[实用新型]兆瓦级微波过模水负载

说明书

本实用新型涉及微波水负载技术。

传统的吸收微波功率，一般均采用玻璃管式水负载，即在波导管内插入玻璃管，冷水从玻璃管中流过，这样就可以带走微波能量。但用玻璃管制做的微波水负载因玻璃管易破碎而不能承受太大的微波功率，因此长脉冲兆瓦级水负载至今未见过报导。

本实用新型的目的是，提供一种可用于长脉冲兆瓦级微波的过模水负载。

为达到上述目的，本实用新型采用功率合成，把二十几路子波导的微波功率注入一个过模腔，在过模腔中微波通过水密封板进人高压水箱，在水箱中用高流速的水把微波能量带走。

本实用新型矩形波导中传播TE₁₀波时，加入与波导宽边平行的金属板(E面结)，将主波导分成若干子波导(见附图1所示)，这样做不会破坏原来的场形分布，各子波导中也是TE₁₀波，且相位相同，所引起的反射与插入的金属板厚度有关。根据可逆性原理，子波导中输入TE₁₀波，如果在B-B面各子波导中的波的相位相同，在进入主波导后，主波导内仍为TE₁₀模。将这一原理应用在天线负载上就形成了过模式水负载。

本实用新型过度连接采用软金属填充天线与水负载之间的间隙，以保证良好的电接触，防止打火及微波外漏。为了减小反射及增加带宽，与过模腔的连接采用渐变式波导。

本实用新型的高压水箱要能承受水的高压，并能有效地阻止微波泄漏。合理的水流能确保把微波功率带走，水流量的大小根据微波功率及允许温升来选择。

下面结合附图，对本实用新型作详细说明。

附图1是主波导与子波导示意图；

附图2是本实用新型的结构图；

图中：1、波导管；2、金属板；3、天线；4、过度连接；5、过模腔体；6、密封板；7、水管；8、高压水箱。

本实用新型的结构如附图2所示：波导阵天线3与过度连接4相连接，过度连接4与过模腔体5相连接；密封板6在过模腔体5和高压水箱8之间；高压水箱8有水管7。

本实用新型的过度连接4采用渐变式波导。本实用新型的密封板4采用聚四氟乙烯板制做。

工作时，波导阵天线3将子波导经过度连接4进入过模腔体5中，因过模腔体5的一端是密封板6，而密封板6的另一面是高压水箱，这样不断流动的高压水箱8里的水，就将微波功率带走。

本实用新型的低杂波系统的台面实验进行了九天，有效放电次数476次，微波输出功率从小到大逐步增加，最后达到一兆瓦，主要结果为：

1.速调管负高压26.1KV，总功率530KW，脉宽5s时水负载运行良好，整个低杂波系统运行正常，各子波导中测得反射很小。

2.速调管负高压为30.2KV，总功率1020KW，脉宽200ms时，水负载工作正常。

3.当相位控制良好时，反测反射小，水的温升高；反之，水负载过模腔内发生打火现象，水的温升小，所测反射增大。

4.整个实验期间水负载工作正常，性能稳定，无漏水现象。

本实用新型构思新颖：通过功率合成，将微波功率引入过模腔加以吸收；选材新，水密封微波介质的选取易得易加工；结构独特；简单紧凑，性能稳定可靠，易加工，不易损坏；体积小，成本低，功率容量大。

本实用新型在微波反射很小的情况下能吸收大量微波功率，该水负载已成功地应用于HT-7超导托卡马克的兆瓦级低杂波射频系统的台面实验，若把本实用新型用于常规的波导系统，水负载可以更为简洁。

总之，本实用新型功率容量大，性能稳定，造价低，经久耐用，是一种新型的微波水负载，有推广价值。