專利名稱：一種超導(dǎo)微帶濾波器的調(diào)諧機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微波工程領(lǐng)域，具體的說，本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)微帶濾波器的調(diào)諧機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
高溫超導(dǎo)濾波器是用高溫超導(dǎo)材料制成的一種平面器件，它是由若干個(gè)平面諧振器按一定規(guī)則排列而成的。由于材料物性不均勻，設(shè)計(jì)參數(shù)不精確以及制作過程中的誤差，導(dǎo)致最終的超導(dǎo)濾波器器件的性能與設(shè)計(jì)的濾波器相差較大，因此需要做調(diào)諧來補(bǔ)償上述誤差，使得制作的濾波器與設(shè)計(jì)值相符。
由于高溫超導(dǎo)濾波器需要在超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度以下才能工作，因此在調(diào)協(xié)過程中必須提供一個(gè)穩(wěn)定的低溫環(huán)境，以便濾波器能夠正常工作。一般說來，有兩種方法提供穩(wěn)定的低溫環(huán)境，一種是利用大功率的制冷機(jī)，如G-M制冷機(jī)，斯特林制冷機(jī)等來提供低溫真空環(huán)境，另一種是采用冷媒(如液氮)來冷卻高溫超導(dǎo)濾波器。另外，在調(diào)諧過程中還需要復(fù)雜的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和密封措施。采用本機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)諧，可以省去復(fù)雜的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，同時(shí)本機(jī)構(gòu)可以利用液氮蒸發(fā)形而產(chǎn)生的氮?dú)鈱?duì)器件進(jìn)行保護(hù)。具有較好的經(jīng)濟(jì)性和操作簡(jiǎn)便性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種成本低廉、操作方便的超導(dǎo)微帶濾波器的調(diào)諧機(jī)構(gòu)。
為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的超導(dǎo)微帶濾波器的調(diào)諧機(jī)構(gòu)包括一個(gè)具有真空夾層的杜瓦罐2；所述杜瓦罐2為桶形，其頂部密封安裝一個(gè)用透明材料制成的杜瓦罐蓋板8，該杜瓦罐蓋板8中心具有一個(gè)凸臺(tái)，凸臺(tái)上開有通孔，所述杜瓦罐蓋板8上還開有一小孔，從該小孔中插入一液氮輸入管11，所述杜瓦罐蓋板8上還具有一略微突起的氮?dú)馀懦隹?2，所述杜瓦罐蓋板8上還裝有密封SMA接頭座7和多芯密封接頭座10；一由調(diào)諧桿和調(diào)諧密封板組成的調(diào)諧裝置，調(diào)諧密封板蓋在所述杜瓦罐蓋板8的凸臺(tái)上并與杜瓦罐蓋板8柔性密封連接，調(diào)諧桿和調(diào)諧密封板密封地固定在一起；一液氮盆3置于杜瓦罐2內(nèi)；一樣品桶4置于液氮盆3內(nèi)，該樣品桶4的底板開孔，孔內(nèi)裝有加熱器。
上述的技術(shù)方案中，所述液氮盆3(如圖5所示)由不銹鋼筒和不銹鋼底板焊接而成，其底板上有一個(gè)定位槽，所述樣品桶4嵌放在該定位槽內(nèi)。
上述的技術(shù)方案中，所述樣品桶4由不銹鋼筒和紫銅底板焊接而成，紫銅底板內(nèi)埋有電阻加熱器，樣品桶內(nèi)裝有干燥劑。
