[发明专利]直线脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器的结构及制造方法

说明书

技术领域

本发明的技术领域涉及制冷与低温工程领域、超导工程领域和通信工程领域，涉及脉冲管制冷机和高温超导滤波器，特别涉及一种直线脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器的结构及制造方法。

背景技术

高温超导技术作为近年来发展迅猛的前沿技术之一，应用于移动通信领域，具有许多优势，特别是高温超导材料制成的高温超导滤波器，与常规的滤波器相比，其通带损失小，阻带抑制大、边带陡峭、可制成极窄带滤波器、体积小、质量轻。应用于民用移动通信领域，高温超导滤波器可显著提高移动基站的选择性、灵敏度和信息传输速度、提高通话质量、增加通话容量、扩大基站覆盖面积、增强基站抗干扰能力、降低手机发射功率。随着高温超导滤波器理论和制造工艺的成熟，以及移动通讯业在全球范围内的迅猛发展，高温超导滤波器有望为全球移动通信领域带来革命性的变化。

移动基站用高温超导滤波器最佳工作环境温度为60～80K，目前在此温区，小型低温机械制冷机作为冷源，可以很好的满足高温超导滤波器冷量要求，考虑到高温超导滤波器的外在工作环境，除冷量要求外，还需要制冷机具有稳定、高效、低干扰、长寿命、小体积、轻重量等特点。目前，国内外移动基站用高温超导滤波器产品大多采用斯特林制冷机作为低温冷源，但由于斯特林制冷机冷头端排出器等运动部件会带来机械振动及电磁干扰信号，对高温超导滤波器的工作输出信号有较大影响。而且斯特林制冷机的可靠性和工作寿命也是影响其工作性能的一个较大瓶颈。

脉冲管制冷机在20世纪80年代以后投入使用，是对回热式低温制冷机的一次重大革新，与其他小型回热式低温制冷机尤其是斯特林制冷机相比，它取消了冷端排出器，相位调节由被动调相机构完成，因此在冷端无运动部件，实现了冷端低振动、低干扰以及无磨损，并经过调相结构方式上的改进，在一些典型温区，其效率已经达到回热式低温制冷机中的最高值。因此，脉冲管制冷机具有冷量大、效率高、冷端无机械振动、可靠性高、预期寿命长等诸多优点。

根据脉冲管与蓄冷器的相对位置的不同，脉冲管制冷机有同轴型、U型、直线型三种典型的布置方式，如图1所示，其中(a)为直线型，(b)为U型，(c)为同轴型。三种型式的脉冲管制冷机均由压缩机1、连管2、蓄冷器3、脉冲管4、调相结构5以及气库6等主要结构组成。直线型布置中脉冲管4和蓄冷器3处于一条直线，U型布置中脉冲管4和蓄冷器3相互平行，同轴型布置中脉冲管4同心地插入蓄冷器3。三种型式中，同轴型结构最为紧凑，但由于制冷机内部气体工质需要在冷端折转180度，引起较大的阻力损失及气流扰动；U型布置同样有较大的不可逆损失。

如图1所示，直线型布置方式气流不需要折返，可以最大限度降低气体流动阻力，在三种布置方式中效率最高。在60～80K温区，直线型脉冲管制冷机的制冷能力可以满足高温超导滤波器大冷量的潜在需求，但直线型布置的最大缺点在于其与高温超导滤波器的耦合存在一定难度，从图1可看出，直线型布置的冷端位于蓄冷器3与脉冲管4之间，冷指整体较长，使得冷量较难提取利用。因此，需要对单级直线型脉部管制冷机的优缺点进行扬长避短，使其可用于高温超导滤波器的冷却。

发明内容

鉴于高温超导滤波器及直线脉冲管制冷机的特点，本发明提出一种利用直线脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器的结构及制造方法，目的在于，充分利用直线脉冲管制冷机在60～80K温区效率高、冷量大等优点，克服直线脉冲管制冷机冷量不易提取的缺点，为高温超导滤波器提供稳定可靠、低噪声、低振动的低温冷源。

所发明的直线脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器的结构如图2所示，由导热带9、蓝宝石柱10、安装平台11、平台托举13、蓝宝石基座14、支撑圆筒15、防辐射冷屏16、冷屏板17、组件装置18、杜瓦主体19、杜瓦盖20、设备箱25组成，其特征如下：