Довгялло Александр Иванович Некрасова Светлана Олеговна

Криоэлектронные СВЧ
– устройства в конструктивном отношении 
представляют собой самостоятельную категорию низкотемпературных приборов, 
отличающихся в первую очередь относительно большими значениями 
теплопритоков 
*
Т
Q
и 
ПР
C
; это связано со значительными размерами криостатов, в 
которых размещены охлаждаемые СВЧ–блоки, заметными теплопритоками по 
волноводам и другим устройствам для ввода СВЧ–сигнала, а также существенно 
большей, чем в ИК–приёмниках и ПКГ, массой охлаждаемых узлов. Во многих 
случаях конструкция приборов этого типа не позволяет установить 
микрокриогенную установку в непосредственной близости от охлаждаемого 
объекта и осуществить локальное охлаждение активного элемента (например, 
диода в параметрическом усилителе), что вызывает дополнительные потери 
холода. 

---

12 
В последнее время наиболее часто применяют комплексное охлаждение всего 
тракта усиления – входного СВЧ–фильтра, параметрического диода и других 
блоков; при этом все многофункциональное устройство размещают в криостате, 
поверхность внутреннего контейнера которого охлаждается до рабочей 
температуры. В качестве примера такой криостат, описанный в работе [5,6], 
показан на рисунке 1.3.
Рисунок 1.3 – Конструктивная схема криостата интегрального СВЧ – устройства 
1 – микроохладитель; 2 – камера; 3 – трубчатый теплообменник 
Охлаждающее устройство криостата работает по дроссельному циклу с 
одновременным использованием нескольких микроохладителей 1; камера 2 
охлаждается потоком хладагента с помощью трубчатого теплообменника 3. 
Конструкция охлаждаемого устройства и физические характеристики его 
активного (чувствительного) элемента во многом определяют также схему 
сопряжения устройства с микрокриогенной установкой; узел их стыковки должен 
удовлетворять комплексу требований, обеспечивающих нормальную работу 
термостатируемого устройства при определённых параметрах установки: 
-
вибрации установки, если они существуют, не должны, по возможности, 
передаваться охлаждаемому объекту; 
1
2
3
1
2
3

---

13 
-
температурный перепад и потери холода в зоне стыка должны быть 
минимальными;
-
пульсации температуры, возникающие в холодной головке 
микрокриогенной установки, во многих случаях могут вызвать ухудшение 
характеристик прибора и должны быть исключены применением специальных 
конструктивных мер; 
-
взаимное размещение установки и охлаждаемого прибора, а также 
конструкцию узла и сопряжения следует выбирать из условия экранировки 
прибора от влияния электромагнитных полей возникающих при работе установки. 
Важной задачей является также обеспечение герметичности и прочности узла 
сопряжения для исключения возможности повреждения, охлаждаемого объекта 
при работе системы охлаждения. 
Для захолаживания бортовых систем охлаждения могут быть использованы 
следующие способы и охладители: 

забортный воздух с температурой до –40
0
С и ниже (для авиационных 
систем). 

использование теплоты фазового перехода, запасённого на борту жидкого 
или твердого криоагента. 

термомеханические охладители, работающие по обратному циклу 
(парокомпрессионные холодильные машины, ГКМ Стирлинга, Такониса, 
пульсационные охладители). 

дроссельные системы охлаждения, работающие от газа высокого давления, 
запасённого в баллонах. 

вихревая система охлаждения, с делящей или самовакуумирующейся 
вихревой трубой, работающая на воздухе с давлением до 0.6МПа, поступающего 
от двигателя самолёта. 

термоэлектрические системы охлаждения, основанные на эффекте Пельтье.
В таблице 1 представлен сравнительный анализ приведённых способов 
охлаждения.