CN102593562A

CN102593562A - 一种辐射式微波矩形波导衰减器

Info

Publication number: CN102593562A
Application number: CN2012100669774A
Authority: CN
Inventors: 童玲; 高博; 田雨; 侯筱琬
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2012-07-18

Abstract

该发明属于电子技术领域中的辐射式微波矩形波导衰减器，包括带波导腔并在波导体侧壁上设有微波辐射缝的矩形波导体，设于波导体外表面并覆盖微波辐射缝的衰减片，设于衰减片上的微波密封壳及位于其上的散热片；该发明由于在矩形波导壁上开设微波辐射缝并在波导体外表面设置衰减片，工作时既切断了波导壁上的传导电流、又可将波导体内的部分电磁能量经微波带出波导体外、被衰减片吸收并散热片加速其热量的耗散；该发明还可通过改变波导壁上微波辐射缝隙的宽窄、位置、倾角来改变衰减量的大小及其频率响应指标。因而，该发明具有结构简单，可有效将大功率信号衰减到测量系统能够测量的范围之内，且衰减频率范围宽、回波损耗小、可靠性高等特点。

Description

一种辐射式微波矩形波导衰减器

技术领域

本发明属于电子技术领域中的微波器件，特别是一种与大功率微波测量系统配套用辐射式矩形波导衰减器。该衰减器在使用中把大功率信号衰减到测量系统能够测量的范围之内，以便对其进行分析和测量，并提高测试精度。

背景技术

微波衰减器是微波系统中最常用的元件之一，尤其是在大功率微波测量系统中，往往需利用衰减器把功率信号衰减到测量仪器能够测量的范围之内，再对信号进行分析和测量，并提高其测试精度。目前常见的大功率微波衰减器分为液体衰减器和干式衰减器两类。液体衰减器主要采用水作为衰减材料，水是一种良好的微波吸收材料同时也能有效地带走热量，在波导内部有用玻璃、石英或其它微波低损耗材料做成的管状或锥状的水室，再配合外围的水循环回路，对微波实现大功率衰减。在公告号为CN101950835A，发明名称为《液体式高功率微波矩形衰减器》的专利文献中公开了一种液体波导衰减器。该衰减器采用一定浓度的盐溶液作为衰减液，在矩形波导壁开槽内部放置承装衰减液的石英玻璃容器，外部连接液体循环温控系统进行散热。该发明实现了较高的散热效率且稳定性好，但由于液体衰减器水室容易破碎、或者因粘接强度不够而漏水，存在安全隐患，同时此类衰减器结构庞大、复杂。

干式衰减器一般是将固体衰减材料填充在矩形波导之中用以吸收微波、从而达到衰减效果。为了满足驻波比的要求，吸收材料前端一般是楔形(尖劈状)、阶梯状等结构。但是此类固体衰减器散热效率低，承受的功率也有限。在公告号为CN101989673A，发明名称为《大功率微波固体波导衰减器》的专利文献中公开了一种新型干式衰减器。该发明包括外部带散热片的波导体及设于波导体密封腔内的衰减片，波导两侧还分别设有导热油储油杯，波导密封腔采用金属隔离片将其顺轴向分隔成前、后两侧连通的一组隔离腔的密封腔，而在密封腔的两侧还分别设有一与储油杯连通的导热油进、出口，密封腔及其各隔离腔内均充满用于散热的导热油；该专利采用分割电场技术及导热装置有效提高了功率容量，但其衰减片的结构在大功率情况下由于前端热量集中而易导致断裂；加之多处密封结构过于复杂，因而易由于密封缺陷导致缝隙处打火或产生测试误差；此外，非循环设计的散热装置以及导热油在长时间加热情况下可能沸腾，也存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术存在的缺陷，研究设计一种辐射式微波矩形波导衰减器，以大幅度提高散热效率、功率信号衰减量及所能承受的最大平均功率，有效扩大稳定工作的频带范围；从而达到可与功率微波测量系统配套、用于将大功率信号衰减到测量系统能够测量的范围之内，以便于对信号进行准确分析和测量、并有效提高其测试精度，扩大其应用范围等目的。

本发明的解决方案是针对背景技术结构庞杂及散热效率仍较低的弊病，通过在矩形波导体(壳体)上直接开设微波辐射缝以便将其中部分微波能量辐射(溢出)出矩形波导体，同时在波导体的外表面设置衰减片(吸波片)用以吸收辐射出的微波，并采用带散热片的微波密封壳将衰减片密封、以防止微波外泄，从而在简化衰减器的结构的基础上有效提高功率信号衰减量和散热效率；本发明即以此实现其发明目的。因此本发明矩形波导衰减器包括带波导腔的矩形波导体、衰减片、散热片，关键在于在矩形波导体的四个侧壁上还分别开设有微波辐射缝，衰减片则设于矩形波导体的外表面并将微波辐射缝覆盖，在衰减片上还设有防止微波外泄的微波密封壳，而散热片则设于微波密封壳体上；各衰减片紧贴于矩形波导体的外表面上，微波密封壳罩于衰减片后与波导体外壁紧固连接成一体。

