本發(fā)明涉及一種射頻信號(hào)有線傳輸散熱裝置，特別是涉及一種真空罐內(nèi)高頻段大功率射頻信號(hào)有線傳輸散熱裝置。

背景技術(shù)：

真空熱試驗(yàn)是每一顆衛(wèi)星在ait過程中必不可少的極其重要的環(huán)境可靠性試驗(yàn)項(xiàng)目之一，它是考核衛(wèi)星能否在軌可靠、穩(wěn)定運(yùn)行的重要依據(jù)。

在真空熱試驗(yàn)時(shí)，衛(wèi)星放置在密閉的、真空度和溫度均可控制的真空罐內(nèi)，罐內(nèi)外通過轉(zhuǎn)接法蘭進(jìn)行轉(zhuǎn)接，通過高、低頻電纜將衛(wèi)星需要測試的高、低頻接口連接到法蘭盤罐內(nèi)接口部分，再通過電纜將法蘭盤罐外接口部分連接到地面綜合測試系統(tǒng)中進(jìn)行性能和指標(biāo)測試。

在真空罐內(nèi)，針對(duì)頻段較低的射頻信號(hào)(l、s、c、x頻段)和低頻信號(hào)，由于其輸出功率較低，且插損較小，傳統(tǒng)上只需直接使用滿足耐受真空罐內(nèi)溫度和真空度的電纜連接至轉(zhuǎn)接法蘭即可。隨著用戶需求的不斷提高和衛(wèi)星技術(shù)的快速發(fā)展，ka頻段信號(hào)以其可傳輸帶寬較寬、傳輸信息量大的優(yōu)勢在衛(wèi)星載荷數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，但是頻段越高、空間衰減越大，因此需要信號(hào)源端的輸出功率也非常大，通常在100w以上。由于目前市面上現(xiàn)有高頻段射頻電纜無法承受如此大功率的射頻信號(hào)，因此需要首先將此信號(hào)進(jìn)行有效衰減，使其滿足射頻電纜的耐受功率要求后，再與射頻電纜進(jìn)行連接。

由于鋁材料的耐受頻率高、耐受功率大、衰減小、重量輕，因此衛(wèi)星上通常使用鋁制波導(dǎo)作為高頻段(ka頻段及以上)、大功率射頻信號(hào)的傳輸介質(zhì)，真空熱試驗(yàn)時(shí)，地面通常使用大功率連續(xù)波定向耦合器(耦合度通常為20db)對(duì)高頻段射頻信號(hào)進(jìn)行衰減，100w的射頻信號(hào)經(jīng)過耦合衰減后，耦合端輸出的信號(hào)只有1w左右，完全滿足ka頻段射頻電纜的輸入功率要求。耦合器直通端接大功率負(fù)載進(jìn)行能量吸收，負(fù)載在吸收能量后溫度會(huì)快速升高，超過其耐受溫度后會(huì)對(duì)其功能和性能產(chǎn)生影響，甚至失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種真空罐內(nèi)高頻段大功率射頻信號(hào)有線傳輸散熱裝置，其能夠確保大功率負(fù)載正常工作，從而確保高頻段大功率射頻信號(hào)安全、可靠、有效的傳輸?shù)秸婵展尥庾匀画h(huán)境中進(jìn)行試驗(yàn)。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：一種真空罐內(nèi)高頻段大功率射頻信號(hào)有線傳輸散熱裝置，其特征在于，其采用元件包括ka頻段波導(dǎo)、大功率連續(xù)波定向耦合器、ka頻段高頻電纜、大功率負(fù)載、熱電偶及傳輸電纜、電加熱片及傳輸電纜、紅外加熱籠、溫度采集處理及加熱器控制系統(tǒng)、真空罐轉(zhuǎn)接法蘭，大功率連續(xù)波定向耦合器連接ka頻段波導(dǎo)、ka頻段高頻電纜，ka頻段高頻電纜連接大功率連續(xù)波定向耦合器、真空罐轉(zhuǎn)接法蘭，ka頻段波導(dǎo)連接大功率連續(xù)波定向耦合器、大功率負(fù)載，大功率負(fù)載連接熱電偶及傳輸電纜、電加熱片、傳輸電纜，真空罐轉(zhuǎn)接法蘭連接溫度采集處理及加熱器控制系統(tǒng)、熱電偶、傳輸電纜、電加熱片、傳輸電纜，紅外加熱籠位于ka頻段波導(dǎo)和大功率連續(xù)波定向耦合器外側(cè)。

