RU192872U1 - Термостабильный резонатор - Google Patents
Термостабильный резонатор Download PDFInfo
- Publication number
- RU192872U1 RU192872U1 RU2019116912U RU2019116912U RU192872U1 RU 192872 U1 RU192872 U1 RU 192872U1 RU 2019116912 U RU2019116912 U RU 2019116912U RU 2019116912 U RU2019116912 U RU 2019116912U RU 192872 U1 RU192872 U1 RU 192872U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resonator
- housing
- thermostable
- tuning
- atmospheric
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P7/00—Resonators of the waveguide type
- H01P7/06—Cavity resonators
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к технике СВЧ и может быть использована в качестве опорного резонатора в системах стабилизации частоты СВЧ-генераторов, а также в измерительных устройствах, заполняемых газами под различными давлениями, в том числе и значительно выше атмосферного.Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемой полезной модели, является возможность снятия характеристик газов, заполняющих объем термостабильного резонатора при различных давлениях, в частности, значительно превышающих атмосферное. При этом значительно повышается точность измерения, так как рабочая длина резонатора остается постоянной при различных рабочих температурах.Термостабильный резонатор содержит герметичный корпус 1 с герметизирующими крышками 2, два термокомпенсирующих элемента в виде полусферических пружин 3 и 6, два штока 7, два настроечных поршня 4 и 5, установленных с возможностью перемещения вдоль продольной оси корпуса 1. При изменении температуры в широких пределах расстояние между настроечными поршнями 4 и 5 остается неизменным, что обеспечивает стабильность рабочей частоты термостабильного резонатора с высокой точностью. 1 ил.
Description
Полезная модель относится к технике СВЧ и может быть использована в качестве опорного резонатора в системах стабилизации частоты СВЧ-генераторов, а также в измерительных устройствах, заполняемых газами под различными давлениями, в том числе и значительно выше атмосферного.
Известен термостабильный прямоугольный резонатор (Патент СССР №1020893, Н01Р 7/06, опубл. 30.05.1983, бюл. №20), содержащий корпус и термокомпенсатор в виде прямоугольной выгнутой металлической пластины, закрепленной концами на широкой стенке корпуса, а прямоугольная выгнутая металлическая пластина размещена внутри корпуса, и между прямоугольной выгнутой металлической пластиной и стенкой корпуса, на которой она закреплена, дополнительно введен регулировочный винт, установленный в корпусе.
Недостатком известного устройства является невозможность заполнения объема термостабильного резонатора различными газами, находящимися при различных давлениях, в том числе и значительно выше атмосферного.
Известен термостабильный резонатор (Авт. св-во СССР №1394286, Н01Р 7/06, опубл. 07.05.1988, бюл. №17), содержащий корпус, в одной из стенок которого установлен винт с симметрично закрепленным на нем термокомпенсирующим элементом в виде биметаллической пластины, выполненной П-образной, и ее ширина равна величине зазора между ее параллельными сторонами, а также содержится дополнительная пластина, выполненная из биметалла, размещенная в зазоре между параллельными сторонами П-образной биметаллической пластины перпендикулярно им и один конец которой соединен с концом одной параллельной стороны П-образной биметаллической пластины, а другой отстоит от конца другой ее параллельной стороны на расстоянии, на порядок меньше зазора между параллельными сторонами П-образной биметаллической пластины.
Недостатком известного устройства является невозможность заполнения объема термостабильного резонатора различными газами, находящимися при различных давлениях, в том числе и значительно выше атмосферного.
Известен термостабильный резонатор (Авт. св-во СССР №1589335, Н01Р 1/30, 7/06, опубл. 30.08.1990, бюл. №23), содержащий корпус, в одной из стенок которого установлен винт настройки, и термокомпенсирующий элемент в виде биметаллической пластины, закрепленной на винте настройки, на концевой части винта настройки выполнена лыска, а биметаллическая пластина установлена параллельно лыске с зазором относительно нее, много меньшим резонансной длины волны, и обращена внутрь зазора стороной с меньшим коэффициентом линейного расширения.
Недостатком известного устройства является невозможность заполнения объема термостабильного резонатора различными газами, находящимися при различных давлениях, в том числе и значительно выше атмосферного.
