CN216288898U - 一种基于低温螺旋谐振器的天线调节系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于低温螺旋谐振器的天线调节系统，包括：真空箱、螺旋谐振器、射频负载、导热件、机械螺旋馈通。真空箱具有内腔。螺旋谐振器设于真空箱的内腔内，螺旋谐振器包括谐振器本体、设于谐振器本体的发射天线、设于谐振器本体的接收天线。发射天线与谐振器本体活动连接；发射天线连接有交变电源线。导热件从真空箱外伸入至真空箱的内腔内，导热件连接螺旋谐振器和射频负载。内转轴传动连接有转化机构，发射天线安装于转化机构；转化机构受内转轴联动时能够带动发射天线相对地靠近或远离接收天线。其能够在不破坏低温的真空环境下，对电源阻抗与负载阻抗进行匹配，调节过程不会破坏真空器件，且调节精度较高。

Description

一种基于低温螺旋谐振器的天线调节系统

技术领域

本实用新型涉及谐振器技术领域，尤其涉及一种基于低温螺旋谐振器的天线调节系统。

背景技术

对于正常工作的射频负载，为防止射频信号反射导致器件损坏，需要增加阻抗匹配器件使得负载阻抗与电源阻抗相匹配。在室温环境中，这是非常容易实现的，只需要计算匹配的阻抗需求，然后制作相应的匹配器件接在负载前，就可以使得负载阻抗与电源阻抗相匹配。

传统上的螺旋谐振器或者是PCB集成的谐振器都可以在室温中调节，从而使得负载阻抗与电源阻抗相匹配。然而，部分类型的射频负载在低温的真空环境工作时性能更好。但是，将射频负载放置在低温的真空环境进行工作时，由于低温引起的电导率变化和材料的收缩，负载阻抗会发生不易于定量预测的变化；这就导致在室温下做好的阻抗匹配，在低温的真空环境工作时需要根据现实情况进行重新调整。

如果要重新匹配阻抗，往往需要将低温真空环境恢复到自然大气压的室温环境，调整后，再重新构建低温的真空环境。这在实际操作中是非常耗费时间的，从而降低了工作效率，而且很大概率会折损真空器件的密封性。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于低温螺旋谐振器的天线调节系统，其能够在不破坏低温的真空环境下，对电源阻抗与负载阻抗进行匹配，调节过程不会破坏真空器件，且调节精度较高。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

一种基于低温螺旋谐振器的天线调节系统，包括：

真空箱，具有内腔；

螺旋谐振器，设于真空箱的内腔内，所述螺旋谐振器包括谐振器本体、设于谐振器本体的发射天线、设于谐振器本体的接收天线；所述发射天线与所述谐振器本体活动连接，以能够调节所述发射天线与所述接收天线之间的相对距离；所述发射天线连接有交变电源线，所述交变电源线的供电端穿出至所述真空箱外；

射频负载，与所述接收天线连接；所述射频负载设于真空箱的内腔内；所述射频负载连接有直流电源线；所述直流电源线的供电端穿出至所述真空箱外；

导热件，从所述真空箱外伸入至所述真空箱的内腔内，所述导热件上位于所述真空箱外的部分用于连接外界的冷源，所述导热件上位于所述真空箱内的部分导热连接所述螺旋谐振器和所述射频负载；

机械螺旋馈通，安装于所述真空箱，所述机械螺旋馈通的内转轴位于所述真空箱内，所述内转轴传动连接有转化机构，所述发射天线安装于所述转化机构；所述转化机构受所述内转轴联动时能够带动所述发射天线相对地靠近或远离所述接收天线。

进一步地，所述真空箱还具有外腔，所述外腔围绕在所述内腔的外围，并通过隔热层与所述内腔进行间隔。

进一步地，所述隔热层采用铜制材料制成。

进一步地，所述真空箱上围合外腔的部分采用不锈钢或铝制材料制成。

进一步地，所述隔热层具有通气孔，以使所述内腔与所述外腔连通。

进一步地，所述机械螺旋馈通通过第一法兰与所述真空箱进行密封连接。

进一步地，所述交变电源线通过第二法兰与所述真空箱进行密封连接。

进一步地，所述直流电源线通过第三法兰与所述真空箱进行密封连接。

进一步地，所述转化机构包括套筒，所述套筒具有内螺纹；所述谐振器本体开设有非圆状导向孔，所述套筒活动地插接所述非圆状导向孔；所述内转轴具有外螺纹并插入至所述非圆状导向孔内，以使所述外螺纹与所述内螺纹配合；所述发射天线或所述接收天线安装于所述套筒。

