CN114497931A - 高温超导滤波器系统 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种高温超导滤波器系统，包括同轴脉冲管制冷机单元、均热板和导热单元，所述同轴脉冲管制冷机单元包括压缩机，所述导热单元连接在所述压缩机与所述均热板之间，以将所述压缩机产生的热量传导至所述均热板。所述高温超导滤波器系统无需额外增加风扇进行散热，提升了高温超导滤波器系统的稳定性，减少了高温超导滤波器系统的电磁干扰；并且，无需增加冷水机等大型设备为高温超导滤波器系统提供水源以进行水冷散热，极大减小了高温超导滤波器系统的体积，适用性较好。

Description

高温超导滤波器系统

技术领域

本发明涉及超导滤波器和制冷与低温工程技术领域，尤其涉及一种高温超导滤波器系统。

背景技术

随着现代科技的发展，无线移动通讯、气象雷达、深空探测以及电子对抗等领域都离不开超导滤波器的应用。近年来，高温超导滤波器发展迅猛，高温超导微波技术已经得到了广泛的应用。与传统的滤波器相比，高温超导滤波器具有低插入损耗、超高频选择性以及超窄带等性能优势。高温超导滤波器所在工作温区为液氮温区，这是限制高温超导滤波器技术发展的一个巨大的瓶颈。但如果将高温超导滤波器和放大器同时放入低温环境，就可以极大地提高整机的性能。一般来说，高温超导滤波器系统由高温超导滤波器、低噪声放大器以及制冷机组成。其中，制冷机为高温超导滤波器系统中的重要组成部分。其为整个高温超导滤波器系统提供低温环境，使得高温超导滤波器的性能更好的发挥出来。

同轴脉冲管制冷机，由于其具有结构简单，可靠性高，振动小，寿命长，抗电磁干扰性强以及没有低温端的运动部件等优势，在高温超导领域的应用越来越广泛。

在制冷过程中，同轴脉冲管制冷机中的压缩机和热端换热器发热严重。如果不进行散热处理，将会导致制冷机过热停机。在现有技术中通常的处理方法是利用风扇或者水冷等主动散热手段进行散热处理。

但是风冷散热需增设风扇，由此导致高温超导滤波器系统的不稳定性增加，寿命缩短，同时，风扇还会增加电磁干扰；而水冷散热则需要增加提供冷水源的冷水机等大型设备，导致高温超导滤波器系统体积增大，适用性较差。

发明内容

本发明实施例提供一种高温超导滤波器系统，用以解决现有技术中使用风扇风冷的方式对压缩机进行散热所导致的增加高温超导滤波器系统的不稳定性、增加电磁干扰的问题；以及使用水冷的方式对压缩机进行散热所导致的增大高温超导滤波器系统体积，适用性较差的问题。

根据本发明的实施例，提供了一种高温超导滤波器系统，包括：同轴脉冲管制冷机单元、均热板和导热单元，所述同轴脉冲管制冷机单元包括压缩机，所述导热单元连接在所述压缩机与所述均热板之间，以将所述压缩机产生的热量传导至所述均热板。

根据本发明的实施例，所述同轴脉冲管制冷机单元还包括热端换热器，所述导热单元连接在所述热端换热器与所述均热板之间，以将所述热端换热器产生的热量传导至所述均热板。

根据本发明的实施例，所述导热单元包括石墨烯导热膜，所述石墨烯导热膜连接在所述压缩机与所述均热板之间，以及所述热端换热器与所述均热板之间。

根据本发明的实施例，所述石墨烯导热膜的两端均设有导热安装块，所述石墨烯导热膜的一端通过所述导热安装块与所述压缩机的缸体连接，另一端通过所述导热安装块与所述均热板连接。

根据本发明的实施例，所述石墨烯导热膜的一端通过所述导热安装块与所述热端换热器连接，另一端通过所述导热安装块与所述均热板连接。

根据本发明的实施例，所述导热安装块与所述压缩机的缸体之间、所述导热安装块与所述热端换热器之间、所述导热安装块与所述均热板之间以及所述导热安装块与所述石墨烯导热膜之间均设有用以降低传热热阻的传导结构。

根据本发明的实施例，所述传导结构为涂抹在所述导热安装块与所述压缩机的缸体之间、所述导热安装块与所述热端换热器之间、所述导热安装块与所述均热板之间以及所述导热安装块与所述石墨烯导热膜之间的导热硅脂。

根据本发明的实施例，所述传导结构为安装在所述导热安装块与所述压缩机的缸体之间、所述导热安装块与所述热端换热器之间、所述导热安装块与所述均热板之间以及所述导热安装块与所述石墨烯导热膜之间的铝箔纸。

