用於微波諧振器的可調節溫度補償系統的製作方法
2023-05-26 09:56:51
專利名稱：用於微波諧振器的可調節溫度補償系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及在地面或空間通信領域中普遍使用的微波諧振器。
背景技術：
微波諧振器是一種電磁電路，該電路被調諧成以精確的諧振頻率傳遞能量。
可將微波諧振器用於形成過濾器，以濾去濾波器的通頻帶之外的信號的頻率。
諧振器採取一種形成諧振空腔的結構形式，該諧振空腔的尺寸限定了所需的諧振頻率。
因此，引起其容積變化的空腔尺寸的任何變化會導致其諧振頻率的頻移，並由此引起濾波器通頻帶的變化。
由溫度變化引起的空腔壁的膨脹或收縮可以導致諧振空腔尺寸的變化，且這種尺寸的變化與材料的熱膨脹係數成比例地增加。
存在用於補償由溫度變化引起的空腔容積的變化的幾種現有技術，以便使諧振頻率保持在正常的溫度(環境溫度大約為20℃)條件下的預先確定值。
這些現有技術通常基於這樣的組成元件的使用，即，這些組成元件是空腔自身結構的組成部分，並且由具有不同的熱膨脹係數的材料製成，其中一種材料的係數比其它材料的係數低得多。將這些組成元件以如下方式布置，即，沿相反方向發生膨脹，從而在溫度升高的條件下引起空腔的變形，該變形減小空腔的容積。
通常使用的第一種材料、例如殷鋼(Invar)(註冊商標)具有非常低的熱膨脹係數。所使用的第二種材料一般是鋁，其具有比殷鋼高的熱膨脹係數，然而另一方面，除了其密度低因而質輕外，鋁還具有高的熱耗散能力，這使其特別適合於空間應用。
還存在基於如下相同原則的位於空腔外部的補償裝置，即，使用具有不同熱膨脹係數的兩種材料。更多的細節參見例如在2001年8月28日提交的專利申請EP 1 187 247中給出的溫度補償裝置的說明書。
這些不同技術方案的缺點是每個溫度補償裝置必須具有適合諧振空腔長度的尺寸，溫度補償裝置與該諧振空腔相關聯或者是其組成部分。這樣，必須將溫度補償裝置形成為具有適合於每個不同空腔長的尺寸。
發明內容
本發明通過提出一種同樣適合於相同長度的空腔和不同長度的空腔的系統來解決該問題。
本發明還提出一種溫度補償系統，其調節裝置使諧振器具有高的溫度穩定性。
本發明包括這樣一種系統，該系統包括一具有至少一個空腔的微波諧振器，該空腔具有預定的諧振頻率，該裝置還包括一溫度補償系統，其由具有這樣一種熱膨脹係數的材料製成，即，該熱膨脹係數相比於由其製成所述空腔的材料的熱膨脹係數是非常低的，並且該溫度補償系統包括一用於抵消溫度變化對諧振器產生的影響的結構，從而使空腔的諧振頻率保持在預定的範圍內，並且該裝置還包括一適於調整空腔的容積的溫度補償調節裝置，以將諧振頻率的值調節為預定的值，在該裝置中，所述空腔包括具有一縱向軸線和兩個相對端部的圓柱狀壁，其中一個端部由可變形的罩蓋封住，並且使該溫度補償系統和溫度調節裝置彼此相聯並聯接到諧振器上，以便沿對應於空腔的縱向軸線的軸線對空腔的罩蓋施加作用力。
在一個優選實施例中，所述空腔包括封住空腔的一個端部的基底和被連接到該基底上並沿所述空腔的縱向軸線伸出空腔的杆，該補償調節裝置圍繞所述杆布置並包括溫度補償系統的一個組成元件，該溫度補償系統由具有非常低的熱膨脹係數的材料製成。
補償調節裝置有利地包括一個螺釘，該螺杆由具有非常低的熱膨脹係數的材料製成，在螺杆外壁上攻有螺紋，並且具有罩蓋的杆穿過其中的中空軸。
根據本發明的另一個特徵，溫度補償系統包括兩根杆，所述杆由具有非常低的熱膨脹係數的材料製成並與空腔沿徑向相對，該空腔具有兩個翼片，所述杆被固定到相應翼片上。
所述杆位於罩蓋的基底的每側上，並通過一鐙形構件(stirrupmember)在基底上方聯接在一起，該鐙形構件形成有用於中空軸螺釘的螺紋通道，並且罩蓋的杆穿過該螺釘。
