CN219759934U - 一种谐振式波导结构大功率负载 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种谐振式波导结构大功率负载，包括矩形波导口、矩形波导、波导短路板、第一垫圈、第二垫圈、第一陶瓷管、第二陶瓷管、第一金属圆柱和第二金属圆柱，所述矩形波导的一端设置有矩形波导口，所述矩形波导的另一端设置有波导短路板，所述波导短路板焊接于矩形波导的另一端，所述矩形波导的内侧对称设置有第一陶瓷管和第二陶瓷管，所述第一陶瓷管的两端外侧均固定套设有第一垫圈，所述第二陶瓷管的两端外侧均固定套设有第二垫圈，本实用新型中的谐振式波导结构大功率负载整体体积小，结构简单，生产成本低，可承受的峰值功率和连续波功率比较大，可以很好的满足大科学领域和微波加热领域的大功率负载的需要。
Description
技术领域
本实用新型涉及大功率负载技术领域，具体是一种谐振式波导结构大功率负载。
背景技术
大功率负载是微波系统的重要附属设备，是接在传输线终端的全匹配负载，吸收沿传输线传到终端的全部功率而无反射产生，在频率较低的使用情景中，常用大功率铁氧体吸收式负载，这种类型的负载面临着一些难以克服的问题，比如铁氧体片数量较多，热量分布不容易均匀，铁氧片易破裂，铁氧体负载造价比较高，体积较大，制造工艺也较难。
直线加速器功率源环形器所用吸收负载一般为铁氧体负载，吸收功率需要达到MW级，而铁氧体负载价格高、体积大，此外在微波加热领域也需要用到大功率水负载来吸收微波能量，同样面临着价格成本等问题。
因此，在大科学领域和微波加热领域都亟需一种体积小、价格低、结构简单的大功率负载，基于此，我们提出一种谐振式波导结构大功率负载来解决现有技术的不足。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种谐振式波导结构大功率负载，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种谐振式波导结构大功率负载，包括矩形波导，所述矩形波导的一端设置有矩形波导口，所述矩形波导的另一端设置有波导短路板，所述波导短路板焊接于矩形波导的另一端，所述矩形波导的内侧对称设置有第一陶瓷管和第二陶瓷管，所述第一陶瓷管的两端外侧均固定套设有第一垫圈，所述第二陶瓷管的两端外侧均固定套设有第二垫圈，所述矩形波导的两侧均横向贯穿开设有用于安装第一垫圈和第二垫圈的且一一对应的安装通孔，所述第一垫圈和第二垫圈分别固定安装于对应的安装通孔内，所述第一陶瓷管的内侧设置有第一水体，所述第二陶瓷管的内侧设置有第二水体，所述矩形波导的内侧底部焊接有金属块，所述矩形波导的内侧对称设置有第一金属圆柱和第二金属圆柱。
作为本实用新型进一步的方案：所述第一金属圆柱和第二金属圆柱的顶端和底端均通过螺栓与矩形波导顶部和底部固定连接。
作为本实用新型再进一步的方案：所述第一陶瓷管和第二陶瓷管均采用具有一定机械强度和透波性能的材料。
作为本实用新型再进一步的方案：所述第一陶瓷管和第二陶瓷管均为氧化铝陶瓷材质。
作为本实用新型再进一步的方案：所述第一陶瓷管和第二陶瓷管均为细圆柱形。
作为本实用新型再进一步的方案：所述矩形波导、第一金属圆柱、第二金属圆柱和金属块均为6061铝材质。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型中的谐振式波导结构大功率负载整体体积小，结构简单，生产成本低，可承受的峰值功率和连续波功率比较大，可以很好的满足大科学领域和微波加热领域的大功率负载的需要，当第一陶瓷管和第二陶瓷管受热之后与波导壁之间有很大的温度差，会造成陶瓷管受热应力而破裂，通过加入聚四氟乙烯垫圈，既可以不吸收微波射频能量，又能够缓冲陶瓷与金属，避免了陶瓷管的破裂。
附图说明
图1为谐振式波导结构大功率负载的结构示意图。
图2为谐振式波导结构大功率负载中的A处放大图。
图3为谐振式波导结构大功率负载的剖视图。
图4为谐振式波导结构大功率负载中的局部剖视图。
图中所示：矩形波导口1、矩形波导2、波导短路板3、第一垫圈4、第二垫圈5、第一陶瓷管6、第二陶瓷管7、第一水体8、第二水体9、第一金属圆柱10、第二金属圆柱11、金属块12。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1～4，本实用新型实施例中，一种谐振式波导结构大功率负载，包括矩形波导2，矩形波导2的一端设置有矩形波导口1，矩形波导2的另一端设置有波导短路板3，波导短路板3焊接于矩形波导2的另一端，矩形波导2的内侧对称设置有第一陶瓷管6和第二陶瓷管7，第一陶瓷管6的两端外侧均固定套设有第一垫圈4，第二陶瓷管7的两端外侧均固定套设有第二垫圈5，矩形波导2的两侧均横向贯穿开设有用于安装第一垫圈4和第二垫圈5的且一一对应的安装通孔，第一垫圈4和第二垫圈5分别固定安装于对应的安装通孔内，第一陶瓷管6的内侧设置有第一水体8，第二陶瓷管7的内侧设置有第二水体9，矩形波导2的内侧底部焊接有金属块12，矩形波导2的内侧对称设置有第一金属圆柱10和第二金属圆柱11。
