CN1650467A - 低温装置 - Google Patents
低温装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1650467A CN1650467A CNA018152864A CN01815286A CN1650467A CN 1650467 A CN1650467 A CN 1650467A CN A018152864 A CNA018152864 A CN A018152864A CN 01815286 A CN01815286 A CN 01815286A CN 1650467 A CN1650467 A CN 1650467A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cryotronics
- temperature
- low
- filter element
- low temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 40
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 10
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 claims description 7
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 35
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 18
- 238000010622 cold drawing Methods 0.000 description 15
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 13
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004247 CaCu Inorganic materials 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 description 2
- 239000004965 Silica aerogel Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229920013669 Clearsite Polymers 0.000 description 1
- 241000218202 Coptis Species 0.000 description 1
- 235000002991 Coptis groenlandica Nutrition 0.000 description 1
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006091 Macor Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SMEGJBVQLJJKKX-HOTMZDKISA-N [(2R,3S,4S,5R,6R)-5-acetyloxy-3,4,6-trihydroxyoxan-2-yl]methyl acetate Chemical compound CC(=O)OC[C@@H]1[C@H]([C@@H]([C@H]([C@@H](O1)O)OC(=O)C)O)O SMEGJBVQLJJKKX-HOTMZDKISA-N 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 239000010421 standard material Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/06—Receivers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/30—Auxiliary devices for compensation of, or protection against, temperature or moisture effects ; for improving power handling capability
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
本发明总体涉及低温装置，更具体地涉及基于超导元件、低温传输互连部分及低耗散功率半导体装置的尺寸很小的低温装置。
Description
技术领域
本发明总体涉及低温前端接收机，更具体地涉及基于超导元件、低温传输互连部分、自谐振滤波器及低耗散功率分布的小尺寸低温前端接收机。
背景技术
直到20世纪80年代(1980s)后期，由于需要在液态氦范围的温度上操作才发现超导现象的有限实际应用。在20世纪80年代后期包含稀土中心材料的陶瓷金属氧化物的化合物开始急速改变该局面。这种材料的主要例子包括YBCO(钇-钡-铜氧化物，见WO88/05029及EP-A-0281753)，TBCCO(铊-钡-钙-铜氧化物，见US4962083)及TPSCCO(铊-铅-锶-钙-铜氧化物，见US5017554)。所有上述公开文献结合于此作为参考，以便全面地公开。
这些化合物被称为HTS(高温超导体)材料，它们在允许使用液态氮作为冷却剂的足够高的温度上呈现超导特性。因为液态氮在77K(196℃/321°F)时比液态氦冷却有效20倍而成本小20倍，各种各样的可能应用开始有希望获得经济可行性。例如，HTS材料已使用在从医学诊断设备到粒子加速器的应用领域中。
目前超导增长最快的应用之一在于电子学及其相关的微波工程领域，这是由于通信工业的巨大增长及全民的消费电子应用的增长。尽管目前超导方面的进展，但是其尺寸、价格及需要功率限制了此有前景的技术的商业应用几乎仅在尖端技术应用如宇航仪器及军事应用上。
许多电子装置、尤其是通信领域的基本部件是滤波元件。HTS滤波器具有显著优点，即由于HTS材料中射频(RF)损耗极低，故带内插入损耗极低、带偏离抑制高及带边缘陡。
但是，具有常规HTS谐振器(如条状线谐振器)作为组成单元的常规传输线HTS滤波器需要大的衬底区域，这是由于谐振器的至少一个线度约等于半波长(即λ/2)的面积需要。例如可参见US5616538(结合于此作为参考以便全面公开)。因此，传统的低频HTS滤波器方案具有多个极并与传统的半导体电子部件如砷化镓(GaAs)放大器连接，需要将HTS材料冷却到其临界温度(Tc)以下的低温冷却器相当地大及在室温20℃下在80K时需要至少6瓦的功率等级。
图1是现有技术的这种传统的低温接收机的透视图。该总的整体组件由多个不同的单元组成。连接器110用于输入电源及将RF信号输入并输出低温电子部分，该低温电子部分由包括低温电子部件130如RF滤波器及放大器的杜瓦(dewar)组件120组成。该杜瓦组件120是用于减少从杜瓦组件12中的分子载入低温电子部件的对流热所必需的真空空腔。低温源在此例中为冷却器140，它提供用于低温电子部分的冷却。外壳150是一个外封装件，其中包含上述单元及对冷却器提供控制功能及其它误差或故障检测与报警的电路板160及用于冷却电路板160的风扇170。
