CN110137647B - 一种高功率微波负载 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高功率微波负载，包括：本体，楔形堵头，吸收片，进水管和出水管，本体为具有波导腔的长方体，沿长方体的长度方向在本体的侧壁上开设有多个并排布置的V型槽，沿长方体的宽度方向在本体的侧壁开设有多个第一通水孔；楔形堵头包括与所述本体的端面对应的侧板以及多个楔形部，多个楔形部的一端均与所述侧板连接，并与多个V型槽匹配对应，每个楔形部的侧面均开设有多个第二通水孔；吸收片包括分别与所述波导腔的内侧表面结合固定的第一吸收片和第二吸收片，以及分别与多个楔形部的两侧表面固定结合的第三吸收片和第四吸收片；进水管和出水管分别固定结合在所述本体和楔形部的两侧，并与第一通水孔和第二通水孔的两端连通。

Description

一种高功率微波负载

技术领域

本发明涉及微波技术领域。更具体地，涉及一种高功率微波负载。

背景技术

微波负载是微波电路中的重要元件之一，它的主要功能是使微波功率全部吸收而无反射，原理一般是利用介质吸收系统剩余功率，形成终端无反射的匹配状态。在加速器系统中，常常需要高功率负载吸收射频功率，而高功率负载的研制也一直是加速器领域的研究热点之一。

根据结构的不同，负载可以分为面吸收式匹配负载和体吸收式匹配负载。面吸收式负载常用于小功率的场合，大功率时常采用体吸收式匹配负载。体吸收式负载根据吸收材料的不同可以分为水负载和干负载，干负载的吸收材料一般为碳化硅，掺导电物质的陶瓷或者铁氧体等。

对于直线加速器传输系统常需要能吸收平均功率达几百至几十千瓦的匹配负载，通常是用水作吸收介质，微波投入水中，被水吸收后转变为热能，在流动的情况下被水带出。这种水负载一般被设计成水管形状，驻波比能达到1.05-1.20左右。水负载能够在几百至几十千瓦的加速器结构中较为稳定的运行，但对于兆瓦功率的加速器系统，水负载具有一定的局限性。

相对于水负载，干负载更为牢固可靠。干负载采用固体吸收材料。常见的干负载在波导的外围设置散热片，利用强制风冷提高其散热效率，但无法达到高功率微波负载的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种散热良好的微波高功率波导负载。

根据本发明的一个方面，提供了一种高功率微波负载，包括：

本体，所述本体为具有波导腔的长方体，沿所述长方体的长度方向在所述本体的侧壁上开设有多个并排布置的V型槽，沿所述长方体的宽度方向在所述本体的侧壁开设有多个第一通水孔；

楔形堵头，所述楔形堵头包括与所述本体的端面对应的侧板以及多个楔形部，所述多个楔形部的一端均与所述侧板连接，并与所述多个V型槽匹配对应，每个所述楔形部的侧面均开设有多个第二通水孔；

