[發明專利]一種穩態高功率天線位移補償器

有效

• 申請號: 202110289793.3
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113038801B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 趙連敏;周泰安;馬文東;張立元;王健
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20;G21B1/11
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 張乾楨

本發明公開了一種穩態高功率天線位移補償器，包括內外兩層皺紋柔性波導管、過渡段和平面密封法蘭。所述的內外雙層直線型皺紋柔性波導采用兩個橫截面不同的柔性波導套接在一起，然后用外力彎曲成型后，將橡膠抽出，再將內、外兩層皺紋柔性波導焊接在過渡段上。過渡段上焊接有循環水槽、水接頭。過渡段和法蘭通過錫焊焊接在一起。補償器的一端法蘭與系統垂直放置的波導連接，另外一端法蘭與系統中水平安放的天線對接，此時補償器的垂直段與地面成直角。天線水平前進或者后退時，在各端面法蘭固定的情況下，即不改變系統水、氣密封的狀態下，補償器與地面由直角狀態變成銳角或者鈍角狀態，位移補償器依靠皺紋柔性波導的彈性改變形狀，吸收了天線的位移量。

技術領域

本發明涉及高功率微波技術領域，重點涉及一種穩態高功率天線位移補償器。

背景技術

在核聚變裝置的微波系統中，大功率微波源發射的高功率微波經過傳輸線饋送到天線，聚變裝置中的等離子體從天線輻射端口耦合微波功率，但在實驗過程中等離子體溫度、密度、位形等參數改變，引起天線與等離子失配，需要調節天線與等離子體之間的距離，實現最佳耦合。天線是由不銹鋼、彌散銅等金屬加工而成的剛性體，不具備吸收自身移動而產生的位移量的功能。需要安裝在傳輸線系統上的一段天線位移補償器實現此功能。一般皺紋波導具有一定形變量，可以作為天線的位移補償器。但是常規皺紋波導無主動冷卻結構，C波段只能運行在在幾個kW連續波狀態；已有的帶主動冷卻的彎曲皺紋波導，內層是傳輸微波功率的金屬皺紋柔性波導，外壁是封閉冷卻液的橡膠套，橡膠套的彎曲半徑很大，且為了保障橡膠套的形狀，需要使用強度較大的橡膠材料，這樣致使橡膠套冷卻結構雖然可以滿足高功率穩態運行需求，但是形變量非常小，800mm長的橡膠水冷套柔性波導，形變量僅僅在20毫米量級，僅作為補償測量或加工引起的長度誤差。而滿足核聚變天線位移補償器需要形變量在100mm左右、同時實現動靜態密封。目前沒有百千瓦級穩態彎曲柔性波導滿足系統需求，因此必須研制適合吸收天線位移量的穩態高功率天線位移補償器。

發明內容

本發明提供一種的穩態高功率天線位移補償器，所要解決的技術難題是如何在核聚變裝置實驗期間，吸收天線位置改變而產生的位移量，從而實現天線靈活有效移動，同時實時吸收天線位移量的過程中，可以保證低雜波系統的動、靜態密封特性。本發明還可以應用到各種高功率微波系統，實現緩解機械減震、位移吸收、誤差補償等功能。

本發明提出的技術方案為：一種穩態高功率天線位移補償器，包括：內層皺紋柔性波導、外層皺紋柔性波導、內外層皺紋柔性波導之間的水冷通道、過渡段和平面密封法蘭；所述的內層皺紋柔性波導、外層皺紋柔性波導采用兩個橫截面不同的柔性波導套接在一起，外面一層的截面長度和寬度尺寸分別大于里面一層波導的長度和寬度；

過渡段用于將皺紋柔性波導和平面密封法蘭連接；過渡段寬邊上焊接有水冷接頭，在過渡段的寬邊和窄邊上利用數控銑床開設有多個內部貫通的水冷通道孔，所述多個水冷通道孔與過渡段內部的腰型孔連通在一起，通過腰型孔向天線位移補償器的冷卻液流層供應冷卻水；

所述過渡段還包括第一內部臺階、以及第二內部臺階，彎曲成型后的內層皺紋柔性波導裝配在過渡段的第一內部臺階上，彎曲成型后的外層皺紋柔性波導裝配在過渡段的第二內部臺階上。

進一步的，所述第二內部臺階為帶圓角的矩形凹槽，設置在過渡段的端面上，所述第一內部臺階設置在過渡的內部。

進一步的，在內層皺紋柔性波導、外層皺紋柔性波導兩者之間用橡膠隔離，然后用模具上用外力彎曲成型后，將橡膠抽出，再將內、外兩層皺紋柔性波導焊接在過渡段上。

進一步的，彎曲成型后的內層皺紋柔性波導通過感應焊與過渡段焊接在一起，臺階寬度與皺紋幅度一致，彎曲成型后的外層皺紋柔性波導裝配在過渡段的第二內部臺階上后，焊接在一起。

進一步的，過渡段上波導段與法蘭焊接在一起，波導段的長度不小于13mm。

進一步的，過渡段上焊接有循環水槽、冷卻液流入、流出口。