[發明專利]一種無阻尼電磁波功率傳輸裝置

在審

• 申請號: 201510725012.5
• 申請日: 2015-10-30
• 公開（公告）號: CN105304993A
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發明（設計）人: 彭維峰;陳粵;白光明
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: H01P5/00
• 分類號: H01P5/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

技術領域

本發明涉及一種微波功率傳輸裝置，適用于電磁推力器的推力標定。

背景技術

近年來，作為一種新概念推進技術，電磁推進技術不斷得到發展，已成為各國航天領域重點關注和研究的課題，相繼開展了電磁推進技術的相關試驗驗證。為標定電磁推進產生的微小推力，需要排除由試驗設備，如微波傳輸線等引起的干擾力矩以實現精確測量。

當前精確測量電磁推力器推力的方法是將電磁推力器安裝在扭擺上，為推力器提供電磁波功率的微波設備與推力器之間由傳輸線連接，在加電情況下利用扭擺的位移反算出推力。為避免微波傳輸線干擾力矩對推力測量的影響，國內外通常采用將微波設備安裝在扭擺配重端而將其供電導線與地面電源之間通過液態導電液實現無阻尼連接。該方法在測試中需將微波設備安裝在扭擺上，會增加扭擺的承重從而降低測量精度；同時，由于導電液易蒸發，因此這種無阻尼連接方式不易操作且不能用于真空試驗。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種電磁波功率傳輸裝置，可以解決現有電磁推力器推力測量過程中微波傳輸線干擾力矩對推力測量的干擾問題。

本發明的技術解決方案是：一種無阻尼電磁波功率傳輸裝置，包括半開放式諧振腔本體、輸入端、上蓋和輸出端，所述的半開放式諧振腔本體為一端開口的空心圓柱體，所述空心圓柱體的高度為H，底面半徑為R；所述的上蓋為半徑為R1的圓盤，且R1＞R，所述的圓盤平行位于所述空心圓柱體的開口端，且空心圓柱體的軸線經過圓盤的中心，圓盤與空心圓柱體側壁的距離0<dL1<πR/ν₀；所述的輸入端和輸出端均為同軸電纜，且輸入端位于上蓋的中心位置，輸出端位于所述空心圓柱體的外側底部且距離底部中心R/2～R/3位置處；所述空心圓柱體的高度為H和底面半徑為R滿足關系式：

R=c·ν02πf,H=6πRv0]]>

其中，c為真空中的光速，f為電磁波的頻率，ν₀是0階貝塞爾函數J₀(k_cR)＝0的第1個非零根，k＝ω/c，ω＝2πf，k_c＝ν₀/R為電磁波的截止波數。

本發明與現有技術相比的優點在于：本發明將復合幾何體傳輸腔體應用于微推力測量試驗，基于電磁波在波導中的傳播原理，利用開放式腔體替代微波傳輸線，既保證了電磁波可以有效地從微波源向推力器傳輸，又避免了微波源與推力器之間的接觸阻尼，為該領域提供了一種無阻尼微波功率傳輸的實現方式。同時，基于本發明的裝置能夠將地面供電設備、微波設備、微波傳輸設備等與測力扭擺進行有效分離，極大地降低了扭擺的承重，進而大幅提高了電推力器推力測量試驗的操作性和測量精度。

附圖說明

圖1為本發明傳輸裝置的俯視圖；

圖2為本發明傳輸裝置的正視圖；

圖3為本發明傳輸裝置的側視圖。

圖中1表示半開放式諧振腔本體；2表示輸入端；3表示上蓋金屬圓盤；4表示輸出端。

具體實施方式

本發明結合半開放式圓柱結構的傳輸性能和二維移動機構的屏蔽性能，形成復合幾何體微波功率傳輸腔體。通過調節二維移動機構，在對中條件下可以將輸入端輸入的微波以滿足功率衰減小于0.5dB要求的形式在輸出端提取出來。

(一)給定微波頻率f(單位GHz)，復合幾何體傳輸腔體的半開放式諧振腔本體1按該諧振頻率設計。根據給定微波頻率f及所需諧振模式計算出半開放式諧振腔本體1的半徑R(單位米)和高度H(單位米)。具體方法如下所示。

根據無源麥克斯韋方程組