[发明专利]微波低损耗波导真空窗

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种微波信号传输的波导口密封装置，该装置要求在波导微波信号传输的一端为常温常压过度到另一端的低温高真空，这就需要在波导中设计高真空密封隔断，这种隔断叫微波真空窗，要求微波真空窗既具有优良的微波传输性能(即信号传输中微波损耗低、驻波好)，又具备高真空的密封性能。其技术领域涉及微波技术和真空技术两大领域。

背景技术

天线接收微波信号需要从天线馈源传输到接收机进行信号放大、混频等处理，而接收机的灵敏度决定于接收前端放大器的输入噪声系数，噪声系数越低即接收灵敏度越高。为提高接收机接收微弱信号的能力，一方面可加大天线尺寸(国内目前天线最大口径50米)，但由于大口径天线制造成本很高，难应用。另一方面就是降低接收机噪声。要实现接收机超低噪声，降低放大器的噪声是首要的，由于常温放大器不可能克服器件自身电子运动产生的热噪声，其噪声指标难以满足深空探测、射电天文等要求极高灵敏度的场合，故采用降低放大器的工作温度，来得到器件在常温下所得不到的噪声值。一般在20K(-253℃)的环境温度下放大器的噪声系数可以减小到常温的十分之一以上。为保持低温环境，必须用真空杜瓦封装低温放大器。由于天线的馈源输出口大多为波导输出，所以低温接收机的输入端必须加入一个低损耗微波波导口用于信号的传输，这个波导口不但要有低的损耗，还要具备真空密封、绝热等功能，因为波导密封窗的微波损耗是直接叠加在低噪声放大器的噪声系数上的，它的性能是影响接收机灵敏度的关键指标，所以它是低温接收机必须而关键的部件。现有技术中的低温接收机是将波导同轴转换放在杜瓦外面，用同轴线传输至低温放大器，由于常温波导同轴转换插损较大，使低温接收机噪声的降低难以实现。

发明内容

为了解决波导口不但要有低的损耗，还要具备真空密封、绝热等问题，本发明的目的在于提供一种微波低损耗波导真空窗，其既能承受真空和大气压力差，又有较高的强度，可满足低的微波损耗。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：微波低损耗波导真空窗，包括波导腔上座和波导腔下座，所述波导腔上座设标准波导法兰，作为波导短接，所述波导腔下座与真空杜瓦外壁密封连接；波导腔上座和波导腔下座的两波导口中间夹聚酰氩氨和聚四氟乙烯的双层薄膜的组合，构成微波真空窗口，窗口的一侧为常温常压区，另一侧为低温真空区。所述波导腔下座的波导口设有硬质泡沫。采用硅胶将硬质泡沫粘接于波导腔下座的波导口。

聚酰氩氨薄膜具有良好的致密性能，主要起信号传输方向的真空密封作用，聚四氟乙烯薄膜既具有良好的透波性又有一定的致密性和柔韧性，主要起两波导法兰连接处的密封及加强窗口的承压强度，装配时通过平面加压将聚四氟乙烯薄板挤压变形流入密封槽中以达到密封要求，此外，在杜瓦上的波导口内用低温胶粘接大约20mm厚硬质发泡材料，起到窗口的支撑和保温作用，以防窗口产生冷凝水。

本发明的有益效果：可以将波导同轴转换置于77K温度环境下，大大降低了波导同轴转换的损耗，提高了低温接收机的整体性能。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细说明。

图1为本发明剖视结构示意图：

图2为本发明俯视结构示意图。

图中，1.真空罩，2.低温真空区，3.硬质泡沫，4.波导腔下座，5.密封圈，6.螺钉，7.弹簧垫圈，8.平垫圈，9.波导腔上座，10.聚四氟乙烯垫，11.常温常压区，12.标准波导法兰，13.聚酰亚胺薄膜，14.螺钉。

具体实施方式

参见图1、2，真空罩1是安装于制冷系统的外壳，波导腔下座4通过8个螺钉14和密封圈5与真空腔连接，硬质泡沫3用703硅胶粘接于波导腔下座4的波导口，放置聚四氟乙烯垫10和聚酰亚胺薄膜13于波导腔下座4上，安装波导腔上座9，用8个六角螺钉6加弹簧垫圈7和平垫圈8，将波导腔上下座紧固，微波低损耗波导真空窗安装完成。各频段的微波低损耗波导真空窗均可按图示结构进行设计，最高窗口频率可到毫米波频段。

微波低损耗波导真空窗，其常温常压部分为特制的带标准法兰的波导短接，真空部分的波导与杜瓦为密封连接，两波导口中间夹聚酰氩氨和聚四氟乙烯的双层薄膜的组合来实现的微波真空窗口。窗口的一侧为常温常压区，另一侧为低温真空区，使得在微波信号通过窗口时损耗极低，并保持真空区内的高真空(10^-5Pa)，该装置用于高灵敏度信号接收设备的真空罩上，适用于从L波段到8mm频段的波导口密封。