CN1819331A - 利用外壳和内导体的不同材料及尺寸的谐振器的温度补偿 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于一种用于确定空腔谐振器(1)的一组构造参数的值的方法，该空腔谐振器(1)包含具有基体(3)、从基体(3)向上延伸的侧壁(4)和上盖板(5)的外壳(2)和具有宽度尺寸D并沿长度L从基体(3)向上延伸的内导体(6)，外壳(2)包含第一材料。这些值关于该组构造参数产生给定温度范围ΔT中的谐振频率f₀的最小的温度导致的变化。为了确定各值，作为温度和该组构造参数的函数计算谐振频率f₀。该组构造参数的值被改变，并且计算步骤被重复，以从计算的结果导出该组构造参数的最佳值，该计算关于该组构造参数产生给定温度范围ΔT中的最小的温度导致的谐振频率f₀的变化。该组构造参数包含内导体(6)的宽度尺寸D。

Description

利用外壳和内导体的不同材料 及尺寸的谐振器的温度补偿

技术领域

本发明涉及确定用于温度补偿的空腔谐振器的一组构造参数(construction parameter)的值的方法。

背景技术

空腔谐振器基本上包含包含于封闭或基本上封闭的导电面(conducting surface)内的空间。由于它们在受到适当的外部激励时可在该空间内保持振荡电磁场并在独特的谐振频率f₀显示明显的谐振效应，由此对窄带的频率给出最大的响应，同时拒绝该带以外的频率，因此它们在各种技术领域都受到关注。对于使用这样一些频率的高频应用尤其如此，即，对于这些频率，集肤效应会使标准调谐电路的电阻非常高，并且其开放式结构会使其用作导致过量的辐射损失的天线。因此，空腔谐振器在接收、产生、放大、处理和/或发送具有例如电磁波谱的无线电或微波区中的频率的电磁信号方面具有广泛的应用。

作为例子，空腔谐振器常被用于常在微波区中工作的诸如移动通信或卫星通信系统的无线通信系统中。在这些应用中，空腔谐振器一般被用作用于发送和接收所选频带中的电磁波的滤波器或滤波器结构的部分。为了形成诸如带通滤波器的微波部件，多个空腔谐振器可以以各种配置的串联和/或并联的方式被耦合在一起。

在这些和其它应用中，对于空腔谐振器来说，必须具有预定的谐振频率。由于谐振频率由谐振器结构的尺寸和形状决定，因此特定空腔谐振器的尺寸必须被充分计算，且制造过程必须被仔细控制。一些空腔谐振器被设计为关于其谐振频率可调。可以通过使用一个或更多个将小尺寸的金属或介电材料件移入或移出空腔的用于各空腔的调谐螺钉，实现这一点。

并且，一般对于装置的空腔谐振器来说在宽范围的工作温度上保持稳定是十分重要的。对于微波滤波器，温度稳定性具有可在不使用添加的带宽的情况下在整个范围保持滤波器带通要求的优点。最终，可以在不妨碍带阻(band stop)要求的情况下设计具有更大的带宽的滤波器，该滤波器减小了介入损耗(insertion loss)。

但是，任何种类的谐振器结构都受到其外壳和诸如内部导体的其它部件的热膨胀和收缩的影响，这可能导致谐振频率随温度变化而变化。结果，这种系统必须关于温度被稳定化，并且/或者，它们会需要定期的再调整，两者都导致成本增加。并且，诸如微波滤波器的空腔谐振器器件的最小的实际带宽变为操作温度范围的函数。一般地，尺寸的膨胀和收缩的量取决于其大小、温度的变化和材料的热膨胀系数(CTE)，并由下式表示：

