通端口在X轴上的投影的长度。
较佳地，所述金属壳上设有一凹槽，用于减轻宽带正交模耦合器的重量。
较佳地，所述金属壳上设置有若干个安装孔。
为了实现以上目的，本发明提供一种宽带正交模耦合器，包括：
金属壳，所述金属壳内部设有一腔室，所述腔室贯穿所述金属壳的首尾相对两面以及所述金属壳的一侧面；
分别设置在所述腔室首尾两端的方形波导、第一标准波导，以及设置在侧端的第二标准波导；其中，所述方形波导作为该宽带正交模耦合器的公共端口，所述第一标准波导作为该宽带正交模耦合器的直通端口，所述第二标准波导作为该宽带正交模耦合器的耦合端口；在所述公共端口与所述直通端口之间依次设置有第一过渡波导、第二过渡波导、第三过渡波导、第一直通过渡波导、第二直通过渡波导、第三直通过渡波导、第四直通过渡波导、第一耦合过渡波导、第二耦合过渡波导、第三耦合过渡波导；设耦合端口中的电磁波传播方向为X轴正方向，直通端口中的电磁波传播方向为Y轴正方向，垂直于X轴方向与Y轴方向所在的平面的方向为Z轴方向；其中：
所述第一过渡波导、第二过渡波导、第三过渡波导、第一直通过渡波导、第二直通过渡波导、第三直通过渡波导、第四直通过渡波导依次串联；
所述第一耦合过渡波导位于所述第三过渡波导的底部，且在Z轴方向对称分布在所述第三过渡波导的两侧，并与所述第三过渡波导相连；并且所述第一耦合过渡波导的尾端与所述第三过渡波导的尾端齐平，所述第一耦合过渡波导在Y轴上的投影的长度短于所述第三过渡波导在Y轴上的投影的长度；
所述第二耦合过渡波导位于所述第一直通过渡波导的底部，且在Z轴方向对称分布在所述第一直通过渡波导的两侧，并与所述第一直通过渡波导相连；并且所述第二耦合过渡波导的首端与所述第一耦合过渡波导的尾端相连；
所述第三耦合过渡波导位于所述第二直通过渡波导的底部，且在Z轴方向对称分布在所述第二直通过渡波导的两侧，并与所述第二直通过渡波导相连；并且所述第三耦合过渡波导的首端与所述第二耦合过渡波导的尾端相连；
所述第一过渡波导与所述公共端口相连，所述第四直通过渡波导与所述直通端口相连；所述第三耦合过渡波导以及所述第二直通过渡波导与所述耦合端口相连；
并且，所述第一过渡波导、第二过渡波导、第三过渡波导在Z轴上的投影的长度相对于所述公共端口在Z轴上的投影的长度依次递减；所述第一直通过渡波导、第二直通过渡波导在Z轴上的投影的长度相对于所述第三过渡波导在Z轴上的投影的长度依次递减；所述第三直通过渡波导在Z轴上的投影的长度小于或等于所述第二直通过渡波导在Z轴上的投影的长度，所述第四直通过渡波导在Z轴上的投影的长度小于或等于所述第三直通过渡波导在Z轴上的投影的长度，所述第四直通过渡波导在Z轴上的投影的长度大于或等于所述直通端口在Z轴上的投影的长度；所述第三过渡波导与其两侧的第一耦合过渡波导在Z轴上的投影的总长度大于或等于所述耦合端口在Z轴上的投影的长度；所述第一直通过渡波导与其两侧的第二耦合过渡波导在Z轴上的投影的总长度大于或等于所述耦合端口在Z轴上的投影的长度；所述第二直通过渡波导与其两侧的第三耦合过渡波导在Z轴上的投影的总长度大于或等于所述耦合端口在Z轴上的投影的长度。
较佳地，所述第一过渡波导、第二过渡波导、第三过渡波导均为方形波导，且所述第一过渡波导的边长小于所述公共端口的边长，所述第二过渡波导的边长小于所述第一过渡波导的边长，所述第三过渡波导的边长小于所述第二过渡波导的边长。
