本實用新型涉及微波信號傳輸窗口組件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種毫米波頻段用低損耗高真空密封隔熱傳輸窗口。

背景技術(shù)：

密封窗口主要用于對光的透射和微波信號的傳輸，同時具備真空密封能力。目前，密封窗口技術(shù)主要用于紅外探測器、低溫接收機、超導(dǎo)接收機中。

在紅外應(yīng)用中，密封窗口主要采用藍寶石材料，要求透光性好，同時保持較好的真空度，但該密封窗口的介電常數(shù)較大，通常不適合微波信號的傳輸。

對于低溫接收機/超導(dǎo)接收機用微波傳輸窗口而言，通常構(gòu)建透波窗口的常用材料有硬質(zhì)泡沫板、聚酰亞胺薄膜和聚四氟乙烯板三種：硬質(zhì)泡沫板損耗最小，介電常數(shù)接近空氣，可實現(xiàn)信號傳輸特性最優(yōu)化，但無法實現(xiàn)窗口的密封需求，通常需配合一層聚酰亞胺薄膜使用；聚酰亞胺薄膜介電常數(shù)較大，不利于信號的傳輸，通常面臨天線回波損耗惡化的問題（尤其在毫米波頻段）；聚四氟乙烯板隔熱效果好，損耗小，但介電常數(shù)相對硬質(zhì)泡沫較大，也存在天線回波損耗惡化的問題。并且由四氟、聚酰亞胺薄膜制成的密封傳輸窗口其真空密封性能較差，無法長時間保持良好的真空度（其真空漏率一般在在5.01х10^-9Pa m³/s；放置24h后真空度惡化為1.01х10²Pa左右）；由聚四氟乙烯和聚烯亞胺薄膜制成的窗口，長時間負壓使用，容易產(chǎn)生形變，影響使用性能。同時，上述技術(shù)所述的傳輸窗口多為平面結(jié)構(gòu)，對于微波信號的傳輸應(yīng)用有一定局限性：微波信號傳輸窗口一般配合天線、饋源以及接收機使用，饋源用于接收天線的信號，而饋源通常置于接收機內(nèi)部（在密封傳輸窗口和杜瓦內(nèi)部），在前饋式天線中饋源端面與天線反射面之間不允許存在其他金屬物體（如果存在將影響天線性能），若采用平面結(jié)構(gòu)的傳輸窗口樣式必然無法滿足系統(tǒng)要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種毫米波頻段用低損耗高真空密封隔熱傳輸窗口，該窗口不僅能夠有效降低電磁波信號的傳輸反射損耗，改善現(xiàn)有窗口存在大量干擾帶的問題，還能夠大幅提升真空密封性能，解決傳統(tǒng)低溫接收機/超導(dǎo)接收機密封透波窗口使用受限問題，且具有良好的隔熱效果，有效降低熱輻射。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了以下技術(shù)方案：

一種毫米波頻段用低損耗高真空密封隔熱傳輸窗口，包括多層電介質(zhì)窗以及分別安裝在多層電介質(zhì)窗上下兩側(cè)的密封上法蘭和密封下法蘭。所述多層電介質(zhì)窗包括由外向內(nèi)依次設(shè)置的第一四氟層、石英層、第二四氟層和隔熱層。

進一步的，所述第一四氟層和第二四氟層均采用聚四氟乙烯彈性板材料。

進一步的，所述第一四氟層和第二四氟層分別采用低損耗光學環(huán)氧膠粘接在石英層的外側(cè)和內(nèi)側(cè)，通過加熱、加壓固化，使層間無縫隙。

進一步的，所述石英層采用高純度熔融石英材料。

進一步的，所述石英層包括罩殼和沿罩殼下端外周設(shè)置的壓接邊沿；所述壓接邊沿的上下兩側(cè)分別設(shè)有一個金屬密封圈。石英層的結(jié)構(gòu)為鐘罩型，第一四氟層和第二四氟層分別粘接在石英層的外壁和內(nèi)壁上。隔熱層又粘接在第二四氟層的內(nèi)壁上。整個多層電介質(zhì)窗的結(jié)構(gòu)也為鐘罩型。所述密封上法蘭和密封下法蘭分別安裝在壓接邊沿的上下兩側(cè)。

