CN201584479U - 温度补偿圆柱旋转模谐振腔 - Google Patents
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Abstract
温度补偿圆柱旋转模谐振腔可以显著降低温度对谐振腔谐振频率的影响，在该谐振腔中，金属腔体(1)为空心的圆柱形，短路板(2)位于金属腔体(1)中，短路板(2)通过支撑体(3)与金属腔体(1)的下底面腔壁(5)相连，支撑体(3)的热膨胀系数大于金属腔体(1)的热膨胀系数，支撑体(3)的一头固定在金属腔体(1)的底面腔壁(5)上，另一头固定在短路板(2)上，短路板(2)的形状为圆盘形，其大小略小于该底面腔壁(5)的大小；短路板(2)、金属腔体(1)的上底面腔壁(6)、金属腔体(1)的侧壁(7)构成了电磁波的谐振空间(8)，输入输出耦合装置(4)位于谐振空间(8)中金属腔体(1)的侧壁(7)上或上底面腔壁(6)上。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种波导谐振腔，尤其是一种能减少谐振频率温度漂移的温度补偿圆柱旋转模谐振腔。
背景技术
谐振腔的谐振频率取决于谐振腔的形状、尺寸、腔内填充媒质和谐振模式。当温度改变时，由于谐振腔腔壁材料的热胀冷缩效应，谐振腔的尺寸也会变化，由此导致谐振腔的谐振频率发生变化，对谐振腔性能造成不利的影响。目前，公知的减小温度变化对谐振腔谐振频率影响的方法主要是采用恒温措施，或者采用附加的温度补偿装置，或者采用热膨胀系数小的腔体材料如殷钢等等。这些方法的主要问题是：所需设备复杂，或者需要附加的温度补偿控制装置，或者不能大幅度降低温度对谐振腔谐振频率的影响。
发明内容
技术问题：本实用新型的目的是提出一种温度补偿圆柱旋转模谐振腔，该谐振腔可以显著降低温度变化对谐振腔TE011模(也称H011模，为圆形波导谐振腔中的一种旋转谐振模式)谐振频率的影响。
技术方案：本实用新型的温度补偿圆柱旋转模谐振腔包括金属腔体、短路板、支撑体及一个或数个输入输出耦合装置；其中，金属腔体为空心的圆柱形，短路板位于金属腔体中，短路板通过支撑体与金属腔体的下底面腔壁相连，支撑体的一头固定在金属腔体的底面腔壁上，另一头固定在短路板上，短路板的形状为圆盘形，其大小略小于该底面腔壁的大小；短路板、金属腔体的上底面腔壁、金属腔体的侧壁构成了电磁波的谐振空间，输入输出耦合装置位于谐振空间中金属腔体的侧壁上或上底面腔壁上。
金属腔体的热膨胀系数小于支撑体的热膨胀系数。
支撑体材料的热膨胀系数与金属腔体材料的热膨胀系数的比值大于下底面腔壁到上底面腔壁之间的距离与支撑体长度的比值。
短路板与金属腔体侧壁之间为紧密的滑动配合，只要短路板不至于无法在金属腔体中滑动就可以。
短路板为圆盘形，它通过支撑体与圆柱形金属腔体的一个底面腔壁连接，大小近似等于该底面腔壁的大小，只是比底面腔壁稍微小一些，这样短路板与圆柱形金属腔体的腔壁之间有很微小的缝隙，由于谐振模式TE011模式的腔壁电流都是围绕着腔体侧壁的圆周方向流动，因此短路板与金属腔体侧壁之间的缝隙不影响TE011模式的电磁波；电磁波谐振发生在由短路板、金属腔体的另一底面腔壁、金属腔体的侧壁构成的圆柱形谐振空间中；谐振模式TE011模的谐振频率与金属腔体短路板到金属腔体无支撑体的另一个底面腔壁的距离有关，也与谐振腔的半径有关，这两个参数越长，TE011模式的谐振频率越低；构成金属腔体及短路板的材料是导电性能好的金属材料；构成支撑体的材料的热膨胀系数大于腔体材料的热膨胀系数；当温度升高时，由于热膨胀，金属腔体的长度和半径都增加，支撑体的长度也增加，但由于支撑体材料的热膨胀系数大于金属腔体材料的热膨胀系数，当支撑体长度与金属腔体底面腔壁之间距离的比值大于金属腔体材料的热膨胀系数与支撑体材料的热膨胀系数的比值时，温度增加会使得短路板到金属腔体无支撑体的另一个底面腔壁之间的距离减小，这样可以补偿金属腔体侧壁半径的增加而引起谐振频率的变化，因此在温度上升的情况下，可以保持TE011模式的谐振频率基本不变；同理温度下降时，TE011模式的谐振频率也可以保持基本不变。
有益效果：本实用新型大幅度减小了圆柱形谐振腔的谐振频率随温度的变化，并且结构简单，适用频率范围宽，也不需要附加的温度补偿控制机构。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图中有：金属腔体1，短路板2，支撑体3，输入输出耦合装置4，下底面腔壁5，上底面腔壁6，腔体侧壁7，谐振空间8。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