吸收片，所述吸收片包括分别与所述波导腔的内侧表面结合固定的第一吸收片和第二吸收片，以及分别与所述多个楔形部的两侧表面固定结合的第三吸收片和第四吸收片；

进水管和出水管，所述进水管和出水管分别固定结合在所述本体和楔形部的两侧，并与第一通水孔和第二通水孔的两端连通。

优选地，所述本体的侧壁上开设有三个并排布置的V型槽，所述楔形堵头设有三个楔形部。

优选地，所述多个第一通水孔呈三排布置，分别靠近所述V型槽设置。

优选地，所述本体的波导腔上下表面还分别设置有用于调节驻波性能的第一吸收块和第二吸收块。

优选地，所述第一吸收块和第二吸收块朝向波导腔出口的非连接面的角进行倒角。

优选地，所述第一吸收片和第二吸收片通过离子镀分别与所述波导腔的上下表面结合。

优选地，所述第三吸收片和第四吸收片通过离子镀分别与所述楔形部两侧表面结合。

优选地，所述第一吸收片和第二吸收片为电阻膜，所述第三吸收片和第四吸收片为电阻膜。

优选地，所述进水管和出水管分别将相邻的所述第一通水孔和第二通水孔依次连通。

优选地，所述本体和楔形堵头为不锈钢材质。

本发明的有益效果如下：

本发明的一种高功率微波负载，采用了多排、每排多个通水孔的多楔形堵头。在多楔形堵头的楔形面上，放置有多片吸收片，这样大幅度增加了总的吸收片的导热面积，使得吸收片能够将所吸收的微波热量快速地传导到多楔形堵头中的通水孔，并由通水孔传递到其内部的冷却水中；采用了压缩厚度的吸收片，使得每片吸收片的导热能力增加，所采用的吸收膜可以通过离子镀的工艺镀在多楔形堵头和腔体中的波导内壁上；采用了较多的通水孔，即在多楔形堵头的每个楔形金属块中都有一排通水孔，这样使得总的通水孔数增加，吸收片的热量能够快速地随着通水孔内的冷却水排出负载；采用了扩大了波导尺寸的腔体，这样可以增加多楔形堵头中楔形金属块的数量，以及每个楔形金属块上楔形面的面积，使得吸收片和吸收块的总导热面积增大；采用了两个吸收块，能够通过调节其结构尺寸，使得负载具有良好的驻波性能。本发明的微波负载不仅能够承受较高的微波功率，而且具有良好的驻波性能。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明的结构示意图。

图2示出本发明的分解结构示意图。

图3示出本发明的本体和楔形堵头的结构示意图。

图4示出本发明的本体和楔形堵头的分解结构示意图。

图5示出本发明的本体的结构示意图。

图6示出本发明的本体、楔形堵头和吸收块的分解结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

在图1-6所示的本发明高功率微波负载的一种实施方式中，该微波负载包括本体1、楔形堵头2、进水管3、出水管4、第一吸收片5、第二吸收片6、第三吸收片7、第四吸收片8、第一吸收块9和第二吸收块10。

如图3-图5所示，本体1为长方体金属件，本体1侧壁设有一个沿长度方向上的小长方形孔，该小长方形孔即微波小波导，小波导在本体1表面的端口为a端口，a端口所在的本体表面设有一个法兰盘，它能够使得微波负载与外部的波导相连接。本体1中还有一个沿长度方向上的大长方形孔，该大长方形孔即微波大波导，大波导与小波导相互贯通，大波导在本体1表面的端口为b端口。

在b端口的端面上，沿长方体的长度方向开有三个并排布置的V型槽，它与楔形堵头2相配合，也就是本体1的相对两侧壁上均设有三个V型槽。沿长方体的宽度方向，在本体1的侧壁上开设有多个第一通水孔11，多个第一通水孔11靠近V型槽、并呈三排设置，其中两排平行设置，一排垂直设置。第一通水孔11垂直于开设有V型槽的本体侧壁，并贯穿于本体1。本体1由不锈钢金属制成。

楔形堵头2由侧板21和三个楔形部22组成，侧板21的形状与本体1的端面相同，每个楔形部22一端均与侧板21固定连接，楔形部22的形状与本体1的V型槽匹配对应，使得三个楔形部22可分别插入三个V型槽内。侧板21和楔形部22均由不锈钢金属制成，二者可以一体成型，也可以通过焊接方式固定连接，侧板21与本体1的侧端面结合固定。楔形部22的侧面三角形面上开设有多个第二通水孔23，并且第二通水孔23贯穿于楔形部22。

如图2所示，第一吸收片5、第二吸收片6、第三吸收片7和第四吸收片8可以是由吸收材料制成的薄片，第一吸收块9和第二吸收块10也是由吸收材料支撑，微波吸收材料可以是碳化硅或结晶硅。第一吸收片5和第二吸收片6分别与本体1中大波导腔的上下表面固定连接，其中吸收片可以通过粘接或焊接与波导腔表面相连接，并且对朝向本体端口a的非粘接面的角进行倒角。

第三吸收片7和第四吸收片8的数量为三组，分别对应三个楔形部22。楔形堵头中每个楔形部22的上下表面均分别固定结合第三吸收片7和第四吸收片8，其中吸收片可以通过粘接或焊接与楔形堵头相连接，并且对朝向本体端口a的非粘接面的角进行倒角。

在另一实施方式中，第一吸收片5、第二吸收片6、第三吸收片7和第四吸收片8可以是镀在波导腔或楔形部22表面的吸收膜，如可以采用离子镀方式在波导腔的上下表面镀上电阻膜形成第一吸收片5和第二吸收片6，在楔形部22的上下表面分别镀上电阻膜形成第三吸收片7和第四吸收片8。

