专利名称：高频电路冷却装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种冷却工作在低温下的高频电路、在工作中变热的高频电路等的高频电路冷却装置。
背景技术：
在100K及100K下的环境下运行的高频电路，使用氧化物高温超导体如YBCO等的滤波器，包括基于镓砷的半导体的低噪声放大器等都是已知的。
在运行于如此低温环境中的高频电路中，那些处理高功率的电路，例如超导传输滤波器等，需要使箱体内部充分冷却，以能应用在使用若干GHz频率的传输带宽的移动通信站中。它们需要被安装在冷却装置上，该冷却装置可便利于为维护目的的高频电路的更换。而且，由超导体骤然冷却导致的热量需要被快速排放，并且热传导需要在测试中改变。
当超导体被冷却到一个所需温度并处于超导状态时，在大约若干GHz频率处的超导体的热量比正常导体降低1-2个点或者更多。另一方面，在许多情况下，使用超导体作为电路导体的高频电路包括构件，例如由正常导体构成的电极等。热量通常通过电缆等从外部传导进来，并且由于电流流动产生的热量通常从连接器、电缆等流入。因此，使用超导体作为电路导体的高频电路需要被充分冷却。
高频电路已被通过以下方法来冷却。
例如，为了通过热传导来冷却高频电路，容纳高频电路的封装容器和冷冻器的冷端是热接触的。
将要填充氦气的金属容器设置有冷冻器的冷端，并且容纳高频电路的封装容器被置于该金属容器中。进一步，冷端和金属容器被置于真空容器中。氦气从真空容器外部被充入。在这种状态下，冷端可冷却容纳高频电路的封装容器。
容纳高频电路的封装容器被浸入到液氮和液氦中，以冷却高频电路。
然而，传统的高频电路冷却方法不能兼顾充分冷却高频电路和方便高频电路的维护和更换。
下列参考文献揭示本发明的背景技术。
日本公开未审专利申请号No.2000-307306[专利参考文献2]日本公开未审专利申请号No.Hei 04-263768(1992)[专利参考文献3]日本公开未审专利申请号No.2000-294399发明内容本发明的目的是提供一种不仅能充分冷却高频电路而且还方便更换和维护高频电路的高频电路冷却装置。
按照本发明的一个方案，本发明提供一种高频电路冷却装置，包括封装容器，用于容纳高频电路；储气箱，用于储存将要被导入到该封装容器的气体；冷却单元，用于冷却该封装容器和该储气箱；第一管路，连接于该储气箱上，用于供应该气体到该储气箱；第二管路，可分离地连接在该储气箱和该封装容器之间，用于将该储气箱中的该气体导入到该封装容器中；以及第三管路，可分离地连接于该封装容器，用于排放该封装容器中的该气体。
根据本发明的高频电路冷却装置包括一种高频电路冷却装置，包括封装容器，用于容纳高频电路；储气箱，用于储存将要被导入到该封装容器的气体；冷却单元，用于冷却该封装容器和该储气箱；第一管路，连接于该储气箱上，用于供应该气体到该储气箱；第二管路，可分离地连接在该储气箱和该封装容器之间，用于将该储气箱中的该气体导入到该封装容器中；以及第三管路，可分离地连接于该封装容器，用于排放该封装容器中的该气体，由此，容纳于封装容器中的高频电路能被充分冷却，并且方便封装容器中的高频电路的更换和维护。
图1是根据本发明的第一实施例的高频电路冷却装置的透视图，其示出该高频电路冷却装置的结构。
图2是根据本发明的第一实施例的卸下该封装容器后的高频电路冷却装置的透视图，其示出该高频电路冷却装置的结构。
图3是根据本发明的第一实施例的高频电路冷却装置的管路连接的分解图，其中，其示出该高频电路冷却装置的金属封条。
图4是根据本发明的第二实施例的高频电路冷却装置的截面图，其示出该高频电路冷却装置的结构。
图5A是对被本发明的第二实施例的高频电路冷却装置冷却的、工作中的高频电路的功率测试结果的曲线图。
