CN1937305B - 一种超导微带滤波器的调谐机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超导微带滤波器的调谐机构，包括：一个具有真空夹层的杜瓦罐；所述杜瓦罐为桶形，其顶部密封安装一个用透明材料制成的杜瓦罐盖板，该杜瓦罐盖板中心具有一个凸台，凸台上开有通孔；所述杜瓦罐盖板上装有密封SMA接头座和多芯密封接头座，一氮气排出口以及一液氮输入管；一调谐密封板盖在杜瓦罐盖板的凸台上并与杜瓦罐盖板柔性密封连接，调谐杆和调谐密封板密封地固定在一起；一液氮盆置于杜瓦罐内；一底板内装有加热器的样品桶置于液氮盆内。本发明的超导微带滤波器的调谐机构如下优点：1)所需设备简单，采用液氮冷却，成本十分低廉；2)直接手动调谐，操作简单方便；3)利用液氮升温产生的氮气可以有效保护超导器件。

Description

一种超导微带滤波器的调谐机构

技术领域

本发明属于微波工程领域，具体的说，本发明涉及一种超导微带滤波器的调谐机构。

技术背景

高温超导滤波器是用高温超导材料制成的一种平面器件，它是由若干个平面谐振器按一定规则排列而成的。由于材料物性不均匀，设计参数不精确以及制作过程中的误差，导致最终的超导滤波器器件的性能与设计的滤波器相差较大，因此需要做调谐来补偿上述误差，使得制作的滤波器与设计值相符。

由于高温超导滤波器需要在超导转变温度以下才能工作，因此在调协过程中必须提供一个稳定的低温环境，以便滤波器能够正常工作。一般说来，有两种方法提供稳定的低温环境，一种是利用大功率的制冷机，如G-M制冷机，斯特林制冷机等来提供低温真空环境，另一种是采用冷媒(如液氮)来冷却高温超导滤波器。另外，在调谐过程中还需要复杂的传动机构和密封措施。采用本机构进行调谐，可以省去复杂的传动机构，同时本机构可以利用液氮蒸发形而产生的氮气对器件进行保护。具有较好的经济性和操作简便性。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种成本低廉、操作方便的超导微带滤波器的调谐机构。

为达到上述发明目的，本发明提供的超导微带滤波器的调谐机构包括：一个具有真空夹层的杜瓦罐2；所述杜瓦罐2为桶形，其顶部密封安装一个用透明材料制成的杜瓦罐盖板8，该杜瓦罐盖板8中心具有一个凸台，凸台上开有通孔，所述杜瓦罐盖板8上还开有一小孔，从该小孔中***一液氮输入管11，所述杜瓦罐盖板8上还具有一略微突起的氮气排出口12，所述杜瓦罐盖板8上还装有密封SMA接头座7和多芯密封接头座10；一由调谐杆和调谐密封板组成的调谐装置，调谐密封板盖在所述杜瓦罐盖板8的凸台上并与杜瓦罐盖板8柔性密封连接，调谐杆和调谐密封板密封地固定在一起；一液氮盆3置于杜瓦罐2内；一样品桶4置于液氮盆3内，该样品桶4的底板开孔，孔内装有加热器；所述调谐杆穿过所述杜瓦罐盖板8中心的凸台上所开的通孔并***所述样品桶4内，待调谐样品置于所述样品桶4内，所述调谐杆处于能够对样品进行调谐的位置上，所述样品上贴有铂电阻温度计；所述待调谐样品通过所述SMA接头座7与网络分析仪连接，所述加热器通过所述多芯密封接头座10与外界连接；所述铂电阻温度计与所述多芯密封接头座10连接。

上述的技术方案中，所述液氮盆3(如图5所示)由不锈钢筒和不锈钢底板焊接而成，其底板上有一个定位槽，所述样品桶4嵌放在该定位槽内。

上述的技术方案中，所述样品桶4由不锈钢筒和紫铜底板焊接而成，所述加热器为电阻加热器，所述样品桶内装有干燥剂。

上述的技术方案中，所述液氮输入管11在液氮注入完毕后密封，所述氮气排出口12上接一弹性软管，再在该软管中填塞疏松介质。

上述的技术方案中，所述样品桶4的上沿高于所述液氮盆3的上沿。

本发明的超导微带滤波器的调谐机构如下优点：1)所需设备简单，采用液氮冷却，成本十分低廉；2)直接手动调谐，操作简单方便；3)利用液氮升温产生的氮气可以有效保护超导器件。