              Δl＝(1+α·ΔT)·l

这里，是α材料的CTE，ΔT是温度的变化，l是尺寸的长度。

已表明，任何仅由一种材料构成的谐振器结构都产生由下式表示的谐振频率的偏移：

$\left(\mathrm{\ΔT}\right)=f_0\frac{1}{(1+\mathrm{\α}\·\mathrm{\ΔT})}$

因此，由铝(CTE～23.8×10^-6)制成的谐振器结构产生约23.8ppm的谐振频率的偏移，这对应于2GHz谐振器的47.6kHz/K。

一种常被用于构造例如微波滤波器的特定类型的空腔谐振器被称为梳状线(combline)谐振器。该谐振器结构包含一端被短路、另一端被开路的共轴谐振器，即限定空腔并具有纵轴的外壳，和仅在一端与外壳电连接的共轴内导体。在内导体的开口端之上一定的距离，外壳被覆盖物密封，使得在内导体的一端和覆盖物的内表面之间存在间隙。基本上，可以认为这种梳状线谐振器是一端被短路、另一端被电容性加载(开路)的共轴传输线的部分。微波能量可通过位于传输线的被短路端的内导体附近的磁环形天线被接入空腔。内导体的顶部和覆盖物之间的自由空间被称为电容性间隙。在现有状态中，通过将空腔的长度、内导体的长度和电容性间隙的尺寸确定为适当的值，实现对梳状线谐振器的谐振频率的设置。

为了使梳状线谐振器可调，可以在内导体之上的覆盖物中设置孔，在该孔中设置调谐螺钉。通过调整调谐螺钉，可以改变电容性间隙，并由此控制谐振频率。在一些情况下，内导体可被设置为部分地中空的部件，且调谐螺钉可被配置为至少部分地穿透该内导体。这种谐振器结构被称为凹状(re-entrant)梳状线谐振器。调谐螺钉也可被设置在被设置在侧壁中的孔或外壳的基体中。

已提出各种技术以实现梳状线空腔谐振器的温度补偿。

根据一种方法，常通过使用因瓦合金作为外壳和内导体的材料以限制外壳和内导体的长度的变化，设计梳状线谐振器(例如，参见GB2305547)。因瓦合金是铁与36％的镍的合金，由于它具有非常低的CTE(～2×10^-6)，因此被选用。但是，在被用作空腔谐振器的内表面材料时，因瓦合金导电性太差。因此，当使用因瓦合金时，必须用例如银或金的导电性材料对内表面进行涂敷，这使得这种谐振器非常昂贵。并且，因瓦合金相对较重。

另一公知的用于改善空腔谐振器的温度稳定性特性的措施是，减少谐振器和内导体的长度以减少长度尺寸的变化的绝对值(例如，参见GB 2305547)。但是，谐振器变得非常小导致能量存储容量(品质因数)很小，并且，由于电容性间隙的尺寸很小，因此增加飞弧的危险性。并且，仅可得到轻微的改善。

WO98/58419公开了这样一种梳状线谐振器，即，在该梳状线谐振器中，添加的金属基板组件被配置在外壳的覆盖物的下侧的空腔内。板组件包含在远离内导体的自由端的位置具有中心部分的条形构件。条形构件的尺寸和CTE被选择，使得该距离在温度变化时变化，以为外壳和内导体的长度的变化进行补偿，由此实现温度补偿。这种结构的缺点是，难以制造，导致成本较高。另外，这种谐振器不实用且不允许调谐。

在Brain F.Keats的文章“Design and Testing of SMATemperature-Compensated Cavity Resonators”，IEEE MTT，第51卷，2003年12月，第2284-2289页中说明了，为了补偿由于外壳和内导体的长度的变化导致的温度导致的频率偏移，使用弹簧被偏置的形状记忆合金(SMA)以形成用于控制调谐螺钉的长度的致动器。这些空腔谐振器的缺点是，制造工艺十分复杂，导致成本很高。

在GB2305547中已认识到，增加内导体的长度趋于减小谐振频率，而增加电容性间隙的尺寸趋于增加谐振频率，并且，为了通过选择不同的材料用于外壳和内导体，在原理上应可以平衡这些效果。但还说明了，已发现，由此构造的滤波器仍表现出不可接受的频率偏移。为此，GB2305547公开了具有包含两种不同材料的复合内导体。这种构造可产生内导体的总CTE，导致谐振器的温度补偿特性提高。但是，这种谐振器的频率偏移仍被认为对于许多应用太高。

