[实用新型]用于谐振腔的温度补偿机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及具有用于谐振腔的温度补偿机构，具体来说，涉及利用金属扰动棒实现谐振腔的温度补偿的温度补偿机构。

背景技术

谐振腔是重要的微波器件，被广泛应用在滤波器、功率合成器等设备中。谐振频率是谐振腔最重要的参数之一。当大功率广播电视射频信号通过含有谐振腔的设备时，由于谐振腔的功率损耗，会有一部分能量转化为热能，设备的温度会升高，导致谐振腔的体积和形状发生微小的变化。这种变化虽然肉眼察觉不到，但会引起谐振频率的漂移，从而使设备的性能发生变化，影响其正常使用。所以，实际应用中的微波谐振腔必须有好的温度稳定性，必须保证谐振腔的谐振频率在一定温度范围内保持恒定。

为了使微波谐振腔有良好的温度特性，目前比较常用的方法一般可分为两种。一种是采用热膨胀系数小的铟钢材料制作谐振腔。这种材料做成的谐振腔的频率稳定度是由普通的铜或铝做成的谐振腔的10倍左右，但铟钢材料的缺点也比较多，如成本高、不容易焊接、导电率差、材料密度大等。铟钢制成的腔体的内壁必须镀银才能使用。由于银和铟钢的温度膨胀系数相差很大，当腔体在使用中由于温度反复变化，附着在铟钢上的镀银层会剥落。当有一小块先剥落时，该处因为铟钢和银导电率的差异会引起打火，从而加速腔体的损坏。

另一种增加谐振腔温度稳定性的方法就是对谐振腔进行温度补偿。温度补偿(Temperature Compensation)，就是应用某种方法，补偿温度对谐振腔谐振频率所造成的影响，将谐振腔的谐振频率稳定在一个可以接受的范围内。

由于温度补偿技术在实际应用中的重要性，目前出现了多种温度补偿技术。如图1所示的“改变谐振腔外形”技术是其中一种。对于矩形和圆柱波导谐振腔来说，它们的谐振频率由谐振腔的外尺寸决定。因此，改变谐振腔的某些外形尺寸，可以达到温度补偿的效果。对于谐振腔不同的谐振模式，需要正确的选择外形扰动的位置。图1a为腔体壁水平移动的情况，图1b为腔体壁受力变形的情况。这种温度补偿方法直观有效，但缺点也是明显的。对于图1a的情况，腔体壁由于可以自由移动，需要很好地解决移动腔体壁同其它腔体壁的接触问题；对于图1b的情况，由于腔体壁受力需要适当弯曲，因此在制作工艺上有较高要求，且这种温度补偿方法需要的推动力比较大。

另外一种就是“固定同轴腔内导体长度”的技术。对于电容加载的同轴谐振腔来说，温度对谐振频率的影响主要是内导体长度变化造成的。一种增加同轴谐振腔温度稳定性的方法，就是固定同轴腔内导体的长度。如图1c所示。在这种结构中，同轴腔的内导体由两部分组成，它们之间使用簧片接触，使得这两部分可以相对的自由移动。内导体2跟外导体通过一根铟钢棒连接在一起。由于铟钢的热膨胀系数很小，可以认为当温度升高时，内导体2是固定不动的。虽然内导体1受热膨胀，长度增加，但内导体的总长度并不发生改变，这样就起到了稳定谐振频率的作用。这种做法有几点不足。首先是温度补偿不完全。虽然这种结构可以保证温度变化时内导体长度基本不变，但腔体外导体是有变化的，这对谐振腔的谐振频率同样是有影响的。其次就是簧片的接触问题。簧片反复移动和摩擦可能会使得簧片失效。

发明内容

本实用新型是基于微扰理论发展而来的。本实用新型提供了一种用于谐振腔的温度补偿机构，其特征在于，所述温度补偿机构包括：

金属扰动棒，所述金属扰动棒的至少一部分伸入到谐振腔内；

动力源，所述动力源包括至少一个热双金属片，所述动力源随着谐振腔环境温度的变化而向所述扰动金属棒提供朝向谐振腔内或朝向所述谐振腔外的推动力；

偏置构件，所述偏置构件对金属扰动棒产生与动力源相反的推力；

外壳，所述外壳固定在谐振腔体壁上，

接触簧片，所述接触簧片固定在外壳上以使金属扰动棒同外壳间的良好接触；

其中，所述金属扰动棒、动力源和偏置构件设置于所述外壳内，并且金属扰动棒从所述外壳的开放端伸出。

按照本实用新型的温度补偿机构，优选地，所述动力源包括多个热双金属片，这些热双金属片中的每两个热双金属片的小热膨胀率面相对，构成一个热双金属片对，并且多个热双金属片对以大热膨胀率面相接触的方式叠摞成热双金属片组。