附图说明

图1是本发明的超导微带滤波器的调谐机构示意图

图2是调谐机构与测量***连接关系示意图

图3a是杜瓦罐纵剖面图

图3b是杜瓦罐俯视图

图4a是液氮盆纵剖面图

图4b是液氮盆俯视图

图5是样品桶几何结构示意图

图6是杜瓦罐盖板的俯视图

图7a是调谐杆装置纵剖面图

图7b是调谐杆装置俯视图

图8是辅助工具几何结构示意图

1-加热棒             2-杜瓦罐         3-液氮盆

4-样品桶             5-铂电阻温度计   6-微带滤波器

7-密封SMA接头座      8-杜瓦罐盖板     9-调谐装置

10-多芯线密封接头座  11-液氮输入管    12-氮气排出口

13-螺钉孔            14-O圈密封槽     15-不锈钢底板

16-不锈钢圆筒        17-定位槽        18-紫铜底板

19-不锈钢方筒        20-深孔          21-不锈钢垫片

22-螺孔              23-调谐杆        24-调谐密封板

25-环形槽            26-通孔

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步地描述。

实施例1

利用不锈钢材料制作一个圆桶状的低温杜瓦罐2，如图3a和图3b所示，该杜瓦罐内壁高420mm，直径288mm，外壁高440mm，直径320mm。内壁和外壁之间被抽成真空，其压强小于0.1Pa。该杜瓦罐的特点在于，在其上沿处加工有12个螺钉孔13，和一个O圈密封槽14。

如图4a、图4b所示，制作一个液氮盆3，该液氮盆3由一个不锈钢圆筒16和一个不锈钢底板15焊接而成，如图4a、图4b所示，不锈钢圆筒16高310mm，其内径为281mm，外径为285mm，不锈钢底板15厚12mm，其上开有一个矩形定位槽17，该槽长190mm，宽150mm。

如图5所示，制作一个样品桶4，该样品桶由不锈钢方筒19和紫铜底板18焊接而成，方筒19由2mm厚的不锈钢板焊接而成，高度为305mm.紫铜底板18厚为15mm，紫铜底板18与方筒19用银焊焊接而成.为了便于拆装，方筒19顶部焊接四个不锈钢垫片21.在紫铜底板上加工了两个深孔20用来安放加热棒1.

如图6所示，用有机玻璃制作一个圆形的杜瓦罐盖板8，杜瓦罐盖板8中心具有一个凸台，凸台上开有通孔26，凸台外壁上开有两个环形槽(图中没有画出)，用于柔性密封连接。在杜瓦罐盖板8上，装有一对密封SMA接头座7，用来做微波输入输出，还装有一个多芯线密封接头座10，可以用来连接加热棒1和铂电阻温度计5(参考图1)。在杜瓦罐盖板8上还设计有一小孔用于***液氮输入管11和氮气排出口12。另外，该杜瓦罐盖板8上还有12个与杜瓦罐2上螺钉孔13相配合的螺孔22。

图7所示为调谐装置示意图，调谐装置9由调谐杆23和调谐密封板24组成。调谐杆23是一根400mm的碳钢长杆，调谐密封板24是一个中心开孔的透明有机玻璃圆盘。调谐杆23***调谐密封板24中心开孔处并用O圈密封固定。调谐密封板24的外侧壁开有两个环形槽25，调谐密封板24与杜瓦罐盖板8之间采用柔性密封连接，以便于调谐装置9可以方便地移动位置。本实施例中，将一个圆筒状弹性塑料薄膜的一端套在调谐密封板24上，另一端套在杜瓦盖板8上，将弹性橡皮带箍在二者的环形槽内，从而起到密封作用。