根据本发明的实施例，所述均热板构造成所述高温超导滤波器系统的壳体。

根据本发明的实施例，所述均热板为铝制均热板，所述导热安装块为铜制导热安装块。

在本发明实施例提供的高温超导滤波器系统中，包括同轴脉冲管制冷机单元、均热板和导热单元。其中，所述同轴脉冲管制冷机单元包括压缩机。所述导热单元连接在所述压缩机与所述均热板之间，以将所述压缩机产生的热量传导至所述均热板

通过这种结构设置，所述压缩机产生的热量通过所述导热单元传导至所述均热板，从而降低所述压缩机的温度。以有效保障所述高温超导滤波器系统中的同轴脉冲管制冷机单元稳定工作，从而为高温超导滤波器单元提供低温环境。

同时，所述高温超导滤波器系统无需额外增加风扇进行散热，提升了高温超导滤波器系统的稳定性，减少了高温超导滤波器系统的电磁干扰；并且，无需增加冷水机等大型设备为高温超导滤波器系统提供水源以进行水冷散热，极大减小了高温超导滤波器系统的体积，适用性较好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的高温超导滤波器系统的简单结构示意图；

图2是本发明实施例提供的高温超导滤波器系统的导热单元与压缩机和热端换热器的连接结构示意图。

附图标记：

1：压缩机；2：压缩机散热翅片；3：热端换热器；4：热端换热器散热翅片；5：制冷机控制器；6：冷指；7：冷头；8：冷板；9：电源；10：脉冲管；11：高温超导滤波器单元；12：均热板；13：导热单元；14：惯性管；15：气库；16：真空罩；17：真空阀；18：真空罩上面板；19：密封件；20：石墨烯导热膜。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1至图2对本发明实施例提供的高温超导滤波器系统进行描述。应当理解的是，以下所述仅是本发明的示意性实施方式，并不对本发明构成任何特别限定。

如图1和图2所示，本发明的实施例提供了一种高温超导滤波器系统。该高温超导滤波器系统包括：高温超导滤波器单元11、同轴脉冲管制冷机单元、均热板12、导热单元13、调相机构、真空罩16和真空阀17等。

高温超导滤波器单元11包括微波器和放大器。真空罩16的上方设置有真空罩上面板18，真空罩上面板18与真空罩16之间设有密封件19，例如密封件19为O型密封圈。真空罩上面板18上设置有真空阀17，用以对真空罩16内进行抽真空。高温超导滤波器单元11置于真空罩16内。

同轴脉冲管制冷机单元包括压缩机1、压缩机散热翅片2、制冷机控制器5、冷指6、冷头7、冷板8、电源9、脉冲管10等。

压缩机1的缸体上附有压缩机散热翅片2；制冷机控制器5用于控制同轴脉冲管制冷机单元工作为高温超导滤波器系统提供低温环境；冷指6一端连接热端换热器3，另一端连接冷头7，冷头7上连接冷板8；电源9为同轴脉冲管制冷机单元供电；导热单元13连接在压缩机1与均热板12之间，以将压缩机1产生的热量传导至均热板12。

调相机构包括惯性管14和气库15。调相机构起到了调节同轴脉冲管制冷机的相位的作用，使同轴脉冲管制冷机处于最佳的工作相位，从而提升制冷效率。

此处应当说明的是，压缩机1与压缩机散热翅片2之间涂有导热硅脂。

通过这种结构设置，压缩机1产生的热量通过导热单元13传导至均热板12，从而降低压缩机1的温度。以有效保障高温超导滤波器系统中的同轴脉冲管制冷机单元稳定工作，从而为高温超导滤波器单元11提供低温环境。

同时，高温超导滤波器系统无需额外增加风扇进行散热，提升了高温超导滤波器系统的稳定性，减少了高温超导滤波器系统的电磁干扰；并且，无需增加冷水机等大型设备为高温超导滤波器系统提供水源以进行水冷散热，极大减小了高温超导滤波器系统的体积，适用性较好。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，同轴脉冲管制冷机单元还包括热端换热器3，热端换热器3上附有热端换热器散热翅片4，导热单元13连接在热端换热器3与均热板12之间，以将热端换热器3产生的热量传导至均热板12。

此处应当说明的是，热端换热器3与热端换热器散热翅片4之间涂有导热硅脂。

通过在热端换热器3与均热板12之间安装导热单元13，使得热端换热器3产生的热量通过导热单元13传导至均热板12，从而降低热端换热器3的温度。

同样地，高温超导滤波器系统无需额外增加风扇进行散热，提升了高温超导滤波器系统的稳定性，减少了高温超导滤波器系统的电磁干扰；并且，无需增加冷水机等大型设备为高温超导滤波器系统提供水源以进行水冷散热，极大减小了高温超导滤波器系统的体积，适用性较好。