進一步的，所述隔熱層采用聚苯乙烯泡沫。

進一步的，所述隔熱層上開設(shè)有若干通孔。

進一步的，所述密封上法蘭和密封下法蘭均采用可伐合金4J29材料。

進一步的，所述密封上法蘭和密封下法蘭上均開設(shè)有應(yīng)力槽，應(yīng)力槽為圓環(huán)形，其外徑與密封法蘭外邊緣距離保持在2mm~5mm。

進一步的，所述密封上法蘭和密封下法蘭通過螺釘緊固的方式，與壓接邊沿及其上下兩側(cè)的金屬密封圈進行安裝固定，實現(xiàn)密封。

由以上技術(shù)方案可知，本實用新型采用多層電介質(zhì)材料構(gòu)成多層電介質(zhì)窗，減小了電磁波信號的傳輸反射損耗，尤其是在毫米波頻段，使回波損耗在-20dB以下，傳輸損耗優(yōu)于0.05dB。多層電介質(zhì)窗中多層介質(zhì)的不同介電常數(shù)匹配改善了現(xiàn)有窗口存在大量干擾帶（寬帶接收，干擾信號能夠進入）的問題，增加了濾波效果（20dB以上）。隔熱層采用的聚苯乙烯材料還具有隔熱效果，降低熱輻射。同時，本實用新型能夠大幅提升低溫/超導(dǎo)接收機的真空密封性能，使真空漏率達到5.01х10^-11Pa m³/s以下。本實用新型所采用的鐘罩式的結(jié)構(gòu)也能適應(yīng)大多數(shù)系統(tǒng)使用要求，解決使用受限問題。在本實用新型所述的一種毫米波頻段用低損耗高真空密封隔熱傳輸窗口中，電磁波信號透過由多層電介質(zhì)材料構(gòu)成的多層電介質(zhì)窗進入接收機內(nèi)部，保證了其低損耗、高真空密封性能，同時能夠濾除帶外干擾信號，其隔熱層能有效減小熱輻射；其鐘罩式的結(jié)構(gòu)能夠應(yīng)用在前饋式天線系統(tǒng)中，保證饋源面上的無金屬物遮擋，有效拓展接收機的應(yīng)用場合，解決使用受限問題。本實用新型具有信號傳輸損耗小、靜態(tài)真空維持時間長、可靠性高等特點。

附圖說明

圖1是本實用新型的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型中多層電介質(zhì)窗的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3 是本實用新型中隔熱層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4 是本實用新型中真空密封方式示意圖；

圖5 是本實用新型的典型應(yīng)用示意圖。

其中：

1、多層電介質(zhì)窗，2、密封上法蘭，3、密封下法蘭，4、第一四氟層，5、石英層，6、隔熱層，7、通孔，8、金屬密封圈，9、壓接邊沿，10、天線副反射面，11、天線主反射面，12、杜瓦，13、接收前端組件，14、制冷機，15、饋源，16、饋面，17、第二四氟層，18、應(yīng)力槽。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步說明：

如圖1所示的一種毫米波頻段用低損耗高真空密封隔熱傳輸窗口的結(jié)構(gòu)示意圖，該傳輸窗口包括多層電介質(zhì)窗1、密封上法蘭2和密封下法蘭3。密封法蘭通常與金屬密封圈配合使用，通過壓接的方式進行緊固，以達到金屬氣密封效果。本實用新型用作低溫接收機、超導(dǎo)接收機的信號輸入端口，起透波和真空密封作用。本實用新型用于解決現(xiàn)有低溫/超導(dǎo)接收機密封透波窗口存在的回波損耗較大（尤其在毫米波段）、易引入干擾信號、真空密封性較差且由于窗口結(jié)構(gòu)導(dǎo)致使用受限的問題。

