一种基于绝热空间电磁耦合的低温微波滤波系统的制作方法

本发明属于低温微波滤波技术领域，具体涉及一种基于绝热空间电磁耦合的低温微波滤波系统。

背景技术：

微波电子系统在各种通信系统中都起着至关重要的作用，高性能的微波系统的技术指标和特性在整个通信系统中起着关键性的作用。

超导材料自发现以来，已经被广泛用于微波器件的制作。然而，现今已商业化应用的无论是高温超导器件还是低温超导器件，其工作温度均在100k(零下173摄氏度)以下，需要满足较低的工作环境温度要求。

低温滤波组件是一种十分重要的微波滤波组件,它的主要功能是用来分隔频率,即通过一定频率的信号而阻断另一些频率的信号,是微波通信不可缺少的组件。低温滤波组件相较于常规滤波组件而言，具有插入损耗低、带边陡峭、带外抑制高,在性能上更接近于理想滤波器的特点,在移动通信和微弱信号探测方面有着广泛的应用前景。

现在绝大多数应用低温滤波组件的微波电子系统所采用的封装方式如图1所示，包括真空腔体1以及位于其内部的低温平台2，置于低温平台2表面的低温微波滤波组件3；低温微波滤波组件3的输入端通过输入电缆4连接真空腔上气密封微波连接器的微波输入端6；低温微波滤波组件3的输出端通过输出电缆5连接真空腔上的气密封微波连接器的微波输出端7；由于输入电缆4和输出电缆5直接连接到真空腔体1外面，这种封装方式所采用的输入输出电缆，使处于低温状态的低温滤波组件与处于室温状态的真空腔体相连接，产生很大的传导漏热。该热量值与微波电缆的材质热导率和截面积成正比，与其长度成反比。传导漏热可导致超导滤波组件温度不均匀，从而降低器件性能。在实际应用中，在不断提高低温滤波器件性能的同时，降低传导漏热，保证超导滤波组件温度均匀性是技术难点。

在另一方面，制冷机是微波电子系统的重要组件，现代微波电子系统对其小型化要求日益苛求，但在现有技术手段下，制冷机的功率通常与制冷机的体积成正比，即需要消耗的功率越大体积越大，而且制冷机的重量与辅助设施也越多，这已经成为微波电子系统集成与应用的一大瓶颈。越小型化的制冷机越难将可使用的有效功率提高。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于绝热空间电磁耦合的低温微波滤波系统，降低真空环境中低温微波器件的传导漏热，提高低温微波滤波组件温度均匀性，实现高性能的低温微波滤波特性。

一种基于绝热空间电磁耦合的低温微波滤波系统，包括微波输入端(6)，微波输出端(7)，真空腔体(1)，位于其内部的低温平台(2)以及置于低温平台(2)表面的低温微波滤波组件(3)，还包括分别与微波输入端(6)和微波输出端(7)连接的输入耦合装置(10)和输出耦合装置(11)；所述输入耦合装置(10)正对低温微波滤波组件(3)输入端，两者通过空间电磁耦合方式完成微波信号传输；所述输出耦合装置(11)正对低温滤波组件(3)输出端，两者通过空间电磁耦合方式完成微波信号传输；所述输入耦合装置(10)和输出耦合装置(11)上设置有三维调节装置，用于调整输入耦合装置(10)相对于温微波滤波组件(3)输入端以及输出耦合装置(11)与低温滤波组件(3)输出端之间的相对位置。

本发明具有如下有益效果：

(1)本发明的低温微波滤波系统，能够有效解决低温微波滤波组件由于输入输出电缆直接连接所造成的传导漏热大的问题，通过绝热空间电磁耦合的方式，将其传导漏热降低，这使得处于低温的微波滤波组件整体温度均匀稳定，从而使其性能更加稳定优异。

(2)本发明的低温微波滤波系统，较之前可使用性能更加优异的电缆，即电缆更粗更短，这使得微波电子系统的整体体积得以减小，性能更优，威力更大，且有利于其小型化设计。

(3)本发明的低温微波滤波系统，使在加装相同数量的低温滤波组件的前提下，极大的降低对制冷平台的功率消耗，使得超导电子系统的体积与制造成本大幅降低。

(4)本发明的低温微波滤波系统，使得原来一些由于低温平台限制而无法制造的多路超导电子系统的实现成为可能。

附图说明

图1为现有的常规低温微波电子系统的组成示意图；

图2为常规低温微波电子系统的微波器件电磁耦合方式示意图；

图3为本发明的基于绝热空间电磁耦合的低温微波电子系统的组成示意图；

图4为图3所示的圆圈内放大图，为本发明所述常温与低温微波电子器件电磁耦合方式示意图；

其中，1-真空腔体，2-低温平台，3-低温微波滤波组件，4-输入电缆，5-输出电缆，6-微波输入端，7-微波输出端，8，9-三维调节装置，10-输入耦合装置，11-输出耦合装置。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

如图3所示，为本发明的基于绝热空间电磁耦合的低温微波电子系统的组成示意图，也包括真空腔体1、位于其内部的低温平台2以及置于低温平台2表面的低温微波滤波组件3；与常规的低温微波电子系统不同的是，本发明设置了输入耦合装置10和输出耦合装置11来替代输入电缆4和输出电缆5的直接连接方式；输入耦合装置10正对低温微波滤波组件3输入端，两者之间不接触；输出耦合装置11正对低温滤波组件3输出端，也留有一定空隙；与图2所示的常规低温微波电子系统的电磁耦合方式不同，本发明的输入耦合装置10与低温滤波组件3输入端之间以及输出耦合装置11与低温滤波组件3输出端之间为空间电磁耦合方式，由于微波电路谐振器之间存在着相互交叠的电场和磁场，当交叠的电磁场满足一定的频率和位置匹配时产生共振耦合，实现微波信号的选择性传输；本发明为输入耦合端10和输出耦合端11分别设置一个三维调节装置8,9，用于调整输入耦合端10和输出耦合端11的空间三维位置调节来调整两个相对微波器件的电场与磁场的相互作用，当调节到满足一定的位置关系时，使得上下微波器件产生共振耦合，实现微波信号的选择性传输。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于绝热空间电磁耦合的低温微波滤波系统，能够有效解决低温微波滤波组件由于输入输出电缆直接连接所造成的传导漏热大的问题，通过绝热空间电磁耦合的方式，将其传导漏热降低，这使得处于低温的微波滤波组件整体温度均匀稳定，从而使其性能更加稳定优异；(较之前可使用性能更加优异的电缆，即电缆更粗更短，这使得微波电子系统的整体体积得以减小，性能更优，威力更大，且有利于其小型化设计；在加装相同数量的低温滤波组件的前提下，极大的降低对制冷平台的功率消耗，使得超导电子系统的体积与制造成本大幅降低；使得原来一些由于低温平台限制而无法制造的多路超导电子系统的实现成为可能。

技术研发人员：魏斌;姜立楠;曹必松;郭旭波
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2018.07.19
技术公布日：2019.01.08