一種空間用高溫超導(dǎo)接收前端裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種空間用高溫超導(dǎo)接收前端裝置。包括制冷機(jī)、真空杜瓦和設(shè)在真空杜瓦內(nèi)的超導(dǎo)濾波器及低溫放大器。超導(dǎo)濾波器一端通過絕熱支撐結(jié)構(gòu)固設(shè)在真空杜瓦內(nèi)，另一端與低溫放大器相連。超導(dǎo)濾波器與低溫放大器間設(shè)有導(dǎo)熱帶，導(dǎo)熱帶一端位于超導(dǎo)濾波器與放大器之間，另一端和制冷機(jī)冷頭相連。超導(dǎo)濾波器與低溫放大器呈上下排列。絕熱支撐結(jié)構(gòu)包括絕熱支板和絕熱支桿，絕熱支桿一端與絕熱支板固定相連，另一端與真空杜瓦底部固定相連。導(dǎo)熱帶為多層銅箔。超導(dǎo)濾波器和低溫放大器外周均設(shè)有絕熱層。本發(fā)明不僅減少了接收前端的體積，還保證了接收前端結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和系統(tǒng)的低熱容及低漏熱，提高了接收前端的性能及工作穩(wěn)定性。
【專利說明】一種空間用高溫超導(dǎo)接收前端裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微波【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種空間用高溫超導(dǎo)接收前端裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在遠(yuǎn)距離探測和空間天文等領(lǐng)域中，高溫超導(dǎo)接收前端因具有低損耗、高帶外抑制的特性得到廣泛應(yīng)用。高溫超導(dǎo)接收前端不僅能有效提高接收機(jī)的接收能力與信號處理能力，還可減少大功率對周邊生物環(huán)境及電子設(shè)備的影響，提高自身的抗干擾能力?，F(xiàn)有的高溫超導(dǎo)接收前端都采用平面式安裝結(jié)構(gòu)，將超導(dǎo)濾波器與低溫放大器并排安裝在冷板上，再將冷板耦合在制冷機(jī)冷頭上。這種安裝結(jié)構(gòu)不僅占用空間大、熱容高，系統(tǒng)漏熱大，還對制冷機(jī)提出了更高的要求。當(dāng)高溫超導(dǎo)前端接受到較大的振動沖擊時(shí)，比如30G加速度沖擊,制冷機(jī)冷指變形量就會超過最大限度5mm,造成制冷機(jī)損壞,影響空間信號的接收及處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種空間用高溫超導(dǎo)接收前端裝置，該裝置采用超導(dǎo)濾波器與低溫放大器呈上下排列，減少了接收前端的體積，并用絕熱支撐結(jié)構(gòu)和柔性導(dǎo)熱帶保證接收前端結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和系統(tǒng)的低熱容及低漏熱，從而提高了接收前端的性能及工作穩(wěn)定性。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
一種空間用高溫超導(dǎo)接收前端裝置，包括制冷機(jī)、真空杜瓦和設(shè)在真空杜瓦內(nèi)的超導(dǎo)濾波器及低溫放大器。制冷機(jī)包括壓縮機(jī)和與壓縮機(jī)電連接的膨脹機(jī)，膨脹機(jī)與真空杜瓦相連，膨脹機(jī)與真空杜瓦連接處采用O型橡膠圈密封。超導(dǎo)濾波器一端通過絕熱支撐結(jié)構(gòu)固設(shè)在真空杜瓦內(nèi)，另一端與低溫放大器相連。超導(dǎo)濾波器與低溫放大器間設(shè)有導(dǎo)熱帶，導(dǎo)熱帶一端位于超導(dǎo)濾波器與低溫放大器之間，另一端和制冷機(jī)冷頭相連。通過螺釘將真空杜瓦和制冷機(jī)固定在支撐底板上。具體地說，超導(dǎo)濾波器與低溫放大器呈上下排列。導(dǎo)熱帶為柔性導(dǎo)熱帶，柔性導(dǎo)熱帶不僅能夠?qū)⒅评錂C(jī)冷頭的冷量傳遞到超導(dǎo)濾波器與低溫放大器，還能夠緩解外界沖擊力對制冷機(jī)冷頭的沖擊。