如图1中所示的传统装置的尺寸通常为至少约15英寸宽×20英寸长×10英寸深(约38.1×50.8×25.4cm)。该传统装置的大尺寸及重量主要是由以下引起的：低温电子部分物理尺寸所需的冷却，放大器所需的功率，及通常由带连接器的同轴电缆从环境条件向杜瓦组件120的RF转移产生的附加对流热流。因此该物理尺寸、重量及供给该装置整个操作功率主要受冷却器140及杜瓦组件120的支配。对于该传统装置，当工作在20℃时每通道所需的冷却泵升功率约1W，因此仅冷却器140所需的总工作功率就＞125W。
传统装置的例子为：从Superconductor Technologies Inc.，Santa Barbara，CA可得到的SuperfilterTM(更详细的信息)，及从Conductus Inc.，Sunnyvale，CA USA可得到的ClearSiteTM(更详细的信息)。
这些传统装置的大尺寸及重量显著地限制了该技术的应用。这样的一个应用是塔顶应用，其中接收机前端被安装在蜂窝基站或类似基站的天线上，正如US6104934中所公开的(结合于此作为参考以便全面公开)。所公开的接收机的尺寸及冷却要求量使得冷却装置必须被放置在天线附近的某处，而不能与电子部分组合成整体单元。
为了小型化，包含所需最大不动产(占地)的部件为冷却器140、低温电子部件130及杜瓦组件120。
减少低温电子前端接收机的不动产(占地)需求的一个方式是使用基于传统HTS滤波器的集总单元结构。这些滤波器可被制成以更紧凑些的物理尺寸在低于5GHz的频率工作；但是这些传统集总单元HIS滤波器的滤波性能通常受到互调成分及插入损耗的限制。
包含HTS的装置的使用体现出另外的设计问题。例如，通常用于将该装置的低温部分(通常是在真空中保持HTS滤波器的杜瓦组件)连接到其它电子部件的互连部分为长同轴电缆。由于它们的长度，这些长电缆呈现低的热传导，在其中保持部件冷态是很关键的低温系统中这正是极其需要的。但是，这些长电缆线也呈现RF损耗，由此促使RF性能变差(即增大信噪比)。将问题再进一步复合，长电缆也要求该装置的低温部分的杜瓦组件的体积更大，这需要能够在装置的使用寿命上保持高真空的设计，这是很难达到的。
本领域的普通技术人员长期已来感到需要减小由HTS材料构成的滤波单元的尺寸并对此作出多种尝试。US6108569(结合于此作为参考以便全面公开)公开了使用自谐振螺旋线谐振器来减小HTS材料的滤波器的尺寸及同时解决串音及连接问题。尽管由当前的重大技术进步提供了小型化的巨大潜力，但真空降级、高热传导及高耗散功率半导体器件导致了并非最佳的性能并引起冷却成本的增加。
此外，传统的低温前端接收机需要相当多的时间用于人工地调谐包括装置关键功能的滤波器。因为传统滤波器结构的谐振滤波器不总是以分级锁定方式变化，滤波器的每个极必需被个别地调谐，而每个极的调谐又影响滤波器阵列中的每个其它极。该调谐过程通常得花费数日来完成。
再者，传统的低温前端接收机在制造过程期间还将遭受附着在装置壁上的组件的除气。通常，该问题通过在一个持续的时间周期上缓慢地单纯加热装置以排除气体来克服，这些气体例如为剩余的氧、氮、二氧化碳、氩、水蒸汽。该过程通常得花数日来完成，因为在短时间周期中装置壁除气所需的温度将会损坏包括低温单元部分在内的压缩机马达。
现有技术缺少能够在接收机和/或发射机附近或与其成整体使用的减小尺寸的低温前端接收机。
现有技术也缺少在杜瓦组件及低温冷却器之间设有互连部分的低温前端接收机，其中低温冷却器呈现极低的热传导以使杜瓦组件进一步热隔离。
现有技术还缺少使用热分离材料及减小时间的自调谐以减小RF损耗及改善RF性能下降的、设有互连的低温前端接收机。
现有技术还缺少具有减小功率损耗能力的低温前端接收机。
现有技术还缺少使用由HTS材料制作的小衬底尺寸的及在低于5GHz频率上谐振的谐振滤波器的低温前端接收机。
现有技术还缺少使用杜瓦组件差分加热的真空杜瓦组件除气的方法。
现有技术还缺少可通过改变前端接收器内部操作温度进行调谐的低温前端接收机。
发明概述
本发明是鉴于上述情况作出的，其一个方面涉及一种低温前端接收机。
本发明的另一方面可表征为低温装置，该装置包括一个低温电子部分及一个非低温电子部分以及还包括一个热分离部分，
为了实现这些及另外的优点及根据本发明的目的，如实施及普遍描述的，作为一个方面，本发明可表征为低温前端单元，该单元包括一个低温电子单元，其中低温单元包括一个输入信号接口及一个输出信号接口。低温冷却器与低温电子单元热连通。低温单元还包括一个输入信号互连部分，它连接到输入信号接口，及包括一个输出信号互连部分，它连接到输出信号接口。
本发明的另一方面可表征为低温装置，它包括低温电子部分，非低温电子部分及连接低温电子部分及非低温电子部分的互连部分，其中该互连部分包括在低温电子部分及非低温电子部分之间的热分离件。
本发明的另一方面表征为低温装置，它包括：包括在真空杜瓦组件中的低温电子部分，该低温电子部分具有输入端及输出端；及环境至低温的输入连接器，它具有一个环境端，该环境端通过真空杜瓦组件到低温端，该低温端连接到低温电子部分的输入端。低温至环境的输出连接器具有一个低温端，该低温端连接到低温电子部分的输出端，它通过真空杜瓦组件到环境端。一个低温源连接到真空杜瓦组件，以致与低温电子部分紧密接触，它具有一个输入端及一个输出端。低温电子部分包括一高温超导滤波器元件及一低温有源半导体电路(如低噪音放大器)中的至少一个。低温电子部分的输入端连接到输入连接器的低温端，及低温电子部分的输出端连接到输出连接器的低温端。在使用的情况下，有源半导体电路应产生小于约850mW的进入低温电子部分的总耗散功率。该低温接收机在环境温度20℃下在80K时具有最大的冷却器泵升功率约小于3W。
换一种方式说，本发明的该方面还涉及一个低温装置，它包括：
(1)包括在真空杜瓦组件中的低温电子部分，该低温电子部分具有输入端及输出端；
(2)环境至低温的输入连接器，它具有一个环境端，该环境端通过真空杜瓦组件到低温端，该低温端连接到低温电子部分的输入端；
(3)低温至环境的输出连接器，它具有一个低温端，该低温端连接到低温电子部分的输出端，它通过真空杜瓦组件到环境端；及
(4)低温源，它连接到真空杜瓦组件，以与低温电子部分紧密接触，其中：
(i)低温电子部分包括一高温超导滤波器元件及一低温有源半导体电路中的至少一个，
(ii)有源半导体电路-如果它存在-产生小于约850mW的进入低温电子部分的总耗散功率，及
(iii)该低温装置在环境温度20℃下在80K时具有最大的冷却器泵升功率约小于3W。
本发明的另一方面可表征为低温接收机，其中上述低温装置的低温电子部分包括具有一个输入端及一个输出端的一个高温超导滤波器元件，及包括具有一个输入端及一个输出端的一个有源半导体电路，其中有源半导体电路的输入端通过高温超导滤波器元件被连接到输入连接器的低温端。滤波器元件的输入端被连接到输入连接器的低温端，及滤波器元件的输出端被连接到有源半导体电路的输入端。
换一种方式说，本发明的该另一方面涉及低温接收机，其中上述低温装置的低温电子部分包括具有一个输入端及一个输出端的一个高温超导滤波器元件，及包括具有一个输入端及一个输出端的一个有源半导体电路，其中：
有源半导体电路的输入端通过高温超导滤波器元件被连接到输入连接器的低温端；
滤波器元件的输入端被连接到输入连接器的低温端；及
滤波器元件的输出端被连接到有源半导体电路的输入端。
