專利名稱：一種圓柱形波導諧振腔的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于微波測試技術領域，涉及微波電介質電參數測量技術，具體涉及 一種用于測量桿狀介質材料電參數的TMOnO模圓柱形波導諧振腔。
背景技術：
TMOnO模圓柱形波導諧振腔是一種微波諧振腔，可以用于測量桿狀介質的介電常 數、損耗角正切等電參數。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 固有品質因數。在腔壁兩側用耦合環(huán)進行激勵，使腔內產生諧振。選取不同的n，其諧振頻 率不同。用不同η的TMOnO工作模式進行測量，即利用一腔多模技術可實現對被測介質材 料的微波介電性能在不同頻段的測量。圓柱腔法測量介質電磁參數，選用的工作模式為ΤΜ_模，利用樣品對腔體內ΤΜ_ 模式的擾動，提取相關參數再通過計算即可測量樣品的電磁參數。但是由于腔體內非ΤΜ_ 諧振模式的存在，會影響對工作模式的準確判定，導致測試結果不正確。因此如何抑制除 TM0n0模的干擾模就成為圓柱腔設計的關鍵。一般通過適當的選用測試腔的尺寸，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為相關參數。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，因此通過對腔 體的尺寸優(yōu)化，即可使一部分干擾模式遠離工作頻帶。但是此時仍有大量的干擾模在存在 工作頻帶內，對測試產生影響。因此如何設計圓柱腔，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，是圓柱腔設計的難題。
發(fā)明內容本實用新型提供一種能抑制大量干擾模式、測量精度更高、結構簡單緊湊的諧振 于TMOnO模式的圓柱諧振腔。具體結構設計如下一種圓柱形波導諧振腔，如圖1至圖4所示，包括圓形上端蓋和帶側壁的圓形下端 蓋。上、下端蓋采用硬質金屬加工制成；上、下端蓋合在一起，里面形成一個圓柱形諧振腔； 圓柱形諧振腔內壁鍍有金屬銀或金，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。上、下端蓋中心處開有圓形通孔； 圓柱形諧振腔側壁中間對稱位置上開有兩個通孔分別作為微波輸入、輸出耦合孔。與現有圓柱形波導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 對稱方式地開有若干條寬度為1 士0.2毫米的細縫；在下端蓋上，沿半徑方向由圓心向外包 括側壁在內，呈旋轉對稱方式地開有若干條寬度為1 士0. 2毫米的細縫。本實用新型提供的圓柱形波導諧振腔工作時，將待測介質桿插入圓柱形波導諧振 腔的上下通孔中，在側壁的一個通孔耦合入測試微波，通過側壁的另一個通孔耦合輸出電 磁波，通過選用的工作模式為TM0ntl模的電磁波對待測介質桿進行電參數測量。由于沿圓柱 形波導諧振腔的徑向方向上開有若干旋轉對稱的細縫，使得諧振腔內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 終提高了介質桿電參數的測量精度。

圖1為本實用新型提供的圓柱形波導諧振腔的立體結構示意圖。圖2為本實用新型提供的圓柱形波導諧振腔上端蓋的諧振腔面結構示意圖。圖3為本實用新型提供的圓柱形波導諧振腔上端蓋的非諧振腔面結構示意圖。圖4為本實用新型提供的圓柱形波導諧振腔帶側壁的下端蓋結構示意圖。圖5為本實用新型提供的圓柱形波導諧振腔附帶的適應不同半徑的介質桿的匹 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諧振腔的諧振曲線對比 示意圖。其中(a)為現有為開縫處理的圓柱形波導諧振腔的諧振曲線，(b)為本實用新型 提供的具有開縫的圓柱形波導諧振腔的諧振曲線。
具體實施方式
