CN101752641A - U形温补短路器矩形波导谐振腔 - Google Patents

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Abstract

U形温补短路器矩形波导谐振腔可以显著降低温度对谐振腔TE101和TEm0n模式谐振频率的影响。该超低温漂U形短路器矩形波导谐振腔由金属腔体(1)、U形短路器(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，U形短路器(2)位于金属腔体(1)中，支撑体(3)的一头与金属腔体(1)的顶面腔壁(6)连接，支撑体(2)的另一头与U形短路器(2)的底面(5)连接；U形短路器(2)、金属腔体(1)的另一顶面腔壁(9)、金属腔体的两侧面腔壁(10)及上下面腔壁(8)构成了电磁波的谐振空间(11)；输入输出耦合装置(4)位于谐振空间(11)部分的金属腔体(1)的顶面腔壁(9)或窄面腔壁(10)或宽面腔壁(8)上。

Description

U形温补短路器矩形波导谐振腔
技术领域
本发明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U形温补短路器矩形波导谐振腔。
背景技术
波导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，或者采用热膨胀系数小的腔体材料如殷钢，或者采用附加的温度补偿控制装置等等。这些方法的主要问题是：所需设备复杂，或者腔体材料的磁性限制了应用场合，或者需要附加的温度补偿控制装置，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U形温补短路器矩形波导谐振腔，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U形温补短路器矩形波导谐振腔由金属腔体、U形短路器、支撑体及输入输出耦合装置组成，其中：U形短路器位于金属腔体内，短路器的形状为U形，U形短路器的底面与金属腔体的顶面腔壁平行，U形短路器底面形状是矩形，其尺寸略小于金属腔体顶面腔壁的尺寸，这样既能保持良好的短路效果，又不会使得U形短路器无法在金属腔体中的滑动，U形短路器的两个侧面与金属腔体的宽面腔壁平行，U形短路器的侧面的面积较大，同时这些侧面与金属腔体宽面侧壁之间的缝隙很小，这样就可以保持U形短路器与金属腔体宽面侧壁之间良好的电接触；支撑体位于金属腔体一个顶面腔壁和短路器底面之间，支撑体的一头和金属腔体的顶面腔壁连接，支撑体的另一头和短路器的底面连接；电磁波谐振发生在由U形短路器、金属腔体的另一顶面腔壁、金属腔体的两个窄面腔壁和两个宽面腔壁构成的长方体谐振空间中；谐振主模TE101模式以及高次谐振模式TEm0n的谐振频率与U形短路器到金属腔体无支撑体的另一个顶面腔壁的距离有关，也与谐振腔一对窄面腔壁之间的距离有关，这两个距离越长，TE101和TEm0n模式的谐振频率越低；构成金属腔体及短路器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，金属腔体在三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顶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器到金属腔体无支撑体的另一个顶面腔壁之间的距离减小，这样可以补偿金属腔体两个窄面腔壁之间距离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TE101和TEm0n模式的谐振频率基本不变；同理温度下降时，TE101和TEm0n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，大幅度减小了矩形谐振腔的TE101和TEm0n模式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。
图中有：金属腔体1、U形短路器2、支撑体3、输入输出耦合装置4、底面5、顶面腔壁6、侧面7、宽面腔壁8、另一顶面腔壁9、两侧面腔壁10、谐振空间11。
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。
本发明所采用的实施方案是：U形温补短路器矩形波导谐振腔包括金属腔体、U形短路器、支撑体及一个或数个输入输出耦合装置。金属腔体的形状可以是长方体，也可以是窄面和宽面相等的正方体。U形短路器位于金属腔体内，短路器的材料是导电金属，也可以在非金属材料表面上电镀金属，短路器的形状为U形，U形短路器的底面与金属腔体的顶面腔壁平行，U形短路器底面形状是矩形，其尺寸略小于金属腔体顶面腔壁的尺寸，这样既能保持良好的短路效果，又不会使得U形短路器无法在金属腔体中的滑动，U形短路器的两个侧面与金属腔体的宽面腔壁平行，U形短路器的侧面的面积较大，同时这些侧面与金属腔体宽面侧壁之间的缝隙很小，这样就可以保持U形短路器与金属腔体宽面侧壁之间良好的电接触；支撑体位于金属腔体一个顶面腔壁和短路器底面之间，支撑体的一头和金属腔体的顶面腔壁连接，支撑体的另一头和短路器的底面连接；电磁波谐振发生在由U形短路器、金属腔体的另一顶面腔壁、金属腔体的两个窄面腔壁和两个宽面腔壁构成的长方体谐振空间中；输入输出耦合装置位于谐振空间的金属腔体的腔壁上，输入输出耦合装置数量可以是一个或多于一个。