溫度補償杆式諧振器的製作方法

2023-05-01 00:20:41 2

專利名稱：溫度補償杆式諧振器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種溫度補償杆式諧振器、一種包括這樣一種杆式諧振器的濾波器、及一種用在這樣一種杆式諧振器中的雙金屬板。更具體地說，本發明涉及這樣一種杆式諧振器，它包括-一個殼體，帶有導電壁，包括側壁、一個底壁及一個頂壁，-至少一個導電諧振器杆，從所述底壁向所述頂壁延伸，所述杆的一個上端部分布置在離開所述頂壁的預定距離處，從而定義一個諧振頻率，-一塊溫度補償板，相鄰所述頂壁布置，並且適於響應溫度變化改變其幾何輪廓，及-耦合裝置，用來向和從諧振器傳輸電磁能量。
這樣一種杆式諧振器特別適於作為在無線電器件中的濾波器的結構零件。
有多種不同種類的諧振器和濾波器，例如空腔諧振器、帶有一根中心杆的同軸諧振器(例如以上敘述種類的)、及介電濾波器。在所有這些種類的諧振器中，已經進行償試以補償由溫度變化引起的尺寸變化，以便保持諧振頻率基本上恆定。
一種傳統方法是在諧振器的各部分中把具有不同熱膨脹係數的各種材料相結合。另一種方法是利用雙金屬元件實現希望的溫度補償。
在US-A-3,414,847(Johnson)中公開的空腔諧振器中，限定箱形空腔的壁之一、或這樣一個壁的至少一部分，由作為整體相對於空腔的其他壁可運動的一個雙金屬盤形成，主要使諧振器能夠調諧。盤安裝在一個軸向可運動塞或軸上，由此能把諧振器調諧到希望諧振頻率。當溫度變化時，雙金屬盤將改變其幾何形狀，並且該結構的目標在於通過盤形狀的這樣一種變化補償溫度產生的尺寸變化。然而，由於諧振頻率取決於空腔的總高度或長度，並且在盤與空腔相對壁之間的距離較大，所以補償效應隨在調諧諧振器時得到的盤的具體位置而變。因此，難以實現準確的溫度補償。然而，該種類的空腔諧振器的整體尺寸較大，至少在約1-2GHz的頻率範圍內。
一個類似的器件在SU-836-711(Savshinskii)中描述，其中補償元件是一個彈性的、鐘形板，該板邊緣固定在一個具有與該板不同的熱膨脹係數的金屬保持架中。是溫度依賴的板的彎曲將確定空腔的有效長度。然而，出現與在先有技術以前例子中的相同的困難。
類似地，US 3,740,677(Motorola)公開一種空腔諧振器，其中在一根軸上的一個柱塞可藉助於安裝在軸上的兩個雙金屬墊片移動。墊片的相應周緣邊緣固定到柱塞的相對側上，由此當墊片響應溫度變化改變其形狀時，柱塞作為整體移動。
另外，一種帶有一個溫度補償雙金屬板的介電諧振器公開在JP-3-22602中。這裡，板對於基本上具有與板相同的直徑的介電諧振器體的相對關係安裝在一個調諧螺釘上。當然，在這樣一種介電諧振器中，電磁能量的主要部分約束在介電或陶瓷體內。因此，板幾何輪廓變化的影響是臨界的。況且，對於較大調諧範圍，實際不可能實現希望的溫度補償以便把諧振頻率保持在一個基本上恆定的值。
帶有一塊溫度補償板的先有技術諧振器的另一個例子是公開在US-A-5,304,968(LK-Products OY)中的同軸諧振器，該諧振器具有在以上第一段中定義的種類。板的中心部分與諧振器的頂壁隔開一個距離，並且板帶有附著到頂壁上的兩個相對邊緣部分。對於頂壁和板，熱膨脹係數是不同的。因此，當溫度變化時板將改變其輪廓，由此在頂壁與諧振器杆自由端之間的電容將變化。然而，因為杆自由端的小面積，難以實現嚴格定義的電容和精確的溫度補償。
