[发明专利]一种微波频率校准器及其校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波测量器件，特别是涉及一种微波频率校准器及其校准方法。

背景技术

随着卫星通信系统的快速发展，微波频段的频率资源越加紧张，信道数越来越多，信道间隔越来越小，导致对卫星通信系统中的微波器件提出了更高精度的要求。卫星通信系统中的微波器件一般工作在高真空环境下。但微波器件的调试与测试，除了热真空和微放电实验外，其他都处于地面非真空环境下。环境条件的不同，包括气压、湿度、温度的不同，以及工作温度的差异都会使微波器件的工作频率发生偏移。这就要求在调试与测试过程中考虑因工作环境条件差异带来的频率偏移量，并设置调试与测试频率预偏量，从而使微波器件在星上使用时的中心频率与设计保持一致。

目前常用的频率校准方法是采用频偏经验公式计算得到的。根据经验公式可以快速计算出真空频偏与温度频偏，从而确定预设频偏量。但随着对微波器件精度要求的提高，运用此方法得到的结果的精度往往难以令人满意。计算公式本身即为经验公式，并且含有包括气压、温度、湿度、介电常数、磁导率以及材料的线膨胀系数众多变量，而想要精确的测量所有变量是不现实的，在以往的工作中通常给出粗略的测量值或经验值，这就给频偏的计算引入了较大的误差。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种微波频率校准器及其校准方法，将不可测量的计算误差转化为通过高分辨率校准器可测得的校准因子，从而修正频偏计算公式计算结果，提高校准。本发明结构简单，使用方便，显著提高了测量精度，性能稳定可靠，尤其适合现阶段星载微波器件调试与测试过程中对真空频偏计算高精度的要求。

本发明的技术解决方案是：一种微波频率校准器，包括上半腔体、下半腔体、输入端波导同轴转换器、输出端波导同轴转换器；上半腔体和下半腔体开有方形槽；上半腔体和下半腔体扣合后，在内部形成方形的谐振腔，所述谐振腔在纵向相互平行的两个内壁均为正方形，在横向相互平行的两个内壁均为长方形且分别开有对称分布的输入耦合窗口和输出耦合窗口；谐振腔的内壁上四条纵向的棱边有圆角，使谐振腔的电磁场为TE011模；输入耦合窗口连接输入端波导同轴转换器，输出耦合窗口连接输出端波导同轴转换器；

所述谐振腔的内壁上开有透气孔。

一种微波频率校准器的校准方法，包括以下步骤：

步骤一：在仿真软件中利用特征模求解器，谐振腔模型，谐振腔的内壁为方形，谐振腔在纵向相互平行的两个内壁均为正方形，在横向相互平行的两个内壁均为长方形，通过调整谐振腔内壁的尺寸，使谐振腔谐振在设计谐振频率f₀；

步骤二：在谐振腔模型中，对所述内壁上四条纵向的棱边倒圆角，通过调整所述圆角的大小，使谐振腔的电磁场分布为TE011模；

步骤三：在谐振腔模型中，在横向相互平行的两个内壁上分别开对称分布的输入耦合窗口和输出耦合窗口，通过调整输入耦合窗口和输出耦合窗口的位置和大小，使反射参数小于25dB；

步骤四：在谐振腔模型中，根据谐振腔模型的电磁场分布，在谐振腔的内壁上电磁场弱的地方添加透气孔，通过调整透气孔的位置及大小，保持反射参数小于25dB，得到微波频率校准器初步模型；

步骤五：对微波频率校准器初步模型进行整体仿真，当传输特性仿真曲线具有小于0.01MHz的-3dB带宽且在设计谐振频率f₀处出现峰值时，得到微波频率校准器模型；

步骤六：按照微波频率校准器模型进行实体加工，得到微波频率校准器，并测量微波频率校准器产生的实际谐振频率f₀'，并计算实际频偏值Δf'，

Δf′=f₀-f₀′，

步骤七：计算理论频偏Δf，