上述的技術(shù)方案中，待調(diào)諧樣品通過所述SMA接頭座7與網(wǎng)絡(luò)分析儀連接，加熱器通過所述多芯密封接頭座10與外界連接。
上述的技術(shù)方案中，所述液氮輸入管11在液氮注入完畢后密封，所述氮?dú)馀懦隹?2上接一彈性軟管，再在該軟管中填塞疏松介質(zhì)。
上述的技術(shù)方案中，所述樣品桶4的上沿高于所述液氮盆3的上沿。
本發(fā)明的超導(dǎo)微帶濾波器的調(diào)諧機(jī)構(gòu)如下優(yōu)點(diǎn)1)所需設(shè)備簡(jiǎn)單，采用液氮冷卻，成本十分低廉；2)直接手動(dòng)調(diào)諧，操作簡(jiǎn)單方便；3)利用液氮升溫產(chǎn)生的氮?dú)饪梢杂行ПＷo(hù)超導(dǎo)器件。


圖1是本發(fā)明的超導(dǎo)微帶濾波器的調(diào)諧機(jī)構(gòu)示意2是調(diào)諧機(jī)構(gòu)與測(cè)量系統(tǒng)連接關(guān)系示意3a是杜瓦罐縱剖面3b是杜瓦罐俯視4a是液氮盆縱剖面4b是液氮盆俯視5是樣品桶幾何結(jié)構(gòu)示意6是杜瓦罐蓋板的俯視7a是調(diào)諧桿裝置縱剖面7b是調(diào)諧桿裝置俯視8是輔助工具幾何結(jié)構(gòu)示意圖1-加熱棒 2-杜瓦罐 3-液氮盆4-樣品桶 5-鉑電阻溫度計(jì)6-微帶濾波器7-密封SMA接頭座8-杜瓦罐蓋板 9-調(diào)諧裝置10-多芯線密封接頭座11-液氮輸入管 12-氮?dú)馀懦隹?3-螺釘孔 14-O圈密封槽 15-不銹鋼底板16-不銹鋼圓筒 17-定位槽 18-紫銅底板19-不銹鋼方筒 20-深孔 21-不銹鋼墊片22-螺孔23-調(diào)諧桿 24-調(diào)諧密封板25-環(huán)形槽 26-通孔具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步地描述。
實(shí)施例1利用不銹鋼材料制作一個(gè)圓桶狀的低溫杜瓦罐2，如圖3a和圖3b所示，該杜瓦罐內(nèi)壁高420mm，直徑288mm，外壁高440mm，直徑320mm。內(nèi)壁和外壁之間被抽成真空，其壓強(qiáng)小于0.1Pa。該杜瓦罐的特點(diǎn)在于，在其上沿處加工有12個(gè)螺釘孔13，和一個(gè)O圈密封槽14。
如圖4a、圖4b所示，制作一個(gè)液氮盆3，該液氮盆3由一個(gè)不銹鋼圓筒16和一個(gè)不銹鋼底板15焊接而成，如圖4a、圖4b所示，不銹鋼圓筒16高310mm，其內(nèi)徑為281mm，外徑為285mm，不銹鋼底板15厚12mm，其上開有一個(gè)矩形定位槽17，該槽長190mm，寬150mm。
如圖5所示，制作一個(gè)樣品桶4，該樣品桶由不銹鋼方筒19和紫銅底板18焊接而成，方筒19由2mm厚的不銹鋼板焊接而成，高度為305mm。紫銅底板18厚為15mm，紫銅底板18與方筒19用銀焊焊接而成。為了便于拆裝，方筒19頂部焊接四個(gè)不銹鋼墊片21。在紫銅底板上加工了兩個(gè)深孔20用來安放加熱棒1。
如圖6所示，用有機(jī)玻璃制作一個(gè)圓形的杜瓦罐蓋板8，杜瓦罐蓋板8中心具有一個(gè)凸臺(tái)，凸臺(tái)上開有通孔26，凸臺(tái)外壁上開有兩個(gè)環(huán)形槽(圖中沒有畫出)，用于柔性密封連接。在杜瓦罐蓋板8上，裝有一對(duì)密封SMA接頭座7，用來做微波輸入輸出，還裝有一個(gè)多芯線密封接頭座10，可以用來連接加熱棒1和鉑電阻溫度計(jì)5(參考圖1)。在杜瓦罐蓋板8上還設(shè)計(jì)有一小孔用于插入液氮輸入管11和氮?dú)馀懦隹?2。另外，該杜瓦罐蓋板8上還有12個(gè)與杜瓦罐2上螺釘孔13相配合的螺孔22。
