CN1353875A - 温度补偿杆式谐振器 - Google Patents

Abstract

一种温度补偿杆式谐振器,包括:具有导电壁的壳体(10);包括至少一个导电谐振器杆(14),从底壁(11)向顶壁(13)延伸;温度补偿板(20),相邻所述顶壁(13)布置;及耦合装置(150、151),用来向和从谐振器传输电磁能量。板(20)适于响应温度变化改变其几何轮廓。温度补偿板是具有比谐振器杆(14)大的直径的双金属板(20)。所述双金属板(20)的中央部分(21)固定到所述谐振器杆(14)的上端,由此与相邻顶壁(13)相连的双金属板定义一个对所述谐振频率具有支配影响的电容。双金属板(20)的周缘部分(22)响应温度变化自由弯曲,从而改变谐振频率,以便抵消壳体(10)和谐振器杆(14)的温度诱导尺寸变化。

Description

温度补偿杆式谐振器

本发明涉及一种温度补偿杆式谐振器、一种包括这样一种杆式谐振器的滤波器、及一种用在这样一种杆式谐振器中的双金属板。更具体地说，本发明涉及这样一种杆式谐振器，它包括：

-一个壳体，带有导电壁，包括侧壁、一个底壁及一个顶壁，

-至少一个导电谐振器杆，从所述底壁向所述顶壁延伸，所述杆的一个上端部分布置在离开所述顶壁的预定距离处，从而定义一个谐振频率，

-一块温度补偿板，相邻所述顶壁布置，并且适于响应温度变化改变其几何轮廓，及

-耦合装置，用来向和从谐振器传输电磁能量。

这样一种杆式谐振器特别适于作为在无线电器件中的滤波器的结构零件。

有多种不同种类的谐振器和滤波器，例如空腔谐振器、带有一根中心杆的同轴谐振器(例如以上叙述种类的)、及介电滤波器。在所有这些种类的谐振器中，已经进行偿试以补偿由温度变化引起的尺寸变化，以便保持谐振频率基本上恒定。

一种传统方法是在谐振器的各部分中把具有不同热膨胀系数的各种材料相结合。另一种方法是利用双金属元件实现希望的温度补偿。

在US-A-3,414,847(Johnson)中公开的空腔谐振器中，限定箱形空腔的壁之一、或这样一个壁的至少一部分，由作为整体相对于空腔的其他壁可运动的一个双金属盘形成，主要使谐振器能够调谐。盘安装在一个轴向可运动塞或轴上，由此能把谐振器调谐到希望谐振频率。当温度变化时，双金属盘将改变其几何形状，并且该结构的目标在于通过盘形状的这样一种变化补偿温度产生的尺寸变化。然而，由于谐振频率取决于空腔的总高度或长度，并且在盘与空腔相对壁之间的距离较大，所以补偿效应随在调谐谐振器时得到的盘的具体位置而变。因此，难以实现准确的温度补偿。然而，该种类的空腔谐振器的整体尺寸较大，至少在约1-2GHz的频率范围内。

一个类似的器件在SU-836-711(Savshinskii)中描述，其中补偿元件是一个弹性的、钟形板，该板边缘固定在一个具有与该板不同的热膨胀系数的金属保持架中。是温度依赖的板的弯曲将确定空腔的有效长度。然而，出现与在先有技术以前例子中的相同的困难。

类似地，US 3,740,677(Motorola)公开一种空腔谐振器，其中在一根轴上的一个柱塞可借助于安装在轴上的两个双金属垫片移动。垫片的相应周缘边缘固定到柱塞的相对侧上，由此当垫片响应温度变化改变其形状时，柱塞作为整体移动。

另外，一种带有一个温度补偿双金属板的介电谐振器公开在JP-3-22602中。这里，板对于基本上具有与板相同的直径的介电谐振器体的相对关系安装在一个调谐螺钉上。当然，在这样一种介电谐振器中，电磁能量的主要部分约束在介电或陶瓷体内。因此，板几何轮廓变化的影响是临界的。况且，对于较大调谐范围，实际不可能实现希望的温度补偿以便把谐振频率保持在一个基本上恒定的值。

