[發明專利]一種微波頻率校準器及其校準方法

有效

• 申請號: 201310485904.3
• 申請日: 2013-10-16
• 公開（公告）號: CN103592510A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 夏亞峰;殷新社;薛亞杰;倪大寧;汪娟
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: G01R23/02
• 分類號: G01R23/02;H01P7/06
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種微波測量器件，特別是涉及一種微波頻率校準器及其校準方法。

背景技術

隨著衛星通信系統的快速發展，微波頻段的頻率資源越加緊張，信道數越來越多，信道間隔越來越小，導致對衛星通信系統中的微波器件提出了更高精度的要求。衛星通信系統中的微波器件一般工作在高真空環境下。但微波器件的調試與測試，除了熱真空和微放電實驗外，其他都處于地面非真空環境下。環境條件的不同，包括氣壓、濕度、溫度的不同，以及工作溫度的差異都會使微波器件的工作頻率發生偏移。這就要求在調試與測試過程中考慮因工作環境條件差異帶來的頻率偏移量，并設置調試與測試頻率預偏量，從而使微波器件在星上使用時的中心頻率與設計保持一致。

目前常用的頻率校準方法是采用頻偏經驗公式計算得到的。根據經驗公式可以快速計算出真空頻偏與溫度頻偏，從而確定預設頻偏量。但隨著對微波器件精度要求的提高，運用此方法得到的結果的精度往往難以令人滿意。計算公式本身即為經驗公式，并且含有包括氣壓、溫度、濕度、介電常數、磁導率以及材料的線膨脹系數眾多變量，而想要精確的測量所有變量是不現實的，在以往的工作中通常給出粗略的測量值或經驗值，這就給頻偏的計算引入了較大的誤差。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種微波頻率校準器及其校準方法，將不可測量的計算誤差轉化為通過高分辨率校準器可測得的校準因子，從而修正頻偏計算公式計算結果，提高校準。本發明結構簡單，使用方便，顯著提高了測量精度，性能穩定可靠，尤其適合現階段星載微波器件調試與測試過程中對真空頻偏計算高精度的要求。

本發明的技術解決方案是：一種微波頻率校準器，包括上半腔體、下半腔體、輸入端波導同軸轉換器、輸出端波導同軸轉換器；上半腔體和下半腔體開有方形槽；上半腔體和下半腔體扣合后，在內部形成方形的諧振腔，所述諧振腔在縱向相互平行的兩個內壁均為正方形，在橫向相互平行的兩個內壁均為長方形且分別開有對稱分布的輸入耦合窗口和輸出耦合窗口；諧振腔的內壁上四條縱向的棱邊有圓角，使諧振腔的電磁場為TE011模；輸入耦合窗口連接輸入端波導同軸轉換器，輸出耦合窗口連接輸出端波導同軸轉換器；

所述諧振腔的內壁上開有透氣孔。

一種微波頻率校準器的校準方法，包括以下步驟：

步驟一：在仿真軟件中利用特征模求解器，諧振腔模型，諧振腔的內壁為方形，諧振腔在縱向相互平行的兩個內壁均為正方形，在橫向相互平行的兩個內壁均為長方形，通過調整諧振腔內壁的尺寸，使諧振腔諧振在設計諧振頻率f₀；

步驟二：在諧振腔模型中，對所述內壁上四條縱向的棱邊倒圓角，通過調整所述圓角的大小，使諧振腔的電磁場分布為TE011模；

步驟三：在諧振腔模型中，在橫向相互平行的兩個內壁上分別開對稱分布的輸入耦合窗口和輸出耦合窗口，通過調整輸入耦合窗口和輸出耦合窗口的位置和大小，使反射參數小于25dB；

步驟四：在諧振腔模型中，根據諧振腔模型的電磁場分布，在諧振腔的內壁上電磁場弱的地方添加透氣孔，通過調整透氣孔的位置及大小，保持反射參數小于25dB，得到微波頻率校準器初步模型；

步驟五：對微波頻率校準器初步模型進行整體仿真，當傳輸特性仿真曲線具有小于0.01MHz的-3dB帶寬且在設計諧振頻率f₀處出現峰值時，得到微波頻率校準器模型；

步驟六：按照微波頻率校準器模型進行實體加工，得到微波頻率校準器，并測量微波頻率校準器產生的實際諧振頻率f₀'，并計算實際頻偏值Δf'，

Δf′=f₀-f₀′，

步驟七：計算理論頻偏Δf，