[發明專利]直線脈沖管制冷機冷卻高溫超導濾波器的結構及制造方法

無效

• 申請號: 201410403054.2
• 申請日: 2014-08-15
• 公開（公告）號: CN104180551A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 黨海政;宋宇堯
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: F25B9/14
• 分類號: F25B9/14;H01P1/20
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

技術領域

本發明的技術領域涉及制冷與低溫工程領域、超導工程領域和通信工程領域，涉及脈沖管制冷機和高溫超導濾波器，特別涉及一種直線脈沖管制冷機冷卻高溫超導濾波器的結構及制造方法。

背景技術

高溫超導技術作為近年來發展迅猛的前沿技術之一，應用于移動通信領域，具有許多優勢，特別是高溫超導材料制成的高溫超導濾波器，與常規的濾波器相比，其通帶損失小，阻帶抑制大、邊帶陡峭、可制成極窄帶濾波器、體積小、質量輕。應用于民用移動通信領域，高溫超導濾波器可顯著提高移動基站的選擇性、靈敏度和信息傳輸速度、提高通話質量、增加通話容量、擴大基站覆蓋面積、增強基站抗干擾能力、降低手機發射功率。隨著高溫超導濾波器理論和制造工藝的成熟，以及移動通訊業在全球范圍內的迅猛發展，高溫超導濾波器有望為全球移動通信領域帶來革命性的變化。

移動基站用高溫超導濾波器最佳工作環境溫度為60～80K，目前在此溫區，小型低溫機械制冷機作為冷源，可以很好的滿足高溫超導濾波器冷量要求，考慮到高溫超導濾波器的外在工作環境，除冷量要求外，還需要制冷機具有穩定、高效、低干擾、長壽命、小體積、輕重量等特點。目前，國內外移動基站用高溫超導濾波器產品大多采用斯特林制冷機作為低溫冷源，但由于斯特林制冷機冷頭端排出器等運動部件會帶來機械振動及電磁干擾信號，對高溫超導濾波器的工作輸出信號有較大影響。而且斯特林制冷機的可靠性和工作壽命也是影響其工作性能的一個較大瓶頸。

脈沖管制冷機在20世紀80年代以后投入使用，是對回熱式低溫制冷機的一次重大革新，與其他小型回熱式低溫制冷機尤其是斯特林制冷機相比，它取消了冷端排出器，相位調節由被動調相機構完成，因此在冷端無運動部件，實現了冷端低振動、低干擾以及無磨損，并經過調相結構方式上的改進，在一些典型溫區，其效率已經達到回熱式低溫制冷機中的最高值。因此，脈沖管制冷機具有冷量大、效率高、冷端無機械振動、可靠性高、預期壽命長等諸多優點。

根據脈沖管與蓄冷器的相對位置的不同，脈沖管制冷機有同軸型、U型、直線型三種典型的布置方式，如圖1所示，其中(a)為直線型，(b)為U型，(c)為同軸型。三種型式的脈沖管制冷機均由壓縮機1、連管2、蓄冷器3、脈沖管4、調相結構5以及氣庫6等主要結構組成。直線型布置中脈沖管4和蓄冷器3處于一條直線，U型布置中脈沖管4和蓄冷器3相互平行，同軸型布置中脈沖管4同心地插入蓄冷器3。三種型式中，同軸型結構最為緊湊，但由于制冷機內部氣體工質需要在冷端折轉180度，引起較大的阻力損失及氣流擾動；U型布置同樣有較大的不可逆損失。

如圖1所示，直線型布置方式氣流不需要折返，可以最大限度降低氣體流動阻力，在三種布置方式中效率最高。在60～80K溫區，直線型脈沖管制冷機的制冷能力可以滿足高溫超導濾波器大冷量的潛在需求，但直線型布置的最大缺點在于其與高溫超導濾波器的耦合存在一定難度，從圖1可看出，直線型布置的冷端位于蓄冷器3與脈沖管4之間，冷指整體較長，使得冷量較難提取利用。因此，需要對單級直線型脈部管制冷機的優缺點進行揚長避短，使其可用于高溫超導濾波器的冷卻。

發明內容

鑒于高溫超導濾波器及直線脈沖管制冷機的特點，本發明提出一種利用直線脈沖管制冷機冷卻高溫超導濾波器的結構及制造方法，目的在于，充分利用直線脈沖管制冷機在60～80K溫區效率高、冷量大等優點，克服直線脈沖管制冷機冷量不易提取的缺點，為高溫超導濾波器提供穩定可靠、低噪聲、低振動的低溫冷源。

所發明的直線脈沖管制冷機冷卻高溫超導濾波器的結構如圖2所示，由導熱帶9、藍寶石柱10、安裝平臺11、平臺托舉13、藍寶石基座14、支撐圓筒15、防輻射冷屏16、冷屏板17、組件裝置18、杜瓦主體19、杜瓦蓋20、設備箱25組成，其特征如下：