[发明专利]一种稳态高功率天线位移补偿器

说明书

本发明公开了一种稳态高功率天线位移补偿器，包括内外两层皱纹柔性波导管、过渡段和平面密封法兰。所述的内外双层直线型皱纹柔性波导采用两个横截面不同的柔性波导套接在一起，然后用外力弯曲成型后，将橡胶抽出，再将内、外两层皱纹柔性波导焊接在过渡段上。过渡段上焊接有循环水槽、水接头。过渡段和法兰通过锡焊焊接在一起。补偿器的一端法兰与系统垂直放置的波导连接，另外一端法兰与系统中水平安放的天线对接，此时补偿器的垂直段与地面成直角。天线水平前进或者后退时，在各端面法兰固定的情况下，即不改变系统水、气密封的状态下，补偿器与地面由直角状态变成锐角或者钝角状态，位移补偿器依靠皱纹柔性波导的弹性改变形状，吸收了天线的位移量。

技术领域

本发明涉及高功率微波技术领域，重点涉及一种稳态高功率天线位移补偿器。

背景技术

在核聚变装置的微波系统中，大功率微波源发射的高功率微波经过传输线馈送到天线，聚变装置中的等离子体从天线辐射端口耦合微波功率，但在实验过程中等离子体温度、密度、位形等参数改变，引起天线与等离子失配，需要调节天线与等离子体之间的距离，实现最佳耦合。天线是由不锈钢、弥散铜等金属加工而成的刚性体，不具备吸收自身移动而产生的位移量的功能。需要安装在传输线系统上的一段天线位移补偿器实现此功能。一般皱纹波导具有一定形变量，可以作为天线的位移补偿器。但是常规皱纹波导无主动冷却结构，C波段只能运行在在几个kW连续波状态；已有的带主动冷却的弯曲皱纹波导，内层是传输微波功率的金属皱纹柔性波导，外壁是封闭冷却液的橡胶套，橡胶套的弯曲半径很大，且为了保障橡胶套的形状，需要使用强度较大的橡胶材料，这样致使橡胶套冷却结构虽然可以满足高功率稳态运行需求，但是形变量非常小，800mm长的橡胶水冷套柔性波导，形变量仅仅在20毫米量级，仅作为补偿测量或加工引起的长度误差。而满足核聚变天线位移补偿器需要形变量在100mm左右、同时实现动静态密封。目前没有百千瓦级稳态弯曲柔性波导满足系统需求，因此必须研制适合吸收天线位移量的稳态高功率天线位移补偿器。

发明内容

本发明提供一种的稳态高功率天线位移补偿器，所要解决的技术难题是如何在核聚变装置实验期间，吸收天线位置改变而产生的位移量，从而实现天线灵活有效移动，同时实时吸收天线位移量的过程中，可以保证低杂波系统的动、静态密封特性。本发明还可以应用到各种高功率微波系统，实现缓解机械减震、位移吸收、误差补偿等功能。

本发明提出的技术方案为：一种稳态高功率天线位移补偿器，包括：内层皱纹柔性波导、外层皱纹柔性波导、内外层皱纹柔性波导之间的水冷通道、过渡段和平面密封法兰；所述的内层皱纹柔性波导、外层皱纹柔性波导采用两个横截面不同的柔性波导套接在一起，外面一层的截面长度和宽度尺寸分别大于里面一层波导的长度和宽度；

过渡段用于将皱纹柔性波导和平面密封法兰连接；过渡段宽边上焊接有水冷接头，在过渡段的宽边和窄边上利用数控铣床开设有多个内部贯通的水冷通道孔，所述多个水冷通道孔与过渡段内部的腰型孔连通在一起，通过腰型孔向天线位移补偿器的冷却液流层供应冷却水；

所述过渡段还包括第一内部台阶、以及第二内部台阶，弯曲成型后的内层皱纹柔性波导装配在过渡段的第一内部台阶上，弯曲成型后的外层皱纹柔性波导装配在过渡段的第二内部台阶上。

进一步的，所述第二内部台阶为带圆角的矩形凹槽，设置在过渡段的端面上，所述第一内部台阶设置在过渡的内部。

进一步的，在内层皱纹柔性波导、外层皱纹柔性波导两者之间用橡胶隔离，然后用模具上用外力弯曲成型后，将橡胶抽出，再将内、外两层皱纹柔性波导焊接在过渡段上。

进一步的，弯曲成型后的内层皱纹柔性波导通过感应焊与过渡段焊接在一起，台阶宽度与皱纹幅度一致，弯曲成型后的外层皱纹柔性波导装配在过渡段的第二内部台阶上后，焊接在一起。

进一步的，过渡段上波导段与法兰焊接在一起，波导段的长度不小于13mm。

进一步的，过渡段上焊接有循环水槽、冷却液流入、流出口。