[發明專利]一種S波段百千瓦級穩態高功率隔離器

有效

• 申請號: 202010314255.0
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111490325B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 趙連敏;劉甫坤;張立元;程敏
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: H01P1/36
• 分類號: H01P1/36
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明

本發明公開了一種S波段百千瓦級穩態高功率隔離器，包括：上組件、下組件，其中，上組件、下組件分別包括半電橋、半功分器、半移相段、半魔T、半法蘭，上組件和下組件中間通過螺栓相連；組件間通過裝配在縱向密封槽里面的密封圈橡膠密封；上下組件波導外壁上分別設置有主動水冷結構；上組件、下組件內部分別設置有上、下半移相段，磁場發射器分別位于上、下半移相段的外側，所述隔離器各個端面處焊接有法蘭；磁場發射器發射的磁場用于磁化隔離器上、下組件內部腔體中鐵氧體片，并通過調節磁場大小，實現調節波正向傳輸與反向傳輸的相位差。通過以上設計，提高了隔離器的功率容量。

技術領域

本發明涉及高功率微波技術領域，涉及一種新型穩態高功率隔離器。

背景技術

隔離器是高功率微波系統的關鍵器件，主要利用隔離器的正向傳輸、反向隔離特性，吸收微波系統終端反射的高功率微波能量。大功率微波源發射的高功率微波經過隔離器傳送到系統終端，而終端反射的微波能量傳送到隔離器后被吸收，不僅有效保護了大功率微波源，延長了微波源的使用壽命，還提高了整個微波系統的靈活性。隔離器廣泛應用在雷達、電子對抗、通信領域，功率水平集中在十幾到幾十千瓦，脈寬僅僅幾個毫秒量級。受控核聚變裝置中的微波系統需連續運行百千瓦級的功率水平上，目前沒有百千瓦級穩態隔離器滿足系統需求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是如何實現隔離器的高功率連續運行問題，本發明的隔離器吸收核聚變裝置實驗期間，由于等離子密度、溫度等參數改變，導致等離子體負載和天線失配引起的反射功率，從而實現對微波源的有效保護和提高了微波系統在實驗過程中靈活度，同時隔離器對反射功率的吸收作用，使系統擺脫微波源受反射功率閾值限制而引起的被動保護關斷，極大提升了系統的性能，提高了系統的靈活度。本發明可以應用到各種高功率微波系統，如軍用雷達系統、電子對抗系統，還可以應用到大功率微波科學實驗研究領域。因此該發明填補了百千瓦級穩態高功率隔離器領域的空白。

本發明提出的技術方案為：一種S波段百千瓦級穩態高功率隔離器，包括：

上組件、下組件，其中，上組件、下組件分別包括半電橋、半功分器、半移相段、半魔T、半法蘭，上組件和下組件中間通過螺栓相連；組件間通過裝配在縱向密封槽里面的密封圈橡膠密封；上下組件波導外壁上分別設置有主動水冷結構；上組件、下組件內部分別設置有上、下半移相段，磁場發射器分別位于上、下半移相段的外側，所述隔離器各個端面處焊接有法蘭。

磁場發射器發射的磁場用于磁化隔離器上、下組件內部腔體中鐵氧體片，并通過調節磁場大小，實現調節波正向傳輸與反向傳輸的相位差。

進一步的，上組件包括上半電橋、上半功分器、上半移相段、上半魔、上半法蘭，沿上組件的軸設置有筋板，將上組件內部分為兩個腔體；主體波導采用BJ26波導，端口采用臺階變換的方式過渡到BJ22波導，以便于和聚變裝置的微波系統裝配。

進一步的，整個上組件用一整塊銅板，采用數控一次加工方式完成，上功分器用斜變換替代臺階變換，避免電磁場在臺階轉角處疊加，每個腔體中分別采用焊接方式加載2條鐵氧體，上組件中共有4四條鐵氧體片，微波能量均勻對稱分布在鐵氧體片上；上組件縱向端面是平面結構，且沿縱向均勻分布直徑φ10的第一螺孔和直徑φ8的第二螺孔，用于上、下組件和外部磁場的裝配；上組件外壁設計有冷卻水槽；通過一體化焊接，將上半功分器、上半魔T垂直段波導、上半水冷蓋板、上半法蘭焊接在組件上。

進一步的，下組件包括下半電橋、下半功分器、下半移相段、下半魔T、下半法蘭、下半魔T段是平面結構,無垂直波導開口；下組件的縱向端面設置有密封槽。

進一步的，主動水冷卻結構，上、下組件的波導外壁都設計了冷卻水槽，上、下組件共有8條獨立水槽；鐵氧體到水冷槽的垂直間距不大于2.5mm，上、下組件中的四個水槽在兩端口通過一個匯流器匯聚成一路，再通過上下跨接連接器將上下水冷并聯起來。