CN1246931C

CN1246931C - 空腔中介电谐振器的调谐组件

Info

Publication number: CN1246931C
Application number: CNB001183737A
Authority: CN
Inventors: 丹尼尔·奥克松; 扬·马尔姆斯特伦
Original assignee: Allgon AB
Current assignee: Power Wave Sweden; Powerwave Technologies Sweden AB; Intel Corp; Powerwave Technologies Inc; P Wave Holdings LLC
Priority date: 1999-06-15
Filing date: 2000-06-15
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2020-06-15
Also published as: US6222428B1; EP1061602B1; AU4446800A; EP1061602A3; DE60037555D1; WO2000077878A1; EP1061602A2; CN1277469A; DE60037555T2

Abstract

一个调谐组件，用于调谐在空腔内介电谐振器的共振频率。组件包括一个第一谐振器本体(21)，它固定到装在安装壁(14)开孔(14a)中的套管部分(31)上。套管部分(31)被弹簧加载，从而在第一谐振器本体(21)上施加一个夹紧力。一个第二谐振器本体(22)固定到一个被枢轴式支承在套管部分(31)内的轴(35)上。套管部分(31)和轴(35)可相互沿轴向滑动，由此谐振器本体之一(22)的位置可相对于另一个谐振器本体(21)作精确调整。

Description

空腔中介电谐振器的调谐组件

技术领域

本发明涉及了在空腔壁所限定空腔中调谐介电谐振器的调谐组件。本发明也考虑了采用这种调谐组件的滤波器。

介电谐振器包括两个谐振器本体，即一个不动谐振器本体和一个可动谐振器本体，上述两个谐振器本体的每一个由低损耗、高介电常数的材料制成。

调谐组件包括一个支承结构，它装在构成空腔壁之一的安装壁的开孔中，用于支承在空腔内的两个谐振器本体。支承结构包括两个可相互滑动的支承件，即，一个第一支承件，它包括套管部分，用于支承两个谐振器本体的第一个，以及一个第二支承件，它包括一个沿轴向通过安装壁开孔并在套管部分内延伸的轴，用于支承两个谐振器本体的第二个。采用一个调谐装置，支承件之一可从外部作移动，以产生一个谐振器本体相对于另一个谐振器本体的调整运动，由此可以调谐在空腔内介电谐振器的共振频率。

背景技术

根据已公布的国际专利申请号WO 97/02617(Allen Telecom)，先前已经知道这种调谐组件。已知的调谐组件设置在包括许多相邻空腔的滤波器内，每个空腔具有一个介电谐振器和一个塑料的谐振器支承。谐振器支承仅安装在一个安装壁中。因此，与许多相似的支承结构不同，在外壳的对面壁中支承结构没有被导向或支承。后者类型的调谐组件发布在WO 98/56062(Allgon AB)中，其内容引入这里作为参考。

在先提到的文件WO 97/02617图8到图10所示的一个实施例中，介电谐振器包括两个环形件形式的圆柱谐振器本体，一个不动和一个可动，它们两个均由低损耗、高介电常数的陶瓷材料制成。不动的第一谐振器本体装在圆柱套形式的塑料支承上，支承具有许多纵向凹口和开孔，从而使支承有某些柔性。在位于空腔中的内端，圆柱套被切开，形成从一个肩部扩散的许多相隔开的夹持件或臂。当把不动的第一谐振器本体装在塑料支承上时，它以其中心轴向孔被推压到扩散臂上。

当不动的第一谐振器本体达到靠到塑料支承肩部上的位置时，臂将沿径向朝外卡住圆柱谐振器本体上表面或内表面上的悬臂挡块，并与之接合，从而以悬臂挡块和肩部之间的夹紧力夹持了圆柱谐振器本体。这样，第一谐振器本体基本上被塑料支承夹持不动。

