[发明专利]液体式高功率微波矩形波导衰减器

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液体式高功率微波矩形波导衰减器。该衰减器在使用中把高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并提高其测试精度。

背景技术

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两类。干式衰减器利用固体作为微波吸波材料，其衰减量随频率不稳定，因而此种类型的衰减器一般工作在固定频点，并且固体衰减器散热效率低、所以此类衰减器承受的功率也有限。液体衰减器主要采用水作为衰减材料，水是一种常用的的微波吸收材料同时也能有效地带走热量；名称为《高功率矩形波导可调衰减器的仿真设计与实验》(《东南大学学报(自然科学版)》2008年7月第38卷第4期、P589-592)所公开的技术即属于此类液体衰减器，该衰减器以水为衰减液，容器结构为刀(片)形(即其腔内的衰减液也为下口部呈弧形的刀片形)，在波导窄槽两边沿纵向竖起两块金属板，平板顶面放一凸形上盖板，盖板中心有螺杆，螺杆带动传动板，传动板带动容器在波导中上下移动，其目的是通过改变容器在波导中的位置来改变衰减器的衰减量。该衰减器一是由于采用水作为衰减介质，水虽然是一种常用的的微波吸收材料，但其稳定性差，相对于不同的工作频点其波动性大；二是衰减介质(液)的形状为刀片形，液量少，因此衰减器的衰减量小、功率容量小且散热效率低；以该文所述结构为例：其最大衰减量仅为10.3dB、所能承受的最大平均功率仅1.5KW左右、且只能在2.45GHz下稳定工作。因此，该类衰减器存在衰减介质(液)的工作频带窄、不同频点下的性能差别大、稳定性差，对热量的排除有限、所能承受的最大平均功率较低，亦不适合作为大功率微波衰减器使用等缺陷。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术存在的缺陷，研究设计一种液体式高功率微波矩形波导衰减器，以有效扩大其稳定工作的频带范围及衰减器的功率容量，大幅度提高其散热效率、功率衰减量及所能承受的最大平均功率；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、并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衰减介质(液)工作频带窄、稳定性差，功率容量小、散热效率低，所能承受的最大平均功率小等弊病；采用盐溶液作为衰减介质以克服工作频带窄、稳定性差的缺陷，而采用前、后侧面为斜面的梯形体容器作为衰减液容器、将梯形体容器顺轴向(沿微波传输方向)置于波导体内腔中，并与设于波导体外的衰减液强制循环冷却系统连通，在大量增加衰减液的的同时、将高温液体介质从梯形体容器内输到波导体外的散热系统进行循环散热，以稳定衰减液温度，从而达到稳定衰减器衰减量、大幅度提高其功率容量并克服液体衰减介质因持续吸收微波功率而导致温度过高的弊端。因此，本发明包括波导体，设有衰减液进、出口的衰减液容器及其固定机构，盛于容器内的衰减液，关键在于在波导体外还设有一含衰减液冷却箱(罐)、循环泵及衰减液循环管在内的强制循环冷却系统，而衰减液为盐溶液，衰减液容器则是前、后侧面为斜面的梯形体容器，在梯形体容器的上、下底部还分别设有衰减液进、出液管口，在波导体上部盖板及下底部对应于梯形体容器上的衰减液进、出液管口部位还分别设有与衰减液强制循环冷却系统连接的衰减液进、出液管接头，在梯形体容器的上底面与盖板之间还设有固定、密封垫；梯形体容器顺轴向置于波导体内腔中、其底部的出液管口插入波导体衰减液出液管接头内，并通过设于梯形体容器上底面的固定、密封垫及盖板与波导体固定成一体，梯形体容器衰减液进液管口与盖板上的衰减液进液管接头之间亦通过固定、密封垫密封，而衰减液出液管口与波导体出液管接头之间则通过密封圈密封，波导体上的衰减液进、出液管接头则通过循环管与强制循环冷却系统连接。

上述梯形体衰减液容器为石英玻璃梯形体容器。而所述盐溶液为硫酸钠溶液或氯化钠溶液，溶液的浓度为1-3wt％。