带有一块温度补偿板的先有技术谐振器的另一个例子是公开在US-A-5,304,968(LK-Products OY)中的同轴谐振器，该谐振器具有在以上第一段中定义的种类。板的中心部分与谐振器的顶壁隔开一个距离，并且板带有附着到顶壁上的两个相对边缘部分。对于顶壁和板，热膨胀系数是不同的。因此，当温度变化时板将改变其轮廓，由此在顶壁与谐振器杆自由端之间的电容将变化。然而，因为杆自由端的小面积，难以实现严格定义的电容和精确的温度补偿。

相对于这种背景，本发明的一个主要目的在于，实现一种在第一段中定义的种类的谐振器的改进温度补偿，以便不管温度的不可避免变化而把谐振频率保持在一个基本恒定的值。

另一个目的在于能够实现温度稳定较差的材料的使用和选择适当的材料，而不需要具有不同热膨胀系数的混合材料。

又一个目的在于允许独立于温度补偿需要的措施的谐振频率调谐。

本发明的再一个目的在于提供一种具有小尺寸并且较容易制造的谐振器。

对于根据本发明的一种谐振器实现这些目的，该谐振器具有如下特征：

温度补偿板是一块具有比谐振器杆大的直径的双金属板。双金属板的中央部分固定到谐振器杆的上端，由此与相邻项壁联接的双金属板定义一个电容，该电容对于谐振频率具有支配影响，同时与不带有这样一种板的杆相比提供杆几何长度的减小。况且，允许双金属板的周缘部分响应温度变化而自由地弯曲，由此改变在双金属板与顶壁之间的电容，以便抵消壳体和谐振器杆的温度诱导尺寸变化。

试验已经表明借助于一种具有这样一种结构的杆式谐振器有可能实现一种非常稳定的谐振频率。因为双金属板的较大有效面积，顶部电容(在板与顶壁之间)能保持在高值下，同时在其之间保持一定的最小距离，由此结构元件(顶部壁和板)的公差能保持在便于谐振器制造的合理值下。

而且，功率处理能力因为在杆上端与顶壁之间的较大间隙能增大。所以，降低电晕击穿的危险。

基本上，双金属板至少其中央部分是静止的，因为其中央部分牢固地固定到固定谐振器杆的顶端上。即使例如借助于布置在相邻顶壁处的一个调谐元件执行调谐，双金属板和相邻顶壁也彼此相对地保持静止。因而，在其中进行温度补偿的区域中，即在双金属板的周缘部分处，没有作为调谐过程结果的变化。因此，温度补偿将基本上不受调谐的影响。

已经证明，根据本发明的杆式谐振器的制造较容易和便宜。壳体能在模压过程中由铝制造，并且能任意选择用于谐振器其他部分的材料，而不用考虑各种热膨胀系数。

况且，由于谐振器杆的较短几何长度，谐振器、和包含一个或多个这样的谐振器的任何滤波器的整体尺寸较小。当然，这在多种实际用途中是一个较大优点，象例如在用于移动电话的基站等中的无线电器件。

从实际观点看，对于壳体还可能有谐振器杆，使用涂有导电材料的塑料材料也可能是便利的。当然，杆可以由与壳体不同的材料制造，只要其表面部分是导电的。

如以上指示的那样，重要的是，双金属板牢固地固定到谐振器杆的顶端上。这通过以一个环形件的形式制造双金属板以实际方式完成，使一个孔基本上与谐振器杆的横截面形状相对应(在其上端处-在原理上，谐振器杆可以具有一个在其各纵向剖面处不同的横截面)。固定板的一种最佳方式是使用一种铆钉连接。从附属权利要求书将明白这些和其他特征。

