專利名稱：一種超導微帶濾波器的調諧機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于微波工程領域，具體的說，本發(fā)明涉及一種超導微帶濾波器的調諧機構。
背景技術：
高溫超導濾波器是用高溫超導材料制成的一種平面器件，它是由若干個平面諧振器按一定規(guī)則排列而成的。由于材料物性不均勻，設計參數不精確以及制作過程中的誤差，導致最終的超導濾波器器件的性能與設計的濾波器相差較大，因此需要做調諧來補償上述誤差，使得制作的濾波器與設計值相符。
由于高溫超導濾波器需要在超導轉變溫度以下才能工作，因此在調協(xié)過程中必須提供一個穩(wěn)定的低溫環(huán)境，以便濾波器能夠正常工作。一般說來，有兩種方法提供穩(wěn)定的低溫環(huán)境，一種是利用大功率的制冷機，如G-M制冷機，斯特林制冷機等來提供低溫真空環(huán)境，另一種是采用冷媒(如液氮)來冷卻高溫超導濾波器。另外，在調諧過程中還需要復雜的傳動機構和密封措施。采用本機構進行調諧，可以省去復雜的傳動機構，同時本機構可以利用液氮蒸發(fā)形而產生的氮氣對器件進行保護。具有較好的經濟性和操作簡便性。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，提供一種成本低廉、操作方便的超導微帶濾波器的調諧機構。
為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的超導微帶濾波器的調諧機構包括一個具有真空夾層的杜瓦罐2；所述杜瓦罐2為桶形，其頂部密封安裝一個用透明材料制成的杜瓦罐蓋板8，該杜瓦罐蓋板8中心具有一個凸臺，凸臺上開有通孔，所述杜瓦罐蓋板8上還開有一小孔，從該小孔中插入一液氮輸入管11，所述杜瓦罐蓋板8上還具有一略微突起的氮氣排出口12，所述杜瓦罐蓋板8上還裝有密封SMA接頭座7和多芯密封接頭座10；一由調諧桿和調諧密封板組成的調諧裝置，調諧密封板蓋在所述杜瓦罐蓋板8的凸臺上并與杜瓦罐蓋板8柔性密封連接，調諧桿和調諧密封板密封地固定在一起；一液氮盆3置于杜瓦罐2內；一樣品桶4置于液氮盆3內，該樣品桶4的底板開孔，孔內裝有加熱器。
上述的技術方案中，所述液氮盆3(如圖5所示)由不銹鋼筒和不銹鋼底板焊接而成，其底板上有一個定位槽，所述樣品桶4嵌放在該定位槽內。
上述的技術方案中，所述樣品桶4由不銹鋼筒和紫銅底板焊接而成，紫銅底板內埋有電阻加熱器，樣品桶內裝有干燥劑。
上述的技術方案中，待調諧樣品通過所述SMA接頭座7與網絡分析儀連接，加熱器通過所述多芯密封接頭座10與外界連接。
上述的技術方案中，所述液氮輸入管11在液氮注入完畢后密封，所述氮氣排出口12上接一彈性軟管，再在該軟管中填塞疏松介質。
上述的技術方案中，所述樣品桶4的上沿高于所述液氮盆3的上沿。
本發(fā)明的超導微帶濾波器的調諧機構如下優(yōu)點1)所需設備簡單，采用液氮冷卻，成本十分低廉；2)直接手動調諧，操作簡單方便；3)利用液氮升溫產生的氮氣可以有效保護超導器件。
圖1是本發(fā)明的超導微帶濾波器的調諧機構示意2是調諧機構與測量系統(tǒng)連接關系示意3a是杜瓦罐縱剖面3b是杜瓦罐俯視4a是液氮盆縱剖面4b是液氮盆俯視5是樣品桶幾何結構示意6是杜瓦罐蓋板的俯視7a是調諧桿裝置縱剖面7b是調諧桿裝置俯視8是輔助工具幾何結構示意圖1-加熱棒 2-杜瓦罐 3-液氮盆4-樣品桶 5-鉑電阻溫度計6-微帶濾波器7-密封SMA接頭座8-杜瓦罐蓋板 9-調諧裝置10-多芯線密封接頭座11-液氮輸入管 12-氮氣排出口13-螺釘孔 14-O圈密封槽 15-不銹鋼底板16-不銹鋼圓筒 17-定位槽 18-紫銅底板19-不銹鋼方筒 20-深孔 21-不銹鋼墊片22-螺孔23-調諧桿 24-調諧密封板25-環(huán)形槽 26-通孔具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步地描述。
