[实用新型]一种高峰值功率辐射式水负载

说明书

一种高峰值功率辐射式水负载，该高峰值功率辐射式水负载包括波导件，其包括依次连接的矩形波导、锥形渐变波导和圆波导；陶瓷窗片，设置在圆波导一端面处，且与圆波导同轴设置；以及金属水盖，其通过金属封接件与陶瓷窗片连接，且与陶瓷窗片之间形成密封的水室。本实用新型借助锥形渐变将矩形波导逐步过渡为圆波导，同时位于圆波导末端的陶瓷窗片与圆波导的轴线垂直，这种结构形式有效降低陶瓷窗片与金属件的配合及封接难度，保证良好的电接触，显著降低了陶瓷窗片及其附近区域的微波功率密度和电场强度，特别是陶瓷窗片与配合底面连接处的电场强度，使得水负载的峰值功率容量明显提高，可达到几兆瓦至几十兆瓦。

技术领域

本实用新型涉及微波水负载领域，具体涉及一种高峰值功率辐射式水负载。

背景技术

电子加速器在医疗、工业辐照，大科学装置等领域有着重要应用，而高峰值功率微波源作为电子加速器的重要组成，有着大量需求。目前，这种高峰值功率微波源的峰值功率一般为几兆瓦至几十兆瓦，平均功率一般为几十千瓦，在输出功率测试时，需要使用水负载作为假负载，吸收微波源输出的高峰值和高平均功率。

常见的水负载分为吸收式水负载和辐射式水负载。目前，高峰值功率微波源测试时，一般使用的是吸收式水负载。这种水负载将异形玻璃管作为水室，插入到波导中，吸收微波功率。尽管其匹配性能好，峰值容量高，但也存在玻璃管容易破碎，连接处容易漏水，整体尺寸较大等缺点。而辐射式水负载采用不易破碎的陶瓷窗片和金属水盖构成水室，并将水室置于输出波导的末端以吸收微波功率，其具有体积小、重量轻、可靠性高等特点，在大功率微波源的测试中有着越来越广泛的使用。

目前，在高峰值功率微波源测试时，很少使用辐射式水负载，这与现有辐射式水负载的结构密切相关。现有的辐射式水负载中，陶瓷窗片与波导中心轴线有一定夹角，夹角一般为22.5°，如图1所示。这种倾斜设计可以使入射到陶瓷窗片200表面的电磁波在陶瓷表面和波导宽边之间来回反射，使微波全部进入水室，被水吸收，大大提高了水负载的匹配特性和功率容量。不过，这种倾斜设计也使得陶瓷窗片200的配合底面呈斜劈结构，斜劈的尖峰处(图1中的E点和F点)电场集中，又以E点的电场强度为最高，在几兆瓦的高峰值功率测试时，很容易出现高频打火，影响其正常使用。

其次，传统的辐射式水负载通常在陶瓷窗片200和金属水盖400之间设计橡胶圈500，并通过夹紧橡胶圈500，实现二者之间的密封，形成密封的水室300，如图1所示。在实际操作中，橡胶圈500很难被完全压入到密封槽中，因此陶瓷窗片200和金属水盖400之间难免出现缝隙，造成二者的电接触不良，在高峰值功率测试时，容易出现高频打火甚至烧毁橡胶圈500引起漏水。并且在辐照等特殊使用环境中，橡胶圈容易出现老化损坏，也限制了水负载的使用性能和使用寿命。

本实用新型针对现有辐射式水负载的上述缺点，提出了一种高峰值功率辐射式水负载，可以承受几兆瓦至几十兆瓦的峰值功率，而且免去了橡胶圈的使用，结构更可靠，可承受峰值功率更高，可用于辐照等特殊环境中。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的之一在于提出一种高峰值功率辐射式水负载及其制作方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种辐射式水负载，包括：

波导件，包括依次连接的矩形波导、锥形渐变波导和圆波导；

陶瓷窗片，设置在圆波导一端面处，且与圆波导同轴设置；以及

金属水盖，其通过金属封接件与陶瓷窗片连接，且与陶瓷窗片之间形成密封的水室。

基于上述技术方案可知，本实用新型的辐射式水负载相对于现有技术至少具有以下优势之一：