優(yōu)選地，所述ka頻段波導(dǎo)為鋁制材料且輸入輸出均為波導(dǎo)接口。

優(yōu)選地，所述大功率連續(xù)波定向耦合器輸入輸出端都為波導(dǎo)接口。

優(yōu)選地，所述大功率負(fù)載表面安裝散熱片。

優(yōu)選地，所述ka頻段高頻電纜其接口為能夠傳輸ka頻段的接口。

優(yōu)選地，所述熱電偶及傳輸電纜貼在大功率負(fù)載表面。

優(yōu)選地，所述電加熱片及傳輸電纜貼在大功率負(fù)載表面。

優(yōu)選地，所述溫度采集處理及加熱器控制系統(tǒng)為一套閉環(huán)控制系統(tǒng)且具有友好人機(jī)交互界面。

優(yōu)選地，所述真空罐轉(zhuǎn)接法蘭內(nèi)外接口均為能夠傳輸ka頻段的接口。

優(yōu)選地，ka頻段波導(dǎo)將至少一個(gè)真空罐內(nèi)產(chǎn)生的ka頻段大功率射頻信號(hào)輸出，通過大功率連續(xù)波定向耦合器進(jìn)行衰減耦合后，可以滿足后端連接的ka頻段高頻電纜的耐受功率要求；耦合器的直通端連接大功率負(fù)載，對(duì)射頻大功率信號(hào)進(jìn)行吸收，同時(shí)在大功率負(fù)載上貼熱電偶和電加熱片，溫度采集處理及加熱器控制系統(tǒng)通過熱電偶實(shí)時(shí)采集大功率負(fù)載表面溫度，并通過電加熱片對(duì)大功率負(fù)載進(jìn)行閉環(huán)溫度控制，確保大功率負(fù)載在正常溫度范圍內(nèi)工作。

本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：本發(fā)明解決了熱真空環(huán)境中高頻段大功率射頻信號(hào)有線傳輸過程中的散熱問題，且簡單、經(jīng)濟(jì)、靈活、可靠。本發(fā)明通過ka頻段波導(dǎo)將大功率負(fù)載延伸至紅外加熱籠外，并在其表面貼熱電偶和電加熱片，通過溫度采集和加熱器控制系統(tǒng)進(jìn)行溫度閉環(huán)控制。確保大功率負(fù)載正常工作，從而確保高頻段大功率射頻信號(hào)安全、可靠、有效的傳輸?shù)秸婵展尥庾匀画h(huán)境中進(jìn)行試驗(yàn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的連接圖。

圖2為ka頻段波導(dǎo)(bj260)接口圖。

圖3為真空罐轉(zhuǎn)接法蘭接口圖。

圖4為熱電偶安裝圖。

圖5為電加熱片安裝圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，本發(fā)明為真空罐內(nèi)高頻段大功率射頻信號(hào)有線傳輸散熱裝置，其采用元件包括ka頻段波導(dǎo)1、大功率連續(xù)波定向耦合器2、ka頻段高頻電纜3、大功率負(fù)載4、熱電偶及傳輸電纜5、電加熱片及傳輸電纜6、紅外加熱籠7、溫度采集處理及加熱器控制系統(tǒng)8、真空罐轉(zhuǎn)接法蘭9，大功率連續(xù)波定向耦合器2連接ka頻段波導(dǎo)1、ka頻段高頻電纜3，ka頻段高頻電纜3連接大功率連續(xù)波定向耦合器2、真空罐轉(zhuǎn)接法蘭9，ka頻段波導(dǎo)1連接大功率連續(xù)波定向耦合器2、大功率負(fù)載4，大功率負(fù)載4連接熱電偶及傳輸電纜5、電加熱片及傳輸電纜6，真空罐轉(zhuǎn)接法蘭9連接溫度采集處理及加熱器控制系統(tǒng)8、熱電偶及傳輸電纜5、電加熱片、傳輸電纜6，紅外加熱籠7位于ka頻段波導(dǎo)1和大功率連續(xù)波定向耦合器2外側(cè)。

