專利名稱：一種用于被動型銣原子頻標的微波腔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種微波腔，特別是一種用于被動型銣原子頻標的微波腔。
背景技術(shù)：
銣原子頻標具有體積小、重量輕和成本低的優(yōu)點，被廣泛的應(yīng)用與衛(wèi)星導(dǎo)航、物理測量、航空及通信等領(lǐng)域。銣原子頻標分為物理部分和電路部分，物理部分為整機的核心器件，其性能決定著銣原子頻標的頻率穩(wěn)定度。微波腔作為物理部分的重要部件，提供了微波輻射場與銣原子精細能級躍遷的場所，使銣原子產(chǎn)生高能級至低能級的躍遷。目前銣原子頻標使用的運行模式為TEtlll?；騎E111模的圓柱形微波腔、開槽型的磁控管及楔形支柱磁控管微波腔。普通圓柱形TEtlll模微波腔Q值較大，軸向磁場分布較為均勻，但體積較大。TE111模微波腔體積較小，但Q值也比較小，軸向的磁場分布不如TEtlll模微波腔均勻。開槽型磁控管腔具有較小的體積和Q值但力學(xué)穩(wěn)定性不如楔形支柱磁控管微波腔好，但后者的Q值要低于前者。矩形微波腔雖然也能用于銣原子頻標，但由于其矩形的截面對C場及磁屏蔽系統(tǒng)的性能提出了較高的要求。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種被動型銣原子頻標用微波腔，解決TEtlll模微波腔體積過大的問題、TE111模微波腔Q值小和磁場分布不均勻的問題。一種銣原子頻標用微波腔，包括腔蓋A、腔蓋B、調(diào)節(jié)活塞，還包括腔體C。其中， 腔體C包括弧形葉片、支柱、腔壁、耦合環(huán)安裝孔。腔體C為上下貫通的鏤空圓柱形，腔蓋A、腔蓋B分別和腔體C螺釘固定?；⌒稳~片、支柱和腔壁為一體加工成形，支柱兩邊為凹陷半圓形，四個支柱均勻分布在腔體C上， 支柱置于腔壁中間，支柱置于弧形葉片中心。腔蓋A中心有螺紋孔，腔蓋A與調(diào)節(jié)活塞螺紋固定。在調(diào)節(jié)活塞上開有通孔，在腔蓋B上開有通孔。腔體C的外半徑為腔體C高度的 20% 60%，腔壁的厚度為腔體C外半徑的10% 40%?；⌒稳~片的高度為腔體C高度的 30% 90%，弧形葉片的外半徑為腔體C外半徑的20% 80%，弧形葉片厚度為弧形葉片外半徑的m 20%。支柱對腔體C中心的張角為8° 70°，弧形葉片對圓心的張角為30° 89。， 支柱的高度為腔體C高度的10% 80%，支柱的高度小于弧形葉片的高度。腔蓋A、腔蓋B、 腔體C和調(diào)節(jié)活塞的外表面均鍍銀或鍍金。使用時，通過對腔蓋A上的調(diào)節(jié)活塞進行旋轉(zhuǎn)可以對微波腔的頻率進行初步調(diào)節(jié)，精細調(diào)節(jié)通過腔體C上纏繞的加熱絲或加熱片利用微波腔的溫度系數(shù)進行調(diào)節(jié)，銣燈通過調(diào)節(jié)活塞的通孔對被動銣泡進行泵浦，透射光通過腔蓋B的通孔被光探測器采集。微波信號通過耦合環(huán)或耦合探針饋入微波腔，腔內(nèi)輻射場呈駐波形式振蕩，形成具有適合銣原子頻標頻率和模式分布的電磁場，該微波電磁場激勵銣原子頻標中的高能級原子向低能級躍遷，使光探測器探測到的光信號強度減弱，呈現(xiàn)凹陷的曲線。通過光電探測器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，電路部分將晶體振蕩器鎖定在該電信號的頻率，形成穩(wěn)定的輸出。[0008]一種用于被動型銣原子頻標的微波腔具有體積小、Q值高、軸向磁場分布均勻、力學(xué)穩(wěn)定性強的優(yōu)點。由于微波腔外部為圓形，其內(nèi)部磁場的均勻性得到了提高，并易于和磁屏蔽層配合，提高整機的磁屏蔽系數(shù)。而凹形支柱則使微波腔的Q值得到了較大的提升。裝備該微波腔的銣原子頻標整機性能能夠得到較大提高。其能性能比楔形支柱的磁控管微波腔要好，比開槽型磁控管微波腔的力學(xué)穩(wěn)定性要高。

圖1 一種用于被動型銣原子頻標的微波腔軸向剖面示意圖；圖2 —種用于被動型銣原子頻標的微波腔腔體C的橫截面示意圖。1.腔壁 2.腔蓋A 3.腔蓋B 4.調(diào)節(jié)活塞 5.支柱 6.弧形葉片7.耦合環(huán)安裝孔 8.腔體C。
具體實施方式
