專利名稱：低溫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及低溫前端接收機，更具體地涉及基于超導(dǎo)元件、低溫傳輸互連部分、自諧振濾波器及低耗散功率分布的小尺寸低溫前端接收機。
背景技術(shù)：
直到20世紀80年代(1980s)后期，由于需要在液態(tài)氦范圍的溫度上操作才發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象的有限實際應(yīng)用。在20世紀80年代后期包含稀土中心材料的陶瓷金屬氧化物的化合物開始急速改變該局面。這種材料的主要例子包括YBCO(釔-鋇-銅氧化物，見WO88/05029及EP-A-0281753)，TBCCO(鉈-鋇-鈣-銅氧化物，見US4962083)及TPSCCO(鉈-鉛-鍶-鈣-銅氧化物，見US5017554)。所有上述公開文獻結(jié)合于此作為參考，以便全面地公開。
這些化合物被稱為HTS(高溫超導(dǎo)體)材料，它們在允許使用液態(tài)氮作為冷卻劑的足夠高的溫度上呈現(xiàn)超導(dǎo)特性。因為液態(tài)氮在77K(196℃/321°F)時比液態(tài)氦冷卻有效20倍而成本小20倍，各種各樣的可能應(yīng)用開始有希望獲得經(jīng)濟可行性。例如，HTS材料已使用在從醫(yī)學(xué)診斷設(shè)備到粒子加速器的應(yīng)用領(lǐng)域中。
目前超導(dǎo)增長最快的應(yīng)用之一在于電子學(xué)及其相關(guān)的微波工程領(lǐng)域，這是由于通信工業(yè)的巨大增長及全民的消費電子應(yīng)用的增長。盡管目前超導(dǎo)方面的進展，但是其尺寸、價格及需要功率限制了此有前景的技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用幾乎僅在尖端技術(shù)應(yīng)用如宇航儀器及軍事應(yīng)用上。
許多電子裝置、尤其是通信領(lǐng)域的基本部件是濾波元件。HTS濾波器具有顯著優(yōu)點，即由于HTS材料中射頻(RF)損耗極低，故帶內(nèi)插入損耗極低、帶偏離抑制高及帶邊緣陡。
但是，具有常規(guī)HTS諧振器(如條狀線諧振器)作為組成單元的常規(guī)傳輸線HTS濾波器需要大的襯底區(qū)域，這是由于諧振器的至少一個線度約等于半波長(即λ/2)的面積需要。例如可參見US5616538(結(jié)合于此作為參考以便全面公開)。因此，傳統(tǒng)的低頻HTS濾波器方案具有多個極并與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體電子部件如砷化鎵(GaAs)放大器連接，需要將HTS材料冷卻到其臨界溫度(Tc)以下的低溫冷卻器相當?shù)卮蠹霸谑覝?0℃下在80K時需要至少6瓦的功率等級。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的這種傳統(tǒng)的低溫接收機的透視圖。該總的整體組件由多個不同的單元組成。連接器110用于輸入電源及將RF信號輸入并輸出低溫電子部分，該低溫電子部分由包括低溫電子部件130如RF濾波器及放大器的杜瓦(dewar)組件120組成。該杜瓦組件120是用于減少從杜瓦組件12中的分子載入低溫電子部件的對流熱所必需的真空空腔。低溫源在此例中為冷卻器140，它提供用于低溫電子部分的冷卻。外殼150是一個外封裝件，其中包含上述單元及對冷卻器提供控制功能及其它誤差或故障檢測與報警的電路板160及用于冷卻電路板160的風(fēng)扇170。
如圖1中所示的傳統(tǒng)裝置的尺寸通常為至少約15英寸寬×20英寸長×10英寸深(約38.1×50.8×25.4cm)。該傳統(tǒng)裝置的大尺寸及重量主要是由以下引起的低溫電子部分物理尺寸所需的冷卻，放大器所需的功率，及通常由帶連接器的同軸電纜從環(huán)境條件向杜瓦組件120的RF轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的附加對流熱流。因此該物理尺寸、重量及供給該裝置整個操作功率主要受冷卻器140及杜瓦組件120的支配。對于該傳統(tǒng)裝置，當工作在20℃時每通道所需的冷卻泵升功率約1W，因此僅冷卻器140所需的總工作功率就＞125W。
傳統(tǒng)裝置的例子為從Superconductor Technologies Inc.，Santa Barbara，CA可得到的SuperfilterTM(更詳細的信息)，及從Conductus Inc.，Sunnyvale，CA USA可得到的ClearSiteTM(更詳細的信息)。
這些傳統(tǒng)裝置的大尺寸及重量顯著地限制了該技術(shù)的應(yīng)用。這樣的一個應(yīng)用是塔頂應(yīng)用，其中接收機前端被安裝在蜂窩基站或類似基站的天線上，正如US6104934中所公開的(結(jié)合于此作為參考以便全面公開)。所公開的接收機的尺寸及冷卻要求量使得冷卻裝置必須被放置在天線附近的某處，而不能與電子部分組合成整體單元。
為了小型化，包含所需最大不動產(chǎn)(占地)的部件為冷卻器140、低溫電子部件130及杜瓦組件120。
減少低溫電子前端接收機的不動產(chǎn)(占地)需求的一個方式是使用基于傳統(tǒng)HTS濾波器的集總單元結(jié)構(gòu)。這些濾波器可被制成以更緊湊些的物理尺寸在低于5GHz的頻率工作；但是這些傳統(tǒng)集總單元HIS濾波器的濾波性能通常受到互調(diào)成分及插入損耗的限制。