所述補償調節裝置包括一個鎖緊螺母，其在鐙形構件上方圍繞所述螺釘。
根據另一特徵，諧振器的空腔及其翼片由鋁壁限定，補償調節螺釘由殷鋼製成。
通過閱讀以示例性且非限定性的例子的方式並參照附圖地給出的下列說明，可清楚地了解本發明的其它特徵和優點，其中圖1是本發明的裝置的一個優選實施例的示意性剖視圖。
圖2是一具有兩個諧振空腔的裝置的示意性透視圖。
圖3是溫度補償調節螺釘的俯視圖。
具體實施例方式
圖1中所示的裝置1包括至少一個微波諧振器10、一個用於該諧振器的溫度補償系統20以及一個補償調節裝置40。在一個優選實施例中，溫度補償系統包括補償調節裝置40。
補償系統20用於通過調整空腔的容積來補償由溫度升高引起的諧振器空腔的容積變化，從而使空腔的諧振頻率保持在預定的範圍內。
如果補償不足以獲得其諧振頻率對應於預定諧振頻率、即在常溫條件下操作時的空腔的諧振頻率的空腔，調節系統能通過增加或者減少空腔的容積來修正該容積。
因此，儘管其可能受溫度變化的影響，本發明的溫度補償和調節系統能夠保持諧振器的諧振頻率，即使諧振器的空腔在長度上存在細微差別(一至幾毫米的數量級)。
就一切情況而論，本發明的調節裝置使諧振器具有高的溫度穩定性。
圖1中所示的諧振器10採取圓柱狀空腔11的形式，該空腔具有可以被聯接到另一個空腔上的底111(如圖2所示)以及一個罩蓋112。該罩蓋112具有被固定到空腔上並由位於空腔11的縱向軸線上的更小直徑的杆114延伸的圓柱狀基底113。
空腔11在其外壁上具有沿徑向相對的兩個翼片115和116，所述翼片延伸基本上超過空腔高度的頂部四分之三，即在罩蓋端部處。
將由具有較低的熱膨脹係數的材料製成的杆21和杆22分別固定這些翼片的底端210和220上。所述杆在罩蓋112的基底的每側上平行於其縱向軸線、即其杆114延伸。
將兩根杆的上端部固定到鐙形構件30上，該鐙形構件具有部分32和橫向部分33，該部分32中嵌套有杆21和杆22的端部，該橫向部分33在兩桿之間延伸並結合有用於罩蓋的杆114的通道34，由此環繞後者和用於夾緊溫度補償系統的杆的構件40。構件40由具有較低的熱膨脹係數的材料製成。這些構件的結合提供了溫度補償。
這樣，將杆設置在罩蓋的基底113的平面的每側，該平面作為用於罩蓋可能遭受的由溫度補償系統和補償調節系統所引起的變形的參考平面。
溫度補償調節系統包括夾緊構件40。為此，構件40採取具有中空軸的螺杆40的形式，該中空軸的直徑適於杆114的直徑，從而可將其圍繞杆放置。所述螺杆穿過鐙形構件30中的螺紋通道34。螺杆40的外壁攻有螺紋，並且其內壁是光滑的。杆114是光滑的，杆114和螺杆40之間的配合是滑動配合，並且藉助於容納在螺桿頭部41中的螺釘62和螺釘63而將螺杆40附著(夾緊)到杆114上，從而實現兩個構件之間的連接。
這樣，可將螺杆40圍繞杆114升高或者降低。將鎖緊螺母50放置在形成於鐙形構件30中的通道的上方，以在調節後者時，使螺杆的位置固定。
螺杆40的頭部41是分開式的且形成有多個具有彈性的部分，當其被夾緊時，鎖緊杆114。為此，螺杆的頭部41包括相對杆114的軸線沿徑向相對的兩個孔，並且兩個螺釘62和63沿相反的方向穿過這兩個孔，以夾緊圍繞杆114的頭部的部分。
杆21、杆22以及螺杆40由具有較低的熱膨脹係數的材料製成，例如Invar。
包括空腔11、空腔的翼片115和116以及蓋罩112的諧振器10由具有高的熱耗散能力的材料(例如鋁)製成，但其具有比杆21和22以及螺杆40的熱膨脹係數更高的熱膨脹係數。
溫度補償系統包括藉助於鐙形構件和螺杆連接到空腔和罩蓋上兩根杆。
在諧振器操作的實際條件下執行諧振頻率測量之後(即，在使諧振器經受將要求它在其下操作的溫度之後)，調節螺杆40的位置。