发明内容

本发明的目的是为了提供用于确定用于具有提高的温度补偿特性的梳状线谐振器的一组构造参数的方法。

通过具有权利要求1的特征的方法，实现该目的。本发明的其它优选实施例是从属权利要求的主题。

根据本发明，用于梳状线谐振器即空腔谐振器的一组构造参数被确定，该空腔谐振器包含具有基体(base)的外壳、从基体向上延伸的侧壁和上盖板，还包含具有宽度尺寸D(例如直径)并沿长度L从基体向上延伸的内导体。本发明的方法适用于梳状线谐振器，在该梳状线谐振器中，不同的材料-至少部分地-被选择用于外壳和内导体，使得外壳包含第一材料，内导体包含与第一材料不同的第二材料。为了确定这些值，作为温度和该组构造参数的函数计算谐振频率f₀。并且，一组构造参数的值被改变，且该计算步骤被重复，以最终从计算的结果导出(derive)用于一组构造参数的特定值，这些特定值是最佳值，因为关于该组构造参数在给定的温度范围ΔT内，它们产生的温度导致的谐振频率f₀的变化Δf₀最小。最佳值和最小的温度导致的变化Δf₀可以是至少一个边界条件或约束下的绝对最小值、局部最小值、或绝对或局部最小值。根据本发明，一组构造参数包含内导体的宽度尺寸D。

本发明的方法具有不必提供具有复杂和/或昂贵装置的空腔谐振器以实现温度补偿的优点。并且，根据这种类型的谐振器的基本构造原理，温度补偿的梳状线谐振器可被内置。与以前公知的温度补偿技术不同，本发明的方法不仅考虑内导体的长度，还考虑诸如其直径的宽度尺寸。在现有技术中，仅在关于实现高品质因数时才考虑内导体的宽度尺寸D。空腔谐振器的品质因数是对谐振器损耗程度的度量，即是对存储能的耗散速度的度量。它一般被规定为存储在谐振器中的能量与谐振的每个循环耗散的能量的比值，并且，一旦谐振器的激励停止，那么振荡幅度将以由品质因数决定的速度按指数规律减小。由于品质因数取决于宽度尺寸D与外壳的宽度尺寸A的比值(例如发现，对于圆筒谐振器和圆筒内导体，直径的比值A/D＝3.59是高品质因数的最佳值)，因此宽度尺寸D一般被设置为适当的值。

在优选实施例中，一组构造参数包含内导体的长度L、内导体的几何形状(geometry)(优选为断面几何形状)、外壳的高度或长度H、外壳的宽度尺寸A和/或外壳的几何形状(优选为断面几何形状)。如果一组构造参数包含第一材料和/或第二材料，即，如果本方法基于材料的对谐振频率具有影响的物理性能，诸如CTE、导电率和/或热传导率，对材料进行适当地选择，它也是被优选的。

本发明的方法还可被有利地应用于具有内导体的梳状线谐振器，该内导体包含两个部分，每个部分具有长度L_i、宽度尺寸D_i和诸如断面几何形状的几何形状，且每个部分包含一种材料，即，如果内导体的宽度、(断面)几何形状和材料构成沿其长度变化。换句话说，如果内导体包含n个部分，那么部分j＝1、2、......、n的长度和宽度分别是L_j和D_j。在这种情况下，该组构造参数优选包含内导体的各部分的至少一个部分的长度L_i、内导体的各部分的至少一个部分的宽度尺寸D_i、内导体的各部分的至少一个部分的几何形状(优选为断面几何形状)和/或内导体的各部分的至少一个部分的材料。与基体相邻的内导体的部分也可以与基体整体形成。在几何形状为断面几何形状的情况下，各部分可例如具有圆形、椭圆形、正方形、六边形或矩形断面或可以具有任何其它断面几何形状。这种包含多个部分的内导体是有利的，因此它们提供更多的用于优化过程的自由度。从一个部分到另一个部分的转变(transition)可以为平缓的或连续的。例如，在内导体的两个部分包含相同的材料并具有直径D₁和D₂的情况下，这些部分之间的有斜面的、连续的转变对品质因数是有利的，因为电流可以沿较短的路径流动。