[0005]所述的真空杜瓦是為超導(dǎo)濾波器與低溫放大器提供真空環(huán)境，由不銹鋼拼焊而成。真空杜瓦采用圓筒式結(jié)構(gòu)，在側(cè)壁上設(shè)有膨脹機(jī)接口、SMA信號輸入接口、SMA信號輸出接口、電源接口。通過SMA射頻電纜與SMA信號輸入、輸出接口相連進(jìn)行信號的傳輸。真空杜瓦的上下端面均可拆卸，且上下端面與腔體之間均采用O型橡膠圈進(jìn)行密封。本發(fā)明所述的接收前端裝置所采用的SMA射頻電纜為低損耗微波電纜，電纜直徑范圍為Φ2?Φ4πιπι，長度范圍為100mnTl50mm，采用該規(guī)格的射頻電纜，能夠保證接收前端信號傳輸性能。
[0006]通過將超導(dǎo)濾波器與低溫放大器采用上下重疊式排列的方式，可以大大減少超導(dǎo)濾波器與低溫放大器占用的空間體積，從而降低了接收前端的系統(tǒng)熱容和系統(tǒng)的漏熱，力口快降溫時(shí)間。通過用導(dǎo)熱帶連接制冷機(jī)冷頭和超導(dǎo)濾波器及低溫放大器，可以減少制冷機(jī)冷頭受沖擊造成的應(yīng)力變形，提高制冷機(jī)的性能穩(wěn)定性。通過采用絕熱支撐結(jié)構(gòu)對上下排列的超導(dǎo)濾波器與低溫放大器進(jìn)行支撐，可保證接收系統(tǒng)在收到外接沖擊力時(shí)，不會對制冷機(jī)造成損壞，提高了接收前端結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
[0007]所述的絕熱支撐結(jié)構(gòu)包括絕熱支板和絕熱支桿，絕熱支桿一端與絕熱支板固定相連，另一端與真空杜瓦底部固定相連。具體地說，所述的絕熱支桿為玻璃纖維布棒，玻璃纖維棒是以玻璃纖維及其制品(玻璃布、帶、氈、紗等)作為增強(qiáng)材料，以合成樹脂作基體材料的一種復(fù)合材料。玻璃纖維棒具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕性能好、電性能好、熱性能良好等特點(diǎn)。所述的絕熱支桿包括2根頂撐支桿和2根擰壓支桿。通過將2根頂撐支桿對角放置，將2根擰壓支桿對角放置，從而保證了超導(dǎo)濾波器與低溫放大器結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。所述的絕熱支桿一端為錐形結(jié)構(gòu)，通過采用錐形結(jié)構(gòu)，可以減少絕熱支桿與絕熱支板的接觸面積，減少系統(tǒng)漏熱。所述的絕熱支板為玻璃纖維布板，是由玻璃纖維布棒制成的平面結(jié)構(gòu)，絕熱支板上設(shè)有用于固定連接超導(dǎo)濾波器、低溫放大器及柔性導(dǎo)熱帶的安裝孔和用于固定連接絕熱支桿的安裝孔。
[0008]所述的導(dǎo)熱帶為多層銅箔。優(yōu)選的，所述的銅箔厚度為0.02mm。先將多層0.02mm的銅箔冷焊，再將冷焊后的多層銅箔進(jìn)行鏜孔折彎制成導(dǎo)熱帶，通過螺釘將成型后的導(dǎo)熱帶安裝到制冷機(jī)冷頭上。根據(jù)多次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及仿真測試，選擇了 0.02_厚的銅箔進(jìn)行冷焊制成柔性導(dǎo)熱帶，這個(gè)銅箔厚度既能滿足冷量傳導(dǎo)的需求，又具有一定的柔性對外力有緩沖作用。
