[發(fā)明專利]一種高功率旋轉(zhuǎn)場(chǎng)鐵氧體移相器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410064925.2
• 申請(qǐng)日: 2014-02-26
• 公開（公告）號(hào): CN103794837A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋賽武;胡嵐;賈元奎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京國(guó)睿微波器件有限公司
• 主分類號(hào): H01P1/195
• 分類號(hào): H01P1/195
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高功率鐵氧體移相器，尤其是一種高功率旋轉(zhuǎn)場(chǎng)鐵氧體移相器。

背景技術(shù)

高功率旋轉(zhuǎn)場(chǎng)移相器是一種微波鐵氧體器件，應(yīng)用于機(jī)載雷達(dá)，在國(guó)內(nèi)尚處于研制階段，不僅是因?yàn)槠潆娪嵲O(shè)計(jì)復(fù)雜，且由于其工作的特殊性，結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)也非常困難，主要表現(xiàn)在：a)器件功率高，發(fā)熱量大，需進(jìn)行高效率液冷；b)其控制電樞耐溫≤220℃，因此電樞安裝完后，結(jié)構(gòu)不能采用高溫釬焊；c)由于饋線系統(tǒng)選用了乙二醇作為冷卻液，工作壓力達(dá)到1.5MPa，而乙二醇非絕緣介質(zhì)，因此需在移相器極其有限的內(nèi)部空間設(shè)計(jì)液冷通道，將冷卻液與控制電樞進(jìn)行隔離；d)中心薄壁波導(dǎo)管作為移相器工作時(shí)唯一可進(jìn)行直接冷卻的熱量集中體，其與控制電樞接觸處壁厚僅為0.3mm。

目前常用的高功率鐵氧體器件的液冷方式有整體浸泡、高溫釬焊等方法。整體浸泡雖然有比較高的冷卻效率，但由于旋轉(zhuǎn)場(chǎng)移相器特殊的工作體制，其主要發(fā)熱體外緊套著一個(gè)16磁極電樞線圈，而饋線系統(tǒng)選用冷卻液是非絕緣的乙二醇，一方面不能直接采用系統(tǒng)的冷卻液進(jìn)行浸泡，另一方面單獨(dú)給移相器配備絕緣液冷系統(tǒng)，應(yīng)用及維護(hù)成本又過于高昂，而如果移相器內(nèi)部采用絕緣冷卻液進(jìn)行浸泡的話，沒有可循環(huán)絕緣液冷系統(tǒng)，移相器散發(fā)的熱量仍然無法通過冷卻液帶走。

高溫釬焊技術(shù)是高壓液冷腔制作的常用方案之一，但其焊接溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于旋轉(zhuǎn)場(chǎng)移相器中電樞線圈220℃耐受溫度。此外，也嘗試采用能量密度高、局部加熱的熔焊方法—激光焊接或真空電子束等高能束焊接。但旋轉(zhuǎn)場(chǎng)移相器的薄壁波導(dǎo)管和腔體壁板材料不同、厚薄懸殊又太大，即便采用高能束方法可以實(shí)現(xiàn)兩種構(gòu)件的連接，但由于焊縫的熔深太淺，僅為0.2mm，不能實(shí)現(xiàn)完全熔合均勻的連續(xù)焊縫，熔合不均勻的焊縫將在結(jié)構(gòu)日后的承載過程中形成嚴(yán)重的應(yīng)力集中，同時(shí)鋁合金的熔焊變形明顯，裂紋傾向嚴(yán)重，很難完全滿足系統(tǒng)的耐壓要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述技術(shù)問題提供一種更經(jīng)濟(jì)、耐功率水平及可靠性更高的高功率旋轉(zhuǎn)場(chǎng)鐵氧體移相器，此外，該移相器不需要附加額外的冷卻系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種高功率旋轉(zhuǎn)場(chǎng)鐵氧體移相器，該移相器包括不銹鋼腔體、鋁腔體和波導(dǎo)管，波導(dǎo)管的外壁上設(shè)有毛細(xì)管通道，所述的不銹鋼腔體通過毛細(xì)管通道與所述的鋁腔體相連，波導(dǎo)管的內(nèi)腔中設(shè)有鐵氧體，鐵氧體的二端均設(shè)有陶瓷頭，毛細(xì)管通道的外表面設(shè)有電樞線圈。

所述的毛細(xì)管通道的二端均設(shè)有圓柱，不銹鋼腔體和鋁腔體分別設(shè)有與圓柱相連接的圓柱狀凹面；所述的圓柱的內(nèi)徑與毛細(xì)管通道的內(nèi)徑大小相同且共圓心。

所述的波導(dǎo)管和毛細(xì)管通道為不銹鋼材料。

所述的不銹鋼腔體與毛細(xì)管通道的連接是通過將毛細(xì)管通道一端的圓柱與不銹鋼腔體的圓柱狀凹面連接后，再通過高溫銀銅焊料焊接。

所述的鋁腔體和毛細(xì)管通道的連接是分別將毛細(xì)管通道另一端的圓柱表面和鋁腔體的圓柱狀凹面的內(nèi)表面電鍍銀層，并在鋁腔體的圓柱狀凹面的外側(cè)設(shè)置裝有焊料溝槽，將所述的毛細(xì)管通道另一端的圓柱與鋁腔體的圓柱狀凹面連接后，再采用低溫軟釬焊的工藝方法焊接，從而形成焊縫。

所述的焊料是熔點(diǎn)為183℃的Sn63Pb37。

所述的另一端的圓柱外表面和鋁腔體的圓柱狀凹面的內(nèi)表面分別電鍍7-8μm銀層。

所述的鋁腔體的圓柱狀凹面的外側(cè)設(shè)置3個(gè)寬1mm深0.5mm溝槽。

所述的波導(dǎo)管和毛細(xì)管通道為一體化結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明技術(shù)方案中，通過毛細(xì)管通道的冷卻液的循環(huán)冷卻，在低氣壓高功率條件下移相器的最大溫升為15℃，由于冷卻液的進(jìn)水溫度不大于最高環(huán)境溫度70℃，因此旋轉(zhuǎn)場(chǎng)移相器的最高溫度≤85℃，遠(yuǎn)小于Sn63Pb37焊料的熔點(diǎn)183℃，焊縫不會(huì)遭到破壞。

所述的低溫釬焊工藝中的加熱熱源為可控溫?cái)?shù)顯焊臺(tái)，該加熱方式可防止電樞線圈過熱漆包線漆層熔化。

由于該器件結(jié)構(gòu)選用材料、拼裝方式的特殊性和器件高電性能要求，對(duì)結(jié)構(gòu)件的中心波導(dǎo)孔的同軸度、表面粗糙度、器件結(jié)構(gòu)拼裝的對(duì)稱性、垂直度、結(jié)構(gòu)加工一致性都有非常高的要求。為實(shí)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)，我們采取了高溫、中溫、低溫三階梯遞減溫度焊接的方式來實(shí)現(xiàn)，首先是鋁腔體與不銹鋼腔體各自高溫焊，然后薄壁波導(dǎo)管與不銹鋼腔體中溫焊，最后薄壁波導(dǎo)管與鋁腔體低溫焊。

本發(fā)明的有益效果：

1）本技術(shù)方案的移相器采用了毛細(xì)管式微小液冷通道，在極其狹小空間實(shí)現(xiàn)液冷循環(huán)，在熱量集中的薄壁波導(dǎo)管上設(shè)計(jì)毛細(xì)管式微小液冷通道，對(duì)其進(jìn)行直接冷卻，提升了冷卻效率。