本发明的另一方面还可表征为低温接收机，它包括在真空杜瓦组件中的低温电子部分，该低温电子部分具有输入端及输出端。环境至低温的输入连接器具有一个环境端，该环境端通过真空杜瓦组件到低温端，该低温端连接到低温电子部分的输入端，及低温至环境的输出连接器具有一个低温端，该低温端连接到低温电子部分的输出端，它通过真空杜瓦组件到环境端。该低温接收机还包括一个低温源，它连接到真空杜瓦组件，以与低温电子部分紧密接触。低温电子部分还包括具有一个输入端及一个输出端的高温超导滤波器元件及一个具有一个输入端及一个输出端的低温有源半导体电路。滤波器元件的输入端连接到输入连接器的低温端，及滤波器元件的输出端连接到有源半导体电路的输入端。有源半导体电路的输出端连接到输出连接器的低温端及有源半导体电路产生小于约850mW的进入低温电子部分的总耗散功率。该低温接收机在环境温度20℃下在80K时具有最大的冷却器泵升功率约小于3W。
换一种方式说，本发明的该方面还涉及一个低温接收器，它包括：
(1)包括在真空杜瓦组件中的低温电子部分，该低温电子部分具有输入端及输出端；
(2)环境至低温的输入连接器，它具有一个环境端，该环境端通过真空杜瓦组件到低温端，该低温端连接到低温电子部分的输入端；
(3)低温至环境的输出连接器，它具有一个低温端，该低温端连接到低温电子部分的输出端，它通过真空杜瓦组件到环境端；及
(4)低温源，它连接到真空杜瓦组件，以与低温电子部分紧密接触，其中：
(i)低温电子部分包括：
(a)具有一个输入端及一个输出端的高温超导滤波器元件，及
(b)具有一个输入端及一个输出端的有源半导体电路，
(ii)滤波器元件的输入端被连接到输入连接器的低温端，
(iii)滤波器元件的输出端被连接到有源半导体电路的输入端，
(iv)有源半导体电路的输出端连接到输出连接器的低温端，
(v)有源半导体电路产生小于约850mW的进入低温电子部分的总耗散功率，及
(vi)该低温接收机在环境温度20℃下在80K时具有最大的冷却器泵升功率约小于3W。
读者应注意，当一个“部件”与另一“部件”相连接时，仅意味着一个顺序，就此来说，在其之间可连接其它的部件。例如，输入连接器-滤波器元件-有源半导体-输出连接器是一个顺序，其可由另外的部件插入。通常可接受的实践是，在真空杜瓦组件中保持最少的部件数目(例如为减小冷却需求)，因此希望从输入连接器到滤波器元件、滤波器元件到有源半导体装置、及有源半导体装置到输出连接器有直接的连接，这一点下面还要详细讨论。
结合HTS滤波器(尤其是基于自谐振螺旋线谐振器的HTS滤波器)，低耗散功率半导体装置(在所需低温状态下可有效工作)及如上所述的互连，可构成很小的低温装置(如低噪音接收机)及由需求小于约3W的功率，优选小于2W，及更优选为约1W或更小的小低温冷却器冷却，以使低温电子部分在环境温度20°下冷却到80K。换言之，本发明以最小尺寸及冷却成本提供了具有最佳性能的小型低温装置。
本发明达到的小型化的另一优点是工作单元的热预算的显著下降，这与改善低温冷却器效率、增加系统工作寿命及可靠性，及减小能耗及工制成本具有直接的关系。
本发明还提供了包括高温超导滤波器元件的低温接收机的调谐方法，所述低温接收机被编程以在特定工作温度上在特定工作频率上工作及，该方法包括步骤：改变特定工作温度以引起低温接收机工作频率的偏移。
从以下详细说明中将使本发明的这些及另外的特征更易于被本领域的普通技术人员理解。应当理解，上面的一般描述及下面的详细描述均仅是示范性的及说明性的并且不限制要求保护的本发明。例如，应理解，为清楚起见，以下在各个实施例中所述的本发明的一些特征也可在单个实施例中组合地给出。相反地，为清楚起见，在单个实施例中所述的本发明的各个特征也可分开地给出或以任何部分组合形式给出。
附图的简要说明
结合在本说明书中并构成其一部分的附图表示本发明的一些实施例并与本说明书一起用于解释本发明的原理。
图1表示一个传统的整体式低温接收机的透视图；
图2表示根据本发明的低温接收机的一个实施例的向前倾斜透视图；
图2A表示根据本发明的低温接收器的一个实施例的顶部视图；
图3是具有可用作环境至低温(或反向)连接器一部分的热隔离的微波传输带传输线的图；
图4是具有可用作环境至低温(或反向)连接器一部分的热隔离的波导结构的图；
图5A表示本发明一个实施例的密封的低温接收机的向前倾斜透视图；
图5B表示图5A中所示本发明实施例的向前倾斜分解透视图；
图5C表示图5B中所示本发明实施例的割线AA以上部件的向前倾斜放大透视图；
图5D表示图5B中所示本发明实施例的割线BB以上部件的向前倾斜放大透视图；
图5E表示图5B中所示本发明实施例的割线BB以下部件的向前倾斜放大透视图；
图6A表示一个蜂窝基站及一个本发明实施例的包括主接收天线及分集接收天线输入结构的低温接收机的电路概图；
图6B表示一个蜂窝基站及本发明另一实施例的包括主接收天线及分集接收天线输入结构多接收机输入及旁通电路结构的接收机的电路概图；
图6C表示一个蜂窝基站及本发明另一实施例的包括主接收天线及分集接收天线输入及包括旁通电路及滤波器结构的接收机的电路概图；
图6D表示一个蜂窝基站及本发明另一实施例的包括主接收天线及旁通电路结构的接收机的电路概图；
图6E表示一个蜂窝基站及本发明另一实施例的包括设有多双工器及旁通电路结构的主接收天线输入低温接收机的接收机的电路结构概图。
优选实施例的详细描述
现在将参照附图来详细描述本发明的当前实施例，及在附图中表示了本发明的例子。只要可能，在所有附图中使用相同的标号表示相同或相似的部分(部件)。
本发明克服了上述现有技术的缺点及相对现有技术在下列范围上提供了技术上的优点：接收机尺寸，功率需求，热隔离，与接收机或发射机的整体性及用于降低RF损耗的减小长度的互连。
应当指出，这里使用的“环境”(“ambient”) 一词是指：出现在周围环境中-即杜瓦组件外部-的状态。例如，环境可为常规室内状态、作为热天和/或设备工作产生的热量的结果出现的升高温度状态或存在于外部空间的低温状态。这“环境”与“低温”相对，后者是指在杜瓦组件内的状态，即有目的地冷却(用低温源)以维持低温电子部分最佳工作所需的低温。
根据本发明，对当前现有技术状态的一个改进表示在图2及3中。为了说明目的，图中表示出低温接收机，其中低温电子部分是连接到有源半导体电路210的及包含在真空杜瓦组件215中的HTS滤波器元件205的组合。该真空杜瓦组件215包括作为基础的主体220，与低温电子部分及低温源两者紧密接触或相接近的冷板225。在该实施例中低温源是一个小型低温冷却器230。真空杜瓦组件215是包括一个外壳或外罩的独立单元。杜瓦组件215包括一个盖520，如图5中所示。一般地说，真空杜瓦组件215及低温冷却器230彼此紧密靠近。在另一实施例中杜瓦组件215及低温冷却器230彼此紧密靠近或形成一个整体单元或组件(彼此相固定)，如图2中所示。
真空杜瓦组件215例如也可包括至少覆盖HTS滤波器元件205的一个热/红外热屏蔽罩235，以进一步减小低温装置的冷却及功率需求。
在另一实施例中，可通过在热/红外热屏蔽罩235的下侧面上放置一个超导板(未示出)使低温装置的尺寸再减小，该超导板至少面向HTS滤波器元件205及更紧密地接触冷板225。在该实施例中超导板的应用有助于减小低温部件表面积及进一步减小该装置的冷却及功率需要量。
超导板例如可包括一个盘，至少在面向HTS滤波器元件205的盘的一侧上具有HTS材料的膜。该盘通常不物理接触到HTS滤波器元件205，但可随杜瓦组件结构的许可尽量靠近HTS滤波器元件205而不接触它。为了接触冷板225而不接触HTS滤波器元件205，该盘可包括一个或多个隔离支柱或边缘。通常，该盘随杜瓦组件结构的许可覆盖低温电子部分尽量多的部分。
超导板也可用于调谐的用途，例如在WO01/41251中所公开的，该文献结合于此作为参考以便全面公开。