制作一个不锈钢液氮输入管11，将其从杜瓦罐盖板8上的液氮输入口***液氮盆中，杜瓦盖板与液氮输入管密封连接。

参照图1，将液氮盆3置于杜瓦罐2内，将样品桶4置于液氮盆3的矩形定位槽内。液氮盆3与杜瓦罐2之间留有间隙，样品桶4上沿高于液氮盆3上沿5～10mm。液氮输入管11***位置位于样品桶外，且其出口端与液氮盆3的底板接近。在对超导微带滤波器进行调谐时，出于***拆装方便道考虑，本发明提供了一套拆装方法和辅助工具，结构如图8所示。首先将柔性电缆一端连接杜瓦罐盖板8，一端与待调谐的超导微带滤波器6连接好。将微带滤波器6用真空脂粘在样品桶4的紫铜底板18上(如图1所示)。微波信号通过柔性电缆最终连接到网络分析仪。如图2所示，用导线将加热棒1与多芯线密封接头座10连接起来，接头座相应接头针与220V电源连接。在样品上贴好铂电阻温度计5，通过多芯线密封接头座10与数字万用表连接。将液氮盆3放入杜瓦罐2内，将杜瓦罐盖板8架在辅助工具上，同时用辅助工具钩住样品桶4上沿的不锈钢垫片21，然后用辅助工具把样品桶4放入杜瓦罐2内的液氮盆3内。用螺钉将杜瓦罐2与杜瓦罐盖板8紧固密封，装好调谐装置9，做好调谐装置9与杜瓦罐盖板8之间的柔性密封连接。用棉花堵住氮气排出口12(可采用将一橡皮管套在氮气排出口上，然后把棉花塞进橡皮管的办法)，使得氮气排出口既可以排出过量的氮气，又可以保证一定的内外压强差，防止空气中的水蒸汽进入杜瓦罐内。所有接线连接好之后，开始往液氮盆3内输入液氮，然后将液氮输入管11的入口密封。连接加热棒1电线，放入100克的干燥剂(如变色硅胶等)。等待样品温度降至77K后，利用网络分析仪读出滤波器的S参数，开始进行调谐。

Claims (5)

1.一种超导微带滤波器的调谐机构，包括：一个具有真空夹层的杜瓦罐(2)、一液氮盆(3)、一样品桶(4)；其特征在于，所述杜瓦罐(2)为桶形，其顶部密封安装一个用透明材料制成的杜瓦罐盖板(8)，该杜瓦罐盖板(8)中心具有一个凸台，凸台上开有通孔，所述杜瓦罐盖板(8)上还开有一小孔，从该小孔中***一液氮输入管(11)，所述杜瓦罐盖板(8)上还具有一略微突起的氮气排出口(12)，所述杜瓦罐盖板(8)上还装有密封SMA接头座(7)和多芯密封接头座(10)；一由调谐杆和调谐密封板组成的调谐装置，调谐密封板盖在所述杜瓦罐盖板(8)的凸台上并与杜瓦罐盖板(8)柔性密封连接，调谐杆和调谐密封板密封地固定在一起；所述液氮盆(3)置于杜瓦罐(2)内；所述样品桶(4)置于液氮盆(3)内，该样品桶(4)的底板开孔，孔内装有加热器；所述调谐杆穿过所述杜瓦罐盖板(8)中心的凸台上所开的通孔并***所述样品桶(4)内，待调谐样品置于所述样品桶(4)内，所述调谐杆处于能够对样品进行调谐的位置上，所述样品上贴有铂电阻温度计；所述待调谐样品通过所述SMA接头座(7)与网络分析仪连接，所述加热器通过所述多芯密封接头座(10)与外界连接；所述铂电阻温度计与所述多芯密封接头座(10)连接。

2.按权利要求1所述的超导微带滤波器的调谐机构，其特征在于，所述液氮盆(3)由不锈钢筒和不锈钢底板焊接而成，其底板上有一个定位槽，所述样品桶(4)嵌放在该定位槽内。

3.按权利要求1所述的超导微带滤波器的调谐机构，其特征在于，所述样品桶(4)由不锈钢筒和紫铜底板焊接而成，所述加热器为电阻加热器，所述样品桶内装有干燥剂。

4.按权利要求1所述的超导微带滤波器的调谐机构，其特征在于，所述液氮输入管(11)在液氮注入完毕后密封，所述氮气排出口(12)上接一弹性软管，再在该软管中填塞疏松介质。

5.按权利要求1所述的超导微带滤波器的调谐机构，其特征在于，所述样品桶(4)的上沿高于所述液氮盆(3)的上沿。

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