本发明的方法还可被有利地应用于具有由复合元件形成的内导体的梳状线谐振器，该复合元件也包含不同于第二材料的第三材料。在这种情况下，内导体可以包含包含第二材料的第一部分和包含第三材料的第二部分，其中，可以与基体整体地或作为单独的部件形成内导体的第二部分。对于任何这种包含第三材料的谐振器，如果该组构造参数包含第三材料，那么这是优选的。当然，这种复合内导体也可以包含两种以上不同的材料，且该组构造参数中可以包含各材料。

如果外壳包含至少两个部分，每个部分具有高度或长度H_i、宽度尺寸A_i和诸如断面几何形状的几何形状，且每个部分包含一种材料，即，如果内导体的宽度、(断面)几何形状和材料构成沿其长度变化，那么本发明的方法也可以被有利地应用。在这种情况下，一组构造参数优选包含外壳的各部分的至少一个部分的长度L_i、外壳的各部分的至少一个部分的宽度尺寸A_i、外壳的各部分的至少一个部分的几何形状(优选为断面几何形状)和/或外壳的各部分的至少一个部分的材料。在几何形状为断面几何形状的情况下，各部分可例如具有圆形、椭圆形、正方形、六边形或矩形断面或可以具有任何其它断面几何形状。对于包含矩形断面的外壳，拐角一般由于制造过程被修圆。对于这种外壳，参数组可包含断面的矩形的长度和/或宽度，并还可以包含圆角的曲率半径。包含多个部分的上述外壳是有利的，因此它们提供更多的用于优选程序的自由度。并且，从一个部分到另一部分的转变可以为平缓的或连续的。

在在内导体和/或外壳的至少一部分中宽度尺寸在函数上(functionally)分别取决于沿内导体和外壳的长度的高度的情况下，本发明的方法也可被有利地应用。从而优选该组构造参数包含内导体的宽度尺寸和沿内导体的长度的高度之间的函数相关关系和/或外壳的宽度尺寸和沿内导体的长度的高度之间的函数相关关系。

因此，可以使用大量的自由参数或自由度，以实现更稳定的谐振频率的温度特性。如果可能，优选选择内导体的低(lower)部分或多个低部分，使得得到品质因数的最佳值(例如，A/D＝3.59)，且仅使用剩余的参数用于优化过程。

内导体和基体之间和/或侧壁和上盖或基体之间的转变可以被修圆。并且，内导体的上端可以被修圆，以防止棱角处电场强度过大。但是，在这种构造不太明显的情况下，为了优化过程可以将其忽略

在本发明的方法的优选方式中，该组构造参数的最佳值在至少一个边界条件或约束下被导出。这种边界条件或约束可以是该组构造参数中的一些或全部参数的可能值的最大值和/或最小值。例如，一种可能的边界条件是，内导体的宽度尺寸不会超过外壳的内径。其它的可能的边界条件包含最佳值对于容限的敏感度的最大值。在优选实施例中，该方法包含以下步骤：计算作为温度和该组构造参数的函数品质因数，并在品质因数大于预定值的边界条件下导出该组构造参数的最佳值。这样，可以考虑到需要在空腔谐振器的频率偏移和品质因数之间进行折衷的情况。

优选使用模态(mode)匹配方法，用于谐振频率的计算。对于对称结构，例如，对于圆筒形外壳和圆筒形内导体，该方法特别迅速和精确。

本发明的方法还可有利地被应用于包含调谐元件的梳状线谐振器中，该调谐元件被部分地插入盖板的孔中，且选择性地可动，以以与内导体成一直线的方式伸入(protrude)空腔内。用于调谐元件的孔也可以位于外壳的侧壁或基体中。这种调谐元件可以例如由上述调谐螺钉中的一个构成。当设置调谐元件时，该组构造参数可以包含调谐元件的材料、调谐元件伸入空腔的伸入深度和/或调谐元件的宽度尺寸或直径。并且，本发明的方法可以有利地被应用于凹状(re-entrant)梳状线谐振器。在这种情况下，该组构造参数还可以包含内导体中的凹陷的几何形状和/或深度、和/或调谐元件进入部分中空的内导体的穿透深度。

