CN218941408U - 用于功率输入耦合器锻炼的谐振腔 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于功率输入耦合器锻炼的谐振腔。用于功率输入耦合器锻炼的谐振腔的一端与一只耦合器相连，输入微波功率，用于功率输入耦合器锻炼的谐振腔的另一端与另外一只耦合器相连，输出微波功率。用于功率输入耦合器锻炼的谐振腔包括谐振腔腔体、调谐器和耦合口过渡转接。谐振腔十字型频率调谐单元用来调节谐振腔工作频率；耦合口过渡转接用来匹配谐振腔耦合口尺寸与高功率输入耦合器功率输出口尺寸的不一致；调谐器用来保证腔体频率与高功率耦合器频率一致；用于功率输入耦合器锻炼的谐振腔具有频率可调节、耦合口尺寸可调节等优点，不但降低离线高功率锻炼成本，而且节省谐振腔存放空间。

Description

用于功率输入耦合器锻炼的谐振腔

技术领域

本实用新型属于粒子加速器领域，涉及一种用于功率输入耦合器锻炼的谐振腔。

背景技术

在加速器领域，同轴型高功率输入耦合器主要功能是为射频加速腔体提供微波电磁场，同时实现功率源阻抗与腔-束流系统阻抗匹配。为了验证耦合器设计方案、加工工艺是否合理以及解析其内表面气体、消除微观毛刺、降低表面二次电子发射系数等，在高功率输入耦合器安装到射频腔体前，需要进行离线高功率锻炼。

通常耦合器高功率离线锻炼时需要两只耦合器一起进行，所以需要一个中间过渡结构来承担功率传输的功能。对于采用耦合环耦合方式的耦合器，内导体无法相连，故国外采用谐振腔来进行功率传输，然而他们设计的一只谐振腔只能离线锻炼一种频率的高功率输入耦合器。加速器领域使用的谐振腔频率从几十MHz到几千MHz，如果每种频率的功率输入耦合器离线锻炼加工一只谐振腔，不但会增加成本而且需要大的空间来保存。因此，有必要设计一种谐振腔体可以满足一定频率范围内的高功率输入耦合器离线锻炼。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种用于功率输入耦合器锻炼的谐振腔，具有频率可调节、耦合口尺寸可调节等优点。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

一种用于功率输入耦合器锻炼的谐振腔，包括：

谐振腔体，谐振腔体包括内导体和外导体，外导体为壳体，内导体为柱体，内导体设置在外导体的内部空间中，在外导体上设有真空抽口和真空计安装口；

耦合口，耦合口设置在外导体的外周表面上，用于连接耦合器以使得功率输入/输出谐振腔体；

十字型频率调谐单元，十字型频率调谐单元置在外导体的内部空间中，内导体通过螺纹结构与十字型频率调谐单元相连。

内导体一端与外导体通过焊接方式相连。

内导体的另外一端通过螺栓结构与十字型频率调谐单元相连。

十字型频率调谐单元通过倒角、半径、长、宽、高的尺寸设置来决定谐振腔体的频率。

外导体的一端通过焊接的方式与内导体相连，外导体的另外一端与真空刀口法兰相连。

在外导体侧面上设置有第一耦合口和第二耦合口，第一耦合口和第二耦合口之间的夹角为180°。

在外导体侧面上设置有调谐口，用于安装调谐器，调谐口与第一耦合口之间的夹角为90°。

耦合口过渡转接联通耦合口和耦合器功率输出口之间的密封圈材料为无氧铜或氟胶圈。

内导体、外导体和十字型频率调谐单元由无氧铜或铝加工而成。

谐振腔工作频率为70MHz～350MHz。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

可通过调节该谐振腔频率和耦合口过渡转接，实现不同频率和不同耦合器功率输出口尺寸的耦合器离线锻炼，不但降低了耦合器离线锻炼成本，而且节省放置空间。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1为根据本申请实施例的用于功率输入耦合器锻炼的谐振腔结构示意图。

图2为根据本申请实施例的如图1所示的剖面结构示意图。

图3为根据本申请实施例的如图1所示的剖面结构示意图。

图4为根据本申请实施例的如图3所示的剖面结构局部放大示意图。

图5为根据本申请实施例的十字型频率调谐单元局部放大图。

图6为频率为163.19MHz的谐振腔功率反射系数、传输系数随频率变化曲线。

图7为十字型频率调谐单元的不同长、宽在不同频率点的反射系数(下极限频率)。

图8为十字型频率调谐单元的不同长、宽在不同频率点的反射系数(上极限频率)。

附图中各标记表示如下：

1、第一耦合器功率输出口；2、第一耦合口过渡转接；3、第一耦合口；4、第一耦合环；5、第二耦合环；6、第二耦合口；7、第二耦合口过渡转接；8、第二耦合器功率输出口；9、谐振腔外导体；10、刀口法兰；11、真空抽口法兰；12、十字型频率调谐单元；13、谐振腔内导体；14、调谐器；15、调谐口；16、高频密封槽；17、螺套；18、螺纹。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施方式。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本实用新型提供了一种用于功率输入耦合器锻炼的谐振腔，包括谐振腔、调谐器、耦合口过渡转接，其中可以通过改变谐振腔中十字型频率调谐单元满足不同频率耦合器离线锻炼；通过改变耦合口过渡转接尺寸调节耦合口尺寸；通过改变调谐器插入深度补偿由机械加工等造成的频率变化；该谐振腔一端与耦合器功率输出端相连，输入功率，另外一端与另外一只耦合器功率输出端相连，输出功率。该谐振腔具有频率可调、耦合口尺寸可调等特点，降低了高功率耦合器离线锻炼成本和节省保存空间。

