CN101740843A - 自温度补偿圆形波导谐振腔 - Google Patents

Abstract

自温度补偿圆形波导谐振腔涉及一种波导谐振腔，可以显著降低温度对谐振腔谐振频率的影响。该谐振腔中；短路筒(2)由一个圆形底面(5)和一个圆柱形筒壁(6)组成，短路筒(2)的底面(5)通过支撑体(3)和金属腔体(1)的一个底面腔壁(7)相连，支撑体(3)的热膨胀系数大于金属腔体(1)的热膨胀系数，短路筒(2)外径略小于金属腔体(1)侧壁(8)内径；短路筒(2)底面(5)、金属腔体(1)的另一底面腔壁(9)、金属腔体的侧壁(8)构成了电磁波的谐振空间(10)；输入输出耦合装置(4)位于谐振空间(10)内的金属腔体(1)的侧壁(8)或底面腔壁(9)上。

Description

自温度补偿圆形波导谐振腔

技术领域

本发明专利涉及一种波导谐振腔，尤其是一种能减少谐振频率温度漂移的自温度补偿圆形波导谐振腔。

背景技术

谐振腔的谐振频率取决于谐振腔的形状、尺寸、腔内填充媒质和谐振模式。当温度改变时，由于谐振腔腔壁材料的热胀冷缩效应，谐振腔的尺寸也会变化，由此导致谐振腔的谐振频率发生变化，对谐振腔性能造成不利的影响。目前，公知的减小温度变化对谐振腔谐振频率影响的方法主要是采用恒温措施，或者采用附加的温度补偿装置，或者采用热膨胀系数小的腔体材料如殷钢等等。这些方法的主要问题是：所需设备复杂，或者需要附加温度补偿控制装置，或者不能大幅度降低温度对谐振腔谐振频率的影响。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提出一种自温度补偿的圆形波导谐振腔，该谐振腔可以显著降低温度变化对谐振腔谐振频率的影响。

技术方案：本发明的自温度补偿圆形波导谐振腔由金属腔体、短路筒、支撑体及一个或数个输入输出耦合装置所组成，其中；金属腔体为空心的圆柱形，短路筒位于金属腔体中，短路筒由一个圆形底面和一个圆柱形筒壁组成，短路筒中的圆形底面通过支撑体与金属腔体的一个底面腔壁相连，短路筒的外径略小于金属腔体侧壁内径；短路筒中的底面、金属腔体的另一底面腔壁、金属腔体的侧壁构成电磁波的谐振空间，输入输出耦合装置位于谐振空间金属腔体的底面腔壁或侧壁上。金属腔体的热膨胀系数小于支撑体的热膨胀系数。支撑体材料的热膨胀系数与金属腔体材料的热膨胀系数的比值大于金属腔体底面腔壁到底面腔壁之间的距离与支撑体长度的比值。短路筒开口方向朝向金属腔体的底面腔壁。短路筒筒壁高度显著大于短路筒底面的厚度。

短路筒与金属腔体的侧壁之间为紧密的滑动配合，只要短路筒不至于无法在金属腔体中滑动就可以。这样短路筒与圆柱形金属腔体的腔壁之间只有很微小的缝隙；电磁波谐振发生在由短路筒底面、金属腔体的无支撑体的底面腔壁、金属腔体的侧壁构成的圆柱形谐振空间中；谐振模式的谐振频率与金属腔体短路筒到金属腔体无支撑体的另一个底面腔壁的距离有关，也与谐振腔的半径有关，这两个参数越长，谐振模式的谐振频率越低；构成金属腔体及短路筒的材料是导电性能好的金属材料；构成支撑体的材料的热膨胀系数大于腔体材料的热膨胀系数；当温度升高时，由于热膨胀，金属腔体的长度和半径都增加，支撑体的长度也增加，但由于支撑体材料的热膨胀系数大于金属腔体材料的热膨胀系数，当支撑体长度与金属腔体底面腔壁之间距离的比值大于金属腔体材料的热膨胀系数与支撑体材料的热膨胀系数的比值时，温度增加会使得短路筒到金属腔体无支撑体的另一个底面腔壁之间的距离减小，这样可以补偿金属腔体侧壁半径的增加而引起谐振频率的变化，因此在温度上升的情况下，可以保持谐振模式的谐振频率基本不变；同理温度下降时，谐振模式的谐振频率也可以保持基本不变。

有益效果：本发明的有益效果是，大幅度减小了圆柱形谐振腔的谐振频率随温度的变化，并且结构简单，适用频率范围宽，也不需要附加的温度补偿控制机构。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，图2是本发明的结构剖面图。

