[发明专利]一种多温区蓝宝石微波源系统和控制方法

说明书

本申请公开了一种多温区蓝宝石微波源系统和控制方法，解决蓝宝石微波源具有一个温度控制的问题。系统包括低温装置、微波腔、热板、温度控制模块和频率计。微波腔与热板位于低温装置内部，其余部件位于低温装置外部。热板为多个，包含板状部件、加热丝和热敏电阻。微波腔为多个，每个微波腔至少与一个板状部件固定接触。温度控制模块，与热敏电阻和加热丝连接，用于控制微波腔的工作温度。频率计测量微波腔输出信号的频率。控制方法为：对每一微波腔，分别改变工作温度，测量频率，计算频率的差值；查找温度拐点；保持微波腔的工作温度处于所述温度拐点。本发明实现每个微波腔都在温度拐点，输出高指标微波信号。

技术领域

本申请涉及微波技术领域，尤其涉及一种蓝宝石微波源系统和控制方法。

背景技术

低温蓝宝石微波源是一种新型的微波源，具有低相噪、高稳定度的优点，被广泛的应用于雷达、通信、航空航天、计量及基础物理研究等领域。目前国内外低温蓝宝石微波源一般采用的都是一个蓝宝石微波腔，也有采用两个微波腔的，但共享一个温度控制区，只能将两个微波腔控制在一个温度点。采用多个微波腔可以获得多路高稳定低相噪的微波信号输出，但共享一个温度控制区只能满足一个微波腔处于最佳状态，而其他个微波腔处于非最佳状态。形成了一路信号指标高，其他路信号指标低的状态。因此需要发明一种能够实现多温区控制的蓝宝石微波源系统。

发明内容

本发明提供一种多温区蓝宝石微波源系统和控制方法，解决了目前有多个微波腔的蓝宝石微波源难以保证每路输出信号都具有高指标的问题。

本发明实施例提供一种多温区蓝宝石微波源系统，包括低温装置、微波腔、热板、温度控制模块和频率计。微波腔与热板位于低温装置内部；温度控制模块和频率计位于低温装置外部。热板为多个，每个热板包含板状部件、加热丝和热敏电阻；加热丝和热敏电阻与板状部件固定接触。微波腔为多个，每个微波腔至少与一个板状部件固定接触。温度控制模块，与热敏电阻和加热丝连接，用于控制微波腔的工作温度。频率计，用于接收微波腔输出的微波信号，测量微波信号的频率。

作为本发明提供的多温区温度控制蓝宝石微波源系统的一种优选方案。制冷装置包括真空罐、氦气液化器、液氦池、液氦导流管。真空罐内部为封闭真空区，液氦导流管从真空罐的顶端穿过并与所述真空罐焊接在一起，一端与氦气液化器连接，另一端与液氦池连接，氦气液化器位于所述真空罐的外部，液氦池位于真空罐的内部，热板固定在液氦池下方，与液氦池有热接触。

进一步地，氦气液化器为制冷量大于2W的GM氦气液化器。

进一步地，多温区蓝宝石微波源系统的低温装置有真空法兰接口，热敏电阻和加热丝通过导线连接到低温装置的真空法兰接口，真空法兰接口通过数据线缆连接至温度控制模块。

优选地，所述多温区温度控制蓝宝石微波源系统，还包括冷屏，冷屏装有热敏电阻，热敏电阻与温度控制模块连接。

作为本发明提供的多温区温度控制蓝宝石微波源系统的一种优选方案，温度控制模块包括PID控制器，用于使微波腔的工作温度快速达到设定值。

进一步，所述温度控制模块还包括上位机软件，用于为PID控制器设置合适的P值、I值及D值。

作为本发明提供的多温区温度控制蓝宝石微波源系统的另一种优选方案微波腔与滤波器、移相器、放大器连接，形成振荡环路，输出微波信号。

进一步地，频率计，还用于输出微波信号的频率与微波腔的标准频率的差值。

本发明还提供一种多温区蓝宝石微波源的控制方法，用于上述任意一项蓝宝石微波源系统，包括以下步骤：启动低温装置制冷，温度达到预定值后，启动温度控制模块；对每一微波腔，分别改变微波腔的工作温度，测量微波信号的频率，计算所述频率与所述微波腔的标准频率的差值；查找差值最小值所对应的工作温度，即为微波腔的温度拐点；保持微波腔的工作温度处于温度拐点。