包含HTS的裝置的使用體現(xiàn)出另外的設(shè)計問題。例如，通常用于將該裝置的低溫部分(通常是在真空中保持HTS濾波器的杜瓦組件)連接到其它電子部件的互連部分為長同軸電纜。由于它們的長度，這些長電纜呈現(xiàn)低的熱傳導(dǎo)，在其中保持部件冷態(tài)是很關(guān)鍵的低溫系統(tǒng)中這正是極其需要的。但是，這些長電纜線也呈現(xiàn)RF損耗，由此促使RF性能變差(即增大信噪比)。將問題再進一步復(fù)合，長電纜也要求該裝置的低溫部分的杜瓦組件的體積更大，這需要能夠在裝置的使用壽命上保持高真空的設(shè)計，這是很難達到的。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員長期已來感到需要減小由HTS材料構(gòu)成的濾波單元的尺寸并對此作出多種嘗試。US6108569(結(jié)合于此作為參考以便全面公開)公開了使用自諧振螺旋線諧振器來減小HTS材料的濾波器的尺寸及同時解決串音及連接問題。盡管由當前的重大技術(shù)進步提供了小型化的巨大潛力，但真空降級、高熱傳導(dǎo)及高耗散功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)致了并非最佳的性能并引起冷卻成本的增加。
此外，傳統(tǒng)的低溫前端接收機需要相當多的時間用于人工地調(diào)諧包括裝置關(guān)鍵功能的濾波器。因為傳統(tǒng)濾波器結(jié)構(gòu)的諧振濾波器不總是以分級鎖定方式變化，濾波器的每個極必需被個別地調(diào)諧，而每個極的調(diào)諧又影響濾波器陣列中的每個其它極。該調(diào)諧過程通常得花費數(shù)日來完成。
再者，傳統(tǒng)的低溫前端接收機在制造過程期間還將遭受附著在裝置壁上的組件的除氣。通常，該問題通過在一個持續(xù)的時間周期上緩慢地單純加熱裝置以排除氣體來克服，這些氣體例如為剩余的氧、氮、二氧化碳、氬、水蒸汽。該過程通常得花數(shù)日來完成，因為在短時間周期中裝置壁除氣所需的溫度將會損壞包括低溫單元部分在內(nèi)的壓縮機馬達。
現(xiàn)有技術(shù)缺少能夠在接收機和/或發(fā)射機附近或與其成整體使用的減小尺寸的低溫前端接收機。
現(xiàn)有技術(shù)也缺少在杜瓦組件及低溫冷卻器之間設(shè)有互連部分的低溫前端接收機，其中低溫冷卻器呈現(xiàn)極低的熱傳導(dǎo)以使杜瓦組件進一步熱隔離。
現(xiàn)有技術(shù)還缺少使用熱分離材料及減小時間的自調(diào)諧以減小RF損耗及改善RF性能下降的、設(shè)有互連的低溫前端接收機。
現(xiàn)有技術(shù)還缺少具有減小功率損耗能力的低溫前端接收機。
現(xiàn)有技術(shù)還缺少使用由HTS材料制作的小襯底尺寸的及在低于5GHz頻率上諧振的諧振濾波器的低溫前端接收機。
現(xiàn)有技術(shù)還缺少使用杜瓦組件差分加熱的真空杜瓦組件除氣的方法。
現(xiàn)有技術(shù)還缺少可通過改變前端接收器內(nèi)部操作溫度進行調(diào)諧的低溫前端接收機。
發(fā)明概述本發(fā)明是鑒于上述情況作出的，其一個方面涉及一種低溫前端接收機。
本發(fā)明的另一方面可表征為低溫裝置，該裝置包括一個低溫電子部分及一個非低溫電子部分以及還包括一個熱分離部分，為了實現(xiàn)這些及另外的優(yōu)點及根據(jù)本發(fā)明的目的，如實施及普遍描述的，作為一個方面，本發(fā)明可表征為低溫前端單元，該單元包括一個低溫電子單元，其中低溫單元包括一個輸入信號接口及一個輸出信號接口。低溫冷卻器與低溫電子單元熱連通。低溫單元還包括一個輸入信號互連部分，它連接到輸入信號接口，及包括一個輸出信號互連部分，它連接到輸出信號接口。
本發(fā)明的另一方面可表征為低溫裝置，它包括低溫電子部分，非低溫電子部分及連接低溫電子部分及非低溫電子部分的互連部分，其中該互連部分包括在低溫電子部分及非低溫電子部分之間的熱分離件。
本發(fā)明的另一方面表征為低溫裝置，它包括包括在真空杜瓦組件中的低溫電子部分，該低溫電子部分具有輸入端及輸出端；及環(huán)境至低溫的輸入連接器，它具有一個環(huán)境端，該環(huán)境端通過真空杜瓦組件到低溫端，該低溫端連接到低溫電子部分的輸入端。低溫至環(huán)境的輸出連接器具有一個低溫端，該低溫端連接到低溫電子部分的輸出端，它通過真空杜瓦組件到環(huán)境端。一個低溫源連接到真空杜瓦組件，以致與低溫電子部分緊密接觸，它具有一個輸入端及一個輸出端。低溫電子部分包括一高溫超導(dǎo)濾波器元件及一低溫有源半導(dǎo)體電路(如低噪音放大器)中的至少一個。低溫電子部分的輸入端連接到輸入連接器的低溫端，及低溫電子部分的輸出端連接到輸出連接器的低溫端。在使用的情況下，有源半導(dǎo)體電路應(yīng)產(chǎn)生小于約850mW的進入低溫電子部分的總耗散功率。該低溫接收機在環(huán)境溫度20℃下在80K時具有最大的冷卻器泵升功率約小于3W。
換一種方式說，本發(fā)明的該方面還涉及一個低溫裝置，它包括(1)包括在真空杜瓦組件中的低溫電子部分，該低溫電子部分具有輸入端及輸出端；(2)環(huán)境至低溫的輸入連接器，它具有一個環(huán)境端，該環(huán)境端通過真空杜瓦組件到低溫端，該低溫端連接到低溫電子部分的輸入端；(3)低溫至環(huán)境的輸出連接器，它具有一個低溫端，該低溫端連接到低溫電子部分的輸出端，它通過真空杜瓦組件到環(huán)境端；及(4)低溫源，它連接到真空杜瓦組件，以與低溫電子部分緊密接觸，其中(i)低溫電子部分包括一高溫超導(dǎo)濾波器元件及一低溫有源半導(dǎo)體電路中的至少一個，(ii)有源半導(dǎo)體電路-如果它存在-產(chǎn)生小于約850mW的進入低溫電子部分的總耗散功率，及(iii)該低溫裝置在環(huán)境溫度20℃下在80K時具有最大的冷卻器泵升功率約小于3W。
本發(fā)明的另一方面可表征為低溫接收機，其中上述低溫裝置的低溫電子部分包括具有一個輸入端及一個輸出端的一個高溫超導(dǎo)濾波器元件，及包括具有一個輸入端及一個輸出端的一個有源半導(dǎo)體電路，其中有源半導(dǎo)體電路的輸入端通過高溫超導(dǎo)濾波器元件被連接到輸入連接器的低溫端。濾波器元件的輸入端被連接到輸入連接器的低溫端，及濾波器元件的輸出端被連接到有源半導(dǎo)體電路的輸入端。
換一種方式說，本發(fā)明的該另一方面涉及低溫接收機，其中上述低溫裝置的低溫電子部分包括具有一個輸入端及一個輸出端的一個高溫超導(dǎo)濾波器元件，及包括具有一個輸入端及一個輸出端的一個有源半導(dǎo)體電路，其中有源半導(dǎo)體電路的輸入端通過高溫超導(dǎo)濾波器元件被連接到輸入連接器的低溫端；濾波器元件的輸入端被連接到輸入連接器的低溫端；及濾波器元件的輸出端被連接到有源半導(dǎo)體電路的輸入端。