图5B是该功率测试使用的高频电路的平面图，其示出该高频电路的结构。
具体实施例方式下面参考图1到图3，来解释根据本发明的第一实施例的高频电路冷却装置。图1是根据本实施例的高频电路冷却装置的透视图，其示出该高频电路冷却装置的结构。图2是根据本发明卸下封装容器后的高频电路冷却装置的透视图，其示出该高频电路冷却装置的结构。图3是根据本实施例的高频电路冷却装置的管路连接的分解图，其中，其示出该高频电路冷却装置的金属封条。
如图所示，冷冻器的冷端(cold head)12置于真空容器10中。用于将真空容器10的内部抽为真空状态的真空泵(未示出)与真空容器10相连。
在真空容器10中，容纳高频电路的封装容器14和一个储存有将要被提供给封装容器14的氦气的储气箱16被分别安装在冷端12上。冷端12上的封装容器14由螺接于冷端12。封装容器14通过连接在封装容器14上的管路18和连接在储气箱16上的管路20和储气箱16相通。封装容器14和管路18之间的连接处由金属封条(未示出)密封。储气箱16和管路20之间的连接处由金属封条(未示出)密封。管路18和管路20之间的连接处是由金属封条22密封。
供应氦气到储气箱16的管路24、26与储气箱16相连。管路24置于储气箱16和形成在真空容器10的壁上的管路连接孔的内部之间。储气箱16和管路24之间的连接处由金属封条(未示出)密封。管路24和管路连接孔之间连接处由金属封条30密封。管路26连接到管路连接孔的外部，管路24则连接到该管路连接孔的内部。金属封条30密封管路26和管路连接孔之间的连接。因此，管路24和管路26互相连接，它们之间的连接处由金属封条30密封。
用于从封装容器14中排出氦气的管路34、36与封装容器14相连。管路34置于封装容器14和形成在真空容器10的壁上的管路连接孔的内部之间。封装容器14和管路34之间的连接处由金属封条(未示出)密封。管路34和管路连接孔之间的连接处由金属封条38密封。管路36连接到管路连接孔的外部，管路34则连接到该管路连接孔的内部。金属封条38密封管路36和管路连接孔之间的互连。因此，管路34和管路36互相连接，它们之间的连接处由金属封条38密封。
与封装容器14相连的管路34可分离地连接于形成在真空容器10的壁上的管路连接孔的内部。与封装容器14相连的管路14可分离的地连接于管路20。在根据本实施例的高频电路冷却装置中，通过将管路34从管路连接孔上断开，将管路18从管路20上断开，并将固定封装容器14到冷端12上的螺钉解开，如图2所示，封装容器14可卸下。通过接合形成于封装容器14上的通孔14a与形成于冷端12上的通孔12a的螺钉，封装容器14就被螺接于冷端12。
下面参考图3以及管路18和管路20之间的连接处的金属封条，来解释各管路的连接处的金属封条的结构。
如图所示，金属轮缘(flange)22a、22b位于管路18、20的末端。用于螺钉以将金属轮缘22a、22b互相固定的通孔22c位于金属轮缘22a，22b上。用于固定金属垫圈以保持气密性的凹槽22d，位于与金属轮缘22b相接触的金属轮缘22a的表面上。相同的凹槽(未示出)也设置在与金属轮缘22a相接触的金属轮缘22b表面上。在使用合并型铜垫圈(ConFlat type-coppergasket)作为金属垫圈的情况下，金属轮缘22a，22b必须均形成用于固定金属垫圈的刀口型(edge-shaped)的凹槽。在使用铟的O型环封条的情况下，金属轮缘22a或22b中均应形成用于固定O型环的凹槽。
除了在管路18和管路20连接处的金属封条22，其他金属封条实质上都有相同的结构。
因此，根据本实施例的高频电路冷却装置得以组成。
根据本实施例的高频电路冷却装置的特征在于，供应氦气的管路18与排放氦气的管路34均与容纳高频电路的封装容器14相连，以供应氦气到封装容器14。