图中有圆柱金属腔体1，短路筒2，支撑体3，输入输出耦合装置4，短路筒底面5，短路筒筒壁6，与支撑体相连的腔体底面腔壁7，腔体侧壁8，不带支撑体的底面腔壁9，谐振空间10。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明所采用的技术方案是：自温度补偿圆形波导谐振腔包括金属腔体、短路筒、连接圆柱形金属腔体底面与短路筒底面的支撑体及一个或数个输入输出耦合装置。金属腔体的形状是圆柱体。短路筒的材料可以是与金属腔体一样的材料，也可以是其它导电金属材料，还可以在非金属材料表面上电镀金属，短路筒由一个圆形底面和一个圆柱形筒壁组成，短路筒的底面为圆形，该底面通过支撑体与圆柱形金属腔体的一个底面腔壁连接，短路筒筒壁外径略小于圆柱形金属腔体的内径，这样可以保持短路筒与圆柱形金属腔体的腔壁之间缝隙尽量小，只要保证在正常工作温度范围内，短路筒2不至于无法在金属腔体1中滑动就可以，这样就改善了短路筒的筒壁与金属腔体腔壁的电接触。电磁波谐振发生在由短路筒、金属腔体的无支撑体的底面腔壁、金属腔体的侧壁构成的圆柱体谐振空间中。输入输出耦合装置位于谐振空间的金属腔体的底面腔壁或侧壁上，输入输出耦合装置数量可以是一个或多于一个。谐振模式的谐振频率与金属腔体短路筒到金属腔体无支撑体的另一个底面腔壁的距离有关，也与金属腔体腔壁的半径有关，这两个参数越大，谐振模式的谐振频率越低；支撑体的材料可以是金属，也可以是非金属，支撑体的热膨胀系数大于金属腔体的热膨胀系数。当温度升高时，由于热膨胀，金属腔体在各个方向的长度都增加，支撑体的长度也增加，但由于支撑体材料的热膨胀系数大于金属腔体材料的热膨胀系数，当支撑体长度与金属腔体底面腔壁之间距离的比值大于金属腔体材料的热膨胀系数与支撑体材料的热膨胀系数的比值时，温度增加会使得短路筒到金属腔体无支撑体的另一个底面腔壁的距离减小，可以补偿金属腔体侧壁半径的增加而引起谐振频率的变化，这样温度上升的情况下，可以保持谐振模式的谐振频率基本不变；同理温度下降时，谐振模式的谐振频率也可以保持基本不变。

在结构上，自温度补偿圆形波导谐振腔由一个金属腔体1、一个短路筒2、支撑体3及一个或数个输入输出耦合装置4组成。支撑体3的一头固定在金属腔体1的底面腔壁7上，支撑体3的另一头固定在短路筒2的底面5上，短路筒2由一个圆形底面5和一个圆柱形筒壁6组成，短路筒2的开口朝向金属腔体1的底面腔壁7，短路筒2的底面5通过支撑体3与圆柱形金属腔体1的底面腔壁7连接。短路筒2的底面5、金属腔体1的另一顶面腔壁9、金属腔体1的侧壁8构成了电磁波的谐振空间10。输入输出耦合装置4位于谐振空间10内的金属腔体1的底面腔壁9或侧壁8上输入输出耦合装置数量可以是一个或多于一个。

在制造上，金属腔体1和短路筒2宜选用导电性能好的材料制造，金属腔体1和短路筒2的表面可以镀金，短路筒2筒壁6外径略小于圆柱形金属腔体1的内径，这样可以保持短路筒2与圆柱形金属腔体1的侧壁8之间缝隙尽量小，只要保证在正常工作温度范围内，短路筒2不至于无法在金属腔体1中滑动就可以，这样就改善了短路筒2的筒壁6与金属腔体1侧壁8的电接触。支撑体3可以是一个或者多个，支撑体3的横截面可以是圆形或其它任意形状，支撑体3的材料可以是金属和非金属，支撑体3的热膨胀系数大于金属腔体1的热膨胀系数，支撑体3长度与金属腔体1底面腔壁7到底面腔壁9之间距离的比值大于金属腔体1材料的热膨胀系数与支撑体3材料的热膨胀系数的比值，以使得温度增加时，短路筒2的底面5到金属腔体1无支撑体的另一个底面腔壁9的距离减小，以补偿金属腔体1侧壁8的半径因热膨胀长度的增加而引起的谐振频率变化，因此温度上升或下降的情况下，都可以保持谐振模式的谐振频率基本不变。根据以上所述，便可实现本发明。

Claims (6)

1.一种自温度补偿圆形波导谐振腔，其特征在于该自温度补偿圆形波导谐振腔由金属腔体(1)、短路筒(2)、支撑体(3)及一个或数个输入输出耦合装置(4)所组成，其中；金属腔体(1)为空心的圆柱形，短路筒(2)位于金属腔体(1)中，短路筒(2)由一个圆形底面(5)和一个圆柱形筒壁(6)组成，短路筒(2)中的圆形底面(5)通过支撑体(3)与金属腔体(1)的一个底面腔壁(7)相连，短路筒(2)的外径略小于金属腔体(1)侧壁(8)内径；短路筒(2)中的底面(5)、金属腔体(1)的另一底面腔壁(9)、金属腔体的侧壁(8)构成电磁波的谐振空间(10)，输入输出耦合装置(4)位于谐振空间(10)内金属腔体(1)的底面腔壁(9)或侧壁(8)上。

2.根据权利要求1所述的自温度补偿圆形波导谐振腔，其特征在于金属腔体(1)的热膨胀系数小于支撑体(3)的热膨胀系数。

3.根据权利要求1或2所述的自温度补偿圆形波导谐振腔，其特征在于支撑体(3)材料的热膨胀系数与金属腔体(1)材料的热膨胀系数的比值大于金属腔体(1)底面腔壁(7)到底面腔壁(9)之间的距离与支撑体(3)长度的比值。

4.根据权利要求1所述的自温度补偿圆形波导谐振腔，其特征在于短路筒(2)开口方向朝向金属腔体(1)的底面腔壁(7)。

5.根据权利要求1或4所述的自温度补偿圆形波导谐振腔，其特征在于短路筒(2)筒壁(6)高度显著大于短路筒(2)底面(5)的厚度。

6.根据权利要求1或4或5所述的自温度补偿圆形波导谐振腔，其特征在于短路筒(2)与金属腔体(1)的侧壁(8)之间为紧密的滑动配合，只要短路筒(2)不至于无法在金属腔体(1)中滑动就可以。

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