本發(fā)明的另一方面還可表征為低溫接收機，它包括在真空杜瓦組件中的低溫電子部分，該低溫電子部分具有輸入端及輸出端。環(huán)境至低溫的輸入連接器具有一個環(huán)境端，該環(huán)境端通過真空杜瓦組件到低溫端，該低溫端連接到低溫電子部分的輸入端，及低溫至環(huán)境的輸出連接器具有一個低溫端，該低溫端連接到低溫電子部分的輸出端，它通過真空杜瓦組件到環(huán)境端。該低溫接收機還包括一個低溫源，它連接到真空杜瓦組件，以與低溫電子部分緊密接觸。低溫電子部分還包括具有一個輸入端及一個輸出端的高溫超導(dǎo)濾波器元件及一個具有一個輸入端及一個輸出端的低溫有源半導(dǎo)體電路。濾波器元件的輸入端連接到輸入連接器的低溫端，及濾波器元件的輸出端連接到有源半導(dǎo)體電路的輸入端。有源半導(dǎo)體電路的輸出端連接到輸出連接器的低溫端及有源半導(dǎo)體電路產(chǎn)生小于約850mW的進入低溫電子部分的總耗散功率。該低溫接收機在環(huán)境溫度20℃下在80K時具有最大的冷卻器泵升功率約小于3W。
換一種方式說，本發(fā)明的該方面還涉及一個低溫接收器，它包括(1)包括在真空杜瓦組件中的低溫電子部分，該低溫電子部分具有輸入端及輸出端；(2)環(huán)境至低溫的輸入連接器，它具有一個環(huán)境端，該環(huán)境端通過真空杜瓦組件到低溫端，該低溫端連接到低溫電子部分的輸入端；(3)低溫至環(huán)境的輸出連接器，它具有一個低溫端，該低溫端連接到低溫電子部分的輸出端，它通過真空杜瓦組件到環(huán)境端；及(4)低溫源，它連接到真空杜瓦組件，以與低溫電子部分緊密接觸，其中(i)低溫電子部分包括(a)具有一個輸入端及一個輸出端的高溫超導(dǎo)濾波器元件，及(b)具有一個輸入端及一個輸出端的有源半導(dǎo)體電路，(ii)濾波器元件的輸入端被連接到輸入連接器的低溫端，(iii)濾波器元件的輸出端被連接到有源半導(dǎo)體電路的輸入端，(iv)有源半導(dǎo)體電路的輸出端連接到輸出連接器的低溫端，
(v)有源半導(dǎo)體電路產(chǎn)生小于約850mW的進入低溫電子部分的總耗散功率，及(vi)該低溫接收機在環(huán)境溫度20℃下在80K時具有最大的冷卻器泵升功率約小于3W。
讀者應(yīng)注意，當一個“部件”與另一“部件”相連接時，僅意味著一個順序，就此來說，在其之間可連接其它的部件。例如，輸入連接器-濾波器元件-有源半導(dǎo)體-輸出連接器是一個順序，其可由另外的部件插入。通?？山邮艿膶嵺`是，在真空杜瓦組件中保持最少的部件數(shù)目(例如為減小冷卻需求)，因此希望從輸入連接器到濾波器元件、濾波器元件到有源半導(dǎo)體裝置、及有源半導(dǎo)體裝置到輸出連接器有直接的連接，這一點下面還要詳細討論。
結(jié)合HTS濾波器(尤其是基于自諧振螺旋線諧振器的HTS濾波器)，低耗散功率半導(dǎo)體裝置(在所需低溫狀態(tài)下可有效工作)及如上所述的互連，可構(gòu)成很小的低溫裝置(如低噪音接收機)及由需求小于約3W的功率，優(yōu)選小于2W，及更優(yōu)選為約1W或更小的小低溫冷卻器冷卻，以使低溫電子部分在環(huán)境溫度20°下冷卻到80K。換言之，本發(fā)明以最小尺寸及冷卻成本提供了具有最佳性能的小型低溫裝置。
本發(fā)明達到的小型化的另一優(yōu)點是工作單元的熱預(yù)算的顯著下降，這與改善低溫冷卻器效率、增加系統(tǒng)工作壽命及可靠性，及減小能耗及工制成本具有直接的關(guān)系。
本發(fā)明還提供了包括高溫超導(dǎo)濾波器元件的低溫接收機的調(diào)諧方法，所述低溫接收機被編程以在特定工作溫度上在特定工作頻率上工作及，該方法包括步驟改變特定工作溫度以引起低溫接收機工作頻率的偏移。
從以下詳細說明中將使本發(fā)明的這些及另外的特征更易于被本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員理解。應(yīng)當理解，上面的一般描述及下面的詳細描述均僅是示范性的及說明性的并且不限制要求保護的本發(fā)明。例如，應(yīng)理解，為清楚起見，以下在各個實施例中所述的本發(fā)明的一些特征也可在單個實施例中組合地給出。相反地，為清楚起見，在單個實施例中所述的本發(fā)明的各個特征也可分開地給出或以任何部分組合形式給出。
附圖的簡要說明結(jié)合在本說明書中并構(gòu)成其一部分的附圖表示本發(fā)明的一些實施例并與本說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1表示一個傳統(tǒng)的整體式低溫接收機的透視圖；圖2表示根據(jù)本發(fā)明的低溫接收機的一個實施例的向前傾斜透視圖；圖2A表示根據(jù)本發(fā)明的低溫接收器的一個實施例的頂部視圖；圖3是具有可用作環(huán)境至低溫(或反向)連接器一部分的熱隔離的微波傳輸帶傳輸線的圖；圖4是具有可用作環(huán)境至低溫(或反向)連接器一部分的熱隔離的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的圖；圖5A表示本發(fā)明一個實施例的密封的低溫接收機的向前傾斜透視圖；圖5B表示圖5A中所示本發(fā)明實施例的向前傾斜分解透視圖；圖5C表示圖5B中所示本發(fā)明實施例的割線AA以上部件的向前傾斜放大透視圖；圖5D表示圖5B中所示本發(fā)明實施例的割線BB以上部件的向前傾斜放大透視圖；圖5E表示圖5B中所示本發(fā)明實施例的割線BB以下部件的向前傾斜放大透視圖；圖6A表示一個蜂窩基站及一個本發(fā)明實施例的包括主接收天線及分集接收天線輸入結(jié)構(gòu)的低溫接收機的電路概圖；圖6B表示一個蜂窩基站及本發(fā)明另一實施例的包括主接收天線及分集接收天線輸入結(jié)構(gòu)多接收機輸入及旁通電路結(jié)構(gòu)的接收機的電路概圖；圖6C表示一個蜂窩基站及本發(fā)明另一實施例的包括主接收天線及分集接收天線輸入及包括旁通電路及濾波器結(jié)構(gòu)的接收機的電路概圖；圖6D表示一個蜂窩基站及本發(fā)明另一實施例的包括主接收天線及旁通電路結(jié)構(gòu)的接收機的電路概圖；圖6E表示一個蜂窩基站及本發(fā)明另一實施例的包括設(shè)有多雙工器及旁通電路結(jié)構(gòu)的主接收天線輸入低溫接收機的接收機的電路結(jié)構(gòu)概圖。