温度补偿圆柱旋转模谐振腔包括金属腔体、短路板、连接圆柱形腔体底面与短路板的支撑体及一个或数个输入输出耦合装置。金属腔体的形状是圆柱体。短路板的材料可以是与金属腔体一样的材料，也可以是其它导电金属材料，还可以在非金属材料表面上电镀金属，短路板通过支撑体和金属腔体的一个底面腔壁相连，短路板的形状为圆盘，其大小略小于该底面腔壁的大小，短路板与金属腔体的侧壁之间的缝隙尽量小，只要保证在正常工作温度范围内，短路板不至于无法在金属腔体中滑动就可以，由于谐振模式TE011模式的腔壁电流都是围绕着腔体侧壁的圆周方向流动，因此短路板与金属腔体侧壁之间的缝隙不影响TE011模式的电磁波。电磁波谐振发生在由短路板、金属腔体的另一底面腔壁、金属腔体的侧壁构成的圆柱体谐振空间中。输入输出耦合装置位于谐振空间的金属腔体的底面腔壁或侧壁上，输入输出耦合装置数量可以是一个或多于一个。谐振模式TE011模的谐振频率与金属腔体短路板到金属腔体无支撑体的另一个底面腔壁的距离有关，也与金属腔体腔壁的半径有关，这两个参数越大，TE011模式的谐振频率越低；支撑体的材料可以是金属，也可以是非金属，支撑体的热膨胀系数大于金属腔体的热膨胀系数。当温度升高时，由于热膨胀，金属腔体在各个方向的长度都增加，支撑体的长度也增加，但由于支撑体材料的热膨胀系数大于金属腔体材料的热膨胀系数，当支撑体长度与金属腔体底面腔壁之间距离的比值大于金属腔体材料的热膨胀系数与支撑体材料的热膨胀系数的比值时，温度增加会使得短路板到金属腔体无支撑体的另一个底面腔壁的距离减小，可以补偿金属腔体侧壁半径的增加而引起谐振频率的变化，这样温度上升的情况下，可以保持TE011模式的谐振频率基本不变；同理温度下降时，TE011模式的谐振频率也可以保持基本不变。
在结构上，温度补偿圆柱旋转模谐振腔由一个金属腔体1、一个短路板2、支撑体3及一个或数个输入输出耦合装置4组成。支撑体3的一头固定在金属腔体1的下底面腔壁5上，支撑体3的另一头固定在短路板2上，短路板2通过支撑体3下底面腔壁5相连，短路板2与下底面腔壁5平行，短路板2的形状为圆盘，其直径略小于下底面腔壁5的直径，由于谐振模式TE011模式的腔壁电流都是围绕着腔体侧壁的圆周方向流动，因此短路板与金属腔体侧壁之间的缝隙不影响TE011模式的电磁波。短路板2、上底面腔壁6、金属腔体1的侧壁7构成了电磁波的谐振空间8。输入输出耦合装置4位于谐振空间8内的上底面腔壁6或金属腔体1侧壁7上，输入输出耦合装置数量可以是一个或多于一个。
在制造上，金属腔体1和短路板2宜选用导电性能好的材料制造，金属腔体1和短路板2的表面可以镀金，短路板2与金属腔体1的侧壁7之间的缝隙尽量小，只要保证在正常工作温度范围内，短路板2不至于无法在金属腔体1中滑动就可以，支撑体3可以是一个或者多个，支撑体3的横截面可以是圆形或其它任意形状，支撑体3的材料可以是金属和非金属，支撑体3的热膨胀系数大于金属腔体1的热膨胀系数，支撑体3长度与金属腔体1底面腔壁5到底面腔壁6之间距离的比值大于金属腔体1材料的热膨胀系数与支撑体3材料的热膨胀系数的比值，可依据TE011模式谐振频率的公式和自温度补偿圆形波导TE011模谐振腔所使用的材料参数，具体计算自温度补偿圆形波导TE011模谐振腔的尺寸参数，以使得温度增加时，短路板2到金属腔体1无支撑体的上底面腔壁6的距离减小，以补偿金属腔体1侧壁7的半径因热膨胀长度的增加而引起的谐振频率变化，因此温度上升或下降的情况下，都可以保持TE011模式的谐振频率基本不变。根据以上所述，便可实现本实用新型。
Claims (4)
1.一种温度补偿圆柱旋转模谐振腔，其特征在于该自温度补偿圆形波导谐振腔包括金属腔体(1)、短路板(2)、支撑体(3)及一个或数个输入输出耦合装置(4)；其中，金属腔体(1)为空心的圆柱形，短路板(2)位于金属腔体(1)中，短路板(2)通过支撑体(3)与金属腔体(1)的下底面腔壁(5)相连，支撑体(3)的一头固定在金属腔体(1)的底面腔壁(5)上，另一头固定在短路板(2)上，短路板(2)的形状为圆盘形，其大小略小于该底面腔壁(5)的大小；短路板(2)、金属腔体(1)的上底面腔壁(6)、金属腔体(1)的侧壁(7)构成了电磁波的谐振空间(8)，输入输出耦合装置(4)位于谐振空间(8)中金属腔体(1)的侧壁(7)上或上底面腔壁(6)上。
2.根据权利要求1所述的温度补偿圆柱旋转模谐振腔，其特征在于金属腔体(1)的热膨胀系数小于支撑体(3)的热膨胀系数。
3.根据权利要求1或2所述的温度补偿圆柱旋转模谐振腔，其特征在于支撑体(3)材料的热膨胀系数与金属腔体(1)材料的热膨胀系数的比值大于下底面腔壁(5)到上底面腔壁(6)之间的距离与支撑体(3)长度的比值。
4.根据权利要求1所述的温度补偿圆柱旋转模谐振腔，其特征在于短路板(2)与金属腔体(1)侧壁(7)之间为紧密的滑动配合，只要短路板(2)不至于无法在金属腔体(1)中滑动就可以。
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