專利名稱：大功率微波水負(fù)載的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微波技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種大功率微波水負(fù)載。
技術(shù)背景匹配負(fù)載是一種可以全部吸收輸入功率的一端口元件。它是一段終端短路的 波導(dǎo)或同軸線，其中放有吸收物質(zhì)。其在微波測(cè)量中常用作匹配標(biāo)準(zhǔn)；在調(diào)整儀 器和機(jī)器(例如電視發(fā)射機(jī)、廣播發(fā)射機(jī)、雷達(dá)等)時(shí)，利用它在傳輸系統(tǒng)中建 立行波狀態(tài)，常用作等效天線。它主要的技術(shù)指標(biāo)是工作頻帶、輸入駐波比和功 率容量。水負(fù)載是匹配負(fù)載的一種，其是利用水作吸收物質(zhì)，由水的流動(dòng)攜出熱量的 終端裝置，流進(jìn)的水吸收微波功率后溫度升高，根據(jù)水的流量和進(jìn)出口水的溫度 差可得出所測(cè)量微波功率值。已有技術(shù)有一種水負(fù)載，由高壓水箱及其側(cè)面安裝有大截面波導(dǎo)、過渡波導(dǎo)、 小截面波導(dǎo)組成，大截面波導(dǎo)與高壓水箱側(cè)壁之間有陶瓷片分隔，高壓水箱一側(cè) 聯(lián)接有進(jìn)水管、另一側(cè)安裝有出水管，這種結(jié)構(gòu)的水負(fù)載其高壓水箱內(nèi)水雖然能 均勻受熱，但水體內(nèi)部自動(dòng)攪合的程度不夠，不能保證在最為關(guān)鍵的陶瓷片中心 處有充足的低溫水流將這一區(qū)域大量的微波沉積功率有效導(dǎo)出。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種大功率微波水負(fù)載，高壓水箱內(nèi)的水體能充分?jǐn)?拌，能及時(shí)將微波功率幾乎完全吸收并導(dǎo)出。 本發(fā)明的技術(shù)方案如下大功率微波水負(fù)載，包括有依次連接的小截面波導(dǎo)、過渡波導(dǎo)、大截面波導(dǎo)，其特征是所述的大截面波導(dǎo)端部?jī)A斜安裝在高壓水箱右側(cè)壁，其之間安裝有陶 瓷片，高壓水箱的上、下側(cè)壁及后側(cè)壁上環(huán)繞有進(jìn)水槽，高壓水箱的上、下側(cè)壁 上開有進(jìn)水孔與進(jìn)水槽聯(lián)通，所述的高壓水箱后側(cè)壁的進(jìn)水槽上聯(lián)通有進(jìn)水管， 所述的高壓水箱的左側(cè)壁上有出水管。所述的大功率微波水負(fù)載，其特征在于所述的高壓水箱上、下側(cè)壁上的進(jìn)水孔均對(duì)稱設(shè)置。所述的大功率微波水負(fù)載，其特征在于所述的陶瓷片夾裝于大截面波導(dǎo)端部 與高壓水箱右側(cè)壁之間，陶瓷片與高壓水箱右側(cè)面之間有密封圈。所述的大功率微波水負(fù)載，其特征在于所述的陶瓷片朝向大截面波導(dǎo)的平面 經(jīng)過了拋光處理。當(dāng)微波能量從右側(cè)的波導(dǎo)饋入水負(fù)載后，先經(jīng)過渡波導(dǎo)將其功率密度適當(dāng)降 低，然后用位于負(fù)載后部的高壓水箱將龐大的功率近乎完全的吸收，同時(shí)有一只 進(jìn)水管將去離子水通入高壓水箱，在高壓水箱的上、下端，.對(duì)稱的開有若干個(gè)方 向各不相同的圓孔，水流入進(jìn)水槽后，進(jìn)入高壓水箱側(cè)壁上的進(jìn)水孔，然后以很 高的速度射進(jìn)高壓水箱，再?gòu)奈挥谙潴w后側(cè)壁的方形出口處流出，從而將微波能 量導(dǎo)出水箱，避免有流動(dòng)不暢的死區(qū)發(fā)生過熱而汽化，可以做到高平均功率，長(zhǎng) 脈沖，高功率密度微波匹配和功率測(cè)量。陶瓷片的厚度及傾角需根據(jù)匹配確定，并且其朝向大截面波導(dǎo)的平面經(jīng)過了 拋光處理，用以降低打火概率。當(dāng)陶瓷片上施加載荷為IO個(gè)大氣壓強(qiáng)時(shí)，陶瓷 片上所受最大壓強(qiáng)出現(xiàn)在大截面波導(dǎo)支撐陶瓷片邊界中心處，也完全處在陶瓷片 的機(jī)械強(qiáng)度范圍以內(nèi)，在如此高的壓強(qiáng)下，水的沸點(diǎn)提高到190°C，假設(shè)進(jìn)水溫 度為20°C，兩者溫差為170。C提高了水的可允許溫升，從而大大提高了功率容量。此大功率水負(fù)載涉及到微波、流體動(dòng)力學(xué)、和結(jié)構(gòu)力學(xué)三方面，這三個(gè)方面 互相影響，互相制約，需要綜合考慮才能得出最佳設(shè)計(jì)方案。厚度薄的陶瓷片更 容易使器件在寬頻帶內(nèi)匹配，但是其承受高壓水箱中水體壓力的能力較弱；而 Taper的使用固然能夠降低微波功率密度，但也會(huì)使得末端陶瓷片的面積變大， 在厚度不變的情況下，也會(huì)對(duì)其承受壓力的能力造成影響。