優(yōu)選實施例的詳細描述現(xiàn)在將參照附圖來詳細描述本發(fā)明的當前實施例，及在附圖中表示了本發(fā)明的例子。只要可能，在所有附圖中使用相同的標號表示相同或相似的部分(部件)。
本發(fā)明克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點及相對現(xiàn)有技術(shù)在下列范圍上提供了技術(shù)上的優(yōu)點接收機尺寸，功率需求，熱隔離，與接收機或發(fā)射機的整體性及用于降低RF損耗的減小長度的互連。
應(yīng)當指出，這里使用的“環(huán)境”(“ambient”) 一詞是指出現(xiàn)在周圍環(huán)境中-即杜瓦組件外部-的狀態(tài)。例如，環(huán)境可為常規(guī)室內(nèi)狀態(tài)、作為熱天和/或設(shè)備工作產(chǎn)生的熱量的結(jié)果出現(xiàn)的升高溫度狀態(tài)或存在于外部空間的低溫狀態(tài)。這“環(huán)境”與“低溫”相對，后者是指在杜瓦組件內(nèi)的狀態(tài)，即有目的地冷卻(用低溫源)以維持低溫電子部分最佳工作所需的低溫。
根據(jù)本發(fā)明，對當前現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的一個改進表示在圖2及3中。為了說明目的，圖中表示出低溫接收機，其中低溫電子部分是連接到有源半導(dǎo)體電路210的及包含在真空杜瓦組件215中的HTS濾波器元件205的組合。該真空杜瓦組件215包括作為基礎(chǔ)的主體220，與低溫電子部分及低溫源兩者緊密接觸或相接近的冷板225。在該實施例中低溫源是一個小型低溫冷卻器230。真空杜瓦組件215是包括一個外殼或外罩的獨立單元。杜瓦組件215包括一個蓋520，如圖5中所示。一般地說，真空杜瓦組件215及低溫冷卻器230彼此緊密靠近。在另一實施例中杜瓦組件215及低溫冷卻器230彼此緊密靠近或形成一個整體單元或組件(彼此相固定)，如圖2中所示。
真空杜瓦組件215例如也可包括至少覆蓋HTS濾波器元件205的一個熱/紅外熱屏蔽罩235，以進一步減小低溫裝置的冷卻及功率需求。
在另一實施例中，可通過在熱/紅外熱屏蔽罩235的下側(cè)面上放置一個超導(dǎo)板(未示出)使低溫裝置的尺寸再減小，該超導(dǎo)板至少面向HTS濾波器元件205及更緊密地接觸冷板225。在該實施例中超導(dǎo)板的應(yīng)用有助于減小低溫部件表面積及進一步減小該裝置的冷卻及功率需要量。
超導(dǎo)板例如可包括一個盤，至少在面向HTS濾波器元件205的盤的一側(cè)上具有HTS材料的膜。該盤通常不物理接觸到HTS濾波器元件205，但可隨杜瓦組件結(jié)構(gòu)的許可盡量靠近HTS濾波器元件205而不接觸它。為了接觸冷板225而不接觸HTS濾波器元件205，該盤可包括一個或多個隔離支柱或邊緣。通常，該盤隨杜瓦組件結(jié)構(gòu)的許可覆蓋低溫電子部分盡量多的部分。
超導(dǎo)板也可用于調(diào)諧的用途，例如在WO01/41251中所公開的，該文獻結(jié)合于此作為參考以便全面公開。
可用于調(diào)諧的一個方法是修改該單元被編程工作的溫度。例如對于一個相對80.0K工作在79.5K上的單元，根據(jù)濾波器的設(shè)計，將在HTS濾波器元件205的工作頻率中導(dǎo)入＜200KHz的偏移。該溫度調(diào)節(jié)可通過改變低溫冷卻器230的溫度控制器的設(shè)置點溫度來實現(xiàn)。該溫度調(diào)節(jié)的另一方式是，改變溫度測量硅二極管或控制器中電阻式溫度檢測器(RTD)的溫度電壓曲線，或附加一個電阻與RTD或硅二極管串聯(lián)而保持電壓曲線不變。
在另一實施例中，低溫單元的工作溫度可這樣地改變，即該單元可在窄帶應(yīng)用中為了應(yīng)急或備用目的在第二中心頻率上工作。例如，如果一個單元被設(shè)計在1950MHz的中心點頻率上及帶寬為2MHz，工作范圍將為1949-1951MHz下工作。通過改變工作溫度，該單元可實現(xiàn)在中心點頻率1949MHz上及帶寬范圍為1948-1950MHz工作。溫度可用小增量改變以便細調(diào)諧低溫單元，其中由于制造過程的變化，該單元的工作可稍微偏離其期望的中心點頻率的中心值。
低溫電子部分分別通過輸入及輸出連接器240及245被連接到輸入源及輸出部件260及265，如圖5A中所示，這些連接器從真空杜瓦組件215內(nèi)的低溫狀態(tài)過渡到真空杜瓦組件215以外的環(huán)境狀態(tài)。
如上所指出的，低溫電子部分所需的冷卻功率直接影響了作為低溫源工作的低溫冷卻器的尺寸、重量及總的工作功率。所需總冷卻功率愈大，冷卻器的尺寸、重量及總的工作功率愈大。所需總冷卻功率是多個因素的函數(shù)，這些因素包括-但不限于冷表面上的紅外熱量，氣體分子從熱表面流到冷表面的傳導(dǎo)熱流，從有源半導(dǎo)體電路210到真空杜瓦組件215耗散的功率，及由連接器240及245引起的傳導(dǎo)熱泄漏。通過改變冷表面尺寸及冷表面相對環(huán)境被保持的溫度可減小冷表面的紅外熱量。濾波器的尺寸及封裝趨于支配冷表面的尺寸。
除以上詳述的特征外，本發(fā)明-如圖2及2a所示-使用了多個其它特征來減小用于將低溫電子部分保持在最佳工作溫度上所需的尺寸及總冷卻功率。
