專利名稱：諧振腔的溫度補償結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總的涉及電子諧振器，尤其涉及金屬補償結構位于諧振器空腔內的空腔諧振器的溫度補償。
背景技術：
射頻(RF)設備采用各種方法和結構在選擇的頻帶中接收和發(fā)射無線電波。通常情況下，采用濾波結構來維持分配給特定帶的頻帶中合適的通信。所采用的濾波結構的類型通常取決于所要求的用途以及無線電設備的技術參數(shù)。例如，通常采用絕緣同軸諧振器濾波器來對某些頻帶中的電磁能量濾波，如用于蜂窩和PCS通信的頻帶的電磁能量。
某些諧振器的諧振頻率，即人們所知道的低功率因數(shù)同心導體傳輸線諧振器，部分地取決于內導體的伸出部分的長度，它隨溫度的變化而變。為使導線的諧振頻率穩(wěn)定而不隨溫度的變化而變化，通過其他尺寸的變化來平衡或抵消因溫度引起的長度變化。人們已經(jīng)有許多種方法來抵消尺寸的變化。例如，如果將銅板做成杯形壁，使之位于諧振器中心導體的頂部，那么溫度的變化會引起中心導體自由端與銅板之間的距離的變化。這種變化會影響諧振頻率，并且可以用來使諧振器對溫度穩(wěn)定。
另一種溫度補償方案也采用這種通用的方法，在諧振器空腔上方面向中心導體的一端，將一個穩(wěn)定帶固定在頂板(或蓋子)上。將穩(wěn)定帶固定在頂板上是一件很費力的事情，會使諧振器調諧出現(xiàn)失調。另外，由于穩(wěn)定帶是固定在頂板上的，這是一個相對的固定點，在相鄰的諧振器中諧振器分支的長度差異會產生諧振器分支上端和頂板之間的距離不同。這些差值通常在毫米的數(shù)量級上，因而會對不同的諧振器產生顯著不同的補償要求。針對這些不同的要求，對諧振器采用單個的穩(wěn)定帶會產生較差的溫度補償。為了改進溫度補償，這種方法通常包含對每一空腔的穩(wěn)定帶尺寸的重新設計，這樣就增加了復雜性，并使制造成本提高。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個實施例是提供一種溫度補償空腔諧振器。該諧振器包括一個空腔諧振器外殼?？涨恢C振器外殼有一個封閉板，用于在頂部邊緣處使外殼封閉、一個底座和一個從頂部邊緣延伸到底板的環(huán)繞壁；位于頂部邊緣下面并在環(huán)繞壁處的第一和第二相對的護圈(retainer)；具有由外殼的底板支承并具有一個朝向外殼的頂部邊緣的自由端面的中央支柱(post)；以及一個溫度補償?shù)幕诮饘俚陌褰M件。在這方面，術語“基于金屬”是指并且包括金屬以及其他具有金屬涂層，具有類似的信號反射特征的材料。板組件包括從第一相對的護圈延伸到第二相對的護圈并且位于頂部邊緣下面某一距離處的上帶狀物(strip)?？涨恢C振器外殼還包括一個下帶狀物，它的端部與上帶狀物匯合，它有一個位于自由端表面上方并相距上帶狀物一定距離的中央部分，所述距離隨溫度而變，對通過空腔諧振器外殼的能量保持所要求的效果。
本發(fā)明另一個特定的實施例是指出制造溫度補償空腔諧振器的方法。該方法包括提供一個空腔諧振器外殼，該外殼有一個頂部邊緣、一個底座和一個從頂部邊緣延伸到底座的環(huán)繞壁。外殼還具有位于頂部邊緣下方并位于環(huán)繞壁處的第一和第二相對的凹陷護圈，和一個中央支柱。中央支柱從外殼的底座延伸到由外殼的頂部邊緣限定的平面下方的自由端面處。該方法還包括提供一個溫度補償?shù)幕诮饘俚陌褰M件，它包括一個上帶狀物和由從第一相對的護圈延伸到第二相對的護圈并位于頂部邊緣下方一定距離之處的長度所限定的端部。板組件包括一個下帶狀物，它的端部固定在上帶狀物上，并且具有一個中央部分它構筑并且安排在距上帶狀物一定距離處。這一距離隨溫度而變。將溫度補償?shù)幕诮饘俚牡装褰M件置于自由端面上方，從而板組件的端部固定在第一和第二相對的凹陷護圈內。頂將板置于外殼上方，封閉空腔。
