[发明专利]介质谐振器

说明书

本发明涉及一种介质谐振器，包括一具有两个平面的介质谐振器圆盘和一频率控制器，该频率控制器包括一调节机构和导电调节平面，该平面与介质谐振器圆盘的一个平面基本平行，并且借助于调节机构可相对于该谐振器圆盘沿垂直方向移动，以便通过改变调节平面和介质谐振器盘的所述诸平面之一之间的距离调节谐振频率，以及还包括一导电的外壳。

近来，这种介质谐振器在高频和微波领域中得到了越来越广泛的重视和使用，这归功于它相对于传统的谐振器结构的过人之处；电路尺寸小，集成度高，性能优良和制造成本低。任何具有简单几何形状的物体，并且其材料具有低介质提耗和高的相对介电常数，均可用作具有高品质因数Q值的介质谐振器。从制造工艺考虑，介质谐振器通常制成圆柱形，例如圆柱形盘。

关于介质谐振器的结构和操作公开在下列文章中：

〔1〕“用于高稳振荡器的陶瓷谐振器”，Gundolf Kuchler，西门子元器件杂志1989年第5期，第180-183页。

〔2〕“微波介质谐振器”，5，Jerry Fiedziuszko，微波月刊，1986年9月，第189-189页。

〔3〕“柱面介质谐振器和在横向电磁波(TEM)线路微波电路中的应用”，Marian W.Pospieszalski，IEEE微波理论和技术会刊，第MTT-27卷，1979年3月，第233-238页。

介质谐振器的谐振频率一般是由谐振器本身的尺寸所决定的。另一个影响谐振频率的因素是谐振器的环境。如果将一金属的或任何其它导体的表面放到谐振器的附近，能够故意地影响谐振器的电或磁场，从而引起谐振频率的变化。在常用的调节谐振器谐振频率的方法中，从谐振器的平面到导电金属材料表面的距离是可调的。图1中展示了这样一种已有的介质滤波器，其中谐振器包括感性耦连回路5(输入和输出)，安装在金属外壳4中由一绝缘棒6支撑的介质谐振器圆盘3，和连到金属壳4上的频率调节器，它包括一调节螺杆1和一金属板2。这个谐振器的谐振频率取决于在谐振盘3和金属板2之间的距离L，这种函数关系示于图2曲线中。

当然，还可以用其它绝缘体取代导电可调物体放在谐振器附近。图3展示了这样一种基于介质平板调节的已有的滤波器，其中谐振器包括感性耦连回路35(输入和输出)，一介质谐振器圆盘33通过一介质棒36支撑安装在金属外壳34内，还包括连到金属壳34上的一频率调节器，它包括一调节螺杆31和一介质金属平板32。这个谐振器的谐振频率取决于在谐振器盘33和金属平板32之间的可调距离L，这种函数关系示于图4的曲线中。

如图2和4所示，在这两个调节技术中，谐振频率随这个可调距离非线性变化。由于这种非线性和调节斜率的突变，使谐振频率很难准确调节，这就要求较高的精确度，尤其在控制范围的上限处，频率调节与高精度机械运动有关，其调节斜率K也较陡。从原理上讲，这两种谐振器的调节运动的长度及精度可通过减小金属或介质调节平板的尺寸而得到增加。但是由于上述调节技术的非线性，能得到的好处非常小，特别是在调节运动的开始或结束时，调节曲线的相应部分太陡或太平，不能使用。当谐振频率较高时，例如达到1500-2000MHZ或更高时，这种介质滤波器的基本组件如谐振器体或调节机构的尺寸应大大减小。结果，这种已有的介质谐振器对于频率调节机构提出了极高的要求，其次，增加了材料消耗和制造成本。此外，由于频率调节装置的机械运动必须很小，则使调节速度降低。

本发明的目的是提供一种具有高精确度和线性化的频率控制的介质谐振器。

本发明的介质谐振器具有以下区别特征：

频率控制器还包括一介质可调平板，它与介质谐振圆盘诸平面的另一个平面基本平行，并且连接到与所述导电可调平板共用的同一调节机构上，使得这个介质可调平板相应于所述诸平面的另一平面沿垂直方向运动，用于改变在该介质可调平板和介质谐振圆盘的第二平面的另一平面之间的距离，同时相对于在导电可调平板和所述一个平面之间的距离作同样程度的反向运动。

导电可调平板和介质可调平板具有相对于调节斜率基本相同但反向的频率调节曲线，从而使频率控制器得到的组合调频斜率基本上是线性的。

本发明还涉及具有以下特征的介质谐振器：

频率控制器包括至少一个介质调节体，它与所述导电可调平面共同形成一复式结构，并且与同一调节机构相连接，使这个复式结构可相应于所述介质谐振器盘的平面整体地沿垂直方向运动，以改变在该复式结构和该平面之间的间距，