[發明專利]大功率微波固體波導衰減器

有效

• 申請號: 201010260169.2
• 申請日: 2010-08-20
• 公開（公告）號: CN101989673A
• 公開（公告）日: 2011-03-23
• 發明（設計）人: 田雨;童玲;張翠翠;劉余
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01P1/22
• 分類號: H01P1/22
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 詹福五

技術領域

本發明屬于電子技術領域中的微波器件，特別是一種與功率微波測量系統配套用固體波導衰減器。該衰減器在使用中把功率信號衰減到測量系統能夠測量的范圍之內，以便對信號進行分析和測量，提高其測試精度。

背景技術

不同種類的衰減器應用于不同的領域，如應用于光學的光衰減器、應用于微波領域的衰減器。微波衰減器是微波系統中最常用的元件之一，尤其是在功率微波測量系統中，往往需利用衰減器把功率信號衰減到測量系統能夠測量的范圍之內，再對信號進行分析和測量并提高其測試精度。目前常見的大功率微波衰減器分為干式衰減器和液體衰減器兩類。液體衰減器主要采用水作為衰減材料，水是一種良好的微波吸收材料同時也能有效地帶走熱量，在波導內部有用玻璃、石英或其它微波低損耗材料做成的管狀或錐狀的水室，再配合外圍的水循環回路，對微波實現大功率衰減。水衰減器由于制作水室的材料容易破碎，或者粘接強度不夠而漏水，存在工作安全隱患，同時由于外圍龐大的水循環系統，又使這類水衰減器結構龐大、復雜。

固體衰減器主要采用在波導腔內填充一定結構和體積的吸波材料、以達到衰減功率信號的目的。為了滿足駐波比的要求，吸收材料前端一般是楔形、尖劈狀、階梯狀等漸變結構。在公告號為CN2107718U，發明名稱為《圓形槽波導衰減器》的專利文獻中公開了一種介質薄片兩端呈尖劈形或刀形，在介質片表面涂敷或者鍍上一層電磁波吸收材料，并且把介質片固定在圓形槽波導中，從而組成所述的圓形槽波導衰減器。該圓形槽波導衰減器，由于采用涂覆(鍍)一層吸波(收)材料的方式做成衰減片，吸波材料量很少，因此決定了衰減器的衰減功率量亦小；此外、該圓形槽波導衰減器中介質片和波導只有小部分接觸，直接傳導到波導上的熱量很少，大部分只能依靠空氣散熱。空氣的導熱系數為0.024w/m·k，一般將導熱系數小于0.02w/m·k的材料定義為絕熱體(材料)，因此該衰減器的散熱效率很低；加之波導內部電場分布特征為中間電場強、兩側電場弱，該衰減器由于只在波導中間位置設置一片衰減片，極大限制了衰減器承受的最大功率，此類固體衰減器一般所能承受的平均功率僅500W左右，如果微波的功率一旦過高，便會導致衰減片燒壞。因而，此類微波固體波導衰減器存在駐波比較大，衰減量小、可靠性差、散熱效率低、使用中易導致衰減片燒壞，不能作為大功率微波衰減器用，應用范圍窄等缺陷。

發明內容

本發明的目的是針對背景技術存在的缺陷，研究設計一種大功率微波固體波導衰減器，大幅度提高其散熱效率、功率衰減量及其可靠性，實現較低的駐波比(最大電壓振幅與最小電壓振幅之比)；從而達到可與功率微波測量系統配套、用于將大功率信號衰減到測量系統能夠測量的范圍之內，以便于對信號進行準確分析和測量，有效提高其測試精度、擴大其應用范圍等目的。

本發明的解決方案是針對背景技術散熱效率及功率衰減量低的弊病，采用前、后內壁為斜面的等腰梯形的波導密封腔，在波導體內腔順軸向(沿微波傳輸方向)采用金屬片將其分隔成多個腔體并在每個腔體內設置一個衰減片(吸波片)，以使電場分布趨于均勻，既可解決單片衰減片溫度過高的現象、又可有效地提高其功率容量和傳導效率，同時在波導腔內注入傳導效率高的導熱油(熱傳導系數為0.128w/m·k)作為散熱介質，以進一步提高散熱效率和功率容量；本發明即以此實現其發明目的。因此本發明微波固體波導衰減器包括外部帶散熱片的波導體及設于波導體密封腔內的衰減片，關鍵在于在波導兩側還分別設有導熱油儲油杯，波導密封腔為采用金屬隔離片將其順軸向分隔成前、后兩側連通的一組隔離腔的密封腔，每個隔離腔中部與金屬隔離片平行設置一個衰減片，而在密封腔的兩側還分別設有一與儲油杯連通的導熱油進、出口，密封腔及其各隔離腔內均充滿導熱油；各金屬隔離片的上、下底邊分別與波導密封腔內的頂部和底部固定，而各個衰減片則均通過其底邊與波導密封腔內底部緊固連接，導熱油儲油杯通過連通管與設于波導密封腔兩側的導熱油進、出口密封式緊固連接，導熱油則通過儲油杯及連通管注入波導密封腔。

上述波導密封腔為前、后壁呈斜面的等腰梯形密封腔。所述金屬隔離片為兩側邊(腰)為斜面的等腰梯形金屬隔離片，該金屬隔離片的兩側邊(腰)與所對應的波導密封腔的前、后內壁之間設有一與其它隔離腔連通的間隙，以供導熱油流通。而所述分隔成前、后兩側連通的一組隔離腔，其隔離腔的個數為2-5個。所述每個隔離腔中部與金屬隔離片平行設置一個衰減片，各衰減片的兩側邊(腰)及上底邊與所對應波導密封腔的前、后內壁及波導密封腔內頂部之間均設有一間隙。