本發(fā)明的工作原理如下：ka頻段波導(dǎo)1將至少一個(gè)真空罐內(nèi)產(chǎn)生的ka頻段大功率射頻信號(hào)輸出，通過大功率連續(xù)波定向耦合器2進(jìn)行衰減耦合后，可以滿足后端連接的ka頻段高頻電纜3的耐受功率要求；耦合器的直通端連接大功率負(fù)載4，對(duì)射頻大功率信號(hào)進(jìn)行吸收，同時(shí)在大功率負(fù)載4上貼熱電偶5和電加熱片6，溫度采集處理及加熱器控制系統(tǒng)8通過熱電偶5實(shí)時(shí)采集大功率負(fù)載4表面溫度，并通過電加熱片6對(duì)大功率負(fù)載4進(jìn)行閉環(huán)溫度控制，確保大功率負(fù)載4在正常溫度范圍內(nèi)工作。

ka頻段波導(dǎo)1為鋁制材料且輸入輸出均為波導(dǎo)接口，這樣能滿足真空罐內(nèi)環(huán)境溫度要求、頻率和耐受功率要求。

大功率連續(xù)波定向耦合器2輸入輸出端都為波導(dǎo)接口，這樣能滿足真空罐內(nèi)環(huán)境溫度要求、頻率和耐受功率要求。

大功率負(fù)載4表面安裝散熱片，這樣能滿足真空罐內(nèi)環(huán)境溫度要求、頻率和耐受功率要求和接口特性要求。

ka頻段高頻電纜3其接口為能夠傳輸ka頻段的接口，這樣能滿足真空罐內(nèi)環(huán)境溫度要求、定向耦合器輸出的ka頻段信號(hào)的頻率和耐受功率要求。

熱電偶及傳輸電纜5貼在大功率負(fù)載4表面,這樣能滿足真空罐內(nèi)環(huán)境溫度要求。

電加熱片及傳輸電纜6貼在大功率負(fù)載4表面，這樣能滿足真空罐內(nèi)環(huán)境溫度要求。

溫度采集處理及加熱器控制系統(tǒng)8為一套閉環(huán)控制系統(tǒng)且具有友好人機(jī)交互界面，這樣能滿足溫度實(shí)時(shí)采集和快速處理要求和實(shí)時(shí)對(duì)加熱片溫度進(jìn)行控制的要求。