Известен термостабильный резонатор (Авт. св-во СССР №1628111, Н01Р 7/06, опубл. 15.02.1991, бюл. №6), содержащий цилиндрический корпус и крышку, внутри цилиндрического корпуса соосно установлен центральный проводник, причем крышка и центральный проводник выполнены из материалов, имеющих разные значения температурного коэффициента линейного расширения, а крышка соосно закреплена на центральном проводнике и ее диаметр меньше внутреннего диаметра цилиндрического корпуса, при этом цилиндрический корпус и центральный проводник выполнены из материала с одинаковым температурным коэффициентом линейного расширения α1, а температурный коэффициент линейного расширения α2 материала крышки выбран согласно условию
Недостатком известного устройства является невозможность заполнения объема термостабильного резонатора различными газами, находящимися при различных давлениях, в том числе и значительно выше атмосферного.
Наиболее близким из числа известных технических решений является термостабильный резонатор (Авт. св-во СССР №1115286, H01P 7/06, опубл. 07.08.1988, бюл. №29), содержащий корпус и термокомпенсирующий элемент в виде стержня, расположенного в стенке корпуса параллельно его оси и соединенного одним концом с настроечным поршнем, и введенный полый цилиндр, один конец которого соединен с корпусом, а другой конец - с другим концом стержня, который размещен внутри полого цилиндра, при этом стержень и полый цилиндр выполнены из материалов с различными температурными коэффициентами линейного расширения.
В случае повышения окружающей температуры вследствие теплового расширения увеличивается диаметр и длина корпуса, а, следовательно, резонансная частота понижается. В то же время увеличивается длина полого цилиндра и стержня, но, поскольку коэффициент линейного расширения материала, из которого изготовлен полый цилиндр, значительно больше, чем у стержня, в результате настроечный поршень втягивается внутрь корпуса, что ведет к повышению резонансной частоты.
Недостатком известного устройства является невозможность заполнения объема термостабильного резонатора различными газами, находящимися при различных давлениях, в том числе и значительно выше атмосферного.
Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства-прототипа, является наличие в конструкции негерметичного корпуса с настроечным поршнем, перемещающимся по отношению к корпусу, причем между корпусом и настроечным поршнем всегда присутствует щель, принципиально необходимая для термокомпенсации резонатора.
Это обусловлено тем, что в устройстве-прототипе решалась задача температурной стабилизации рабочей частоты резонатора и не предусматривалось его использование при заполнении его объема различными газами, которые могут находиться под различными давлениями, в том числе значительно выше атмосферного.
Основной задачей, на решение которой направлен заявляемый объект - термостабильный резонатор, является его возможность работы в СВЧ-генераторах при измерении характеристик газов, находящихся под различным давлением, значительно отличающимся от атмосферного давления.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемой полезной модели, является возможность снятия характеристик газов, заполняющих объем термостабильного резонатора при различных давлениях, в частности, значительно превышающих атмосферное. При этом значительно повышается точность измерения, так как рабочая длина резонатора остается постоянной при различных рабочих температурах.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее корпус, термокомпенсирующий элемент, настроечный поршень, установленный внутри корпуса с возможностью перемещения вдоль его продольной оси, дополнительно введены два штока, второй термокомпенсирующий элемент и второй настроечный поршень, установленный внутри корпуса с возможностью перемещения вдоль его продольной оси зеркально по отношению к первому настроечному поршню, причем корпус выполнен в виде полого цилиндра и двух герметизирующих крышек, а термокомпенсирующие элементы выполнены в виде полусферических пружин, закрепленных по периметру на боковой стенке полого цилиндра и выпуклостью обращенных к герметизирующим крышкам корпуса, и термокомпенсирующие элементы установлены зеркально по отношению друг к другу и размещены между торцами корпуса и настроечными поршнями, соединенными с термокомпенсирующими элементами штоками, один конец каждого штока закреплен в центре полусферической пружины, другой конец жестко закреплен в центре настроечного поршня.
Технический результат достигается за счет выполнения корпуса герметичным с двумя герметизирующими крышками с возможностью его заполнения различными газами при различных давлениях, а термокомпенсирующие элементы выполнены в виде полусферических металлических пружин, соединенных с помощью штоков с настроечными поршнями, обеспечивают при прогибе пружин перемещение настроечных поршней внутри корпуса вдоль его продольной оси таким образом, чтобы длина резонатора не менялась при различных рабочих температурах.
В качестве доказательства достижения технического результата и работоспособности заявляемого термокомпенсированного резонатора приведем оценочные расчеты температурной компенсации рабочей частоты резонатора в диапазоне изменения температур
Для расчета используют значения температурных коэффициентов линейного расширения следующих материалов:
Эти данные взяты из физических справочников для температуры
Т=293 К.