圖7所示為調(diào)諧裝置示意圖，調(diào)諧裝置9由調(diào)諧桿23和調(diào)諧密封板24組成。調(diào)諧桿23是一根400mm的碳鋼長桿，調(diào)諧密封板24是一個(gè)中心開孔的透明有機(jī)玻璃圓盤。調(diào)諧桿23插入調(diào)諧密封板24中心開孔處并用O圈密封固定。調(diào)諧密封板24的外側(cè)壁開有兩個(gè)環(huán)形槽25，調(diào)諧密封板24與杜瓦罐蓋板8之間采用柔性密封連接，以便于調(diào)諧裝置9可以方便地移動(dòng)位置。本實(shí)施例中，將一個(gè)圓筒狀彈性塑料薄膜的一端套在調(diào)諧密封板24上，另一端套在杜瓦蓋板8上，將彈性橡皮帶箍在二者的環(huán)形槽內(nèi)，從而起到密封作用。
制作一個(gè)不銹鋼液氮輸入管11，將其從杜瓦罐蓋板8上的液氮輸入口插入液氮盆中，杜瓦蓋板與液氮輸入管密封連接。
參照?qǐng)D1，將液氮盆3置于杜瓦罐2內(nèi)，將樣品桶4置于液氮盆3的矩形定位槽內(nèi)。液氮盆3與杜瓦罐2之間留有間隙，樣品桶4上沿高于液氮盆3上沿5～10mm。液氮輸入管11插入位置位于樣品桶外，且其出口端與液氮盆3的底板接近。在對(duì)超導(dǎo)微帶濾波器進(jìn)行調(diào)諧時(shí)，出于系統(tǒng)拆裝方便道考慮，本發(fā)明提供了一套拆裝方法和輔助工具，結(jié)構(gòu)如圖8所示。首先將柔性電纜一端連接杜瓦罐蓋板8，一端與待調(diào)諧的超導(dǎo)微帶濾波器6連接好。將微帶濾波器6用真空脂粘在樣品桶4的紫銅底板18上(如圖1所示)。微波信號(hào)通過柔性電纜最終連接到網(wǎng)絡(luò)分析儀。如圖2所示，用導(dǎo)線將加熱棒1與多芯線密封接頭座10連接起來，接頭座相應(yīng)接頭針與220V電源連接。在樣品上貼好鉑電阻溫度計(jì)5，通過多芯線密封接頭座10與數(shù)字萬用表連接。將液氮盆3放入杜瓦罐2內(nèi)，將杜瓦罐蓋板8架在輔助工具上，同時(shí)用輔助工具鉤住樣品桶4上沿的不銹鋼墊片21，然后用輔助工具把樣品桶4放入杜瓦罐2內(nèi)的液氮盆3內(nèi)。用螺釘將杜瓦罐2與杜瓦罐蓋板8緊固密封，裝好調(diào)諧裝置9，做好調(diào)諧裝置9與杜瓦罐蓋板8之間的柔性密封連接。用棉花堵住氮?dú)馀懦隹?2(可采用將一橡皮管套在氮?dú)馀懦隹谏希缓蟀衙藁ㄈM(jìn)橡皮管的辦法)，使得氮?dú)馀懦隹诩瓤梢耘懦鲞^量的氮?dú)猓挚梢员ＷC一定的內(nèi)外壓強(qiáng)差，防止空氣中的水蒸汽進(jìn)入杜瓦罐內(nèi)。所有接線連接好之后，開始往液氮盆3內(nèi)輸入液氮，然后將液氮輸入管11的入口密封。連接加熱棒1電線，放入100克的干燥劑(如變色硅膠等)。等待樣品溫度降至77K后，利用網(wǎng)絡(luò)分析儀讀出濾波器的S參數(shù)，開始進(jìn)行調(diào)諧。
權(quán)利要求
1.一種超導(dǎo)微帶濾波器的調(diào)諧機(jī)構(gòu)，包括一個(gè)具有真空夾層的杜瓦罐(2)、一液氮盆(3)、一樣品桶(4)；其特征在于，所述杜瓦罐(2)為桶形，其頂部密封安裝一個(gè)用透明材料制成的杜瓦罐蓋板(8)，該杜瓦罐蓋板(8)中心具有一個(gè)凸臺(tái)，凸臺(tái)上開有通孔，所述杜瓦罐蓋板(8)上還開有一小孔，從該小孔中插入一液氮輸入管(11)，所述杜瓦罐蓋板(8)上還具有一略微突起的氮?dú)馀懦隹?12)，所述杜瓦罐蓋板(8)上還裝有密封SMA接頭座(7)和多芯密封接頭座(10)；一由調(diào)諧桿和調(diào)諧密封板組成的調(diào)諧裝置，調(diào)諧密封板蓋在所述杜瓦罐蓋板(8)的凸臺(tái)上并與杜瓦罐蓋板(8)柔性密封連接，調(diào)諧桿和調(diào)諧密封板密封地固定在一起；所述液氮盆(3)置于杜瓦罐(2)內(nèi)；所述樣品桶(4)置于液氮盆(3)內(nèi)，該樣品桶(4)的底板開孔，孔內(nèi)裝有加熱器。