较佳地，所述第一直通过渡波导在X轴上的投影的长度与所述第三过渡波导在X轴上的投影的长度相等，所述第二直通过渡波导在X轴上的投影的长度与所述第一直通过渡波导在X轴上的投影的长度相等，所述第三直通过渡波导在X轴上的投影的长度大于所述第二直通过渡波导在X轴上的投影的长度，所述第四直通过渡波导在X轴上的投影的长度大于所述第三直通过渡波导在X轴上的投影的长度，所述第四直通过渡波导在X轴上的投影的长度小于所述直通端口在X轴上的投影的长度。
本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
1）本发明的宽带正交模耦合器利用尺寸渐变的波导装置使得垂直极化电磁波与水平极化电磁波通过所述尺寸渐变的波导装置分离，从而不需使用金属膜片，因此降低了加工的难度；并且由于没有金属膜片，就不存在金属膜片破裂的风险，增加了器件的可靠性。
2）本发明的宽带正交模耦合器，其金属壳上设有一凹槽，从而可减轻宽带正交模耦合器的重量；使得器件更轻便。
附图说明
图1为本发明实施例提供的宽带正交模耦合器的整体结构图；
图2为图1沿A-A方向的剖面图；
图3为本发明宽带正交模耦合器的耦合端口和直通端口测量得到的驻波比曲线。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的宽带正交模耦合器作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例1
请参阅图1至图2，图1为本发明实施例提供的宽带正交模耦合器的整体结构图，图2为图1沿A-A方向的剖面图；如图1及图2所示，本发明提供的宽带正交模耦合器包括金属壳100，所述金属壳100内部设有一腔室，该腔室贯穿金属壳100的首尾相对两面以及金属壳100的一侧面；
在该腔室的首尾两端分别设置有方形波导、第一标准波导，以及设置在所述腔室的侧端的第二标准波导；其中，方形波导作为该宽带正交模耦合器的公共端口1，第一标准波导作为该宽带正交模耦合器的直通端口9，第二标准波导作为该宽带正交模耦合器的耦合端口10；在公共端口1与所述直通端口9之间设置尺寸渐变的波导装置取代金属膜片，使得垂直极化电磁波与水平极化电磁波通过所述尺寸渐变的波导装置分离，并分别通过所述直通端口9与所述耦合端口10输出。
本发明由于采用尺寸渐变的波导装置来分离垂直极化电磁波与水平极化电磁波，因而该宽带正交模耦合器中不需设置金属膜片，从而降低了加工的难度；并且由于没有金属膜片，就不存在金属膜片破裂的风险，增加了器件的可靠性。
以下为了方便说明，设耦合端口10中的电磁波传播方向为X轴正方向，直通端口9中的电磁波传播方向为Y轴正方向，垂直于X轴方向与Y轴方向所在的平面向上的方向为Z轴正方向（具体到图1中通俗地解释如下：X轴正方向是垂直纸面向外的方向，Y轴正方向是指沿纸面向右的方向，Z轴正方向指的是指沿纸面向上的方向）。
其中，上述尺寸渐变的波导装置包括第一过渡波导2、第二过渡波导3、第三过渡波导4、第一直通过渡波导5、第二直通过渡波导6、第三直通过渡波导7、第四直通过渡波导8、第一耦合过渡波导11、第二耦合过渡波导12、第三耦合过渡波导13；其中：
第一过渡波导2、第二过渡波导3、第三过渡波导4、第一直通过渡波导5、第二直通过渡波导6、第三直通过渡波导7、第四直通过渡波导8依次串联；
第一耦合过渡波导11位于第三过渡波导4的底部（底部指的是往X正向侧，下文作类似解释），且在Z轴方向对称分布在第三过渡波导4的两侧（即沿Z轴正反方向对称分布在第三过渡波导4的两侧，下文作类似解释），并与第三过渡波导4相连；并且第一耦合过渡波导11的尾端（尾端指的是第一耦合过渡波导11在Y轴正方向的末端，下文作类似解释）与第三过渡波导4的尾端（尾端指的是第三过渡波导4在Y轴正方向的末端）齐平，第一耦合过渡波导11在Y轴上的投影的长度短于第三过渡波导4在Y轴上的投影的长度；