Выбирают типовой полуволновый резонатор из латуни дециметрового диапазона, работающий на частоте f=1000 МГц. Тогда при Т=293 К длина полуволнового резонатора будет равна
Длина резонатора Lро=150 мм - это расстояние между двумя настроечными поршнями при температуре Т=293 К.
Пусть при температуре Т=293 К внутренний диаметр резонатора
dpo=0,05 м=50 мм.
Сначала рассмотрим, как изменится длина и диаметр резонатора при увеличении температуры на ΔT=10 К.
Длина резонатора стала
Lp+=Lpo(1+αлΔT)=150(1+18,7⋅10-6⋅10)=150,03 мм.
Удлинение резонатора составило величину Lp+≈0,03 мм.
Диаметр резонатора увеличился на величину Δdp+=50⋅18,7⋅10-6⋅10=0,00935 мм.
Диаметр полусферической пружины из фосфористой бронзы при
Т=293 К равен dбо=50 мм.
При нагреве на ΔT=10 К диаметр пружины должен был измениться на величину Δdб+=dбо⋅αб⋅ΔT=50⋅17,5⋅10-6⋅10=0,00875 мм.
При закреплении пружины по всему периметру корпуса резонатора происходит изменение формы (растяжение) при нагреве корпуса резонатора и пружины на ΔT=10 К, что приводит к сдвигу штока, направленному навстречу удлинения корпуса резонатора.
Вторым фактором компенсации температурных уходов настроечных поршней является факт температурного удлинения материала штоков. Штоки выполнены из алюминия (точнее из его сплава Д16).
Пусть длина штока при Т=293 К равна Lшто=58,54 мм.
Удлинение штока должно быть равно половине удлинения корпуса резонатора, находящегося между двумя настроечными поршнями, то есть так как в конструкции термостабильного резонатора предусмотрено два штока и два настроечных поршня, а корпус резонатора удлиняется от своей середины в обе стороны на величину
При нагреве штока на ΔT=10 К его удлинение составит величину
Теперь рассмотрим, как изменится длина и диаметр резонатора при уменьшении температуры на ΔT=10 К.
Длина резонатора стала
Lp-=Lpo(1-αлΔT)=150(1-18,7⋅10-6⋅10)=149,97 мм.
Укорочение резонатора составило величину Lp-≈0,03 мм.
Диаметр резонатора уменьшился на величину Δdp-=dpo⋅αл⋅10=50⋅18,7⋅10-6⋅10=0,00935 мм.
Диаметр полусферической пружины из фосфористой бронзы при
Т=293 К равен dбо=50 мм.
При охлаждении на ΔT=10 К диаметр пружины должен был измениться на величину Δdб-=dбо⋅αб⋅10=50⋅17,5⋅10-6⋅10=0,00875 мм.
При закреплении пружины по всему периметру корпуса резонатора происходит изменение формы (выпучивание) пружины и появляется сдвиг штока, направленный навстречу укорочению длины корпуса резонатора.
Вторым фактором компенсации температурных уходов настроечных поршней является факт температурного укорочения материала штоков.
Длина штока при Т=293 К равна Lшто=58,54 мм.
Укорочение штока должно быть равно половине укорочения корпуса резонатора, находящегося между двумя настроечными поршнями, то есть так как в конструкции термостабильного резонатора предусмотрено два штока и два настроечных поршня, а корпус резонатора укорачивается от своей середины в обе стороны на величину
При охлаждении штока на ΔT=10 К его укорочение составит величину
Результаты расчета доказывают, что термокомпенсированный резонатор, работающий в дециметровом диапазоне и выполненный из обычных дешевых материалов (корпус из латуни, пружины из фосфористой бронзы, штоки из сплава алюминия дюраля Д16), может обеспечить практически 100%-ю компенсацию температурного ухода частоты резонатора как при увеличении температуры, так и при ее уменьшении, по крайней мере в диапазоне температур Расчетное значение длины штока следует уменьшить на некоторую величину, определяемую экспериментально, так как к увеличению длины штока или к ее уменьшению добавляются величины механического сдвига поршня в ту или иную сторону при изменении формы пружины при увеличении или уменьшении температуры в пределах 10 К.
Проведенный заявителем анализ уровня техники установил, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественным всем признакам заявленного объекта термостабильный резонатор отсутствуют, следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «новизна».
Результаты поиска известных технических решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленной полезной модели, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники.
Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленной полезной модели преобразований на достижение указанного технического результата и полезная модель основана на замене какой-либо части устройства аналога другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такого дополнения, следовательно, заявленная полезная модель соответствует изобретательскому уровню.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен разрез термостабильного резонатора по его продольной оси.