可用于调谐的一个方法是修改该单元被编程工作的温度。例如对于一个相对80.0K工作在79.5K上的单元，根据滤波器的设计，将在HTS滤波器元件205的工作频率中导入＜200KHz的偏移。该温度调节可通过改变低温冷却器230的温度控制器的设置点温度来实现。该温度调节的另一方式是，改变温度测量硅二极管或控制器中电阻式温度检测器(RTD)的温度电压曲线，或附加一个电阻与RTD或硅二极管串联而保持电压曲线不变。
在另一实施例中，低温单元的工作温度可这样地改变，即该单元可在窄带应用中为了应急或备用目的在第二中心频率上工作。例如，如果一个单元被设计在1950MHz的中心点频率上及带宽为2MHz，工作范围将为1949-1951MHz下工作。通过改变工作温度，该单元可实现在中心点频率1949MHz上及带宽范围为1948-1950MHz工作。温度可用小增量改变以便细调谐低温单元，其中由于制造过程的变化，该单元的工作可稍微偏离其期望的中心点频率的中心值。
低温电子部分分别通过输入及输出连接器240及245被连接到输入源及输出部件260及265，如图5A中所示，这些连接器从真空杜瓦组件215内的低温状态过渡到真空杜瓦组件215以外的环境状态。
如上所指出的，低温电子部分所需的冷却功率直接影响了作为低温源工作的低温冷却器的尺寸、重量及总的工作功率。所需总冷却功率愈大，冷却器的尺寸、重量及总的工作功率愈大。所需总冷却功率是多个因素的函数，这些因素包括-但不限于：冷表面上的红外热量，气体分子从热表面流到冷表面的传导热流，从有源半导体电路210到真空杜瓦组件215耗散的功率，及由连接器240及245引起的传导热泄漏。通过改变冷表面尺寸及冷表面相对环境被保持的温度可减小冷表面的红外热量。滤波器的尺寸及封装趋于支配冷表面的尺寸。
除以上详述的特征外，本发明-如图2及2a所示-使用了多个其它特征来减小用于将低温电子部分保持在最佳工作温度上所需的尺寸及总冷却功率。
如从图2及2a所示，连接器240及245与真空杜瓦组件215制成整体，这与图1中现有技术所示的分立组件110相反。连接器240及245包括分别连接到输入及输出密封连接器260及265的搭接片250及255。该密封连接器260及265提供了从真空杜瓦组件215输出的电传输及例如使用“O”型密封环、焊接密封和/或玻璃到金属的直接密封来保持真空杜瓦组件215中的真空密封。玻璃到金属的直接密封通常提供一种悬浮密封。杜瓦组件外部的密封连接器260及265的部分例如可为同轴或其它公知的连接器，例如视所需连接类型而定，有光纤连接器(为使用光纤连接器需要将RF信号转换到编码光信号)、双绞式连接器。
搭接片250及255从与低温部件连接处的低温过渡到与密封连接器260及265连接处的环境温度。搭接片250及255可为传统的结构，视端部使用而定，例如为用于低频信号的微波传输带传输线或用于高频信号的波导。在另一实施例中互连部分(即搭接片250及255)形成在热分离材料上以减小来自环境的热量。例如，搭接片250及255可作为微波传输带传输线形成在诸如铝、玻璃(熔凝氧化硅，石英，MACOR等)、玻璃纤维环氧或其厚度＞0.002英寸(＞0.051mm)的气凝胶上。在本发明中使用的衬底由热传导率很小的作为有效热分离的材料构成，例如熔凝氧化硅(热传导率(K)约为1.5W/m-K)或基于硅石的气凝胶(K值从约0.02W/m-K(300K，1大气压)至0.004W/m-K(300K，真空))。在另一实施例中考虑使用也包括某些类型的热分离材料的较高热传导率衬底)。熟练技术人员将理解，可使用多种热分离材料且并不偏离本发明的教导。
该实施例的一个例子表示在图3中，其中互连部分包括一个插入的热分离件。衬底材料320包括一个在微波传输带线上的传导带的冷端310及热端340之间低热传导率材料(如气凝胶)的插入物330。以类似方式，波导空腔可由例如为至少在内表面上金属化的气凝胶的低热传导率材料构成，或可由标准材料如具有插入热分离件的金属构成。插入热分离材料的一个实施例表示在图4中，其中衬底材料410包含在波导空腔的冷端440及热端450之间的至少内表面430上金属化的低热传导率材料(如气凝胶)的插入物420。
应当指出，热分离还减小了来自环境的热传导率，而低热传导率材料应首先用于尽可能多地避免低温电子部分中的传导热增加。低热传导率材料及该方案中使用的热分离部分的组合通常提供了两者的优点，但以增加尺寸为代价及由此实际上不适于所有应用。因为传导热流反比于传导材料的长度，搭接片250及255(见图5D)可被加长，虽然这可导致信号损耗的增加及真空杜瓦组件尺寸的增大。但RF损耗及低热量增加之间的折衷可由本领域的普通技术人员基于搭接片250及255的材料及结构尺寸来优化。
现在将参照图5A-5E来详细描述低温接收器。
图5A表示本发明的密封低温接收机向前倾斜的透视图，图5B表示图5A中的低温接收机向前倾斜的分解透视图。现在将分别参照图5A-5E来描述低温接收器组件。
真空杜瓦组件215的盖520可通过熔焊、钎焊或机械连接方式接连接到杜瓦组件主体220上。如图5B中所示，用螺丝522插入盖520的孔中并且通过螺丝孔523连接主体220。“O”型密封环530被放置在槽222中并且当盖520通过螺丝522与主体520连接时形成密封。
“O”型密封环530可根据需要由-但不限制于-橡胶、合成材料或金属制成，以维持真空状态。在另一实施例中，盖520的连接是通过焊接及典型由金属制的“O”型密封环530来实现的。在本发明的又一实施例中，其中某些部件是热敏感的，由此使传统的熔焊或钎焊技术难以使用，但可使用“冷”焊技术，其中将可延展的金属“O”型密封环(如由铟制成的一个环)放置在盖520及杜瓦组件主体220之间，通过在盖520上施加压力并将“O”型环压入槽22中来取得密封。
一旦外壳/主体220通过真空吸管266抽好真空，将由吸气器525吸取剩余的杂质，该吸气器由带螺栓527的固定器526保持在其位置上。在此实施例中共示出4个吸气器525，但可用任何数目的吸气器，只要这些吸气器能在低温单元的整个寿命期间可吸取预期的有害杂质。
冷板225被放置在其中形成有内部空腔区域555的主体220中。使用对准工具510使冷板225与该单元的主体220对准。一旦冷板225被合适地固定在空腔555中将拆走工具510。滤波器205及放大器210被放置在冷板225上或很靠近冷板225。RF屏蔽罩235被设置成与冷板225及屏蔽滤波器205及放大器210连接。使用固定夹535，539及541来将冷板225、滤波器205及放大器210(即前端接收机)保持在空腔555中它们的相应位置上。空腔555内的所有低温及非低温的表面最好镀有高反射率的材料，如金、铂、银或类似形式的金属(即高传导率及对环境低反应的金属)。搭接片250及255与滤波器205及放大器210连接。
各个输入及输出被制成通过端口260(Rfin)265(Rfout)及270(DCin)可进入到接收机。单元内的温度指示通过端口564提供。
冷杆572通过空腔555的中心孔554伸出及与冷板225形成热连接。冷杆572从杜瓦组件215的顶部280(即散热器区域)伸出。当底板565通过螺栓或螺丝固定到形成在杜瓦组件顶部280的螺栓孔或螺丝孔290中时“O”型环570与区域282形成密封。
作为考虑多个热预算因素的例子，通过保持：HTS滤波器元件的尺寸＜40cm2，有源半导体电路的耗散功率＜350mW，由搭接片产生的热泄漏(5cm长，0.005”(0.127mm)厚及5mm宽的熔凝氧化硅衬底上的微波传输带传输线)＜100Mw，可以使每通道所需的冷却容量20℃环境温度下在80K时下降到＜600mW。