所述在矩形波导体的四个侧壁上还分别开设有微波辐射缝，各微波辐射缝为顺波导体轴向或/和与轴向垂直的横向方式分别开设于矩形波导体的各侧壁上。当矩形波导体上采用顺轴向和横向的混合方式开设微波辐射缝时，在矩形波导体的一组对称的侧壁上采用顺波导体轴向开设微波辐射缝时、在另一组对称的侧壁上则采用与轴向垂直的方式开设微波辐射缝。

本发明由于在矩形波导体侧壁上开设了既可切断波导体侧壁上的传导电流、又可将波导体内的部分电磁能量经微波带出波导体外的微波辐射缝，经微波辐射缝带出的能量又被设于波导体外壁上的衰减片吸收并被设于微波密封壳上的散热片耗散；此外，本发明由于将衰减片直接设于波导体的金属壳体上，既提高了传热效率、又可充分利用设于微波密封壳上的散热片加速其热量的耗散；本发明还可通过改变波导壁上微波辐射缝隙的宽窄、位置、倾角来改变衰减量的大小及其频率响应指标。因而，本发明具有结构简单，可有效将大功率信号衰减到测量系统能够测量的范围之内，且衰减频率范围宽、回波损耗小、可靠性高等特点。

附图说明

图1为本发明衰减器结构示意图(轴测图)；

图2为本发明衰减器及具体实施方式中的波导体的结构示意图(轴测图)；

图3为附图1(衰减器)轴向剖视图。

图中：1.波导体、1-1.波导腔、1-2.(横向)微波辐射缝，1-3.(轴向)微波辐射缝，2.衰减片，3.微波密封壳，4.散热片(翅片)。

具体实施方式

本实施方式中：波导体1采用长为1300mm的BJ22波导体，在波导体的上、下两侧壳体上垂直于轴线各开设13条88×68mm的横向微波辐射缝1-2，各微波辐射缝1-2之间的中心间距为90mm；在波导体左、右两侧的壳体上各顺轴向开设一条1130×30mm的轴向微波辐射缝1-3，两微波辐射缝1-3分别位于两侧壳体的中轴线上；衰减片2本实施方式采用以AlN为基体的SiC衰减片，衰减片厚50mm、轴向长1150mm，环绕式紧贴于波导体1壳体上并将微波辐射缝1-2及1-3完全覆盖；微波密封壳3采用(长×宽×厚)1154×122.61×177.22mm金属铝壳体、罩于衰减片2上后两端通过同一材质的金属铝片封口并与波导体1的外壁紧固连接成一体；散热片4本实施方式共采用53片铝(Al)质散热片、等间隔环形紧固于微波密封壳3上。

本实施方式所成衰减器用于大功率微波测量系统、工作时：大功率微波在波导腔1-1中传输，经由微波辐射缝1-2、1-3向外部辐射能量，其辐射出的能量又被设于波导体1外部的衰减片2所吸收，并经微波密封壳3及散热片4在微波不致外泄的情况下、将其热量迅速耗散，从而确保将大功率信号衰减到测量系统能够测量的范围之内、以便对其进行分析和测量，并提高测试精度。

本实施方式与辐射式衰减器与微波测量系统配套用时、经检测：所承受的平均功率可达15KW，衰减量范围为40dB-60dB，驻波比VSWR小于1.3，回波损耗很小，具有良好的匹配特性。

Claims

1.一种辐射式微波矩形波导衰减器，包括带波导腔的矩形波导体、衰减片、散热片，其特征在于在矩形波导体的四个侧壁上还分别开设有微波辐射缝，衰减片则设于矩形波导体的外表面并将微波辐射缝覆盖，在衰减片上还设有防止微波外泄的微波密封壳，而散热片则设于微波密封壳体上；各衰减片紧贴于矩形波导体的外表面，微波密封壳罩于衰减片后与波导体外壁紧固连接成一体。

2.按权利要求1所述辐射式微波矩形波导衰减器，其特征在于所述在矩形波导体的四个侧壁上还分别开设有微波辐射缝，各微波辐射缝为顺波导体轴向或/和与轴向垂直的横向方式分别开设于矩形波导体的各侧壁上。

3.按权利要求2所述辐射式微波矩形波导衰减器，其特征在于当矩形波导体上采用顺轴向和横向的混合方式开设微波辐射缝时，在矩形波导体的一组对称的侧壁上采用顺波导体轴向开设微波辐射缝时、在另一组对称的侧壁上则采用与轴向垂直的方式开设微波辐射缝。