本发明的方法可有利地被应用于具有圆筒形内导体和/或圆筒形外壳的梳状线谐振器。

本发明的方法还可有利地被应用于空腔谐振器滤波器。

一旦通过本发明的方法确定了一组构造参数的最佳值，那么就可以通过简单地根据确定的值提供外壳、根据确定的值提供内导体并将内导体固定到外壳上，制造温度补偿的空腔谐振器。

附图说明

以下，参照附图详细解释本发明的优选实施例。

图1是梳状线空腔谐振器的示意性透视图。

图2是表示用于使用于-10～70℃的特定谐振器实现2.0171的谐振频率的、依赖于外壳的直径A和内导体的直径D的所需电容性(capacitive)间隙的等值线(contour)图。

图3是表示对于2.0171的谐振频率和特定的谐振器、依赖于外壳的直径A和内导体的直径D的、-10～70℃的温度范围内的所得到的温度导致的频率偏移的示例性等值线图。

图4是包含具有不同直径的两个部分的内导体的另一梳状线空腔谐振器的示例性透视图。

图5是表示根据本发明的方法的优选实施例的示例性流程图。

图6是表示根据本发明的方法的另一优选实施例的示例性流程图。

具体实施方式

在图1中，示出圆筒形梳状线空腔谐振器1。谐振器1包含具有长度H和直径A的中空的圆筒形外壳2。外壳2由盘状基体3、从基体3向上延伸的壁4和被固定到壁4的上端的盘状覆盖物(cover)5构成。由于重量和成本的原因，外壳2优选由铝构成。但是，它也可有利地由铁、铜、黄铜或因瓦合金构成，可也以为包含这些或其它材料中的两种或更多种的复合部件。材料的其它有利的选择包含PVC或陶瓷材料。重要的是，热膨胀系数是已知的，材料是良导体或由诸如银的良导体材料涂敷。

谐振器1还包含圆筒形内导体6，该内导体6在其下端7在中心被固定到外壳2的基体3上。内导体6沿圆筒形外壳2的纵轴从基体3向上延伸。内导体具有长度L和直径D。长度L比外壳2的长度H短，使得在内导体6的上端8和外壳2的覆盖物5之间形成电容性间隙。内导体6优选由铁、铜、黄铜或因瓦合金构成，可也以为包含这些材料中的两种或更多种的复合部件。但是，材料的其它有利的选择也是可能的，诸如PVC或陶瓷材料。重要的是，热膨胀系数是已知的，材料是良导体或由诸如银的良导体材料涂敷。

谐振器1中的场通过适当的耦合装置(未示出)由外部电路(未示出)激励，该耦合装置可例如包含孔或耦合环并将电波辐射到谐振器空腔中。

根据本发明，为外壳2和内导体6选择不同的材料，并且，选择谐振器的尺寸，包含内导体6的直径D，以实现温度补偿。本发明的优选方式采用模态匹配方法，以精确计算谐振频率，该谐振频率取决于分别作为温度的函数的所有尺寸，即外壳2的长度H、内导体6的长度L和内导体6和外壳2的直径D和A。也可以为此目的使用标准有限元技术，但与模态匹配技术相比，为了收敛需要花费更多的时间。

模态匹配方法基于这样一种事实，即，在谐振器1中，场可被扩展(expand)到通常称为模态(mode)的一组完整的矢量波函数。根据模态匹配技术，总模态场(mode field)在均匀部分间的结点(junction)上被匹配。结点的输出上的单独的模态的幅值可由结点的输入上的模态波谱的幅值导出。已知模态波谱，就可以计算沿传播的两个方向的任何模态的波导纳(wave-admittance)。因此结点上的波导纳是所有模态及其幅值的函数。模态的总导纳是沿两个方向的波导纳的和。在这种情况下，如果基准面是内导体的端部，那么采用向电容性间隙和被短路的接地点内观察的波导纳。可以在整个内导体之上任意地选择基准面，但要更快地计算，则采用结点。如果模态的总导纳为零，那么谐振产生。