如上所指出的，搭接片250及255最好是形成在熔凝氧化硅或硅石气凝胶衬底上的微波传输带传输线，这些衬底为低热传导的衬底及可有效地用于长寿命真空环境中，因为它们没有释放气体的材料，这些材料将使真空随时间变差及由释放气体的材料的热传导使冷却器增加热负荷。此外，使气凝胶衬底得到附加优点的材料实际上是大面积的硅石材料。硅石表面趋于吸收水蒸气，由此改善真空质量。硅石材料如熔凝氧化硅或硅石气凝胶为优良的电及热接口及可起“吸气剂”的作用，有助在杜瓦组件中保持所需真空及由此改善真空可靠性。
在另一实施例中，搭接片250及255包括：沉积在熔凝氧化硅衬底一侧上的微波传输带传输线(如1.5μm厚的金线)，它通常为5cm长，2.5-5mm宽及0.005英寸(0.127mm)厚；及在衬底另一侧上设有接地层(例如导电材料如金)。
全部由导电材料制成的传统波导空腔对于在低于约2GHz的频率范围上的使用，趋于产生对低温电子部分的过大的热泄漏。因此，建议(当可应用波导时)由涂有衬底的金属构成波导空腔，该衬底具有低的热传导率(例如气凝胶)或最小热传导率，将涂有气凝胶材料的金属“热分离件”插入波导空腔结构以减小传导的热转移。
HTS滤波器元件可为一个或多个能满足由真空杜瓦组件结构给予的尺寸限制的微型滤波器。优选的微型滤波器公开在前述的US6108569中，及基于各种形状的自谐振螺旋线谐振器，其中包括-但不限制于：矩形，具有圆角的矩形，多边形，发针状，椭圆及圆形。通过减小相邻线之间的间隙宽度及减小螺旋线谐振器中心张开面积可减小自谐振螺旋线谐振器的尺寸。自谐振螺旋线谐振器的谐振频率(f)可通过改变螺旋线的长度(λ)(此处f＝λ/2)、改变螺旋线相邻线之间的间隙宽度及通过将导电调谐垫放置在螺旋线的中心来改变。最后的方法可用作频率细调谐。如上所述，频率调谐也可通过使用放置在滤波器元件上的HTS板及操作温度变化来实现。
HTS滤波器元件的设计还依赖于多个因素，例如：滤波器元件的用途(例如带通或带阻)，工作频率，灵敏度及本领域普通技术人员了解的其它因素)。基于这些因素，一个本领域普通技术人员可使用结合上述US6108569中提供的指导及标准设计工具如市场上可得到的软件包(例如可从Sonnet软件公司得到的Sonnet EM Suite)来设计适合的滤波器元件。
在各个实施例中，HTS滤波器元件(及包括超导材料的另外部件)中的超导材料具有大于约77K的过渡温度。此外，为了使目标损耗小于约0.0001，用于HTS滤波器元件的衬底应具有与其上沉积的HTS膜适配的介电材料晶格。特别优选的材料包括(但不限制于)以下材料：
HTS材料-Yba2Cu3O7，Tl2Ba2CaCu2O8，TlBa2Ca2Cu3O9，(TlPb)Sr2CaCu2O7及(TlPb)Sr2Ca2Cu3O9中的一个或多个；及衬底材料-LaAlO3，MgO，LiNbO3，蓝宝石及石英中的一个或多个。
除衬底及HTS材料外，可适当地使用各种缓冲器及定向层，如(例如)公开在US5508255及US5262394中的缓冲器及定向层，这两个文献结合于此作为参考以便全面公开。
基于螺旋线谐振器的微型滤波器的输入及输出连接通常具有两个可接受的结构。一个是平行线结构，它包括一个传输线，其一端通过线顶部的常规金属垫连接到微型滤波器连接器，及线的另一端延伸在(用于输入电路的)第一谐振器或(用于输出电路的)第二谐振器的螺旋线的旁边及与它平行地对齐，以便提供对滤波器的输入或输出连接。另一个是插入线构型，它包括一个传输线，其一端通过线顶部的常规金属垫连接到微型滤波器连接器，及线的另一端延伸并被插入到(用于输入电路的)第一谐振器或(用于输出电路的)第二谐振器的分开的螺旋线中，以便提供对滤波器的输入或输出连接。另外的细节可结合参考上述US6108569。
在微型滤波器中相邻的螺旋线谐振器之间的谐振器间耦合是通过相邻谐振器边缘上的电磁场的重叠来提供的。该耦合强度可通过：改变相邻螺旋线谐振器之间的纵向距离，改变螺旋线谐振器的定位及螺旋线谐振器位置沿横向的移位来调节。最后方式可被用于耦合强度的细调节。同样，另外的细节可结合参考上述US6108569。
微型滤波器最好与真空杜瓦组件215的冷板225通过微型滤波器衬底“背”面的金属化接地平面紧密地接触，另外的细节可结合参考上述US6108569。微型滤波器及有源半导体电路可被固定在冷板225上，例如通过使用在金属化接地面及冷板225之间的导热环氧或焊料，或通过金属化接地面至冷板225的电阻焊或简单地用机械方式如螺丝连接。
有源半导体电路210可通过任何传统方式与滤波器元件205相连接，例如通过钎焊、丝焊或平行间隙焊连接，但典型的连接是通过：由焊料连接的短金属丝、热压缩焊或从有源半导体电路210上的接触垫(未示出)到滤波器元件205上的接触垫(未示出)的电阻焊。
有源半导体电路210例如可为放大器、混频器、模数转换器及数字处理器中的一个或组合。典型地，对于接收机，有源半导体电路210将包括一个放大器，例如-但不限制于，InP或GaAs HEMT、HBT、pHEMT、nHEMT、III-V异质结构或单片微波集成电路(MMIC)放大器。该放大器是该技术领域中公知的。InP或GaAs pHEMT或nHEMT放大器是通常被优先使用的。市场上可得到的例子如来自多个源，例如Miteq公司(Hauppauge，NY USA，型号为，SAFS1-01500200-08-CR-S)及Microwave Technology公司(Fremont，CA USA，型号为SGO-7446，部件号01-50-660)。
低温装置的低温源提供对低温电子部件的冷却。如果该装置应用于外部空间，该低温源可为外部空间环境状态，但典型地，低温源是适当尺寸及功率需要量的小型低温冷却器单元230。该小型低温冷却器通常为斯特林(Stirling)循环致冷机，例如描述US4397155、EP-A-0028144、WO90/12961及WO90/13710(它们全部结合于此作为参考以便全面公开)。
上述低温装置可被使用在多个领域中，尤其在无线电通信领域中用于带通及带阻滤波器的应用。该领域的一个应用是无线电通信基站的地面及塔顶的接收机前端中的应用。该应用的一般详细情况可在上述参考文献中看到。在该应用中，本发明的低温前端接收机可为整体封装，它在某些大体方面类似于传统装置(如图1中所示)，这是由于它包括在单个壳体内的一个低温电子单元及控制电路，它们可直接地或远程地电连接到基站的其它部件。但是，因为上述低温电子单元的创造性特征，根据本发明的前端接收机的尺寸、质量及功率需要量可被显著地降低，在某些情况下某一数值量级或可更大些，而与传统装置相比仍保持相同或更好的性能。
尺寸、质量及功率需要量被显著地降低可使根据本发明的低温装置理想地例如组合到天线组件、卫星基站、雷达阵列及RF接收机中。
它的一个专门例子包括一个整体天线组件，其中低温装置及无线电基站的至少一个天线被组装成一个整体单元。与上述文献US6104934中描述的系统相反，其中该单元的低温电子部分可很靠近天线，而本发明允许具有天线的整体单元更加减小对系统的噪音污染。
图6A-6F表示无线电通信基站及自调谐低温前端接收机。图6A表示包括分集天线605及主接收机610的无线电基站低温单元结构的概图。分集天线605提供比通过主接收机610接收的信号的增益约大3db的附加增益。主接收机610接收及同时发射，其中分集接收机仅接收信号。相应的信号在分集天线605的情况下被直接传送到低温单元630及对于主接收机610在进入低温单元630前传送到双工器615。