如圖2所示，多層電介質(zhì)窗共有4層，由外到內(nèi)分別為第一四氟層4、石英層5、第二四氟層17和隔熱層6。所述第一四氟層和第二四氟層均采用聚四氟乙烯彈性板（軟四氟）材料，其材料偏軟，便于與石英層之間的貼合，實現(xiàn)無縫粘接。石英層采用高純度熔融石英材料，其結(jié)構(gòu)外形為鐘罩型。隔熱層采用聚苯乙烯泡沫。所述第一四氟層采用低損耗環(huán)氧光學膠作為粘接劑，通過加熱、加壓固化壓接來連接在石英層的外側(cè)壁上。所述第二四氟層采用低損耗環(huán)氧光學膠作為粘接劑，通過加熱、加壓固化壓接來連接在石英層的內(nèi)側(cè)壁上。通過加熱、加壓固化壓接的方式，使石英層與第一四氟層、第二四氟層之間均無縫隙。本實用新型所采用的多層電介質(zhì)窗為鐘罩型，同時采用軟金屬材料銦制成金屬密封圈以實現(xiàn)多層電介質(zhì)窗與密封上、下法蘭的高真空密封，然后再將密封上、下法蘭焊接到杜瓦上，即可實現(xiàn)整體的高真空密封。本實用新型采用多層電介質(zhì)材料制成多層電介質(zhì)窗，減小了電磁波信號的傳輸反射損耗；多層電介質(zhì)窗的多介電常數(shù)匹配，改善了現(xiàn)有窗口存在大量干擾帶（寬帶接收，干擾信號能夠進入）的問題，增加了濾波效果；本實用新型采用聚苯乙烯材料制成隔熱層，具有隔熱效果，能夠降低熱輻射。

如圖3所示，隔熱層6上設(shè)有若干通孔7，該通孔的作用是加快隔熱層與其他層之間殘余氣體的釋放速度。

如圖4所示，所述石英層5包括罩殼和沿罩殼下端外周設(shè)置的壓接邊沿9。所述壓接邊沿9供真空密封用。壓接邊沿9的上、下表面各設(shè)有一個金屬密封圈8。通過螺釘緊固密封上法蘭和密封下法蘭的方式對石英層和金屬密封圈進行金屬壓接密封。所述金屬密封圈8的材料為軟金屬——銦。所述密封上法蘭2、密封下法蘭3均采用可閥合金4J29材料制成，其上開有應(yīng)力槽18，應(yīng)力槽的作用為釋放焊接過程中材料受熱引起的膨脹應(yīng)力，減小形變，提高焊接真空密封性能。本實用新型通過采用由軟金屬銦制成的金屬密封圈和密封法蘭相結(jié)合的方式，能夠大幅提升真空密封性能，使真空漏率達到5.01х10^-11Pa m³/s以下。

圖5是本實用新型的典型應(yīng)用示意圖，所述毫米波頻段用低損耗高真空密封隔熱傳輸窗口應(yīng)用在低溫接收機/超導(dǎo)接收機上，作為信號的傳輸窗口，其應(yīng)用模式為：天線主反射面11接收到的信號反饋到天線副反射面10，信號再通過低損耗高真空密封隔熱傳輸窗口中的多層電介質(zhì)窗1傳輸?shù)金佋?5，經(jīng)接收前端組件13濾波放大輸出，其中制冷機14為饋源、接收前端組件提供工作所需的低溫環(huán)境，杜瓦12和低損耗高真空密封隔熱傳輸窗口為饋源、接收前端組件提供高真空密封隔熱環(huán)境。同時饋源和低損耗高真空密封隔熱傳輸窗口伸入天線主反射面11底部，其饋面16上部空間不允許存在其他金屬物體，否則將惡化天線性能。

綜上所述，本實用新型采用多層電介質(zhì)材料作為透波窗口，其中，第一四氟層/石英層/第二四氟層起低損耗密封透波傳輸窗口作用，同時還具備濾波功能；而且該透波窗口采用聚苯乙烯材料作為隔熱層來進行隔熱屏蔽，以減小輻射熱。本實用新型通過采用由軟金屬材料銦制成的金屬密封圈來實現(xiàn)多層電介質(zhì)窗與密封上、下法蘭的高真空密封。本實用新型通過采用鐘罩式結(jié)構(gòu)的多層電介質(zhì)窗，能夠解決現(xiàn)階段低溫接收機透波窗口系統(tǒng)使用受限的問題，拓展了應(yīng)用范圍。在低溫/超導(dǎo)接收機系統(tǒng)應(yīng)用中，多層電介質(zhì)窗的多層電介質(zhì)材料的匹配能夠有效減小電磁波信號的傳輸反射損耗及帶外干擾信號的進入，具有插入損耗低、帶外濾波好的特點；同時還具有高真空度、長靜態(tài)真空保持時間、隔熱效果好、可靠性高等優(yōu)點。

以上所述的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本實用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本實用新型權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。