層為銅層或銅-鎳復合鍍層；所述的銅層的厚度為0.1-0.2mm；所述的銅-鎳復合鍍層的厚度為0.l~0.3mm。首先，采用環(huán)氧樹脂或聚四氟乙烯材料將盒蓋一體加工成型；然后，對盒蓋進行表面活化等工藝處理，若盒蓋采用環(huán)氧樹脂，則化學鍍、電鍍工藝沉積0.1-0.3mm厚的銅-鎳復合鍍層，若盒蓋采用聚四氟乙烯，則化學鍍、電鍍一層0.1-0.2mm的銅層。通過在非金屬復合材料制作而成的盒蓋的內(nèi)壁鍍涂金屬鍍層，能夠?qū)Τ瑢Ы邮涨岸说奈⒉ńM件起到電磁屏蔽的作用。
[0026]如圖4所示，所述的底板5包括一體成型的左側(cè)板8、中間底板9和右側(cè)板10，所述的左側(cè)板8和右側(cè)板10結(jié)構相同，且對稱設置在中間底板9的左右兩側(cè)。所述的輸入SMA接頭I和輸出SMA接頭11分別通過左側(cè)板8和右側(cè)板10與低溫微波器件4的輸入、輸出端焊接相連。低溫微波器件4通過銦焊固定在中間底板9上，能夠?qū)崿F(xiàn)低溫微波器件的快速冷卻；并且低溫微波器件4的輸入、輸出端分別通過輸入SMA接頭1、輸出SMA接頭11對外連接，能夠保證射頻信號的輸入輸出，實現(xiàn)微波電氣性能。所述的底板5內(nèi)外側(cè)鍍涂金屬鍍層，所述的底板金屬鍍層為金層或銀層，能夠保證低溫微波器件的良好接地性能。底板金屬鍍層的厚度為2~3ym。
[0027]本發(fā)明的工作原理為:
本發(fā)明的低溫微波器件盒體采用金屬材料的底板5與導熱率低的非金屬復合材料的盒蓋2相集成的方式，能夠大幅降低低溫微波器件盒體盒蓋的熱熔和熱輻射。
[0028]盒蓋2的材料采用聚四氟乙烯或者環(huán)氧樹脂，其導熱率分別為0.27W/(m*K)和
0.15W/(m*K)，放氣率均為10_8torr*L/(s*cm2)數(shù)量級，膨脹系數(shù)分別是0.12X10_6/K和56.8 X 10_6/Κ。金屬鋁在低溫環(huán)境下為-200 °C時的導熱率為114W/ (m*K)，膨脹系數(shù)為23.2X 10—7K ;銅的導熱率為401W/(m*K)，膨脹系數(shù)為17.5X 10_6/K ;金屬鋁和金屬銅的放氣率均為lOitori^LAskm2)數(shù)量級。因此，相比較非金屬復合材料與金屬材料的導熱率、面積在相同的條件下，質(zhì)量降低10~20倍，導熱率降低了 100~400倍，膨脹系數(shù)在同一個數(shù)量級，產(chǎn)生的形變很微弱，可以忽略不計，放氣率非金屬材料比金屬材料提高了 2個數(shù)量級。在真空杜瓦的處理上，采用了加熱預排氣處理，將材料中的氣體盡量排除，同時對于產(chǎn)生的殘余氣體采用吸氣劑吸附，以此達到與金屬材料一樣的杜瓦高真空度。
[0029]根據(jù)導熱率等與制冷機冷量的關系，材料的導熱率越低、質(zhì)量越小，那么該材料的熱熔就越小，熱輻射越低，所需要的冷量就越小，傳熱時間會縮短。因此，在制冷機提供的制冷量、杜瓦體積、以及通道數(shù)一定的前提下，根據(jù)轉(zhuǎn)換關系可以得知:采用聚四氟乙烯或者環(huán)氧樹脂等非金屬復合材料比采用金屬材料的超導接收前端的工作響應速度提升2~6倍?，F(xiàn)有雷達用多通道小型化超導接收前端以16通道為例，超導接收前端的杜瓦內(nèi)由16個超導濾波器與16個低溫低噪聲放大器組成，共計32個盒體，常規(guī)方式采用的均為金屬材料制成。本發(fā)明是將這些器件的盒蓋采用低導熱率的非金屬復合材料(聚四氟乙烯或者環(huán)氧樹月旨)替代原有器件的金屬盒蓋，在盒體底板等條件保持不變的前提下，超導接收前端的工作響應時間被大幅提升，由原來的150分鐘下降到50分鐘以內(nèi)，且對小型化超導接收前端的性能沒有任何影響，有效地提升了雷達的工作響應速度。根據(jù)16通道小型化超導接收前端的工作響應時間看，本發(fā)明采用的集成結(jié)構比常規(guī)集成結(jié)構的工作響應速度提升了 3倍。