双工器615由滤波器620及625组成，用于将信号分离成其发送的信号分量及接收的信号分量。然后将接收的信号分量传送到低温单元630。在通常情况下，因为热容量限制，发送的信号不通过低温单元处理，但否则也可被低温单元630处理。在该实施例中，低温单元630包括HTS滤波器635及645与各自的放大器640及650。通常，这些放大器为低噪音放大性能(LNA)的放大器。然后接收信号被分别传送到放大器655及660，及在主接收器610电路径情况下，由双工器665将该信号与发送信号分量复用，然后被传送到基站的其余部分。
图6B表示本发明的低温单元结构及无线电基站的第二实施例。图6B与图6A中所示实施例的区别在于，低温单元630及680分别专用于主接收机610的信号及分集天线605的信号。该结构提供了附加的可靠性及还分别包括旁通电路642及692，以进一步保证，当一个或两个低温单元630及680发生故障时基站也能接收及处理RF信号。
图6C表示本发明的低温单元结构及无线电基站的第三实施例，其中分集天线605的信号是由低温单元630处理的唯一信号。此外，旁通电路642还包括一个滤波器644，由此提供了附加的可靠性及沿该路径的滤波，但在图6A及6B所示的每个实施例中均未提供。
图6D表示本发明的低温单元结构及无线电基站的第四实施例。图6D未包括图6A-6C所示的实施例的分集天线。该实施例包括无滤波器644的旁通电路642，但所有其它方面的功能如同上述这些实施例。
图6E表示本发明的低温单元结构及无线电基站的第五实施例。图6E与第四实施例的区别在于，在电路中在将信号传送到基站其余部分之前其包括双工器665。
图6F表示本发明的低温单元结构及无线电基站的第六实施例。图6F表示一种结构，其中仅由低温单元630处理分集天线605的信号。在将处理信号传送到基站其余部分之前该实施例还包括具有旁通滤波器644的旁通电路642及双工器665。
读者应注意到，上述的实施例是示范例而非用于限制本发明的范围。本发明可被应用在其中RF信号(尤其是微波)被接收及广播的任何场合，例如-但不限制于：雷达阵列，卫星设施(家用或商用)及无线电与蜂窝基站。在这些应用中，根据本发明的低温装置可在输出信噪比方面提供1、2、3或甚至更高分贝(db)的增益，这视使用及部件结构而定。
对于本领域的熟练技术人员来说，显然在不偏离本发明范围或意图的情况下可对本发明及本发明的结构作出各种修改及变型。本发明的其它实施例显然可由本领域的熟练技术人员根据对本说明的考虑及对这里所公开的发明的实践中得到。应当说明的是，本说明及例子仅被考虑作为示范说明，而本发明的真正范围及精神由所附权利要求书指出。
发明的其它实施例显然可由本领域的熟练技术人员根据对本说明的考虑及对这里所公开的发明的实践中得到。应当说明的是，本说明及例子仅被考虑作为示范说明，而本发明的真正范围及精神由所附权利要求书指出。
Claims (17)
1.低温装置，包括低温电子部分，非低温电子部分及连接低温电子部分及非低温电子部分的互连部分，其中该连接部分包括在低温电子部分及非低温电子部分之间的热分离件。
2.根据权利要求1所述的低温装置，其中连接部分包括一个设在低热传导率衬底上的微波传输带线。
3.根据权利要求2所述的低温装置，其中衬底包括熔凝氧化硅及气凝胶中的一个或多个。
4.根据权利要求1所述的低温装置，其中低温电子部分包括一高温超导滤波器元件及一低温有源半导体电路中之一或两者。
5.根据权利要求1-4中任一项的低温装置，其中低温电子部分包括一个高温超导滤波器元件，该高温超导滤波器元件包括一个或多个基于自谐振螺旋线谐振器的微型滤波器。
6.低温装置，包括：
(1)包括在真空杜瓦组件中的低温电子部分，该低温电子部分具有输入端及输出端；
(2)环境至低温的输入连接器，它具有一个环境端，该环境端通过真空杜瓦组件到低温端，该低温端连接到低温电子部分的输入端；
(3)低温至环境的输出连接器，它具有一个低温端，该低温端连接到低温电子部分的输出端，它通过真空杜瓦组件到环境端；及
(4)低温源，它连接到真空杜瓦组件，以与低温电子部分紧密接触，其中：
(i)低温电子部分包括一高温超导滤波器元件及一低温有源半导体电路中的至少一个，
(ii)有源半导体电路-如果它存在-产生小于约850mW的进入低温电子部分的总耗散功率，及
(iii)该低温装置在环境温度20℃下在80K时具有最大的冷却器泵升功率约小于3W。
7.根据权利要求6所述的低温装置，其中低温电子部分包括具有一个输入端及一个输出端的一个高温超导滤波器元件，及包括具有一个输入端及一个输出端的一个有源半导体电路，其中：
有源半导体电路的输入端通过高温超导滤波器元件被连接到输入连接器的低温端；
滤波器元件的输入端被连接到输入连接器的低温端；及
滤波器元件的输出端被连接到有源半导体电路的输入端。
8.根据权利要求6所述的低温装置，其中低温电子部分包括从放大器、混频器、模数转换器及数字处理器中的一个或其组合中选择出的一个有源半导体电路。
9.根据权利要求8所述的低温装置，其中有源半导体电路为低温放大器。
10.根据权利要求6所述的低温装置，其中低温电子部分包括一个高温超导滤波器元件，该高温超导滤波器元件包括一个或多个基于自谐振螺旋线谐振器的微型滤波器。
11.根据权利要求10所述的低温装置，其中包括一个超导板，它至少在滤波器元件的上面并与低温源紧密接触。
12.根据权利要求6所述的低温装置，其中环境至低温输入连接器中及低温至环境输出连接器之一或两者是热分离件。
13.根据权利要求6所述的低温装置，其中低温源是低温冷却器，其中低温冷却器及真空杜瓦组件被制成整体单元或组件。
14.根据权利要求6所述的低温装置，其中低温电子部分包括一个高温超导滤波器元件，该高温超导滤波器元件包括一个或多个基于自谐振螺旋线谐振器的微型滤波器；其中环境至低温输入连接器及低温至环境输出连接器中之一或两者是热分离件；及其中低温源是低温冷却器，其中低温冷却器及真空杜瓦组件被制成整体单元或组件。
15.一种低温接收机，包括根据权利要求6-14中任一项所述的低温装置。
16.一种整体天线组件，包括如权利要求15所述的低温接收机及与其组合成整体单元的天线。
17.一种包括高温超导滤波器元件的低温接收机的调谐方法，所述低温接收机被编程以在特定温度下在特定工作频率工作，该方法包括该步骤：改变特定工作温度以引起低温接收机工作频率的偏移。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US23068200P | 2000-09-07 | 2000-09-07 | |
| US60/230682 | 2000-09-07 | ||
| US26591701P | 2001-02-02 | 2001-02-02 | |
| US60/265917 | 2001-02-02 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1650467A true CN1650467A (zh) | 2005-08-03 |
Family
ID=26924458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNA018152864A Pending CN1650467A (zh) | 2000-09-07 | 2001-09-07 | 低温装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20020053215A1 (zh) |