谐振主模TE101模式以及高次谐振模式TEm0n的谐振频率与U形短路器到金属腔体无支撑体的另一个顶面腔壁的距离有关，也与谐振腔一对窄面腔壁之间的距离有关，这两个距离越长，TE101和TEm0n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，如塑料等等，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，金属腔体在三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顶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U形短路器到金属腔体无支撑体的另一个顶面腔壁的距离减小，可以补偿金属腔体两个窄面腔壁之间距离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TE101和TEm0n模式的谐振频率基本不变；同理温度下降时，TE101和TEm0n1模式的谐振频率也可以保持基本不变。
在结构上，U形温补短路器矩形波导谐振腔由一个金属腔体1、一个U形短路器2、支撑体3及一个或数个输入输出耦合装置4组成。其中，U形短路器2位于金属腔体1内，U形短路器2的形状为U形，U形短路器2的底面5与金属腔体的顶面腔壁6平行，U形短路器2的两个侧面7与金属腔体的宽面腔壁8平行，U形短路器2的侧面7的面积较大，同时这些侧面7与金属腔体1宽面侧壁8之间的缝隙很小，这样就可以保持U形短路器2与金属腔体1宽面侧壁8之间良好的电接触；支撑体3位于金属腔体1一个顶面腔壁6和短路器底面5之间，支撑体3的一头和金属腔体1的顶面腔壁6连接，支撑体2的另一头和U形短路器2的底面5连接；U形短路器2、金属腔体1的另一顶面腔壁9、金属腔体1的两个窄面腔壁10和两个宽面腔壁8构成了长方体谐振空间11；输入输出耦合装置4位于谐振空间11内的金属腔体1的顶面腔壁9或窄面腔壁10或宽面腔壁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和短路器2宜选用导电性能好的材料制造，或者是用表面镀有导电材料的非导电材料制造，U形短路器2的底面5形状是矩形，其尺寸略小于金属腔体顶面腔壁6的尺寸，这样既能保持良好的短路效果，又不会使得U形短路器2无法在金属腔体1中的滑动，金属腔体1和 U形短路器2的表面可以镀金，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顶面腔壁6到顶面腔壁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，U形短路器2到金属腔体1无支撑体的另一个顶面腔壁9的距离减小，以补偿金属腔体1两个窄面腔壁10之间距离因热膨胀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TE101和TEm0n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U形温补短路器矩形波导谐振腔，其特征在于该超低温漂U形短路器矩形波导谐振腔由金属腔体(1)、U形短路器(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，U形短路器(2)位于金属腔体(1)中，支撑体(3)的一头与金属腔体(1)的顶面腔壁(6)连接，支撑体(2)的另一头与U形短路器(2)的底面(5)连接；U形短路器(2)、金属腔体(1)的另一顶面腔壁(9)、金属腔体的两侧面腔壁(10)及上下面宽面腔壁(8)构成了电磁波的谐振空间(11)；输入输出耦合装置(4)位于谐振空间(11)部分的金属腔体(1)的顶面腔壁(9)或窄面腔壁(10)或宽面腔壁(8)上。
2.根据权利要求1所述的U形温补短路器矩形波导谐振腔，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U形温补短路器矩形波导谐振腔，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)顶面腔壁(6)到顶面腔壁(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U形温补短路器矩形波导谐振腔，其特征在于U形短路器(2)的两个侧面(7)与金属腔体(1)的宽面腔壁(8)平行，U形短路器(2)的底面(5)与金属腔体(1)的顶面腔壁(6)平行。
5.根据权利要求1或4所述的U形温补短路器矩形波导谐振腔，其特征在于U形短路器(2)的底面(5)形状是矩形，其尺寸略小于金属腔体(1)顶面腔壁(6)的尺寸，使U形短路器(2)在金属腔体(1)中能滑动。
6.根据权利要求1所述的U形温补短路器矩形波导谐振腔，其特征在于电磁波的谐振时的能量存在于谐振空间(11)中。
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