另一方面，第二谐振器本体被固定到一个调整轴上，轴被安装成通过安装壁开孔，并且沿轴向在圆柱套支承之内延伸。在沿轴向的外面部分上调整轴具有螺纹，并且调整轴可以转动，从而相对于塑料支承和不动的第一谐振器本体，可产生线性运动。可采用轴上的滚花外端由手动来完成转动运动，或者由步进电机来自动完成。因此，由这种调整轴的运动，以及第二谐振器本体相对于第一谐振器本体的相应位移可以实现调谐。

但是，支承结构的塑料必需有柔性来达到第一谐振器本体所希望的卡扣锁定，它将不可避免地使第一谐振器本体的安装有某些弹性，而不是非常正确地处于固定位置上。另外，在支承套内自由延伸的调整轴被容许本身相对于支承套作具有微小倾斜角的定位，由此第二谐振器本体将相对于第一谐振器本体有摇摆。

因此，第一谐振器本体在支承结构上的安装不是非常正确，仅可近似地实现调谐，即对于给定的调整轴转动，第一和第二谐振器本体的相互位置可能有某些改变，造成共振频率的相应漂移。

发明内容

针对这种情况，本发明的主要目的是提供一个调谐组件，它在其调谐过程中更加精确，使得给定的调整运动将产生预定的正确共振频率。

另一个目的是提供一个易于制造和装配的调谐组件。

还有一个目的是提供一个调谐组件的结构，它可保证从介电谐振器到空腔外面的有效热传导。

对于一个调谐组件实现了所述主要目的，它包括：

-一个安装壁，它至少构成了上述空腔壁之一的一部分，并具有限定上述空腔的内侧和设有调谐装置的外侧，

-一个支承结构，它装在上述安装壁的开孔中，用于把上述两个谐振器本体支承在安装壁的上述内侧，

-上述支承结构包括两个相互可滑动的支承件，每一个由刚性材料制成，即：

-一个第一支承件，它包括一个套管部分和一个径向外支承装置，用于在上述套管部分和上述径向外支承装置之间，沿轴向夹紧上述两个谐振器本体的第一个，以及

-一个第二支承件，它包括一个轴，至少在沿轴向位于上述安装壁内的区域中，轴被上述套管部分内的支承装置沿径向作枢轴式支承，并且在其端部带着上述两个谐振器本体的第二个，

-上述两个相互可滑动的支承件之一相对于上述安装壁保持不动，而依靠在上述安装壁的上述外侧上的上述调谐装置，上述两个相互可滑动的支承件的另一个可沿轴向移动，

-由此上述两个滑动支承件相互正确地对准，两个谐振器本体相互精确地定位，从而调谐介电谐振器的共振频率。

因此，可以非常精确地调谐频率，即使调谐组件受到振动或其它运动的干扰，两个谐振器本体的相对位置仍将正确保持。尽管如此，调谐组件的制造和各种零件的安装均相当便宜和易于实现。

重要的是，至少在沿轴向位于安装壁内的区域中，轴被套管部分内的支承装置精确地作枢轴式支承，使得轴和套管部分，从而两个相互滑动的支承件相互正确地对准。

为了实现改进的稳定性，第一支承件的径向外支承装置最好沿径向位于套管部分之外，如采取外套的形式。最好是，后者可导热，从而把在第一谐振器本体中产生的热量导出到安装壁上。

在套管部分和径向外支承装置之间产生轴向夹紧力的实际方法是把套管部分滑动地安装在安装壁的开孔中，并在开孔之外作用一个弹性载荷，如依靠一个弹簧件，使得套管部分对着径向外支承装置，在第一谐振器本体上施加一个轴向力。作为替代方式，可用弹簧来加载例如为外套形式的径向外支承装置，从而在第一谐振器本体上施加一个轴向力，然后依靠套管部分把第一谐振器本体可靠地保持在不动位置。此时，后者作为支撑件。

