專利名稱：一種圓柱形波導(dǎo)諧振腔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于微波測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，涉及微波電介質(zhì)電參數(shù)測(cè)量技術(shù)，具體涉及 一種用于測(cè)量桿狀介質(zhì)材料電參數(shù)的TMOnO模圓柱形波導(dǎo)諧振腔。
背景技術(shù)：
TMOnO模圓柱形波導(dǎo)諧振腔是一種微波諧振腔，可以用于測(cè)量桿狀介質(zhì)的介電常 數(shù)、損耗角正切等電參數(shù)。常見的TMOnO圓柱形諧振腔用黃銅加工，表面鍍銀以提高腔體的 固有品質(zhì)因數(shù)。在腔壁兩側(cè)用耦合環(huán)進(jìn)行激勵(lì)，使腔內(nèi)產(chǎn)生諧振。選取不同的n，其諧振頻 率不同。用不同η的TMOnO工作模式進(jìn)行測(cè)量，即利用一腔多模技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)介質(zhì)材 料的微波介電性能在不同頻段的測(cè)量。圓柱腔法測(cè)量介質(zhì)電磁參數(shù)，選用的工作模式為ΤΜ_模，利用樣品對(duì)腔體內(nèi)ΤΜ_ 模式的擾動(dòng)，提取相關(guān)參數(shù)再通過計(jì)算即可測(cè)量樣品的電磁參數(shù)。但是由于腔體內(nèi)非ΤΜ_ 諧振模式的存在，會(huì)影響對(duì)工作模式的準(zhǔn)確判定，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果不正確。因此如何抑制除 TM0n0模的干擾模就成為圓柱腔設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。一般通過適當(dāng)?shù)倪x用測(cè)試腔的尺寸，可避免一 部分雜模的干擾。圓柱腔尺寸與不同模式諧振頻率的計(jì)算公式如下[5] 式中R腔體半徑，H為腔體高度，fmnp為諧振頻率，c為光速，μΓ> εΓ> μ P為相關(guān)參數(shù)。由公式(1)可知，不同模式的諧振頻率的大小與腔體的尺寸有關(guān)，因此通過對(duì)腔 體的尺寸優(yōu)化，即可使一部分干擾模式遠(yuǎn)離工作頻帶。但是此時(shí)仍有大量的干擾模在存在 工作頻帶內(nèi)，對(duì)測(cè)試產(chǎn)生影響。因此如何設(shè)計(jì)圓柱腔，在不影響工作模式的情況下，而又能 盡可能多地抑制干擾模式，是圓柱腔設(shè)計(jì)的難題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種能抑制大量干擾模式、測(cè)量精度更高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊的諧振 于TMOnO模式的圓柱諧振腔。具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下一種圓柱形波導(dǎo)諧振腔，如圖1至圖4所示，包括圓形上端蓋和帶側(cè)壁的圓形下端 蓋。上、下端蓋采用硬質(zhì)金屬加工制成；上、下端蓋合在一起，里面形成一個(gè)圓柱形諧振腔； 圓柱形諧振腔內(nèi)壁鍍有金屬銀或金，金屬銀或金的鍍層厚度大于圓柱形諧振腔工作頻點(diǎn)電磁波的趨膚深度；金屬銀或金的鍍層的光潔度優(yōu)于7級(jí)。上、下端蓋中心處開有圓形通孔； 圓柱形諧振腔側(cè)壁中間對(duì)稱位置上開有兩個(gè)通孔分別作為微波輸入、輸出耦合孔。與現(xiàn)有圓柱形波導(dǎo)諧振腔不同的是在上端蓋上，沿半徑方向由圓心向外呈旋轉(zhuǎn) 對(duì)稱方式地開有若干條寬度為1 士0.2毫米的細(xì)縫；在下端蓋上，沿半徑方向由圓心向外包 括側(cè)壁在內(nèi)，呈旋轉(zhuǎn)對(duì)稱方式地開有若干條寬度為1 士0. 2毫米的細(xì)縫。