参照附图将更充分地描述本发明，这些附图表明本发明的一些最佳实施例。

图1以示意侧剖视图表示根据一个第一实施例的杆式谐振器；

图2至5以较大比较的部分视图表示在包括在图1的杆式谐振器中原杆与双金属板之间的连接的各种改进；

图6以示意侧剖视图表示包括三根杆的谐振器的一个第二实施例。

图1中表明的谐振器包括：一个圆柱形或箱形壳体10，包括一个底壁11、侧壁12、及形成为盖的一个顶壁13；以及一个中央谐振器杆14，通常具有与波长的四分之一相对应的电气长度(在正常操作谐振频率下)。壳体10的壁11-13以及杆14能由导电材料，例如诸如铝之类的金属材料，制成。要不然，这些元件能由在内部涂有导电材料的塑料材料制成，从而形成在壳体10内的空腔15由导电壁表面限定。至此描述的谐振器是一种其中在谐振频率下通过把谐振器连接到输入和输出耦合装置(在图1中未表示)上能激励一个电场的同轴谐振器，如本身已知的那样。因而，谐振器能用作有一个通带集中在谐振频率周围的带通滤波器。

如对于熟悉本专业的技术人员也知道的那样，在顶壁13的中央部分处有一个调谐组件16，包括一个调谐螺钉17和一个锁紧螺母18。由此，能把谐振频率调谐到在一定极限内的一个希望值。

根据本发明，一块双金属板20安装在谐振器杆14顶端处，以便实现温度补偿。板20的中央部分21牢固地固定到杆14上，而其周缘部分22允许响应温度变化自由地向上和向下弯曲，如由图1中的虚线指示的那样。由此，壳体10和杆14的温度诱导尺寸变化将抵消，以便大大地减小或甚至消除谐振频率的有关变化，如以上讨论的那样。而且，由于板20降小杆14的长度和谐振器的整体尺寸。

双金属板20的外径应该大于杆14的直径，最好是后者直径的1.5至4倍，以便得到上述的有利影响。

最好，如图2-5中表明的那样，板是一个带有一个中心孔21′的环形件20′、20″，中心孔21′基本上与谐振器杆14′、14″的横截面形状相对应。便利的是，杆14′的上端部带有一个中心凹坑或孔23，孔23能部分容纳调谐螺钉17，如有必要，则不与后者接触。

孔23将限定杆14′的一个上套筒部分24，提供有由在套筒部分24的顶部处的外部凹槽形成的凸肩25。由此，双金属环形件20′将被安置在一个清晰限定位置。环形件的牢固固定能通过相对于孔21′内边缘变形套筒部分24的材料实现。

作为一个选择例，能把一个分离衬管26插入在中央凹坑23中。如在图3中表示的那样，借助于一个固定螺钉28，能把一个底法兰或壁27固定到凹坑23底上。

在孔21′的上边缘处可以斜切环形件20′，如图4中29处所示，由此便于套筒24或衬管26的铆接，并且实现环形件在固定位置的牢固保持。

在杆14″与板20″之间连接的进一步改进表示在图5中，其中杆14″的粗大上部提供一个具有弯曲横截面的外部周缘槽30。环形件20″带有一个圆形内边缘31，内边缘31配合到槽30中并且把环形件20″保持到位，同时允许其弯曲运动。

图6表明根据本发明谐振器的一个第二实施例，在相同壳体100内的一行中装有三个谐振器杆14。每根谐振器杆14带有一块双金属板20，并且相对于相应谐振器杆在顶壁130中布置一个调谐组件16。输入和输出装置150、151也表示在图6中。

因而，滤波器在壳体中可以包括多个谐振器杆。各杆不必沿直线布置而是处于任何配置中。也可以随意选择限定带有一个或任何希望数量个谐振器杆的壳体的配置。

双金属板不必是圆形的，而是可以是正方形、多边形或任何其他形式，最好相对于谐振器杆的轴线是对称的。如以上指示的那样，双金属板的中央部分可以粗大，或者提供有一个中心孔。而且，双金属板在其停留位置不必是平面的，而是可以全部或部分弯曲，例如作为钵形的。

