[发明专利]一种用于中大功率量热计的同轴水负载

说明书

本发明提供了一种用于中大功率量热计的同轴水负载，包括接头、匹配变换器、隔热传输线和负载结构；所述接头通过隔热传输线和匹配变换器连接负载结构。该结构扩展了功率测量频段范围，提高了功率测量的准确度。采用本发明的设计思路，可实现4GHz以内数千瓦功率的准确测量。本设计采用N型接头形式设计，为了提高功率容量以及散热效果，水负载的实际尺寸会比N型同轴线内导体直径大很多，为了减小负载的反射系数，提高功率测量的精度，对于水负载的要求包括低反射系数、高频下没有高阶模工作、在反复拧接操作后的高重复性以及高机械强度。

技术领域

本发明涉及水负载技术领域。更具体地，涉及一种用于中大功率量热计的同轴水负载。

背景技术

在功率测量领域内，负载主要作用是阻抗匹配和功率吸收。负载吸收功率引起自身温度的变化，人们利用这一特点设计了量热计结构，可通过测量负载的温度变化量，从而确定其吸收的功率。根据负载的吸热方式，分为水负载和干式负载两种。

水负载是一种利用水循环作为热沉设计的负载结构，其具有吸热快、体积小的特点，主要以矩形波导形式存在，作为中大功率的吸收负载使用。但由于矩形波导电磁特性限制，该类水负载作用频段范围较窄，吸热效率不高，用于测量功率存在较低的测量不确定度。

因此，本发明提出一种用于中大功率量热计的同轴水负载，采用同轴渐变线设计原理，巧妙地在同轴线结构中加入了水循环设计，一方面解决了同轴线尺寸小、散热难的问题，另一方面有效的扩展了量热计的测量频段范围，使量热计的功率测量范围扩展到数千瓦量级。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种用于中大功率量热计的同轴水负载。该结构扩展了功率测量频段范围，提高了功率测量的准确度。采用本发明的设计思路，可实现4GHz以内数千瓦功率的准确测量。本设计采用N型或16/7接头形式设计，为了提高功率容量以及散热效果，水负载的实际尺寸会比N型同轴线内导体直径大很多，为了减小负载的反射系数，提高功率测量的精度，对于水负载的要求包括低反射系数、高频下没有高阶模工作、在反复拧接操作后的高重复性以及高机械强度。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种用于中大功率量热计的同轴水负载，包括接头、匹配变换器、隔热传输线和负载结构；所述接头依次通过隔热传输线和匹配变换器连接负载结构；其中所述接头用于接收和传输微波信号；所述隔热传输线用于对负载结构内外的热量进行隔离，且接收接头传输的微波信号，并将其传输至匹配变换器；所述匹配转换器用于转换阻抗，减小微波损失，且接收隔热传输线传输的微波信号，并将其传输至负载结构；所述负载结构用于接收匹配转换器传输的微波信号，测量微波功率。

所述接头为N型或16/7结构，可满足市面上绝大多数测试仪器的需要，其中所述N型接头适用于DC～18GHz微波功率，所述16/7结构接头适用于DC～8GHz微波功率；接头采用不锈钢材料加工而成，能增加接头的耐磨性。

所述匹配变换器为多节连续渐变结构，采用黄铜材料；匹配变换器能减小由于同轴尺寸的阶跃变化带来的反射，设计采用多节匹配变换器结构进行平滑处理，当分离的节数增加时，各节之间的特征阻抗的阶跃变化随之减小，最终可近似看成一个连续渐变的同轴传输线。

所述隔热传输线结构包括连接件、内导体和外导体；连接件连接外导体、接头及匹配变换器；

所述外导体和内导体均为不锈钢薄壁管，所述不锈钢薄壁管壁厚0.5mm；内导体两端的直径分别为3.04mm和20.00mm，长度为50mm；外导体两端的直径分别为7.00mm和46.00mm，长度为50mm；所述外导体套设在内导体外部，且所述外导体与所述内导体同轴设置。

利用不锈钢材料相对导热系数小的特点，能有效的减小热敏电阻的热量向腔体外部传输以及防止腔体外部的热量传入功率座内部从而影响热敏电阻的微波功率吸收效率。