大口径低损耗微波真空窗口的制作方法
【专利说明】大口径低损耗微波真空窗口
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种用于低温接收机系统的微波信号输入窗口，具体涉及一种大口径低损耗微波真空窗口。
[0003]
【背景技术】
低温接收机是让低温低噪声放大器工作在20K (-253?)下的环境，由于具有极低的噪声温度(只有常规接收机的1/9)，在微弱信号的接收中越来越受到重视。采用低温接收机可显著的提高系统的灵敏度，提升系统的G/T值，是目前及未来的接收系统的首选方案之一。为了提高整个接收系统的灵敏度，常温的放大器无法达到较低的噪声要求，因此采用低温低噪声放大器，能够大大的提高整个天线系统的接收灵敏度。为了进一步提高系统的性能指标，在宽带接收系统中需将馈源整体制冷，馈源是喇叭形结构，其不具备密封功能，真空室是为低温器件提供一个真空的环境，从而保证低温器件的工作温度达到20K以下，不同频率的馈源喇叭口的直径不同，馈源的尺寸决定了真空室的大小，若输入窗口不密封，则无法满足制冷对真空的要求，若微波损耗大，则满足不了低损耗特性。现有的微波真空窗口直径小于100mm，无法满足宽频带整体馈源制冷要求，而宽频带馈源的最大口面直径已经达到330mm，现有的微波真空窗口已经满足不了宽频带大口径馈源真空密封、插损及承受压力的需求。
[0004]
【发明内容】
[0005]为了满足宽频带低温接收机的信号传输和制冷效果，本发明提供一种大口径低损耗微波真空窗口，可以满足大面积、低损耗、高强度、高抗压和真空密封的特点。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:
一种大口径低损耗微波真空窗口，该微波真空窗口通过固定法兰组连接，作为低温接收机的微波信号输入口，所述微波真空窗口包括密封薄膜，密封薄膜外侧边通过紧固法兰组夹紧固定，密封薄膜下端设置有采用透波材料制成的支撑结构件，该支撑结构件与所述固定法兰组连接，所述紧固法兰组与固定法兰组固定连接。
[0007]所述紧固法兰组包括紧固上法兰和紧固下法兰，该紧固上法兰与所述密封薄膜之间通过密封圈一过渡。
[0008]所述支撑结构件采用刚性透波材料制成。
[0009]所述密封薄膜厚度为0.05mm?0.1mm。
[0010]所述固定法兰组包括上法兰和下法兰，上法兰与所述紧固法兰组之间通过密封圈二过渡，下法兰与所述低温接收机的微波信号输入口固定连接。
[0011]由以上技术方案可知，本发明大口径低损耗微波真空窗口是集微波、真空、制冷、材料于一体的技术，是宽带馈源制冷接收机的输入端口，具有输入端口面积大、低微波损耗、高强度、高抗压和真空密封的优点。
[0012]
【附图说明】
[0013]图1为本发明大口径低损耗微波真空窗口的结构示意图。
[0014]图中:100、微波真空窗口，110、密封薄膜，120、紧固法兰组，121、紧固上法兰，122、紧固下法兰，123、密封圈一，130、支撑结构件，200、固定法兰组，201、密封圈二，210、上法兰，220、下法兰。
[0015]
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。
[0017]如图1所示，本发明提供一种用于宽频带低温接收机的大口径低损耗微波真空窗口，所述低温接收机主要包括制冷机300、真空杜瓦400和喇叭馈源500，其中真空杜瓦的顶端形成用于输入微波信号的微波信号输入口，本发明微波真空窗口 100通过固定法兰组200与低温接收机连接，作为微波信号输入口，制冷机设置在真空杜瓦的底端，用于提供20K的环境温度，所述喇叭馈源设置于真空杜瓦的内部，用于接收信号，然后由后端的低温放大器进行信号放大与传输，达到密封与微弱信号接收的目的。
[0018]所述微波真空窗口 100包括密封薄膜110，密封薄膜外侧边通过紧固法兰组120紧密固定，密封薄膜下端设置有采用透波材料制成的支撑结构件130，该支撑结构件位于真空杜瓦内，并与所述固定法兰组连接，所述紧固法兰组与固定法兰组固定连接。
