专利名称：一种改进型陆基或机载微波辐射计系统专用恒温基准源的制作方法
技术领域：
本实用新型属于无源微波遥感技术领域中涉及的一种陆基或机载微波辐射计系统的恒温基准源。
二、技术背景无源被动微波遥感器——微波辐射计是一种专门用于测量物体所发射的微弱的微波辐射噪声的仪器，因此微波辐射计系统要求具有灵敏度高、稳定度高等特点。由于电子器件都产生热噪声，因此由这些器件构成的微波辐射计系统本身，其噪声就要受到环境温度的影响，进而影响系统测量的精度。为了提高微波辐射计系统的测量精度，需要把系统在一定的时间周期内和一个基准源进行比较，因此基准源的稳定精度将直接影响系统的测量精度。
涉及到的微波辐射计系统用的恒温基准源与本实用新型最为接近的已有技术是中国科学院长春地理研究所2001年申请的实用新型专利，专利号为ZL01205858.0，名称为多波段微波辐射计的一种微波信号源，如图1所示。包括波导法兰1，匹配负载延长线2，固定螺栓3，微波匹配负载4，控温热敏电阻5，测温热敏电阻6，连接线7，内层铜箔壳8，加热丝9，内层保温毡10，铝外壳11，导热硅脂12，控制线路板接口13，控制线路板14，环境测温热敏电阻15。控制电路14如图2所示，是中国科学院长春地理研究所1997年申请的实用新型专利，专利号为ZL97231878.X，名称为连续加热型环境温度补偿恒温控制装置。它包括由电源+12V通过限流电阻R1、稳压器LM336(2.5V)、电容E1(20μF)在Z点给由P1、P2、R2、R3、Rt1、Rt2组成的两个桥路提供基准电源。Rt1为图1所示的基准源结构装置内部控温热敏电阻5；Rt2为图1所示的基准源结构装置外部环境测温热敏电阻15。Rt1、Rt2皆为负温度系数的热敏电阻。R2、R3为固定电阻，提供给U1、U2两个运算放大器负端的基准电压不变。由P1、P2设定具体控制温度点。当图1所示基准源结构装置内的温度低于所设定的参考温度时，Rt1的阻值大于设定阻值，由U1、U3、U4、N1并通过加热丝给微波匹配负载4加热，并随着基准源结构装置内的温度逐渐上升，Rt1的阻值逐渐减小，其加热功率也逐渐减小。当基准源结构装置内的温度达到所设定的参考温度时，Rt1的阻值等于设定阻值，其加热功率减小到最小值。为了补充基准源结构装置由内向外的散热功率，使基准源结构装置内温度满足动态热平衡，此时由Rt2环境测温热敏电阻通过一次性调整P1-P6后，自动选择环境温度的高低来控制维持加热功率。由此，基准源结构装置内温度一直处于恒温状态。
经过实践证明，该恒温基准源存在的主要问题是由于图2中所采用的热敏电阻Rt1、Rt2皆为非线性元件，而图1中基准源结构装置由内向外散热的热流量与槽体内外的温度梯度成线性关系，这就造成在某一环境温度点上一次性调整图2中电位器P1-P6后，随着环境温度的剧烈变化，Rt2的变化并不能线性补偿维持加热功率，从而造成基准源结构装置内的温度随环境温度的变化而变化的缺陷。
三
发明内容
为了克服上述已有技术的缺陷，本实用新型的目的在于减小由于环境测温热敏电阻的非线性给恒温基准源的恒温精度所带来的影响。为此特设计一种改进型的陆基或机载微波辐射计系统专用恒温基准源。
