[發明專利]一種球形真空微波窗口

在審

• 申請號: 201810629851.0
• 申請日: 2018-06-19
• 公開（公告）號: CN108808178A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 馬軍;伍洋;王凱;曹亮
• 申請（專利權）人: 中國科學院新疆天文臺
• 主分類號: H01P1/08
• 分類號: H01P1/08;H01Q1/00;H01Q1/42;H01Q1/50
• 代理公司: 烏魯木齊中科新興專利事務所(普通合伙) 65106
• 代理人: 張莉

本發明涉及一種球形真空微波窗口，該真空微波窗口由半球形介質薄殼、饋源、壓板、螺釘、制冷杜瓦、密封圈、輻射口面組成，其中半球形介質薄殼由高強度、低介電常數和低損耗正切角的介質材料加工成，半球形介質薄殼安裝法蘭固定于饋源口面以下，從而實現低損耗透波和隔絕空氣的作用，并有效降低固定法蘭對于饋源輻射方向圖的影響，該真空微波窗口設計方案合理，適用于各種需要對饋源進行整體制冷的接收機系統，為一種有效保障接收機杜瓦真空度、減低接收機噪聲溫度提升靈敏度的真空微波窗口。

技術領域

本發明涉及一種能夠有效減小對饋源的輻射方向圖和電壓駐波比影響的球形真空微波窗口，專門用于各種需要對饋源進行整體制冷的接收機。

背景技術

射電天文學是通過觀測天體的無線電波來研究天文現象的一門學科。整個銀河系的脈沖星巡天、恒星形成區內的星際塵埃和大量星際分子云核的大視場成圖、從毫秒到年的時標尺度上的暫現源搜尋、對紅移z達到1的所有星系的全天中性氫巡天，以確定宇宙的基本結構和演化等諸多突破性的科學研究，都對射電望遠鏡及其接收機系統均提出了更高的要求，尤其是寬帶接收機系統，將會是進一步提高射電望遠鏡靈敏度的關鍵因素。

對于射電天文的接收天線而言，最重要的技術指標就是靈敏度，即天線有效接收面積與系統噪聲溫度的比值，其中系統噪聲溫度的兩個主要貢獻——接收機系統的插入損耗和低噪聲放大器自身的噪聲，均可以通過制冷來有效降低。如果能將接收機最前級的饋源進行整體制冷，將會有效減少接收機的噪聲溫度，提升靈敏度。而對接收機饋源進行有效制冷的一個必要條件是要將饋源與外界隔離，即將饋源放置于真空杜瓦的內部。對于饋源整體制冷技術的接收機系統，真空微波窗口不但是射電信號最先進入接收機的位置，也是保證饋源處于真空環境的部件。

傳統的真空微波窗口均采用平面結構，即采用平面透波材料(介質)密封住制冷杜瓦上平面為饋源輻射留出的輻射空間，從而起到隔絕空氣的作用。由于真空微波窗口為平面結構，為實現密封，制冷杜瓦的高度必須高于饋源，這就不可避免的對饋源的輻射方向圖產生影響。要想降低其影響，便要加大真空微波窗口的尺寸，為承受更大的大氣壓力，需要增大介質材料的厚度，這就增加了微波真空窗口介質材料的厚度，進而增大了其插入損耗和電壓駐波比，降低了接收機系統的靈敏度。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種球形真空微波窗口，該真空微波窗口由半球形介質薄殼、饋源、壓板、螺釘、制冷杜瓦、密封圈、輻射口面組成，其中半球形介質薄殼由高強度、低介電常數和低損耗正切角的介質材料加工成，半球形介質薄殼安裝法蘭固定于饋源口面以下，從而實現低損耗透波和隔絕空氣的作用，并有效降低固定法蘭對于饋源輻射方向圖的影響，該真空微波窗口設計方案合理，適用于各種需要對饋源進行整體制冷的接收機系統，為有效保障接收機杜瓦真空度、減低接收機噪聲溫度提升靈敏度的真空微波窗口。

本發明所述的一種球形真空微波窗口，其特征在于該真空微波窗口由半球形介質薄殼、饋源、壓板、螺釘、制冷杜瓦、密封圈、輻射口面組成，饋源(2)安裝于制冷杜瓦(5)內部，半球形介質薄殼(1)通過壓板(3)和螺釘(4)固定在制冷杜瓦(5)頂部，半球形介質薄殼(1)將饋源(2)與外界環境隔離，并使用密封圈(6)隔絕空氣，半球形介質薄殼(1)圓心與饋源(2)的相位中心重合，饋源(2)的輻射口面(7)朝向半球形介質薄殼(1)。

半球形介質薄殼(1)與制冷杜瓦(5)的連接面距饋源(2)的輻射口面(7)的上端向下4cm處。

半球形介質薄殼(1)由高強度、低介電常數和低損耗正切角的介質材料加工而成。

本發明所述的一種球形真空微波窗口，該真空微波窗口與現有技術相比具備如下優點：

所述的半球形介質薄殼(1)代替了常規真空微波窗口設計所采用的平面介質層，將介質層與制冷杜瓦的連接面改在了饋源輻射口面以下，從而有效降低了微波真空窗口對饋源輻射方向圖的影響。