CN115209714A - 一种多水管并联高功率回旋行波管吸收水负载 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多水管并联高功率回旋行波管吸收水负载，属于高功率微波、毫米波器件技术领域。该水负载包括圆台形壳体、辐射喇叭、圆波导、水管阵列；圆台形壳体的上底面封闭、下底面与辐射喇叭半径较大的一端连接；辐射喇叭的另一端连接圆波导，圆波导的另一端连接馈源；水管阵列包括若干根并联均匀设置于圆台形壳体内壁的水管，水管的一端穿过辐射喇叭的壳体作为进水口，另一端穿过圆台形壳体的上底面作为出水口。本发明采用多根并联设置的水管可以有效地提高水负载的耐水压能力，并且每根水管都有水流速度控制阀门，提高了水流速度并改善了水流的均匀性，避免负载内部出现局部的死水区，增加了负载的换热能力，同时减少了生产制造成本。

Description

一种多水管并联高功率回旋行波管吸收水负载
技术领域
本发明属于高功率微波、毫米波器件技术领域，涉及一种用于吸收回旋行波管或其它高功率微波毫米波源输出的高功率电磁波的水负载结构。
背景技术
高功率微波、毫米波是一类重要的电磁频谱资源，它们均由高功率微波、毫米波源产生。回旋行波管是一种重要的微波、毫米波以及太赫兹源，以其宽带、大功率的特点，在通信、雷达、电子对抗、特种陶瓷加工、受控热核聚变等诸多军民领域有着广泛的应用前景，因而在国内外受到高度重视。美、俄等大国均投入大量的人力、物力对其进行研究，并取得了一系列的研究成果。高功率水负载在回旋行波管的研制过程中扮演着重要的角色，它可以在较宽的频带范围实现对回旋行波管输出的高功率电磁波的吸收，有效避免高功率电磁波对环境污染和人员的伤害。
随着技术的进步，回旋行波管的输出功率越来越高，输出带宽也越来越宽。这也给水负载的设计提出了更高的要求。传统的回旋行波管水负载结构包括双锥体石英玻璃结构、螺旋导流结构等。随着回旋行波管的输出功率越来越高，传统的双锥体石英玻璃结构、螺旋导流结构水负载，由于其都采用单一水室结构，因此存在耐水压能力差、负载的体积受限，进而平均功率容量受限的问题，目前已难以满足50千瓦级以上高平均功率回旋行波管研制的需求。
发明内容
为了克服传统水负载结构存在的问题，本发明提出了一种多水管并联高功率回旋行波管吸收水负载。
本发明的技术方案如下：
一种多水管并联高功率回旋行波管吸收水负载，其特征在于，包括：圆台形壳体、辐射喇叭、圆波导、水管阵列；所述圆台形壳体的上底面封闭、下底面与辐射喇叭半径较大的一端连接；
所述辐射喇叭的另一端连接圆波导，圆波导的另一端连接馈源；高功率微波或毫米波通过圆波导、辐射喇叭馈入圆台形壳体内部；
所述水管阵列包括若干根并联均匀设置于圆台形壳体内壁的水管，水管的一端穿过辐射喇叭的壳体作为进水口，另一端穿过圆台形壳体的上底面作为出水口。
进一步地，所述水管的材质为聚四氟乙烯。
进一步地，所述水管的外直径
Figure BDA0003681686810000021
为11mm到13mm。
进一步地，所述水管阵列包括8根或9根水管。
进一步地，所述圆台形壳体的上底面内直径为
Figure BDA0003681686810000022
其中rc为水管之间的间距，
Figure BDA0003681686810000023
为水管直径，n为水管数量。
进一步地，所述圆台形壳体的倾斜角θ1为3到5度。
进一步地，所述水管的进水口设置有水流速度控制阀门，控制水管内水流速度。
与传统回旋行波管吸收水负载相比，本发明采用多根并联设置的水管来代替传统双锥体高功率回旋行波管吸收水负载中的水室，可以有效地提高水负载的耐水压能力，并且每根水管都有独立的进水口和出水口以及水流速度控制阀门，提高了水负载中的水流速度并改善了水流的均匀性，避免负载内部出现局部的死水区，增加了负载的换热能力，并且极大的减少了生产制造成本。
本发明具有以下的主要优点：
1、耐水压能力好，结构紧凑易加工。
2、流速均匀、流量大、功率容量大。
3、吸收水室的设计可以根据功率容量的需求进行灵活的设计，不受体积限制。
附图说明
图1是水负载的整体外部结构图，箭头表示进出水方向。
图2是水负载的剖面图；其中1是圆台形壳体，2水管，3是辐射喇叭，4圆波导。
图3是水负载的尺寸标注图。
图4是Ku波段TE01模式水负载的S11频率特性曲线图。
具体实施方式
下面结合一种工作在Ku波段TE01模式50kW级高平均功率水负载设计实例以及附图对本发明作进一步的详细阐述。
本实施例Ku波段TE01模式水负载的设计目标如下：
工作模式：TE01模；
工作频段：Ku波段(12——18GHz)；
反射参数：小于-30dB；
平均功率容量：大于50kW；
脉冲功率容量：大于250kW。
Ku波段TE01模式水负载的尺寸标注图3。其中圆台形壳体的高度h1为350mm，壳体厚度d1为10mm，上底面内直径
Figure BDA0003681686810000031
为55.82mm，下底面内直径
Figure BDA0003681686810000032
为92.46mm；水管外直径
Figure BDA0003681686810000033
为11.84mm，水管内部水柱直径
Figure BDA0003681686810000034
为10mm；圆波导的直径
Figure BDA0003681686810000035
为20mm；圆台辐射喇叭的高度h2为70mm。
利用三维电磁场数值仿真软件CST对水负载进行仿真计算，得到S11频率特性曲线见图3，从图中可以看出，反射参数小于-30dB，水负载具有良好的反射特性，此时水负载的工作频带为Ku全波段。
以上实例仅为方便说明本发明，本发明水负载结构可以适用于其他工作频率、工作模式的水负载上。

