[发明专利]一种新型大功率微波毫米波风冷型圆锥结构吸收干负载

说明书

本发明公开了一种新型大功率微波毫米波风冷型圆锥结构吸收干负载，属于高功率微波、毫米波器件领域。该结构包括周期性交替排布的金属导热片和吸波介质片，且金属导热片和吸波介质片组成内部为圆锥腔体的柱体结构，圆锥腔体底部连接圆波导；柱体结构外侧还设置有一层开槽散热片。吸波介质片与金属导热片采用周期性交替排布方式，能够减少干负载内电磁扰动，进而降低干负载的电磁反射。利用吸波介质良好的微波衰减特性保证干负载微波吸收能力；利用金属导热片的强导热性将吸波介质热量快速导入散热片，降低负载内部温度。本发明具有功率容量高，工作频带宽、稳定性好，体积小，使用方便，成本低等优点。

技术领域

本发明属于高功率微波、毫米波器件技术领域，具体来说是一种应用在回旋行波管系统的新型宽带大功率干负载。

背景技术

回旋行波管是一种大功率、高增益，具有一定带宽的毫米波电真空器件，它在高分辨率毫米波成像、毫米波对抗和微波通信系统等领域具有重要的应用前景。大功率回旋行波管放大器的输出脉冲功率达一百千瓦以上，平均功率也能够达到数千瓦甚至数十千瓦级别，为避免强电磁辐射造成电磁环境污染和人体损伤，实验室一般使用吸收负载进行电磁能量吸收。吸收负载按吸收功率量级来分主要包括小功率负载、中功率负载和大功率负载，按吸收媒质来分主要包括水负载和干负载两种。

水负载一般应用在大功率(千瓦级以上)微波、毫米波的吸收。它是利用水对微波、毫米波的强吸收特性，将微波、毫米波的能量转化成热能，并通过水负载内的循环水将热能带走。但是水负载在使用时需要专门的循环冷却设备来提供循环冷却水，这就造成整个系统比较复杂且体积较大。同时，水负载在工作时还有可能出现渗水以及爆管漏水的情况，这也给水负载的使用带来一些安全问题。

干负载是一种普遍应用在中、小功率微波、毫米波领域，实现电磁能量吸收的器件。干负载一般采用耐高温、机械强度高的碳化硅、氧化铍等固体吸收材料作为吸波介质，具有体积小、使用简单可靠等优点。常见干负载一般采用倒锥形、斜面梯形以及改进型的三棱锥结构。倒锥形结构干负载工作带宽较窄，在实际使用过程中易发生尖端温度过热现象，因此倒锥形结构干负载适合小功率、窄带工作环境；斜面梯形以及改进型三棱锥结构采用渐变结构吸收介质体，具有宽带工作的优点。但是，由于固体吸波材料热导率低，影响了干负载整体导热能力，制约了功率容量的提升。因此，常见干负载功率容量都是数十瓦、百瓦量级，无法满足大功率回旋行波管使用要求。

发明内容

为了进一步提高干负载的功率容量，使其功率容量达到千瓦级，同时实现干负载宽带低反射工作要求，本发明提出一种新型大功率微波毫米波风冷型圆锥结构干负载。

本发明的一种新型大功率微波毫米波风冷型圆锥结构吸收干负载，包括周期性交替排布的金属导热片和吸波介质片，且金属导热片和吸波介质片组成内部为圆锥腔体的柱体结构，圆锥腔体底部连接圆波导且腔体底部半径与圆波导半径一致；所述柱体结构外侧还设置有一层开槽散热片。

进一步地，所述开槽散热片为设置有鱼骨型周期开槽的圆环柱。

进一步地，所述金属导热片和吸波介质片在角向周期呈1：1交替排布。

进一步地，所述单片金属导热片和吸波介质片在角向上占有角度大于5度小于15度。

所述金属导热片和吸波介质片能够减少干负载内电磁扰动，进而降低干负载的电磁反射。吸波介质片与金属导热片采用周期性交替排布方式，一方面，利用吸波介质良好的微波衰减特性保证干负载微波吸收能力；另一方面，利用金属导热片的强导热性将吸波介质热量快速导入散热片，降低负载内部温度。

所述开槽散热片结构，相比传统光滑面散热方式能够更大幅度增加干负载散热面积，进而提高了干负载的整体散热性能，有助于提升干负载功率容量。