[發明專利]一種藍寶石微波諧振腔

有效

• 申請號: 201510357836.1
• 申請日: 2015-06-25
• 公開（公告）號: CN104966882B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 陳海波;黃凱;高連山
• 申請（專利權）人: 北京無線電計量測試研究所
• 主分類號: H01P7/10
• 分類號: H01P7/10
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司11257
• 代理人: 張文祎

技術領域

本發明涉及一種微波介質諧振腔。更具體地，涉及一種藍寶石微波諧振腔。

背景技術

現代雷達采用相干體制，目前大多數雷達的技術能力仍不能保證可靠地探測到小的目標，尤其是地面和水面背景下的目標。針對具體的雷達在其規定的工作條件下，要可靠地確定目標的有效反射截面的最小分辨率，起決定作用的是頻率源的相位噪聲性能。

現代雷達大多數利用相位或頻率信息，而不是按傳統方式只利用幅度信息來完成系統的主要功能，或者雖不直接利用相位或頻率信息，但必須在頻率源相位或頻率高度穩定的前提下，才能完成其系統功能。例如，動目標顯示雷達利用多普勒效應在時域上從背景干擾中提取目標信號，此時低的相位噪聲可以有效地扼制靜止地面雜波中的強信號，提取慢速移動目標的信號。多普勒測速是利用多普勒頻移獲得速度信息，脈沖壓縮雷達則是利用器件穩定的頻率色散特性或穩定的相位編碼特性獲得展寬波形和壓縮信號。這樣，如果雷達本身頻率源就存在著較高的相位噪聲，那么噪聲就會與有用的頻率或相位信息相混淆，從而大大降低了雷達系統的實際性能。

因此，低相噪、高穩定度的微波頻率源被廣泛的應用于雷達、通信計量等領域。低溫藍寶石微波頻率源利用藍寶石材料低損耗正切的性能，使藍寶石微波腔運行在回音壁模式下，獲得了極高的Q值(4K約為10⁹,300K約為 10⁵)。基于此微波腔的頻率源具有極低的相位噪聲(在X波段， <-160dBc/Hz@10kHz)和優異的短期穩定度(<1E-15@1s)。目前低溫藍寶石微波源使用的微波腔為銅屏蔽腔結合圓柱形藍寶石晶體，但是該微波腔具有較窄的模式間距，對于系統的濾波功能提出了極高的要求。John G.Hartnett等人采用圓柱形藍寶石晶體研制的微波腔獲得了當時國際最高Q值(在9GHz 的頻率點)(Optimum Design of a High-Q Room-Temperature Whispering-Gallery-Mode X-band Sapphire Resonator,IEEE Transaction on Ultrasonic,Ferroelectrics,and Frequency Control,vol 60,No.6.2013)。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種具有寬的模式間距，且同階回音壁模式下具有高Q值的藍寶石微波諧振腔。

為解決上述技術問題，本發明采用下述技術方案：

一種藍寶石微波諧振腔，包括具有開口的金屬屏蔽腔體、與所述金屬屏蔽腔體的開口相匹配的金屬腔蓋和環形藍寶石晶體，所述環形藍寶石晶體固定設置在所述金屬腔蓋上并位于所述金屬屏蔽腔體的內部，所述金屬腔蓋固定設置在金屬屏蔽腔體的開口上，所述金屬屏蔽腔體設有輸入輸出端口。金屬屏蔽腔體主要用于屏蔽外界電磁場對微波腔頻率的影響，可以采用銅、鋁等金屬。環形藍寶石晶體在高頻段具有極低損耗正切值，經過合理設計能夠產生回音壁模式。該模式具有極高的Q值，由于采用的環形藍寶石晶體材料，一些正規的TE模和TM模式被濾除，使得該微波腔具有寬的模式間距。金屬腔蓋用于固定環形藍寶石晶體。

優選地，所述環形藍寶石晶體的底部設有一體形成的支腳，所述支腳嵌入金屬腔蓋內，所述金屬腔蓋上設有用于緊固所述支腳的螺絲。

優選地，所述環形藍寶石晶體的底部間隔均勻地設有四個支腳。

優選地，所述環形藍寶石晶體的外徑為30～35mm，內徑為10～25mm，四個支腳的高度均為10～15mm。

優選地，所述金屬屏蔽腔體為圓柱形，所述輸入輸出端口對稱地設置在金屬屏蔽腔體的側壁上。

優選地，所述金屬屏蔽腔體的高度為40～50mm，內徑為35～50mm，壁厚為1～3mm。

本發明的有益效果如下：

本發明的藍寶石微波諧振腔就有Q值高、模式間距大的優點，能夠廣泛應用于各種需要高性能濾波器的場合。

附圖說明

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細的說明。

圖1示出本發明的結構示意圖。

具體實施方式

為了更清楚地說明本發明，下面結合優選實施例和附圖對本發明做進一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標記進行表示。本領域技術人員應當理解，下面所具體描述的內容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本發明的保護范圍。