如上所述，可以通过用有限元分析求解麦克斯韦方程，完成谐振频率的计算。可以通过使用多种可确定谐振器的模态的商业软件产品，执行所需的计算。例子包含Ansoft的HFSS或CST的MicrowaveStudio。

可以通过导出空腔谐振器的全响应的适当的计算机程序的手段，有利地执行上述计算。

图2和图3表示对于谐振器1的计算结果的示例性等值线图，其中，要计算最佳值的该组构造参数包含外壳2的直径A、内导体6的直径D和内导体6的长度L。外壳2具有的预定长度H为28mm，并且由铝制成。内导体6由铁制成，且谐振频率是2.0171GHz。根据图2，可以导出电容性间隙的尺寸，并由此导出内导体6的长度L，并且，根据图3，可以分别导出外壳2和内层体6的直径A和D的最佳值。

谐振器1的结构比使用三种不同的用于补偿的材料的凹状梳状线谐振器的结构简单。如果调谐螺钉被设置在谐振器1内，那么它不需要穿透内导体6。因此，谐振器1的尺寸可以更大，从而导致更好的品质因数。这种调谐螺钉将只作用调谐元件，在理想情况下，这种调谐元件与外壳2的覆盖物5的下表面处于同一平面。因此，电容性间隙可更大，这可使对于高电场中的飞弧(arcing)的抵抗力更大。并且，不存在如来自凹状谐振器结构的边缘的陡沿，这种陡沿可能导致在高电场中出现飞弧，并导致出现增加损耗的表面电流。

根据本发明，可以通过改变取决于各CTE、尺寸和温度的所有参数H、L、A、D，作为温度的函数自动计算谐振频率。检查所有参数，可以容易、快速地发现导致补偿的结构的适当尺寸。以前的研究仅包含谐振器的长度以及电容性间隙的尺寸，而本发明还扩展到半径，以实现温度补偿。这样做时，根据要求，会需要得到的谐振频率的温度导致的变化、谐振器尺寸和品质因数之间的折衷。例如，为了实现更好的温度补偿，可不采用作为高品质因数的最佳值的圆筒谐振器形状情况下的比值A/D＝3.59，而是将直径D选择为更大或更小。

在图4中，示出可应用本发明的方法的另一类型的圆筒形梳状线空腔谐振器1。该谐振器基本上与图1中所示的谐振器相同，且相同的部分由相同的附图标记表示。图4中所示的空腔谐振器1与图1中所示的空腔谐振器的区别在于，其内导体6包含两个部分9、10，并且调谐螺钉11被设置在谐振器1的盖板5中。内导体6的下部分9长度为L₁，直径为D₁，内导体6的上部分10长度为L₂，直径为D₂。优化过程与参照图1～3说明的优化相同。但是，可得到用于优化的更大的自由度。因此，如果需要，也可以扩展到(sweep over)L₁、L₂、D₁和/或D₂。并且，两个部分9、10的断面形状和/或材料也被用作用于优化过程的自由参数。调谐元件11的形状、长度和/材料也同样如此。一般地，内导体6的上部分9对谐振器1的容量(capacity)有最大的影响。在高能量密度的情况下，电容性间隙和上部分10的直径应优选适当地较大。

在图5中，示出根据本发明的方法的优选实施例的示意图。根据本实施例，通过在由一组构造参数限定的参数空间上扫描(Sweep)，确定一组构造参数的值。在步骤12中，选择标称(nominal)谐振频率f_0，n，即，谐振器工作时准备处于的预定谐振频率。在步骤13和14中，分别为谐振器选择标称或理想操作温度T₀和操作温度范围ΔT。在步骤15中，选择用于参数扫描(sweep)中的第一组N个构造参数，该组中的参数为P_i(i＝1、......、n)。另外，选择第二组M个构造参数C_j(步骤16)。第二组的目的将在下面参照步骤19进行说明。

