專利名稱：液體式高功率微波矩形波導(dǎo)衰減器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域中的微波器件，特別是一種與功率微波測(cè)量系統(tǒng)配套用 液體式高功率微波矩形波導(dǎo)衰減器。該衰減器在使用中把高功率信號(hào)衰減到測(cè)量系統(tǒng)能夠 測(cè)量的范圍之內(nèi)，以便對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析和測(cè)量并提高其測(cè)試精度。
背景技術(shù)：
微波衰減器是微波系統(tǒng)中最常用的元件之一，尤其是在功率微波測(cè)量系統(tǒng)中，往 往需利用衰減器把功率信號(hào)衰減到測(cè)量系統(tǒng)能夠測(cè)量的范圍之內(nèi)，再對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析和測(cè) 量，并提高其測(cè)試精度。目前常見的大功率微波衰減器分為干式衰減器和液體衰減兩類。 干式衰減器利用固體作為微波吸波材料，其衰減量隨頻率不穩(wěn)定，因而此種類型的衰減器 一般工作在固定頻點(diǎn)，并且固體衰減器散熱效率低、所以此類衰減器承受的功率也有限。液 體衰減器主要采用水作為衰減材料，水是一種常用的的微波吸收材料同時(shí)也能有效地帶走 熱量；名稱為《高功率矩形波導(dǎo)可調(diào)衰減器的仿真設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)》(《東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科 學(xué)版)》2008年7月第38卷第4期、P589-592)所公開的技術(shù)即屬于此類液體衰減器，該 衰減器以水為衰減液，容器結(jié)構(gòu)為刀(片)形(即其腔內(nèi)的衰減液也為下口部呈弧形的刀 片形)，在波導(dǎo)窄槽兩邊沿縱向豎起兩塊金屬板，平板頂面放一凸形上蓋板，蓋板中心有螺 桿，螺桿帶動(dòng)傳動(dòng)板，傳動(dòng)板帶動(dòng)容器在波導(dǎo)中上下移動(dòng)，其目的是通過改變?nèi)萜髟诓▽?dǎo)中 的位置來改變衰減器的衰減量。該衰減器一是由于采用水作為衰減介質(zhì)，水雖然是一種常 用的的微波吸收材料，但其穩(wěn)定性差，相對(duì)于不同的工作頻點(diǎn)其波動(dòng)性大；二是衰減介質(zhì) (液)的形狀為刀片形，液量少，因此衰減器的衰減量小、功率容量小且散熱效率低；以該文 所述結(jié)構(gòu)為例其最大衰減量?jī)H為10. 3dB、所能承受的最大平均功率僅1. 5KW左右、且只能 在2. 45GHz下穩(wěn)定工作。因此，該類衰減器存在衰減介質(zhì)(液)的工作頻帶窄、不同頻點(diǎn)下 的性能差別大、穩(wěn)定性差，對(duì)熱量的排除有限、所能承受的最大平均功率較低，亦不適合作 為大功率微波衰減器使用等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)背景技術(shù)存在的缺陷，研究設(shè)計(jì)一種液體式高功率微波矩形 波導(dǎo)衰減器，以有效擴(kuò)大其穩(wěn)定工作的頻帶范圍及衰減器的功率容量，大幅度提高其散熱 效率、功率衰減量及所能承受的最大平均功率；從而達(dá)到可與功率微波測(cè)量系統(tǒng)配套、用于 將大功率信號(hào)衰減到測(cè)量系統(tǒng)能夠測(cè)量的范圍之內(nèi)，以便于對(duì)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確分析和測(cè)量、 并有效提高其測(cè)試精度，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍等目的。本發(fā)明的解決方案是針對(duì)背景技術(shù)衰減介質(zhì)(液)工作頻帶窄、穩(wěn)定性差，功率容 量小、散熱效率低，所能承受的最大平均功率小等弊??