如從圖2及2a所示，連接器240及245與真空杜瓦組件215制成整體，這與圖1中現(xiàn)有技術(shù)所示的分立組件110相反。連接器240及245包括分別連接到輸入及輸出密封連接器260及265的搭接片250及255。該密封連接器260及265提供了從真空杜瓦組件215輸出的電傳輸及例如使用“O”型密封環(huán)、焊接密封和/或玻璃到金屬的直接密封來保持真空杜瓦組件215中的真空密封。玻璃到金屬的直接密封通常提供一種懸浮密封。杜瓦組件外部的密封連接器260及265的部分例如可為同軸或其它公知的連接器，例如視所需連接類型而定，有光纖連接器(為使用光纖連接器需要將RF信號轉(zhuǎn)換到編碼光信號)、雙絞式連接器。
搭接片250及255從與低溫部件連接處的低溫過渡到與密封連接器260及265連接處的環(huán)境溫度。搭接片250及255可為傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，視端部使用而定，例如為用于低頻信號的微波傳輸帶傳輸線或用于高頻信號的波導(dǎo)。在另一實施例中互連部分(即搭接片250及255)形成在熱分離材料上以減小來自環(huán)境的熱量。例如，搭接片250及255可作為微波傳輸帶傳輸線形成在諸如鋁、玻璃(熔凝氧化硅，石英，MACOR等)、玻璃纖維環(huán)氧或其厚度＞0.002英寸(＞0.051mm)的氣凝膠上。在本發(fā)明中使用的襯底由熱傳導(dǎo)率很小的作為有效熱分離的材料構(gòu)成，例如熔凝氧化硅(熱傳導(dǎo)率(K)約為1.5W/m-K)或基于硅石的氣凝膠(K值從約0.02W/m-K(300K，1大氣壓)至0.004W/m-K(300K，真空))。在另一實施例中考慮使用也包括某些類型的熱分離材料的較高熱傳導(dǎo)率襯底)。熟練技術(shù)人員將理解，可使用多種熱分離材料且并不偏離本發(fā)明的教導(dǎo)。
該實施例的一個例子表示在圖3中，其中互連部分包括一個插入的熱分離件。襯底材料320包括一個在微波傳輸帶線上的傳導(dǎo)帶的冷端310及熱端340之間低熱傳導(dǎo)率材料(如氣凝膠)的插入物330。以類似方式，波導(dǎo)空腔可由例如為至少在內(nèi)表面上金屬化的氣凝膠的低熱傳導(dǎo)率材料構(gòu)成，或可由標準材料如具有插入熱分離件的金屬構(gòu)成。插入熱分離材料的一個實施例表示在圖4中，其中襯底材料410包含在波導(dǎo)空腔的冷端440及熱端450之間的至少內(nèi)表面430上金屬化的低熱傳導(dǎo)率材料(如氣凝膠)的插入物420。
應(yīng)當指出，熱分離還減小了來自環(huán)境的熱傳導(dǎo)率，而低熱傳導(dǎo)率材料應(yīng)首先用于盡可能多地避免低溫電子部分中的傳導(dǎo)熱增加。低熱傳導(dǎo)率材料及該方案中使用的熱分離部分的組合通常提供了兩者的優(yōu)點，但以增加尺寸為代價及由此實際上不適于所有應(yīng)用。因為傳導(dǎo)熱流反比于傳導(dǎo)材料的長度，搭接片250及255(見圖5D)可被加長，雖然這可導(dǎo)致信號損耗的增加及真空杜瓦組件尺寸的增大。但RF損耗及低熱量增加之間的折衷可由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員基于搭接片250及255的材料及結(jié)構(gòu)尺寸來優(yōu)化。
現(xiàn)在將參照圖5A-5E來詳細描述低溫接收器。
圖5A表示本發(fā)明的密封低溫接收機向前傾斜的透視圖，圖5B表示圖5A中的低溫接收機向前傾斜的分解透視圖。現(xiàn)在將分別參照圖5A-5E來描述低溫接收器組件。
真空杜瓦組件215的蓋520可通過熔焊、釬焊或機械連接方式接連接到杜瓦組件主體220上。如圖5B中所示，用螺絲522插入蓋520的孔中并且通過螺絲孔523連接主體220。“O”型密封環(huán)530被放置在槽222中并且當蓋520通過螺絲522與主體520連接時形成密封。
“O”型密封環(huán)530可根據(jù)需要由-但不限制于-橡膠、合成材料或金屬制成，以維持真空狀態(tài)。在另一實施例中，蓋520的連接是通過焊接及典型由金屬制的“O”型密封環(huán)530來實現(xiàn)的。在本發(fā)明的又一實施例中，其中某些部件是熱敏感的，由此使傳統(tǒng)的熔焊或釬焊技術(shù)難以使用，但可使用“冷”焊技術(shù)，其中將可延展的金屬“O”型密封環(huán)(如由銦制成的一個環(huán))放置在蓋520及杜瓦組件主體220之間，通過在蓋520上施加壓力并將“O”型環(huán)壓入槽22中來取得密封。
一旦外殼/主體220通過真空吸管266抽好真空，將由吸氣器525吸取剩余的雜質(zhì)，該吸氣器由帶螺栓527的固定器526保持在其位置上。在此實施例中共示出4個吸氣器525，但可用任何數(shù)目的吸氣器，只要這些吸氣器能在低溫單元的整個壽命期間可吸取預(yù)期的有害雜質(zhì)。
冷板225被放置在其中形成有內(nèi)部空腔區(qū)域555的主體220中。使用對準工具510使冷板225與該單元的主體220對準。一旦冷板225被合適地固定在空腔555中將拆走工具510。濾波器205及放大器210被放置在冷板225上或很靠近冷板225。RF屏蔽罩235被設(shè)置成與冷板225及屏蔽濾波器205及放大器210連接。使用固定夾535，539及541來將冷板225、濾波器205及放大器210(即前端接收機)保持在空腔555中它們的相應(yīng)位置上?？涨?55內(nèi)的所有低溫及非低溫的表面最好鍍有高反射率的材料，如金、鉑、銀或類似形式的金屬(即高傳導(dǎo)率及對環(huán)境低反應(yīng)的金屬)。搭接片250及255與濾波器205及放大器210連接。
各個輸入及輸出被制成通過端口260(Rfin)265(Rfout)及270(DCin)可進入到接收機。單元內(nèi)的溫度指示通過端口564提供。
冷桿572通過空腔555的中心孔554伸出及與冷板225形成熱連接。冷桿572從杜瓦組件215的頂部280(即散熱器區(qū)域)伸出。當?shù)装?65通過螺栓或螺絲固定到形成在杜瓦組件頂部280的螺栓孔或螺絲孔290中時“O”型環(huán)570與區(qū)域282形成密封。
作為考慮多個熱預(yù)算因素的例子，通過保持HTS濾波器元件的尺寸＜40cm2，有源半導(dǎo)體電路的耗散功率＜350mW，由搭接片產(chǎn)生的熱泄漏(5cm長，0.005”(0.127mm)厚及5mm寬的熔凝氧化硅襯底上的微波傳輸帶傳輸線)＜100Mw，可以使每通道所需的冷卻容量20℃環(huán)境溫度下在80K時下降到＜600mW。