Claims (7)

1.一种多水管并联高功率回旋行波管吸收水负载，其特征在于，包括：圆台形壳体、辐射喇叭、圆波导、水管阵列；所述圆台形壳体的上底面封闭、下底面与辐射喇叭半径较大的一端连接；
所述辐射喇叭的另一端连接圆波导，圆波导的另一端连接馈源；高功率微波或毫米波通过圆波导、辐射喇叭馈入圆台形壳体内部；
所述水管阵列包括若干根并联均匀设置于圆台形壳体内壁的水管，水管的一端穿过辐射喇叭的壳体作为进水口，另一端穿过圆台形壳体的上底面作为出水口。
2.如权利要求1所述的一种多水管并联高功率回旋行波管吸收水负载，其特征在于，所述水管的材质为聚四氟乙烯。
3.如权利要求2所述的一种多水管并联高功率回旋行波管吸收水负载，其特征在于，所述水管的外直径
Figure FDA0003681686800000011
的取值范围为11mm-13mm。
4.如权利要求3所述的一种多水管并联高功率回旋行波管吸收水负载，其特征在于，所述水管阵列包括8根或9根水管。
5.如权利要求4所述的一种多水管并联高功率回旋行波管吸收水负载，其特征在于，所述圆台形壳体的上底面内直径为
Figure FDA0003681686800000012
其中rc为水管之间的间距，
Figure FDA0003681686800000013
为水管直径，n为水管数量。
6.如权利要求1-5任一项所述的一种多水管并联高功率回旋行波管吸收水负载，其特征在于，所述圆台形壳体的倾斜角θ1的取值范围为3到5度。
7.如权利要求6任一项所述的一种多水管并联高功率回旋行波管吸收水负载，其特征在于，所述水管的进水口设置有水流速度控制阀门，控制水管内水流速度。
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2538172A1 (fr) * 1982-12-21 1984-06-22 Thomson Csf Charge de puissance pour ondes hyperfrequences
US4593259A (en) * 1983-07-27 1986-06-03 Varian Associates, Inc. Waveguide load having reflecting structure for diverting microwaves into absorbing fluid
CN2376083Y (zh) * 1998-12-22 2000-04-26 中国科学院等离子体物理研究所 兆瓦级微波过模水负载
US20080191949A1 (en) * 2006-01-12 2008-08-14 Lockheed Martin Corporation Generic pick-up horn for high power thermal vacuum testing of satellite payloads at multiple frequency bands and at multiple polarizations
CN101699650A (zh) * 2009-10-16 2010-04-28 电子科技大学 一种高频大功率微波薄膜电阻器
WO2012098391A1 (en) * 2011-01-21 2012-07-26 E2V Technologies (Uk) Limited Electron tube
CN104091987A (zh) * 2014-07-01 2014-10-08 中国科学院等离子体物理研究所 一种兆瓦级波纹波导衰减器
RU161793U1 (ru) * 2015-11-30 2016-05-10 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Многоканальный волноводный делитель параллельного типа
CN107181035A (zh) * 2017-05-24 2017-09-19 电子科技大学 大功率同轴水负载结构
CN107256999A (zh) * 2017-07-05 2017-10-17 电子科技大学 一种新型高功率水负载

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2538172A1 (fr) * 1982-12-21 1984-06-22 Thomson Csf Charge de puissance pour ondes hyperfrequences
US4593259A (en) * 1983-07-27 1986-06-03 Varian Associates, Inc. Waveguide load having reflecting structure for diverting microwaves into absorbing fluid
CN2376083Y (zh) * 1998-12-22 2000-04-26 中国科学院等离子体物理研究所 兆瓦级微波过模水负载
US20080191949A1 (en) * 2006-01-12 2008-08-14 Lockheed Martin Corporation Generic pick-up horn for high power thermal vacuum testing of satellite payloads at multiple frequency bands and at multiple polarizations
CN101699650A (zh) * 2009-10-16 2010-04-28 电子科技大学 一种高频大功率微波薄膜电阻器
WO2012098391A1 (en) * 2011-01-21 2012-07-26 E2V Technologies (Uk) Limited Electron tube
CN104091987A (zh) * 2014-07-01 2014-10-08 中国科学院等离子体物理研究所 一种兆瓦级波纹波导衰减器
RU161793U1 (ru) * 2015-11-30 2016-05-10 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Многоканальный волноводный делитель параллельного типа
CN107181035A (zh) * 2017-05-24 2017-09-19 电子科技大学 大功率同轴水负载结构
CN107256999A (zh) * 2017-07-05 2017-10-17 电子科技大学 一种新型高功率水负载

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WILLIAM BIN: "Validation Experiments on the 2-MW CW 170-GHz Load for the European ITER Gyrotron", IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE, 31 March 2017 (2017-03-31) *
刘本田;王峨峰;钱丽军;李志良;冯进军;: "用于TE_(01)圆电模毫米波水负载大功率计的研制", 真空电子技术, no. 06, 25 December 2010 (2010-12-25) *
尹久红;陈强;闫欢;李鹏;杨勤;: "基于软磁铁氧体材料的高功率波导负载设计", 磁性材料及器件, no. 03, 15 May 2020 (2020-05-15) *

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