用于铷钟的圆柱形波导微波腔制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于铷钟的圆柱形波导微波腔，属于电子技术领域。本实用新型专利技术包括呈圆柱体且上端面开口的波导管（2）、设置在该波导管（2）圆柱体内的原子吸收泡（3）、设置在该波导管（2）槽的开口位置的光电组件（1），该波导管（2）上部侧面还水平设置有与其活动连接的金属调节螺杆（4），且该波导管底部中间还设置有通光孔（5）。通过以上设置，本实用新型专利技术克服了现有的微波腔无法同时满足体积小、结构简单可批量生产、精确度高、能有效抑制微波泄漏几个原则的缺陷，且无介质填充，结构简单，微波腔外形尺寸和腔内原子吸收泡尺寸的加工精度要求低，装配调试简单，有利于铷钟批量生产。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种波导微波腔，具体地说，涉及一种用于铷钟的圆柱形波导微波腔。
技术介绍
铷钟是原子钟的一种，原子钟是以原子跃迁谱线频率作为计量基准，是提供标准频率和时间的仪器设备。铷钟作为原子钟的一种，与其他原子钟相比，具有体积小、重量轻、功耗低的特点，是目前应用最广泛的原子钟。铷钟的基本原理是，锁定压控晶振输出频率经倍频器倍频到铷原子跃迁频率6.SG微波频率信号后馈入原子吸收泡与原子发生共振作用而输出鉴频信号，再经同步检波、滤波后得到直流误差信号去锁定压控晶振，使晶振的输出与原子跃迁频率一样稳定的标准频率。因此将6.SG微波频率信号高效地馈入原子吸收泡是设计铷钟的关键技术之一。现有的传统的方案是将原子吸收泡放置于一个微波腔内，再将6.SG微波频率信号馈入微波腔形成谐振的驻波场而实现与原子吸收泡内的原子钟共振作用。由于微波腔内放置有原子吸收泡，是原子与电子线路系统发生相互作用的地方，一般要求微波腔谐振在6.SG的原子跃迁频率，因而微波腔成为铷钟体积最大的部件。要实现6.SG的微波谐振腔，这个谐振腔的尺寸以及腔内部件必须要满足谐振要求。近年来，小型化成为铷钟发展的重要方向，微波腔作为铷钟体积最大的部件，微波腔的小型化也就成为研究和设计的重点内容。铷钟的科技工作者在微波腔小型化方面陆续取得了一些进展。目前比较先进的微波腔仍然存在一些缺陷:体积较小的微波腔结构复杂、加工制造困难；易于加工制造的微波腔耦合效率较低，对微波腔的制造精度要求非常高，不利于批量生产；精度较高的微波腔转动耦合环时调试比较困难，而且微波泄漏严重，不利于批量调试生产。
技术实现思路
本技术提供一种用于铷钟的圆柱形波导微波腔，目的在于克服现有的微波腔无法同时满足体积小、结构简单且可批量生产、精确度高、能有效抑制微波泄漏的缺陷。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案如下:用于铷钟的圆柱形波导微波腔，包括呈圆柱状且上端面开口、呈槽形的波导管、设置在该波导管圆柱体内的原子吸收泡、设置在该波导管开口位置的光电组件，该波导管上部侧面还水平设置有与其活动连接的金属调节螺杆，且该波导管底部中间还设置有通光孔。为了准确调节微波功率，所述金属调节螺杆与波导管螺纹连接。为了精确实现光电组件的功能，所述光电组件包括上端面开口的呈空心圆柱状的腔端盖，穿过该腔端盖下端面的穿芯电容，设置在腔端盖的腔体内用于产生微波频率信号的阶跃二极管，设置于腔端盖腔体内、位于阶跃二极管与穿芯电容之间的光电池，以及设置在腔端盖下端面上方、且与该腔端盖下端面平行的呈半圆形的耦合环，该耦合环分别与阶跃二极管和穿芯电容相连。为了固定耦合环，所述阶跃二极管与腔端盖下端面相垂直，同时阶跃二极管与穿芯电容设置在腔端盖腔体内同一条直径方向上。进一步的，所述耦合环的直径的两端分别与穿芯电容和阶跃二极管相连。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果:(I)本技术相比现有技术来讲，由光电组件和波导管组成外围部分的波导微波腔体积小，并且在该波导管内设置有吸收泡，只要馈入的微波足够强，腔的尺寸可以远远小于谐波微波腔和现有技术中波导腔体的尺寸；同时本技术采用的是半圆形的耦合环，相比起传统技术中采用U形的耦合环来讲，半圆形耦合环的微波功率更大、耦合效率更高，可进一步地减小波导管的尺寸。