通过经由封装容器14的冷端12的热传导固体和氦气的热传导，供应到封装容器14的氦气可冷却容纳于封装容器14中的高频电路。因此，容纳于封装容器14中的高频电路能被充分冷却。在包括超导体作为电路导体的高频电路中，由骤然冷却导致的热量可被快速排放，并且电路的热量逃逸(thermal runway)也可被阻止。
适当调节将要通过储气箱16充入封装容器14的氦气的供应量，以由此控制容纳在封装容器14中的高频电路的热传递。因此，例如，在高频电路的测试中等，能够调节高频电路的冷却温度和冷却率。
根据本实施例的高频电路冷却装置的特征在于，该装置包括安装在冷端12上，以储存待供应到封装容器的氦气的储气箱16。
通过冷端12和储气箱16之间的热传导固体，储存在储气箱16中的氦气被冷却，并且预先已被充分冷却的氦气能被充入封装容器14中。因此，容纳在封装容器14中的高频电路能在短时间内被冷却。
进一步，根据本实施例的高频电路冷却装置的特征还在于，安装在冷端12的封装容器14是可分离的。
可从冷端12分离的封装容器14，可以根据需要适当地从真空容器10中拆除，这将方便容纳于封装容器14中的高频电路的更换和维护。
下面将参考图4到图5来解释根据本发明的第二个实施例的高频电路冷却装置。图4是根据本实施例的高频电路冷却装置的截面图，其示出该高频电路冷却装置的结构。图5A是对被本发明的第二实施例的高频电路冷却装置冷却的、工作中的高频电路的功率测试结果的曲线图。图5B是该功率测试使用的高频电路的平面图，其示出该高频电路的结构。
首先，参考图4来解释根据本实施例的高频电路冷却装置的一般结构。
如图所示，冰冻器的冷端12置于真空容器10中。抽空真空容器10的内部至真空状态的真空泵(未示出)与真空容器10相连。
在真空容器10中，容纳高频电路的封装容器14和储存待供应至封装容器14的氦气的储气箱16分别安装在冷端12上。通过连接在封装容器14上的管路18和连接在储气箱16上的管路20，封装容器14和储气箱16之间彼此相通。封装容器14和管路18之间的连接处由金属封条(未示出)密封。储气箱16和管路20之间的连接处由金属封条(未示出)密封。管路18和管路20之间的连接处由金属封条22密封。
为储气箱16供应氦气的气体供应单元28，通过管路24、26与储气箱16相连。管路24置于储气箱16和形成于真空容器10的壁上的管路连接孔的内部之间。储气箱16和管路24之间的连接处由金属封条(未示出)密封。管路24和管路连接孔之间的连接处由金属封条30密封。管路26被连接到管路连接孔的外部，管路24则连接到管路连接孔的内部。管路26和管路连接孔之间的连接处由金属封条30密封。因此，管路24和管路26互相连接，它们之间的连接处由金属封条30密封。在管路26中插有电磁阀32。
用于从封装容器14中排放氦气的管路34、36与封装容器14相连。管路34置于封装容器14和形成于真空容器10的壁上的管路连接孔的内部之间。封装容器14和管路34之间的连接处由金属封条(未示出)密封。管路34和管路连接孔之间的连接处由金属封条38密封。管路36被连接到管路连接孔的外部，管路34则连接到管路连接孔的内部。管路36和管路连接孔之间的连接处由金属封条38密封。因此，管路34和管路36互相连接，它们之间的连接处由金属封条38密封。在管路36中插有电磁阀40。
在封装容器14上，设置有高频同轴连接器42a、42b，用于从/到容纳于封装容器14中的高频电路输入输出高频信号。高频同轴连接器42a通过高频同轴电缆44a，与设置于真空容器10壁上的高频同轴连接器46a相连。高频同轴连接器46a被密封封条48密封。高频同轴连接器42b通过高频同轴电缆44b，与设置于真空容器10壁上的高频同轴连接器46b相连。高频同轴连接器46b被密封封口50密封。