如上所指出的，搭接片250及255最好是形成在熔凝氧化硅或硅石氣凝膠襯底上的微波傳輸帶傳輸線，這些襯底為低熱傳導(dǎo)的襯底及可有效地用于長壽命真空環(huán)境中，因為它們沒有釋放氣體的材料，這些材料將使真空隨時間變差及由釋放氣體的材料的熱傳導(dǎo)使冷卻器增加熱負荷。此外，使氣凝膠襯底得到附加優(yōu)點的材料實際上是大面積的硅石材料。硅石表面趨于吸收水蒸氣，由此改善真空質(zhì)量。硅石材料如熔凝氧化硅或硅石氣凝膠為優(yōu)良的電及熱接口及可起“吸氣劑”的作用，有助在杜瓦組件中保持所需真空及由此改善真空可靠性。
在另一實施例中，搭接片250及255包括沉積在熔凝氧化硅襯底一側(cè)上的微波傳輸帶傳輸線(如1.5μm厚的金線)，它通常為5cm長，2.5-5mm寬及0.005英寸(0.127mm)厚；及在襯底另一側(cè)上設(shè)有接地層(例如導(dǎo)電材料如金)。
全部由導(dǎo)電材料制成的傳統(tǒng)波導(dǎo)空腔對于在低于約2GHz的頻率范圍上的使用，趨于產(chǎn)生對低溫電子部分的過大的熱泄漏。因此，建議(當可應(yīng)用波導(dǎo)時)由涂有襯底的金屬構(gòu)成波導(dǎo)空腔，該襯底具有低的熱傳導(dǎo)率(例如氣凝膠)或最小熱傳導(dǎo)率，將涂有氣凝膠材料的金屬“熱分離件”插入波導(dǎo)空腔結(jié)構(gòu)以減小傳導(dǎo)的熱轉(zhuǎn)移。
HTS濾波器元件可為一個或多個能滿足由真空杜瓦組件結(jié)構(gòu)給予的尺寸限制的微型濾波器。優(yōu)選的微型濾波器公開在前述的US6108569中，及基于各種形狀的自諧振螺旋線諧振器，其中包括-但不限制于矩形，具有圓角的矩形，多邊形，發(fā)針狀，橢圓及圓形。通過減小相鄰線之間的間隙寬度及減小螺旋線諧振器中心張開面積可減小自諧振螺旋線諧振器的尺寸。自諧振螺旋線諧振器的諧振頻率(f)可通過改變螺旋線的長度(λ)(此處f＝λ/2)、改變螺旋線相鄰線之間的間隙寬度及通過將導(dǎo)電調(diào)諧墊放置在螺旋線的中心來改變。最后的方法可用作頻率細調(diào)諧。如上所述，頻率調(diào)諧也可通過使用放置在濾波器元件上的HTS板及操作溫度變化來實現(xiàn)。
HTS濾波器元件的設(shè)計還依賴于多個因素，例如濾波器元件的用途(例如帶通或帶阻)，工作頻率，靈敏度及本領(lǐng)域普通技術(shù)人員了解的其它因素)。基于這些因素，一個本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可使用結(jié)合上述US6108569中提供的指導(dǎo)及標準設(shè)計工具如市場上可得到的軟件包(例如可從Sonnet軟件公司得到的Sonnet EM Suite)來設(shè)計適合的濾波器元件。
在各個實施例中，HTS濾波器元件(及包括超導(dǎo)材料的另外部件)中的超導(dǎo)材料具有大于約77K的過渡溫度。此外，為了使目標損耗小于約0.0001，用于HTS濾波器元件的襯底應(yīng)具有與其上沉積的HTS膜適配的介電材料晶格。特別優(yōu)選的材料包括(但不限制于)以下材料HTS材料-Yba2Cu3O7，Tl2Ba2CaCu2O8，TlBa2Ca2Cu3O9，(TlPb)Sr2CaCu2O7及(TlPb)Sr2Ca2Cu3O9中的一個或多個；及襯底材料-LaAlO3，MgO，LiNbO3，藍寶石及石英中的一個或多個。
除襯底及HTS材料外，可適當?shù)厥褂酶鞣N緩沖器及定向?qū)?，?例如)公開在US5508255及US5262394中的緩沖器及定向?qū)?，這兩個文獻結(jié)合于此作為參考以便全面公開。
基于螺旋線諧振器的微型濾波器的輸入及輸出連接通常具有兩個可接受的結(jié)構(gòu)。一個是平行線結(jié)構(gòu)，它包括一個傳輸線，其一端通過線頂部的常規(guī)金屬墊連接到微型濾波器連接器，及線的另一端延伸在(用于輸入電路的)第一諧振器或(用于輸出電路的)第二諧振器的螺旋線的旁邊及與它平行地對齊，以便提供對濾波器的輸入或輸出連接。另一個是插入線構(gòu)型，它包括一個傳輸線，其一端通過線頂部的常規(guī)金屬墊連接到微型濾波器連接器，及線的另一端延伸并被插入到(用于輸入電路的)第一諧振器或(用于輸出電路的)第二諧振器的分開的螺旋線中，以便提供對濾波器的輸入或輸出連接。另外的細節(jié)可結(jié)合參考上述US6108569。
在微型濾波器中相鄰的螺旋線諧振器之間的諧振器間耦合是通過相鄰諧振器邊緣上的電磁場的重疊來提供的。該耦合強度可通過改變相鄰螺旋線諧振器之間的縱向距離，改變螺旋線諧振器的定位及螺旋線諧振器位置沿橫向的移位來調(diào)節(jié)。最后方式可被用于耦合強度的細調(diào)節(jié)。同樣，另外的細節(jié)可結(jié)合參考上述US6108569。
微型濾波器最好與真空杜瓦組件215的冷板225通過微型濾波器襯底“背”面的金屬化接地平面緊密地接觸，另外的細節(jié)可結(jié)合參考上述US6108569。微型濾波器及有源半導(dǎo)體電路可被固定在冷板225上，例如通過使用在金屬化接地面及冷板225之間的導(dǎo)熱環(huán)氧或焊料，或通過金屬化接地面至冷板225的電阻焊或簡單地用機械方式如螺絲連接。
有源半導(dǎo)體電路210可通過任何傳統(tǒng)方式與濾波器元件205相連接，例如通過釬焊、絲焊或平行間隙焊連接，但典型的連接是通過由焊料連接的短金屬絲、熱壓縮焊或從有源半導(dǎo)體電路210上的接觸墊(未示出)到濾波器元件205上的接觸墊(未示出)的電阻焊。
