CN101707921A - 温度补偿可调谐tem模式谐振器 - Google Patents
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Abstract
一种TEM模式谐振器(12)，包括：可调谐腔(13)，其由导电腔壁(14)限定，该腔壁包括接地面(15)、电容器面(16)以及在接地面(15)与电容器面(16)之间延伸的围绕壁(17)；导电谐振器构件(18)，其位于腔内，从接地面(15)向电容器面部分地延伸；调谐构件(19)，其位于腔内，在谐振器构件与电容器面之间，适于沿着移动轴向电容器面移动以及远离电容器面移动以调谐谐振器；电容器面(16)进一步包括导电温度补偿板(25)，温度补偿板在两个分隔开的点(23，24)处连接至电容器面，并且在两点之间形成弯曲表面；温度补偿板具有比电容器面更小的热膨胀系数。温度补偿板包括孔(26)，所述孔(26)被布置成使得在调谐构件向电容器面移动时调谐构件向孔移动。
Description
技术领域
本发明涉及一种温度补偿可调谐TEM模式谐振器。更具体地但不是唯一地，本发明涉及一种包括温度补偿板的温度补偿可调谐TEM模式谐振器，该温度补偿板包括孔。
背景技术
WO98/58414公开了一种温度补偿TEM模式谐振器。谐振器包括在使用中移动以补偿谐振器随着温度膨胀的温度补偿板。然而，这种谐振器不适于调谐。
可调谐温度补偿TEM模式谐振器是已知的。US2006/0038640公开了这种谐振器的示例。然而，这样的谐振器制造复杂。
发明内容
根据本发明的温度补偿可调谐TEM模式谐振器寻求解决现有技术的问题。
因此，本发明提供一种TEM模式谐振器，包括：
可调谐腔，其由导电腔壁限定，该腔壁包括接地面、电容器面以及在接地面与电容器面之间延伸的围绕壁；
导电谐振器构件，其位于腔内，从接地面部件向电容器面部分地延伸；
调谐构件，其位于腔内，在谐振器构件和电容器面之间，适于沿着移动轴向电容器面移动以及远离电容器面移动以调谐谐振器；
电容器面进一步包括导电温度补偿板，温度补偿板在两个分隔开的点处连接至电容器面并且在两点之间形成弯曲表面；温度补偿板具有比电容器面更小的热膨胀系数；
其特征在于：
温度补偿板包括孔，该孔被布置成使得在调谐构件向电容器面移动时调谐构件向孔移动。
根据本发明的TEM模式谐振器是温度补偿的，并且是可调谐的。其构造也是相对简单的，并且根据本发明的TEM模式谐振器是可靠的。
优选地，移动轴穿过孔。
优选地，移动轴穿过孔的中心。
移动轴可以与电容器板正交。
移动轴可以延伸穿过电容器板的中心。
优选地，谐振器构件关于移动轴对称地布置。
优选地，孔和面向孔的调谐构件的面是相同的形状。
优选地，孔是圆形的，并且调谐构件是圆柱形的。
优选地，孔的面积比面向孔的调谐构件的面的面积更大。
调谐构件可以通过调谐臂连接至移动机构，移动机构适于沿着移动轴移动调谐构件。
调谐臂可以延伸穿过电容器板中的孔。
可替选地，调谐臂可以延伸穿过谐振器构件中的孔。
优选地，谐振器构件包括至少一部分与电容器面平行的端面。
端面可以包括凹进部，调谐臂延伸穿过凹进部中的孔。
优选地，移动机构适于将调谐构件从至少部分位于凹进部中的缩进位置朝着电容器板移动至延伸位置。
谐振器构件可以是接地面的一体化部分。
优选地，电容器面为铝。
优选地，温度补偿板为铜。
调谐构件可以是金属。
可替选地，调谐构件为电介质。
附图说明
现在将参照附图，仅仅示例性地而并非限制性地描述本发明，在该附图中：
图1以截面图的形式示出根据发明的已知的温度补偿TEM模式谐振器；
图2以截面图和平面图的形式示出根据本发明的TEM模式谐振器；
图3以截面图的形式示出根据本发明的TEM模式谐振器的另一实施例；
图4以截面图的形式示出根据本发明的TEM模式谐振器的另一实施例；以及，