如图5和图6所示，第一吸收块9和第二吸收块10为结构相同的长方体，并且对其朝向腔体端口b的非连接面的角进行倒角；它们与大小波导的连接面相配合连接，并分别置于大波导的上下表面，可以通过粘接或焊接与波导相连接。通过改变第一吸收块9和第二吸收块10的形状可以调节吸收负载的驻波性能。

如图1和图2所示，进水管3和出水管4分别固定结合于本体1的两侧，进水管3和出水管4均为金属管。具体地，进水管3通过焊接或螺纹的方式与第一通水孔11和第二通水孔23的一端连通，出水管4通过焊接或螺纹的方式与第一通水孔11和第二通水孔23的另一端连通，使得水流依次流过第一通水孔和第二通水孔，从而对本体1和楔形堵头2进行散热降温。

微波从微波负载本体1的a端口进入，然后，沿本体的小波导传输，作用在第一吸收块9和第二吸收块10上，通过调整吸收块的结构尺寸，可以调整负载的驻波；然后微波作用在吸收片上，微波能量被吸收片和吸收块吸收，随即转化为热量。吸收片和吸收块中的热量，通过吸收片和吸收块与本体1的连接面，和与楔形堵头2的连接面，分别传导到本体和多个楔形堵头内的通水孔，然后，被通水孔内的冷却水吸收。吸收热量的冷却水随着水流流出微波负载，即吸收片和吸收块吸收微波能量，随即产生热量，该热量被流动的冷却水带出了微波负载。

由于本发明的一种高功率微波负载采用了扩大了波导尺寸的腔体，采用了具有多排、每排多个通水孔的多个楔形堵头，采用了压缩厚度的吸收片，采用了吸收块，使得吸收片和吸收块的向外导热的面积大幅度增加，使得每片吸收片的导热能力增加，使得通水孔的数量增加，即使得负载向外导热的能力提高了，负载承受高功率的能力增加了。通过调节吸收块的尺寸，使得负载能够具有良好的驻波性能。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种高功率微波负载，其特征在于，包括：

本体，所述本体为具有波导腔的长方体，沿所述长方体的长度方向在所述本体的侧壁上开设有多个沿着高度方向并排布置的V型槽，沿所述长方体的宽度方向在所述本体的侧壁开设有多个第一通水孔；

楔形堵头，所述楔形堵头包括与所述本体的端面对应的侧板以及多个楔形部，所述多个楔形部的一端均与所述侧板连接，并与多个 所述V型槽匹配对应，每个所述楔形部与长方体高度平行的侧面上均开设有多个第二通水孔；

吸收片，所述吸收片包括分别与所述波导腔的上、下表面结合固定的第一吸收片和第二吸收片，以及分别与所述多个楔形部的上、下表面固定结合的第三吸收片和第四吸收片；

进水管和出水管，所述进水管和出水管分别固定结合在所述本体和楔形部的设有通水孔的两侧，并与第一通水孔和第二通水孔的两端连通。

2.根据权利要求1所述的高功率微波负载，其特征在于，所述本体的侧壁上开设有三个并排布置的V型槽，所述楔形堵头设有三个楔形部。

3.根据权利要求2所述的高功率微波负载，其特征在于，所述多个第一通水孔呈三排布置，分别靠近所述V型槽设置。

4.根据权利要求1所述的高功率微波负载，其特征在于，所述本体的波导腔上下表面还分别设置有用于调节驻波性能的第一吸收块和第二吸收块。

5.根据权利要求4所述的高功率微波负载，其特征在于，所述第一吸收块和第二吸收块朝向波导腔出口的非连接面的角进行倒角。

6.根据权利要求1所述的微波负载，其特征在于，所述第一吸收片和第二吸收片通过离子镀分别与所述波导腔的上下表面结合。

7.根据权利要求1所述的微波负载，其特征在于，所述第三吸收片和第四吸收片通过离子镀分别与所述楔形部的上、下表面结合。

8.根据权利要求6或7所述的微波负载，其特征在于，所述第一吸收片和第二吸收片为电阻膜，所述第三吸收片和第四吸收片为电阻膜。

9.根据权利要求1所述的微波负载，其特征在于，所述进水管和出水管分别将相邻的所述第一通水孔和第二通水孔依次连通。

10.根据权利要求1所述的微波负载，其特征在于，所述本体和楔形堵头为不锈钢材质。

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