不是用本發(fā)明的上述概述來描述所揭示的本發(fā)明的每個實施例。這是下面的附圖以及詳述的目的。
附圖簡述下面在結合附圖對本發(fā)明作了詳細描述以后，讀者將會清楚地理解本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點。


圖1是按照本發(fā)明的特定實施例的具有濾波器結構的無線電的示例圖；圖2是按照本發(fā)明的一個實施例的另一種濾波器結構的截面透視圖；圖3是按照本發(fā)明的另一個特定實施例的溫度補償空腔諧振器的側視圖；以及圖4是圖3中所示溫度補償空腔諧振器的頂視圖。
盡管可以對本發(fā)明作各種修改，也可以采用其他的形式，但附圖中舉例給出了本發(fā)明的特定實施例，下面將詳述這些實施例。但是，應當理解，這些詳細描述并非是對本發(fā)明限制在所揭示的特定形式。相反，本發(fā)明包含所有的修改形式、等效形式和變異形式。這些形式都落在本發(fā)明權利要求所定義的精神和范圍內。
詳細說明相信本發(fā)明可以應用于各種射頻(RF)應用場合，其中保持空腔諧振器相應于其操作頻帶的操作需要進行溫度補償并從其得益。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明還特別適用于和有利于無線電信號調節(jié)應用，如RF數(shù)據(jù)和/或話音通信應用，而這些應用都易受溫度變化引起的頻率變化的影響。最好通過特定的例子如蜂窩通信來理解本發(fā)明。
現(xiàn)在來看附圖，圖1描述的是蜂窩無線電裝置10或基站，其中，含有一對按照本發(fā)明的特定實施例的濾波器結構12a和12b。無線電裝置10的描述是一般化的，以廣泛地代表各種安排和結構。所描述的無線電裝置10包括基于CPU中央控制單元14、分別用于發(fā)射和接收信令的聲頻和數(shù)據(jù)信號處理電路16和18、用于發(fā)射信令的功率放大器20，以及同軸電纜24。同軸電纜24中攜帶有無線電裝置10和天線30之間的發(fā)射和接收兩種信號。濾波器12a和12b的用途是確保接收(RX)頻帶中的信號不會與相鄰的發(fā)射(TX)頻帶中的信號重疊。
圖2是去掉了全封閉外殼蓋子(未圖示)以后以截面透視圖的形式示出的濾波器12a和12b中每一個的濾波器結構的例子。濾波器結構包括封閉在導體外殼50中的幾個諧振器空腔。圖2描繪的是封閉相鄰的用作同軸諧振器的空腔52和54的導體外殼50。
提供陷波濾波器的空腔52無需位于圖中的第一個位置處，但可以安排在沿能量路徑的任何位置上。導體壁56將空腔52與54分開。可以用分開插入或制造作為外殼50一部分來實現(xiàn)導體壁56。在圖2所示的特定的實施例中，壁56形成每一個空腔52和54的一部分。
諧振器分支58位于空腔52內，使得這種結構有陷波濾波器的作用。濾波器的諧振頻率fr可以用下面的等式來近似f=c2πϵr[al(a2d-2πln0.765l2+(b-a)2)lnba]1/2]]>式中，a是諧振器分支58的半徑，b是空腔52的半徑，l是空腔52的高度，d是諧振器分支58的頂部與空腔52頂部之間的間隙或距離。這些尺寸隨溫度變化而變，會影響濾波器的諧振頻率fr。例如，a、b或l的增加會引起fr的降低。相反，fr會隨d的增加而增加。其他類似的關系與用作確定其他濾波器操作的空腔結構如帶通、低通和高通濾波器是類似的。