进一步地，所述导热件包括多根间隔设置的管体，所述螺旋谐振器与多根所述管体导热连接，所述射频负载与多根所述管体导热连接。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

利用了机械螺旋馈通与转化机构的组合，便可以在不破坏低温的真空环境下，且不会引入热辐射干扰的情形下，对机械螺旋馈通的阻抗值进行调节，从而使得射频负载的阻抗与交变电源线的交变电源的阻抗相匹配。

附图说明

图1为本实用新型的一种基于低温螺旋谐振器的天线调节系统的结构示意图；

图2为图1的A处的局部放大图。

图中：1、真空箱；11、内腔；12、外腔；2、螺旋谐振器；21、谐振器本体；211、非圆状导向孔；22、发射天线；23、接收天线；24、交变电源线；3、射频负载；31、直流电源线；4、导热件；41、管体；42、导热体；5、冷源；6、机械螺旋馈通；61、内转轴；611、外螺纹；7、转化机构；71、套筒；711、内螺纹；8、隔热层；91、第一法兰；92、第二法兰；93、第三法兰。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上，或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能存在居中元件。本文所使用的“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不代表是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1-图2示出了本实用新型一较佳实施例的一种基于低温螺旋谐振器2的天线调节系统，包括真空箱1、螺旋谐振器2、射频负载3、导热件4、冷源5、机械螺旋馈通6。

真空箱1具有内腔11和外腔12，外腔12围绕在内腔11的外围，并通过隔热层8与内腔11进行间隔。设置外腔12的目的在于防止真空箱1外的热辐射传递给内腔11，从而使得内腔11能够在冷源5的作用下尽可能地保持低温或超低温。也即是说，增设外腔12作为优选的设置，而并非唯一方式。如此，在未增设外腔12的情形下，则内腔11将作为真空箱1的容易容纳其他元器件的唯一腔体；当然，在本实施例中，部分线路或者元件在从真空箱1穿过外腔12直达内腔11时，其部分结构容置在外腔12内。

螺旋谐振器2设于真空箱1的内腔11内，螺旋谐振器2包括谐振器本体21、设于谐振器本体21的发射天线22、设于谐振器本体21的接收天线23。可以理解，将螺旋谐振器2安装在内腔11内(基于射频负载3最好能够处于真空和超低温情况，即必须将螺旋谐振器2设置在内腔11或外腔12才能够作用于射频负载3)。发射天线22与谐振器本体21活动连接，以能够调节发射天线22与接收天线23之间的相对距离，即为发射天线22与接收天线23之间的间距可调提供基础条件。发射天线22连接有交变电源线24，交变电源线24的供电端穿出至真空箱1外以连接交变电源；必要地，射频负载3与接收天线23连接。如此，在交变电源线24的电流作用下，根据现有螺旋谐振器2的工作原理，在发射天线22通入交变电流时，接收天线23能够感应电流从而为射频负载3提供交变电流，从而使得射频负载3上需要连接交变电流的元器件进行工作。同步地，也因此出现了负载阻抗与电源阻抗不匹配的技术问题。因此，需要在低温的且处于临近真空状态下的内腔11内，无干扰调节发射天线22与接收天线23之间的间距，从而改变发射天线22与接收天线23的耦合程度，进而改进螺旋谐振器2的阻抗值，即使得交变电源线24的交变电源在低温且真空环境下的阻抗值与射频负载3的阻抗值相匹配。

根据前文的描述，为了提高提高射频负载3的性能，射频负载3设于真空箱1的内腔11内，以使其工作时性能更佳。射频负载3连接有直流电源线31，直流电源线31的供电端穿出至真空箱1外以连接直流电源；如此，直流电源线31不仅可以使得射频负载3上需要连接直线电流的元器件进行工作，而且进行直流偏置进行保护。