第二耦合过渡波导12位于第一直通过渡波导5的底部，且在Z轴方向对称分布在第一直通过渡波导5的两侧，并与第一直通过渡波导5相连；并且第二耦合过渡波导12的首端与第一耦合过渡波导11的尾端相连；
第三耦合过渡波导13位于第二直通过渡波导6的底部，且在Z轴方向对称分布在第二直通过渡波导6的两侧，并与第二直通过渡波导6相连；并且第三耦合过渡波导13的首端与第二耦合过渡波导12的尾端相连；
第一过渡波导2与公共端口1相连，第四直通过渡波导8与直通端口9相连；第三耦合过渡波导13以及第二直通过渡波导6与耦合端口10相连；
并且，第一过渡波导2、第二过渡波导3、第三过渡波导4在Z轴上的投影的长度相对于公共端口1在Z轴上的投影的长度依次递减；第一直通过渡波导5、第二直通过渡波导6在Z轴上的投影的长度相对于第三过渡波导4在Z轴上的投影的长度依次递减；第三直通过渡波导7在Z轴上的投影的长度小于或等于第二直通过渡波导6在Z轴上的投影的长度，第四直通过渡波导8在Z轴上的投影的长度小于或等于第三直通过渡波导7在Z轴上的投影的长度，第四直通过渡波导8在Z轴上的投影的长度大于或等于直通端口9在Z轴上的投影的长度；第三过渡波导4与其两侧的第一耦合过渡波导11在Z轴上的投影的总长度大于或等于耦合端口10在Z轴上的投影的长度；第一直通过渡波导5与其两侧的第二耦合过渡波导12在Z轴上的投影的总长度大于或等于耦合端口10在Z轴上的投影的长度；第二直通过渡波导6与其两侧的第三耦合过渡波导13在Z轴上的投影的总长度大于或等于耦合端口10在Z轴上的投影的长度。
进一步地，第三耦合过渡波导13由一矩形波导与一三角形波导连接而成。
第一过渡波导2、第二过渡波导3、第三过渡波导4均为方形波导，具体地，第一过渡波导2、第二过渡波导3、第三过渡波导4在XZ平面上均为方形波导；第一过渡波导2的边长小于公共端口1的边长，第二过渡波导3的边长小于第一过渡波导2的边长，第三过渡波导4的边长小于第二过渡波导3的边长。
第一直通过渡波导5在X轴上的投影的长度与第三过渡波导4在X轴上的投影的长度相等，第二直通过渡波导6在X轴上的投影的长度与第一直通过渡波导5在X轴上的投影的长度相等，第三直通过渡波导7在X轴上的投影的长度大于第二直通过渡波导6在X轴上的投影的长度，第四直通过渡波导8在X轴上的投影的长度大于第三直通过渡波导7在X轴上的投影的长度，第四直通过渡波导8在X轴上的投影的长度小于直通端口9在X轴上的投影的长度。并且，第一耦合过渡波导11在X轴上的投影的长度小于第三过渡波导4在X轴上的投影的长度，第二耦合过渡波导12在X轴上的投影的长度小于第一直通过渡波导5在X轴上的投影的长度，第三耦合过渡波导13在X轴上的投影的长度小于第二直通过渡波导6在X轴上的投影的长度；第一耦合过渡波导11在X轴上的投影的长度小于第二耦合过渡波导12在X轴上的投影的长度，从而使得第一耦合过渡波导11与第二耦合过渡波导12之间呈阶梯状相连；第二耦合过渡波导12在X轴上的投影的长度的小于第三耦合过渡波导13中的矩形波在X轴上的投影的长度，从而使得第二耦合过渡波导12与第三耦合过渡波导13之间呈阶梯状相连。
在优选实施例中，金属壳100上设有一凹槽200，用于减轻宽带正交模耦合器的重量。并且金属壳100上设置有若干个安装孔300，用于本发明宽带正交模耦合器使用时的安装。