进一步，温度传感器52附加在封装容器14上。温度传感器52与温度监测器56相连，该温度监测器56经线路54监测来自温度传感器52的输出信号。密封封口58密封真空容器10壁上的一部分，在该部分处，将温度传感器52和温度监测器56互连的线路54从中穿过。
温度监测器56与阀门控制器60相连，该阀门控制器60基于温度监测器56的监测结果，来控制插入到管路26的电磁阀32的开和关。
因此，根据本实施例的高频电路冷却装置得以组成。根据本实施例的高频电路冷却装置的各个构件将在下文详述。
真空容器10具有被真空泵抽空至真空状态的内部，以将其内容纳的封装容器14和储气箱16与外部绝缘，由此改善冷端12冷却封装容器14和储气箱16的冷却效率。如图4所示，真空容器10包括通过螺钉11彼此固定的上部10a和下部10b，用于真空密封的目的。具有可分离的上部10a和下部10b的真空容器10方便容纳于真空容器10中的构件的更换和维护。
冷端12可以被冷却至温度100K及100K以下，该温度是高频电路的工作温度。冷端12可以冷却安装在冷端12上的封装容器14和容纳于封装容器14中的高频电路。冷端12可以冷却储气箱16和储存在储气箱16中的氦气。
封装容器14和储气箱16安装在冷端12上，在它们之间置有热传导固体媒介。热传导固体媒介可以是例如基于碳氢化合物的油脂(hydrocarbon-based greases)，铟片(indium sheet)，石墨(graphite)等。硅树脂油脂(silicone greases)不适于作为改善冷却效率的固体媒介，因为它在被冷却到高频电路的工作温度下，即100K及100K下时会开裂。
具有位于两者之间的热传导固体媒介，并安装在冷端12上的封装容器14和储气箱16，通过螺钉等，被用机械方式可分离地固定。
在封装容器14中，具有大约4GHz带宽的传输超导带通滤波器被作为高频电路容纳。封装容器14的尺寸大约是3厘米高，5厘米长和3厘米宽。封装容器14可以由铜、铝、铝合金、铁镍基合金(iron-nickel base alloy)等形成。封装容器14也可由氧化铝、氧化锆、部分稳定化的氧化锆(partiallystabilized zirconia)或者稳定化的氧化锆(stabilized zirconia)形成。在封装容器14由陶瓷形成的情况下，例如金、银、铜等的金属膜形成于封装容器14的内壁上。由金属材料或陶瓷形成，并且内壁形成有金属膜的封装容器14，可屏蔽将影响高频电路的外部的电磁波。
封装容器14可分为多个构件，以便高频电路能被容纳和取出。多个构件通过螺钉等彼此机械地固定。例如，由铟、铜、铝、金等形成的金属封条设置在多个构件之间。因此，封装容器14被做得具有气密性。被分为多个构件的封装容器14的结构，可方便容纳在封装容器14中的高频电路的更换和维护。
这一点将在下文讨论，在储气箱16中被储存和冷却的氦气通过管路20、18供应到封装容器14内。因此，被供应到封装容器14中的氦气可直接冷却容纳于封装容器14中的高频电路。
在真空容器10中的管路34可分离地连接于封装容器14。管路34和封装容器14的连接处用金属封条密封(未示出)。与真空容器10中的封装容器14相连的管路34和在真空容器10外部的管路36，在形成于真空容器10的壁上的管路连接孔处可分离地连接。管路34和管路36的连接处用金属封条38密封。在管路34和封装容器14间连接处的金属封条(未示出)和金属封条38是例如ICF类型，并且它们的材料可以是铟、铜、铝、金等。
储气箱16储存通过管路26、24从气体供应单元28供应的氦气。在储气箱16中储存的氦气通过冷端12被冷却到指定的温度。鳍片(fins)设置在储气箱16中以加大热传导区域，从而有效冷却储存在储气箱16中的氦气。从气体供应单元28新近供应的气体，通过管路20和18进入储气箱16后，存储在储气箱16中的氦气被导入到封装容器14中。
