CN109802207A - 一种低回波损耗的微波窗口 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低回波损耗的微波窗口，包括承压层以及对称设置在承压层上下两侧的上阻抗匹配层和下阻抗匹配层。所述上阻抗匹配层和下阻抗匹配层的数量均为n层，n为正整数；从下往上数的第n层上阻抗匹配层和从上往下数的第n层下阻抗匹配层的厚度及介电常数均相等。本发明利用微波窗口各层具有的介电常数差值，减小微波信号由大气环境穿过微波窗口进入低温接收机杜瓦内真空环境的回波损耗，优化低温接收机系统噪声。本发明所述的微波窗口具有结构紧凑、低损耗、承压能力强、密封隔热特性好以及回波损耗低的特点。
Description
技术领域
本发明涉及微波器件技术领域，具体涉及一种用于低温接收机的低回波损耗的微波窗口。
背景技术
将馈源极化网络放置在低温接收前端真空杜瓦内，以减小馈源极化网络热噪声贡献，可实现接收机灵敏度的有效提高。真空密封的微波窗口是信号进入低温接收机杜瓦内馈源的传输窗口，其阻抗失配引入的传输损耗将直接叠加成为系统噪声。因此，真空密封微波窗口在具备密封、承压、隔热以及材料损耗低四项基本特性的前提下，改善微波窗口阻抗匹配，减小窗口回波损耗，是优化低温接收机系统噪声的一项关键点。
现有的微波窗口在具备密封、承压、隔热以及材料损耗低四项基本特性的前提下，电路不采取阻抗匹配措施，窗口阻抗失配导致的损耗较大。因此，研究低回波损耗的微波窗口，是优化低温接收机系统噪声的一个有效途径。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低回波损耗的微波窗口，用以改善微波窗口与大气环境和低温接收机杜瓦内真空环境的阻抗匹配，减小微波信号由大气环境穿过微波窗口进入低温接收机杜瓦内真空环境的回波损耗，优化低温接收机系统噪声。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种低回波损耗的微波窗口，包括承压层以及对称设置在承压层上下两侧的上阻抗匹配层和下阻抗匹配层。所述上阻抗匹配层和下阻抗匹配层的数量均为n层，n为正整数；从下往上数的第n层上阻抗匹配层和从上往下数的第n层下阻抗匹配层的厚度及介电常数均相等。
进一步的，所述承压层、上阻抗匹配层和下阻抗匹配层均采用聚四氟乙烯板。
进一步的，n等于1，所述承压层的厚度及介电常数均大于上阻抗匹配层和下阻抗匹配层的厚度及介电常数。
进一步的，n等于2，所述上阻抗匹配层包括从下往上依次设置的第一上阻抗匹配层和第二上阻抗匹配层；所述下阻抗匹配层包括从上往下依次设置的第一下阻抗匹配层和第二下阻抗匹配层。此时，所述第一上阻抗匹配层、第二上阻抗匹配层、第一下阻抗匹配层和第二下阻抗匹配层的厚度均相等，且均小于承压层的厚度；所述第二上阻抗匹配层、第一上阻抗匹配层、承压层的介电常数依次递增；所述第二下阻抗匹配层、第一下阻抗匹配层、承压层的介电常数依次递增。
由以上技术方案可知，本发明通过设置承压层，并在承压层上下两侧分别设置相同层数的上阻抗匹配层和下阻抗匹配层，并使相应层数的上阻抗匹配层和下阻抗匹配层的厚度及介电常数相同，而相邻的两个阻抗匹配层以及承压层的厚度及介电常数不同，从而形成由不同介电常数构成的采用聚四氟乙烯材质的微波窗口，利用微波窗口各层具有的介电常数差值，改善微波窗口与大气环境和低温接收机杜瓦内真空环境的阻抗匹配，减小微波信号由大气环境穿过微波窗口进入低温接收机杜瓦内真空环境的回波损耗，优化低温接收机系统噪声。本发明所述的微波窗口具有结构紧凑、低损耗、承压能力强、密封隔热特性好以及回波损耗低的特点。
附图说明
图1是本发明中三层微波窗口的结构示意图；
图2是本发明中五层微波窗口的结构示意图；
图3是表层介电常数无变化微波窗口的回波损耗分析曲线图；
图4是本发明中三层微波窗口的回波损耗分析曲线图；
图5是本发明中五层微波窗口的回波损耗分析曲线图。
其中：
100、上阻抗匹配层，101、第一上阻抗匹配层，102、第二上阻抗匹配层，200、承压层，300、下阻抗匹配层，301、第一下阻抗匹配层，302、第二下阻抗匹配层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
一种低回波损耗的微波窗口，包括承压层200以及对称设置在承压层200上下两侧的上阻抗匹配层100和下阻抗匹配层300。所述上阻抗匹配层100和下阻抗匹配层300的数量均为n层，n为正整数；从下往上数的第n层上阻抗匹配层和从上往下数的第n层下阻抗匹配层的厚度及介电常数均相等。所述承压层200、上阻抗匹配层100和下阻抗匹配层300均采用聚四氟乙烯板。
本发明根据微波窗口介电常数分布情况，表述为三层微波窗口和五层微波窗口。