相對於這種背景，本發明的一個主要目的在於，實現一種在第一段中定義的種類的諧振器的改進溫度補償，以便不管溫度的不可避免變化而把諧振頻率保持在一個基本恆定的值。
另一個目的在於能夠實現溫度穩定較差的材料的使用和選擇適當的材料，而不需要具有不同熱膨脹係數的混合材料。
又一個目的在於允許獨立於溫度補償需要的措施的諧振頻率調諧。
本發明的再一個目的在於提供一種具有小尺寸並且較容易製造的諧振器。
對於根據本發明的一種諧振器實現這些目的，該諧振器具有如下特徵溫度補償板是一塊具有比諧振器杆大的直徑的雙金屬板。雙金屬板的中央部分固定到諧振器杆的上端，由此與相鄰項壁聯接的雙金屬板定義一個電容，該電容對於諧振頻率具有支配影響，同時與不帶有這樣一種板的杆相比提供杆幾何長度的減小。況且，允許雙金屬板的周緣部分響應溫度變化而自由地彎曲，由此改變在雙金屬板與頂壁之間的電容，以便抵消殼體和諧振器杆的溫度誘導尺寸變化。
試驗已經表明藉助於一種具有這樣一種結構的杆式諧振器有可能實現一種非常穩定的諧振頻率。因為雙金屬板的較大有效面積，頂部電容(在板與頂壁之間)能保持在高值下，同時在其之間保持一定的最小距離，由此結構元件(頂部壁和板)的公差能保持在便於諧振器製造的合理值下。
而且，功率處理能力因為在杆上端與頂壁之間的較大間隙能增大。所以，降低電暈擊穿的危險。
基本上，雙金屬板至少其中央部分是靜止的，因為其中央部分牢固地固定到固定諧振器杆的頂端上。即使例如藉助於布置在相鄰頂壁處的一個調諧元件執行調諧，雙金屬板和相鄰頂壁也彼此相對地保持靜止。因而，在其中進行溫度補償的區域中，即在雙金屬板的周緣部分處，沒有作為調諧過程結果的變化。因此，溫度補償將基本上不受調諧的影響。
已經證明，根據本發明的杆式諧振器的製造較容易和便宜。殼體能在模壓過程中由鋁製造，並且能任意選擇用於諧振器其他部分的材料，而不用考慮各種熱膨脹係數。
況且，由於諧振器杆的較短幾何長度，諧振器、和包含一個或多個這樣的諧振器的任何濾波器的整體尺寸較小。當然，這在多種實際用途中是一個較大優點，象例如在用於行動電話的基站等中的無線電器件。
從實際觀點看，對於殼體還可能有諧振器杆，使用塗有導電材料的塑料材料也可能是便利的。當然，杆可以由與殼體不同的材料製造，只要其表面部分是導電的。
如以上指示的那樣，重要的是，雙金屬板牢固地固定到諧振器杆的頂端上。這通過以一個環形件的形式製造雙金屬板以實際方式完成，使一個孔基本上與諧振器杆的橫截面形狀相對應(在其上端處-在原理上，諧振器杆可以具有一個在其各縱向剖面處不同的橫截面)。固定板的一種最佳方式是使用一種鉚釘連接。從附屬權利要求書將明白這些和其他特徵。
參照附圖將更充分地描述本發明，這些附圖表明本發明的一些最佳實施例。


圖1以示意側剖視圖表示根據一個第一實施例的杆式諧振器；圖2至5以較大比較的部分視圖表示在包括在圖1的杆式諧振器中原杆與雙金屬板之間的連接的各種改進；圖6以示意側剖視圖表示包括三根杆的諧振器的一個第二實施例。
圖1中表明的諧振器包括一個圓柱形或箱形殼體10，包括一個底壁11、側壁12、及形成為蓋的一個頂壁13；以及一個中央諧振器杆14，通常具有與波長的四分之一相對應的電氣長度(在正常操作諧振頻率下)。殼體10的壁11-13以及杆14能由導電材料，例如諸如鋁之類的金屬材料，製成。要不然，這些元件能由在內部塗有導電材料的塑料材料製成，從而形成在殼體10內的空腔15由導電壁表面限定。至此描述的諧振器是一種其中在諧振頻率下通過把諧振器連接到輸入和輸出耦合裝置(在圖1中未表示)上能激勵一個電場的同軸諧振器，如本身已知的那樣。因而，諧振器能用作有一個通帶集中在諧振頻率周圍的帶通濾波器。