有源半導(dǎo)體電路210例如可為放大器、混頻器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器及數(shù)字處理器中的一個或組合。典型地，對于接收機，有源半導(dǎo)體電路210將包括一個放大器，例如-但不限制于，InP或GaAs HEMT、HBT、pHEMT、nHEMT、III-V異質(zhì)結(jié)構(gòu)或單片微波集成電路(MMIC)放大器。該放大器是該技術(shù)領(lǐng)域中公知的。InP或GaAs pHEMT或nHEMT放大器是通常被優(yōu)先使用的。市場上可得到的例子如來自多個源，例如Miteq公司(Hauppauge，NY USA，型號為，SAFS1-01500200-08-CR-S)及Microwave Technology公司(Fremont，CA USA，型號為SGO-7446，部件號01-50-660)。
低溫裝置的低溫源提供對低溫電子部件的冷卻。如果該裝置應(yīng)用于外部空間，該低溫源可為外部空間環(huán)境狀態(tài)，但典型地，低溫源是適當尺寸及功率需要量的小型低溫冷卻器單元230。該小型低溫冷卻器通常為斯特林(Stirling)循環(huán)致冷機，例如描述US4397155、EP-A-0028144、WO90/12961及WO90/13710(它們?nèi)拷Y(jié)合于此作為參考以便全面公開)。
上述低溫裝置可被使用在多個領(lǐng)域中，尤其在無線電通信領(lǐng)域中用于帶通及帶阻濾波器的應(yīng)用。該領(lǐng)域的一個應(yīng)用是無線電通信基站的地面及塔頂?shù)慕邮諜C前端中的應(yīng)用。該應(yīng)用的一般詳細情況可在上述參考文獻中看到。在該應(yīng)用中，本發(fā)明的低溫前端接收機可為整體封裝，它在某些大體方面類似于傳統(tǒng)裝置(如圖1中所示)，這是由于它包括在單個殼體內(nèi)的一個低溫電子單元及控制電路，它們可直接地或遠程地電連接到基站的其它部件。但是，因為上述低溫電子單元的創(chuàng)造性特征，根據(jù)本發(fā)明的前端接收機的尺寸、質(zhì)量及功率需要量可被顯著地降低，在某些情況下某一數(shù)值量級或可更大些，而與傳統(tǒng)裝置相比仍保持相同或更好的性能。
尺寸、質(zhì)量及功率需要量被顯著地降低可使根據(jù)本發(fā)明的低溫裝置理想地例如組合到天線組件、衛(wèi)星基站、雷達陣列及RF接收機中。
它的一個專門例子包括一個整體天線組件，其中低溫裝置及無線電基站的至少一個天線被組裝成一個整體單元。與上述文獻US6104934中描述的系統(tǒng)相反，其中該單元的低溫電子部分可很靠近天線，而本發(fā)明允許具有天線的整體單元更加減小對系統(tǒng)的噪音污染。
圖6A-6F表示無線電通信基站及自調(diào)諧低溫前端接收機。圖6A表示包括分集天線605及主接收機610的無線電基站低溫單元結(jié)構(gòu)的概圖。分集天線605提供比通過主接收機610接收的信號的增益約大3db的附加增益。主接收機610接收及同時發(fā)射，其中分集接收機僅接收信號。相應(yīng)的信號在分集天線605的情況下被直接傳送到低溫單元630及對于主接收機610在進入低溫單元630前傳送到雙工器615。
雙工器615由濾波器620及625組成，用于將信號分離成其發(fā)送的信號分量及接收的信號分量。然后將接收的信號分量傳送到低溫單元630。在通常情況下，因為熱容量限制，發(fā)送的信號不通過低溫單元處理，但否則也可被低溫單元630處理。在該實施例中，低溫單元630包括HTS濾波器635及645與各自的放大器640及650。通常，這些放大器為低噪音放大性能(LNA)的放大器。然后接收信號被分別傳送到放大器655及660，及在主接收器610電路徑情況下，由雙工器665將該信號與發(fā)送信號分量復(fù)用，然后被傳送到基站的其余部分。
圖6B表示本發(fā)明的低溫單元結(jié)構(gòu)及無線電基站的第二實施例。圖6B與圖6A中所示實施例的區(qū)別在于，低溫單元630及680分別專用于主接收機610的信號及分集天線605的信號。該結(jié)構(gòu)提供了附加的可靠性及還分別包括旁通電路642及692，以進一步保證，當一個或兩個低溫單元630及680發(fā)生故障時基站也能接收及處理RF信號。
圖6C表示本發(fā)明的低溫單元結(jié)構(gòu)及無線電基站的第三實施例，其中分集天線605的信號是由低溫單元630處理的唯一信號。此外，旁通電路642還包括一個濾波器644，由此提供了附加的可靠性及沿該路徑的濾波，但在圖6A及6B所示的每個實施例中均未提供。
圖6D表示本發(fā)明的低溫單元結(jié)構(gòu)及無線電基站的第四實施例。圖6D未包括圖6A-6C所示的實施例的分集天線。該實施例包括無濾波器644的旁通電路642，但所有其它方面的功能如同上述這些實施例。
圖6E表示本發(fā)明的低溫單元結(jié)構(gòu)及無線電基站的第五實施例。圖6E與第四實施例的區(qū)別在于，在電路中在將信號傳送到基站其余部分之前其包括雙工器665。
圖6F表示本發(fā)明的低溫單元結(jié)構(gòu)及無線電基站的第六實施例。圖6F表示一種結(jié)構(gòu)，其中僅由低溫單元630處理分集天線605的信號。在將處理信號傳送到基站其余部分之前該實施例還包括具有旁通濾波器644的旁通電路642及雙工器665。
讀者應(yīng)注意到，上述的實施例是示范例而非用于限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明可被應(yīng)用在其中RF信號(尤其是微波)被接收及廣播的任何場合，例如-但不限制于雷達陣列，衛(wèi)星設(shè)施(家用或商用)及無線電與蜂窩基站。在這些應(yīng)用中，根據(jù)本發(fā)明的低溫裝置可在輸出信噪比方面提供1、2、3或甚至更高分貝(db)的增益，這視使用及部件結(jié)構(gòu)而定。
對于本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員來說，顯然在不偏離本發(fā)明范圍或意圖的情況下可對本發(fā)明及本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作出各種修改及變型。本發(fā)明的其它實施例顯然可由本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員根據(jù)對本說明的考慮及對這里所公開的發(fā)明的實踐中得到。應(yīng)當說明的是，本說明及例子僅被考慮作為示范說明，而本發(fā)明的真正范圍及精神由所附權(quán)利要求書指出。