一種圓柱形波導諧振腔，如圖1至圖4所示，包括圓形上端蓋和帶側壁的圓形下端 蓋。上、下端蓋采用硬質金屬加工制成；上、下端蓋合在一起，里面形成一個圓柱形諧振腔； 圓柱形諧振腔內壁鍍有金屬銀或金，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。上、下端蓋中心處開有圓形通孔； 圓柱形諧振腔側壁中間對稱位置上開有兩個通孔分別作為微波輸入、輸出耦合孔。與現有圓柱形波導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 對稱方式地開有若干條寬度為1 士0.2毫米的細縫；在下端蓋上，沿半徑方向由圓心向外包 括側壁在內，呈旋轉對稱方式地開有若干條寬度為1 士0. 2毫米的細縫。本實用新型提供的圓柱形波導諧振腔工作時，將待測介質桿插入圓柱形波導諧振 腔的上下通孔中，在側壁的一個通孔耦合入測試微波，通過側壁的另一個通孔耦合輸出電 磁波，通過選用的工作模式為TM_模的電磁波對待測介質桿進行電參數測量。由于沿圓柱 形波導諧振腔的徑向方向上開有若干旋轉對稱的細縫，使得諧振腔內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 終提高了介質桿電參數的測量精度。圖6為兩種尺寸、材料和加工工藝完全相同的圓柱形 波導諧振腔的諧振曲線對比示意圖。其中(a)為現有為開縫處理的圓柱形波導諧振腔的諧 振曲線，(b)為本實用新型提供的具有開縫的圓柱形波導諧振腔的諧振曲線。從圖6中可 以看出，經過開縫的圓柱形波導諧振腔的干擾模式的數量大大減少，從而可提高測試結果 的精度。在整個腔體外表面，沿所有細縫兩側還可開槽，槽寬為細縫寬度的4至6倍，使得 細縫兩側的墻壁變薄，槽內填充吸波材料。由于槽內填充有吸波材料，使得諧振腔內大量 圍繞中心軸的非TM_模式電磁波從細縫中泄露而被吸波材料所吸收，從而更進一步增加非 TM_的干擾模式的抑制效果，可進一步提高介質桿電參數的測量精度。為了適應不同半徑的介質桿的測量，本實用新型提供的圓柱形波導諧振腔還可增 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諧振腔的上、下通孔，插入圓 柱形波導諧振腔的上、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 形波導諧振腔的上、下通孔相匹配，其內徑與待測介質桿半徑相匹配。采用銷釘狀的匹配夾 具可使得本實用新型提供的圓柱形波導諧振腔在不改變上、下通孔尺寸的前提下適應不同 半徑的介質桿的測試需求。
權利要求一種圓柱形波導諧振腔，包括圓形上端蓋和帶側壁的圓形下端蓋；上、下端蓋采用硬質金屬加工制成；上、下端蓋合在一起，里面形成一個圓柱形諧振腔；圓柱形諧振腔內壁鍍有金屬銀或金，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；上、下端蓋中心處開有圓形通孔；圓柱形諧振腔側壁中間對稱位置上開有兩個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對稱方式地開有若干條寬度為1±0.2毫米的細縫；在下端蓋上，沿半徑方向由圓心向外包括側壁在內，呈旋轉對稱方式地開有若干條寬度為1±0.2毫米的細縫。
2.根據權利要求1所述的圓柱形波導諧振腔，其特征在于，在整個腔體外表面，沿所有 細縫兩側開槽，槽寬為細縫寬度的4至6倍，使得細縫兩側的墻壁變薄，槽內填充吸波材料。
3.根據權利要求1或2所述的圓柱形波導諧振腔，其特征在于，所述圓柱形波導諧振腔 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諧振腔的上、下通孔， 插入圓柱形波導諧振腔上、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 圓柱形波導諧振腔的上、下通孔相匹配，其內徑與待測介質桿半徑相匹配。專利摘要一種圓柱形波導諧振腔，屬于微波測試技術領域，涉及微波電介質電參數測量技術，具體涉及一種用于測量桿狀介質材料電參數的TM0n0模圓柱形波導諧振腔。本實用新型在現有圓柱形波導諧振腔的基礎上，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，從而提高介質桿電參數的測量精度。
文檔編號H01P7/06GK201663219SQ20102017140
公開日2010年12月1日 申請日期2010年4月23日 優(yōu)先權日2010年4月23日
發(fā)明者周揚, 唐曉明, 徐汝軍, 李恩, 郭高鳳 申請人:電子科技大學