在真空容器10中的管路24可分离地连接于储气箱16。管路24与储气箱16的连接处用金属封条密封(未示出)。连接于真空容器10中的储气箱16的管路24，和连接于真空容器10外部的气体供应单元28的管路26，在形成于真空容器10的壁上的管路连接孔处可分离地连接。管路24和管路26的连接处用金属封条30密封。在管路24和储气箱16间连接处的金属封条(未示出)和金属封条30是例如ICF类型，并且它们的材料可以是铟、铜、铝、金等。
连接于封装容器14的管路18和连接于储气箱16上的管路20彼此可分离地连接。管路18和管路20之间的连接处由金属封条22密封。管路18可分离地连接于封装容器14。管路18和封装容器14之间的连接处由金属封条(未示出)密封。管路20可分离地连接于储气箱16。储气箱16和管路20之间的连接处由金属封条(未示出)密封。封装容器14和管路18之间的连接处的金属封条(未示出)，储气箱16和管路20之间的连接处的金属封条(未示出)，金属封条22是例如ICF类型，并且它们的材料可以是铟、铜、铝、金等。
气体供应单元28通过管路26、24供应气体到储气箱16中。气体供应单元28能调节将要被供应到储气箱16中的气体压力为10-3托～一个大气压的范围。将要被气体供应单元28供应的氦气为例如室温。通过插入管路26的电磁阀32的开和关，可以控制从气体供应单元28进入储气箱16的氦气供应起始时间和氦气供应量。
温度传感器52是例如四线(four-wire)温度传感器，其检测封装容器14的温度和输出检测出的信号到温度监测器56。
温度监测器56基于来自温度传感器52的输出信号，来监测封装容器14的温度，并且输出监测结果导电磁阀控制器60。
电磁阀控制器60基于温度监测器56监测的封装容器14的温度的结果，控制插入管路26的电磁阀32的开和关。因此，可以控制从气体供应单元28进入储气箱16的氦气供应的起始时间和氦气供应量。
根据本实施例的高频电路冷却装置的特征在于，供应氦气的管路18和排放氦气的管路34连接于容纳高频电路的封装容器14，以供应氦气到封装容器14。
氦气被供应给封装容器14，由此封装容器14中的高频电路不仅被冷端12经由封装容器14的固体热传导冷却，而且被氦气热传导冷却。因此，容纳于封装容器14中的高频电路能被充分冷却。在使用超导体作为电路导体的高频电路中，由骤然冷却导致的热量可被快速移除，并且电路的热逃逸也可被阻止。
根据本实施例的高频电路冷却装置能充分冷却高频电路，由此当超导带通滤波器在一边运行，一边被根据本实施例的高频电路冷却装置冷却时，能具有良好的滤波特性。甚至当高功率的输入信号被输入时，与封装容器14内部处于真空状态的情况比较，能获得好的滤波特性。
将要被从气体供应单元28经由储气箱16充入封装容器14的氦气的供应量，被适当控制，以调节容纳于封装容器14中的高频电路的热传导。因此，在高频电路的测试中等，可调节高频电路的冷却温度和冷却率。
根据本实施例的高频电路冷却装置的特征还在于，该装置包括安装在冷端12上的储气箱16，以储存供应到封装容器14的氦气。
通过冷端12经储气箱16的固体热传导，储存在储气箱16中的氦气被冷却，由此氦气能够被预先充分冷却，以供应到封装容器14中。因此，高频电路在短时间内能被冷却。
进一步，根据本实施例的高频电路冷却装置的特征还在于，封装容器14包括多个彼此机械地固定并且可分离的构件，并且管路18、34可分离地连接于封装容器14，并且管路20、36可分离地连接于管路18、34。
因此，管路18、34与封装容器14相分离，或者管路18、34与管路20、36相分离，并且封装容器14被分为多个构件，由此容纳于封装容器14中的高频电路易更换和维护。