本实用新型要解决的技术问题是提供一种改进型陆基或机载微波辐射计系统专用恒温基准源。解决技术问题的技术方案如图3和图4所示。包括波导法兰16，微波匹配负载17，控温热敏电阻18，测温热敏电阻19，导热硅脂20，环境测温热敏电阻21，内层铜箔壳22，加热丝23，内层保温毡24，外层铜箔壳25，外层保温毡26，铝外壳27，连接线28，控制线路板接口29，控制线路板30。微波匹配负载17从铝外壳27的一个顶面深入到基准源的内部，把带有波导法兰16的部位留在铝外壳27的外部。控温热敏电阻18、测温热敏电阻19固定在深入到铝外壳27的内部的微波匹配负载17的底端。微波匹配负载17插入内层铜箔壳22内，在其内部充满导热硅脂20，外部均匀缠绕加热丝23。在加热丝23的外部包裹内层保温毡24。在内层保温毡24的外壁置有环境测温热敏电阻21，同时在内层保温毡24的外部还包有外层铜箔壳25，并使环境测温热敏电阻21紧靠外层铜箔壳25的内壁。外层铜箔壳25的外部为外层保温毡26，最外层为铝外壳27。热敏电阻18、19、21以及加热丝23的连接线28穿过多层壳体引出到壳外并与控制线路板接口29连接。控制线路板接口29与控制线路板30连接。穿过多层壳体的微波匹配负载17与多层壳体的接触部位密封。
改进后的控制电路是在原有控制电路的基础上改进的。改动部分是将已有技术的控制电路图2中的Rt2换成由Rt2并联一个电阻R5的电路，并且电位器P2由10k换成200k，如图4所示。
其工作原理为如图3所示，由于环境测温热敏电阻21与外层铜箔壳25紧靠，所以环境测温热敏电阻21所测定的温度代表了外层铜箔壳25的温度。这种结构安装所测温度的变化比直接把环境测温热敏电阻暴露在环境中(如图1所示的已有技术)所测温度的变化要平缓，从而消除了由于环境温度的剧烈变化给基准源所带来的负面影响。同时，由于基准源内部微波匹配负载17需要加热到所要设定的高于环境温度的某一温度点(例如50℃)，因此随着逐渐加热，在外层保温毡26的保温下，此外层铜箔壳25的温度在内部加热丝23的加热并向外部散热的过程中逐渐升高。外层铜箔壳25的温度在所设定的最低环境温度点上(例如-20℃)时，一般将达到一定的温度值(例如15℃)以上，这就保证了基准源在设定的最低环境温度(例如-20℃)工作时，环境测温热敏电阻21所测的温度始终处于一定温度值(例如15℃)以上，缩小了环境测温热敏电阻21的测温范围。
在改进后的控制电路中，如图4所示。根据Rt2的变化特性，适当选择电阻R5的值，并调整电位器P2，使其能在一定温度变化的范围内，由Rt2的变化所提供给U1“+”端的电压变化与温度变化呈近似线性关系，进而与图3所示的基准源的结构相匹配，实现线性补偿维持加热功率的工作过程，提高了基准源的精度。
本实用新型的积极效果消除了在环境温度剧烈变化时，由于非线性的环境测温热敏电阻不能给基准源进行有效的线性补偿维持加热功率所带来的缺陷，从而提高了在环境温度剧烈变化时基准源的稳定度。
四

图1为已有技术的结构示意图；图2为已有技术的控制电路原理图；图3为本实用新型的结构示意图，图4为本实用新型的控制电路原理图。
五具体实施方式
本实用新型按图3所示的结构和图4所示的控制电路实施。
其中波导法兰16和微波匹配负载17采用北京大华无线电仪器厂生产的标准的微波匹配负载，并根据所制造的基准源结构装置的大小和基准源的微波波段来选择尺寸与型号。热敏电阻18、19、21在常温下为50k的负温度系数热敏电阻。内层铜箔壳22和外层铜箔壳25的制作皆用0.2毫米厚的铜箔制成圆柱形桶，上下用铜箔焊接封闭，并按圆柱裁去边缘，再在一个底面留下一个波导出孔。加热丝23可采用锰铜丝，并均匀地缠绕在圆柱型的内层铜箔壳的外表面上。保温毡24、26皆用0.8毫米厚的工业毡按实际大小剪裁缝制而成。铝外壳27用一般合金铝铣制而成。导热硅脂20用HZ-KS101型号导热硅脂。连接线28采用耐热的航空导线。控制线路板接口29采用一般四芯焊接插头。
