本发明专利技术公开了一种同轴脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器的结构及制造方法，结构由热端换热器、冷头、导热带、冷板、高反射冷屏、防辐射屏、工字形杜瓦、杜瓦盖、细框架结构、设备箱组成。脉冲管制冷机可靠性高、工作寿命长，且冷端无运动部件，消除了冷端运动振动对高温超导滤波器信号传输的影响。本发明专利技术充分利用同轴脉冲管制冷机易耦合、整体结构紧凑等优点，可为高温超导滤波器提供稳定可靠、低噪声、低振动的低温冷源。本发明专利技术对高温超导滤波器进一步的推广应用以及同轴脉冲管制冷机在移动通讯等领域的实用化有着积极的意义。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，结构由热端换热器、冷头、导热带、冷板、高反射冷屏、防辐射屏、工字形杜瓦、杜瓦盖、细框架结构、设备箱组成。脉冲管制冷机可靠性高、工作寿命长，且冷端无运动部件，消除了冷端运动振动对高温超导滤波器信号传输的影响。本专利技术充分利用同轴脉冲管制冷机易耦合、整体结构紧凑等优点，可为高温超导滤波器提供稳定可靠、低噪声、低振动的低温冷源。本专利技术对高温超导滤波器进一步的推广应用以及同轴脉冲管制冷机在移动通讯等领域的实用化有着积极的意义。【专利说明】
本专利技术的
涉及制冷与低温工程领域、超导工程领域和通信工程领域，涉及脉冲管制冷机和高温超导滤波器，特别涉及一种。
技术介绍
高温超导技术作为近年来发展迅猛的前沿技术之一，应用于移动通信领域，具有许多优势，特别是高温超导材料制成的高温超导滤波器，与常规的滤波器相比，其通带损失小，阻带抑制大、边带陡峭、可制成极窄带滤波器、体积小、质量轻。应用于民用移动通信领域，高温超导滤波器可显著提高移动基站的选择性、灵敏度和信息传输速度、提高通话质量、增加通话容量、扩大基站覆盖面积、增强基站抗干扰能力、降低手机发射功率。随着高温超导滤波器理论和制造工艺的成熟，以及移动通讯业在全球范围内的迅猛发展，高温超导滤波器有望为全球移动通信领域带来革命性的变化。 移动基站用高温超导滤波器最佳工作环境温度为60?80K，目前在此温区，小型低温机械制冷机作为冷源，可以很好的满足高温超导滤波器冷量要求，考虑到高温超导滤波器的外在工作环境，除冷量要求外，还需要制冷机具有稳定、高效、低干扰、长寿命、小体积、轻重量等特点。目前，国内外移动基站用高温超导滤波器产品大多采用斯特林制冷机作为低温冷源，但由于斯特林制冷机冷头端排出器等运动部件会带来机械振动及电磁干扰信号，对高温超导滤波器的工作输出信号有较大影响。而且斯特林制冷机的可靠性和工作寿命也是影响其工作性能的一个较大瓶颈。 脉冲管制冷机在20世纪80年代以后投入使用，与其他小型回热式低温制冷机尤其是斯特林制冷机相比，其在冷端无运动部件，相位调节由被动调相机构完成，具有冷量大、效率高、冷端无机械振动、可靠性高、预期寿命长等诸多优点。根据不同的结构特征，脉冲管制冷机可分为同轴型、U型、直线型三种型式，如图1所示，其中同轴型脉冲管制冷机结构最为紧凑，在结构上对斯特林制冷机有很好的替代性，在移动基站高温超导滤波器的冷却应用上具有极大优势。
技术实现思路
鉴于高温超导滤波器及同轴脉冲管制冷机的特点，本专利技术提出，目的在于，充分利用同轴脉冲管制冷机低振动、在60?80K温区效率高、冷量大、结构紧凑等优点，为高温超导滤波器提供稳定可靠低噪声低振动的低温冷源。 所专利技术的同轴脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器的结构如图2所示，由热端换热器7、冷头27、导热带23、冷板17、高反射冷屏24、防辐射屏25、工字形杜瓦14、杜瓦盖18、细框架结构21、设备箱9组成，其特征如下: 同轴脉冲管制冷机脉冲管4同心地插入蓄冷器3中，压缩机I通过连管2与同轴脉冲管制冷机热端换热器7相连，与调相机构5和气库6共同组成同轴脉冲管制冷机；制冷工质在制冷机内部往复流动，通过调相机构5和气库6的调相作用，在冷头27处产生冷量，冷头27左侧有中心孔38，通过熔焊将导热带23中部平台39与中心孔38端面相连；导热带23具有一定弹性，呈几字形结构，将冷头27处产生冷量传递至冷板17 ;在冷头27中心孔38端面一侧有直径约1.0?3.0mm真空通道16，作用为在抽真空时使冷头27中心孔38内聚积的空气通过排出；冷板17中心凸台41插入冷头27中心孔38，压于导热带23两端平台40上；冷板17与冷头27之间涂有导热硅脂。