Claims (14)

1.一种温度补偿杆式谐振器，包括：

-一个壳体(10)，带有导电壁，包括侧壁(12)、一个底壁(11)及一个顶壁(13)，

-至少一个导电谐振器杆(14)，从所述底壁(11)向所述顶壁(13)延伸，所述杆(14)的一个上端部分布置在离开所述顶壁的预定距离处，从而定义一个谐振频率，

-一块温度补偿板(20)，相邻所述顶壁(13)布置，并且适于响应温度变化改变其几何轮廓，及

-耦合装置(150、151)，用来向和从谐振器传输电磁能量，

该谐振器的特征在于

-所述温度补偿板是一块具有比所述谐振器杆(14)大的直径的双金属板(20)，

-所述双金属板(20)的一个中央部分(21)固定到所述谐振器杆(14)的所述上端，由此与相邻顶壁(13)相连的双金属板，定义一个对所述谐振频率具有支配影响的电容，

-而允许所述双金属板(20)的一个周缘部分(22)响应所述温度变化自由弯曲，由此改变在双金属板(20)与所述顶壁(13)之间的所述电容，以便抵消所述壳体和所述谐振器杆的温度诱导尺寸变化。

2.根据权利要求1所述的杆式谐振器，其中所述双金属板(20)的直径是所述谐振器杆(14)直径的1.5至4倍。

3.根据权利要求1所述的杆式谐振器，其中所述双金属板(20)是一个带有一个与所述谐振器杆(14′)的横截面形状基本上相对应的孔(21′)的环形件(20′)。

4.根据权利要求3所述的杆式谐振器，其中一个调谐件(16)布置在与所述双金属环形件(20′)相对的所述顶壁(13)中，并且其中所述谐振器杆(14′)的所述上端部分带有一个直径实质上大于所述调谐件(16)的直径的中央凹坑(23)。

5.根据权利要求4所述的杆式谐振器，其中双金属环形件(20′)借助于穿过双金属环形件的孔(21′)轴向延伸的套筒部分(24)机械地固定到所述谐振器杆(14′)的所述上端部分上。

6.根据权利要求3-5任一项所述的杆式谐振器，其中所述双金属环形件(20′)借助于一种铆钉连接固定到所述谐振器杆(14′)上。

7.根据权利要求5或6所述的杆式谐振器，其中所述谐振器杆(14′)的一个上部包括一个套筒部分(24)，套筒部分(24)的外周缘表面凹下，以便形成一个用来把所述双金属环形件(20′)定位到所述固定谐振器杆上的凸肩(25)。

8.根据权利要求5所述的杆式谐振器，其中所述套筒部分是一个带有一个上法兰并且在其下端处固定到在固定的谐振器杆(14′)中的所述凹坑(23)的底部上的分离衬管(26)。

9.根据权利要求8所述的杆式谐振器，其中所述衬套带有一个底法兰或一个有用于一个螺钉紧固件(28)的孔的壁(27)。

10.根据权利要求6所述的杆式谐振器，其中所述双金属环形件(20′)在所述孔(23)的上部处带有一个斜切边缘部分(29)。

11.根据权利要求3所述的杆式谐振器，其中所述双金属环形件(20″)的孔被安置在所述固定谐振器杆(14″)的一个圆柱外部表面的圆周槽(30)中。

12.根据权利要求11所述的杆式谐振器，其中限定所述双金属环形件(20″)的所述孔的一个内边缘部分(31)、和所述圆周槽(30)都具有弯曲横截面形状。

13.一种包括根据权利要求1-12任一项所述的至少一个谐振器的滤波器。

14.一种双金属板(20′)，带有一个用来固定到滤波器壳体中的一个杆式谐振器(14′)上的中心孔(21′)。

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