| EP (1) | EP1316157A2 (zh) |
| JP (1) | JP2004508732A (zh) |
| KR (2) | KR100838969B1 (zh) |
| CN (1) | CN1650467A (zh) |
| AU (1) | AU2001290664A1 (zh) |
| WO (1) | WO2002021708A2 (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102104393A (zh) * | 2009-12-16 | 2011-06-22 | 天津海泰超导电子有限公司 | 一种频分双工高温超导射频前端子系统 |
| CN102109087A (zh) * | 2010-12-07 | 2011-06-29 | 广州特信网络技术有限公司 | 超低温真空多通道组合式杜瓦 |
| CN106304804A (zh) * | 2016-10-17 | 2017-01-04 | 章晓晓 | 一种高温超导滤波器的散热装置 |
| CN108365313A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-08-03 | 德清利维通讯科技股份有限公司 | 可调整温度的合路器 |
| CN108494419A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-09-04 | 综艺超导科技有限公司 | 一种集成天线的超导滤波系统 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6686811B2 (en) * | 2001-03-26 | 2004-02-03 | Superconductor Technologies, Inc. | Filter network combining non-superconducting and superconducting filters |
| US20080200175A1 (en) * | 2002-12-09 | 2008-08-21 | Vincenzo Boffa | Method For Optimizing the Positioning of High Sensitivity Receiver Front-Ends in a Mobile Telephony Network and Related Mobile Telephony Network |
| DE60316355T2 (de) | 2003-07-04 | 2008-06-12 | Pirelli & C. S.P.A. | Hoch zuverlässiges empfänger-frontend |
| CN102263567A (zh) * | 2010-05-26 | 2011-11-30 | 中国科学院物理研究所 | 波导输入输出的低温接收机 |
| FR2965129B1 (fr) * | 2010-09-20 | 2012-10-12 | Callisto France | Amplificateur faible bruit cryogenique |
| KR101569521B1 (ko) * | 2014-08-28 | 2015-11-17 | 기초과학연구원 | 초전도 가속관용 극저온 유지용기 |
| KR101595769B1 (ko) * | 2014-09-12 | 2016-02-22 | 기초과학연구원 | 중이온 가속기의 hwr 저온유지장치 |
| US11714308B2 (en) | 2021-08-19 | 2023-08-01 | Motorola Solutions, Inc. | Portable radio with thermal insulation barrier |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3389352A (en) * | 1966-02-07 | 1968-06-18 | Control Data Corp | Low loss microwave transmission lines across cryogenic temperature barriers |
| JP2681288B2 (ja) * | 1988-11-02 | 1997-11-26 | 富士通株式会社 | 超伝導素子用パッケージ |
| JP2761377B2 (ja) * | 1995-08-30 | 1998-06-04 | 株式会社移動体通信先端技術研究所 | 同軸ケーブル |
| JP3366552B2 (ja) * | 1997-04-22 | 2003-01-14 | 京セラ株式会社 | 誘電体導波管線路およびそれを具備する多層配線基板 |
| US6188358B1 (en) * | 1997-10-20 | 2001-02-13 | Infrared Components Corporation | Antenna signal conduit for different temperature and pressure environments |
| US6108569A (en) * | 1998-05-15 | 2000-08-22 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | High temperature superconductor mini-filters and mini-multiplexers with self-resonant spiral resonators |
| WO2001057886A1 (fr) * | 2000-01-31 | 2001-08-09 | Fujitsu Limited | Unite d'emission de signal thermiquement isolee et dispositif d'emission de signal supraconducteur |
| JP2001308605A (ja) * | 2000-04-20 | 2001-11-02 | Cryodevice Inc | フィルタ装置およびフィルタの中心周波数調整方法 |
-
2001
- 2001-09-07 CN CNA018152864A patent/CN1650467A/zh active Pending
- 2001-09-07 JP JP2002526012A patent/JP2004508732A/ja active Pending
- 2001-09-07 KR KR1020037003306A patent/KR100838969B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2001-09-07 AU AU2001290664A patent/AU2001290664A1/en not_active Abandoned
- 2001-09-07 EP EP01970683A patent/EP1316157A2/en not_active Withdrawn