当然，如果支承结构包括一个中心套管部分，以及在离中心套管部分一定径向距离上的一个外支承套，则第一谐振器本体将被牢固和可靠地支承，不容许任何摇摆或倾斜运动。因此，第一谐振器本体将在离空腔安装壁内侧一定距离上呈现一个正确、明确的不动位置。由于沿着套管部分内部，作为调整轴的中心支承轴可靠地保持了第二谐振器本体的位置，因此第一和第二谐振器本体精确地相互定位。

在另一个可能的实施例中，带着第二谐振器本体的第二支承件被保持不动，而带着第一谐振器本体的第一支承件相对于安装壁和第二支承件可沿轴向移动。

其它的优良特性将在权利要求中指出，并且在以下详细描述中也会出现。

参照说明某些优选实施例的附图，以下将进一步阐明本发明。

附图说明

图1为中心剖视图，表示了一个空腔，它设有介电谐振器和按照本发明第一实施例的调谐组件。

图2为部分剖视图，表示了按照本发明第二实施例的调谐组件。

图3同样为部分剖视图，表示了按照本发明第三实施例的调谐组件。

具体实施方式

图1所示的设备设置在一个空腔10中，空腔可以是圆柱形或箱形，并且为外壳或空腔壁所限定，包括侧壁11、12，底壁13和顶壁或盖14，后者作为一个安装壁，用于安装具有支承结构30的调谐组件，来支承空腔内的介电谐振器20。为了使谐振器20与馈电网络之类相耦合，在空腔10内设置了电感耦合环路15。根据特定的用途，也可能采用在空腔内激发电磁场的其它装置和谐振器。

介电谐振器20包括一个不动的第一谐振器本体21和一个可动的第二谐振器本体22。两个谐振器本体均由具有低介电损耗和高相对介电常数的材料制成，通常为陶瓷材料，对熟悉该技术人员来说这是很清楚的。

在说明例中，第一谐振器本体21是圆柱形，具有也是圆柱形的中心轴向孔21a。在该中心孔21a区域中，第一谐振器本体21被牢固地固定到一个套管部分31上，套管部分31具有与轴向孔21a配合的外圆柱表面。依靠一个垫片32实现这两者之间的轴向锁定，垫片32分别配合在谐振器21和套管部分31中对着的槽内。

套管部分31形成了第一支承件30的一部分，第一支承件30具有形式为外套件33的另一部分，两个部分31、33可相互沿轴向移动，以便沿轴向在它们之间夹紧第一谐振器本体21。在该说明例中，套管部分31可滑动地安装在安装壁的圆柱开孔14a中，并且依靠在安装壁14外表面和支撑垫片34之间作用的金属螺旋弹簧40，被轴向加载(图中为向上)，支撑垫片插入套管部分31端部的槽中。

因此，套管部分31被弹性加载，从而对着沿轴向位于第一谐振器本体21和外壳安装壁14之间的外套件33，在第一谐振器本体21上施加一个轴向夹紧力。外套件33将作为一个支撑和隔离件。为了使第一谐振器本体21得到良好的稳定性和可靠、明确的固定，外套件33具有比中心套管部分31大得多的直径，使得圆形支撑面位于离套管部分31圆周很远的径向距离上。

原则上说，外套件33可用许多(最好是三个或更多)单独隔开的元件来替代，它们在第一谐振器本体21(最好相邻于后者的周边部分)和安装壁14内侧之间沿轴向延伸。另外，中心套管部分31可以沿轴向固定，此时外套件33或可能的相似单独支承装置应该是可动的和被机械加载，从而在第一谐振器本体21上施加一个轴向力(图中为向下)。

第二谐振器本体22的形状象具有中心孔22a的圆盘，并且牢固地固定到一个调整轴35的端部上，调整轴35可滑动地配合在套管部分31之内。轴35的外径被正确地定出尺寸，从而形成一个支承表面，并保证相对于套管部分31内圆柱面的滑动配合。这样，轴35将正确地与套管部分31的纵轴对准，而与其特定的轴向位置无关。

