[发明专利]介质腔变容管电调谐器

说明书

本发明属于电调谐。

介质腔变容管调谐的原理是利用变容管电路与介质腔之间的磁场耦合，将变容管的结电容耦合进介质腔，当变容管的反向偏压改变时，其结电容随之改变，从而实现对介质腔谐振频率的快速电调谐，这就不仅使介质腔具有移频作用，而且能快速电调谐，使微波通信系统雷达等整机的性能得到加强和提高。

目前已发展出三种变容管调谐电路：一种是将变容管电路放在介质腔的机械调谐板上，二是直接放在介质腔的顶端，三是将变容管和一段开端微带线做在基片上，介质腔放在微带线段的一侧。这三种电路都有明显的缺点。第一种电路的缺点是：（1）因为只有当机械调谐板与介质腔顶端的距离等于和小于2mm时，变容管才能对介质腔实现有效的电调谐，这就使机调范围受到很大限制;（2）当机调时，随着调谐板与介质腔间距离的变化，变容管与介质腔间的耦合也随之变化，从而使电调谐的带宽随之变化;（3）由于机调板与介质腔间距离很近，将介质腔的高次谐振模式压低，使之靠近甚至重叠在工作模式TE_01δ上，易于引起高次模式干扰和电调谐发生频率跳变;（4）加工制造较麻烦，成本高;（5）电子调谐范围小，性能差，第二种电路虽然电调和机调相互独立，但制造比第一种电路更麻烦，成本更高，特别是变容管的偏压引线是悬空的，工作环境的轻微振动将严重影响电调性能，甚至导致引线损坏，电路无法工作。第三种电路虽加工方便，但难以达到较宽的调谐范围。

本发明的目的是提出一种电调与机调独立，互不干扰，适应苛刻工作环境，即能电调谐又能同时保留介质腔的移频作用。

本发明的主要特点是变容管微环电路3做在基片5上，介质腔2通过介质圆筒4与变容管微带环3同心地放在基片5上，机调板1放置在介质腔2的上方。

本发明的介质腔变容管电调谐器制造容易，适应苛刻工作环境，调谐范围宽，线性好，可以广泛用于各种通信及雷达系统中。

附图说明：图1为本发明结构图。

图2为变容管微带环结构图。

图3为变容管微带环结构图。

图中1为机调板，2为介质腔，3为变容管微带环电路，4为小介质圆筒，5为介质基片，6为屏蔽盒，7为变容管，8为隙缝。

下面结合附图详细描述本发明。

变容管及微带环电路3，偏压线，低通滤波器与其它的有关微波微带电路同做在一块基片5上，介质腔2借助小介质圆筒4支撑与变容管微带环3同心地放在其上。介质腔与微带环通过磁场而耦合，与变容管联接的微带环将变容管耦合进介质腔谐振电路。借助选用不同高度的小介质圆筒能对介质腔与变容管间的耦合作适当调整。变容管微带环的具体电路如图2所示，电路为单管电路。图3所示电路为双管电路。微带环的平均半径Re与介质腔的外径Rd间关系选在Rd≥Re≥0.64Rd范围内，Re小，则变容管微带环与介质腔间的耦合变紧，Re＝0.64Rd为最大，反之则松。微带环上有0.2-0.5mm的小隙缝，微带环分为几段圆弧，每段弧长为1/8λe～1/4λe。隙缝不接电容，这是本电路的另一个特点，当不放介质腔时，无论是采用实验的方法还是采用计算加实验修正的方法，使变容管微带环的谐振频率fe比介质腔的自然f。大得多一些，具体可取fe≥1.60f_o不要使fe等于f_o值或在其上下很近的频率。因为如果取fe＝f_o值，变容管微带环与介质腔间的耦合只能取在临界耦合以下的弱耦合，从而无法得到所需要的调谐范围。当然也可在一个或二个隙缝上，跨接容量较大一点的电容，使变容管微带环本身的谐振频率降到远低于f_o的值，例如fe＝0.5-0.6f_o左右，也能得到调谐线性很好并且较宽的调谐范围。但此时在f_o频率以下有几个低频谐振峰，需另外用带阻滤波器将其去掉，这就增加了麻烦增加了成本。选fe≥1.6f_o时没有这个问题，变容管应选择适合微带电路用的管型，体积要小，其工作频率当然要高于f_o，其电容比要大，因为这样可以得到较大的调谐范围。其Q值应越高越好，因为这能使电调谐范围内的插入损耗变化较小，即可得到较宽的3dB电调带宽，变容管的偏压引线可按常规方法设计之。介质腔要采用Q值高，温度稳定性好的，应按工作模式TE_01δ模与其它模式相距尽可能远些来选择直径D和高度H之比D/H。调谐电路与微波能量耦合馈线可采用磁耦合（感性耦合），也可采用电场耦合（容性耦合）。