然后，将参考图4来解释根据本实施例的高频电路冷却装置的运行。
首先，打开电磁阀32和40，氦气被从气体供应单元28经管路26、24供应到储气箱16中，并且经管路20、18供应氦气到与储气箱16相连的封装容器14中，由此在氦气供应之前，充满在封装容器14中的气体通过管路34，36被排放到外面，并且封装容器14内部更换位氦气。
在储气箱16和封装容器14被氦气充满后，电磁阀32和40暂时关闭。
然后，真空容器10内部由真空泵抽成指定真空度的真空状态。
然后，利用冷端12的冷却开始。封装容器14通过冷端12的热传导被冷却，并且封装容器14中的高频电路和氦气继续被冷却。储气箱16被冷却并且储气箱16中的氦气被冷却。
因此，容纳在封装容器14中的高频电路被冷却到温度100K及100K以下，该温度是高频电路的工作温度。
在高频电路冷却至工作温度期间，由高频电路的加热导致的封装容器14的温度的改变，被温度传感器52检测从而被温度监测器56监测。
当超过高频电路的工作温度的界限的温度被温度监测器56监测到时，阀门控制器60打开电磁阀32，并且氦气被从气体供应单元28经管路26、24供应到储气箱16中。
当氦气被从气体供应单元28供应到储气箱16中时，在储气箱16中被冷却的氦气经管路20、18被导入到封装容器14中。在储气箱16中的氦气已被冷却到比封装容器14中的温度更低的温度，封装容器14中的温度已因高频电路的加热而升高。因此，储气箱16中的氦气被导入到封装容器14中，由此升温后的高频电路被充分冷却。同时，插入管路56的阀门40被适当地打开，以排放封装容器14中温度已升高的氦气。
在储气箱16中被冷却的氦气的全部或者一部分被导入到封装容器14中，并且当被温度监测器56监测的温度在工作温度范围内时，关闭电磁阀32。储气箱16中的氦气，其温度因气体供应单元28新近供应的氦气而上升，可以通过冷端12冷却到指定温度。
在高频电路工作时，储气箱16中被冷却的氦气被适当导入到封装容器14中，由此高频电路能被充分冷却。
在容纳于封装容器14中的高频电路工作完成后，当该高频电路被更换和维护时，冷端12的冷却被停止的同时，真空容器10中的压力返回到该大气压。进一步，电磁阀32和40被打开，以使来自气体供应单元28的氦气流入到储气箱16和封装容器14中。因此，已经被冷却的封装容器14、容纳于封装容器14中的高频电路和储气箱16的温度重新回到室温。从而，当高频电路运行完成后，在很短时间内能完成对高频电路的更换和维护。
图5A是对被本发明实施例的高频电路冷却装置冷却的、工作中的高频电路的功率测试结果的曲线图。
如图5B所示，该功率测试使用的高频电路是微带谐振器(microstripresonator)。即，用于功率测试的高频电路包括输入/输出馈线66a、66b和夹在输入/输出馈线66a、66b之间的盘型谐振器图案68，其中，该盘型谐振器图案68形成在氧化镁基板64上。输入/输出馈线66a、66b和谐振器图案68由YBa2Cu3O7-δ(YBCO)超导膜组成。该谐振器图案的直径大小是1.4mm。
在功率测试中，如前述图5B所示的高频电路容纳于封装容器14中，并且封装容器14安装在冷端12上并被冷却至80K的工作温度。当高频电路处于80K的工作温度时，(4GHz)谐振频率的正弦波经高频同轴电缆44a、44b被施加到高频电路中，并且基波(正弦波信号的主要组成)的输出功率和IMD3(第三互调失真)被测量。
如图5A的曲线图所示，输入功率Pin(真空容器10外部的值)被标记在横轴上，并且输出功率Pout(真空容器10外部测的值)被标记在纵轴上。通过本实施例的高频电路冷却装置，将氦气导入封装容器14，可以给出由●符号指示的基波的图示。通过将封装容器14内部抽气至真空状态，可以给出由▲符号指示的基波的图示。通过本实施例的高频电路冷却装置，将氦气导入封装容器14，可以给出由○符号指示的IMD3图示。通过将封装容器14内部抽气至真空状态，可以给出由符号△指示的IMD3图示。