图5以截面图的形式示出根据本发明的TEM模式谐振器的另一实施例。
具体实施方式
在图1中所示出的是根据发明的已知的温度补偿TEM模式谐振器1。谐振器1包括由导电腔壁3限定的可调谐腔2。腔壁3包括接地面4、电容器面5以及在接地面4与电容器面5之间延伸的围绕壁6。导电谐振器构件7从接地面4向电容器面5延伸。
这种谐振器1的操作是众所周知的。谐振器构件7和围绕壁6用作传输线，其在一端处通过接地面4短路。在传输线的另一端处，电容器面5和谐振器构件7的端部8用作电容器。
谐振器1的谐振频率取决于谐振器1的长度，并且还取决于电容器面5与谐振器构件7之间的有效电容。增加这两者之一会减小谐振器1的谐振频率。
腔2和谐振器构件7随着温度升高而膨胀。谐振器1的有效长度因此而增加。类似地，电容器面5与谐振器构件7之间的有效电容也增加。这是因为电容的有效面积比电容器面5与谐振器构件7之间的距离增加得更快。因此，微波谐振器1的谐振频率随着温度升高而减小。对于适于在GHz范围内谐振的典型的铝谐振器1，这种膨胀导致大约22KHz/℃的谐振频率减小。
为了至少部分地解决这个问题，已知的谐振器1包括在两个分隔开的点10、11处附着至电容器面5的温度补偿板9。如所示出的，温度补偿板9轻微地弯曲。温度补偿板9具有比电容器面5小的热膨胀系数。因此，当温度上升时，电容器面5比温度补偿板9膨胀得更快。因此，在温度补偿板9的边缘10、11被拉伸开时，温度补偿板9内的弯曲减小。这增加了谐振器构件7与温度补偿板9之间的距离。这减小了有效电容，因此部分地补偿由温度升高导致的有效电容增加。
这种温度补偿板9不适于可调谐TEM谐振器的温度补偿。可调谐TEM谐振器通常包括电容器面5和温度补偿板9与谐振器构件8之间的间隙中的调谐构件。通过向电容器面5移动调谐构件或远离电容器面5地移动调谐构件，可以调节谐振频率。调谐构件与电容器面5之间的耦合强烈地取决于电容器面5与调谐构件之间的距离。当调谐构件接近于电容器面5时，调谐构件强烈地耦合至温度补偿板9。温度补偿板9的小的移动强烈地影响该耦合，并且由此影响谐振频率。相反，当调谐构件远离电容器面5时，耦合没有那么强并且温度补偿板9的移动对耦合具有相对小的影响，并且因此对谐振频率具有相对小的影响。因此，温度补偿板9的影响取决于调谐构件的位置。当调谐构件在一个位置时，温度补偿板9会对温度影响欠补偿，而当调谐构件在不同的位置时，温度补偿板9会过补偿。
为了对此进行校正，已知的可调谐TEM模式谐振器通常包括用于移动调谐构件以对由温度补偿板9而引起的任何过校正或欠校正进行校正的复杂反馈系统。然而，这种机构是复杂的，并且是相对不可靠的。
在图2中所示出的是根据本发明的温度补偿可调谐TEM模式谐振器12。谐振器12包括由导电腔壁14限定的可调谐腔13。腔壁14包括接地面15、电容器面16以及在接地面15与电容器面16之间延伸的围绕壁17。布置在可调谐腔13中的是导电谐振器构件18。谐振器构件18从接地面15的中心向电容器面16部分地延伸。
布置在谐振器构件18与电容器面16之间的间隙中的是调谐构件19。调谐构件19连接至调谐臂20，调谐臂20穿过电容器面16中的孔21延伸至移动机构22。移动机构22沿着移动轴向电容器面16和谐振器构件18移动调谐构件19以及移动调谐构件19远离电容器面16和谐振器构件18，以对谐振器12进行调谐。
在该实施例中，谐振器构件18和接地面15是连接在一起的两个独立的金属部件。在使用中，谐振器12中的电流密度在这二者之间的接合点处最高，并因此在优选的实施例中，谐振器构件18从接地面15一体化地延伸出。类似地，虽然围绕壁17在替选的实施例中可以包括一个或多个独立的金属部件，但是在优选的实施例中，围绕壁17从接地面15一体化地延伸出。电容器面16通常为能够被移除的独立部件，以允许进入到谐振器腔13。在替选的实施例中，电容器面16从围绕壁17一体化地延伸出。用于腔壁14的优选金属为铝。
