CN108808178A - 一种球形真空微波窗口 - Google Patents

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hemispherical dielectric
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马军
伍洋
王凯
曹亮
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    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/08—Dielectric windows
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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    • H01Q1/02—Arrangements for de-icing; Arrangements for drying-out ; Arrangements for cooling; Arrangements for preventing corrosion
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Abstract

本发明涉及一种球形真空微波窗口，该真空微波窗口由半球形介质薄壳、馈源、压板、螺钉、制冷杜瓦、密封圈、辐射口面组成，其中半球形介质薄壳由高强度、低介电常数和低损耗正切角的介质材料加工成，半球形介质薄壳安装法兰固定于馈源口面以下，从而实现低损耗透波和隔绝空气的作用，并有效降低固定法兰对于馈源辐射方向图的影响，该真空微波窗口设计方案合理，适用于各种需要对馈源进行整体制冷的接收机系统，为一种有效保障接收机杜瓦真空度、减低接收机噪声温度提升灵敏度的真空微波窗口。

Description

一种球形真空微波窗口
技术领域
本发明涉及一种能够有效减小对馈源的辐射方向图和电压驻波比影响的球形真空微波窗口，专门用于各种需要对馈源进行整体制冷的接收机。
背景技术
射电天文学是通过观测天体的无线电波来研究天文现象的一门学科。整个银河系的脉冲星巡天、恒星形成区内的星际尘埃和大量星际分子云核的大视场成图、从毫秒到年的时标尺度上的暂现源搜寻、对红移z达到1的所有星系的全天中性氢巡天，以确定宇宙的基本结构和演化等诸多突破性的科学研究，都对射电望远镜及其接收机系统均提出了更高的要求，尤其是宽带接收机系统，将会是进一步提高射电望远镜灵敏度的关键因素。
对于射电天文的接收天线而言，最重要的技术指标就是灵敏度，即天线有效接收面积与系统噪声温度的比值，其中系统噪声温度的两个主要贡献——接收机系统的插入损耗和低噪声放大器自身的噪声，均可以通过制冷来有效降低。如果能将接收机最前级的馈源进行整体制冷，将会有效减少接收机的噪声温度，提升灵敏度。而对接收机馈源进行有效制冷的一个必要条件是要将馈源与外界隔离，即将馈源放置于真空杜瓦的内部。对于馈源整体制冷技术的接收机系统，真空微波窗口不但是射电信号最先进入接收机的位置，也是保证馈源处于真空环境的部件。
传统的真空微波窗口均采用平面结构，即采用平面透波材料(介质)密封住制冷杜瓦上平面为馈源辐射留出的辐射空间，从而起到隔绝空气的作用。由于真空微波窗口为平面结构，为实现密封，制冷杜瓦的高度必须高于馈源，这就不可避免的对馈源的辐射方向图产生影响。要想降低其影响，便要加大真空微波窗口的尺寸，为承受更大的大气压力，需要增大介质材料的厚度，这就增加了微波真空窗口介质材料的厚度，进而增大了其插入损耗和电压驻波比，降低了接收机系统的灵敏度。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种球形真空微波窗口，该真空微波窗口由半球形介质薄壳、馈源、压板、螺钉、制冷杜瓦、密封圈、辐射口面组成，其中半球形介质薄壳由高强度、低介电常数和低损耗正切角的介质材料加工成，半球形介质薄壳安装法兰固定于馈源口面以下，从而实现低损耗透波和隔绝空气的作用，并有效降低固定法兰对于馈源辐射方向图的影响，该真空微波窗口设计方案合理，适用于各种需要对馈源进行整体制冷的接收机系统，为有效保障接收机杜瓦真空度、减低接收机噪声温度提升灵敏度的真空微波窗口。