[0030]此外，為了保證低溫微波器件的接地性能良好，用于安裝輸入、輸出SMA接頭的左側(cè)板8與右側(cè)板9采用的是金屬材料。同時，為保證微波電路的電性能，在盒蓋2的環(huán)氧樹脂材料或者聚四氟乙烯材料的內(nèi)表面濺射0.1-0.3mm厚的銅層或銅一鎳復合鍍層；在盒體的底板5的表面電鍍2~3um厚的金或者銀。在低頻段，采用多通道的低溫微波器件共用一個腔體，更好地減少熱輻射率、降低熱熔；在頻段較高時，各個低溫微波器件的盒體要獨立分開，以避免微波元器件間的相互電磁串擾。
[0031]以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發(fā)明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明權利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
【主權項】
1.大幅提升工作響應速度的多通道超導接收前端集成結(jié)構，其特征在于:包括位于真空杜瓦中的低溫微波器件(4)、盒體、輸入SMA接頭(I)和輸出SMA接頭(11)； 所述的低溫微波器件盒體包括盒蓋(2 )和底板(5 )，所述的盒蓋(2 )采用非金屬復合材料，所述的底板(5)采用金屬材料。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種大幅提升工作響應速度的多通道超導接收前端集成結(jié)構，其特征在于:所述的盒蓋(2)所采用的非金屬復合材料為環(huán)氧樹脂或聚四氟乙烯。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種大幅提升工作響應速度的多通道超導接收前端集成結(jié)構，其特征在于:所述的盒蓋(2)內(nèi)壁上鍍涂有金屬鍍層(3)，所述的金屬鍍層(3)為銅層或銅-鎳復合鍍層。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種大幅提升工作響應速度的多通道超導接收前端集成結(jié)構，其特征在于:所述的銅層的厚度為0.1-0.2mm ;所述的銅-鎳復合鍍層的厚度為.0.1?0.3mmο
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種大幅提升工作響應速度的多通道小型化超導接收前端的集成結(jié)構，包括集成在真空低溫環(huán)境下的低溫微波器件、盒體、輸入SMA接頭和輸出SMA接頭。盒體包括盒蓋和底板，盒蓋采用非金屬復合材料替代常規(guī)的金屬材料，底板采用金屬材料。由以上技術方案可知，本發(fā)明在真空低溫環(huán)境下通過非金屬復合材料替代常規(guī)的金屬材料，降低了系統(tǒng)的熱熔，解決了多通道小型化超導接收前端從開機到正常工作的降溫時間過長的難題，能夠有效地提升雷達的工作響應速度。
【IPC分類】G01S7-285, G01S7-35
【公開號】CN104569928
【申請?zhí)枴緾N201410839532
【發(fā)明人】陳新民, 左濤, 劉洋, 王自力, 孫文娟, 阮曉明, 高文斌
【申請人】中國電子科技集團公司第十六研究所
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月30日