[發(fā)明專利]一種微波水負載

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011423274.3
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112615119B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設計）人: 朱鏵丞;楊陽
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H01P1/26
• 分類號: H01P1/26
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 卿誠

本發(fā)明公開了一種微波水負載，屬于微波應用技術領域，包括波導段、水負載段和兩個微波參數(shù)變化介質板；所述波導段后端設有水負載段；兩個微波參數(shù)變化介質板相對設置在波導段兩個窄邊內壁上；所述水負載段包括金屬外殼、陶瓷隔斷面、進水口和出水口；所述金屬外殼安裝在波導段后端，且金屬外殼內設有從進水口進并從出水口出的流動的冷卻液；所述陶瓷隔斷面用于隔斷波導段內部和金屬外殼內部；所述微波參數(shù)變化介質板由前到后材料的相對介電常數(shù)漸變遞增，使微波在波導段內單向傳播至水負載段。本發(fā)明的一種微波水負載，在冷卻液溫度升高時也能保持對微波能的高效吸收，使冷卻液在大范圍流速和溫度區(qū)間里水負載均能正常工作。

技術領域

本發(fā)明屬于微波應用技術領域，具體地說涉及一種微波水負載。

背景技術

在大功率微波工業(yè)應用系統(tǒng)中，微波傳輸過程中或多或少會存在反射。因此工業(yè)應用中常常使用環(huán)行器和水負載對微波進行吸收，以保護微波源。水負載作為一種常用的終端匹配負載，主要是由波導傳輸段及微波吸收腔體段組成，波導傳輸段使用銷釘進行阻抗變換，保證負載端與波導微波傳輸匹配，吸收腔體內為冷卻液流動的水室，在水室和金屬腔體間采用密封圈密封。波導內傳輸?shù)奈⒉ㄍㄟ^水室內流動的冷卻液來吸收，轉變成熱能。負載吸收的功率越大，吸收腔內溫度就越高，冷卻液溫度上升越快，冷卻液需保持一定的流量來滿足功率容量要求，否則水負載溫度上升過高，微波吸收將變差。水負載駐波迅速增大而無法滿足使用要求，吸收腔和水室需要在一定流量的水壓下安全工作。

現(xiàn)有的水負載的傳輸匹配依賴于銷釘，但是銷釘存在匹配盲區(qū)，不能滿足水介電常數(shù)的大范圍變動。但水負載中水溫變化，會導致阻抗不匹配，對微波能的吸收作用減弱，進而對微波源的保護能力減弱。功率和水的流速會影響水負載對微波的吸收能力，使冷卻液在大范圍流速和溫度區(qū)間里存在水負載可能無法正常工作的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是針對上述不足之處提供一種微波水負載，擬解決如何使冷卻液在大范圍流速、流速不均勻，冷卻液摻雜氣泡及冷卻液溫度變化區(qū)間大時，使水負載均能保持對微波能的高效吸收等問題。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種微波水負載，包括波導段1、水負載段2和兩個微波參數(shù)變化板3；所述波導段1后端設有水負載段2；兩個微波參數(shù)變化板3相對設置在波導段1兩個窄邊內壁上；所述水負載段2包括金屬外殼4、陶瓷隔斷面5、進水口6和出水口7；所述金屬外殼4安裝在波導段1后端，且金屬外殼4內設有從進水口6進并從出水口7出的流動的冷卻液；所述陶瓷隔斷面5用于隔斷波導段1內部和金屬外殼4內部；所述微波參數(shù)變化板3由前到后材料的相對介電常數(shù)漸變遞增，使微波在波導段1內單向傳播至水負載段2。由上述結構可知，微波從波導段1進入水負載段2，由于兩個微波參數(shù)變化板3相對設置在波導段1兩個窄邊內壁上，所以微波只能單向傳播至水負載段2，而無法返回至微波源。微波透過陶瓷隔斷面5，進入金屬外殼4內，金屬外殼4內設有從進水口6進并從出水口7出的流動的冷卻液，對反射的微波能進行高效吸收。微波參數(shù)變化板3特殊結構使微波只進不出，減少反射微波回到微波源，以保護微波源。微波參數(shù)變化板3提高了微波能量的吸收率，使微波能高效吸收、利用。由于微波參數(shù)變化板3自身的特性，微波只能單向傳播，無法反向傳輸，直至微波完全被吸收。微波參數(shù)變化板3之所以能夠實現(xiàn)微波只進不出，是因為微波參數(shù)變化板3由前到后材料的相對介電常數(shù)漸變遞增，這種遞增可以是連續(xù)光滑的漸變遞增也可以是階梯式的漸變遞增，即微波參數(shù)變化板3最前端的材料部分相對介電常數(shù)最小，微波參數(shù)變化板3最后端的材料部分相對介電常數(shù)最大，使微波經(jīng)過設有微波參數(shù)變化板3的波導段1時只會單向傳播。這樣就可以省去銷釘?shù)恼{配，不需要進行水負載的阻抗匹配，即便因為功率大了，溫升太高，冷卻液的介電特性發(fā)生變化，微波吸收能力也不會下降。本發(fā)明的一種微波水負載，能夠應對大范圍的功率容量，即便冷卻液溫度變化大，由于微波參數(shù)變化板3單向傳播微波的特性，所以本水負載可以保持對微波能的高效吸收。所述窄邊內壁為波導段橫截面的窄邊所在面的內壁。