高温超导滤波器20下端面放置有高导热系数的铟片19，铟片19放置于冷板17端面浅槽42内，三者通过螺钉紧固连接，其中铟片19与冷板17端面浅槽42上有用于固定高温超导滤波器20的均布通孔43和槽面螺纹孔44 ;高温超导滤波器20、铟片19与冷板17之间涂有导热硅脂。高温超导滤波器20放置于高反射冷屏24之中以减少热辐射导致的热量损失，高反射冷屏24为几字形结构，底边平台有均布通孔45，通过螺钉紧固连接防辐射屏25于冷板17端面，其中冷板17端面相对应处有均布螺纹孔46，防辐射屏25顶部有均布通孔47 ;防辐射壁35厚度在0.5?2.0mm之间。蓄冷器3及冷头27外表面裹有多层单面镀铝聚脂薄膜28 ;细框架结构21连接于工字形杜瓦14上法兰61端面，由3?10条直径1.0?5.0mm的细棒组成,呈笼状结构,在外侧裹有多层高反射材料22。热端换热器7、工字形杜瓦14、杜瓦盖18组成真空室，三者通过螺钉相连接，利用密封圈进行密封。杜瓦盖18侧壁安装有真空阀座26，为杜瓦抽真空的接口。高温超导滤波器20的信号输入与输出利用与两端同轴-微带接头相连接的同轴电缆29，穿过高反射冷屏24侧壁的通孔49连接于工字形杜瓦14上法兰61端面的密封电连接器30，并通过信号传输线13和信号传输线15将信号传送至电控及信号采集装置10。电控及信号采集装置10在设备箱9外侧布置有外部的电源及信号接口。高温超导滤波器20与同轴脉冲管制冷机耦合后整体放置于设备箱9。设备箱9由横挡板12和竖挡板31分隔为三个部分，横挡板12下方放置固定压缩机I及电控及信号采集装置10，横挡板12上方放置同轴脉冲管制冷机冷指，竖挡板31右侧为热端换热器7及调相装置5和气库6，左侧为高温超导滤波器20及真空杜瓦组件。压缩机I通过支架8固定于设备箱9底板51，并放置于散热支撑平台36之上。横挡板12中部位于连管2位置处有长方狭缝孔37，方便连管2穿过与热端换热器7相连接；左侧有通道52方便信号传输线13和信号传输线15通过。同轴脉冲管制冷机冷指热端换热器7利用支架32固定于设备箱9底板51，支架32的下方放置于横挡板12上。竖挡板31由两片对称挡板组成,每片挡板中心有半圆槽59,在竖挡板31两侧各有一片环形夹板58，安装后形成圆形孔60，工字形杜瓦14即放置于圆形孔60上固定。工字形杜瓦14上法兰61放置于设备箱9左侧板50的圆孔62上。将设备箱9的箱体上盖63及设备箱9左侧板盖64放置好，使得高温超导滤波器20及同轴脉冲管制冷机整体封装于设备箱9内。设备箱9的上侧板53中部位置留有风扇安装孔54，右侧板55中部位置留有栅栏安装孔56，分别安装有风扇34和风扇栅栏33以及栅栏35，在同轴脉冲管制冷机运行时，风扇34工作，在风扇栅栏33及栅栏35间形成空气流动通道，对热端换热器7处进行散热。 所专利技术的同轴脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器结构的制造方法如下: 同轴脉冲管制冷机冷头27采用导热性能良好的高纯无氧铜材料制作而成，在冷头27左端面车中心孔38，精车中心孔38端面，平面度在0.02?0.10mm，在中心孔38端面下侧钻直径为1.0?3.0mm通孔,形成真空通道16 ;导热带23由10?50片厚为0.1?1.0mm的紫铜箔组成，每片紫铜箔长度为10?100mm，通过折弯形成整体的几字形结构；导热带23中部平台39熔焊连接于中心孔38端面；冷板17中心凸台41外径略小于冷头本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种同轴脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器的结构，它由热端换热器(7)、冷头(27)、导热带(23)、冷板(17)、高反射冷屏(24)、防辐射屏(25)、工字形杜瓦(14)、杜瓦盖(18)、细框架结构(21)、设备箱(9)组成，其特征在于：同轴脉冲管制冷机脉冲管(4)同心地插入蓄冷器(3)中，压缩机(1)通过连管(2)与同轴脉冲管制冷机热端换热器(7)相连，与调相机构(5)和气库(6)共同组成同轴脉冲管制冷机；制冷工质在制冷机内部往复流动，通过调相机构(5)和气库(6)的调相作用，在冷头(27)处产生冷量，冷头(27)左侧有中心孔(38)，通过熔焊将导热带(23)中部平台(39)与中心孔(38)端面相连；导热带(23)具有一定弹性，呈几字形结构，将冷头(27)处产生冷量传递至冷板(17)；在冷头(27)中心孔(38)端面一侧有直径约1.0～3.0mm真空通道(16)，作用为在抽真空时使冷头(27)中心孔(38)内聚积的空气通过排出；冷板(17)中心凸台(41)插入冷头(27)中心孔(38)，压于导热带(23)两端平台(40)上；冷板(17)与冷头(27)之间涂有导热硅脂。