导热件4从真空箱1外伸入至真空箱1的内腔11内，导热件4上位于真空箱1外的部分用于连接冷源5，导热件4上位于真空箱1内的部分导热连接螺旋谐振器2和射频负载3。如此，导热件4通过物理接触的方式，将螺旋谐振器2和射频负载3的热量传递给冷源5，从而使得螺旋谐振器2和射频负载3处于低温状态，以满足工作性能的要求。

重要地，机械螺旋馈通6安装于真空箱1，机械螺旋馈通6的内转轴61位于真空箱1内，从而使得内转轴61的环境、螺旋谐振器2的环境和射频负载3的环境均相同，以使得调节的过程不会受外界温度的影响。内转轴61传动连接有转化机构7，发射天线22安装于转化机构7；转化机构7受内转轴61联动时能够带动发射天线22靠近或远离接收天线23。根据机械螺旋馈通6的工作原理，其外转轴通过磁流体作用于内转轴61，基于磁流体不受温度的影响，因而磁流体再驱动内转轴61进行旋转时，不会造成内腔11的温度的上升。然后，通过转化机构7将内转轴61的旋转运动转化为直线运动，从而驱使发射天线22相对地靠近或远离接收天线23即可。如此，利用了机械螺旋馈通6与转化机构7的组合，便可以在不破坏低温的真空环境下，且不会引入热辐射干扰的情形下，对机械螺旋馈通6的阻抗值进行调节，从而使得射频负载3的阻抗与交变电源线24的交变电源的阻抗相匹配。

工作原理为：交变电源给交变电源线24供电，电流走向为交变电源→交变电源线24→发射天线22→形成感应电流→接收天线23→射频负载3。直流电源给直流电源线31供电，电流走向为直流电源→直流电源线31→射频负载3。基于此，需要调节以使得交变电源的阻抗与射频负载3的阻抗相匹配时，通过机械螺旋馈通6的内转轴61的旋转运动联动转化机构7输出直线运动，从而使得安装在转化机构7的发射天线22靠近或远离接收天线23(同理，也可以将接收天线23安装于转化机构7，而发射天线22则相对真空箱1处于静止状态，只要实现两者相对靠近或相对远离即可)，从而改变螺旋谐振器2的阻抗即可，则最终使得交变电源的阻抗与射频负载3的阻抗相匹配。

其中，为了更好地阻隔外界环境的热辐射，隔热层8采用铜制材料制成。以及，真空箱1上围合外腔12的部分采用不锈钢或铝制材料制成。

其中，为了使得内腔11与外腔12在一次抽真空中即可同步完成，优选地，隔热层8具有通气孔，以使内腔11与外腔12连通。也即是说，内腔11与外腔12也可以相互隔绝，但如此则需要分别抽真空。

其中，机械螺旋馈通6通过第一法兰91与真空箱1进行密封连接。

其中，交变电源线24通过第二法兰92与真空箱1进行密封连接。

其中，直流电源线31通过第三法兰93与真空箱1进行密封连接。

优选地，转化机构7包括套筒71，套筒71具有内螺纹711；谐振器本体21开设有非圆状导向孔211，套筒71活动地插接非圆状导向孔211。内转轴61具有外螺纹611并插入至非圆状导向孔211内，以使外螺纹611与内螺纹711配合。所述发射天线22或所述接收天线23安装于所述套筒71。如此，当内转轴61旋转时，套筒71无法在非圆状导向孔211内进行旋转，倒逼地沿非圆状导向孔211的轴向进行移动，从而联动发射天线22或接收天线23，以使得发射天线22和接收天线23相互靠近或相互远离。在本实施例中，显而易见，发射天线22安装在套筒71上，而接收天线23则安装在谐振器本体21上。需要补充说明的是，作为替换方式，转化结构的替代设置方式还有很多，例如通过在内转轴61安装第一齿轮，然后第一齿轮通过齿轮组联动齿条进行移动，在通过齿条与发射天线22进行联动连接即可。基于替换方式不胜枚举，此处不再进行展开。

优选地，基于内腔11和外腔12临近真空，即真空箱1内的导热流体媒介较为稀薄。但仍然可能传导热辐射。因此，为了使得导热件4的冷却效果更高，导热件4包括多根间隔设置的管体41，螺旋谐振器2与多根管体41导热连接，射频负载3与多根管体41导热连接。如此，即扩大了受热面积，从而提高了冷却效率。另外，为了便于管体41与外界的冷源5连接，冷源5通过导热体42与管体41进行连接。

