改进微波发射器的设计

改进微波发射器的设计

改进微波发射器的设计

微波发射塔。图片由 Tom Page 拍摄。已获 CC BY-SA 2.0 授权，并通过 Flickr Creative Commons 共享。

这种方案自身也存在问题。当发射器暴露在高功率载荷下和严酷的环境中时（比如暴露在极热的沙漠中的蜂窝基站），可能产生热漂移。

在沙漠暴晒等严酷的环境中，微波发射器内会发生热漂移。图片已获 CC BY 4.0 授权，并通过 ESO/C. Malin 共享。

微波滤波器中的热效应建模

我们首先观察一下模型：铜盒内是一根直立的圆柱体，铜盒表面镀了一层可降低损耗的银薄膜。圆柱体和铜盒之间的电磁空腔是充满空气的密闭空间。现实中的滤波器常常包含多个级联空腔，不过我们模型仅重点分析一个空腔。

为了方便比较不同的设计对滤波器性能的影响，我们构建了两个不同的模型：

只包含铜盒的设计

包含铜盒和钢圆柱体的设计

微波腔体滤波器的几何结构。

为了对微波腔体进行特征频率分析，我们选择使用“RF 模块”中的三维电磁波，频域 接口。在下一节中，我们一起查看相关的研究结果。

研究热漂移对微波滤波器的影响

接下来，我们多次修改工作温度，并重复进行力学与电磁分析，然后利用得到的数据绘制特征频率随温度变化的曲线。根据绘图，我们可以对比只包含铜盒与同时包含铜盒和钢圆柱体的滤波器设计。

铜滤波器设计和铜-钢滤波器的特征频率随温度变化的曲线。

结果表明同时包含铜和钢的设计方案表现更加出色。这是因为两种材料拥有不同的热膨胀系数，所以圆柱体顶部和铜盒相邻面之间的电容耦合减少了。电容耦合对特征频率的影响很大，当电容耦合减少时，它能抵消腔体总体尺寸增大产生的影响。

此外，在铜-钢滤波器设计中，我们可以利用温度驱动来调整圆柱体底部和铜盒之间的距离，从而抵消大部分热漂移。

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