在步骤17中，在由第一组构造参数限定的参数空间内产生网格(grid)。该网格的尺寸被选择为对于各参数P_i反映扫描(sweep)中使用的最小值和最大值。并且，对于各参数P_i，通过在精度和计算时间之间进行平衡，选择网格间距。然后，通过遍历(run through)网格，执行参数扫描(步骤18)。在本过程中，计算用于第二组构造参数C_i的各网格点值，使得满足f₀(P_i，T₀)＝f_0，n的约束。这种约束考虑了这样一种情况，即，一旦参数P_i的一个或更多个值出现变化，如果所有其余参数以及温度保持不变，那么谐振频率f₀照样变化。因此，参数C_i的值被改变，使得谐振频率f₀总是为标称操作温度T₀的标称值。基于此，对于各网格点计算谐振频率的温度导致的变化Δf₀/ΔT(步骤20)。

在步骤21中，分析通过参数网格的扫描的结果，找到由第一组构造参数的参数P₁、......、P_N的值限定的参数空间中产生Δf₀/ΔT的最小值的位置。在步骤22中，检查找到的Δf₀/ΔT的最小值，以检查它是否在反映指定的应用所需的或所希望的温度补偿的测量的预定值以下。只有当该检查成功通过时，才能在步骤23中得到温度补偿并分别根据第一组构造参数和第二组构造参数的参数P₁、......、P_N和参数C₁、......、C_M的被确定值制造谐振器。如果该检查没有成功通过，那么在步骤24中选择用于参数扫描中的新的第一组构造参数，其中，该组中的参数的数量N可以与在前面的第一组中使用的数量相同或不同。

本实施例具有提供所有可能方案的优点。因此，甚至可以选择次最佳的方案，例如以在谐振器的频率偏移和品质因数之间进行折衷。并且，这些实施例有利于分析关于容限的任何可能方案的敏感度。根据本实施例的方法可以产生诸如图2和图3中所示的曲线图的等值线图。

在图6中，示出根据本发明的方法的另一优选实施例的示意图。根据本实施例，通过使用可在约束下使参数空间的量值最小化的任意优化算法，确定一组构造参数的值。公知的方法的例子是梯度方法。在图6中，用相同的附图标记表示与图5中所示的实施例的步骤相同的步骤。

图6中所示的实施例的方法从参照图5说明的步骤12、13和14开始。在步骤25中，选择用作最小化算法中的变量的一组N个构造参数，该组中的参数是P_i(i＝1、......、n)。在步骤26中，为各个参数P_i选择最小值、最大值和初值。在步骤27中，在约束f₀(P_i，T₀)＝f_0，n下，根据所选择的最小化方法进行最小化。上面已参照图5对该约束进行了说明。但是，在本实施例中，不必选择单独的一组构造参数以满足该约束。相反，最小化方法通过改变该组P_i自动解释(account for)该约束，使得由其限定的要求被完成。步骤27的输出是产生Δf₀/ΔT的最小值的参数P₁、......、P_N的一组值。但是，在本实施例中，存在由算法自动找到最小是仅是局部最小化而不是最佳的方案的危险。在步骤22中，检查是否确实已如如图5说明的那样实现温度补偿。如果是，则在步骤23中根据确定的P₁、......、P_N的值制造谐振器。否则，在步骤28中选择在优化算法中使用的新的一组构造参数，其中，在该组中的参数的数量N可与在前面的组中使用的数量相同或不同。

可以部分地或全部通过适当的计算机程序有利地执行上述计算。

Claims (23)

1.一种确定空腔谐振器(1)的一组构造参数的值的方法，该空腔谐振器(1)包含：具有基体(3)、从所述基体(3)向上延伸的侧壁(4)和上盖板(5)的外壳(2)，和具有宽度尺寸D并沿长度L从所述基体(3)向上延伸的内导体(6)，所述外壳(2)包含第一材料，所述内导体(6)包含与所述第一材料不同的第二材料，该方法包括以下步骤：

计算作为温度和所述一组构造参数的函数的谐振频率f₀，并且

改变所述一组构造参数的值并重复所述计算步骤，以从所述计算的结果导出所述一组构造参数的最佳值，该计算关于所述一组构造参数产生给定温度范围ΔT中的最小的温度导致的谐振频率f₀的变化，