[0009]所述的超導(dǎo)濾波器和低溫放大器外周均設(shè)有絕熱層。具體地說，所述的絕熱層為鍍鋁薄膜或玻璃纖維布。通過在超導(dǎo)濾波器和低溫放大器外周用鍍鋁薄膜或玻璃纖維布包裹20層，可以減少系統(tǒng)輻射漏熱。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
(I)本發(fā)明通過將超導(dǎo)濾波器與低溫放大器采用上下重疊式排列的方式，可以大大減少超導(dǎo)濾波器與低溫放大器占用的空間體積，從而降低了接收前端的系統(tǒng)熱容和系統(tǒng)的漏熱，加快降溫時(shí)間。
[0011]( 2 )本發(fā)明通過用導(dǎo)熱帶連接制冷機(jī)冷頭和超導(dǎo)濾波器及低溫放大器，可以減少制冷機(jī)冷頭受沖擊造成的應(yīng)力變形，提高制冷機(jī)的性能穩(wěn)定性。
[0012](3)本發(fā)明通過采用絕熱支撐結(jié)構(gòu)對上下排列的超導(dǎo)濾波器與低溫放大器進(jìn)行支撐，可保證接收系統(tǒng)在收到外接沖擊力時(shí)，不會對制冷機(jī)造成損壞，提高了接收前端結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
[0013](4)本發(fā)明通過在超導(dǎo)濾波器和低溫放大器外周用鍍鋁薄膜或玻璃纖維布包裹20層，可以減少系統(tǒng)輻射漏熱。
[0014]根據(jù)多次試驗(yàn)結(jié)果可知，本發(fā)明在溫度環(huán)境為65K下，插入損耗小于0.8dB，矩形系數(shù)小于2，抑制度大于70 dB，系統(tǒng)耐振動沖擊速度為30G，體積和重量小于現(xiàn)有的接收前端裝置。綜上所述，本發(fā)明所述的高溫超導(dǎo)接收前端裝置不僅大大減少了超導(dǎo)接收前端的體積尺寸和漏熱功耗，還提高了制冷機(jī)的穩(wěn)定性和使用壽命，且安裝簡單方便，易于維護(hù)使用。
【專利附圖】

【附圖說明】[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1的A-A剖視圖；
圖3是本發(fā)明的導(dǎo)熱帶的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]其中:
1、真空杜瓦，2、支撐底板，3、壓縮機(jī)，4、膨脹機(jī)，5、絕熱支桿，6、射頻電纜，7、低溫放大器，8、絕熱支板，9、超導(dǎo)濾波器，10、導(dǎo)熱帶，11、冷焊區(qū)域。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
如圖1、圖2所示的一種空間用高溫超導(dǎo)接收前端裝置，包括制冷機(jī)、真空杜瓦和I設(shè)在真空杜瓦I內(nèi)的超導(dǎo)濾波器9及低溫放大器7。制冷機(jī)包括壓縮機(jī)3和與壓縮機(jī)3電連接的膨脹機(jī)4，膨脹機(jī)4與真空杜瓦I相連，膨脹機(jī)4與真空杜瓦I連接處采用O型橡膠圈密封。超導(dǎo)濾波器9一端通過絕熱支撐結(jié)構(gòu)固設(shè)在真空杜瓦I內(nèi)，另一端與低溫放大器7相連。超導(dǎo)濾波器9與低溫放大器7間設(shè)有導(dǎo)熱帶10，導(dǎo)熱帶10的一端位于超導(dǎo)濾波器9與低溫放大器7之間，另一端和制冷機(jī)冷頭相連。通過螺釘將真空杜瓦I和制冷機(jī)固定在支撐底板2上。具體地說，超導(dǎo)濾波器9與低溫放大器7呈上下排列。導(dǎo)熱帶10為柔性導(dǎo)熱帶，柔性導(dǎo)熱帶不僅能夠?qū)⒅评錂C(jī)冷頭的冷量傳遞到超導(dǎo)濾波器與低溫放大器，還能夠緩解外界沖擊力對制冷機(jī)冷頭的沖擊。
