CN1812188A - 用于微波谐振器的可调节温度补偿系统 - Google Patents

Abstract

一种装置，其包括具有至少一个空腔的微波谐振器，该空腔具有预定的谐振频率。该装置还包括温度补偿系统，其由具有这样一种热膨胀系数的材料制成，即，该热膨胀系数相比于由其制成所述空腔的材料的热膨胀系数是非常低的，并且该温度补偿系统包括一用于抵消温度变化对谐振器产生的影响的结构，从而使空腔的谐振频率保持在预定的范围内。该装置还包括适于调整空腔的容积的温度补偿调节装置，以将谐振频率的值调节为预定的值。空腔包括具有纵向轴线和两个相对端部的圆柱状壁，其中一个端部由可变形的罩盖封住，并且使该温度补偿系统和温度调节装置彼此相联并联接到谐振器上，以便沿对应于空腔的纵向轴线的轴线对空腔的罩盖施加作用力。

Description

用于微波谐振器的可调节温度补偿系统

相关申请的交叉参考

本申请以2004年11月9日提交的申请号为No.04 52 568的法国专利申请为基础，其公开的全部内容在此引入作为参考，且本申请根据U.S.C.§119第31条要求其优先权。

技术领域

本发明涉及在地面或空间通信领域中普遍使用的微波谐振器。

背景技术

微波谐振器是一种电磁电路，该电路被调谐成以精确的谐振频率传递能量。

可将微波谐振器用于形成过滤器，以滤去滤波器的通频带之外的信号的频率。

谐振器采取一种形成谐振空腔的结构形式，该谐振空腔的尺寸限定了所需的谐振频率。

因此，引起其容积变化的空腔尺寸的任何变化会导致其谐振频率的频移，并由此引起滤波器通频带的变化。

由温度变化引起的空腔壁的膨胀或收缩可以导致谐振空腔尺寸的变化，且这种尺寸的变化与材料的热膨胀系数成比例地增加。

存在用于补偿由温度变化引起的空腔容积的变化的几种现有技术，以便使谐振频率保持在正常的温度(环境温度大约为20℃)条件下的预先确定值。

这些现有技术通常基于这样的组成元件的使用，即，这些组成元件是空腔自身结构的组成部分，并且由具有不同的热膨胀系数的材料制成，其中一种材料的系数比其它材料的系数低得多。将这些组成元件以如下方式布置，即，沿相反方向发生膨胀，从而在温度升高的条件下引起空腔的变形，该变形减小空腔的容积。

通常使用的第一种材料、例如殷钢(Invar^)(注册商标)具有非常低的热膨胀系数。所使用的第二种材料一般是铝，其具有比殷钢高的热膨胀系数，然而另一方面，除了其密度低因而质轻外，铝还具有高的热耗散能力，这使其特别适合于空间应用。

还存在基于如下相同原则的位于空腔外部的补偿装置，即，使用具有不同热膨胀系数的两种材料。更多的细节参见例如在2001年8月28日提交的专利申请EP 1 187 247中给出的温度补偿装置的说明书。

这些不同技术方案的缺点是每个温度补偿装置必须具有适合谐振空腔长度的尺寸，温度补偿装置与该谐振空腔相关联或者是其组成部分。这样，必须将温度补偿装置形成为具有适合于每个不同空腔长的尺寸。

发明内容

本发明通过提出一种同样适合于相同长度的空腔和不同长度的空腔的系统来解决该问题。

本发明还提出一种温度补偿系统，其调节装置使谐振器具有高的温度稳定性。

本发明包括这样一种系统，该系统包括一具有至少一个空腔的微波谐振器，该空腔具有预定的谐振频率，该装置还包括一温度补偿系统，其由具有这样一种热膨胀系数的材料制成，即，该热膨胀系数相比于由其制成所述空腔的材料的热膨胀系数是非常低的，并且该温度补偿系统包括一用于抵消温度变化对谐振器产生的影响的结构，从而使空腔的谐振频率保持在预定的范围内，并且该装置还包括一适于调整空腔的容积的温度补偿调节装置，以将谐振频率的值调节为预定的值，在该装置中，所述空腔包括具有一纵向轴线和两个相对端部的圆柱状壁，其中一个端部由可变形的罩盖封住，并且使该温度补偿系统和温度调节装置彼此相联并联接到谐振器上，以便沿对应于空腔的纵向轴线的轴线对空腔的罩盖施加作用力。