实施例2
请参阅图1至图2，以下为了方便说明，设耦合端口10中的电磁波传播方向为X轴正方向，直通端口9中的电磁波传播方向为Y轴正方向，垂直于X轴方向与Y轴方向所在的平面的方向为Z轴正方向（具体到图1中通俗地解释如下：X轴正方向是指垂直纸面向外的方向，Y轴正方向是指沿纸面向右的方向，Z轴正方向指的是沿纸面向上的方向）。
如图1至图2所示，本发明提供的宽带正交模耦合器，包括：
金属壳100，金属壳100内部设有一腔室，腔室贯穿金属壳100的首尾相对两面以及金属壳100的一侧面；
分别设置在腔室首尾两端的方形波导、第一标准波导，以及设置在侧端的第二标准波导；其中，方形波导作为该宽带正交模耦合器的公共端口1，第一标准波导作为该宽带正交模耦合器的直通端口9，第二标准波导作为该宽带正交模耦合器的耦合端口10；在公共端口1与直通端口9之间依次设置有第一过渡波导2、第二过渡波导3、第三过渡波导4、第一直通过渡波导5、第二直通过渡波导6、第三直通过渡波导7、第四直通过渡波导8、第一耦合过渡波导11、第二耦合过渡波导12、第三耦合过渡波导13；其中：
第一过渡波导2、第二过渡波导3、第三过渡波导4、第一直通过渡波导5、第二直通过渡波导6、第三直通过渡波导7、第四直通过渡波导8依次串联；
第一耦合过渡波导11位于第三过渡波导4的底部（底部指的是往X方向侧，下文作类似解释），且在Z轴方向对称分布在第三过渡波导4的两侧（即沿Z轴正反方向对称分布在第三过渡波导4的两侧，下文作类似解释），并与第三过渡波导4相连；并且第一耦合过渡波导11的尾端（尾端指的是第一耦合过渡波导11在Y轴正方向的末端，下文作类似解释）与第三过渡波导4的尾端（尾端指的是第三过渡波导4在Y轴正方向的末端）齐平，第一耦合过渡波导11的长度短于第三过渡波导4的长度；
第二耦合过渡波导12位于第一直通过渡波导5的底部，且在Z轴方向对称分布在第一直通过渡波导5的两侧，并与第一直通过渡波导5相连；并且第二耦合过渡波导12的首端与第一耦合过渡波导11的尾端相连；
第三耦合过渡波导13位于第二直通过渡波导6的底部，且在Z轴方向对称分布在第二直通过渡波导6的两侧，并与第二直通过渡波导6相连；并且第三耦合过渡波导13的首端与第二耦合过渡波导12的尾端相连；
第一过渡波导2与公共端口1相连，第四直通过渡波导8与直通端口9相连；第三耦合过渡波导13以及第二直通过渡波导6与耦合端口10相连；
并且，第一过渡波导2、第二过渡波导3、第三过渡波导4在Z轴上的投影的长度相对于公共端口1在Z轴上的投影的长度依次递减；第一直通过渡波导5、第二直通过渡波导6在Z轴上的投影的长度相对于第三过渡波导4在Z轴上的投影的长度依次递减；第三直通过渡波导7在Z轴上的投影的长度小于或等于第二直通过渡波导6在Z轴上的投影的长度，第四直通过渡波导8在Z轴上的投影的长度小于或等于第三直通过渡波导7在Z轴上的投影的长度，第四直通过渡波导8在Z轴上的投影的长度大于或等于直通端口9在Z轴上的投影的长度；第三过渡波导4与其两侧的第一耦合过渡波导11在Z轴上的投影的总长度大于或等于耦合端口10在Z轴上的投影的长度；第一直通过渡波导5与其两侧的第二耦合过渡波导12在Z轴上的投影的总长度大于或等于耦合端口10在Z轴上的投影的长度；第二直通过渡波导6与其两侧的第三耦合过渡波导13在Z轴上的投影的总长度大于或等于耦合端口10在Z轴上的投影的长度。
进一步地，第三耦合过渡波导13由一矩形波导与一三角形波导连接而成。
