[發明專利]一種高峰值功率輻射式水負載及其制作方法

在審

• 申請號: 202010520465.5
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111540991A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 丁海兵;陸登峰;李偉松;劉楠洋;唐科;肖韌
• 申請（專利權）人: 中國科學院空天信息創新研究院
• 主分類號: H01P1/26
• 分類號: H01P1/26;H01P11/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 劉歌

一種高峰值功率輻射式水負載及其制作方法，該高峰值功率輻射式水負載包括波導件，波導件包括依次連接的矩形波導、錐形漸變波導和圓波導；陶瓷窗片，設置在圓波導一端面處，且與圓波導同軸設置；以及金屬水蓋，其通過金屬封接件與陶瓷窗片連接，且與陶瓷窗片之間形成密封的水室。本發明借助錐形漸變將矩形波導逐步過渡為圓波導，同時位于圓波導末端的陶瓷窗片與圓波導的軸線垂直，這種結構形式有效降低陶瓷窗片與金屬件的配合及封接難度，保證良好的電接觸，顯著降低了陶瓷窗片及其附近區域的微波功率密度和電場強度，特別是陶瓷窗片與配合底面連接處的電場強度，使得水負載的峰值功率容量明顯提高，可達到幾兆瓦至幾十兆瓦。

技術領域

本發明涉及微波水負載領域，具體涉及一種高峰值功率輻射式水負載及其制作方法。

背景技術

電子加速器在醫療、工業輻照，大科學裝置等領域有著重要應用，而高峰值功率微波源作為電子加速器的重要組成，有著大量需求。目前，這種高峰值功率微波源的峰值功率一般為幾兆瓦至幾十兆瓦，平均功率一般為幾十千瓦，在輸出功率測試時，需要使用水負載作為假負載，吸收微波源輸出的高峰值和高平均功率。

常見的水負載分為吸收式水負載和輻射式水負載。目前，高峰值功率微波源測試時，一般使用的是吸收式水負載。這種水負載將異形玻璃管作為水室，插入到波導中，吸收微波功率。盡管其匹配性能好，峰值容量高，但也存在玻璃管容易破碎，連接處容易漏水，整體尺寸較大等缺點。而輻射式水負載采用不易破碎的陶瓷窗片和金屬水蓋構成水室，并將水室置于輸出波導的末端以吸收微波功率，其具有體積小、重量輕、可靠性高等特點，在大功率微波源的測試中有著越來越廣泛的使用。

目前，在高峰值功率微波源測試時，很少使用輻射式水負載，這與現有輻射式水負載的結構密切相關。現有的輻射式水負載中，陶瓷窗片與波導中心軸線有一定夾角，夾角一般為22.5°，如圖1所示。這種傾斜設計可以使入射到陶瓷窗片200表面的電磁波在陶瓷表面和波導寬邊之間來回反射，使微波全部進入水室，被水吸收，大大提高了水負載的匹配特性和功率容量。不過，這種傾斜設計也使得陶瓷窗片200的配合底面呈斜劈結構，斜劈的尖峰處(圖1中的E點和F點)電場集中，又以E點的電場強度為最高，在幾兆瓦的高峰值功率測試時，很容易出現高頻打火，影響其正常使用。

其次，傳統的輻射式水負載通常在陶瓷窗片200和金屬水蓋400之間設計橡膠圈500，并通過夾緊橡膠圈500，實現二者之間的密封，形成密封的水室300，如圖1所示。在實際操作中，橡膠圈500很難被完全壓入到密封槽中，因此陶瓷窗片200和金屬水蓋400之間難免出現縫隙，造成二者的電接觸不良，在高峰值功率測試時，容易出現高頻打火甚至燒毀橡膠圈500引起漏水。并且在輻照等特殊使用環境中，橡膠圈容易出現老化損壞，也限制了水負載的使用性能和使用壽命。

本發明針對現有輻射式水負載的上述缺點，提出了一種高峰值功率輻射式水負載，可以承受幾兆瓦至幾十兆瓦的峰值功率，而且免去了橡膠圈的使用，結構更可靠，可承受峰值功率更高，可用于輻照等特殊環境中。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的之一在于提出一種高峰值功率輻射式水負載及其制作方法，以期至少部分地解決上述技術問題中的至少之一。

為了實現上述目的，作為本發明的一個方面，提供了一種輻射式水負載，包括：

波導件，包括依次連接的矩形波導、錐形漸變波導和圓波導；

陶瓷窗片，設置在圓波導一端面處，且與圓波導同軸設置；以及

金屬水蓋，其通過金屬封接件與陶瓷窗片連接，且與陶瓷窗片之間形成密封的水室。

作為本發明的另一個方面，還提供了一種如上所述的輻射式水負載的制作方法，包括：

將金屬封接件的釬焊焊邊與陶瓷窗片配合，并實施釬焊連接，形成窗片組件；