本實(shí)用新型提供的圓柱形波導(dǎo)諧振腔工作時(shí)，將待測(cè)介質(zhì)桿插入圓柱形波導(dǎo)諧振 腔的上下通孔中，在側(cè)壁的一個(gè)通孔耦合入測(cè)試微波，通過側(cè)壁的另一個(gè)通孔耦合輸出電 磁波，通過選用的工作模式為TM0ntl模的電磁波對(duì)待測(cè)介質(zhì)桿進(jìn)行電參數(shù)測(cè)量。由于沿圓柱 形波導(dǎo)諧振腔的徑向方向上開有若干旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的細(xì)縫，使得諧振腔內(nèi)大量圍繞中心軸的非 TM0n0模式電磁波不能在腔壁形成電流回路而無法諧振，而沿腔體上下端蓋徑向方向的TM_ 模式電磁波能夠形成電流回路而得到諧振，從而使得大量非TM_的干擾模式得到抑制，最 終提高了介質(zhì)桿電參數(shù)的測(cè)量精度。

圖1為本實(shí)用新型提供的圓柱形波導(dǎo)諧振腔的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型提供的圓柱形波導(dǎo)諧振腔上端蓋的諧振腔面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型提供的圓柱形波導(dǎo)諧振腔上端蓋的非諧振腔面結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實(shí)用新型提供的圓柱形波導(dǎo)諧振腔帶側(cè)壁的下端蓋結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本實(shí)用新型提供的圓柱形波導(dǎo)諧振腔附帶的適應(yīng)不同半徑的介質(zhì)桿的匹 配夾具。圖6為兩種尺寸、材料和加工工藝完全相同的圓柱形波導(dǎo)諧振腔的諧振曲線對(duì)比 示意圖。其中(a)為現(xiàn)有為開縫處理的圓柱形波導(dǎo)諧振腔的諧振曲線，(b)為本實(shí)用新型 提供的具有開縫的圓柱形波導(dǎo)諧振腔的諧振曲線。
具體實(shí)施方式
一種圓柱形波導(dǎo)諧振腔，如圖1至圖4所示，包括圓形上端蓋和帶側(cè)壁的圓形下端 蓋。上、下端蓋采用硬質(zhì)金屬加工制成；上、下端蓋合在一起，里面形成一個(gè)圓柱形諧振腔； 圓柱形諧振腔內(nèi)壁鍍有金屬銀或金，金屬銀或金的鍍層厚度大于圓柱形諧振腔工作頻點(diǎn)電 磁波的趨膚深度；金屬銀或金的鍍層的光潔度優(yōu)于7級(jí)。上、下端蓋中心處開有圓形通孔； 圓柱形諧振腔側(cè)壁中間對(duì)稱位置上開有兩個(gè)通孔分別作為微波輸入、輸出耦合孔。與現(xiàn)有圓柱形波導(dǎo)諧振腔不同的是在上端蓋上，沿半徑方向由圓心向外呈旋轉(zhuǎn) 對(duì)稱方式地開有若干條寬度為1 士0.2毫米的細(xì)縫；在下端蓋上，沿半徑方向由圓心向外包 括側(cè)壁在內(nèi)，呈旋轉(zhuǎn)對(duì)稱方式地開有若干條寬度為1 士0. 2毫米的細(xì)縫。本實(shí)用新型提供的圓柱形波導(dǎo)諧振腔工作時(shí)，將待測(cè)介質(zhì)桿插入圓柱形波導(dǎo)諧振 腔的上下通孔中，在側(cè)壁的一個(gè)通孔耦合入測(cè)試微波，通過側(cè)壁的另一個(gè)通孔耦合輸出電 磁波，通過選用的工作模式為TM_模的電磁波對(duì)待測(cè)介質(zhì)桿進(jìn)行電參數(shù)測(cè)量。由于沿圓柱 形波導(dǎo)諧振腔的徑向方向上開有若干旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的細(xì)縫，使得諧振腔內(nèi)大量圍繞中心軸的非 TM0n0模式電磁波不能在腔壁形成電流回路而無法諧振，而沿腔體上下端蓋徑向方向的TM_模式電磁波能夠形成電流回路而得到諧振，從而使得大量非TM_的干擾模式得到抑制，最 終提高了介質(zhì)桿電參數(shù)的測(cè)量精度。圖6為兩種尺寸、材料和加工工藝完全相同的圓柱形 波導(dǎo)諧振腔的諧振曲線對(duì)比示意圖。其中(a)為現(xiàn)有為開縫處理的圓柱形波導(dǎo)諧振腔的諧 振曲線，(b)為本實(shí)用新型提供的具有開縫的圓柱形波導(dǎo)諧振腔的諧振曲線。