為了補償熱膨脹的影響，形成圖2中所示結構的材料具有不同的熱膨脹特征。例如，按照圖2所示陷波濾波器的本發(fā)明的一個方面，諧振器分支58是用如鋼這樣的材料形成的，它具有比導體外殼50更小的線性熱膨脹系數(shù)(CLTE)αr。所以，間隙αd的CLTE可以用下面的等式表述αd=lα1-(l-d)αrd]]>這里，αl是形成導體外殼50的材料的CLTE，而l是空腔52的高度。
按照本發(fā)明的另一個方面，空腔諧振器含有一個穩(wěn)定器帶狀物，用以調節(jié)諧振器分支58的頂部與空腔52頂部之間的距離。
圖3和4分別示出按照本發(fā)明的一個特定實施例的補償熱膨脹的空腔諧振器的側視圖和頂視圖。由例如鋁形成的導體外殼100限定了一個空腔102。固定在導體外殼100上的板104確定空腔102的頂部。應當注意，圖4繪出的空腔諧振器中是去掉了板104的。在空腔諧振器內部，諧振器分支106從導體外殼100的底部延伸到空腔102內。諧振器分支106和導體外殼100由相同的材料，如鋁，形成。由相同的材料形成諧振器分支和導體外殼100使得無需在將諧振器分支106裝到導體外殼100上時采用螺絲或其他的緊固裝置。這就簡化了組裝過程，并減小了制造濾波器的成本。然而，由于無需采用緊固裝置，諧振器既可以垂直放置，也可以水平放置，從而可以使濾波器設計小型化。
在圖3和圖4中用標號108表示的穩(wěn)定器帶狀物位于護圈110內，該護圈110位于沿導體外殼100的頂部的位置上。護圈110在圖3和圖4中是以凹槽或凹陷出現(xiàn)的。穩(wěn)定器帶狀物可以通過如摩擦力或焊接固定在護圈110內。也可以采用其他固定穩(wěn)定器帶狀物的技術。
穩(wěn)定器帶狀物108由帶狀物組件組成。在圖3和圖4所示的實施例中，板組件包括上帶狀物112和下帶狀物114。上帶狀物112由與導體外殼100相同的材料形成。下帶狀物114由具有與上帶狀物112和導體主體100不同的CLTE的材料形成。例如，下帶狀物114可以由銅形成。
下帶狀物114相對于上帶狀物112呈曲線形，使得下帶狀物114的中央部分與上帶狀物112分開一個距離。因為上、下帶狀物112和114是用具有不同CLTE的材料形成的，所以該距離是溫度的函數(shù)。具體說來，如果下帶狀物114的CLTE低于上帶狀物112的CLTE，該距離會隨溫度的增加而降低。這一降低會使中央部分116從諧振器分支106的頂部退縮。選擇形成下帶狀物114的材料，使得在溫度增加時，中央部分16的退縮比諧振器分支106的伸長更快。例如，如果諧振器分支106是用鋁形成的，下帶狀物114可以用銅形成。上帶狀物112和下帶狀物114或其一部分也可以用其他的基于金屬的材料形成。由于中央部分116的退縮比諧振器分支106的伸長更快，諧振器分支106的頂部和中央部分116之間的距離隨溫度的增加而增加。這種距離的增加使諧振頻率增加，使得因其他與溫度相關的尺寸變化而造成的諧振頻率的降低得以補償。
上述本發(fā)明示例實施例的描述僅為示例和說明的目的。并非是將本發(fā)明無遺漏地限制在所揭示的明確的形式。采用上述原理，還可以有許多種修改和變異形式。例如，與穩(wěn)定器帶狀物相似的結構可以用來補償其他的尺寸變化，如空腔高度的變化。并且通過將絕緣材料插入諧振腔內，可以提高絕緣諧振器的性能。本發(fā)明的范圍并非僅限于該詳細描述，本發(fā)明的保護范圍由權利要求書所限定。