實施例1利用不銹鋼材料制作一個圓桶狀的低溫杜瓦罐2，如圖3a和圖3b所示，該杜瓦罐內壁高420mm，直徑288mm，外壁高440mm，直徑320mm。內壁和外壁之間被抽成真空，其壓強小于0.1Pa。該杜瓦罐的特點在于，在其上沿處加工有12個螺釘孔13，和一個O圈密封槽14。
如圖4a、圖4b所示，制作一個液氮盆3，該液氮盆3由一個不銹鋼圓筒16和一個不銹鋼底板15焊接而成，如圖4a、圖4b所示，不銹鋼圓筒16高310mm，其內徑為281mm，外徑為285mm，不銹鋼底板15厚12mm，其上開有一個矩形定位槽17，該槽長190mm，寬150mm。
如圖5所示，制作一個樣品桶4，該樣品桶由不銹鋼方筒19和紫銅底板18焊接而成，方筒19由2mm厚的不銹鋼板焊接而成，高度為305mm。紫銅底板18厚為15mm，紫銅底板18與方筒19用銀焊焊接而成。為了便于拆裝，方筒19頂部焊接四個不銹鋼墊片21。在紫銅底板上加工了兩個深孔20用來安放加熱棒1。
如圖6所示，用有機玻璃制作一個圓形的杜瓦罐蓋板8，杜瓦罐蓋板8中心具有一個凸臺，凸臺上開有通孔26，凸臺外壁上開有兩個環(huán)形槽(圖中沒有畫出)，用于柔性密封連接。在杜瓦罐蓋板8上，裝有一對密封SMA接頭座7，用來做微波輸入輸出，還裝有一個多芯線密封接頭座10，可以用來連接加熱棒1和鉑電阻溫度計5(參考圖1)。在杜瓦罐蓋板8上還設計有一小孔用于插入液氮輸入管11和氮氣排出口12。另外，該杜瓦罐蓋板8上還有12個與杜瓦罐2上螺釘孔13相配合的螺孔22。
圖7所示為調諧裝置示意圖，調諧裝置9由調諧桿23和調諧密封板24組成。調諧桿23是一根400mm的碳鋼長桿，調諧密封板24是一個中心開孔的透明有機玻璃圓盤。調諧桿23插入調諧密封板24中心開孔處并用O圈密封固定。調諧密封板24的外側壁開有兩個環(huán)形槽25，調諧密封板24與杜瓦罐蓋板8之間采用柔性密封連接，以便于調諧裝置9可以方便地移動位置。本實施例中，將一個圓筒狀彈性塑料薄膜的一端套在調諧密封板24上，另一端套在杜瓦蓋板8上，將彈性橡皮帶箍在二者的環(huán)形槽內，從而起到密封作用。
制作一個不銹鋼液氮輸入管11，將其從杜瓦罐蓋板8上的液氮輸入口插入液氮盆中，杜瓦蓋板與液氮輸入管密封連接。
參照圖1，將液氮盆3置于杜瓦罐2內，將樣品桶4置于液氮盆3的矩形定位槽內。液氮盆3與杜瓦罐2之間留有間隙，樣品桶4上沿高于液氮盆3上沿5～10mm。液氮輸入管11插入位置位于樣品桶外，且其出口端與液氮盆3的底板接近。在對超導微帶濾波器進行調諧時，出于系統(tǒng)拆裝方便道考慮，本發(fā)明提供了一套拆裝方法和輔助工具，結構如圖8所示。首先將柔性電纜一端連接杜瓦罐蓋板8，一端與待調諧的超導微帶濾波器6連接好。將微帶濾波器6用真空脂粘在樣品桶4的紫銅底板18上(如圖1所示)。微波信號通過柔性電纜最終連接到網絡分析儀。如圖2所示，用導線將加熱棒1與多芯線密封接頭座10連接起來，接頭座相應接頭針與220V電源連接。在樣品上貼好鉑電阻溫度計5，通過多芯線密封接頭座10與數字萬用表連接。將液氮盆3放入杜瓦罐2內，將杜瓦罐蓋板8架在輔助工具上，同時用輔助工具鉤住樣品桶4上沿的不銹鋼墊片21，然后用輔助工具把樣品桶4放入杜瓦罐2內的液氮盆3內。