從圖6中可 以看出，經(jīng)過開縫的圓柱形波導(dǎo)諧振腔的干擾模式的數(shù)量大大減少，從而可提高測(cè)試結(jié)果 的精度。在整個(gè)腔體外表面，沿所有細(xì)縫兩側(cè)還可開槽，槽寬為細(xì)縫寬度的4至6倍，使得 細(xì)縫兩側(cè)的墻壁變薄，槽內(nèi)填充吸波材料。由于槽內(nèi)填充有吸波材料，使得諧振腔內(nèi)大量 圍繞中心軸的非TM_模式電磁波從細(xì)縫中泄露而被吸波材料所吸收，從而更進(jìn)一步增加非 TM_的干擾模式的抑制效果，可進(jìn)一步提高介質(zhì)桿電參數(shù)的測(cè)量精度。為了適應(yīng)不同半徑的介質(zhì)桿的測(cè)量，本實(shí)用新型提供的圓柱形波導(dǎo)諧振腔還可增 加銷釘狀的匹配夾具。所述銷釘狀匹配夾具可插入圓柱形波導(dǎo)諧振腔的上、下通孔，插入圓 柱形波導(dǎo)諧振腔的上、下通孔的部分為管狀，其高度與諧振腔腔壁厚度一致，其外徑與圓柱 形波導(dǎo)諧振腔的上、下通孔相匹配，其內(nèi)徑與待測(cè)介質(zhì)桿半徑相匹配。采用銷釘狀的匹配夾 具可使得本實(shí)用新型提供的圓柱形波導(dǎo)諧振腔在不改變上、下通孔尺寸的前提下適應(yīng)不同 半徑的介質(zhì)桿的測(cè)試需求。
權(quán)利要求一種圓柱形波導(dǎo)諧振腔，包括圓形上端蓋和帶側(cè)壁的圓形下端蓋；上、下端蓋采用硬質(zhì)金屬加工制成；上、下端蓋合在一起，里面形成一個(gè)圓柱形諧振腔；圓柱形諧振腔內(nèi)壁鍍有金屬銀或金，金屬銀或金的鍍層厚度大于圓柱形諧振腔工作頻點(diǎn)電磁波的趨膚深度；金屬銀或金的鍍層的光潔度優(yōu)于7級(jí)；上、下端蓋中心處開有圓形通孔；圓柱形諧振腔側(cè)壁中間對(duì)稱位置上開有兩個(gè)通孔分別作為微波輸入、輸出耦合孔；其特征在于在上端蓋上，沿半徑方向由圓心向外呈旋轉(zhuǎn)對(duì)稱方式地開有若干條寬度為1±0.2毫米的細(xì)縫；在下端蓋上，沿半徑方向由圓心向外包括側(cè)壁在內(nèi)，呈旋轉(zhuǎn)對(duì)稱方式地開有若干條寬度為1±0.2毫米的細(xì)縫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓柱形波導(dǎo)諧振腔，其特征在于，在整個(gè)腔體外表面，沿所有 細(xì)縫兩側(cè)開槽，槽寬為細(xì)縫寬度的4至6倍，使得細(xì)縫兩側(cè)的墻壁變薄，槽內(nèi)填充吸波材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的圓柱形波導(dǎo)諧振腔，其特征在于，所述圓柱形波導(dǎo)諧振腔 還包括銷釘狀的匹配夾具；所述銷釘狀匹配夾具能夠插入圓柱形波導(dǎo)諧振腔的上、下通孔， 插入圓柱形波導(dǎo)諧振腔上、下通孔的部分為管狀，其高度與諧振腔腔壁厚度一致，其外徑與 圓柱形波導(dǎo)諧振腔的上、下通孔相匹配，其內(nèi)徑與待測(cè)介質(zhì)桿半徑相匹配。專利摘要一種圓柱形波導(dǎo)諧振腔，屬于微波測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，涉及微波電介質(zhì)電參數(shù)測(cè)量技術(shù)，具體涉及一種用于測(cè)量桿狀介質(zhì)材料電參數(shù)的TM0n0模圓柱形波導(dǎo)諧振腔。本實(shí)用新型在現(xiàn)有圓柱形波導(dǎo)諧振腔的基礎(chǔ)上，通過在腔壁沿徑向方向開縫的方式抑制大量非TM0n0的干擾模式，使得TM0n0的工作模式得到諧振加強(qiáng)，從而提高介質(zhì)桿電參數(shù)的測(cè)量精度。
文檔編號(hào)H01P7/06GK201663219SQ20102017140
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者周揚(yáng), 唐曉明, 徐汝軍, 李恩, 郭高鳳 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)