在本发明的一个实施例中，导热单元13包括石墨烯导热膜20，石墨烯导热膜20连接在压缩机1与均热板12之间，以及热端换热器3与均热板12之间。

石墨烯导热膜厚度一般在几十微米左右，柔性较好。并且石墨烯导热膜在XY方向上的热导率能达到500以上。因此，常常被应用于电子科技、网络通讯、洁净能源、生物医学及航天科技等领域。它被誉为新材料之王。

因此，与传统的风冷散热技术或者水冷散热技术相比，利用石墨烯导热膜20散热时无运动部件，无电磁干扰，可靠性较高，使得同轴脉冲管制冷机单元能够为高温超导滤波器单元11提供较为稳定的冷量，提高了高温超导滤波器系统的稳定性，同时，延长了高温超导滤波器系统的寿命。

具体地，在本发明的一个实施例中，在压缩机1与均热板12之间设置有多层石墨烯导热膜20；同样，在热端换热器3与均热板12之间也设置有多层石墨烯导热膜20。

通过设置多层石墨烯导热膜20，能够提升导热单元13的导热性能，进而使得压缩机1和热端换热器3处实现更好的散热。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，石墨烯导热膜20的两端均设有导热安装块，石墨烯导热膜20的一端通过导热安装块与压缩机1的缸体连接，另一端通过导热安装块与均热板12连接。

例如，导热安装块以及压缩机1的缸体上均设有螺纹孔，石墨烯导热膜20的一端通过螺栓和螺纹孔配合连接在压缩机1的缸体上，另一端通过螺栓和螺纹孔配合连接在均热板12上。从而使压缩机1上产生的热量通过石墨烯导热膜20和导热安装块传导至均热板12上。

根据以上描述的实施例可知，在石墨烯导热膜20的两端与压缩机1和均热板12之间设置导热安装块，能够使石墨烯导热膜20安装的牢固性得到提升，进而使得石墨烯导热膜20稳定传导压缩机1上产生的热量，保障压缩机1正常工作以实现为高温超导滤波器系统提供稳定的冷量，提高了高温超导滤波器系统的稳定性，同时，延长了高温超导滤波器系统的寿命。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，石墨烯导热膜20的一端通过导热安装块与热端换热器3连接，另一端通过导热安装块与均热板12连接。

具体例如，导热安装块以及热端换热器3上均设有螺纹孔，石墨烯导热膜20的一端通过螺栓和螺纹孔配合连接在热端换热器3上，另一端通过螺栓和螺纹孔配合连接在均热板12上。从而使热端换热器3产生的热量通过石墨烯导热膜20和导热安装块传导至均热板12上。

根据以上描述的实施例可知，在石墨烯导热膜20的两端与热端换热器3和均热板12之间设置导热安装块，能够使石墨烯导热膜20安装的牢固性得到提升，进而使得石墨烯导热膜20稳定传导热端换热器3上产生的热量，实现为高温超导滤波器系统提供稳定的冷量，提高了高温超导滤波器系统的稳定性，同时，延长了高温超导滤波器系统的寿命。

进一步，在本发明的一个实施例中，均热板12构造成高温超导滤波器系统的壳体。

例如，均热板12将高温超导滤波器系统包围以构成高温超导滤波器系统的六面立方体壳体。将压缩机1和热端换热器3的热量通过石墨烯导热膜20和导热安装块传递至均热板12上，能够实现大面积快速散热，提升了散热效果。

更具体地，在本发明的一个实施例中，均热板12为铝制均热板，导热安装块为铜制导热安装块。

通过将均热板12构造成铝制结构，将导热安装块构造成铜制结构，能够有效提升高温超导滤波器系统中压缩机1和热端换热器3的散热效果，进而使得同轴脉冲管制冷机单元为高温超导滤波器系统提供稳定的冷量，提升了高温超导滤波器系统的稳定性，同时，延长了高温超导滤波器系统的寿命。

在本发明的一个实施例中，导热安装块与压缩机1的缸体之间、导热安装块与热端换热器3之间、导热安装块与均热板12之间以及导热安装块与石墨烯导热膜20之间均设有用以降低传热热阻的传导结构。

根据以上描述的实施例可知，在导热安装块与压缩机1的缸体之间、导热安装块与热端换热器3之间、导热安装块与均热板12之间以及导热安装块与石墨烯导热膜20之间均设有传导结构。该传导结构能够降低传热热阻。

通过这种结构设置，能够有效提升高温超导滤波器系统中压缩机1和热端换热器3的散热效果，进而使得同轴脉冲管制冷机单元为高温超导滤波器系统提供稳定的冷量。

具体地，在本发明的一个实施例中，上述传导结构为涂抹在导热安装块与压缩机1的缸体之间、导热安装块与热端换热器3之间、导热安装块与均热板12之间以及导热安装块与石墨烯导热膜20之间的导热硅脂。

