[發明專利]一種X波段制冷極化器冷卻結構裝置

有效

• 申請號: 201310723725.9
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103730710A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 賈黎;王生旺;王志杰;汪名峰;史亞彬
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十六研究所
• 主分類號: H01P1/30
• 分類號: H01P1/30
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 奚華保

技術領域

本發明具體涉及一種X波段制冷極化器冷卻結構裝置。

背景技術

在遠距離探測和射電天文等領域中，雖然采用大面積天線接收信號，但接收到的信號卻十分微弱，所以必須在信號調解和數據處理之前進行信號放大。因為信號接收質量取決于信噪比，所以為了獲得較高信噪比，需要進一步降低地面接收系統的噪聲水平，獲得盡可能高的天線的品質因數G/T值。

目前，通常采用低溫制冷低噪聲放大器技術來降低接收系統的噪聲。但因為與低噪聲放大器相連的前級鏈路的極化器工作在常溫環境，所以極化器損耗引入的噪聲將直接疊加到接收系統噪聲上，使地面接收系統的噪聲水平提高，進而使信號接收質量降低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種X波段制冷極化器冷卻結構裝置，該冷卻結構裝置能夠使極化器工作在低溫環境中，在低溫環境下，極化器損耗引起的等效噪聲溫度會隨溫度的降低成比例下降，從而降低了地面接收系統的噪聲水平，提高了信號接收質量。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：一種X波段制冷極化器冷卻結構裝置，包括極化器和縫隙波導，所述的縫隙波導包括波導上腔和波導下腔，所述的波導上腔與波導下腔相對的端口間有縫隙。所述的極化器一端通過導熱帶和制冷機冷頭固定相連，另一端和波導下腔相對波導上腔的另一端固定相連。所述的縫隙波導、極化器和制冷機冷頭位于真空腔內。所述的波導上腔與波導下腔相對的另一端和真空腔固定相連。通過使極化器與制冷機冷頭相連，可通過導熱帶將制冷機冷頭上的冷量傳導到極化器上，使極化器工作在低溫環境下。通過使縫隙波導、極化器和制冷機冷頭位于真空腔內，真空腔能保證腔體內低溫環境的穩定性，防止熱量在腔體內外的傳遞。

所述的導熱帶為多片端部壓焊的銅箔。所述的導熱帶為弧形。所述的導熱帶數量為2個。具體地說，所述的銅箔厚度范圍為0.15mm~0.25mm，所述的銅箔片數為4~7片。優選的，將5片厚度為0.2mm的銅箔端部壓焊制成導熱帶。通過將5片厚度為0.2mm的銅箔端部壓焊制成導熱帶，既能夠滿足在X波段下使制冷機冷頭的冷量有效傳遞到極化器，又因其柔性能有效避免外界因素引起的極化器形變，保證極化器結構的穩定性。

所述的真空腔包括腔體和與腔體固定相連的蓋板。

所述的縫隙波導外周設有隔熱筒，所述的隔熱筒一端與腔體內壁固定相連，另一端與極化器連有波導下腔的一端固定相連。通過在縫隙波導外周設有隔熱筒，可以實現極化器與外界環境的良好隔熱，保證極化器工作在低溫環境下。

所述的波導上腔與所述的蓋板固定相連，所述的波導上腔與所述的蓋板之間設有密封薄膜。具體地說，所述的密封薄膜為2層，所述的密封薄膜的厚度范圍為0.07mm~0.08mm。優選的，所述的密封薄膜厚度為0.075mm。經過大量實驗及仿真測試可知，將密封薄膜的厚度設為0.075mm，能夠使極化器在X波段低溫真空環境下產生最少的噪聲，從而減少了地面接收系統噪聲的疊加量，提高了地面接收系統的信噪比及接收信號質量。

所述的密封薄膜與腔體上壁之間設有密封圈。通過在密封薄膜與真空腔腔體上壁之間設有密封圈，對真空腔體的密封性能做了更進一步的保證，保證極化器工作在超真空低溫環境中。

所述的隔熱筒與極化器之間設有用于縫隙隔熱的墊片。具體地說，所述的用于縫隙隔熱的墊片為環形，所述的用于縫隙隔熱的墊片的厚度范圍為0.05mm~0.3mm。通過在隔熱筒與極化器之間設有用于縫隙隔熱的墊片，可以通過調節墊片的厚度及數量，來調節縫隙波導上腔與下腔之間的縫隙距離，使其縫隙距離既能夠滿足信號低損耗傳輸，又能夠滿足隔熱需求。經過大量實驗及仿真實驗可知，通過調節墊片的厚度及數量，使波導上腔與波導下腔之間的縫隙距離范圍為0.05mm~0.1mm，這樣就既能使極化器在X波段低溫真空環境下實現信號低損耗傳輸，又能實現有效隔熱，保證低溫環境穩定性。

根據無源器件損耗引起的等效噪聲溫度隨溫度降低成比例下降的原理可知，極化器工作在常溫環境下，縫隙波導的等效噪聲溫度為7K，極化器的等效噪聲溫度為10K，合計為17K；極化器工作在20K低溫下，縫隙波導的等效噪聲溫度為7K，極化器的等效噪聲溫度為0.7K，合計為7.7K。所以可以看出，工作在低溫環境下的極化器的等效噪聲溫度下降了50%以上，從而可獲得更高的天線品質因數G/T值，提高地面站接收系統的信號質量。

本發明的優點：