一種銣原子頻標用微波腔，包括腔蓋A2、腔蓋B3、調(diào)節(jié)活塞4，還包括腔體C8。 其中，腔體C8包括弧形葉片6、支柱5、腔壁1、耦合環(huán)安裝孔7。腔體C8為上下貫通的鏤空圓柱形，腔蓋A2、腔蓋B3分別和腔體C8螺釘固定。弧形葉片6、支柱5和腔壁1為一體加工成形，支柱5兩邊為凹陷半圓形，四個支柱5均勻分布在腔體C8上，支柱5置于腔壁1中間，支柱5置于弧形葉片6中心。腔蓋A2中心有螺紋孔，腔蓋A2與調(diào)節(jié)活塞4螺紋固定。在調(diào)節(jié)活塞4上開有通孔，在腔蓋B3上開有通孔。腔體C8高度為30mm，腔體C8的外半徑為19mm，腔壁1的厚度為2mm?；⌒稳~片6的高度為 25mm,弧形葉片6的外半徑為15mm，弧形葉片6厚度為1mm。支柱5對腔體C8中心的張角為18°，弧形葉片6對圓心的張角為66. 5°，支柱5的高度為15mm。腔蓋A2、腔蓋B3、腔體C8 和調(diào)節(jié)活塞4的外表面均鍍銀或鍍金。使用時，通過對腔蓋A2上的調(diào)節(jié)活塞4進行旋轉(zhuǎn)可以對微波腔的頻率進行初步調(diào)節(jié)，精細調(diào)節(jié)通過腔體C8上纏繞的加熱絲或加熱片利用微波腔的溫度系數(shù)進行調(diào)節(jié)，銣燈通過調(diào)節(jié)活塞4的通孔對被動銣泡進行泵浦，透射光通過腔蓋B3的通孔被光探測器采集。 微波信號通過耦合環(huán)或耦合探針饋入微波腔，腔內(nèi)輻射場呈駐波形式振蕩，形成具有適合銣原子頻標頻率和模式分布的電磁場，該微波電磁場激勵銣原子頻標中的高能級原子向低能級躍遷，使光探測器探測到的光信號強度減弱，呈現(xiàn)凹陷的曲線。通過光電探測器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，電路部分將晶體振蕩器鎖定在該電信號的頻率，形成穩(wěn)定的輸出。
權(quán)利要求1. 一種用于被動型銣原子頻標的微波腔，包括腔蓋AO)、腔蓋BC3)、調(diào)節(jié)活塞，其特征在于還包括腔體C ( ；其中，腔體C ( 包括弧形葉片(6)、支柱(5)、腔壁(1)、耦合環(huán)安裝孔(7)；腔體C(8)為上下貫通的鏤空圓柱形，腔蓋AO)、腔蓋B(3)分別和腔體C(8)螺釘固定； 弧形葉片(6)、支柱( 和腔壁(1)為一體加工成形，支柱( 兩邊為凹陷半圓形，四個支柱(5)均勻分布在腔體C(8)上，支柱(5)置于腔壁(1)中間，支柱(5)置于弧形葉片(6) 中心；腔蓋AO)中心有螺紋孔，腔蓋AO)與調(diào)節(jié)活塞(4)螺紋固定；在調(diào)節(jié)活塞(4)上開有通孔，在腔蓋BC3)上開有通孔；腔體C(8)的外半徑為腔體C(8)高度的20% 60%，腔壁(1)的厚度為腔體C(8)外半徑的10% 40%;弧形葉片(6)的高度為腔體C(8)高度的 30% 90%，弧形葉片(6)的外半徑為腔體C (8)外半徑的20% 80%，弧形葉片(6)厚度為弧形葉片(6)外半徑的2% 20% ；支柱(5)對腔體C(8)中心的張角為8° 70°，弧形葉片(6)對圓心的張角為30° 89°，支柱(5)的高度為腔體C(8)高度的10% 80%， 支柱(5)的高度小于弧形葉片(6)的高度；腔蓋AO)、腔蓋B(3)、腔體C(8)和調(diào)節(jié)活塞的外表面均鍍銀或鍍金；使用時，通過對腔蓋AO)上的調(diào)節(jié)活塞(4)進行旋轉(zhuǎn)可以對微波腔的頻率進行初步調(diào)節(jié)，精細調(diào)節(jié)通過腔體C (8)上纏繞的加熱絲或加熱片利用微波腔的溫度系數(shù)進行調(diào)節(jié)，銣燈通過調(diào)節(jié)活塞(4)的通孔對被動銣泡進行泵浦，透射光通過腔蓋B ( 的通孔被光探測器采集；微波信號通過耦合環(huán)或耦合探針饋入微波腔，腔內(nèi)輻射場呈駐波形式振蕩，形成具有適合銣原子頻標頻率和模式分布的電磁場，該微波電磁場激勵銣原子頻標中的高能級原子向低能級躍遷，使光探測器探測到的光信號強度減弱，呈現(xiàn)凹陷的曲線；通過光電探測器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，電路部分將晶體振蕩器鎖定在該電信號的頻率，形成穩(wěn)定的輸出。
專利摘要本實用新型公開了一種用于被動型銣原子頻標的微波腔，包括腔蓋A(2)、腔蓋B(3)、調(diào)節(jié)活塞(4)，還包括腔體C(8)；其中，腔體C(8)包括弧形葉片(6)、支柱(5)、腔壁(1)、耦合環(huán)安裝孔(7)。腔體C(8)為上下貫通的鏤空圓柱形，支柱(5)和腔壁(1)為一體加工成形，支柱(5)兩邊為凹陷半圓形。由于微波腔外部為圓形，其內(nèi)部磁場的均勻性得到了提高，并易于和磁屏蔽層配合，提高整機的磁屏蔽系數(shù)。而凹形支柱(5)則使微波腔的Q值得到了較大的提升。
文檔編號H03L7/26GK202261239SQ20112034056
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者操春燕, 楊晨, 王亮, 陳海波, 高連山 申請人:中國航天科工集團第二研究院二〇三所