如對於熟悉本專業的技術人員也知道的那樣，在頂壁13的中央部分處有一個調諧組件16，包括一個調諧螺釘17和一個鎖緊螺母18。由此，能把諧振頻率調諧到在一定極限內的一個希望值。
根據本發明，一塊雙金屬板20安裝在諧振器杆14頂端處，以便實現溫度補償。板20的中央部分21牢固地固定到杆14上，而其周緣部分22允許響應溫度變化自由地向上和向下彎曲，如由圖1中的虛線指示的那樣。由此，殼體10和杆14的溫度誘導尺寸變化將抵消，以便大大地減小或甚至消除諧振頻率的有關變化，如以上討論的那樣。而且，由於板20降小杆14的長度和諧振器的整體尺寸。
雙金屬板20的外徑應該大於杆14的直徑，最好是後者直徑的1.5至4倍，以便得到上述的有利影響。
最好，如圖2-5中表明的那樣，板是一個帶有一個中心孔21′的環形件20′、20″，中心孔21′基本上與諧振器杆14′、14″的橫截面形狀相對應。便利的是，杆14′的上端部帶有一個中心凹坑或孔23，孔23能部分容納調諧螺釘17，如有必要，則不與後者接觸。
孔23將限定杆14′的一個上套筒部分24，提供有由在套筒部分24的頂部處的外部凹槽形成的凸肩25。由此，雙金屬環形件20′將被安置在一個清晰限定位置。環形件的牢固固定能通過相對於孔21′內邊緣變形套筒部分24的材料實現。
作為一個選擇例，能把一個分離襯管26插入在中央凹坑23中。如在圖3中表示的那樣，藉助於一個固定螺釘28，能把一個底法蘭或壁27固定到凹坑23底上。
在孔21′的上邊緣處可以斜切環形件20′，如圖4中29處所示，由此便於套筒24或襯管26的鉚接，並且實現環形件在固定位置的牢固保持。
在杆14″與板20″之間連接的進一步改進表示在圖5中，其中杆14″的粗大上部提供一個具有彎曲橫截面的外部周緣槽30。環形件20″帶有一個圓形內邊緣31，內邊緣31配合到槽30中並且把環形件20″保持到位，同時允許其彎曲運動。
圖6表明根據本發明諧振器的一個第二實施例，在相同殼體100內的一行中裝有三個諧振器杆14。每根諧振器杆14帶有一塊雙金屬板20，並且相對於相應諧振器杆在頂壁130中布置一個調諧組件16。輸入和輸出裝置150、151也表示在圖6中。
因而，濾波器在殼體中可以包括多個諧振器杆。各杆不必沿直線布置而是處於任何配置中。也可以隨意選擇限定帶有一個或任何希望數量個諧振器杆的殼體的配置。
雙金屬板不必是圓形的，而是可以是正方形、多邊形或任何其他形式，最好相對於諧振器杆的軸線是對稱的。如以上指示的那樣，雙金屬板的中央部分可以粗大，或者提供有一個中心孔。而且，雙金屬板在其停留位置不必是平面的，而是可以全部或部分彎曲，例如作為缽形的。
權利要求
1.一種溫度補償杆式諧振器，包括-一個殼體(10)，帶有導電壁，包括側壁(12)、一個底壁(11)及一個頂壁(13)，-至少一個導電諧振器杆(14)，從所述底壁(11)向所述頂壁(13)延伸，所述杆(14)的一個上端部分布置在離開所述頂壁的預定距離處，從而定義一個諧振頻率，-一塊溫度補償板(20)，相鄰所述頂壁(13)布置，並且適於響應溫度變化改變其幾何輪廓，及-耦合裝置(150、151)，用來向和從諧振器傳輸電磁能量，該諧振器的特徵在於-所述溫度補償板是一塊具有比所述諧振器杆(14)大的直徑的雙金屬板(20)，-所述雙金屬板(20)的一個中央部分(21)固定到所述諧振器杆(14)的所述上端，由此與相鄰頂壁(13)相連的雙金屬板，定義一個對所述諧振頻率具有支配影響的電容，-而允許所述雙金屬板(20)的一個周緣部分(22)響應所述溫度變化自由彎曲，由此改變在雙金屬板(20)與所述頂壁(13)之間的所述電容，以便抵消所述殼體和所述諧振器杆的溫度誘導尺寸變化。
