[发明专利]一种基于锥状抛物反射面的大功率水负载装置

说明书

本发明公开了一种基于锥状抛物反射面的大功率水负载装置，包括圆筒形的反射屏蔽层，设置于反射屏蔽层两端的上端盖、下端盖，同轴设置于反射屏蔽层内部的馈源入射结构，均匀紧密排布的吸波液体通道，其中上端盖的内侧反射面为旋转对称的锥状抛物反射面。当微波从馈源入射结构馈入，经过上端盖的锥状抛物反射面发生第一次反射，由于反射面独特的结构和半径高度比，仅有极少数反射回馈源入射结构端口，其余部分微波向四周反射；在微波反射腔体内经过一次或多次的反射，最终被流动冷却水介质吸收。本发明装置在实现微波低反射的同时，又能够达到千瓦甚至兆瓦的功率容量，满足大功率微波器件的要求。

技术领域

本发明属于微波、毫米波应用技术领域，涉及一种基于锥状抛物反射面的大功率水负载装置。

背景技术

在大功率微波应用系统中，为了满足系统测试需求以及避免电磁泄露引起的电磁环境污染和人体损伤等危害，需要对大功率微波进行在线吸收。相比其它微波吸收介质，水对微波能量的吸收效率最高，因而在大功率微波、毫米波领域，常用水作为吸收微波载体，它是利用水对微波、毫米波的强吸收特性，将电磁能量转化成水的热能，并通过水负载内的循环冷却将其热能带走。

常规水负载根据其基本结构不同可分为吸收式和辐射式水负载两种大功率水负载形式，它们均是以流动冷却水作为微波吸收体。吸收式水负载是利用伸入到波导内部的装有水的微波吸收水室来直接吸收微波，一般的微波吸收水室可以为圆锥体、斜插水管或斜劈式几种形状，吸收式水负载的优点是功率容量大，温度响应敏感。适合做微波吸收水室外壁的介质材料需要满足微波透射性好且介质损耗小等特性，石英、玻璃等材料符合这一条件，但同时其易碎的特点也使得其安全性差，可靠性与寿命较低。辐射式水负载的原理是微波直接通过波导端口上的窗口进行辐射，并被窗口上侧内置冷却流动水的微波吸收水室吸收，它只需要将介质片(陶瓷片)用密封圈压紧在波导端口的斜面法兰上就可以构成水室，不存在介质材料易碎的问题，但这种辐射式水负载工作带宽较窄，对于宽带微波测量吸收很难适用。而且这两种水负载结构的微波吸收水室体积大，结构不合理，微波接触面的流动水流速慢且微波分布不均匀，当输入大功率时还容易造成局部区域水温过高气化，导致水室承受压力过大而破裂，上述种种因素使得这两种水负载结构功率容量较小，难以应用于大功率微波系统中，因此需要对其进行改进设计。

发明内容

本发明针对上述水负载存在的结构不合理、体积过大、功率容量小、微波吸收不均匀等问题，提供了一种基于锥状抛物反射面的大功率水负载装置，在可以实现微波低反射的同时，又能够达到千瓦甚至兆瓦的功率容量，满足大功率微波器件的要求。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于锥状抛物反射面的大功率水负载装置，其结构包括上端盖、馈源入射结构、反射屏蔽层、吸波液体通道、支撑杆、下端盖、进水口和出水口；

所述反射屏蔽层为圆筒形的金属壳体，其上端连接上端盖、下端连接下端盖，三者共同围成微波反射腔体；

所述上端盖的内侧反射面为旋转对称的锥状抛物反射面，所述锥状抛物反射面的形状为一段抛物线绕旋转轴一周得到的曲面；

所述馈源入射结构为同轴设置于反射屏蔽层内部的圆波导结构，其顶部为环形反射面，底部与下端盖连接；

所述吸波液体通道包括螺旋环绕于馈源入射结构外壁、下端盖内壁、反射屏蔽层内壁的均匀紧密排布的液体管道；所述吸波液体通道的进水口和出水口设置于下端盖下方。

进一步地，所述反射屏蔽层内侧设置有均匀分布的支撑杆，支撑杆的两端分别连接上下端盖，起到支撑固定吸波液体通道的作用。