重要的是，两个谐振器本体均精确地定位，在设备工作时没有被移动的可能性，这种移动可能会改变已精确设定的共振频率。为了避免金属配合零件被电磁场加热到极高的温度，或者胶或其它粘结剂在长期使用后性能退化，在共同构成调整轴35或第二支承件的两个同心管件36、37之间，沿轴向把第二谐振器本体22夹紧。内管件37在外管件36之内是可滑动的，具有滑动配合，两个管件36、37依靠金属螺旋弹簧38沿轴向弹性加载，弹簧38设在安装壁14之外的轴35外端部分上。因此，相邻于其中心孔22a的第二谐振器本体22中心部分，在相关管件36、37肩部表面之间被轴向夹紧。

在工作时，零件22、36和37保持在一起成为一个构件，并且在不动的套管部分31内可沿轴向滑动。为了产生设备所希望的调谐，该构件可手动或自动地沿轴向和/或转动地作位移。例如，步进电机上的带螺纹心轴可与固定在调整轴35上端的螺母39内部的内螺纹接合，使得后者按需要作位移，通常为线性运动。作为替代方式，可转动调整轴，依靠与具有螺旋爬升表面的不动谐振器本体的接合，从而使可动谐振器本体沿轴向移动，如已发布在瑞典专利申请号9802191-8中，其内容引入这里作为参考。

在图2所示的第二实施例中，介电谐振器的几何形状不同。不动的第一谐振器本体21′在背对着安装壁14的部分上具有一个圆柱形凹口21′b，而可动的第二谐振器本体22′具有较小的外径，从而可自由地在圆柱形凹口21′b中移动。依靠凸缘31′a把不动的谐振器本体21′固定到套管部分31′上。在其它方面，图2所示的实施例与图1所示实施例完全相同。

在图3所示的第三实施例中，第一谐振器本体21沿轴向可动，而第二谐振器本体22被管件36、37保持在不动位置上，管件36、37均由固定在安装壁14外侧的一个刚性帽形件16来定位。内管件37通过帽形件16中开孔16a作延伸，并且被螺旋弹簧38作向上弹簧加载，从而在空腔中的内端上，对第二谐振器本体或盘22施加一个夹紧力。

保持圆柱形第一谐振器本体21的套部分31此时直接被径向外支承套33所包围。后者滑动地配合在安装壁14的开孔14a中，使得套31、33与谐振器本体21一起，可作为一个构件沿轴向运动。当套33外侧和孔14a内侧上螺纹接合时，一个转动运动可使该构件沿轴向移动。

在所有三个实施例中，各个套件31、33、36应该由具有低介电损耗和高热稳定性的材料制成，如石英或氧化铝。特别是，还要用于热传导的外套件33，最好由具有更高热传导率的氧化铝制成。内管件37可由任何合适的现有低损耗材料制成，如石英、氧化铝或聚四氟乙烯。

当然，熟悉该技术的人员可在所附权利要求范围内对所说明的各实施例作出许多修改。例如，可把套管部分31与第一谐振器本体21、21′作成整体，从而形成一个单件。对于套36和第二谐振器本体22、22′也同样如此。

采用由硅橡胶之类制成的弹性O形环，也可实现由金属螺旋弹簧件40产生的弹簧载荷。

另外，安装壁14或其中心部分可相对于外壳的其余部分11、12、13作轴向移动，以实现精细的调谐。

Claims

1.一个调谐组件，用于在空腔壁所限定空腔中调谐介电谐振器(20)，上述介电谐振器包括两个谐振器本体，即一个不动谐振器本体(21或22)和一个可动谐振器本体(22或21)，上述两个谐振器本体的每一个由低损耗、高介电常数的材料制成，上述调谐组件包括：

-一个安装壁(14)，它至少构成了上述空腔壁的一部分，并限定了上述空腔的内侧和外侧，

-一个第一支承件，它包括一个套管部分(31)和一个径向外支承件(33)，一个弹簧(40)用于在上述套管部分和上述径向外支承件(33)之间、沿轴向夹紧上述两个谐振器本体的第一谐振器本体(21)，以及