通过在图5A中的图示之间进行比较，这一点很明确，即，相对于高的输入功率Pin的值，通过本实施例的高频电路冷却装置将氦气导入到封装容器14获得的工作功率(breaking down power)(即功率范围，英文为handlingpower)，比通过将封装容器14内部抽气至真空状态高。相对于相同的输入功率Pin的值，通过本实施例的高频电路冷却装置将氦气导入封装容器14获得的IMD3波的良好的低失真，比通过将封装容器14内部抽气至真空状态低。
基于前述的功率测试结果，可确认本实施例的高频电路冷却装置能充分冷却高频电路，并且高频电路的特性能被改善。
如上所述，根据本实施例，氦气被导入到安装在冷端12上并容纳高频电路的封装容器14里，由此封装容器14里的高频电路，被经封装容器14的冷端12的固体热传导和氦气的热传导冷却。因此，封装容器14里的高频电路能被充分冷却。
根据本实施例，适当控制将要被从气体供应单元28经储气箱16导入封装容器14的氦气的供应量，可调节对容纳在封装容器14中的高频电路的热传导。因此，在高频电路的测试中等，可调节高频电路的冷却温度和冷却率。
根据本实施例，将被导入封装容器14中的氦气，被储存在安装在冷端12上的储气箱16中，从而预先已被冷端12充分冷却的氦气能被导入封装容器14中。因此，容纳在封装容器14中的高频电路在短时间内能被冷却。
根据本实施例，封装容器14由多个彼此机械地固定的构件形成，并且该封装容器14可分离为该多个构件。进一步，管路18、34分别可分离地连接于封装容器14，并且分别可分离地连接于管路20、36。因此，管路18、24与封装容器14可以彼此断开，或者管路18、34与其它管路20、36可以彼此断开，并且封装容器14可分为多个构件，由此封装容器14中的高频电路易更换和维护。
本发明不限于以上描述的实施例并且覆盖了其它各种改进的实施例。
例如，在以上描述的实施例中，被导入到封装容器14中的气体是氦气。然而，被导入到封装容器14中的气体不限于氦气。能被导入到封装容器14中的气体除了氦气还可以是氮气、氩气、氖气等惰性气体。然而，将要被导入到封装容器14中的气体，必须由在用于高频电路的冷却温度下为非液态和非固态的物质组成。
在以上描述的实施例中，一个封装容器14被安装在冷端12上。然而，多个封装容器14可以安装在冷端12上。在这种情况下，储气箱16可以按照以上描述的相同的方式连接到各个封装容器14上，以储存将要被导入到各个封装容器14的气体。多个封装容器14可以经管路串连或并连连接到一个储气箱16上。
在以上描述的实施例中，封装容器14和储气箱16安装在冷端12上，但是只要封装容器14和储气箱16能与冷端12相接触并能被热传导冷却，它们就不必安装在冷端12上。
在以上描述的实施例中，作为该高频电路，具有大约为4GHz带宽的传输超导带通滤波器被容纳于封装容器14中。然而，本发明对于任何运行在低温下的高频电路和任何运行时会加热并需冷却的高频电路均是适用的。
在以上描述的实施例中，冷端12、封装容器14和储气箱16被容纳于真空容器10中，但是依据容纳于封装容器14中的高频电路的冷却温度等，它们也可不容纳于真空容器10中。
在以上描述的实施例中，温度传感器52附加到封装容器14上，但是也可以附加在容纳于封装容器14中的高频电路的基板上。只要容纳于封装容器14中的高频电路的温度可被直接或者间接的监测到，温度传感器52可以置于封装容器14附近。
权利要求