第一过渡波导2、第二过渡波导3、第三过渡波导4均为方形波导，具体地，第一过渡波导2、第二过渡波导3、第三过渡波导4在XZ平面上均为方形波导；第一过渡波导2的边长小于公共端口1的边长，第二过渡波导3的边长小于第一过渡波导2的边长，第三过渡波导4的边长小于第二过渡波导3的边长。
第一直通过渡波导5在X轴上的投影的长度与第三过渡波导4在X轴上的投影的长度相等，第二直通过渡波导6在X轴上的投影的长度与第一直通过渡波导5在X轴上的投影的长度相等，第三直通过渡波导7在X轴上的投影的长度大于第二直通过渡波导6在X轴上的投影的长度，第四直通过渡波导8在X轴上的投影的长度大于第三直通过渡波导7在X轴上的投影的长度，第四直通过渡波导8在X轴上的投影的长度小于直通端口9在X轴上的投影的长度。并且，第一耦合过渡波导11在X轴上的投影的长度小于第三过渡波导4在X轴上的投影的长度，第二耦合过渡波导12在X轴上的投影的长度小于第一直通过渡波导5在X轴上的投影的长度，第三耦合过渡波导13在X轴上的投影的长度小于第二直通过渡波导6在X轴上的投影的长度；第一耦合过渡波导11在X轴上的投影的长度小于第二耦合过渡波导12在X轴上的投影的长度，从而使得第一耦合过渡波导11与第二耦合过渡波导12之间呈阶梯状相连；第二耦合过渡波导12在X轴上的投影的长度的小于第三耦合过渡波导13中的矩形波在X轴上的投影的长度，从而使得第二耦合过渡波导12与第三耦合过渡波导13之间呈阶梯状相连。
在优选实施例中，金属壳100上设有一凹槽200，用于减轻宽带正交模耦合器的重量。并且金属壳100上设置有若干个安装孔300，用于本发明宽带正交模耦合器使用时的安装。

以下对本发明的宽带正交模耦合器的原理进行说明：
本发明提供的宽带正交模耦合器通过尺寸渐变的波导装置来取代金属膜片，对垂直极化电磁波与水平极化电磁波进行分离。具体地：
波导尺寸的变化会造成波导阻抗的变化，将垂直极化电磁波与水平极化电磁波进行分离的本质是分别对垂直极化电磁波与水平极化电磁波进行阻抗匹配；这是因为垂直极化电磁波与水平极化电磁波在会偏向于沿阻抗匹配的通路进行传输。
对于本发明的宽带正交模耦合器，电磁波传输具体为：公共端口1输入双极化电磁波（指垂直极化电磁波与水平极化电磁波的混合电磁波），该双极化电磁波依次在第一过渡波导2、第二过渡波导3、第三过渡波导4中传输，由于第三过渡波导4的底部两侧对称设置有第一耦合过渡波导11，并且第一耦合过渡波导11的尺寸与第三过渡波导4的尺寸不同，从而存在两种阻抗的传输通路，因此，垂直极化电磁波与水平极化电磁波会各自偏向于阻抗匹配最合适的通路，从而出现初步的分离；
并且进一步传输至第二耦合过渡波导12与第一直通过渡波导5的组合体后会进一步分离，当传输至第三耦合过渡波导13与第二直通过渡波导6的组合体后将完全分离。其中，垂直极化电磁波会继续沿着第三直通过渡波导7与第四直通过渡波导8传输，并最终从直通端口9输出；水平极化电磁波会向第二直通过渡波导6与第三耦合过渡波导13的底部传输并进入耦合端口10，并最终从耦合端口10输出。

以下给出本发明的宽带正交模耦合器的一种具体设计方法：
为了说明的方便，对下文给出如下定义：波导n或端口n与X轴、Y轴、Z轴平行的边记为Lnx、LnY、LnZ ，其中n为标号，且1≤n≤13；例如耦合端口10平行于X轴的边记为:L10x，类似地第一过渡波导2平行于Z轴上的边记为L2Z。
首先，根据要设计的耦合器的工作频率选择恰当的第一标准波导作为直通端口9，并进一步获得第一标准波导的L9z和L9Y的长度，记L9z的长度为a，L9Y的长度为b。