；采用鹽溶液作為衰減介質(zhì)以克服工 作頻帶窄、穩(wěn)定性差的缺陷，而采用前、后側(cè)面為斜面的梯形體容器作為衰減液容器、將梯 形體容器順軸向(沿微波傳輸方向)置于波導(dǎo)體內(nèi)腔中，并與設(shè)于波導(dǎo)體外的衰減液強(qiáng)制 循環(huán)冷卻系統(tǒng)連通，在大量增加衰減液的的同時(shí)、將高溫液體介質(zhì)從梯形體容器內(nèi)輸?shù)讲▽?dǎo)體外的散熱系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)散熱，以穩(wěn)定衰減液溫度，從而達(dá)到穩(wěn)定衰減器衰減量、大幅度 提高其功率容量并克服液體衰減介質(zhì)因持續(xù)吸收微波功率而導(dǎo)致溫度過高的弊端。因此， 本發(fā)明包括波導(dǎo)體，設(shè)有衰減液進(jìn)、出口的衰減液容器及其固定機(jī)構(gòu)，盛于容器內(nèi)的衰減 液，關(guān)鍵在于在波導(dǎo)體外還設(shè)有一含衰減液冷卻箱(罐)、循環(huán)泵及衰減液循環(huán)管在內(nèi)的強(qiáng) 制循環(huán)冷卻系統(tǒng)，而衰減液為鹽溶液，衰減液容器則是前、后側(cè)面為斜面的梯形體容器，在 梯形體容器的上、下底部還分別設(shè)有衰減液進(jìn)、出液管口，在波導(dǎo)體上部蓋板及下底部對(duì)應(yīng) 于梯形體容器上的衰減液進(jìn)、出液管口部位還分別設(shè)有與衰減液強(qiáng)制循環(huán)冷卻系統(tǒng)連接的 衰減液進(jìn)、出液管接頭，在梯形體容器的上底面與蓋板之間還設(shè)有固定、密封墊；梯形體容 器順軸向置于波導(dǎo)體內(nèi)腔中、其底部的出液管口插入波導(dǎo)體衰減液出液管接頭內(nèi)，并通過 設(shè)于梯形體容器上底面的固定、密封墊及蓋板與波導(dǎo)體固定成一體，梯形體容器衰減液進(jìn) 液管口與蓋板上的衰減液進(jìn)液管接頭之間亦通過固定、密封墊密封，而衰減液出液管口與 波導(dǎo)體出液管接頭之間則通過密封圈密封，波導(dǎo)體上的衰減液進(jìn)、出液管接頭則通過循環(huán) 管與強(qiáng)制循環(huán)冷卻系統(tǒng)連接。上述梯形體衰減液容器為石英玻璃梯形體容器。而所述鹽溶液為硫酸鈉溶液或氯 化鈉溶液，溶液的濃度為l_3wt%。本發(fā)明由于采用等腰梯形石英玻璃容器作為衰減液容器、而采用鹽溶液作為衰減 液，并增設(shè)了衰減液強(qiáng)制循環(huán)冷卻系統(tǒng)；衰減器的衰減液容量大、駐波比很小(小于1. 3)、 功率衰減量大，可在1.8-2. 6GHz的寬頻段內(nèi)工作、且穩(wěn)定性好，所能承受的平均功率為背 景技術(shù)的30倍左右。因而本發(fā)明衰減器具有工作的頻帶范圍寬、穩(wěn)定性好、駐波比小，大幅 度提高了衰減器的功率容量、散熱效率及所能承受的最大平均功率；與功率微波測(cè)量系統(tǒng) 配套、可將大功率信號(hào)衰減到測(cè)量系統(tǒng)能夠測(cè)量的范圍之內(nèi)對(duì)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確分析和測(cè)量， 可有效提高其測(cè)試精度，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍等特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明衰減器立體結(jié)構(gòu)圖(軸測(cè)圖)；圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖(軸向剖視圖)。圖中1.波導(dǎo)體、1-1.衰減液出液管接頭，2.波導(dǎo)蓋板、2-1.衰減液進(jìn)液管接頭， 3.固定、密封墊，4.梯形體容器、4-1.進(jìn)液管口、4-2.出液管口，5.衰減液，6.密封墊，7.密 封圈。
具體實(shí)施例方式波導(dǎo)體1采用長(zhǎng)為800mm的BJ22波導(dǎo)體、兩個(gè)衰減液出液管接頭1_1內(nèi)徑均為 Φ9mm、高70mm，波導(dǎo)蓋板2(長(zhǎng)X寬X厚)600X 110X3mm、其上的衰減液進(jìn)液管接頭2-1 內(nèi)徑Φ 15mm、高70mm;固定、密封墊3采用(長(zhǎng)X寬X厚)200 X 103 X 3mm橡膠墊；梯形 容器4本實(shí)施方式采用石英玻璃、其下底長(zhǎng)500mm、上底長(zhǎng)200mm、寬103mm、高52. 5mm、厚 3mm、容積1.91L，進(jìn)液管口 4-1內(nèi)徑Φ 11mm、高40mm，兩個(gè)出液管口 4-2內(nèi)徑均為Φ6πιπι、高 40mm，衰減液5采用濃度為l_3wt%的硫酸鈉溶液；本實(shí)施方式強(qiáng)制循環(huán)冷卻系統(tǒng)中冷卻 箱采用內(nèi)設(shè)冷卻盤管的水冷卻箱、容積1. Om3，循環(huán)泵型號(hào)為bsp27160、流量16L/分鐘、進(jìn) 液口及出液口內(nèi)徑均為Φ 15mm，其出液口通過軟管直接與衰減液進(jìn)液管接頭2-1連接、而進(jìn)液口則通過三通管接頭及軟管分別與兩個(gè)衰減液出液管接頭1-1連接。