调谐构件18为金属。在替选的实施例中，其为电介质。
在两个分隔开的点23、24处连接至电容器面16的是温度补偿板25。如所示出的，温度补偿板25被轻微地弯曲。温度补偿板25具有比电容器面16更低的热膨胀系数。因此，当温度升高并且电容器面16膨胀时，温度补偿板25也膨胀，但是以更低的速率膨胀。因此，温度补偿板25被朝着电容器面16拉伸，如上所述，部分地补偿由于腔13的腔体膨胀而引起的谐振器频率的改变。
温度补偿板25包括孔26。调谐臂20穿过孔26，使得当调谐构件19向电容器面16移动时，调谐臂20也向孔26移动。当调谐构件19向孔26移动时，孔26对着在调谐构件19处的较大的角。这部分地抵消了调谐构件19与温度补偿板25之间耦合的增加，因此如上所述地减小当调谐构件19接近于温度补偿板25时谐振器12的谐振频率随着温度补偿板25的移动而改变的问题。
表示本发明的操作的替选的方式如下.温度补偿板25被设计成补偿由于谐振腔13随温度的膨胀而引起的谐振频率的改变.理想地，希望温度补偿板25仅与腔13和谐振器构件18耦合.然而，温度补偿板25还耦合至调谐构件19.当调谐构件19远离温度补偿板25时，因为耦合弱，所以这会具有相对小的结果.然而，当调谐构件19接近于电容器面16时，调谐构件19与温度补偿板25之间的耦合强.用以补偿谐振腔13的体积改变的温度补偿板25的小的移动显著地改变调谐构件19与温度补偿板25之间的耦合，因此引入了不期望的谐振器12的谐振频率改变.
理想地，需要耦合至谐振腔13和谐振器构件18的、但不耦合至调谐构件19的温度补偿板25。温度补偿板25中的孔26用作这样的功能。当调谐构件19接近温度补偿板25时，孔26呈现得比调谐构件19更大，因此减小在温度补偿板25和调谐构件19相互拉近在一起时温度补偿板25与调谐构件19之间的耦合增加的速率。因此，即使当这二者接近在一起，允许腔13膨胀的温度补偿板25的移动也仅产生由于调谐构件19与温度补偿板25之间的耦合改变而引起谐振频率的最小的不期望的改变。
与调谐构件19的尺寸相比，孔26的最佳的尺寸取决于谐振器12的几何图形，特别是调谐构件19和孔26的几何图形。在该实施例中，孔26是圆形的，以及调谐构件19是具有面向孔26的端表面27的圆柱体。移动轴延伸穿过与电容器面16正交并且沿着谐振器构件18中心轴的孔26的中心。孔26的半径比调谐构件19的半径稍大。孔26比谐振器构件18稍小，以保证谐振器构件18与温度补偿板25之间的良好耦合。孔26可以比调谐构件19小，但不是优选的。孔26也可比调谐构件19和谐振器构件18大，然而，如果孔26太大，温度补偿板25将不能足够地耦合至谐振器构件18，因此减小板25的影响。
在该实施例中，电容器面16为铝，以及温度补偿板25为铜。可以是其他的金属组合。
在图3中所示出的是根据本发明的TEM模式谐振器12的可替选实施例。在该实施例中，谐振器构件18包括与电容器面16平行的端面28。调谐臂20延伸穿过端面28。在该实施例中，如所示出的，谐振器构件18是接地面15的一体化部分。移动机构22布置在谐振器构件18内部，但在可调谐腔13的外部。
本发明的另一实施例示出在图4中。在该实施例中，谐振器构件18包括在其端面28中的凹进部29。移动机构22适于将在缩进位置之间的、至少部分地位于凹进部29(如所示出的)内的调谐构件19朝向电容器面16移动至延伸位置。
在图5中所示出的是根据本发明的TEM模式谐振器12的另一实施例。除了调谐构件19是在面向电容器面16的面27中的具有凹进部30的杯子形状之外，该实施例与图4的实施例相类似。杯子形状进一步减小调谐构件19与温度补偿板25之间的耦合。
