[发明专利]短厘米波段双极化制冷接收机杜瓦

说明书

技术领域

本发明涉及一种短厘米波段双极化制冷接收机杜瓦，尤其涉及1.3厘米波段双极化制冷接收机杜瓦，专门用于射电天文观测的制冷接收机。

 

背景技术

射电天文学是通过接收和处理宇宙天体的无线电辐射来研究天文现象的一门学科，是现代天文学的重要分支。射电天文学以无线电接收技术为观测手段，观测的对象遍及所有天体。射电望远镜是射电天文观测的重要工具，主要由天线系统、接收机系统、终端系统等设备构成。接收机系统主要功能是把由天线汇集到的微弱电磁波信号，经低噪声放大器进行放大，再经过混频、中频放大、滤波等环节，最终输出给记录终端。由于射电天文观测中接收到的信号极其微弱，对射电望远镜接收机系统灵敏度有很高的要求。

衡量接收机灵敏度的重要参数指标是噪声系数，噪声系数越低，灵敏度越高。对于射电天文领域的噪声系数，通常用绝对温度描述的等效噪声温度来表示噪声系数。接收机在放大信号的同时会在输出信号中引入自身产生的噪声，其中主要成分之一就是热噪声；热噪声与微波器件的物理温度成正比，对接收机低噪声放大器等器件制冷、降低其物理温度是减小接收机噪声温度、提高灵敏度的重要手段。

一个完整的制冷接收机系统包括杜瓦、馈源、常温微波单元、直流电源、低噪声放大器偏置电源、干空气单元、定标系统等。而杜瓦是接收机的核心，杜瓦设计制作的好坏，将直接影响密封性和隔热效果，继而影响整个接收机性能。

对于杜瓦的形状，有圆柱形设计也有方形设计，一方面是考虑密封性，另一方面也要考虑其内部的安装及维护。另外，不同的杜瓦设计除了影响内部布局外，也会影响杜瓦以外其它单元的安装。

接收机馈源的放置也有多种考虑，不同的设计会得到不同的接收机噪声温度。国外同波段接收机，有将馈源放置在杜瓦外面的，也就是将馈源放置在常温环境下，馈源温度与室温相同；还有将馈源放置在杜瓦腔与屏蔽罩之间，而不采取热屏蔽措施，馈源温度在70K左右。如果馈源不制冷或者制冷温度达不到20K的低温冷级，势必会增加接收机的噪声温度，降低其灵敏度。

由于杜瓦内的微波器件需要接收来自外界的信号，杜瓦腔顶部开设微波窗口，使得被探测的电磁波可以直接进入杜瓦内的波导器件，选用什么样的材料密封该窗口值得思考。一方面，杜瓦内部是真空，而外部是正常大气压，如果选用一般的材料来密封杜瓦，由于密封材料上下压差过大，需要在该密封材料下面放置泡沫对其进行支撑，而这样做的代价是输入信号插损变大；另一方面，杜瓦内部是低温冷级，而外部是常温，如何保证密封材料在这两种温差极大的条件下正常运行，值得考虑。

屏蔽罩内部的微波器件较多，对于它们在屏蔽罩内部固定及支撑，需要有很好的设计思想。一方面要在降低振动的前提下确保坚固，另一方面同样要避免由于固定及支撑物件的接触而带来的热量。

中国201010509975.9号发明专利公开了一种毫米波多像元制冷接收机杜瓦，它包括杜瓦腔和设在杜瓦腔内的屏蔽罩，屏蔽罩上设多个圆形窗口与设在屏蔽罩内的探测器位置对应；圆形窗口包括屏蔽罩上表面的通孔和覆盖在通孔上面具有一定厚度的介质透镜，介质透镜边缘固定在屏蔽罩上表面。

发明内容

本发明目的在于提供一种1.3厘米波段双极化制冷接收机杜瓦，该接收机杜瓦是由杜瓦腔、屏蔽罩、微波窗口、背架、支架、环形固定架、软连接、馈源、过渡波导、圆方转换器、极化器、低噪声放大器、波导同轴转换器、隔离器、半刚性同轴电缆、微波窗口密封薄膜、微波窗口紧固圈、干空气腔体、干空气腔体密封薄膜、干空气腔体紧固圈、气缸和制冷机组成，该杜瓦的设计可以保证良好的密封性，对内部器件和部件也有很好的固定及支撑作用，制冷效果更优越、稳定性更好，而且便于进行维护，是一种有效隔离热辐射的、高灵敏度的1.3厘米波段双极化制冷接收机杜瓦，从而可以更好的用于射电天文观测。