CN201066715Y - 具有温度稳定补偿功能的腔体式谐振器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有温度稳定补偿功能的腔体式谐振器，包括腔体、谐振杆、调谐螺杆，在腔体上设有调谐螺杆支撑结构和谐振杆支撑结构，谐振杆固定在谐振杆支撑结构中，调谐螺杆固定在调谐螺杆支撑结构中，所述调谐螺杆支撑结构或谐振杆支撑结构为凸台结构。本实用新型的凸台结构向外伸展的轴向变化基本弥补调谐螺杆和谐振器向内伸展的轴向变化总量，从而谐振杆的等效物理长度维持相对不变，也就保证了频率稳定性。

Description

具有温度稳定补偿功能的腔体式谐振器

技术领域

本实用新型涉及谐振器，尤其涉及一种具有温度稳定补偿功能的腔体式谐振器。

背景技术

在电信发展的早期，滤波器在电路中就扮演着重要的角色，并随着通信技术的发展而取得不断的进展。1910年，一种新颖的多路通信系统即载波电话系统的出现，使得电信领域引发了一场彻底的技术革命，开创了电信的新纪元。新的通信系统要求发展一种能在特定的频带内提取和检出信号的新技术，而这种技术的发展更进一步加速了滤波器技术的研究和发展。

近年大量的技术工程师在研制滤波器过程中发现一个重要的问题，那就是随着无线通信的普及，无线频率资源越发紧张，为了节省频率资源，在无线频谱规划里各种无线通信系统之间的保护频段越来越小，因而工程与产品使用上对与之配套的高频滤波器出现了高带外抑制、低损耗、高温度频率稳定性的要求。常规高频腔体滤波器常有的所谓温漂问题，成为无线通信发展的一个必须解决的问题。(温漂是指谐振器在不同环境与工作温度下出现的谐振频率变化现象，通常谐振器的谐振频率在温度升高时变小，反之变大，我们称之为负温度响应特性)。

滤波器通常由多个谐振器组成，而温漂可使由多个谐振器组成的高频带通滤波器或带阻滤波器在指定工作频带里的技术参数产生恶化。解决温漂问题是现代滤波器工程师面临的必须解决的问题。现阶段业界已掌握并常用的技术通常是只考虑：1使用低温度膨胀系数金属作为滤波器中的谐振器的谐振杆材料；2放宽产品设计指标使得稳定漂移时产品性能还可落在产品指标的合格范围。该两种方法均不能较好地解决谐振器即滤波器的温漂问题，其中，办法2是以浪费滤波器通频带的频率资源与带外抑制指标作为代价的，可以说办法2是与解决或善用现代移动通信的紧缺的频率资源相矛盾的，因而并不可取。

请参阅图1，目前国内业界生产的腔体式谐振器均只具有较简单的机械结构，通常由表面导电材料构成的腔体4、等效谐振频率波长表面导电导体(谐振杆5)及其等效长度调节结构(调谐螺杆1)、输入输出电磁耦合电路(结构)组成，其中腔体的上盖板3及设在上盖板中的调谐螺杆支撑结构2都是采用同一种金属材料制成，而同时该调谐螺杆支撑结构为平面调谐螺杆支撑结构，即为一平面调谐螺孔。请参阅图2，为该谐振器对具有物理长度等效波长的频率产生谐振并在输入输出电磁耦合电路(结构)为带通滤波器应用时产生的频率特性，等效谐振器物理长度的变化会使谐振频率产生变化。其中，调谐螺杆的调节可使谐振器的等效谐振杆长度变化，因而产生谐振频率的改变。不同的电磁耦合电路(结构)，可使该谐振腔出现对某一特点频率组的带通或带阻特性。腔体带通滤波器或带阻滤波器(下统称滤波器)是由N节腔体谐振器按照一定电磁耦合方式连接在一起组成的一个微波器件，常用于无线通讯系统中对射频信号产生处理作用。此种结构的缺点是，当环境温度变化时，由于金属热胀冷缩的物理特性，谐振器腔体与调谐螺杆同时相对伸长或缩短，大大加剧了决定谐振器谐振频率的谐振杆的等效长度的温度相关变化量，极大地影响了谐振器的谐振频率值，因而不能保证谐振频率的温度稳定性，即温漂问题。

发明内容

针对现有技术的缺点，本实用新型的目的是提供一种具有温度稳定补偿功能的腔体式谐振器，解决谐振器在不同环境与工作温度下出现的谐振频率变化问题。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种具有温度稳定补偿功能的腔体式谐振器，包括腔体、谐振杆、调谐螺杆，在腔体上设有调谐螺杆支撑结构和谐振杆支撑结构，谐振杆固定在谐振杆支撑结构中，调谐螺杆固定在调谐螺杆支撑结构中，所述调谐螺杆支撑结构或谐振杆支撑结构为凸台结构。