[0018]進(jìn)一步的，所述的真空杜瓦I是為超導(dǎo)濾波器9與低溫放大器7提供真空環(huán)境，由不銹鋼拼焊而成。真空杜瓦I采用圓筒式結(jié)構(gòu)，在側(cè)壁上設(shè)有膨脹機(jī)接口、SMA信號輸入接口、SMA信號輸出接口、電源接口。通過SMA射頻電纜6與SMA信號輸入、輸出接口相連進(jìn)行信號的傳輸。真空杜瓦I的上下端面均可拆卸，且上下端面與腔體之間均采用O型橡膠圈進(jìn)行密封。本發(fā)明所述的接收前端裝置所采用的SMA射頻電纜6為低損耗微波電纜，電纜直徑范圍為Φ 2?Φ 4mm，長度范圍為100mnTl50mm，采用該規(guī)格的射頻電纜，能夠保證接收前端信號傳輸性能。
[0019]通過將超導(dǎo)濾波器9與低溫放大器7采用上下重疊式排列的方式，可以大大減少超導(dǎo)濾波器9與低溫放大器I占用的空間體積，從而降低了接收前端的系統(tǒng)熱容和系統(tǒng)的漏熱，加快降溫時(shí)間。通過用導(dǎo)熱帶10連接制冷機(jī)冷頭和超導(dǎo)濾波器9及低溫放大器7，可以減少制冷機(jī)冷頭受沖擊造成的應(yīng)力變形，提高制冷機(jī)的性能穩(wěn)定性。通過采用絕熱支撐結(jié)構(gòu)對上下排列的超導(dǎo)濾波器9與低溫放大器7進(jìn)行支撐，可保證接收系統(tǒng)在收到外接沖擊力時(shí)，不會對制冷機(jī)造成損壞，提高了接收前端結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
[0020]進(jìn)一步的，所述的絕熱支撐結(jié)構(gòu)包括絕熱支板8和絕熱支桿5，絕熱支桿5的一端與絕熱支板8固定相連，另一端與真空杜瓦I的底部固定相連。具體地說，所述的絕熱支桿5為玻璃纖維布棒，玻璃纖維棒是以玻璃纖維及其制品(玻璃布、帶、氈、紗等)作為增強(qiáng)材料，以合成樹脂作基體材料的一種復(fù)合材料。玻璃纖維棒具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕性能好、電性能好、熱性能良好等特點(diǎn)。所述的絕熱支桿5包括2根頂撐支桿和2根擰壓支桿。通過將2根頂撐支桿對角放置，將2根擰壓支桿對角放置，從而保證了超導(dǎo)濾波器9與低溫放大器7結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。所述的絕熱支桿5的一端為錐形結(jié)構(gòu)，通過采用錐形結(jié)構(gòu)，可以減少絕熱支桿5與絕熱支板8的接觸面積，減少系統(tǒng)漏熱。所述的絕熱支板8為玻璃纖維布板，是由玻璃纖維布棒制成的平面結(jié)構(gòu)，絕熱支板8上設(shè)有用于固定連接超導(dǎo)濾波器9、低溫放大器7及柔性導(dǎo)熱帶10的安裝孔和用于固定連接絕熱支桿5的安裝孔。
[0021]進(jìn)一步的，如圖3所示，所述的導(dǎo)熱帶10為多層銅箔。優(yōu)選的，所述的銅箔厚度為
0.02mm。先將多層0.02mm的銅箔冷焊，再將冷焊后的多層銅箔進(jìn)行鏜孔折彎制成導(dǎo)熱帶10，通過螺釘將成型后的導(dǎo)熱帶10安裝到制冷機(jī)冷頭上。圖3中空白處為冷焊區(qū)域11。根據(jù)多次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及仿真測試，選擇了 0.02mm厚的銅箔進(jìn)行冷焊制成柔性導(dǎo)熱帶，這個(gè)銅箔厚度既能滿足冷量傳導(dǎo)的需求，又具有一定的柔性對外力有緩沖作用。
[0022]更進(jìn)一步的，所述的超導(dǎo)濾波器9和低溫放大器7外周均設(shè)有絕熱層。具體地說，所述的絕熱層為鍍鋁薄膜或玻璃纖維布。通過在超導(dǎo)濾波器和低溫放大器外周用鍍鋁薄膜或玻璃纖維布包裹20層，可以減少系統(tǒng)輻射漏熱。