(2)本技术于采用波导管组成的波导腔，腔体内的微波以特定的行波模式传输，不需要传统小型微波腔所需要的介质环，腔体内只有容纳原子的原子吸收泡以及调谐微波最佳功率的金属调节螺杆，因此本技术结构简单、易于加工和调试，非常适合批量生产。(3)本技术在光电组件上设计了专门阻止微波反向辐射的穿芯电容，可有效地抑制微波泄漏及引起的电池干扰。(4)本技术由于波导管尺寸足够小，因此所需加热功率同比减少，这使得铷钟整机的跟随减小，有利于铷钟应用于有低功耗要求的工程领域。附图说明图1为本技术的剖面结构示意图。图2为本技术中光电组件的立体结构示意图。其中，附图标记对应的部件名称为:I一光电组件，2一波导管，3一吸收泡，4一金属调节螺杆，5一通光孔，6一腔端盖，7—穿芯电容，8—阶跃二极管，9 一光电池，10 一稱合环。具体实施方式以下结合附图与实施例对本技术作进一步说明，本技术的实施方式包括但不限于下列实施例。实施例微波腔作为铷钟的核心技术之一，是当今铷钟研究和设计的重点内容，因此许多种类的微波腔应运而生，主要包括以下几种:(I)微波腔的腔体呈方形，因此在放置常用的吸收泡时接触面小，这样导致该种微波腔不仅体积过大、同时机械性能差，所需加热功率大；(2)微波腔中的耦合环采用U形结构的电耦合设计，这种结构的耦合环耦合效率较低，同时对部件加工制造精度要求非常高，不利于批量生产；(3)将节约倍频的二极管、耦合环通过微波腔侧面开孔插入微波腔，并通过转动耦合环的方向调谐微波腔，这使得腔体频率调试较困难、微波泄漏严重，同时产品电磁兼容性也存在问题。因此现有微波腔普遍存在各种问题，没有一种微波腔能同时满足体积小、结构简单可批量生产、能有效抑制微波泄漏这几个原则。为了克服上述缺陷，本实施例提供一种用于铷钟的圆柱形波导微波腔，整体结构呈圆柱形，图1为本技术的剖面结构示意图。其中本技术包括:波导管2,长度优选20mm 25mm,内径优选12mm 18mm,该波导管呈圆柱体且上端开口 ；波导管围成的腔体内塞有吸收泡3，吸收泡内充制有碱金属和惰性气体；为了抑制原子多普勒效应导致的谱线增宽；本技术中的波导管在圆柱体下端面开有通光孔5，为了使抽运光与吸收泡内碱金属的原子相互作用；通光孔根据铷光谱灯大小决定，本实施例中其直径大小优选3mm 5mm ；为了调节微波功率，该圆柱体上端面螺纹连接有金属调节螺杆4，当调节到最佳位置时用螺纹紧固剂粘牢；在该圆柱体上端面、金属调节螺杆上还设置有光电组件I。如图2所示，光电组件包括:呈圆柱形且上端开口的腔端盖6 ;用硅胶粘接在腔端盖下端面上部的光电池9，其正、负极引线从腔端盖内壁所开的小通孔引出焊接在铷钟电路上；设置在腔端盖下端面上部、产生与原子相互作用的6.SG微波信号的阶跃二极管8，该阶跃二极管与腔端盖下端面垂直，用焊锡焊接在腔端盖下端面上；穿过腔端盖下端面并与其用螺纹固定的穿芯电容7，穿芯电容和阶跃二极管位于由腔端盖组成的腔体内部的部分——是在以腔端盖下端面圆心为圆心的同一直径上，以该直径所组成的半圆形上设置有耦合环10。光电组件从波导管的上端面塞入，并以正向或反向旋转微调微波功率，当该半圆形的耦合环直径方向与金属调节螺杆大约平行时用焊锡将光电组件与波导管焊接为一体。同时整个圆柱形微波腔用一个套在外面的辅助加热筒进行加热恒温，该加热筒作为辅助部分对大小形状等无特殊要求，因此未在附图中画出。按照上述实施例，便可很好的实现本技术。权利要求1.用于铷钟的圆柱形波导微波腔，其特征在于，包括呈圆柱状且上端面开口、呈槽形的波导管(2)、设置在该波导管(2)圆柱体内的原子吸收泡(3)、设置在该波导管(2)开口位置的光电组件(1)，该波导管(2)上部侧面还水平设置有与其活动连接的金属调节螺杆(4)，且该波导管(2)底部中间还设置有通光孔(5)。2.根据权利要求1所述的用于铷钟的圆本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于铷钟的圆柱形波导微波腔，其特征在于，包括呈圆柱状且上端面开口、呈槽形的波导管（2）、设置在该波导管（2）圆柱体内的原子吸收泡（3）、设置在该波导管（2）开口位置的光电组件（1），该波导管（2）上部侧面还水平设置有与其活动连接的金属调节螺杆（4），且该波导管（2）底部中间还设置有通光孔（5）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹远洪，
申请(专利权)人：成都天奥电子股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：