[发明专利]大功率微波固体波导衰减器

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域中的微波器件，特别是一种与功率微波测量系统配套用固体波导衰减器。该衰减器在使用中把功率信号衰减到测量系统能够测量的范围之内，以便对信号进行分析和测量，提高其测试精度。

背景技术

不同种类的衰减器应用于不同的领域，如应用于光学的光衰减器、应用于微波领域的衰减器。微波衰减器是微波系统中最常用的元件之一，尤其是在功率微波测量系统中，往往需利用衰减器把功率信号衰减到测量系统能够测量的范围之内，再对信号进行分析和测量并提高其测试精度。目前常见的大功率微波衰减器分为干式衰减器和液体衰减器两类。液体衰减器主要采用水作为衰减材料，水是一种良好的微波吸收材料同时也能有效地带走热量，在波导内部有用玻璃、石英或其它微波低损耗材料做成的管状或锥状的水室，再配合外围的水循环回路，对微波实现大功率衰减。水衰减器由于制作水室的材料容易破碎，或者粘接强度不够而漏水，存在工作安全隐患，同时由于外围庞大的水循环系统，又使这类水衰减器结构庞大、复杂。

固体衰减器主要采用在波导腔内填充一定结构和体积的吸波材料、以达到衰减功率信号的目的。为了满足驻波比的要求，吸收材料前端一般是楔形、尖劈状、阶梯状等渐变结构。在公告号为CN2107718U，发明名称为《圆形槽波导衰减器》的专利文献中公开了一种介质薄片两端呈尖劈形或刀形，在介质片表面涂敷或者镀上一层电磁波吸收材料，并且把介质片固定在圆形槽波导中，从而组成所述的圆形槽波导衰减器。该圆形槽波导衰减器，由于采用涂覆(镀)一层吸波(收)材料的方式做成衰减片，吸波材料量很少，因此决定了衰减器的衰减功率量亦小；此外、该圆形槽波导衰减器中介质片和波导只有小部分接触，直接传导到波导上的热量很少，大部分只能依靠空气散热。空气的导热系数为0.024w/m·k，一般将导热系数小于0.02w/m·k的材料定义为绝热体(材料)，因此该衰减器的散热效率很低；加之波导内部电场分布特征为中间电场强、两侧电场弱，该衰减器由于只在波导中间位置设置一片衰减片，极大限制了衰减器承受的最大功率，此类固体衰减器一般所能承受的平均功率仅500W左右，如果微波的功率一旦过高，便会导致衰减片烧坏。因而，此类微波固体波导衰减器存在驻波比较大，衰减量小、可靠性差、散热效率低、使用中易导致衰减片烧坏，不能作为大功率微波衰减器用，应用范围窄等缺陷。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术存在的缺陷，研究设计一种大功率微波固体波导衰减器，大幅度提高其散热效率、功率衰减量及其可靠性，实现较低的驻波比(最大电压振幅与最小电压振幅之比)；从而达到可与功率微波测量系统配套、用于将大功率信号衰减到测量系统能够测量的范围之内，以便于对信号进行准确分析和测量，有效提高其测试精度、扩大其应用范围等目的。

本发明的解决方案是针对背景技术散热效率及功率衰减量低的弊病，采用前、后内壁为斜面的等腰梯形的波导密封腔，在波导体内腔顺轴向(沿微波传输方向)采用金属片将其分隔成多个腔体并在每个腔体内设置一个衰减片(吸波片)，以使电场分布趋于均匀，既可解决单片衰减片温度过高的现象、又可有效地提高其功率容量和传导效率，同时在波导腔内注入传导效率高的导热油(热传导系数为0.128w/m·k)作为散热介质，以进一步提高散热效率和功率容量；本发明即以此实现其发明目的。因此本发明微波固体波导衰减器包括外部带散热片的波导体及设于波导体密封腔内的衰减片，关键在于在波导两侧还分别设有导热油储油杯，波导密封腔为采用金属隔离片将其顺轴向分隔成前、后两侧连通的一组隔离腔的密封腔，每个隔离腔中部与金属隔离片平行设置一个衰减片，而在密封腔的两侧还分别设有一与储油杯连通的导热油进、出口，密封腔及其各隔离腔内均充满导热油；各金属隔离片的上、下底边分别与波导密封腔内的顶部和底部固定，而各个衰减片则均通过其底边与波导密封腔内底部紧固连接，导热油储油杯通过连通管与设于波导密封腔两侧的导热油进、出口密封式紧固连接，导热油则通过储油杯及连通管注入波导密封腔。

上述波导密封腔为前、后壁呈斜面的等腰梯形密封腔。所述金属隔离片为两侧边(腰)为斜面的等腰梯形金属隔离片，该金属隔离片的两侧边(腰)与所对应的波导密封腔的前、后内壁之间设有一与其它隔离腔连通的间隙，以供导热油流通。而所述分隔成前、后两侧连通的一组隔离腔，其隔离腔的个数为2-5个。所述每个隔离腔中部与金属隔离片平行设置一个衰减片，各衰减片的两侧边(腰)及上底边与所对应波导密封腔的前、后内壁及波导密封腔内顶部之间均设有一间隙。