2.按權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)微帶濾波器的調(diào)諧機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述液氮盆(3)由不銹鋼筒和不銹鋼底板焊接而成，其底板上有一個(gè)定位槽，所述樣品桶(4)嵌放在該定位槽內(nèi)。
3.按權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)微帶濾波器的調(diào)諧機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述樣品桶(4)由不銹鋼筒和紫銅底板焊接而成，紫銅底板內(nèi)埋有電阻加熱器，樣品桶內(nèi)裝有干燥劑。
4.按權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)微帶濾波器的調(diào)諧機(jī)構(gòu)，其特征在于，待調(diào)諧樣品通過所述SMA接頭座(7)與網(wǎng)絡(luò)分析儀連接，加熱器通過所述多芯密封接頭座(10)與外界連接。
5.按權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)微帶濾波器的調(diào)諧機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述液氮輸入管(11)在液氮注入完畢后密封，所述氮?dú)馀懦隹?12)上接一彈性軟管，再在該軟管中填塞疏松介質(zhì)。
6.按權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)微帶濾波器的調(diào)諧機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述樣品桶(4)的上沿高于所述液氮盆(3)的上沿。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)微帶濾波器的調(diào)諧機(jī)構(gòu)，包括一個(gè)具有真空夾層的杜瓦罐；所述杜瓦罐為桶形，其頂部密封安裝一個(gè)用透明材料制成的杜瓦罐蓋板，該杜瓦罐蓋板中心具有一個(gè)凸臺(tái)，凸臺(tái)上開有通孔；所述杜瓦罐蓋板上裝有密封SMA接頭座和多芯密封接頭座，一氮?dú)馀懦隹谝约耙灰旱斎牍?；一調(diào)諧密封板蓋在杜瓦罐蓋板的凸臺(tái)上并與杜瓦罐蓋板柔性密封連接，調(diào)諧桿和調(diào)諧密封板密封地固定在一起；一液氮盆置于杜瓦罐內(nèi)；一底板內(nèi)裝有加熱器的樣品桶置于液氮盆內(nèi)。本發(fā)明的超導(dǎo)微帶濾波器的調(diào)諧機(jī)構(gòu)如下優(yōu)點(diǎn)1)所需設(shè)備簡(jiǎn)單，采用液氮冷卻，成本十分低廉；2)直接手動(dòng)調(diào)諧，操作簡(jiǎn)單方便；3)利用液氮升溫產(chǎn)生的氮?dú)饪梢杂行ПＷo(hù)超導(dǎo)器件。
文檔編號(hào)H01P1/20GK1937305SQ20051008651
公開日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2005年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月23日
發(fā)明者黃建東, 張強(qiáng), 孫亮, 孟慶端, 李翡, 黎仁, 李春光, 張雪強(qiáng), 李順洲, 何艾生, 何豫生 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院物理研究所