2.根據權利要求1所述的杆式諧振器，其中所述雙金屬板(20)的直徑是所述諧振器杆(14)直徑的1.5至4倍。
3.根據權利要求1所述的杆式諧振器，其中所述雙金屬板(20)是一個帶有一個與所述諧振器杆(14′)的橫截面形狀基本上相對應的孔(21′)的環形件(20′)。
4.根據權利要求3所述的杆式諧振器，其中一個調諧件(16)布置在與所述雙金屬環形件(20′)相對的所述頂壁(13)中，並且其中所述諧振器杆(14′)的所述上端部分帶有一個直徑實質上大於所述調諧件(16)的直徑的中央凹坑(23)。
5.根據權利要求4所述的杆式諧振器，其中雙金屬環形件(20′)藉助於穿過雙金屬環形件的孔(21′)軸向延伸的套筒部分(24)機械地固定到所述諧振器杆(14′)的所述上端部分上。
6.根據權利要求3-5任一項所述的杆式諧振器，其中所述雙金屬環形件(20′)藉助於一種鉚釘連接固定到所述諧振器杆(14′)上。
7.根據權利要求5或6所述的杆式諧振器，其中所述諧振器杆(14′)的一個上部包括一個套筒部分(24)，套筒部分(24)的外周緣表面凹下，以便形成一個用來把所述雙金屬環形件(20′)定位到所述固定諧振器杆上的凸肩(25)。
8.根據權利要求5所述的杆式諧振器，其中所述套筒部分是一個帶有一個上法蘭並且在其下端處固定到在固定的諧振器杆(14′)中的所述凹坑(23)的底部上的分離襯管(26)。
9.根據權利要求8所述的杆式諧振器，其中所述襯套帶有一個底法蘭或一個有用於一個螺釘緊固件(28)的孔的壁(27)。
10.根據權利要求6所述的杆式諧振器，其中所述雙金屬環形件(20′)在所述孔(23)的上部處帶有一個斜切邊緣部分(29)。
11.根據權利要求3所述的杆式諧振器，其中所述雙金屬環形件(20″)的孔被安置在所述固定諧振器杆(14″)的一個圓柱外部表面的圓周槽(30)中。
12.根據權利要求11所述的杆式諧振器，其中限定所述雙金屬環形件(20″)的所述孔的一個內邊緣部分(31)、和所述圓周槽(30)都具有彎曲橫截面形狀。
13.一種包括根據權利要求1-12任一項所述的至少一個諧振器的濾波器。
14.一種雙金屬板(20′)，帶有一個用來固定到濾波器殼體中的一個杆式諧振器(14′)上的中心孔(21′)。
全文摘要
一種溫度補償杆式諧振器,包括:具有導電壁的殼體(10);包括至少一個導電諧振器杆(14),從底壁(11)向頂壁(13)延伸;溫度補償板(20),相鄰所述頂壁(13)布置;及耦合裝置(150、151),用來向和從諧振器傳輸電磁能量。板(20)適於響應溫度變化改變其幾何輪廓。溫度補償板是具有比諧振器杆(14)大的直徑的雙金屬板(20)。所述雙金屬板(20)的中央部分(21)固定到所述諧振器杆(14)的上端,由此與相鄰頂壁(13)相連的雙金屬板定義一個對所述諧振頻率具有支配影響的電容。雙金屬板(20)的周緣部分(22)響應溫度變化自由彎曲,從而改變諧振頻率,以便抵消殼體(10)和諧振器杆(14)的溫度誘導尺寸變化。
文檔編號H01P1/205GK1353875SQ0080841
公開日2002年6月12日 申請日期2000年4月26日 優先權日1999年6月4日
發明者弗雷德裡克·帕爾曼, 安德斯·傑森, 珀·霍伯格 申請人:奧根公司