用螺釘將杜瓦罐2與杜瓦罐蓋板8緊固密封，裝好調諧裝置9，做好調諧裝置9與杜瓦罐蓋板8之間的柔性密封連接。用棉花堵住氮氣排出口12(可采用將一橡皮管套在氮氣排出口上，然后把棉花塞進橡皮管的辦法)，使得氮氣排出口既可以排出過量的氮氣，又可以保證一定的內外壓強差，防止空氣中的水蒸汽進入杜瓦罐內。所有接線連接好之后，開始往液氮盆3內輸入液氮，然后將液氮輸入管11的入口密封。連接加熱棒1電線，放入100克的干燥劑(如變色硅膠等)。等待樣品溫度降至77K后，利用網絡分析儀讀出濾波器的S參數，開始進行調諧。
權利要求
1.一種超導微帶濾波器的調諧機構，包括一個具有真空夾層的杜瓦罐(2)、一液氮盆(3)、一樣品桶(4)；其特征在于，所述杜瓦罐(2)為桶形，其頂部密封安裝一個用透明材料制成的杜瓦罐蓋板(8)，該杜瓦罐蓋板(8)中心具有一個凸臺，凸臺上開有通孔，所述杜瓦罐蓋板(8)上還開有一小孔，從該小孔中插入一液氮輸入管(11)，所述杜瓦罐蓋板(8)上還具有一略微突起的氮氣排出口(12)，所述杜瓦罐蓋板(8)上還裝有密封SMA接頭座(7)和多芯密封接頭座(10)；一由調諧桿和調諧密封板組成的調諧裝置，調諧密封板蓋在所述杜瓦罐蓋板(8)的凸臺上并與杜瓦罐蓋板(8)柔性密封連接，調諧桿和調諧密封板密封地固定在一起；所述液氮盆(3)置于杜瓦罐(2)內；所述樣品桶(4)置于液氮盆(3)內，該樣品桶(4)的底板開孔，孔內裝有加熱器。
2.按權利要求1所述的超導微帶濾波器的調諧機構，其特征在于，所述液氮盆(3)由不銹鋼筒和不銹鋼底板焊接而成，其底板上有一個定位槽，所述樣品桶(4)嵌放在該定位槽內。
3.按權利要求1所述的超導微帶濾波器的調諧機構，其特征在于，所述樣品桶(4)由不銹鋼筒和紫銅底板焊接而成，紫銅底板內埋有電阻加熱器，樣品桶內裝有干燥劑。
4.按權利要求1所述的超導微帶濾波器的調諧機構，其特征在于，待調諧樣品通過所述SMA接頭座(7)與網絡分析儀連接，加熱器通過所述多芯密封接頭座(10)與外界連接。
5.按權利要求1所述的超導微帶濾波器的調諧機構，其特征在于，所述液氮輸入管(11)在液氮注入完畢后密封，所述氮氣排出口(12)上接一彈性軟管，再在該軟管中填塞疏松介質。
6.按權利要求1所述的超導微帶濾波器的調諧機構，其特征在于，所述樣品桶(4)的上沿高于所述液氮盆(3)的上沿。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超導微帶濾波器的調諧機構，包括一個具有真空夾層的杜瓦罐；所述杜瓦罐為桶形，其頂部密封安裝一個用透明材料制成的杜瓦罐蓋板，該杜瓦罐蓋板中心具有一個凸臺，凸臺上開有通孔；所述杜瓦罐蓋板上裝有密封SMA接頭座和多芯密封接頭座，一氮氣排出口以及一液氮輸入管；一調諧密封板蓋在杜瓦罐蓋板的凸臺上并與杜瓦罐蓋板柔性密封連接，調諧桿和調諧密封板密封地固定在一起；一液氮盆置于杜瓦罐內；一底板內裝有加熱器的樣品桶置于液氮盆內。本發(fā)明的超導微帶濾波器的調諧機構如下優(yōu)點1)所需設備簡單，采用液氮冷卻，成本十分低廉；2)直接手動調諧，操作簡單方便；3)利用液氮升溫產生的氮氣可以有效保護超導器件。
文檔編號H01P1/20GK1937305SQ20051008651
公開日2007年3月28日 申請日期2005年9月23日 優(yōu)先權日2005年9月23日
發(fā)明者黃建東, 張強, 孫亮, 孟慶端, 李翡, 黎仁, 李春光, 張雪強, 李順洲, 何艾生, 何豫生 申請人:中國科學院物理研究所