Термостабильный резонатор Советский патент 1988 года по МПК H01P7/06 

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в качестве опорного резонатора в системах стабилизации частоты СВЧ-геиера- торов.

Целью изобретения является повышение точности термокомпенсации и упрощение конструкции.

На фиг,1 показана конструкция термостабильного резонатора; на фиг,2 - конструкция термокомпенсирую щего элемента.

Термостабильный резонатор содержи корпус 1, термокомпенсируюсций эле- мент, выполненный в виде стержня 2 из материала с малым температурным коэф4)ициентом линейного расширения, расположенного в стенке корпуса 1 параллельно его оси и соединенного одним концом с настроечным поршнем 3 Стержень 2 установлен внутри полого цилиндра 4 из материала с большим температурным коэффициентом линейного расширения, один конец которого соединен с корпусом 1, а другой - с другим концом стержня 2 штифтом 5. Количество термокомпенсирующих элементов может быть любым, в этом случае они равномерно распределены по периметру корпуса 1,

Термостабильный резонатор работает следующим образом,

В случае повьшения окружающей температуры вследствие теплового расширения увеличивается диаметр и дли на 1 корпуса 1, вьтолненного из материала с температурным коэффициентом линейного расшфения о, , а следовательно, резонансная частота

нижается, В то же время увеличивает- ся длина полого цилиндра 4 и стержня 2, но, поскольку коэффициент линейного расширения материала из которого изготовлен полый цилиндр 4, значительно больше чем у стержня 2, в результате настроечный поршень 3 втягивается внутрь корпуса 1, что ведет к повьшению резонансной частоты f. Разностное расширение полого цилиндра 4 и стержня 2 при нагреве на 1 К передвигает настроечный пор-: шень 3 на длину

.-

-(oiz- oi,,).

(1)

где oi, - температурные коэффициенты линейного расширения материала полого цилиндра 4 и стержня 2 соответственно; 1; - действующая длина полого цилиндра 4 и стержня 2, равная расстоянию от места крепления полого цилиндра 4 к корпусу 1 до места установки штифта 5,

Это изменит резонансную частоту а величину

Q

J5 20 25 JQ

35

-(.-, )1.-Ц-.

af

(2)

где плотность настройки

термостабильного резонатора настроечным поршнем 3.

Плотность настройки либо рассчитывается при известных параметрах термостабильного резонатора и виде колебаний, возбуждаемых в нем, либо определяется экспериментально. Выражение (2) показывает, что компенсирующее изменение частоты тем больше, чем больше разность oi и etj полого цилиндра 4 и стержня 2 и чем больше длина 1, Это дает вазможность при выбранных значениях oij и etj,, изменяя действующую длину 1 перестановкой штифта 5, осуществлять подстройку системы термокомпенсации. Общее изменение резонансной частоты резонатора с термокомпенсацией при нагреве на 1 К равно

(f.f).

-od, f-(ota oijl.

af 3iT(3)

0

0

O6,f - (06,-06,)12 -r- .

(4)

5

5

При полной компенсации это изменение должно быть равно нулю и поэтому

2 81,

Это равенство, определяющее условия термокомпенсации, позволяет произвести расчет элементов термостабильного резонатора, Подстгройка терп мостабильного резонатора осуществляется изменением действующей длины l,ji перестановкой штифта 5, Отсутствие в предлагаемом устройстве подвижных соединений и связанных с ними люфтов позволяет повысить точность термокомпенсации за счет увеличения жесткости конструкции. Возможность регулировки режима термокомпенсации значительно упрощает процесс настрой-

ки и позволяет добиться более высокой точности тepмoкo meнcaции резонансной частоты.

Ф о

е т е н и я

рмула изобр

Термостабильный резонатор, содер- жа1Ций корпус и термокоьтенсирующий элемент в внде стержня,расположенного в стенке корпуса параллельно его оси и соединенного одним концом с настроечшм поршнем, о т л и ч а

ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности термокомпенсации и упрощения конструкции, введен полый цилиндр, один конец которого соединен с корпусом, а другой конец - с другим концом стержня, который размещен внутри полого цилицдра, при этом стержень и п олый цилицдр выполнены из материалов с различными температурными коэффициентами линейного расширения.

Изобретение относится к технике СВЧ и может использоваться в качестве опорного резонатора в системах стабилизации частоты СВЧ-генераторов. Обеспечивается повышение точности термокомпенсации и упрощение конструкции, Терностабильный резонатор содержит корпус 1, термокомпенсирую- ций элемент, выполненный в виде стержня 2, расположенного в стенке корпуса 1 параллельно его оси, и настроечный поршень (НП) 3, соединенный со стержнем 2, Стержень 2 установлен в полом цилиндре (ПЦ) 4 и соединен с ним штифтом 5, Стержень 2 выполнен из материала с малым температурным коэф. линейного расширения (ТКЛР), а ПЦ 4 - из материала с большим ТКЛР. При повышении окруткающей температуры увеличиваются размеры корпуса 1, что приводит к понижению резонансной частоты резонатора. Увеличивается длина ПЦ 4 и стержня 2. Однако, благодаря тому, что они имеют разные ТКЛР, они удлиняются по-разному, что приводит к втягиванию НП 3 внутрь корпуса 1, В результате резонансная частота резонатора повышается. Это компенсирующее изменение резонансной частоты тем больше, чем больше разность ТКЛР стержня 2 и ПЦ 4 и чем больше действующая длина ПЦ 4 и стержня 2, равная расстоянию от места соединения их штифтом 5 до места крепления ПЦ 4 к корпусу 1. Подстройка термостабильного резонатора осуществляется перестановкой штифта 5. 2 ил. (Л с