- 2001-09-07 WO PCT/US2001/028046 patent/WO2002021708A2/en active Application Filing
- 2001-09-07 US US09/948,498 patent/US20020053215A1/en not_active Abandoned
- 2001-09-07 KR KR1020087009937A patent/KR20080041305A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102104393A (zh) * | 2009-12-16 | 2011-06-22 | 天津海泰超导电子有限公司 | 一种频分双工高温超导射频前端子系统 |
| CN102109087A (zh) * | 2010-12-07 | 2011-06-29 | 广州特信网络技术有限公司 | 超低温真空多通道组合式杜瓦 |
| CN102109087B (zh) * | 2010-12-07 | 2015-04-15 | 昆山特信网络技术有限公司 | 超低温真空多通道组合式杜瓦 |
| CN106304804A (zh) * | 2016-10-17 | 2017-01-04 | 章晓晓 | 一种高温超导滤波器的散热装置 |
| CN108365313A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-08-03 | 德清利维通讯科技股份有限公司 | 可调整温度的合路器 |
| CN108494419A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-09-04 | 综艺超导科技有限公司 | 一种集成天线的超导滤波系统 |
| CN108365313B (zh) * | 2018-02-02 | 2019-07-23 | 德清利维通讯科技股份有限公司 | 可调整温度的合路器 |
| CN108494419B (zh) * | 2018-02-02 | 2020-12-11 | 视拓超导科技有限公司 | 一种集成天线的超导滤波系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20030043953A (ko) | 2003-06-02 |
| KR100838969B1 (ko) | 2008-06-16 |
| WO2002021708A3 (en) | 2002-06-13 |
| AU2001290664A1 (en) | 2002-03-22 |
| US20020053215A1 (en) | 2002-05-09 |
| JP2004508732A (ja) | 2004-03-18 |
| KR20080041305A (ko) | 2008-05-09 |
| EP1316157A2 (en) | 2003-06-04 |
| WO2002021708A2 (en) | 2002-03-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1650467A (zh) | 低温装置 | |
| Mansour | Microwave superconductivity | |
| US7379023B2 (en) | Antenna device, radio-wave receiver and radio-wave transmitter | |
| WO1999006777A1 (en) | Cryogenic filters | |
| US6711912B2 (en) | Cryogenic devices | |
| US8725224B2 (en) | Superconducting filter with disk-shaped electrode pattern | |
| JP3398300B2 (ja) | 電子装置 | |
| CN1309117C (zh) | 超导滤波器 | |
| JP4052967B2 (ja) | アンテナ結合モジュール | |
| US6889068B2 (en) | Heat cutoff signal transmission unit and superconducting signal transmission apparatus | |
| Solovyov et al. | YBCO-on-Kapton: Material for high-density quantum computer interconnects with ultra-low thermal loss | |
| Greed et al. | An HTS transceiver for third generation mobile communications | |
| US6688127B2 (en) | Cryogenic devices | |
| CN1146662A (zh) | 具有超导元件及温度控制器的高频装置 | |
| US10390455B2 (en) | Thermal isolation of cryo-cooled components from circuit boards or other structures | |
| Yamanaka et al. | RF power dependence of microstrip disk resonators with YBCO films for 4 GHz band | |
| CN212991103U (zh) | 微波发射器 | |
| Borghs et al. | A 12 GHz oscillator based on a GaAs HEMT integrated to a HTS resonator | |
| Andreone et al. | Development of L-band and C-band superconducting planar filters for wireless systems | |
| Soares et al. | Dual 5 MHz PCS receiver front end | |
| JP2001136083A (ja) | 無線受信機 | |
| JP2001144635A (ja) | 無線受信機 | |
| JPH09246837A (ja) | 指向性アンテナと低温デバイス装置及びその製造方法 | |
| CN118099736A (zh) | 一种新型双频高密度集成相控阵天线 | |
| WO2021141631A1 (en) | Thermal management package and method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: HK Ref legal event code: DE Ref document number: 1079908 Country of ref document: HK |
|
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: HK Ref legal event code: WD Ref document number: 1079908 Country of ref document: HK |