本发明所述的一种球形真空微波窗口，其特征在于该真空微波窗口由半球形介质薄壳、馈源、压板、螺钉、制冷杜瓦、密封圈、辐射口面组成，馈源(2)安装于制冷杜瓦(5)内部，半球形介质薄壳(1)通过压板(3)和螺钉(4)固定在制冷杜瓦(5)顶部，半球形介质薄壳(1)将馈源(2)与外界环境隔离，并使用密封圈(6)隔绝空气，半球形介质薄壳(1)圆心与馈源(2)的相位中心重合，馈源(2)的辐射口面(7)朝向半球形介质薄壳(1)。
半球形介质薄壳(1)与制冷杜瓦(5)的连接面距馈源(2)的辐射口面(7)的上端向下4cm处。
半球形介质薄壳(1)由高强度、低介电常数和低损耗正切角的介质材料加工而成。
本发明所述的一种球形真空微波窗口，该真空微波窗口与现有技术相比具备如下优点：
所述的半球形介质薄壳(1)代替了常规真空微波窗口设计所采用的平面介质层，将介质层与制冷杜瓦的连接面改在了馈源辐射口面以下，从而有效降低了微波真空窗口对馈源辐射方向图的影响。
所述的半球形介质薄壳(1)各处距馈源(2)的相位中心距离相同，进一步减小了电磁波经过介质层路程的不同对馈源辐射方向图所造成的影响。
所述的半球形介质薄壳(1)承压更好，可以做出更大的、更薄的微波真空窗口，降低了对电压驻波比的影响，且可适应更大的馈源。
本发明所述的一种球形真空微波窗口，该真空微波窗口不但可以保障馈源整体制冷的接收机杜瓦的真空度、具备良好的密封性能，还可以有效降低接收机的噪声温度和微波真空窗口对馈源辐射方向图的影响，有效提升了接收机的灵敏度。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明馈源及辐射口面示意图。
具体实施方式
实施例
本发明所述的一种球形真空微波窗口，该真空微波窗口由半球形介质薄壳、馈源、压板、螺钉、制冷杜瓦、密封圈、辐射口面组成(如图1所示)，馈源2安装于制冷杜瓦5内部，半球形介质薄壳1通过压板3和螺钉4固定在制冷杜瓦5顶部，半球形介质薄壳1将馈源2与外界环境隔离，并使用密封圈6隔绝空气，半球形介质薄壳1圆心与馈源2的相位中心重合，馈源2的辐射口面7(如图2所示)朝向半球形介质薄壳1，半球形介质薄壳1与制冷杜瓦5的连接面距馈源2的辐射口面7的上端向下4cm处，半球形介质薄壳1由高强度、低介电常数和低损耗正切角的介质材料加工而成；
在使用时，经过天线副反射面的射电信号首先穿过半球形介质薄壳1进入制冷杜瓦5内，之后射电信号经辐射口面7进入馈源2内；然后再经接收机后级的正交模耦合器、低噪声放大器、混频器变频并传输给记录终端。
本发明所述的一种球形真空微波窗口与传统的平面结构真空微波窗口相比，对馈源的辐射方向图有了较大改善，减小了微波窗口的插入损耗和电压驻波比，提升了接收机系统的灵敏度。

Claims (3)

1.一种球形真空微波窗口，其特征在于该真空微波窗口由半球形介质薄壳、馈源、压板、螺钉、制冷杜瓦、密封圈、辐射口面组成，馈源（2）安装于制冷杜瓦（5）内部，半球形介质薄壳（1）通过压板（3）和螺钉（4）固定在制冷杜瓦（5）顶部，半球形介质薄壳（1）将馈源（2）与外界环境隔离，并使用密封圈（6）隔绝空气，半球形介质薄壳（1）圆心与馈源（2）的相位中心重合，馈源（2）的辐射口面（7）朝向半球形介质薄壳（1）。
2.根据权利要求1所述的一种球形真空微波窗口，其特征在于半球形介质薄壳（1）与制冷杜瓦（5）的连接面距馈源（2）的辐射口面（7）的上端向下4cm米处。
3.根据权利要求1所述的一种球形真空微波窗口，其特征在于半球形介质薄壳（1）由高强度、低介电常数和低损耗正切角的介质材料加工而成。
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