高温超导滤波器(20)下端面放置有高导热系数的铟片(19)，铟片(19)放置于冷板(17)端面浅槽(42)内，三者通过螺钉紧固连接，其中铟片(19)与冷板(17)端面浅槽(42)上有用于固定高温超导滤波器(20)的均布通孔(43)和槽面螺纹孔(44)；高温超导滤波器(20)、铟片(19)与冷板(17)之间涂有导热硅脂；高温超导滤波器(20)放置于高反射冷屏(24)之中以减少热辐射导致的热量损失，高反射冷屏(24)为几字形结构，底边平台有均布通孔(45)，通过螺钉紧固连接防辐射屏(25)于冷板(17)端面，其中冷板(17)端面相对应处有均布螺纹孔(46)，防辐射屏(25)顶部有均布通孔(47)；防辐射壁(35)厚度在0.5～2.0mm之间；蓄冷器(3)及冷头(27)外表面裹有多层单面镀铝聚脂薄膜(28)；细框架结构(21)连接于工字形杜瓦(14)上法兰(61)端面，由3～10条直径1.0～5.0mm的细棒组成，呈笼状结构，在外侧裹有多层高反射材料(22)；热端换热器(7)、工字形杜瓦(14)、杜瓦盖(18)组成真空室，三者通过螺钉相连接，利用密封圈进行密封；杜瓦盖(18)侧壁安装有真空阀座(26)，为杜瓦抽真空的接口；高温超导滤波器(20)的信号输入与输出利用与两端同轴‑微带接头相连接的同轴电缆(29)，穿过高反射冷屏(24)侧壁的通孔(49)连接于工字形杜瓦(14)上法兰(61)端面的密封电连接器(30)，并通过信号传输线(13)和信号传输线(15)将信号传送至电控及信号采集装置(10)；电控及信号采集装置(10)在设备箱(9)外侧布置有外部的电源及信号接口，高温超导滤波器(20)同同轴脉冲管制冷机耦合后整体放置于设备箱(9)，设备箱(9)由横挡板(12)和竖挡板(31)分隔为三个部分，横挡板(12)下方放置固定压缩机(1)及电控及信号采集装置(10)，横挡板(12)上方放置同轴脉冲管制冷机冷指，竖挡板(31)右侧为热端换热器(7)及调相装置(5)和气库(6)，左侧为高温超导滤波器(20)及真空杜瓦组件；压缩机(1)通过支架(8)固定于设备箱(9)底板(51)，并放置于散热支撑平台(36)之上，横挡板(12)中部位于连管(2)位置处有长方狭缝孔(37)，方便连管(2)穿过与热端换热器(7)相连接；左侧有通道(52)方便信号传输线(13)和信号传输线(15)通过；同轴脉冲管制冷机冷指热端换热器(7)利用支架(32)固定于设备箱(9)底板(51)，支架(32)的下方放置于横挡板(12)上，竖挡板(31)由两片对称挡板组成，每片挡板中心有半圆槽(59)，在竖挡板(31)两侧各有一片环形夹板(58)，安装后形成圆形孔(60)，工字形杜瓦(14)放置于圆形孔(60)上固定；工字形杜瓦(14)上法兰(61)放置于设备箱(9)左侧板(50)的圆孔(62)上，将设备箱(9)的箱体上盖(63)及设备箱(9)左侧板盖(64)放置好，使得高温超导滤波器(20)及同轴脉冲管制冷机整体封装于设备箱(9)内；设备箱(9)的上侧板(53)中部位置留有风扇安装孔(54)，右侧板(55)中部位置留有栅栏安装孔(56)，分别安装有风扇(34)和风扇栅栏(33)以及栅栏(35)，在同轴脉冲管制冷机运行时，风扇(34)工作，并在风扇栅栏(33)及栅栏(35)间形成空气流动通道，对热端换热器(7)处进行散热，从而共同形成一种同轴脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器的结构。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：党海政，宋宇尧，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31
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