[发明专利]频率稳定性谐振腔及其补偿体高度的获得方法

说明书

技术领域

本发明属于微波技术领域，涉及一种谐振腔，具体涉及一种利用补偿方法改善谐振腔的谐振频率稳定度的频率稳定性谐振腔及其补偿体高度的获得方法。

背景技术

谐振腔是一种适用于高频率的微波谐振元件，它是金属导体壁完全密闭的空腔，可以将电磁波全部约束在空腔内，同时其整个大面积的金属表面又为电流提供通路，谐振腔具有固定的谐振频率和很高的Q值。圆柱形谐振腔通常用作微波频率计，为了保证系统的性能，圆柱形谐振腔需要能够保持稳定的谐振频率。实际的微波谐振腔随着工作时间的增加，一方面由于谐振腔存在功率损耗，谐振腔的温度会升高；另一方面随着环境温度变化，谐振腔的温度也会改变。温度变化会使腔体发生热膨胀。谐振腔的体积和形状发生的微小变化，会引起谐振腔谐振频率漂移从而使设备性能发生变化，影响系统的正常工作。

以圆柱形谐振腔为例，圆柱形谐振腔TE_mnl模的谐振频率是：

fmnl=c2πμrϵr(pmn′r)2+(lπh)2---(1)]]>

其中，c是真空中的光速，ε_r为介质的相对介电常数，μ_r为介质的相对磁导率，p′_mn为J′_n(x)的根，r为谐振腔的内径，h为谐振腔的高度。

谐振腔受热膨胀后，谐振腔的尺寸r和h便会发生变化，从公式(1)可以看出，谐振腔的谐振频率会发生偏移。常用的提高谐振腔温度稳定性的方法有两种，一是采用恒温槽等保持谐振腔所处的环境温度恒定，但这样会增加系统复杂性，降低系统可靠性而且会增加系统能耗；另一种是采用低膨胀系数的材料来制作谐振腔，如殷钢，线膨胀系数平均可达1.5×10^-6/℃，从而减小谐振腔结构尺寸随温度的变化，这种材料做成的谐振腔的频率稳定度是用铜或铝做成的谐振腔频率稳定度的十倍左右，然而，由于殷钢材料成本很高而且加工困难，造成谐振腔的生产成本显著提高。

发明内容

本发明旨在针对上述现有技术中存在的问题，提供一种材料和结构改进的频率稳定性谐振腔，通过谐振腔材料及结构的改进，能够使谐振频率得到补偿，进而改善谐振腔的谐振频率稳定度，甚至可以使谐振腔的频率稳定度比用殷钢制作的谐振腔的频率稳定度要高，并且能有效的降低谐振腔的制作成本。

本发明的另一目的在于提供一种获得上述频率稳定性谐振腔中补偿体高度的方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种频率稳定性谐振腔，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。

实施方式之一，一般谐振腔主要由两个底面和至少一个侧面构成，在本发明中，腔体构成谐振腔的上底面和至少一个侧面；补偿体构成下底面。