專利名稱：溫度補償桿式諧振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溫度補償桿式諧振器、一種包括這樣一種桿式諧振器的濾波器、及一種用在這樣一種桿式諧振器中的雙金屬板。更具體地說，本發(fā)明涉及這樣一種桿式諧振器，它包括-一個殼體，帶有導(dǎo)電壁，包括側(cè)壁、一個底壁及一個頂壁，-至少一個導(dǎo)電諧振器桿，從所述底壁向所述頂壁延伸，所述桿的一個上端部分布置在離開所述頂壁的預(yù)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，并且適于響應(yīng)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。
這樣一種桿式諧振器特別適于作為在無線電器件中的濾波器的結(jié)構(gòu)零件。
有多種不同種類的諧振器和濾波器，例如空腔諧振器、帶有一根中心桿的同軸諧振器(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(jīng)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恒定。
一種傳統(tǒng)方法是在諧振器的各部分中把具有不同熱膨脹系數(shù)的各種材料相結(jié)合。另一種方法是利用雙金屬元件實現(xiàn)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，由作為整體相對于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(diào)諧。盤安裝在一個軸向可運動塞或軸上，由此能把諧振器調(diào)諧到希望諧振頻率。當(dāng)溫度變化時，雙金屬盤將改變其幾何形狀，并且該結(jié)構(gòu)的目標(biāo)在于通過盤形狀的這樣一種變化補償溫度產(chǎn)生的尺寸變化。然而，由于諧振頻率取決于空腔的總高度或長度，并且在盤與空腔相對壁之間的距離較大，所以補償效應(yīng)隨在調(diào)諧諧振器時得到的盤的具體位置而變。因此，難以實現(xiàn)準(zhǔn)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的頻率范圍內(nèi)。
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系數(shù)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(xiàn)與在先有技術(shù)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借助于安裝在軸上的兩個雙金屬墊片移動。墊片的相應(yīng)周緣邊緣固定到柱塞的相對側(cè)上，由此當(dāng)墊片響應(yīng)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。這里，板對于基本上具有與板相同的直徑的介電諧振器體的相對關(guān)系安裝在一個調(diào)諧螺釘上。當(dāng)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(nèi)。因此，板幾何輪廓變化的影響是臨界的。況且，對于較大調(diào)諧范圍，實際不可能實現(xiàn)希望的溫度補償以便把諧振頻率保持在一個基本上恒定的值。
帶有一塊溫度補償板的先有技術(shù)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，并且板帶有附著到頂壁上的兩個相對邊緣部分。對于頂壁和板，熱膨脹系數(shù)是不同的。因此，當(dāng)溫度變化時板將改變其輪廓，由此在頂壁與諧振器桿自由端之間的電容將變化。然而，因為桿自由端的小面積，難以實現(xiàn)嚴(yán)格定義的電容和精確的溫度補償。
相對于這種背景，本發(fā)明的一個主要目的在于，實現(xiàn)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恒定的值。
另一個目的在于能夠?qū)崿F(xiàn)溫度穩(wěn)定較差的材料的使用和選擇適當(dāng)?shù)牟牧希恍枰哂胁煌瑹崤蛎浵禂?shù)的混合材料。
又一個目的在于允許獨立于溫度補償需要的措施的諧振頻率調(diào)諧。
本發(fā)明的再一個目的在于提供一種具有小尺寸并且較容易制造的諧振器。
對于根據(jù)本發(fā)明的一種諧振器實現(xiàn)這些目的，該諧振器具有如下特征溫度補償板是一塊具有比諧振器桿大的直徑的雙金屬板。雙金屬板的中央部分固定到諧振器桿的上端，由此與相鄰項壁聯(lián)接的雙金屬板定義一個電容，該電容對于諧振頻率具有支配影響，同時與不帶有這樣一種板的桿相比提供桿幾何長度的減小。況且，允許雙金屬板的周緣部分響應(yīng)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桿的溫度誘導(dǎo)尺寸變化。
試驗已經(jīng)表明借助于一種具有這樣一種結(jié)構(gòu)的桿式諧振器有可能實現(xiàn)一種非常穩(wěn)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(jié)構(gòu)元件(頂部壁和板)的公差能保持在便于諧振器制造的合理值下。