控制电路30按图4所示的电路实施。其中，R1＝7.5k，R2＝39k，R3＝15k，R4＝24Ω，R5＝68k。P1＝43.8k，P2＝160k，P3＝1k，P4＝20k，P5＝180k，P6＝20k。LM336为2.5V，E1＝20μF，U1、U2、U3皆为仪用放大器AD620，U4为op07运算放大器，N1为达林顿放大器Tip31C。所使用的电源为±12V，加热电源为+24V。
基准源结构装置内部微波匹配负载恒温温度保持在50±2℃，在设定的最低环境温度工作时，在外层保温毡的保温下，外层铜箔壳25一般保持在15℃以上。
热敏电阻Rt1、Rt2采用常温为50k的负温度系数热敏电阻。此次所用热敏电阻的阻值R(kΩ)与温度t(℃)方程为R=5.10106+272.21exp(-t+9.619.56021)]]>与68k电阻R5并联后，再与调整到160k电位器P2串联，那么在15℃到45℃的温度范围内，当Rt2变化时，提供给U1“+”端的电压V变化与温度t变化呈近似线性关系为V＝0.84258-0.0101×t其线性度为0.99989。
权利要求1.一种改进型陆基或机载微波辐射计系统专用恒温基准源，包括波导法兰、微波匹配负载、控温热敏电阻、测温热敏电阻、环境测温热敏电阻、连接线、内层铜箔壳、加热丝、内层保温毡、铝外壳、导热硅脂、控制线路板接口、控制线路板，其特征在于本实用新型还包括外层铜箔壳(25)、外层保温毡(26)；微波匹配负载(17)从铝外壳(27)的一个顶面深入到基准源的内部，把带有波导法兰(16)的部位留在铝外壳(27)的外部；控温热敏电阻(18)、测温热敏电阻(19)固定在深入到铝外壳(27)的内部的微波匹配负载(17)的底端；微波匹配负载(17)插入内层铜箔壳(22)内，在其内部充满导热硅脂(20)，外部均匀缠绕加热丝(23)；在加热丝(23)的外部包裹内层保温毡(24)，在内层保温毡(24)的外壁置有环境测温热敏电阻(21)，同时在内层保温毡(24)的外部还包有外层铜箔壳(25)，并使环境测温热敏电阻(21)紧靠外层铜箔壳(25)的内壁，外层铜箔壳(25)的外部为外层保温毡(26)，最外层为铝外壳(27)；热敏电阻(18)、(19)、(21)以及加热丝(23)的连接线(28)穿过多层壳体引出到壳外并与控制线路板接口(29)连接；控制线路板接口(29)与控制线路板(30)连接，穿过多层壳体的微波匹配负载(17)与多层壳体的接触部位密封。
2.按权利要求1所述的一种改进型陆基或机载微波辐射计系统专用恒温基准源，其特征在于改进后的控制电路是在原有控制电路的基础上改进的，改动部分是将已有技术的控制电路图2中的Rt2换成由Rt2并联一个电阻R5的电路，并且电位器P2由10k换成200k。
专利摘要一种改进型陆基或机载微波辐射计系统专用恒温基准源，属于无源微波遥感技术领域中的一种恒温基准源。要解决的技术问题是提供一种陆基或机载微波辐射计专用恒温基准源。解决的技术方案为包括微波匹配负载、控温热敏电阻、环境测温热敏电阻、内层铜箔壳、加热丝、内层保温毡、外层铜箔壳、外层保温毡、控制线路板等。控制电路的环境测温热敏电阻并联一个电阻再与串联的电位器构成线性补偿电路。与此相对应，把环境测温热敏电阻置在基准源结构装置的内层保温毡的外壁，同时在内层保温毡的外部还包有外层铜箔壳，并使环境测温热敏电阻紧靠外层铜箔壳的内壁，外层铜箔壳的外部为外层保温毡。实现了线性补偿维持加热功率，提高了基准源的精度。
文档编号G01R29/26GK2663992SQ200320112749
公开日2004年12月15日 申请日期2003年11月14日 优先权日2003年11月14日
发明者刘宝江, 赵凯, 董航 申请人:中国科学院东北地理与农业生态研究所