[發(fā)明專利]一種C波段百千瓦級(jí)穩(wěn)態(tài)高功率水冷微波切換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110379665.8
• 申請(qǐng)日: 2021-04-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113097668B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙連敏;張立元;朱梁;馬文東;周泰安
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): H01P1/12
• 分類號(hào): H01P1/12;H05K7/20;G21B1/05
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 張乾楨

本發(fā)明公開(kāi)了一種C波段百千瓦級(jí)穩(wěn)態(tài)高功率水冷微波切換器，包括：腔體單元、微波滑塊單元、遠(yuǎn)程控制單元、動(dòng)態(tài)密封水冷單元以及三個(gè)外接直波導(dǎo)。微波腔體通過(guò)橡膠密封保持系統(tǒng)內(nèi)1?3bar氣壓。微波滑塊單元位于腔體內(nèi)，含有一個(gè)直波導(dǎo)和H面換向波導(dǎo)，通過(guò)遠(yuǎn)程控制單元控制實(shí)現(xiàn)微波滑塊單元中直波導(dǎo)和H面換向波導(dǎo)之間的切換。動(dòng)態(tài)密封水冷單元用于移除高功率長(zhǎng)脈沖運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量，含有進(jìn)出水口、水管及波紋管。三個(gè)方向的外接直波導(dǎo)分別與兩個(gè)微波源和微波傳輸通道連接。本發(fā)明首次用于核聚變的低雜波系統(tǒng)中，在遠(yuǎn)離核輻射的條件下，在2s內(nèi)切換故障速調(diào)管微波源至備用速調(diào)管微波源，實(shí)現(xiàn)故障速調(diào)管和備用速調(diào)管的有效切換功能，極大提高了系統(tǒng)的靈活度，保障了受控核聚變實(shí)驗(yàn)的高效持續(xù)進(jìn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核聚變研究領(lǐng)域中的高功率微波技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種C波段百千瓦級(jí)穩(wěn)態(tài)高功率水冷微波切換器。

背景技術(shù)

低雜波加熱及電流驅(qū)動(dòng)是磁約束核聚變實(shí)驗(yàn)中重要的輔助加熱和電流驅(qū)動(dòng)方式，速調(diào)管是低雜波系統(tǒng)的重要組成部分，其功能是產(chǎn)生大功率微波能量。速調(diào)管微波源屬于在研產(chǎn)品，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，易發(fā)生故障。以往低雜波系統(tǒng)面臨速調(diào)管故障問(wèn)題，采取的方式是拆卸故障速調(diào)管后安裝備用速調(diào)管，拆裝耗時(shí)長(zhǎng)，在拆裝過(guò)程中，整個(gè)低雜波系統(tǒng)被迫退出實(shí)驗(yàn)，核聚變實(shí)驗(yàn)也被迫中止，嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)進(jìn)程和效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種C波段百千瓦級(jí)穩(wěn)態(tài)高功率水冷微波切換器，可以在遠(yuǎn)離中子輻射環(huán)境下將故障速調(diào)管對(duì)應(yīng)的傳輸鏈路在2秒內(nèi)切換到備用速調(diào)管上，極大提高了系統(tǒng)的靈活度，保障了受控核聚變實(shí)驗(yàn)的高效持續(xù)進(jìn)行。本發(fā)明還可以應(yīng)用到各種高功率微波系統(tǒng)，如微波通訊、電子對(duì)抗系統(tǒng)，還可以應(yīng)用到大功率微波科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究領(lǐng)域。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種C波段百千瓦級(jí)穩(wěn)態(tài)高功率水冷微波切換器：包括腔體單元、微波滑塊單元、遠(yuǎn)程控制單元、動(dòng)態(tài)密封水冷單元以及三個(gè)外接直波導(dǎo)；

所述腔體單元內(nèi)的微波腔體通過(guò)橡膠密封保持系統(tǒng)內(nèi)1-3bar氣壓，所述微波滑塊單元位于腔體單元內(nèi)；所述腔體單元外側(cè)連接有所述三個(gè)外接直波導(dǎo)，分別與兩個(gè)速調(diào)管微波源和微波傳輸鏈路連接；

所述微波滑塊單元上設(shè)置有一個(gè)直波導(dǎo)和H面換向波導(dǎo)，遠(yuǎn)程控制單元設(shè)置在腔體單元的上側(cè)且與微波滑塊單元連接，用于控制微波滑塊單元在腔體單元內(nèi)上下移動(dòng)，從而在遠(yuǎn)離輻射區(qū)域?qū)崿F(xiàn)微波滑塊單元中直波導(dǎo)和H面換向波導(dǎo)之間的切換；所述微波滑塊單元的直波導(dǎo)上、下方設(shè)置有水冷槽，H面換向波導(dǎo)切角彎處設(shè)置有水冷槽，且連接到動(dòng)態(tài)密封水冷單元；

所述動(dòng)態(tài)密封水冷單元包括進(jìn)出水口、水管及波紋管，用于移除高功率穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量。

進(jìn)一步的，腔體單元含有空心腔、上下蓋板；空心腔的三個(gè)側(cè)面分別設(shè)計(jì)有裝配法蘭，用于與速調(diào)管和微波傳輸鏈路連通；空心腔與上下蓋板之間通過(guò)密封圈實(shí)現(xiàn)氣密封，三面的外接直波導(dǎo)與腔體單元之間通過(guò)端面密封圈實(shí)現(xiàn)氣密封。

進(jìn)一步的，微波滑塊單元正常工作狀態(tài)時(shí)，微波滑塊單元中直波導(dǎo)直接連通速調(diào)管微波源和微波傳輸鏈路；一旦該路的速調(diào)管出現(xiàn)故障，遠(yuǎn)程控制單元控制微波滑塊單元在腔體單元中移動(dòng)，使得H面換向波導(dǎo)的輸入端與備用速調(diào)管微波源連接，輸出端與微波傳輸鏈路相連，實(shí)現(xiàn)故障速調(diào)管和備用速調(diào)管的有效切換功能，且直波導(dǎo)上、下方和H面切角彎各設(shè)置有水冷槽，用于移除高功率運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量。

進(jìn)一步的，動(dòng)態(tài)密封水冷單元用于移除高功率穩(wěn)態(tài)時(shí)產(chǎn)生的熱量，包括進(jìn)出水口、水管及波紋管；滑塊上升或下降過(guò)程中產(chǎn)生的位移量通過(guò)波紋管的伸縮吸收，波紋管與腔體頂部以及進(jìn)出水口采用橡膠密封，這樣在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能夠保持水流通道內(nèi)5bar的壓力，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)密封。

進(jìn)一步的，水冷管路上安裝有溫度探測(cè)儀、壓力監(jiān)控儀、流量傳感儀，分別對(duì)溫度、壓力和流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，各外接直波導(dǎo)以及H面切角彎水槽通過(guò)卡套接頭實(shí)現(xiàn)與水管的對(duì)接。