而且，功率處理能力因為在桿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桿的頂端上。即使例如借助于布置在相鄰頂壁處的一個調(diào)諧元件執(zhí)行調(diào)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?shù)膮^(qū)域中，即在雙金屬板的周緣部分處，沒有作為調(diào)諧過程結(jié)果的變化。因此，溫度補償將基本上不受調(diào)諧的影響。
已經(jīng)證明，根據(jù)本發(fā)明的桿式諧振器的制造較容易和便宜。殼體能在模壓過程中由鋁制造，并且能任意選擇用于諧振器其他部分的材料，而不用考慮各種熱膨脹系數(shù)。
況且，由于諧振器桿的較短幾何長度，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(dāng)然，這在多種實際用途中是一個較大優(yōu)點，象例如在用于移動電話的基站等中的無線電器件。
從實際觀點看，對于殼體還可能有諧振器桿，使用涂有導(dǎo)電材料的塑料材料也可能是便利的。當(dāng)然，桿可以由與殼體不同的材料制造，只要其表面部分是導(dǎo)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桿的頂端上。這通過以一個環(huán)形件的形式制造雙金屬板以實際方式完成，使一個孔基本上與諧振器桿的橫截面形狀相對應(yīng)(在其上端處-在原理上，諧振器桿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(quán)利要求書將明白這些和其他特征。
參照附圖將更充分地描述本發(fā)明，這些附圖表明本發(fā)明的一些最佳實施例。


圖1以示意側(cè)剖視圖表示根據(jù)一個第一實施例的桿式諧振器；圖2至5以較大比較的部分視圖表示在包括在圖1的桿式諧振器中原桿與雙金屬板之間的連接的各種改進；圖6以示意側(cè)剖視圖表示包括三根桿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(cè)壁12、及形成為蓋的一個頂壁13；以及一個中央諧振器桿14，通常具有與波長的四分之一相對應(yīng)的電氣長度(在正常操作諧振頻率下)。殼體10的壁11-13以及桿14能由導(dǎo)電材料，例如諸如鋁之類的金屬材料，制成。要不然，這些元件能由在內(nèi)部涂有導(dǎo)電材料的塑料材料制成，從而形成在殼體10內(nèi)的空腔15由導(dǎo)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。
如對于熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員也知道的那樣，在頂壁13的中央部分處有一個調(diào)諧組件16，包括一個調(diào)諧螺釘17和一個鎖緊螺母18。由此，能把諧振頻率調(diào)諧到在一定極限內(nèi)的一個希望值。
根據(jù)本發(fā)明，一塊雙金屬板20安裝在諧振器桿14頂端處，以便實現(xiàn)溫度補償。板20的中央部分21牢固地固定到桿14上，而其周緣部分22允許響應(yīng)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和桿14的溫度誘導(dǎo)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(guān)變化，如以上討論的那樣。而且，由于板20降小桿14的長度和諧振器的整體尺寸。
雙金屬板20的外徑應(yīng)該大于桿14的直徑，最好是后者直徑的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(huán)形件20′、20″，中心孔21′基本上與諧振器桿14′、14″的橫截面形狀相對應(yīng)。便利的是，桿14′的上端部帶有一個中心凹坑或孔23，孔23能部分容納調(diào)諧螺釘17，如有必要，則不與后者接觸。
孔23將限定桿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(huán)形件20′將被安置在一個清晰限定位置。環(huán)形件的牢固固定能通過相對于孔21′內(nèi)邊緣變形套筒部分24的材料實現(xiàn)。
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，借助于一個固定螺釘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(huán)形件20′，如圖4中29處所示，由此便于套筒24或襯管26的鉚接，并且實現(xiàn)環(huán)形件在固定位置的牢固保持。
在桿14″與板20″之間連接的進一步改進表示在圖5中，其中桿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(huán)形件20″帶有一個圓形內(nèi)邊緣31，內(nèi)邊緣31配合到槽30中并且把環(huán)形件20″保持到位，同時允許其彎曲運動。
圖6表明根據(jù)本發(fā)明諧振器的一個第二實施例，在相同殼體100內(nèi)的一行中裝有三個諧振器桿14。每根諧振器桿14帶有一塊雙金屬板20，并且相對于相應(yīng)諧振器桿在頂壁130中布置一個調(diào)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桿。各桿不必沿直線布置而是處于任何配置中。也可以隨意選擇限定帶有一個或任何希望數(shù)量個諧振器桿的殼體的配置。
