摘要：微波谐振器和由数个级联谐振器组成的滤波器的温度表现是一个值得重视的设计目标。对于卫星上的应用尤其如此，因为太空中温度偏移更大而温度控制技术难以实现。其他温度补偿必不可少的场合包括高功率容量和窄滤波器带宽。 

从概念上讲，有三种不同的方法可以处理温度稳定性。

1. 设计微波谐振器或滤波器时，使用在物理尺寸和电特性（如介电常数）两方面都具有高温度稳定性的材料。

2. 通过某种方法实现对该部件所处环境的温度的控制，从而移除温度漂移。

3. 根据所使用的物理上不同的和/或温度表现特性上不同的材料，将其设计为具有内置补偿技术的部件。

第一种方法通过使用高温度稳定性的材料让电特性对温度的灵敏度降低（见表1）¹。铝是一种非常适合太空应用场合的谐振腔和滤波器的材料，因为它密度相对较低，热导率良好，机械加工性良好以及成本较低。不幸的是，铝的热膨胀系数（CTE）相当高，达到23ppm/℃。相反，从机械稳定性角度来看，不变钢（invar）是一种近乎理想的材料，其CTE仅为1.6ppm/℃ （或更小，取决于合金成分）。但是作为一种铁镍合金（某种不锈钢），不变钢也有一些缺点：如密度过高（8050kg/m³，而铝密度仅为2700kg/m³），机械加工性差，导热性差（与铝相差一个数量级以上）和导电性差（为了达到高Q值，不变钢腔体必须镀银）。

用不变钢代替铝导致的重量增加不应被忽视，尤其是在卫星应用中。考虑到两种材料的密度比值（约为3），一个30千克的不变钢多工器如果用铝制成则仅为10千克重。假设同步卫星轨道发射费用为15000欧元/千克（亚利安V号运载火箭），采用铝制多工器将节省大约300000欧元。尽管有缺点，不变钢仍然是实现温度性能稳定的星载滤波器的常用解决方案。

用于缩小微波器件所处环境的温度变化范围的有源和无源温度控制技术能很好的适用于地面应用，但却不太适合星载应用。基于导热管²甚至高温超导体材料的花哨技术也被提出了，但在实践中很少实现。

几个有希望的不变钢替代品尽管采用不同的技术，但都是以获得部件级高温度稳定性为目标，同时采用低温度稳定性但适合太空应用的材料。最广泛采纳的方法是基于使用两金属和三金属的温敏材料或形状记忆合金（shape memory alloys，SMA）。总的来说，微波谐振器和滤波器的温度补偿技术通常结合了某种程度的新颖设计以及对谐振器电磁建模和材料物理特性的熟悉。

阅读全文