[0023]根據(jù)多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，本發(fā)明在溫度環(huán)境為65K下，插入損耗小于0.8dB，矩形系數(shù)小于2，抑制度大于70 dB，系統(tǒng)耐振動沖擊速度為30G，體積和重量小于現(xiàn)有的接收前端裝置。綜上所述，本發(fā)明所述的高溫超導(dǎo)接收前端裝置不僅大大減少了超導(dǎo)接收前端的體積尺寸和漏熱功耗，還提高了制冷機(jī)的穩(wěn)定性和使用壽命，且安裝簡單方便，易于維護(hù)使用。
[0024]以上所述的實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種空間用高溫超導(dǎo)接收前端裝置，包括制冷機(jī)、真空杜瓦和設(shè)在真空杜瓦內(nèi)的超導(dǎo)濾波器及低溫放大器，所述的制冷機(jī)包括壓縮機(jī)和與壓縮機(jī)電連接的膨脹機(jī)，所述的膨脹機(jī)與真空杜瓦相連，其特征在于:所述的超導(dǎo)濾波器一端通過絕熱支撐結(jié)構(gòu)固設(shè)在真空杜瓦內(nèi)，另一端與低溫放大器相連；所述的超導(dǎo)濾波器與低溫放大器間設(shè)有導(dǎo)熱帶，所述的導(dǎo)熱帶一端位于超導(dǎo)濾波器與低溫放大器之間，另一端和制冷機(jī)冷頭相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間用高溫超導(dǎo)接收前端裝置，其特征在于:所述的超導(dǎo)濾波器與低溫放大器呈上下排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間用高溫超導(dǎo)接收前端裝置，其特征在于:所述的絕熱支撐結(jié)構(gòu)包括絕熱支板和絕熱支桿，所述的絕熱支桿一端與絕熱支板固定相連，另一端與真空杜瓦底部固定相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間用高溫超導(dǎo)接收前端裝置，其特征在于:所述的導(dǎo)熱帶為多層銅箔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間用高溫超導(dǎo)接收前端裝置，其特征在于:所述的超導(dǎo)濾波器和低溫放大器外周均設(shè)有絕熱層。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種空間用高溫超導(dǎo)接收前端裝置，其特征在于:所述的絕熱支桿為玻璃纖維布棒。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種空間用高溫超導(dǎo)接收前端裝置，其特征在于:所述的絕熱支板為玻璃纖維布板。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種空間用高溫超導(dǎo)接收前端裝置，其特征在于:所述的銅箔厚度為0.02mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種空間用高溫超導(dǎo)接收前端裝置，其特征在于:所述的絕熱層為鍍鋁薄膜或玻璃纖維布。
10.根據(jù)權(quán)利要求3或6所述的一種空間用高溫超導(dǎo)接收前端裝置，其特征在于:所述的絕熱支桿包括2根頂撐支桿和2根擰壓支桿，所述的絕熱支桿端部為錐形結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H04B1/06GK103746712SQ201310721884
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】陳宇鵬, 劉海建, 左濤, 陸勤龍, 陳新民, 賓峰, 劉少敏 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第十六研究所