真空罐轉(zhuǎn)接法蘭9內(nèi)外接口均為能夠傳輸ka頻段的接口，這樣能滿足真空罐內(nèi)外環(huán)境溫度要求和接口轉(zhuǎn)接要求。

本發(fā)明將真空罐內(nèi)的ka頻段大功率射頻信號(hào)進(jìn)行衰減，以滿足ka頻段高頻電纜的耐受功率要求，為了防止大功率負(fù)載由于吸收了大功率連續(xù)波定向耦合器輸出的大功率能量而產(chǎn)生的溫度升高，本發(fā)明采用ka頻段長波導(dǎo)將大功率負(fù)載延伸到紅外加熱籠外靠近真空罐壁的位置，由于真空罐內(nèi)越靠近罐壁溫度越低(最低可達(dá)-273℃)，當(dāng)衛(wèi)星本體溫度很高時(shí)，大功率電子負(fù)載所處的環(huán)境溫度很低，過低的溫度會(huì)導(dǎo)致大功率負(fù)載無法正常工作，因此，本發(fā)明在大功率電子負(fù)載表面貼熱電偶和電加熱片，當(dāng)監(jiān)測到熱電偶溫度低于大功率電子負(fù)載正常工作溫度下限時(shí)，自動(dòng)控制開啟電加熱片進(jìn)行加熱控制，當(dāng)溫度超過大功率電子負(fù)載正常工作溫度上限時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉電加熱片，從而確保大功率電子負(fù)載能夠可靠的將ka頻段大功率信號(hào)吸收。最終保證衛(wèi)星輸出的ka頻段大功率射頻信號(hào)經(jīng)過衰減后安全、可靠、有效、靈活的傳輸?shù)秸婵展尥膺M(jìn)行相關(guān)性能和指標(biāo)測試。本發(fā)明解決了大功率負(fù)載在吸收大功率信號(hào)能量后的有效散熱問題，最后將高頻段大功率射頻信號(hào)經(jīng)過衰減后，可靠、安全、有效的傳輸?shù)秸婵展尥庾匀画h(huán)境中進(jìn)行相關(guān)性能和指標(biāo)測試。本方法的實(shí)現(xiàn)裝置包括ka頻段波導(dǎo)、大功率連續(xù)波定向耦合器、ka頻段高頻電纜(可用于熱真空環(huán)境)、大功率負(fù)載、熱電偶及傳輸電纜、電加熱片及傳輸電纜、紅外加熱籠、溫度采集處理及加熱器控制系統(tǒng)、真空罐轉(zhuǎn)接法蘭等。

ka頻段波導(dǎo)的工作頻率范圍22ghz～26.5ghz，耐受功率200w，輸入輸出端均為bj260波導(dǎo)接口，駐波比小于1.20，用于將衛(wèi)星ka頻段大功率射頻信號(hào)傳輸?shù)酱蠊β蔬B續(xù)波定向耦合器，通過耦合器傳輸?shù)酱蠊β守?fù)載；

大功率連續(xù)波定向耦合器的耦合度為20db，工作頻率范圍22ghz～26.5ghz，耐受功率200w，駐波比小于1.20，輸入端為bj260波導(dǎo)接口，耦合輸出端為k2.92接口，直通輸出端為bj260波導(dǎo)接口，用于真空罐內(nèi)ka頻段大功率射頻信號(hào)的衰減，將射頻大功率信號(hào)轉(zhuǎn)換為小功率信號(hào)；

ka頻段高頻電纜工作頻率范圍為22ghz～40ghz，耐受功率50w，輸入輸出端均為k2.92接口，駐波比小于1.35，插損2.5db/m，用于將經(jīng)過衰減后的ka頻段大功率射頻信號(hào)連接至真空罐內(nèi)的轉(zhuǎn)接法蘭；

大功率負(fù)載的工作頻率范圍為22ghz～26.5ghz，耐受功率200w，輸入端為波導(dǎo)接口，駐波比小于1.15，負(fù)載表面有散熱片，用于真空罐內(nèi)ka頻段大功率射頻信號(hào)的能量吸收；

熱電偶為k型，溫度靈敏度為±0.2℃，貼在大功率電子負(fù)載表面，用于實(shí)時(shí)溫度檢測；

電加熱片及其傳輸電纜貼在大功率電子負(fù)載表面，用于進(jìn)行溫度控制；

紅外加熱籠用于對(duì)衛(wèi)星本體進(jìn)行溫度控制，使衛(wèi)星工作在指標(biāo)要求的溫度范圍內(nèi)；

溫度采集處理及加熱器控制系統(tǒng)用于對(duì)大功率電子負(fù)載表面熱電偶的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，同時(shí)對(duì)大功率電子負(fù)載表面電加熱片進(jìn)行開關(guān)機(jī)控制，其為一套閉環(huán)控制系統(tǒng)，當(dāng)監(jiān)測到熱電偶溫度低于大功率電子負(fù)載正常工作溫度下限時(shí)，自動(dòng)控制開啟電加熱片進(jìn)行加熱控制，當(dāng)溫度超過大功率電子負(fù)載正常工作溫度上限時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉電加熱片；

真空罐轉(zhuǎn)接法蘭，工作頻率范圍22ghz～26.5ghz，耐受功率10w，罐內(nèi)外接口均為k2.92，駐波比小于1.20，插損0.5db，用于將真空罐內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)接并傳輸?shù)秸婵展尥狻?/p>

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。