如图1所示的三层微波窗口，上阻抗匹配层100和下阻抗匹配层300的层数n等于1，形成如图1所示的三层微波窗口。此时，所述上阻抗匹配层100和下阻抗匹配层300的厚度d1相等，均为1.8mm，二者的介电常数也相等，均为1.45；所述承压层的厚度d2为8mm，介电常数为2.1。
微波信号通过安装于低温杜瓦壁上的上述三层微波窗口时，首先从窗口外侧空气介质通过窗口的上阻抗匹配层100，进入到中间的承压层200，利用介电常数为1的窗口外侧空气介质，介电常数为1.45的上阻抗匹配层100，介电常数为2.1的承压层200间传输介质的介电常数差值，以及上阻抗匹配层100厚度1.8mm，实现微波信号由窗口外侧空气介质向窗口承压层200的低回波损耗传输。同样通过在承压层200后设置与上阻抗匹配层100介电常数和厚度均相同的下阻抗匹配层300，实现微波信号由承压层200向低温杜瓦内真空环境的低回波损耗传输，最终实现微波信号由窗口外侧空气介质向低温杜瓦内真空环境的低回波损耗传输。
如图2所示的五层微波窗口，上阻抗匹配层100和下阻抗匹配层300的层数n等于2，所述上阻抗匹配层包括从下往上依次设置的第一上阻抗匹配层101和第二上阻抗匹配层102；所述下阻抗匹配层包括从上往下依次设置的第一下阻抗匹配层301和第二下阻抗匹配层302。五层微波窗口包括两层上阻抗匹配层、两层下阻抗匹配层和位于中间的承压层。此时，所述第一上阻抗匹配层101和第一下阻抗匹配层301的厚度均为1.8mm，介电常数均为1.74；所述第二上阻抗匹配层102和第二下阻抗匹配层302的厚度均为1.8mm，介电常数均为1.2；所述承压层200的厚度为8mm，介电常数为2.1。
五层微波窗口实现方案与三层微波窗口类似。微波信号通过安装于低温杜瓦壁上的五层微波窗口时，首先从窗口外侧空气介质通过窗口的第二上阻抗匹配层102，进入到第一上阻抗匹配层101，利用介电常数为1的窗口外侧空气介质，介电常数为1.2的第二上阻抗匹配层102，介电常数为1.74的第一上阻抗匹配层101间传输介质的介电常数差值，以及第二上阻抗匹配层102厚度1.8mm，实现微波信号由窗口外侧空气介质向第一上阻抗匹配层101的低回波损耗传输。其次利用介电常数为1.2的第二上阻抗匹配层102，介电常数为1.74的第一上阻抗匹配层101，介电常数为2.1的承压层200，以及第二层阻抗匹配层厚度1.8mm，实现微波信号由第二上阻抗匹配层102向中间承压层200的低回波损耗传输。同样通过在承压层200后依次设置与第一上阻抗匹配层101、第二上阻抗匹配层102介电常数和厚度均相同的第一下阻抗匹配层301、第二下阻抗匹配层302，实现微波信号由承压层200向低温杜瓦内真空环境的低回波损耗传输，最终实现微波信号由窗口外侧空气介质向低温杜瓦内真空环境的低回波损耗传输。
表层介电常数无变化微波窗口、三层微波窗口、五层微波窗口的回波损耗分析结果分别如图3、4、5所示，对比分析结果可以得出：本发明所述的聚四氟乙烯三层微波窗口和五层微波窗口，回波损耗在32-48GHz频段内回波损耗＜-20dB；表层介电常数无变化微波窗口，回波损耗在32-48GHz频段内回波损耗＜-7dB。相比于表层介电常数无变化微波窗口，本发明所述的三层微波窗口和五层微波窗口回波损耗有明显改善，可实微波信号外侧空气介质向低温杜瓦内真空环境的低回波损耗传输。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种低回波损耗的微波窗口，其特征在于：包括承压层以及对称设置在承压层上下两侧的上阻抗匹配层和下阻抗匹配层；所述上阻抗匹配层和下阻抗匹配层的数量均为n层，n为正整数；从下往上数的第n层上阻抗匹配层和从上往下数的第n层下阻抗匹配层的厚度及介电常数均相等。
2.根据权利要求1所述的一种低回波损耗的微波窗口，其特征在于：所述承压层、上阻抗匹配层和下阻抗匹配层均采用聚四氟乙烯板。
3.根据权利要求1所述的一种低回波损耗的微波窗口，其特征在于：n等于1，所述承压层的厚度及介电常数均大于上阻抗匹配层和下阻抗匹配层的厚度及介电常数。
4.根据权利要求1所述的一种低回波损耗的微波窗口，其特征在于：n等于2，所述上阻抗匹配层包括从下往上依次设置的第一上阻抗匹配层和第二上阻抗匹配层；所述下阻抗匹配层包括从上往下依次设置的第一下阻抗匹配层和第二下阻抗匹配层。
5.根据权利要求4所述的一种低回波损耗的微波窗口，其特征在于：所述第一上阻抗匹配层、第二上阻抗匹配层、第一下阻抗匹配层和第二下阻抗匹配层的厚度均相等，且均小于承压层的厚度；所述第二上阻抗匹配层、第一上阻抗匹配层、承压层的介电常数依次递增；所述第二下阻抗匹配层、第一下阻抗匹配层、承压层的介电常数依次递增。
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