在一个优选实施例中，所述空腔包括：封住空腔的一个端部的基底和被连接到该基底上并沿所述空腔的纵向轴线伸出空腔的杆，该补偿调节装置围绕所述杆布置并包括温度补偿系统的一个组成元件，该温度补偿系统由具有非常低的热膨胀系数的材料制成。

补偿调节装置有利地包括一个螺钉，该螺杆由具有非常低的热膨胀系数的材料制成，在螺杆外壁上攻有螺纹，并且具有罩盖的杆穿过其中的中空轴。

根据本发明的另一个特征，温度补偿系统包括两根杆，所述杆由具有非常低的热膨胀系数的材料制成并与空腔沿径向相对，该空腔具有两个翼片，所述杆被固定到相应翼片上。

所述杆位于罩盖的基底的每侧上，并通过一镫形构件(stirrupmember)在基底上方联接在一起，该镫形构件形成有用于中空轴螺钉的螺纹通道，并且罩盖的杆穿过该螺钉。

所述补偿调节装置包括一个锁紧螺母，其在镫形构件上方围绕所述螺钉。

根据另一特征，谐振器的空腔及其翼片由铝壁限定，补偿调节螺钉由殷钢制成。

附图说明

通过阅读以示例性且非限定性的例子的方式并参照附图地给出的下列说明，可清楚地了解本发明的其它特征和优点，其中：

图1是本发明的装置的一个优选实施例的示意性剖视图。

图2是一具有两个谐振空腔的装置的示意性透视图。

图3是温度补偿调节螺钉的俯视图。

具体实施方式

图1中所示的装置1包括至少一个微波谐振器10、一个用于该谐振器的温度补偿系统20以及一个补偿调节装置40。在一个优选实施例中，温度补偿系统包括补偿调节装置40。

补偿系统20用于通过调整空腔的容积来补偿由温度升高引起的谐振器空腔的容积变化，从而使空腔的谐振频率保持在预定的范围内。

如果补偿不足以获得其谐振频率对应于预定谐振频率、即在常温条件下操作时的空腔的谐振频率的空腔，调节系统能通过增加或者减少空腔的容积来修正该容积。

因此，尽管其可能受温度变化的影响，本发明的温度补偿和调节系统能够保持谐振器的谐振频率，即使谐振器的空腔在长度上存在细微差别(一至几毫米的数量级)。

就一切情况而论，本发明的调节装置使谐振器具有高的温度稳定性。

图1中所示的谐振器10采取圆柱状空腔11的形式，该空腔具有可以被联接到另一个空腔上的底111(如图2所示)以及一个罩盖112。该罩盖112具有被固定到空腔上并由位于空腔11的纵向轴线上的更小直径的杆114延伸的圆柱状基底113。

空腔11在其外壁上具有沿径向相对的两个翼片115和116，所述翼片延伸基本上超过空腔高度的顶部四分之三，即在罩盖端部处。

将由具有较低的热膨胀系数的材料制成的杆21和杆22分别固定这些翼片的底端210和220上。所述杆在罩盖112的基底的每侧上平行于其纵向轴线、即其杆114延伸。

将两根杆的上端部固定到镫形构件30上，该镫形构件具有部分32和横向部分33，该部分32中嵌套有杆21和杆22的端部，该横向部分33在两杆之间延伸并结合有用于罩盖的杆114的通道34，由此环绕后者和用于夹紧温度补偿系统的杆的构件40。构件40由具有较低的热膨胀系数的材料制成。这些构件的结合提供了温度补偿。

这样，将杆设置在罩盖的基底113的平面的每侧，该平面作为用于罩盖可能遭受的由温度补偿系统和补偿调节系统所引起的变形的参考平面。

温度补偿调节系统包括夹紧构件40。为此，构件40采取具有中空轴的螺杆40的形式，该中空轴的直径适于杆114的直径，从而可将其围绕杆放置。所述螺杆穿过镫形构件30中的螺纹通道34。螺杆40的外壁攻有螺纹，并且其内壁是光滑的。杆114是光滑的，杆114和螺杆40之间的配合是滑动配合，并且借助于容纳在螺杆头部41中的螺钉62和螺钉63而将螺杆40附着(夹紧)到杆114上，从而实现两个构件之间的连接。