在本发明的一个实施例中，上述传导结构为安装在导热安装块与压缩机1的缸体之间、导热安装块与热端换热器3之间、导热安装块与均热板12之间以及导热安装块与石墨烯导热膜20之间的铝箔纸。

例如，安装在压缩机1与均热板12之间的石墨烯导热膜20的一端通过导热安装块连接在压缩机1的缸体上，在石墨烯导热膜20与导热安装块之间以及导热安装块与压缩机1的缸体之间均涂有导热硅脂；石墨烯导热膜20的另一端通过导热安装块连接在均热板12上，在石墨烯导热膜20与导热安装块之间以及导热安装块与均热板12之间均涂有导热硅脂。

安装在热端换热器3与均热板12之间的石墨烯导热膜20的一端通过导热安装块连接在热端换热器3上，在石墨烯导热膜20与导热安装块之间以及导热安装块与热端换热器3之间均涂有导热硅脂；石墨烯导热膜20的另一端通过导热安装块连接在均热板12上，在石墨烯导热膜20与导热安装块之间以及导热安装块与均热板12之间均涂有导热硅脂。

或者，安装在压缩机1与均热板12之间的石墨烯导热膜20的一端通过导热安装块连接在压缩机1的缸体上，在石墨烯导热膜20与导热安装块之间以及导热安装块与压缩机1的缸体之间均安装有铝箔纸；石墨烯导热膜20的另一端通过导热安装块连接在均热板12上，在石墨烯导热膜20与导热安装块之间以及导热安装块与均热板12之间均安装有铝箔纸。

安装在热端换热器3与均热板12之间的石墨烯导热膜20的一端通过导热安装块连接在热端换热器3上，在石墨烯导热膜20与导热安装块之间以及导热安装块与热端换热器3之间均安装有铝箔纸；石墨烯导热膜20的另一端通过导热安装块连接在均热板12上，在石墨烯导热膜20与导热安装块之间以及导热安装块与均热板12之间均安装有铝箔纸。

通过涂抹导热硅脂或者安装铝箔纸，能够有效提升高温超导滤波器系统中压缩机1和热端换热器3的散热效果，进而使得同轴脉冲管制冷机单元为高温超导滤波器系统提供稳定的冷量，提高了高温超导滤波器系统的稳定性，同时，延长了高温超导滤波器系统的寿命。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种高温超导滤波器系统，其特征在于，包括同轴脉冲管制冷机单元、均热板和导热单元，所述同轴脉冲管制冷机单元包括压缩机，所述导热单元连接在所述压缩机与所述均热板之间，以将所述压缩机产生的热量传导至所述均热板。

2.根据权利要求1所述的高温超导滤波器系统，其特征在于，所述同轴脉冲管制冷机单元还包括热端换热器，所述导热单元连接在所述热端换热器与所述均热板之间，以将所述热端换热器产生的热量传导至所述均热板。

3.根据权利要求2所述的高温超导滤波器系统，其特征在于，所述导热单元包括石墨烯导热膜，所述石墨烯导热膜连接在所述压缩机与所述均热板之间，以及所述热端换热器与所述均热板之间。

4.根据权利要求3所述的高温超导滤波器系统，其特征在于，所述石墨烯导热膜的两端均设有导热安装块，所述石墨烯导热膜的一端通过所述导热安装块与所述压缩机的缸体连接，另一端通过所述导热安装块与所述均热板连接。

5.根据权利要求4所述的高温超导滤波器系统，其特征在于，所述石墨烯导热膜的一端通过所述导热安装块与所述热端换热器连接，另一端通过所述导热安装块与所述均热板连接。

6.根据权利要求5所述的高温超导滤波器系统，其特征在于，所述导热安装块与所述压缩机的缸体之间、所述导热安装块与所述热端换热器之间、所述导热安装块与所述均热板之间以及所述导热安装块与所述石墨烯导热膜之间均设有用以降低传热热阻的传导结构。

7.根据权利要求6所述的高温超导滤波器系统，其特征在于，所述传导结构为涂抹在所述导热安装块与所述压缩机的缸体之间、所述导热安装块与所述热端换热器之间、所述导热安装块与所述均热板之间以及所述导热安装块与所述石墨烯导热膜之间的导热硅脂。

8.根据权利要求6所述的高温超导滤波器系统，其特征在于，所述传导结构为安装在所述导热安装块与所述压缩机的缸体之间、所述导热安装块与所述热端换热器之间、所述导热安装块与所述均热板之间以及所述导热安装块与所述石墨烯导热膜之间的铝箔纸。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的高温超导滤波器系统，其特征在于，所述均热板构造成所述超导滤波器系统的壳体。

10.根据权利要求9所述的高温超导滤波器系统，其特征在于，所述均热板为铝制均热板，所述导热安装块为铜制导热安装块。

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