1.一种高频电路冷却装置，包括封装容器，用于容纳高频电路；储气箱，用于储存将要被导入到该封装容器的气体；冷却单元，用于冷却该封装容器和该储气箱；第一管路，连接于该储气箱上，用于供应该气体到该储气箱；第二管路，可分离地连接在该储气箱和该封装容器之间，用于将该储气箱中的该气体导入到该封装容器中；以及第三管路，可分离地连接于该封装容器，用于排放该封装容器中的该气体。
2.如权利要求1所述的高频电路冷却装置，还包括容纳该冷却单元、该封装容器和该储气箱的真空容器。
3.如权利要求1所述的高频电路冷却装置，其中，该封装容器由金属形成。
4.如权利要求2所述的高频电路冷却装置，其中，该封装容器由金属形成。
5.如权利要求3所述的高频电路冷却装置，其中，该封装容器由铜、铝、铝合金或者铁镍基合金形成。
6.如权利要求4所述的高频电路冷却装置，其中，该封装容器由铜、铝、铝合金或者铁镍基合金形成。
7.如权利要求1所述的高频电路冷却装置，其中，该封装容器包括陶瓷容器，和形成在该容器的内壁上的金属膜。
8.如权利要求2所述的高频电路冷却装置，其中，该封装容器包括陶瓷容器，和形成在该容器的内壁上的金属膜。
9.如权利要求7所述的高频电路冷却装置，其中，该封装容器由氧化铝、氧化锆、部分稳定化的氧化锆或者稳定化的氧化锆形成，以及该金属膜由金、银或者铜形成。
10.如权利要求8所述的高频电路冷却装置，其中，该封装容器由氧化铝、氧化锆、部分稳定化的氧化锆或者稳定化的氧化锆形成，以及该金属膜由金、银或者铜形成。
11.如权利要求1所述的高频电路冷却装置，其中，该第二管路与该封装容器间的连接处和该第三管路与该封装容器间的连接处均被金属封条密封。
12.如权利要求2所述的高频电路冷却装置，其中，该第二管路与该封装容器间的连接处和该第三管路与该封装容器间的连接处均被金属封条密封。
13.如权利要求1所述的高频电路冷却装置，其中，该封装容器和/或该储气箱经具有热传导性的固态媒介与该冷却单元相接触。
14.如权利要求2所述的高频电路冷却装置，其中，该封装容器和/或该储气箱经具有热传导性的固态媒介与该冷却单元相接触。
15.如权利要求13所述的高频电路冷却装置，其中，该固态媒介是碳氢化合物油脂、铟片或者石墨。
16.如权利要求14所述的高频电路冷却装置，其中，该固态媒介是碳氢化合物油脂、铟片或者石墨。
17.如权利要求1所述的高频电路冷却装置，还包括气体供应单元，用于供应该气体到该储气箱；温度传感器，置于该封装容器附近，用于检测该封装容器的邻近处的温度；控制单元，用于基于该温度传感器给出的该封装容器的该邻近处附近的温度检测结果，控制该气体供应单元到该储气箱中的该气体的供应。
18.如权利要求2所述的高频电路冷却装置，还包括气体供应单元，用于供应该气体到该储气箱；温度传感器，置于该封装容器附近，用于检测该封装容器的邻近处的温度；控制单元，用于基于该温度传感器给出的该封装容器的该邻近处附近的温度检测结果，控制该气体供应单元到该储气箱中的该气体的供应。
19.如权利要求1所述的高频电路冷却装置，其中，该气体是氦气、氮气、氩气或者氖气。
20.如权利要求2所述的高频电路冷却装置，其中，该气体是氦气、氮气、氩气或者氖气。
全文摘要
本发明提供一种高频电路冷却装置，其包括封装容器14，用于容纳高频电路；储气箱16，用于储存将要被导入到该封装容器14的气体；冷端12，用于冷却该封装容器14和该储气箱16；管路24、26，连接于该储气箱16上，用于供应该气体到该储气箱16；管路18、22，可分离地连接在该储气箱16和该封装容器14之间，用于将该储气箱16中的该气体导入到该封装容器14中；以及管路34、36，可分离地连接于该封装容器14，用于排放该封装容器14中的该气体。
文档编号H01P1/203GK1700510SQ200410086500
公开日2005年11月23日 申请日期2004年10月22日 优先权日2004年5月19日
发明者山中一典, 中西辉 申请人:富士通株式会社