作為另一種實施例，下帶狀物114可以如此安排使得在將該帶狀物組件放置在空腔頂部之前，將其端部與上帶狀物112相連。在本實施的連接中，下帶狀物114的端部是在空腔側壁內部連接起來的，而不是由空腔側壁支承的。下帶狀物114可以用各種傳統(tǒng)的方法(包括例如焊接、化學粘結、扣接和鉚接)與上帶狀物112相連。這種結構的一個顯著的優(yōu)點是由于帶狀物組件可以當作一個裝置而不是兩個裝置，因而可以便于組裝。
權利要求
1.一種溫度補償?shù)闹C振器，其特征在于，它包含空腔諧振器外殼，它具有一個封閉板，用來在頂部邊緣封閉外殼、底座和從所述頂部邊緣延伸到所述底座的環(huán)繞壁；位于所述頂部邊緣下方并且在所述環(huán)繞壁處的第一和第二相對的護圈；具有由所述外殼支承的底座端部并具有面向所述外殼頂部邊緣的自由端面的中央支柱；以及溫度補償?shù)幕诮饘俚膸钗锝M件，它包括從所述第一相對的護圈延伸到所述第二相對的護圈并且位于所述頂部邊緣下面的一定距離處的上帶狀物，并且包括下帶狀物，它具有與所述上帶狀物匯合的端部并具有安排在所述自由端面上方且位于距所述上帶狀物一定距離處的中央部分，所述距離隨溫度而變，以對通過所述空腔諧振器外殼的能量保持所要求的效果。
2.如權利要求1所述的溫度補償諧振器，其特征在于，所述第一和第二相對的護圈包含在所述空腔諧振器中從所述頂部邊緣起向下延伸的凹槽。
3.如權利要求2所述的溫度補償諧振器，其特征在于，將所述上、下帶狀物固定在所述凹槽內。
4.如權利要求2所述的溫度補償諧振器，其特征在于，當將所述下帶狀物固定到所述上帶狀物時將它裝配到所述凹槽內。
5.如權利要求2所述的溫度補償諧振器，其特征在于，所述上、下帶狀物通過摩擦力固定在所述凹槽內。
6.如權利要求2所述的溫度補償諧振器，其特征在于，所述上、下帶狀物通過焊接固定在所述凹槽內。
7.一種溫度補償基于金屬的板組件，用于在溫度補償?shù)目涨恢C振器內使用并作為其一部分，具有由一外殼限定的空腔，所述外殼具有頂部、底座和從所述頂部延伸到所述底座的環(huán)繞壁，其特征在于，所述組件包含上帶狀物，構造和安排成從所述環(huán)繞壁的第一側延伸到所述環(huán)繞壁的第二相對側，并具有第一和第二端部，形成和安排成相對應于第一、第二相對的護圈互鎖，所述第一、第二相對的護圈分別位于所述環(huán)繞壁的第一和第二側；以及可彎曲的金屬下帶狀物，它具有一個安排在距所述頂端板一定距離處的中央部分，所述頂端板隨溫度而變，所述可彎曲的金屬下帶狀物還具有第一、第二相對的端部，構成能固定在所述上帶狀物的第一和第二端部上，使得所述上、下帶狀物形成一個整體的組件。
8.如權利要求7所述的溫度補償基于金屬的板組件，其特征在于，構造和安排所述下帶狀物和上帶狀物，使之緊固在所述空腔諧振器外殼內的凹槽護圈內。
9.如權利要求8所述的溫度補償基于金屬的板組件，其特征在于，構造和安排所述下帶狀物和上帶狀物，使之相互固定，同時置于所述凹槽護圈內。
10.如權利要求7所述的溫度補償基于金屬的板組件，其特征在于，所述下帶狀物由銅構成。
11.如權利要求7所述的溫度補償基于金屬的板組件，其特征在于，所述上、下帶狀物是通過摩擦力相互固定的。
12.一種濾波器，構造和安排成對無線電信號進行濾波，其特征在于，它包含多個溫度補償?shù)闹C振器，至少一個所述諧振器具有空腔諧振器外殼，它具有一個封閉板，用來在頂部邊緣封閉外殼、底座和從所述頂部邊緣延伸到所述底座的環(huán)繞壁，第一、第二相對的護圈，所述護圈位于所述頂部邊緣下方，并位于所述環(huán)繞壁處，中央支柱，它具有一個由所述外殼的所述底座支承的底座端，并具有面向所述外殼的所述頂部邊緣的自由端面，以及溫度補償?shù)幕诮饘俚陌褰M件，它包括從所述第一相對的護圈延伸到所述第二相對的護圈并位于所述頂部邊緣下方的上帶狀物，并且包括一個下帶狀物，所述下帶狀物具有與所述上帶狀物匯合的端部，并具有安排在所述自由端面上方并距所述上帶狀物一定距離的中央部分，所述距離隨溫度而變，以對通過所述空腔諧振器外殼的能量保持所要求的效果；與所述至少一個諧振器同時形成并位于其鄰近處的另外的多個諧振器；以及側壁，它將相鄰的諧振器隔開，并包括一個將相鄰的諧振器中的一個的能量耦合到其他相鄰的諧振器的小孔。
