CN101764278B - 短路筒温度补偿矩形波导谐振腔 - Google Patents

短路筒温度补偿矩形波导谐振腔 Download PDF

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Abstract

短路筒温度补偿矩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；短路筒(2)位于金属腔体(1)中，短路筒(2)的形状为长方体，支撑体(3)位于金属腔体(1)内的第一顶面腔壁(6)和短路筒(2)的底面(5)之间，短路筒(2)、金属腔体(1)的第二顶面腔壁(9)、金属腔体的宽面腔壁(8)及窄面腔壁(10)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)或宽面腔壁(8)或窄面腔壁(10)上。

Description

短路筒温度补偿矩形波导谐振腔
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短路筒温度补偿矩形波导谐振腔。
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短路筒温度补偿矩形波导谐振腔，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：本发明的短路筒温度补偿矩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；短路筒位于金属腔体中，短路筒的形状为长方体，支撑体位于金属腔体内的第一顶面腔壁和短路筒的底面之间，短路筒、金属腔体的第二顶面腔壁、金属腔体的宽面腔壁及窄面腔壁构成了电磁波的谐振空间；输入输出耦合装置位于谐振空间部分的金属腔体顶面腔壁或宽面腔壁或窄面腔壁上。
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顶面腔壁到顶面腔壁之间的距离与支撑体长度的比值。
短路筒的四个侧面与金属腔体的内壁平行，短路筒的底面与金属腔体的第顶面腔壁平行。
电磁波谐振发生在由短路筒、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；谐振模式的谐振频率与短路筒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或宽面腔壁之间的距离有关，这些距离越长，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筒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窄面腔壁或宽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，大幅度减小了矩形谐振腔的谐振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，短路筒2，支撑体3，输入输出耦合装置4，短路筒的底面5，与支撑体相连的腔体顶面腔壁6，短路筒的侧面7，腔体宽面腔壁8，无支撑体的腔体顶面腔壁9，腔体窄面腔壁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。
本发明所采用的技术方案是：短路筒温度补偿矩形波导谐振腔包括金属腔体、短路筒、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。短路筒位于金属腔体内，短路筒的材料是导电金属，也可以在非金属材料表面上电镀金属，短路筒的形状为长方体，短路筒的底面与金属腔体的顶面腔壁平行，短路筒底面形状是矩形，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，又不会使得短路筒无法在金属腔体中的滑动，短路筒的四个侧面与金属腔体的内壁平行，短路筒的侧面的面积较大，同时这些侧面与金属腔体内壁之间的缝隙很小，这样就可以保持短路筒与金属腔体内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筒底面之间，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筒的底面连接；电磁波谐振发生在由短路筒、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。谐振模式的谐振频率与短路筒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或一对宽面腔壁之间的距离有关，这些距离越长，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，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，温度增加会使得短路筒到金属腔体无支撑体的另一个顶面腔壁的距离减小，可以补偿金属腔体窄面腔壁或宽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，短路筒温度补偿矩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。其中，短路筒2位于金属腔体1内，短路筒2的形状为长方体，短路筒2的底面5与金属腔体的顶面腔壁6平行，短路筒2的四个侧面7与金属腔体的内壁平行，短路筒2的侧面7的面积较大，同时这些侧面7与金属腔体1内壁之间的缝隙很小，这样就可以保持短路筒2与金属腔体1内壁之间良好的电接触；支撑体3位于金属腔体1一个顶面腔壁6和短路筒底面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的另一头和短路筒2的底面5连接；短路筒2、金属腔体1的两个宽面腔壁8、金属腔体1的另一顶面腔壁9和金属腔体1的两个窄面腔壁10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或宽面腔壁8或窄面腔壁10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，或者是用表面镀有导电材料的非导电材料制造，短路筒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，又不会使得短路筒2无法在金属腔体1中的滑动，金属腔体1和短路筒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，短路筒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 (2)

1.一种短路筒温度补偿矩形波导谐振腔，其特征在于该谐振腔由金属腔体(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；短路筒(2)位于金属腔体(1)中，金属腔体(1)和短路筒(2)的形状为长方体，支撑体(3)位于金属腔体(1)内的第一顶面腔壁(6)和短路筒(2)的底面(5)之间，短路筒(2)、金属腔体(1)的第二顶面腔壁(9)、金属腔体的宽面腔壁(8)及窄面腔壁(10)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)的第二顶面腔壁(9)或宽面腔壁(8)或窄面腔壁(10)上；
金属腔体(1)的热膨胀系数小于支撑体(3)的热膨胀系数；
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)第一顶面腔壁(6)到第二顶面腔壁(9)之间的距离与支撑体(3)长度的比值。
2.根据权利要求1所述的短路筒温度补偿矩形波导谐振腔，其特征在于短路筒(2)的四个侧面(7)与金属腔体(1)的内壁平行，短路筒(2)的底面(5)与金属腔体(1)的第一顶面腔壁(6)平行。
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