这样，可将螺杆40围绕杆114升高或者降低。将锁紧螺母50放置在形成于镫形构件30中的通道的上方，以在调节后者时，使螺杆的位置固定。

螺杆40的头部41是分开式的且形成有多个具有弹性的部分，当其被夹紧时，锁紧杆114。为此，螺杆的头部41包括相对杆114的轴线沿径向相对的两个孔，并且两个螺钉62和63沿相反的方向穿过这两个孔，以夹紧围绕杆114的头部的部分。

杆21、杆22以及螺杆40由具有较低的热膨胀系数的材料制成，例如Invar^。

包括空腔11、空腔的翼片115和116以及盖罩112的谐振器10由具有高的热耗散能力的材料(例如铝)制成，但其具有比杆21和22以及螺杆40的热膨胀系数更高的热膨胀系数。

温度补偿系统包括借助于镫形构件和螺杆连接到空腔和罩盖上两根杆。

在谐振器操作的实际条件下执行谐振频率测量之后(即，在使谐振器经受将要求它在其下操作的温度之后)，调节螺杆40的位置。

因此，当空腔在由于温度升高而趋向于沿纵向膨胀时，杆和螺杆在罩盖的轴线上施加使其变形的作用力。

谐振频率保持在预定值的范围内。通过将螺杆40旋进或旋出来将谐振频率改变成预定值，从而调节补偿。

调节装置40提供由杆和螺杆提供的额定补偿的大致±10％的范围，该范围通过调节螺杆的位置而获得。

图2是本发明的装置的概况图。在该例子中，谐振器包括两个相联的谐振空腔10和90。每个谐振空腔配备有根据本发明的温度补偿系统20和补偿调节装置40。可以观察到谐振空腔90的信号输入91。在该图2和图3中可看到用于调节杆114的螺钉62和63。

图3示出了补偿调节螺杆40的头部41的构造。

Claims (8)

1.一种系统，其包括一种具有至少一个空腔的微波谐振器，该空腔具有预定的谐振频率，所述装置还包括一种温度补偿系统，其由具有这样一种热膨胀系数的材料制成，即，该热膨胀系数相比于由其制成所述空腔的材料的热膨胀系数是非常低的，并且该温度补偿系统包括用于抵消温度变化对谐振器产生的影响的结构，从而使所述空腔的谐振频率保持在预定的范围内，并且所述装置还包括适于调整所述空腔的容积的温度补偿调节装置，以将所述谐振频率的值调节为预定的值，在该装置中，所述空腔包括具有纵向轴线和两个相对端部的圆柱状壁，其中一个端部由可变形的罩盖封住，并且使所述温度补偿系统和所述温度调节装置彼此相联并联接到所述谐振器上，以便沿对应于所述空腔的纵向轴线的轴线对所述空腔的所述罩盖施加作用力。

2.如权利要求1所述的装置，其特征为，所述空腔包括封住所述空腔的一个端部的基底和被连接到所述基底上并沿空腔的纵向轴线延伸到所述空腔之外的杆，所述补偿调节装置围绕所述杆布置并包括所述温度补偿系统的一个组成元件，该温度补偿系统由具有非常低的热膨胀系数的材料制成。

3.如权利要求2所述的装置，其特征为，所述补偿调节装置包括螺杆，该螺杆由具有非常低的热膨胀系数的材料制成，在该螺杆外壁上攻有螺纹，并且该螺杆还具有所述罩盖的所述杆从其中穿过的中空轴。

4.如权利要求1所述的装置，其特征为，所述温度补偿系统包括两根杆，所述杆由具有非常低的热膨胀系数的材料制成并相对于所述空腔沿径向相对，该空腔具有两个翼片，所述杆被固定到相应的翼片上。

5.如权利要求4所述的装置，其特征为，所述杆位于所述罩盖的所述基底的每侧上，并通过镫形构件在所述基底上方联接在一起，该镫形构件形成有用于所述中空轴螺杆的螺纹通道，并且所述罩盖的所述杆穿过所述螺杆。

6.如权利要求5所述的装置，其特征为，所述补偿调节装置包括一个锁紧螺母，其在所述镫形构件上方围绕所述螺杆。

7.如权利要求4所述的装置，其特征为，所述谐振器的所述空腔及其翼片由铝壁限定。

8.如权利要求3所述的装置，其特征为，所述补偿调节螺杆由Invar^制成。

Images