Устройство термостабильный резонатор содержит корпус 1, выполненный в виде полого цилиндра, две герметизирующие крышки 2, установленные на торцах полого цилиндра корпуса 1, первый термокомпенсирующий элемент 3, первый настроечный поршень 4, второй настроечный поршень 5, установленный внутри корпуса с возможностью перемещения вдоль его продольной оси зеркально по отношению к первому настроечному поршню 4, второй термокомпенсирующий элемент 6, причем термокомпенсирующие элементы 3 и 6 выполнены в виде полусферических пружин, закрепленных по периметру на боковой стенке полого цилиндра и выпуклостью обращенных к герметизирующим крышкам корпуса 2, и установлены зеркально по отношению друг к другу, размещены между торцами корпуса и настроечными поршнями 4 и 5, два штока 7, соединенных с термокомпенсирующими элементами 3 и 6, причем один конец каждого штока 7 закреплен в центре полусферической пружины, а другой конец - жестко закреплен в центрах настроечных поршней 4 и 5.
Термостабильный резонатор работает следующим образом.
В случае повышения окружающей температуры из-за теплового расширения увеличивается длина полого цилиндра корпуса 1 и его диаметр, следовательно, резонансная частота резонатора понижается. При увеличении диаметра полусферические пружины термокомпенсирующих элементов 3 и 6 растягиваются и перемещают штоки 7 и закрепленные с ними настроечные поршни 4 и 5 таким образом, что расстояние между настроечными поршнями 4 и 5 остается постоянным, значит и резонансная частота резонатора не изменяется. Дополнительная компенсация происходит из-за теплового удлинения штоков 7, длина которых и материал с необходимым температурным коэффициентом линейного расширения подбираются экспериментально при различных соотношениях длины корпуса резонатора 1 и диаметра настроечных поршней 4 и 5, при этом добиваются полной температурной компенсации резонансной частоты термостабильного резонатора с высокой точностью при колебаниях окружающей температуры.
Герметизирующие крышки 2 позволяют исследовать заполняющие объем корпуса 1 различные газы, находящиеся при различных давлениях, в частности и значительно выше атмосферного.
Как следует из вышеизложенного, достижение технического результата, то есть снятие характеристик газов, заполняющих объем термостабильного резонатора при различных давлениях, в частности значительно превышающих атмосферное, при повышении точности измерения, обеспечивается наличием в конструкции термостабильного резонатора герметичного корпуса 1 с герметизирующими крышками 2, двух термокомпенсирующих элементов в виде полусферических пружин 3 и 6, двух штоков 7, двух настроечных поршней 4 и 5, установленных с возможностью перемещения вдоль продольной оси корпуса 1. При изменении температуры в широких пределах расстояние между настроечными поршнями 4 и 5 остается неизменным, что обеспечивает стабильность рабочей частоты термостабильного резонатора с высокой точностью.
Сопоставление параметров, характеризующих заявляемую полезную модель и прототип, позволяет сделать вывод, что заявляемый термостабильный резонатор обладает новизной и соответствует изобретательскому уровню.
Таким образом, приведенные сведения доказывают, что при осуществлении заявленной полезной модели выполняются следующие условия:
1. средство, воплощающее устройство - полезную модель, при его осуществлении, предназначено для использования в радиотехнике, а именно, в качестве опорного резонатора в системах стабилизации частоты СВЧ-генераторов, а также в измерительных устройствах, позволяющих измерять физические характеристики газов, находящихся под различными давлениями, в том числе и значительно превышающих атмосферное давление;
2. для заявленной полезной модели, в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы, подтверждена возможность ее осуществления с помощью описанных или других известных до дачи подачи заявки средств;
3. средства, воплощающие заявленную полезную модель при ее осуществлении, способны обеспечить получение указанного технического результата.
Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Claims (1)
- Термостабильный резонатор, содержащий корпус, термокомпенсирующий элемент, настроечный поршень, установленный внутри корпуса с возможностью перемещения вдоль его продольной оси, отличающийся тем, что в устройство дополнительно введены два штока, второй термокомпенсирующий элемент и второй настроечный поршень, установленный внутри корпуса с возможностью перемещения вдоль его продольной оси зеркально по отношению к первому настроечному поршню, корпус выполнен в виде полого цилиндра и двух герметизирующих крышек, термокомпенсирующие элементы выполнены в виде полусферических пружин, закрепленных по периметру на боковой стенке полого цилиндра и выпуклостью обращенных к герметизирующим крышкам корпуса, термокомпенсирующие элементы установлены зеркально по отношению друг к другу и размещены между торцами корпуса и настроечными поршнями, соединенными с термокомпенсирующими элементами штоками, один конец каждого штока закреплен в центре полусферической пружины, другой конец жестко закреплен в центре настроечного поршня.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019116912U RU192872U1 (ru) | 2019-05-31 | 2019-05-31 | Термостабильный резонатор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019116912U RU192872U1 (ru) | 2019-05-31 | 2019-05-31 | Термостабильный резонатор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU192872U1 true RU192872U1 (ru) | 2019-10-03 |
Family
ID=68162427
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019116912U RU192872U1 (ru) | 2019-05-31 | 2019-05-31 | Термостабильный резонатор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU192872U1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU836711A1 (ru) * | 1972-04-17 | 1981-06-07 | Предприятие П/Я Х-5263 | Термокомпенсированный резонатор |
SU1415286A1 (ru) * | 1986-06-18 | 1988-08-07 | Институт радиофизики и электроники АН УССР | Термостабильный резонатор |
WO1993009575A1 (en) * | 1991-11-05 | 1993-05-13 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | High-temperature superconductor-dielectric resonator |
US6169468B1 (en) * | 1999-01-19 | 2001-01-02 | Hughes Electronics Corporation | Closed microwave device with externally mounted thermal expansion compensation element |
EP1376748B1 (en) * | 2002-06-20 | 2007-10-24 | Com Dev Ltd. | Phase stable waveguide assembly |
-
2019
- 2019-05-31 RU RU2019116912U patent/RU192872U1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU836711A1 (ru) * | 1972-04-17 | 1981-06-07 | Предприятие П/Я Х-5263 | Термокомпенсированный резонатор |
SU1415286A1 (ru) * | 1986-06-18 | 1988-08-07 | Институт радиофизики и электроники АН УССР | Термостабильный резонатор |
WO1993009575A1 (en) * | 1991-11-05 | 1993-05-13 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | High-temperature superconductor-dielectric resonator |
US6169468B1 (en) * | 1999-01-19 | 2001-01-02 | Hughes Electronics Corporation | Closed microwave device with externally mounted thermal expansion compensation element |
EP1376748B1 (en) * | 2002-06-20 | 2007-10-24 | Com Dev Ltd. | Phase stable waveguide assembly |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2516976B1 (en) | Fatigue resistant thermowell and methods | |
Sette et al. | Energy transfer by collisions in vapors of chlorinated methanes | |
RU192872U1 (ru) | Термостабильный резонатор | |
US3528206A (en) | Thermal expansion compensation device | |
US11029177B2 (en) | Pressure compensated sensors | |
RU2687688C2 (ru) | Вакуумный теплоизоляционный контейнер | |
CN109581159A (zh) | 一种绝缘液体液态、气态及气液混合态介电特性测试腔 | |
FI68318B (fi) | Tryckmaetanordning av vibrationstraodtypen | |
Kambic et al. | High bulk modulus of ionic liquid and effects on performance of hydraulic system | |
JPWO2017064802A1 (ja) | 測定装置の温度変位による測定誤差補正方法及び該方法を用いた質量分析装置 | |
ITCO20110033A1 (it) | Scambiatore di calore integrato con compensazione della pressione e metodo | |
Ricker et al. | Transient heating in fixed length optical cavities for use as temperature and pressure standards | |
US5039966A (en) | Temperature-compensated tuning screw for cavity filters | |
US3034078A (en) | Temperature compensated microwave cavity | |
US10712220B2 (en) | Pressure sensor | |
Akimov et al. | Vibration resistance analysis of contact systems in vacuum switching devices | |
US6169468B1 (en) | Closed microwave device with externally mounted thermal expansion compensation element | |
Yu et al. | A temperature sensor based on a whispering gallery mode resonator | |
US3935552A (en) | Two reference cavity structure for frequency tracking as a function of temperature | |
Gotoh et al. | Temperature stability and reproducibility of pressure-controlled sodium-filled heat pipe furnaces | |
RU2449300C1 (ru) | Способ определения диэлектрической проницаемости материала | |
Tatsumoto et al. | A device for measuring the linear compressibility of solids | |
Patnaik | A Passive Electromagnetic Pressure Sensor for Application in Harsh Environments | |
Nagata et al. | Improvement of a 3He Circulation Compressor for a Closed Cycle Dilution Refrigerator for Space | |
Claggett et al. | Filled-Bulb and Glass-Stem Thermometers |