[发明专利]频率稳定性谐振腔及其补偿体高度的获得方法

权利要求书

1.一种频率稳定性谐振腔，其特征在于，包括腔体和补偿体；所述腔体内部中空，构成谐振腔的上底面和至少一个侧面；所述补偿体位于腔体内，构成谐振腔的下底面。

2.根据权利要求1所述的频率稳定性谐振腔，其特征在于，进一步包括平板；所述腔体开口的一侧以及补偿体均与平板固定连接。

3.根据权利要求1所述的频率稳定性谐振腔，其特征在于，所述补偿体的侧表面接近腔体的内侧面。

4.根据权利要求3所述的频率稳定性谐振腔，其特征在于，所述补偿体材料的膨胀系数大于腔体材料的膨胀系数。

5.根据权利要求4所述的频率稳定性谐振腔，其特征在于，所述腔体材料为铜；所述补偿体材料为镉或者表面涂覆银层的塑料。

6.根据权利要求1所述的频率稳定性谐振腔，其特征在于，平板材料与腔体材料相同。

7.根据权利要求1-6任一所述的频率稳定性谐振腔，其特征在于，所述腔体和补偿体均为圆柱形。

8.根据权利要求7所述的频率稳定性谐振腔，其特征在于，当所述谐振腔腔体高度为H₂、补偿体高度为H₃，且H₂-H₃＝30.7mm时，H₃的取值范围为：150mm﹤H₃﹤170mm。

9.根据权利要求2所述的频率稳定性谐振腔，其特征在于，所述腔体与平板以及补偿体与平板之间通过螺钉连接。

10.一种获得权利要求1所述的频率稳定性谐振腔中补偿体高度的方法，其特征在于，对于设定谐振频率f₀的的圆柱形谐振腔，采用模式为TE₀₁₁模，腔体高度为H，内半径为R，包括以下步骤：

S1，假定谐振腔采用殷钢制作时，殷钢的线膨胀系数为α₁，在温度变化Δt，腔体高度变化ΔΗ₁和半径变化ΔR₁为：

ΔH₁＝α₁ΔtH(4)

ΔR₁＝α₁ΔtR(5)

腔体膨胀后的谐振频率为：

fTE011=c2π(p01′R+ΔR1)2+(πH+ΔH1)2---(6)]]>

频率偏移为：

Δf1=|fTE011-f0|---(7);]]>

S2，对于采用膨胀系数小的材料作腔体，膨胀系数大的材料作补偿体时，设腔体材料的线膨胀系数为α₂，腔体高度为Η₂，腔体的内半径为R，补偿体的线膨胀系数为α₃，高度为Η₃，有如下关系：

H₂-H₃＝H

在温度变化Δt，谐振腔腔体的高度变化值ΔΗ₂和半径变化ΔR₂为：

ΔH₂＝α₂ΔtH₂(8)

ΔR₂＝α₂ΔtR(9)

补偿体的高度变化值ΔΗ₃为：

ΔH₃＝α₃ΔtH₃(10)

则谐振腔的高度变化ΔΗ和谐振腔的半径变化ΔR为：

ΔH＝ΔH₂-ΔH₃(11)

ΔR＝ΔR₂(12)

谐振腔膨胀后的谐振频率为：

fTE011′=c2π(p01′R+ΔR)2+(πH+ΔH)2---(13)]]>

频率偏移为：

Δf2=|fTE011′-f0|---(14);]]>

S3，通过matlab分析，当使用补偿体制作的谐振腔的频率偏移小于使用殷钢制作的谐振腔腔的频率偏移时，即得到补偿体的高度。