[0019]本实施例中密封薄膜110通过特殊工艺加工成厚度在0.05mm?0.1mm之间，具有高致密性，透气率小于1.01xl0-5Pa cm3/s，在lGHz_9GHz频率范围内其插入损耗小于0.05dBo
[0020]所述紧固法兰组120包括紧固上法兰121和紧固下法兰122，所述密封薄膜通过紧固上法兰和紧固下法兰压紧，密封薄膜与紧固上法兰之间通过密封圈一 123过渡，并由紧固螺钉固定。
[0021 ] 所述固定法兰组200包括上法兰210和下法兰220，上法兰与所述紧固下法兰之间通过密封圈二 201过渡，并由紧固螺钉固定，下法兰与所述低温接收机的微波信号输入口固定连接。
[0022]所述密封圈一的直径为Φ3.55mm，所述密封圈二的直径为Φ5.3mm，材料均为具有气密性的氟橡胶，达到不同部件间的密封效果。
[0023]所述紧固上法兰、紧固下法兰、上法兰以及下法兰采用环形结构的不锈钢材料，起到支撑与固定效果。
[0024]所述支撑结构件130采用刚性透波材料制成，通过特殊工艺制备，厚度在40mm-60mm之间，可承受I个大气压以上的压力而不变形，在lGHz_9GHz频率范围内其插入损耗小于0.05dB。所述刚性透波材料的底部安装在下法兰上，刚性透波材料的上部与密封薄膜相连，刚性透波材料的边缘与上法兰、下法兰接触，起到支撑密封薄膜所承受的压力而对微波信号的插入损耗贡献小，刚性透波材料的底部与喇叭馈源的距离在5-10mm之间。
[0025]本发明大口径低损耗微波真空窗口，将其安装在13米天线宽频低温接收机的输入端口，解决了宽带馈源整体制冷的关键技术，使得整个天线接收系统的噪声温度有了显著的提高。本实施例中，微波真空窗口的直径为500mm，真空腔内的真空度达10_5Pa，窗口承载的压力达2吨以上，在IGHz?9GHz频率范围内，其噪声温度贡献小于10K，使得低温接收机的系统噪声温度小于50K，显著提高了系统的灵敏度，增加了系统的G/T值。
[0026]以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种大口径低损耗微波真空窗口，该微波真空窗口(100)通过固定法兰组(200)连接，作为低温接收机的微波信号输入口，其特征在于，所述微波真空窗口包括密封薄膜(110)，密封薄膜外侧边通过紧固法兰组(120)夹紧固定，密封薄膜下端设置有采用透波材料制成的支撑结构件(130)，该支撑结构件与所述固定法兰组连接，所述紧固法兰组与固定法兰组固定连接。
2.根据权利要求1所述的大口径低损耗微波真空窗口，其特征在于，所述紧固法兰组包括紧固上法兰(121)和紧固下法兰(122)，该紧固上法兰与所述密封薄膜之间通过密封圈一(123)过渡。
3.根据权利要求1所述的大口径低损耗微波真空窗口，其特征在于，所述支撑结构件(130)采用刚性透波材料制成。
4.根据权利要求1所述的大口径低损耗微波真空窗口，其特征在于，所述密封薄膜(110)厚度为 0.05mm ?0.1mm。
5.根据权利要求1所述的大口径低损耗微波真空窗口，其特征在于，所述固定法兰组包括上法兰(210)和下法兰(220)，上法兰与所述紧固法兰组之间通过密封圈二(201)过渡，下法兰与所述低温接收机的微波信号输入口固定连接。
【专利摘要】本发明提供一种大口径低损耗微波真空窗口，该微波真空窗口通过固定法兰组连接，作为低温接收机的微波信号输入口，所述微波真空窗口包括密封薄膜，密封薄膜外侧边通过紧固法兰组夹紧固定，密封薄膜下端设置有采用透波材料制成的支撑结构件，该支撑结构件与所述固定法兰组连接，所述紧固法兰组与固定法兰组固定连接。本发明大口径低损耗微波真空窗口是集微波、真空、制冷、材料于一体的技术，是宽带馈源制冷接收机的输入端口，具有输入端口面积大、低微波损耗、高强度、高抗压和真空密封的优点。
【IPC分类】H01P1-08
【公开号】CN104638320
【申请号】CN201510066759
【发明人】邓凯华, 王志杰, 杨时红, 王生旺, 张士刚, 汪程飞
【申请人】中国电子科技集团公司第十六研究所
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月10日