-一个第二支承件，它包括两个同心的管件(36，37)，该两个管件由一个支承装置配合在上述套管部分(31)内；至少在其轴向的位于上述安装壁内的区域中，上述两个同心的管件(36，37)可相互滑动，并由一个弹簧(38)弹性加载，从而在两个同心的管件(36，37)的一个端部上夹紧上述两个谐振器本体的第二个谐振器本体(22)，

-上述两个相互可滑动的支承件之一(31，33或36，37)相对于上述安装壁保持不动，而依靠在上述安装壁上的上述支承结构，上述两个相互可滑动的支承件的另一个(36，37；或31，33)可沿轴向移动，

-由此上述两个滑动支承件(31，33；36，37)相互正确地对准，两个谐振器本体(21，22)相互精确地定位，从而调谐介电谐振器的共振频率。

2.如权利要求1中限定的调谐组件，其中，上述径向外支承装置(33)位于离上述套管部分的一定径向距离的位置上。

3.如权利要求2中限定的调谐组件，其中，

-上述第二支承件(36，37)可沿轴向移动，以及

-上述第一支承件(31，33)保持不动，

-上述套管部分(31)可滑动地安装在上述安装壁的开孔中，并且沿轴向在上述安装壁外侧被弹性加载，从而对着上述安装壁在上述第一谐振器本体(21)上施加一个轴向夹紧力，以及

-上述径向外支承件(33)作为一个支撑和隔开装置，用于保持上述第一谐振器本体处于不动位置。

4.如权利要求2中限定的调谐组件，其中，上述径向外支承件(33)是一个圆柱套。

5.如权利要求1中限定的调谐组件，其中，上述径向外支承件(33)由具有良好导热能力的介电材料制成，并且其尺寸作成可把上述第一谐振器本体中产生的热量传到上述安装壁上。

6.如权利要求1中限定的调谐组件，其中，上述第一谐振器本体(21)是具有中心轴向孔(21a)的圆柱形的。

7.如权利要求6中限定的调谐组件，其中，上述套管部分(31)是一个单独体，它固定到上述第一谐振器本体(21)上的上述中心轴向孔(21a)中。

8.如权利要求1中限定的调谐组件，其中，上述两个同心的管件(36，37)依靠相互支承的上述同心的管件和套管部分(31)的圆柱表面，紧密地配合在上述套管部分(31)内。

9.如权利要求8中限定的调谐组件，其中，上述相互支承的圆柱表面沿着上述套管部分(31)的整个轴向长度延伸。

10.如权利要求1中限定的调谐组件，其中，

-一根调整轴(35)的外部具有两个同心的管件(36，37)，以及

-上述第二个谐振器本体(22)在上述两个同心管件之间被轴向夹紧。

11.如权利要求1中限定的调谐组件，其中，上述可动谐振器本体(22)具有圆盘形状。

12.如权利要求11中限定的调谐组件，其中，上述不动谐振器本体(21)是圆柱形，具有与上述圆盘(22)相同的外径。

13.如权利要求1中限定的调谐组件，其中，

-上述第二支承件(36，37)保持不动，以及

-上述第一支承件(31，33)相对于上述安装壁和上述第二支承件可沿轴向移动。

14.如权利要求13中限定的调谐组件，其中，上述径向外支承件(33)是一个包围着上述套管部分的外套，并且可通过上述安装壁的开孔(14a)作移动。

15.如权利要求14中限定的调谐组件，其中，依靠位于上述安装壁(14)外侧的弹簧件，上述外套和上述套管部分(31)轴向地夹紧上述第一谐振器本体(21)。

16.一个滤波器，包括：一个具有限定空腔(10)壁(11-14)的外壳，一个位于上述空腔内的介电谐振器(20)，该介电谐振器包括一个不动谐振器本体(21)和一个可动谐振器本体(22)，一个在上述空腔内产生共振电磁场的装置，以及一个如权利要求1-15中任一条限定的调谐组件，用于调谐上述介电谐振器的谐振频率。