因此，當空腔在由於溫度升高而趨向於沿縱向膨脹時，杆和螺杆在罩蓋的軸線上施加使其變形的作用力。
諧振頻率保持在預定值的範圍內。通過將螺杆40旋進或旋出來將諧振頻率改變成預定值，從而調節補償。
調節裝置40提供由杆和螺杆提供的額定補償的大致±10％的範圍，該範圍通過調節螺杆的位置而獲得。
圖2是本發明的裝置的概況圖。在該例子中，諧振器包括兩個相聯的諧振空腔10和90。每個諧振空腔配備有根據本發明的溫度補償系統20和補償調節裝置40。可以觀察到諧振空腔90的信號輸入91。在該圖2和圖3中可看到用於調節杆114的螺釘62和63。
圖3示出了補償調節螺杆40的頭部41的構造。
權利要求
1.一種系統，其包括一種具有至少一個空腔的微波諧振器，該空腔具有預定的諧振頻率，所述裝置還包括一種溫度補償系統，其由具有這樣一種熱膨脹係數的材料製成，即，該熱膨脹係數相比於由其製成所述空腔的材料的熱膨脹係數是非常低的，並且該溫度補償系統包括用於抵消溫度變化對諧振器產生的影響的結構，從而使所述空腔的諧振頻率保持在預定的範圍內，並且所述裝置還包括適於調整所述空腔的容積的溫度補償調節裝置，以將所述諧振頻率的值調節為預定的值，在該裝置中，所述空腔包括具有縱向軸線和兩個相對端部的圓柱狀壁，其中一個端部由可變形的罩蓋封住，並且使所述溫度補償系統和所述溫度調節裝置彼此相聯並聯接到所述諧振器上，以便沿對應於所述空腔的縱向軸線的軸線對所述空腔的所述罩蓋施加作用力。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵為，所述空腔包括封住所述空腔的一個端部的基底和被連接到所述基底上並沿空腔的縱向軸線延伸到所述空腔之外的杆，所述補償調節裝置圍繞所述杆布置並包括所述溫度補償系統的一個組成元件，該溫度補償系統由具有非常低的熱膨脹係數的材料製成。
3.如權利要求2所述的裝置，其特徵為，所述補償調節裝置包括螺杆，該螺杆由具有非常低的熱膨脹係數的材料製成，在該螺杆外壁上攻有螺紋，並且該螺杆還具有所述罩蓋的所述杆從其中穿過的中空軸。
4.如權利要求1所述的裝置，其特徵為，所述溫度補償系統包括兩根杆，所述杆由具有非常低的熱膨脹係數的材料製成並相對於所述空腔沿徑向相對，該空腔具有兩個翼片，所述杆被固定到相應的翼片上。
5.如權利要求4所述的裝置，其特徵為，所述杆位於所述罩蓋的所述基底的每側上，並通過鐙形構件在所述基底上方聯接在一起，該鐙形構件形成有用於所述中空軸螺杆的螺紋通道，並且所述罩蓋的所述杆穿過所述螺杆。
6.如權利要求5所述的裝置，其特徵為，所述補償調節裝置包括一個鎖緊螺母，其在所述鐙形構件上方圍繞所述螺杆。
7.如權利要求4所述的裝置，其特徵為，所述諧振器的所述空腔及其翼片由鋁壁限定。
8.如權利要求3所述的裝置，其特徵為，所述補償調節螺杆由Invar製成。
全文摘要
一種裝置，其包括具有至少一個空腔的微波諧振器，該空腔具有預定的諧振頻率。該裝置還包括溫度補償系統，其由具有這樣一種熱膨脹係數的材料製成，即，該熱膨脹係數相比於由其製成所述空腔的材料的熱膨脹係數是非常低的，並且該溫度補償系統包括一用於抵消溫度變化對諧振器產生的影響的結構，從而使空腔的諧振頻率保持在預定的範圍內。該裝置還包括適於調整空腔的容積的溫度補償調節裝置，以將諧振頻率的值調節為預定的值。空腔包括具有縱向軸線和兩個相對端部的圓柱狀壁，其中一個端部由可變形的罩蓋封住，並且使該溫度補償系統和溫度調節裝置彼此相聯並聯接到諧振器上，以便沿對應於空腔的縱向軸線的軸線對空腔的罩蓋施加作用力。
文檔編號H01P1/208GK1812188SQ20051011719
公開日2006年8月2日 申請日期2005年11月2日 優先權日2004年11月9日
發明者若埃爾·拉戈斯, 多米尼克·比加達 申請人:阿爾卡特公司