接着，给出一第二标准波导作为耦合端口10，其L10z长度为a~1.05a之间，L10Y长度为b~1.05b之间，在本发明一个具体实施例中，可选择L10z长度为a、L10Y长度为b的第二标准波导作为耦合端口10；再给出另一段矩形波导作为第二直通过渡波导6，使得其一端与耦合端口10截面相连且第二直通过渡波导6的L6Z的中点位于耦合端口10的L10Z的中心线上，一般第二直通过渡波导6的L6Y的长度约为耦合端口10的L10Y的长度b的1.5倍，第二直通过渡波导6的L6Z的长度约为耦合端口10的L10Z的长度a的0.6倍，第二直通过渡波导6的L6X的长度约为耦合端口10的L10Z的长度a的0.7倍；在第二直通过渡波导6两侧各连接第三耦合过渡波导13，第三耦合过渡波导13两倍的L13Z长度加上第二直通过渡波导6的L6Z长度等于耦合端口10的L10Z长度a，第三耦合过渡波导13矩形部分的L13X长度约为第二直通过渡波导6的L6X长度的一半，第三耦合过渡波导13矩形部分的L13Y长度约为第二直通过渡波导6的L6Y长度的四分之一；双极化信号从第二直通过渡波导6左边输入，水平极化电磁波从耦合端口10输出，垂直极化电磁波从第二直通过渡波导6右边输出，优化各波导尺寸使得两个极化电磁波的驻波比最小，具体的通过仿真的方式测量两个极化电磁波的驻波比，驻波比最小的尺寸即为优化尺寸。
然后，在第二直通过渡波导6左边加上第一直通过渡波导5，第一直通过渡波导5的L5X长度等于第二直通过渡波导6的L6X长度，第一直通过渡波导5的L5Z长度大于第二直通过渡波导6的L6Z长度，第一直通过渡波导5的L5Y长度小于第二直通过渡波导6的L6Y长度；第二耦合过渡波导12的L12Y长度等于第一直通过渡波导5的L5Y长度，第二耦合过渡波导12的L12X长度约为第三耦合过渡波导13矩形部分L13X长度的三分之二，第二耦合过渡波导12的L12Z长度的两倍加上第一直通过渡波导5的L5Z长度等于耦合端口10的L10Z长度，再次优化使得各波导尺寸使得两个极化电磁波的驻波比最小。
如此依次加上第三过渡波导4、第一耦合过渡波导11并优化各尺寸，加上第三直通过渡波导7、第四直通过渡波导8、直通端口9并分别优化各尺寸，最后分别加上第二过渡波导3、第一过渡波导2、公共端口1并优化各尺寸。最后将所有波导均加上后的使得两个极化电磁波的驻波比最小的各波导的尺寸作为最终尺寸，得到本发明的宽带正交模耦合器。其中，驻波比反映的是电磁波反射情况，例如假设直通端口9通过垂直极化电磁波，耦合端口10通过水平极化电磁波。那么其各自的驻波比反映的是各自的极化电磁波反射情况。假如反射很小，那么就可以判断垂直极化电磁波和水平极化电磁波可以正常分离。由电磁波理论知道，不考虑损耗，即使失败的正交模耦合器由公共端口1进来的垂直极化电磁波也很少由耦合端口10传输出去，故除了从直通端口9传输出去一部分之外，其余部分从公共端口1反射出去。因此，考察其各自的驻波比即可知晓其产品质量如何。
关于本发明提供的宽带正交模耦合器的效果请参见图3，如图3所示，在50GHz-60GHz的频率范围内，直通端口驻波比与耦合端口驻波比的值均在1.1左右，属于驻波比较小的范畴，说明本发明提供的宽带正交模耦合器能够有效地分离垂直极化电磁波和水平极化电磁波。
上述实施例仅是为了方便说明而举例，本发明所主张的权利范围应以申请专利范围所述为准，而非仅限于所述实施例。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。