13.如權利要求12所述的濾波器，其特征在于，所述第一和第二相對的護圈包含位于所述空腔諧振器外殼內并從所述頂部邊緣向下延伸的凹槽。
14.如權利要求13所述的濾波器，其特征在于，所述中央部分有一個寬度尺寸，它近似等于限定所述導體支柱自由端面的尺寸。
15.一種無線電裝置，其特征在于，它包含發(fā)射機；接收機；與所述發(fā)射機和接收機耦合的至少一個天線；至少一個濾波器，構造和安排成對無線電信號進行濾波，耦合所述至少一個用于選擇的頻帶的天線，所述至少一個濾波器包括一個溫度補償?shù)闹C振器，所述諧振器具有空腔諧振器外殼，它具有一個封閉板，用來在頂部邊緣封閉外殼、底座和從所述頂部邊緣延伸到所述底座的環(huán)繞壁，位于所述頂部邊緣下方并且在所述環(huán)繞壁處的第一和第二相對的護圈；具有由所述外殼支承的底座端部并具有面向所述外殼頂部邊緣的自由端面的中央支柱；以及溫度補償?shù)幕诮饘俚陌褰M件，它包括從所述第一相對的護圈延伸到所述第二相對的護圈并且位于所述頂部邊緣下面的一定距離處的上帶狀物，并且包括下帶狀物，它具有與所述上帶狀物匯合并具有安排在所述自由端面上方且位于距所述上帶狀物一定距離處的中央部分，所述距離溫度而變，以對通過所述空腔諧振器外殼的能量保持所要求的效果。
16.一種制造溫度補償?shù)闹C振器的方法，其特征在于，它包含提供一個空腔諧振器外殼，它具有一個頂部邊緣、底座以及從所述頂部邊緣延伸到所述底座的環(huán)繞壁，具有位于所述頂部邊緣下方并位于所述環(huán)繞壁處的第一和第二相對的凹槽護圈，并具有中央支柱，它從所述外殼的底座延伸到所述外殼的頂部邊緣下方為止的自由端面；提供一個溫度補償基于金屬的板組件，所述組件包括由從所述第一相對的護圈延伸到所述第二相對的護圈并位于所述頂部邊緣下方一定距離處的長度尺寸限定的上帶狀物和端部，并且包括一個下帶狀物，所述下帶狀物的端部固定在所述上帶狀物上，并具有構造和安排在距上帶狀物一定距離處的中央部分，所述距離隨溫度而變化；將所述溫度補償基于金屬的板組件放置在所述自由端面上，從而所述板組件的端部固定在所述第一、第二相對的凹槽護圈內；以及將所述頂板放置在所述外殼上，將所述空腔封閉。
全文摘要
一種與各種類型的調節(jié)無線電信號的裝置一起使用的溫度補償空腔諧振器,它包括一個可實用且有效的組件。諧振器包括:空腔諧振器外殼,它具有一個封閉板,用來在頂部邊緣處封閉外殼、底座和從頂部邊緣延伸到底座的環(huán)繞壁;位于頂部邊緣下方并位于環(huán)繞壁處的第一、第二相對的護圈;中央支柱,它具有一個由外殼的底座支承的底座端并具有朝向外殼頂部邊緣的自由端面的;以及一個溫度補償、基于金屬的板組件,它包括從第一相對的護圈延伸到第二相對的護圈并位于頂部邊緣下方一定距離處的上帶狀物,并且包括下帶狀物,它具有與上帶狀物處匯合的端部并具有安排在自由端面上方且位于距上帶狀物一定距離處的中央部分,所述距離隨溫度而變,以對通過空腔諧振器外殼的能量保持要求的效果。
文檔編號H01P7/04GK1261987SQ98806882
公開日2000年8月2日 申請日期1998年6月17日 優(yōu)先權日1997年6月18日
發(fā)明者T·M·盧卡里拉 申請人:Adc∴利查股份有限公司