圖l為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為微波功率沉積最大的陶瓷片附近0. lmm處的水流速度矢量分布。 圖3高壓水箱內(nèi)部水體沿著中心軸線剖分的兩個(gè)截面的速度矢量分布圖。 圖4高壓水箱剖面圖。
具體實(shí)施方式
大功率微波水負(fù)載，包括有依次連接的小截面波導(dǎo)2、過渡波導(dǎo)3、大截面波導(dǎo)4，大截面波導(dǎo)4端部?jī)A斜安裝在高壓水箱7右側(cè)壁，其之間夾裝有陶瓷片 5，陶瓷片5與大法蘭11之間安裝有密封圈6，高壓水箱7的上、下側(cè)壁及后側(cè) 壁上環(huán)繞有進(jìn)水槽12，高壓水箱7的上、下側(cè)壁上開有進(jìn)水孔10與進(jìn)水槽12 聯(lián)通，所述的高壓水箱7后側(cè)壁的進(jìn)水槽12上聯(lián)通有進(jìn)水管8，所述的高壓水 箱7的左側(cè)壁上有出水管9。小截面波導(dǎo)2端部連接有法蘭1，陶瓷片朝向大截面波導(dǎo)的平面經(jīng)過了拋光處理。微波功率沉積最大的陶瓷片附近O. lmm處的水流速度矢量分布，如圖2所示，其近似表征了陶瓷片附近水流的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。從圖2可以看出兩個(gè)漩渦處在陶瓷片的兩個(gè)對(duì)角上，而在此區(qū)域，微波在 陶瓷片表面的功率沉積并不大；而功率沉積最大的中心區(qū)域，經(jīng)過上下方向水流 的交匯后，迅速向垂直于陶瓷片方向方向流出。圖3是高壓水箱內(nèi)部水體沿著中心軸線剖分的兩個(gè)截面的速度矢量分布圖， 可以看出從高壓水箱邊孔中射出的水流在與陶瓷片高速接觸后，將會(huì)以很高的 速度將熱量從出水管帶出，在水箱的內(nèi)部不存在流動(dòng)死區(qū)。圖4是高壓水箱剖面圖，在高壓水箱的上、下端，對(duì)稱的開有若干個(gè)方向各 不相同的圓孔。
權(quán)利要求
1.大功率微波水負(fù)載，包括有依次連接的小截面波導(dǎo)、過渡波導(dǎo)、大截面波導(dǎo)，其特征是所述的大截面波導(dǎo)端部?jī)A斜安裝在高壓水箱右側(cè)壁，其之間安裝有陶瓷片，高壓水箱的上、下側(cè)壁及后側(cè)壁上環(huán)繞有進(jìn)水槽，高壓水箱的上、下側(cè)壁上開有進(jìn)水孔與進(jìn)水槽聯(lián)通，所述的高壓水箱后側(cè)壁的進(jìn)水槽上聯(lián)通有進(jìn)水管，所述的高壓水箱的左側(cè)壁上有出水管。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率微波水負(fù)載，其特征在于所述的高壓水箱 上、下側(cè)壁上的進(jìn)水孔均對(duì)稱設(shè)置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率微波水負(fù)載，其特征在于所述的陶瓷片夾 裝于大截面波導(dǎo)端部與高壓水箱右側(cè)壁之間，陶瓷片與高壓水箱右側(cè)面 之間有密封圈。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率微波水負(fù)載，其特征在于所述的陶瓷片朝向大截面波導(dǎo)的平面經(jīng)過了拋光處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大功率微波水負(fù)載，包括有依次連接的小截面波導(dǎo)、過渡波導(dǎo)、大截面波導(dǎo)，其特征是所述的大截面波導(dǎo)端部?jī)A斜安裝在高壓水箱右側(cè)壁，其之間安裝有陶瓷片，高壓水箱的上、下側(cè)壁及后側(cè)壁上環(huán)繞有進(jìn)水槽，高壓水箱的上、下側(cè)壁上開有進(jìn)水孔與進(jìn)水槽聯(lián)通，所述的高壓水箱后側(cè)壁的進(jìn)水槽上聯(lián)通有進(jìn)水管，所述的高壓水箱的左側(cè)壁上有出水管。本發(fā)明采用的水體流動(dòng)方式，可以很快地將微波功率導(dǎo)出高壓水箱，避免有流動(dòng)不暢的死區(qū)發(fā)生過熱而汽化，可以做到高平均功率，長(zhǎng)脈沖，高功率密度微波匹配和功率測(cè)量。
文檔編號(hào)G01R21/02GK101281221SQ20081010056
公開日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2008年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月12日
發(fā)明者亮 劉, 劉甫坤, 匡光力, 單家方, 茂 王 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所