在上述所有的实施例中，移动轴延伸穿过孔26的中心。在替选的实施例中，移动轴在孔26的中心的一侧。也可以是移动轴紧邻孔26经过的实施例。类似地，在替选的实施例中，移动轴可以不是严格地与电容器面16正交。移动轴可以稍倾斜于电容器面16的法线。
在替选的实施例中，温度补偿板25被夹在电容器面16与围绕壁17之间。
Claims (21)
1.一种TEM模式谐振器，包括：
可调谐腔，由导电腔壁限定，所述腔壁包括接地面、电容器面以及在所述接地面与所述电容器面之间延伸的围绕壁；
导电谐振器构件，位于所述腔内，从所述接地面向电容器面部分地延伸；
调谐构件，位于所述腔内，在谐振器构件与电容器面之间，适于沿着移动轴向所述电容器面移动以及远离所述电容器面移动以调谐所述谐振器；
所述电容器面进一步包括导电温度补偿板，所述温度补偿板在两个分隔开的点处连接至电容器面，并且在两点之间形成弯曲表面；所述温度补偿板具有比所述电容器面更小的热膨胀系数；
其特征在于：
所述温度补偿板包括孔，所述孔被布置成使得在所述调谐构件向所述电容器面移动时所述调谐构件向所述孔移动。
2.如权利要求1所述的TEM模式谐振器，其中，
所述移动轴穿过所述孔。
3.如权利要求2所述的TEM模式谐振器，其中，
所述移动轴穿过所述孔的中心。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的TEM模式谐振器，其中，
所述移动轴与所述电容器板正交。
5.如权利要求4所述的TEM模式谐振器，其中，
所述移动轴延伸穿过所述电容器板的中心。
6.如权利要求5所述的TEM模式谐振器，其中，
所述谐振器构件关于所述移动轴对称地布置。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的TEM模式谐振器，其中，
所述孔和面向所述孔的所述调谐构件的面是相同的形状。
8.如权利要求7所述的TEM模式谐振器，其中，
所述孔是圆形的，以及
所述调谐构件是圆柱形的。
9.如权利要求1至8中的任一项所述的TEM模式谐振器，其中，
所述孔的面积比面向所述孔的所述调谐构件的面的面积更大。
10.如权利要求1至9中的任一项所述的TEM模式谐振器，其中，
所述调谐构件通过调谐臂连接至移动机构，所述移动机构适于沿着所述移动轴来移动所述调谐构件。
11.如权利要求10所述的TEM模式谐振器，其中，
所述调谐臂延伸穿过所述电容器板中的孔。
12.如权利要求10所述的TEM模式谐振器，其中，
所述调谐臂延伸穿过所述谐振器构件中的孔。
13.如权利要求12所述的TEM模式谐振器，其中，
所述谐振器构件包括端面，所述端面的至少一部分与所述电容器面平行。
14.如权利要求13所述的TEM模式谐振器，所述端面包括凹进部，所述调谐臂延伸穿过所述凹进部中的孔.
15.如权利要求14所述的TEM模式谐振器，其中，
所述移动机构适于将调谐构件从至少部分位于所述凹进部内的缩进位置向所述电容器板移动至延伸位置。
16.如权利要求1至15中的任一项所述的TEM模式谐振器，其中，
所述谐振器构件是所述接地面的一体化部分。
17.如权利要求1至16中的任一项所述的TEM模式谐振器，其中，
所述电容器面是铝。
18.如权利要求1至17中的任一项所述的TEM模式谐振器，其中，
所述温度补偿板是铜。
19.如权利要求1至18中的任一项所述的TEM模式谐振器，其中，
所述调谐构件是金属。
20.如权利要求1至18中的任一项所述的TEM模式谐振器，其中，
所述调谐构件是电介质。
21.一种基本上如上所述的TEM模式谐振器。
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Application publication date: 20100512 |