[实用新型]用于铷钟的圆柱形波导微波腔

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种波导微波腔，具体地说，涉及一种用于铷钟的圆柱形波导微波腔。

背景技术

铷钟是原子钟的一种，原子钟是以原子跃迁谱线频率作为计量基准，是提供标准频率和时间的仪器设备。铷钟作为原子钟的一种，与其他原子钟相比，具有体积小、重量轻、功耗低的特点，是目前应用最广泛的原子钟。铷钟的基本原理是，锁定压控晶振输出频率经倍频器倍频到铷原子跃迁频率6.8G微波频率信号后馈入原子吸收泡与原子发生共振作用而输出鉴频信号，再经同步检波、滤波后得到直流误差信号去锁定压控晶振，使晶振的输出与原子跃迁频率一样稳定的标准频率。因此将6.8G微波频率信号高效地馈入原子吸收泡是设计铷钟的关键技术之一。

现有的传统的方案是将原子吸收泡放置于一个微波腔内，再将6.8G微波频率信号馈入微波腔形成谐振的驻波场而实现与原子吸收泡内的原子钟共振作用。由于微波腔内放置有原子吸收泡，是原子与电子线路系统发生相互作用的地方，一般要求微波腔谐振在6.8G的原子跃迁频率，因而微波腔成为铷钟体积最大的部件。要实现6.8G的微波谐振腔，这个谐振腔的尺寸以及腔内部件必须要满足谐振要求。近年来，小型化成为铷钟发展的重要方向，微波腔作为铷钟体积最大的部件，微波腔的小型化也就成为研究和设计的重点内容。铷钟的科技工作者在微波腔小型化方面陆续取得了一些进展。

目前比较先进的微波腔仍然存在一些缺陷：体积较小的微波腔结构复杂、加工制造困难；易于加工制造的微波腔耦合效率较低，对微波腔的制造精度要求非常高，不利于批量生产；精度较高的微波腔转动耦合环时调试比较困难，而且微波泄漏严重，不利于批量调试生产。

实用新型内容

本实用新型提供一种用于铷钟的圆柱形波导微波腔，目的在于克服现有的微波腔无法同时满足体积小、结构简单且可批量生产、精确度高、能有效抑制微波泄漏的缺陷。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

用于铷钟的圆柱形波导微波腔，包括呈圆柱状且上端面开口、呈槽形的波导管、设置在该波导管圆柱体内的原子吸收泡、设置在该波导管开口位置的光电组件，该波导管上部侧面还水平设置有与其活动连接的金属调节螺杆，且该波导管底部中间还设置有通光孔。

为了准确调节微波功率，所述金属调节螺杆与波导管螺纹连接。

为了精确实现光电组件的功能，所述光电组件包括上端面开口的呈空心圆柱状的腔端盖，穿过该腔端盖下端面的穿芯电容，设置在腔端盖的腔体内用于产生微波频率信号的阶跃二极管，设置于腔端盖腔体内、位于阶跃二极管与穿芯电容之间的光电池，以及设置在腔端盖下端面上方、且与该腔端盖下端面平行的呈半圆形的耦合环，该耦合环分别与阶跃二极管和穿芯电容相连。

为了固定耦合环，所述阶跃二极管与腔端盖下端面相垂直，同时阶跃二极管与穿芯电容设置在腔端盖腔体内同一条直径方向上。

进一步的，所述耦合环的直径的两端分别与穿芯电容和阶跃二极管相连。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）本实用新型相比现有技术来讲，由光电组件和波导管组成外围部分的波导微波腔体积小，并且在该波导管内设置有吸收泡，只要馈入的微波足够强，腔的尺寸可以远远小于谐波微波腔和现有技术中波导腔体的尺寸；同时本实用新型采用的是半圆形的耦合环，相比起传统技术中采用U形的耦合环来讲，半圆形耦合环的微波功率更大、耦合效率更高，可进一步地减小波导管的尺寸。

（2）本实用新型于采用波导管组成的波导腔，腔体内的微波以特定的行波模式传输，不需要传统小型微波腔所需要的介质环，腔体内只有容纳原子的原子吸收泡以及调谐微波最佳功率的金属调节螺杆，因此本实用新型结构简单、易于加工和调试，非常适合批量生产。

（3）本实用新型在光电组件上设计了专门阻止微波反向辐射的穿芯电容，可有效地抑制微波泄漏及引起的电池干扰。

（4）本实用新型由于波导管尺寸足够小，因此所需加热功率同比减少，这使得铷钟整机的跟随减小，有利于铷钟应用于有低功耗要求的工程领域。

附图说明

图1为本实用新型的剖面结构示意图。

图2为本实用新型中光电组件的立体结构示意图。

其中，附图标记对应的部件名称为：

1—光电组件，2—波导管，3—吸收泡，4—金属调节螺杆，5—通光孔，6—腔端盖，7—穿芯电容，8—阶跃二极管，9—光电池，10—耦合环。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例