發(fā)明的其它實施例顯然可由本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員根據(jù)對本說明的考慮及對這里所公開的發(fā)明的實踐中得到。應(yīng)當說明的是，本說明及例子僅被考慮作為示范說明，而本發(fā)明的真正范圍及精神由所附權(quán)利要求書指出。
權(quán)利要求
1.低溫裝置，包括低溫電子部分，非低溫電子部分及連接低溫電子部分及非低溫電子部分的互連部分，其中該連接部分包括在低溫電子部分及非低溫電子部分之間的熱分離件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫裝置，其中連接部分包括一個設(shè)在低熱傳導(dǎo)率襯底上的微波傳輸帶線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低溫裝置，其中襯底包括熔凝氧化硅及氣凝膠中的一個或多個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫裝置，其中低溫電子部分包括一高溫超導(dǎo)濾波器元件及一低溫有源半導(dǎo)體電路中之一或兩者。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項的低溫裝置，其中低溫電子部分包括一個高溫超導(dǎo)濾波器元件，該高溫超導(dǎo)濾波器元件包括一個或多個基于自諧振螺旋線諧振器的微型濾波器。
6.低溫裝置，包括(1)包括在真空杜瓦組件中的低溫電子部分，該低溫電子部分具有輸入端及輸出端；(2)環(huán)境至低溫的輸入連接器，它具有一個環(huán)境端，該環(huán)境端通過真空杜瓦組件到低溫端，該低溫端連接到低溫電子部分的輸入端；(3)低溫至環(huán)境的輸出連接器，它具有一個低溫端，該低溫端連接到低溫電子部分的輸出端，它通過真空杜瓦組件到環(huán)境端；及(4)低溫源，它連接到真空杜瓦組件，以與低溫電子部分緊密接觸，其中(i)低溫電子部分包括一高溫超導(dǎo)濾波器元件及一低溫有源半導(dǎo)體電路中的至少一個，(ii)有源半導(dǎo)體電路-如果它存在-產(chǎn)生小于約850mW的進入低溫電子部分的總耗散功率，及(iii)該低溫裝置在環(huán)境溫度20℃下在80K時具有最大的冷卻器泵升功率約小于3W。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低溫裝置，其中低溫電子部分包括具有一個輸入端及一個輸出端的一個高溫超導(dǎo)濾波器元件，及包括具有一個輸入端及一個輸出端的一個有源半導(dǎo)體電路，其中有源半導(dǎo)體電路的輸入端通過高溫超導(dǎo)濾波器元件被連接到輸入連接器的低溫端；濾波器元件的輸入端被連接到輸入連接器的低溫端；及濾波器元件的輸出端被連接到有源半導(dǎo)體電路的輸入端。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低溫裝置，其中低溫電子部分包括從放大器、混頻器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器及數(shù)字處理器中的一個或其組合中選擇出的一個有源半導(dǎo)體電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的低溫裝置，其中有源半導(dǎo)體電路為低溫放大器。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低溫裝置，其中低溫電子部分包括一個高溫超導(dǎo)濾波器元件，該高溫超導(dǎo)濾波器元件包括一個或多個基于自諧振螺旋線諧振器的微型濾波器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的低溫裝置，其中包括一個超導(dǎo)板，它至少在濾波器元件的上面并與低溫源緊密接觸。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低溫裝置，其中環(huán)境至低溫輸入連接器中及低溫至環(huán)境輸出連接器之一或兩者是熱分離件。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低溫裝置，其中低溫源是低溫冷卻器，其中低溫冷卻器及真空杜瓦組件被制成整體單元或組件。
14.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低溫裝置，其中低溫電子部分包括一個高溫超導(dǎo)濾波器元件，該高溫超導(dǎo)濾波器元件包括一個或多個基于自諧振螺旋線諧振器的微型濾波器；其中環(huán)境至低溫輸入連接器及低溫至環(huán)境輸出連接器中之一或兩者是熱分離件；及其中低溫源是低溫冷卻器，其中低溫冷卻器及真空杜瓦組件被制成整體單元或組件。
15.一種低溫接收機，包括根據(jù)權(quán)利要求6-14中任一項所述的低溫裝置。
16.一種整體天線組件，包括如權(quán)利要求15所述的低溫接收機及與其組合成整體單元的天線。
17.一種包括高溫超導(dǎo)濾波器元件的低溫接收機的調(diào)諧方法，所述低溫接收機被編程以在特定溫度下在特定工作頻率工作，該方法包括該步驟改變特定工作溫度以引起低溫接收機工作頻率的偏移。
全文摘要
本發(fā)明總體涉及低溫裝置，更具體地涉及基于超導(dǎo)元件、低溫傳輸互連部分及低耗散功率半導(dǎo)體裝置的尺寸很小的低溫裝置。
文檔編號H01L39/04GK1650467SQ01815286
公開日2005年8月3日 申請日期2001年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月7日
發(fā)明者D·B·勞巴徹爾, Z·－Y·沈, P·S·W·龐, A·勞德爾 申請人:納幕爾杜邦公司