其中，所述一组构造参数包含所述内导体(6)的宽度尺寸D。

2.根据权利要求1的方法，其中，所述空腔谐振器(1)是空腔谐振器滤波器。

3.根据前面的权利要求的任一个的方法，其中，所述一组构造参数包含所述内导体(6)的长度L和/或所述内导体(6)的几何形状。

4.根据前面的权利要求的任一个的方法，其中，所述一组构造参数包含所述外壳(2)的高度H、所述外壳(2)的宽度尺寸A和/或所述外壳(2)的几何形状。

5.根据前面的权利要求的任一个的方法，其中，所述一组构造参数包含所述第一材料和/或所述第二材料。

6.根据前面的权利要求的任一个的方法，其中，所述内导体(6)包含至少两个部分(9、10)，每个部分具有长度L_i、宽度尺寸D_i和几何形状，且每个部分包含一种材料。

7.根据权利要求6的方法，其中，所述一组构造参数包含所述内导体(6)的部分(9、10)的至少一个的所述长度L_i、所述内导体(6)的部分(9、10)的至少一个的所述宽度尺寸D_i、所述内导体(6)的部分(9、10)的至少一个的所述几何形状和/或所述内导体(6)的部分(9、10)的至少一个的所述材料。

8.根据权利要求6或7的方法，其中，所述内导体(6)是还至少包含与所述第二材料不同的第三材料的复合元件。

9.根据权利要求8的方法，其中，邻近所述基体(3)的所述内导体(6)的所述部分(9)与所述基体(3)整体地形成。

10.根据前面的权利要求的任一个的方法，其中，所述外壳(2)包含至少两个部分，每个部分具有长度H_i、宽度尺寸A_i和几何形状，且每个部分包含一种材料。

11.根据权利要求10的方法，其中，所述一组构造参数包含所述外壳(2)的所述部分的至少一个的所述长度H_i、所述外壳(2)的所述部分的至少一个的所述宽度尺寸A_i、所述外壳(2)的所述部分的至少一个的所述几何形状和/或所述外壳(2)的所述部分的至少一个的所述材料。

12.根据前面的权利要求的任一个的方法，其中，在所述内导体(6)的至少一部分中，宽度尺寸在函数上取决于沿所述内导体(6)的所述长度的纵向位置。

13.根据权利要求12的方法，其中，所述一组构造参数包含所述内导体(6)的宽度尺寸和沿所述内导体(6)的长度的纵向位置之间的函数相关性。

14.根据前面的权利要求的任一个的方法，其中，在所述外壳(2)的至少一部分中，宽度尺寸在函数上取决于沿所述外壳(2)的所述长度的纵向位置。

15.根据权利要求14的方法，其中，所述一组构造参数包含所述外壳(2)的宽度尺寸和沿所述外壳(2)的长度的纵向位置之间的函数相关性。

16.根据前面的权利要求的任一个的方法，其中，所述一组构造参数的最佳值在至少一个边界条件或约束下被导出。

17.根据权利要求16的方法，其中，所述方法还包括计算作为温度和所述一组构造参数的函数的品质因数的步骤，并且，所述一组构造参数的最佳值在所述品质因数比预定值大的边界条件下被导出。

18.根据前面的权利要求的任一个的方法，其中，通过使用模态匹配方法，执行谐振频率的计算。

19.根据前面的权利要求的任一个的方法，其中，调谐元件(11)被部分地插入所述盖板(5)的孔中，并且选择性地可动，以与所述内导体(6)成一条直线地伸入所述空腔中。

20.根据权利要求19的方法，其中，所述一组构造参数包含所述调谐元件(11)的所述材料和/或调谐元件(11)伸入所述空腔的伸入深度。

21.根据前面的权利要求的任一个的方法，其中，所述内导体(6)为圆筒形。

22.根据前面的权利要求的任一个的方法，其中，所述外壳(2)为圆筒形。

23.一种空腔谐振器(1)的制造方法，包括以下步骤：

-通过使用前面的权利要求的任一个的方法，确定所述一组构造参数的值，

-根据确定的值提供外壳(2)，

-根据确定的值提供内导体(6)，

-将所述内导体(6)固定到所述外壳(2)上。

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