所述凸台结构采用普通温度膨胀系数的表面导电材料，所述谐振杆与调谐螺杆采用低温度膨胀系数的表面导电材料。

与现有技术相比，在温度发生变化时，由于本实用新型的凸台结构向外伸展的轴向变化基本弥补调谐螺杆和谐振器向内伸展的轴向变化总量，从而谐振杆的等效物理长度维持相对不变，也就保证了频率稳定性。进一步来讲，谐振杆、调谐螺杆采用的表面导电材料与支撑调谐螺杆的凸型调谐螺杆支撑结构采用的表面导电材料的温度膨胀系数的差异，使得由温差引起的径向变化量形成互补，从而达到温度频率补偿作用。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是现有技术的腔体式谐振器剖面结构示意图。

图2是现有技术的腔体式谐振器应用时的频率特性图。

图3是本实用新型的剖面结构示意图。

图4是本实用新型的温度补偿作用示意图。

图5是本实用新型的另一实施方式剖面结构示意图。

具体实施方式

请参阅图3，本实用新型的具有温度稳定补偿功能的腔体式谐振器包括设有上盖板3的腔体4、等效1/4(或其奇数倍)谐振频率波长谐振杆5及其等效长度调谐螺杆1、输入输出电磁耦合电路(图中未示出)，上盖板3设有调谐螺杆支撑结构2，谐振杆5固定在腔体4内的谐振杆支撑结构中，调谐螺杆1固定在调谐螺杆支撑结构2的螺孔中，谐振杆5、调谐螺杆1的材料均为低温度膨胀系数表面导电材料，上盖板3、调谐螺杆支撑结构2及腔体4的材料选择普通膨胀系数表面导电材料，调谐螺杆支撑结构采用凸台结构。凸台高度H3、谐振杆高度H1和调谐螺杆的高度H2、上盖板的间距L可根据设计要求确定。

请参阅图4，当温度上升时，由低温度膨胀系数表面导电材料ML制成的调的等效长度变大，与此同时，设有螺孔的凸台由于热胀向外伸展，反方向拉开了调谐螺杆和谐振杆的轴向距离，自动对谐振杆的物理等效长度进行了一个反馈调节，良好的设计可使该反馈调节度适当，大大减少温度变化而产生的调谐螺杆和谐振杆的轴向距离变化量，从而使谐振器的谐振频率得到稳定。

通过恰当的设计计算，可以使凸台向外伸展的轴向变化基本弥补调谐螺杆和谐振器向内伸展的轴向变化总量，从而谐振杆的等效物理长度维持相对不变，也就保证了频率稳定性。

当凸台选用材料的线膨胀系数比谐振杆与调谐螺杆选用材料的线膨胀系数大N倍时，根据金属因温差引起的轴向变形量公式：

ΔL＝αLΔt

其中：ΔL——长度变化量

α——该材料的线膨胀系数

L——该材料的轴向长度

Δt——温差

由上可见，可以实现用高度为H3的凸台就能补偿总长度为H1+H2的调谐螺杆和谐振杆所引起的轴向变化量。温度降低时，亦然。

由于材料热胀冷缩的物理特性，调谐螺杆和谐振杆轴向相对距离受温度影响，从而影响谐振腔内部波长的变化，间接影响谐振腔频率的变化，谐振腔频率与温度变化公式如下：

Δf(A+V)＝C/Δλ(A+V)

其中：Δf(A+V)——温差引起谐振器材料伸缩所造成的频率变化总量

C——光速，为常数：3×10⁸m/s

Δλ(A+V)——凸台调谐螺孔、调谐螺杆和谐振杆由于温差所引起的长度变化量所造成的波长变化量

由上式所知，只要凸台调谐螺孔、调谐螺杆和谐振杆由于温差所引起的相对位置不发生变化，就能保证腔体谐振器的谐振频率维持基本不变。

请参阅图5，在本实用新型的另一实施方式中，谐振杆支撑结构也同时为凸台结构6；在其他的实施方式中，谐振杆支撑结构为凸台结构而调谐螺杆支撑结构为平面结构。

利用本实用新型结构工艺生产产品性能优点总结是：温度稳定性强，带外抑制好，本实用新型能适合不同温度环境下的无源腔体带通带阻滤波器、带通双工器、带通合路器的结构技术开发。

Claims (2)

1.一种具有温度稳定补偿功能的腔体式谐振器，包括腔体、谐振杆、调谐螺杆，在腔体上设有调谐螺杆支撑结构和谐振杆支撑结构，谐振杆固定在谐振杆支撑结构中，调谐螺杆固定在调谐螺杆支撑结构中，其特征在于，所述调谐螺杆支撑结构或谐振杆支撑结构为凸台结构。

2.如权利要求1所述的具有温度稳定补偿功能的腔体式谐振器，其特征在于，所述凸台结构采用普通温度膨胀系数的表面导电材料，所述谐振杆与调谐螺杆采用低温度膨胀系数的表面导电材料。

Images