第一金属圆柱10和第二金属圆柱11的顶端和底端均通过螺栓与矩形波导2顶部和底部固定连接。
矩形波导口1用于微波功率输入。
第一陶瓷管6和第二陶瓷管7均采用具有一定机械强度和透波性能的材料。
第一陶瓷管6和第二陶瓷管7均为氧化铝陶瓷材质，具有良好的耐压和抗冲击效果。
第一陶瓷管6和第二陶瓷管7均为细圆柱形，具有很好的耐压强能力，具体为可以承压12bar的圆管结构。
第一陶瓷管6和第二陶瓷管7均外接水循环管路。
矩形波导2、第一金属圆柱10、第二金属圆柱11和金属块12均为6061铝材质，矩形波导2的长度为500毫米。
所述第一垫圈4、第二垫圈5均为聚四氟乙烯材质。
大功率负载是微波射频系统中非常重要的一个器件，当负载驻波比较高时，会导致反射功率增大损坏功率器件，由于加速器功率源或者微波加热功率源的连续波功率较大，所以要求负载具有承受高连续波功率的能力，加速器功率源输出的功率能够达到MW级别，又要求负载具有能够承受高的峰值功率能力，为了适应一定的工作带宽需要，本谐振式波导结构大功率负载要满足一定的工作带宽要求，另外负载的电压驻波比也是非常重要的一个指标，因为电压驻波比直接决定了负载的反射大小，在工作带宽内电压驻波比越小越好，若电压驻波比大会导致功率源核心器件受损，本谐振式波导结构大功率负载通过优化设计，实现负载在工作带宽内满足小于1.1的指标，能够承受高的峰值功率和连续波功率。
本实用新型的工作原理是：
本实用新型中，谐振式波导结构大功率负载是利用水的微波吸收特性制作的负载，水既是吸波介质又是冷却介质，其吸收效率是各种负载中最高的，由功率源输出的高功率微波输入到矩形波导2内，微波功率从矩形波导口1进入短路矩形波导2内，通过构造特殊的微波谐振结构，利用水体的谐振特性，将微波功率全部在第一陶瓷管6和第二陶瓷管7内吸收，再经过高速大流量水路将吸波升温后的水体循环走，高峰值功率不发生打火，高连续波功率情况下能够承受高温而不发生陶瓷管破裂情况；第一陶瓷管6和第二陶瓷管7均为细圆柱形，具有很好的耐压强能力，可以承压12bar的圆管结构，整体耐压强能力强；管式结构的水在管中，水体小，内部电场分布均匀，可以保证较高的耐电场击穿能力，整体耐峰值功率高；耐平均功率高，水在管中流动，流速非常快，热吸收与热转运效率高，第一陶瓷管和第二陶瓷管受热之后与波导壁之间有很大的温度差，会造成陶瓷管受热应力而破裂，通过加入聚四氟乙烯垫圈(第一垫圈4和第二垫圈5)，既可以不吸收微波射频能量，又能够缓冲陶瓷与金属，避免了陶瓷管(第一陶瓷管6和第二陶瓷管7)的破裂。
尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种谐振式波导结构大功率负载，包括矩形波导(2)，其特征在于：所述矩形波导(2)的一端设置有矩形波导口(1)，所述矩形波导(2)的另一端设置有波导短路板(3)，所述波导短路板(3)焊接于矩形波导(2)的另一端，所述矩形波导(2)的内侧对称设置有第一陶瓷管(6)和第二陶瓷管(7)，所述第一陶瓷管(6)的两端外侧均固定套设有第一垫圈(4)，所述第二陶瓷管(7)的两端外侧均固定套设有第二垫圈(5)，所述矩形波导(2)的两侧均横向贯穿开设有用于安装第一垫圈(4)和第二垫圈(5)的且一一对应的安装通孔，所述第一垫圈(4)和第二垫圈(5)分别固定安装于对应的安装通孔内，所述第一陶瓷管(6)的内侧设置有第一水体(8)，所述第二陶瓷管(7)的内侧设置有第二水体(9)，所述矩形波导(2)的内侧底部焊接有金属块(12)，所述矩形波导(2)的内侧对称设置有第一金属圆柱(10)和第二金属圆柱(11)。
2.根据权利要求1所述的谐振式波导结构大功率负载，其特征在于：所述第一金属圆柱(10)和第二金属圆柱(11)的顶端和底端均通过螺栓与矩形波导(2)顶部和底部固定连接。
3.根据权利要求1所述的谐振式波导结构大功率负载，其特征在于：所述第一陶瓷管(6)和第二陶瓷管(7)均采用具有一定机械强度和透波性能的材料。
4.根据权利要求1所述的谐振式波导结构大功率负载，其特征在于：所述第一陶瓷管(6)和第二陶瓷管(7)均为氧化铝陶瓷材质。
5.根据权利要求1所述的谐振式波导结构大功率负载，其特征在于：所述第一陶瓷管(6)和第二陶瓷管(7)均为细圆柱形。
6.根据权利要求1所述的谐振式波导结构大功率负载，其特征在于：矩形波导(2)、第一金属圆柱(10)、第二金属圆柱(11)和金属块(12)均为6061铝材质。
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