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，最好相對于諧振器桿的軸線是對稱的。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(quán)利要求
1.一種溫度補償桿式諧振器，包括-一個殼體(10)，帶有導(dǎo)電壁，包括側(cè)壁(12)、一個底壁(11)及一個頂壁(13)，-至少一個導(dǎo)電諧振器桿(14)，從所述底壁(11)向所述頂壁(13)延伸，所述桿(14)的一個上端部分布置在離開所述頂壁的預(yù)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，并且適于響應(yīng)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，該諧振器的特征在于-所述溫度補償板是一塊具有比所述諧振器桿(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)固定到所述諧振器桿(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(yīng)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桿的溫度誘導(dǎo)尺寸變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的桿式諧振器，其中所述雙金屬板(20)的直徑是所述諧振器桿(14)直徑的1.5至4倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的桿式諧振器，其中所述雙金屬板(20)是一個帶有一個與所述諧振器桿(14′)的橫截面形狀基本上相對應(yīng)的孔(21′)的環(huán)形件(20′)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的桿式諧振器，其中一個調(diào)諧件(16)布置在與所述雙金屬環(huán)形件(20′)相對的所述頂壁(13)中，并且其中所述諧振器桿(14′)的所述上端部分帶有一個直徑實質(zhì)上大于所述調(diào)諧件(16)的直徑的中央凹坑(23)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的桿式諧振器，其中雙金屬環(huán)形件(20′)借助于穿過雙金屬環(huán)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桿(14′)的所述上端部分上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5任一項所述的桿式諧振器，其中所述雙金屬環(huán)形件(20′)借助于一種鉚釘連接固定到所述諧振器桿(14′)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的桿式諧振器，其中所述諧振器桿(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(huán)形件(20′)定位到所述固定諧振器桿上的凸肩(25)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的桿式諧振器，其中所述套筒部分是一個帶有一個上法蘭并且在其下端處固定到在固定的諧振器桿(14′)中的所述凹坑(23)的底部上的分離襯管(26)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的桿式諧振器，其中所述襯套帶有一個底法蘭或一個有用于一個螺釘緊固件(28)的孔的壁(27)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的桿式諧振器，其中所述雙金屬環(huán)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(jù)權(quán)利要求3所述的桿式諧振器，其中所述雙金屬環(huán)形件(20″)的孔被安置在所述固定諧振器桿(14″)的一個圓柱外部表面的圓周槽(30)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的桿式諧振器，其中限定所述雙金屬環(huán)形件(20″)的所述孔的一個內(nèi)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(jù)權(quán)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桿式諧振器(14′)上的中心孔(21′)。
全文摘要
一種溫度補償桿式諧振器,包括:具有導(dǎo)電壁的殼體(10);包括至少一個導(dǎo)電諧振器桿(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)適于響應(yīng)溫度變化改變其幾何輪廓。溫度補償板是具有比諧振器桿(14)大的直徑的雙金屬板(20)。所述雙金屬板(20)的中央部分(21)固定到所述諧振器桿(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(yīng)溫度變化自由彎曲,從而改變諧振頻率,以便抵消殼體(10)和諧振器桿(14)的溫度誘導(dǎo)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(yōu)先權(quán)日1999年6月4日
發(fā)明者弗雷德里克·帕爾曼, 安德斯·杰森, 珀·霍伯格 申請人:奧根公司