以用于工作频率为163.19MHz率输入耦合器锻炼的谐振腔为例，详细说明本实用新型用于功率输入耦合器锻炼谐振腔的具体结构：

本实用新型提供的用于功率输入耦合器离线锻炼的谐振腔，包括谐振腔腔体、调谐器14、耦合口过渡转接。

如图1～图4所示，具有第一耦合环4的高功率输入第一耦合器功率输出口1的法兰与第一耦合器口过渡转接2的法兰相连,该第一耦合器口过渡转接2的法兰与谐振腔的第一耦合口3的法兰相连，输入功率；

相对地，具有第二耦合环5的高功率输入第二耦合器功率输出口8的法兰与第二耦合器口过渡转接7的法兰相连,该第二耦合器口过渡转接7的法兰与谐振腔的第二耦合口6的法兰相连，输出功率；

通过改变第二耦合口过渡转接和耦合器功率输出口8的结构及尺寸可协调耦合器功率输出口1和8的尺寸与谐振腔耦合口3和7结构尺寸的不一致。

调谐器14通过法兰与谐振腔调谐口15的法兰相连，通过改变调谐棒的插入深度，使谐振腔频率与耦合器频率一致。

谐振腔内导体13的一端通过真空钎焊或电子束焊接方式与谐振腔外导体9相连，谐振腔内导体13的另一端内部设置有不锈钢螺套17。

十字型频率调谐单元12的螺纹结构18拧入不锈钢螺套17，从而实现谐振腔内导体13与十字型频率调谐单元12的相连，在不锈钢螺套17与十字型频率调谐单元12的螺纹结构18之间设置高频密封槽16，用来放置高频密封圈；

调节十字型频率调谐单元12的倒角半径、长、宽、高可以实现谐振腔体频率的变化。

谐振腔外导体9的另一端通过真空钎焊或电子束焊接方式与304不锈钢刀口法兰10相连，刀口法兰10通过螺栓与304不锈钢真空抽口法兰11相连。

图6为中心频率为163.19MHz的谐振腔反射系数和传输系数,其中反射系数为-32.3dB,传输系数为-0.195dB,满足设计要求。

由图7可知通过改变十字型频率调谐单元的长、宽时得到的最大频率小于350MHz。

由图8可知通过改变十字型频率调谐单元的长、宽时得到的最小频率小于70MHz。

根据本申请的一个实施例的用于功率输入耦合器锻炼的谐振腔，通过一个腔体可以实现不同频率范围的功率传输，如图7-8所示，说明了频率的范围以及实现频率的变化的方式。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于功率输入耦合器锻炼的谐振腔，其特征在于，包括：

谐振腔体，所述谐振腔体包括内导体和外导体，所述外导体为壳体，所述内导体为柱体，所述内导体设置在所述外导体的内部空间中，在所述外导体上设有真空抽口和真空计安装口；

耦合口，所述耦合口设置在所述外导体的外周表面上，用于连接耦合器以使得功率输入/输出所述谐振腔体；

十字型频率调谐单元，所述十字型频率调谐单元置在所述外导体的内部空间中，所述内导体通过螺纹结构与所述十字型频率调谐单元相连。

2.根据权利要求1所述的用于功率输入耦合器锻炼的谐振腔，其特征在于：所述内导体一端与外导体通过焊接方式相连。

3.根据权利要求1所述的用于功率输入耦合器锻炼的谐振腔，其特征在于：所述十字型频率调谐单元通过倒角、半径、长、宽、高的尺寸设置来决定所述谐振腔体的频率。

4.根据权利要求1所述的用于功率输入耦合器锻炼的谐振腔，其特征在于：所述外导体的一端通过焊接的方式与内导体相连，所述外导体的另外一端与刀口法兰相连。

5.根据权利要求1所述的用于功率输入耦合器锻炼的谐振腔，其特征在于：耦合口包括设置在所述外导体侧面上的第一耦合口和第二耦合口，所述第一耦合口和所述第二耦合口之间的夹角为180°。

6.根据权利要求5所述的用于功率输入耦合器锻炼的谐振腔，其特征在于：在所述外导体侧面上设置有调谐口，用于安装调谐器，所述调谐口与所述第一耦合口和/或所述第二耦合口之间的夹角为90°。

7.根据权利要求1所述的用于功率输入耦合器锻炼的谐振腔，其特征在于：还包括：耦合口过渡转接，所述耦合口过渡转接与所述耦合器的功率输出口连接。

8.根据权利要求7所述的用于功率输入耦合器锻炼的谐振腔，其特征在于：在所述耦合口过渡转接与所述耦合器功率输出口之间设置有密封圈，耦合口与耦合口过渡转接之间设置有密封圈，所述密封圈的材料为无氧铜或氟胶圈。

9.根据权利要求1所述的用于功率输入耦合器锻炼的谐振腔，其特征在于：所述内导体、所述外导体和所述十字型频率调谐单元由无氧铜或铝加工而成。

10.根据权利要求1所述的用于功率输入耦合器锻炼的谐振腔，其特征在于：所述谐振腔工作频率为70MHz～350MHz。

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