本實(shí)施方式液體式衰減器與微波測(cè)量系統(tǒng)配套用，當(dāng)衰減液工作溫度在55°C左 右、工作頻率在1. 8-2. 6GHz時(shí)，其衰減量為50. 5dB_52. 5dB (是背景技術(shù)的5倍左右)，電壓 駐波比VSWR小于1. 3、反射量很小，具有良好的匹配特性；可承受平均功率為50KW，為背景 技術(shù)的30倍左右。電壓駐波比VSWR小于1. 3、反射量很小，具有良好的匹配特性；可承受 平均功率為50KW，為背景技術(shù)的30倍左右。
權(quán)利要求
一種液體式高功率微波矩形波導(dǎo)衰減器，包括波導(dǎo)體，設(shè)有衰減液進(jìn)、出口的衰減液容器及其固定機(jī)構(gòu)，盛于容器內(nèi)的衰減液，其特征在于在波導(dǎo)體外還設(shè)有一含衰減液冷卻箱、循環(huán)泵及衰減液循環(huán)管在內(nèi)的強(qiáng)制循環(huán)冷卻系統(tǒng)，而衰減液為鹽溶液，衰減液容器則是前、后側(cè)面為斜面的梯形體容器，在梯形體容器的上、下底部還分別設(shè)有衰減液進(jìn)、出液管口，在波導(dǎo)體上部蓋板及下底部對(duì)應(yīng)于梯形體容器上的衰減液進(jìn)、出液管口部位還分別設(shè)有與衰減液強(qiáng)制循環(huán)冷卻系統(tǒng)連接的衰減液進(jìn)、出液管接頭，在梯形體容器的上底面與蓋板之間還設(shè)有固定、密封墊；梯形體容器順軸向置于波導(dǎo)體內(nèi)腔中、其底部的出液管口插入波導(dǎo)體衰減液出液管接頭內(nèi)，并通過設(shè)于梯形體容器上底面的固定、密封墊及蓋板與波導(dǎo)體固定成一體，梯形體容器衰減液進(jìn)液管口與蓋板上的衰減液進(jìn)液管接頭之間亦通過固定、密封墊密封，而衰減液出液管口與波導(dǎo)體出液管接頭之間則通過密封圈密封，波導(dǎo)體上的衰減液進(jìn)、出液管接頭則通過循環(huán)管與強(qiáng)制循環(huán)冷卻系統(tǒng)連接。
2.按權(quán)利要求1所述液體式高功率微波矩形波導(dǎo)衰減器，其特征在于所述梯形體衰減 液容器為石英玻璃梯形體容器。
3.按權(quán)利要求1所述液體式高功率微波矩形波導(dǎo)衰減器，其特征在于所述鹽溶液為硫 酸鈉溶液或氯化鈉溶液，溶液的濃度為l_3wt%。
全文摘要
該發(fā)明屬于微波器件中的與功率微波測(cè)量系統(tǒng)配套用液體式高功率微波矩形波導(dǎo)衰減器。包括波導(dǎo)體及設(shè)于其內(nèi)的帶衰減液進(jìn)、出口的梯形體衰減液容器，衰減液，設(shè)于波導(dǎo)體外并與衰減液容器連通的含衰減液冷卻箱、循環(huán)泵及衰減液循環(huán)管在內(nèi)的強(qiáng)制循環(huán)冷卻系統(tǒng)。該發(fā)明采用梯形體石英玻璃作為衰減液容器、以鹽溶液作為衰減液，并增設(shè)了強(qiáng)制循環(huán)冷卻系統(tǒng)，因而具有工作頻帶寬、穩(wěn)定性好、駐波比小，衰減器的功率容量大、散熱效率及所能承受的最大平均功率高；與功率微波測(cè)量系統(tǒng)配套可將大功率信號(hào)有效地衰減到測(cè)量系統(tǒng)能夠測(cè)量的范圍之內(nèi)，為對(duì)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確分析和測(cè)量提供有利條件，有利于擴(kuò)大其應(yīng)用范圍等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01P1/22GK101950835SQ20101026893
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者童玲, 葛翼詩(shī), 趙紫正, 高博 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)