另外需要说明的是，冷源5、交变电源和直流电源，可以由本系统自带，也可以是由外界环境进行提供。另外，本实用新型的射频负载可以是刀片型离子阱和甚高频接收机等等。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于低温螺旋谐振器的天线调节系统，其特征在于，包括：

真空箱(1)，具有内腔(11)；

螺旋谐振器(2)，设于真空箱(1)的内腔(11)内，所述螺旋谐振器(2)包括谐振器本体(21)、设于谐振器本体(21)的发射天线(22)、设于谐振器本体(21)的接收天线(23)；所述发射天线(22)与所述谐振器本体(21)活动连接，以能够调节所述发射天线(22)与所述接收天线(23)之间的相对距离；所述发射天线(22)连接有交变电源线(24)，所述交变电源线(24)的供电端穿出至所述真空箱(1)外；

射频负载(3)，与所述接收天线(23)连接；所述射频负载(3)设于真空箱(1)的内腔(11)内；

导热件(4)，从所述真空箱(1)外伸入至所述真空箱(1)的内腔(11)内，所述导热件(4)上位于所述真空箱(1)外的部分用于连接外界的冷源(5)，所述导热件(4)上位于所述真空箱(1)内的部分导热连接所述螺旋谐振器(2)和所述射频负载(3)；

机械螺旋馈通(6)，安装于所述真空箱(1)，所述机械螺旋馈通(6)的内转轴(61)位于所述真空箱(1)内，所述内转轴(61)传动连接有转化机构(7)，所述发射天线(22)安装于所述转化机构(7)；所述转化机构(7)受所述内转轴(61)联动时能够带动所述发射天线(22)相对地靠近或远离所述接收天线(23)。

2.如权利要求1所述的一种基于低温螺旋谐振器的天线调节系统，其特征在于，所述真空箱(1)还具有外腔(12)，所述外腔(12)围绕在所述内腔(11)的外围，并通过隔热层(8)与所述内腔(11)进行间隔。

3.如权利要求2所述的一种基于低温螺旋谐振器的天线调节系统，其特征在于，所述隔热层(8)采用铜制材料制成。

4.如权利要求2所述的一种基于低温螺旋谐振器的天线调节系统，其特征在于，所述真空箱(1)上围合外腔(12)的部分采用不锈钢或铝制材料制成。

5.如权利要求2所述的一种基于低温螺旋谐振器的天线调节系统，其特征在于，所述隔热层(8)具有通气孔，以使所述内腔(11)与所述外腔(12)连通。

6.如权利要求1所述的一种基于低温螺旋谐振器的天线调节系统，其特征在于，所述机械螺旋馈通(6)通过第一法兰(91)与所述真空箱(1)进行密封连接。

7.如权利要求1所述的一种基于低温螺旋谐振器的天线调节系统，其特征在于，所述交变电源线(24)通过第二法兰(92)与所述真空箱(1)进行密封连接。

8.如权利要求1所述的一种基于低温螺旋谐振器的天线调节系统，其特征在于，所述射频负载(3)连接有直流电源线(31)；所述直流电源线(31)的供电端穿出至所述真空箱(1)外；所述直流电源线(31)通过第三法兰(93)与所述真空箱(1)进行密封连接。

9.如权利要求1所述的一种基于低温螺旋谐振器的天线调节系统，其特征在于，所述转化机构(7)包括套筒(71)，所述套筒(71)具有内螺纹(711)；所述谐振器本体(21)开设有非圆状导向孔(211)，所述套筒(71)活动地插接所述非圆状导向孔(211)；所述内转轴(61)具有外螺纹(611)并插入至所述非圆状导向孔(211)内，以使所述外螺纹(611)与所述内螺纹(711)配合；所述发射天线(22)或所述接收天线(23)安装于所述套筒(71)。

10.如权利要求1所述的一种基于低温螺旋谐振器的天线调节系统，其特征在于，所述导热件(4)包括多根间隔设置的管体(41)，所述螺旋谐振器(2)与多根所述管体(41)导热连接，所述射频负载(3)与多根所述管体(41)导热连接。

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