專利名稱：大功率微波固體波導(dǎo)衰減器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域中的微波器件，特別是一種與功率微波測量系統(tǒng)配套用 固體波導(dǎo)衰減器。該衰減器在使用中把功率信號(hào)衰減到測量系統(tǒng)能夠測量的范圍之內(nèi)，以 便對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析和測量，提高其測試精度。
背景技術(shù)：
不同種類的衰減器應(yīng)用于不同的領(lǐng)域，如應(yīng)用于光學(xué)的光衰減器、應(yīng)用于微波領(lǐng) 域的衰減器。微波衰減器是微波系統(tǒng)中最常用的元件之一，尤其是在功率微波測量系統(tǒng)中， 往往需利用衰減器把功率信號(hào)衰減到測量系統(tǒng)能夠測量的范圍之內(nèi)，再對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析和 測量并提高其測試精度。目前常見的大功率微波衰減器分為干式衰減器和液體衰減器兩 類。液體衰減器主要采用水作為衰減材料，水是一種良好的微波吸收材料同時(shí)也能有效地 帶走熱量，在波導(dǎo)內(nèi)部有用玻璃、石英或其它微波低損耗材料做成的管狀或錐狀的水室，再 配合外圍的水循環(huán)回路，對(duì)微波實(shí)現(xiàn)大功率衰減。水衰減器由于制作水室的材料容易破碎， 或者粘接強(qiáng)度不夠而漏水，存在工作安全隱患，同時(shí)由于外圍龐大的水循環(huán)系統(tǒng)，又使這類 水衰減器結(jié)構(gòu)龐大、復(fù)雜。固體衰減器主要采用在波導(dǎo)腔內(nèi)填充一定結(jié)構(gòu)和體積的吸波材料、以達(dá)到衰減功 率信號(hào)的目的。為了滿足駐波比的要求，吸收材料前端一般是楔形、尖劈狀、階梯狀等漸變 結(jié)構(gòu)。在公告號(hào)為CN2107718U，發(fā)明名稱為《圓形槽波導(dǎo)衰減器》的專利文獻(xiàn)中公開了一種 介質(zhì)薄片兩端呈尖劈形或刀形，在介質(zhì)片表面涂敷或者鍍上一層電磁波吸收材料，并且把 介質(zhì)片固定在圓形槽波導(dǎo)中，從而組成所述的圓形槽波導(dǎo)衰減器。該圓形槽波導(dǎo)衰減器，由 于采用涂覆(鍍)一層吸波(收)材料的方式做成衰減片，吸波材料量很少，因此決定了衰 減器的衰減功率量亦??；此外、該圓形槽波導(dǎo)衰減器中介質(zhì)片和波導(dǎo)只有小部分接觸，直接 傳導(dǎo)到波導(dǎo)上的熱量很少，大部分只能依靠空氣散熱?？諝獾膶?dǎo)熱系數(shù)為0. 024w/m · k，一 般將導(dǎo)熱系數(shù)小于0. 02w/m · k的材料定義為絕熱體(材料)，因此該衰減器的散熱效率很 低；加之波導(dǎo)內(nèi)部電場分布特征為中間電場強(qiáng)、兩側(cè)電場弱，該衰減器由于只在波導(dǎo)中間位 置設(shè)置一片衰減片，極大限制了衰減器承受的最大功率，此類固體衰減器一般所能承受的 平均功率僅500W左右，如果微波的功率一旦過高，便會(huì)導(dǎo)致衰減片燒壞。因而，此類微波固 體波導(dǎo)衰減器存在駐波比較大，衰減量小、可靠性差、散熱效率低、使用中易導(dǎo)致衰減片燒 壞，不能作為大功率微波衰減器用，應(yīng)用范圍窄等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)背景技術(shù)存在的缺陷，研究設(shè)計(jì)一種大功率微波固體波導(dǎo)衰 減器，大幅度提高其散熱效率、功率衰減量及其可靠性，實(shí)現(xiàn)較低的駐波比(最大電壓振幅 與最小電壓振幅之比)；從而達(dá)到可與功率微波測量系統(tǒng)配套、用于將大功率信號(hào)衰減到 測量系統(tǒng)能夠測量的范圍之內(nèi)，以便于對(duì)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確分析和測量，有效提高其測試精度、 擴(kuò)大其應(yīng)用范圍等目的。
本發(fā)明的解決方案是針對(duì)背景技術(shù)散熱效率及功率衰減量低的弊病，采用前、后 內(nèi)壁為斜面的等腰梯形的波導(dǎo)密封腔，在波導(dǎo)體內(nèi)腔順軸向(沿微波傳輸方向)采用金屬 片將其分隔成多個(gè)腔體并在每個(gè)腔體內(nèi)設(shè)置一個(gè)衰減片(吸波片)，以使電場分布趨于均 勻，既可解決單片衰減片溫度過高的現(xiàn)象、又可有效地提高其功率容量和傳導(dǎo)效率，同時(shí)在 波導(dǎo)腔內(nèi)注入傳導(dǎo)效率高的導(dǎo)熱油(熱傳導(dǎo)系數(shù)為0. 128w/m*k)作為散熱介質(zhì)，以進(jìn)一步 提高散熱效率和功率容量；本發(fā)明即以此實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的。因此本發(fā)明微波固體波導(dǎo)衰減 器包括外部帶散熱片的波導(dǎo)體及設(shè)于波導(dǎo)體密封腔內(nèi)的衰減片，關(guān)鍵在于在波導(dǎo)兩側(cè)還分 別設(shè)有導(dǎo)熱油儲(chǔ)油杯，波導(dǎo)密封腔為采用金屬隔離片將其順軸向分隔成前、后兩側(cè)連通的 一組隔離腔的密封腔，每個(gè)隔離腔中部與金屬隔離片平行設(shè)置一個(gè)衰減片，而在密封腔的 兩側(cè)還分別設(shè)有一與儲(chǔ)油杯連通的導(dǎo)熱油進(jìn)、出口，密封腔及其各隔離腔內(nèi)均充滿導(dǎo)熱油； 各金屬隔離片的上、下底邊分別與波導(dǎo)密封腔內(nèi)的頂部和底部固定，而各個(gè)衰減片則均通 過其底邊與波導(dǎo)密封腔內(nèi)底部緊固連接，導(dǎo)熱油儲(chǔ)油杯通過連通管與設(shè)于波導(dǎo)密封腔兩側(cè) 的導(dǎo)熱油進(jìn)、出口密封式緊固連接，導(dǎo)熱油則通過儲(chǔ)油杯及連通管注入波導(dǎo)密封腔。上述波導(dǎo)密封腔為前、后壁呈斜面的等腰梯形密封腔。所述金屬隔離片為兩側(cè)邊 (腰)為斜面的等腰梯形金屬隔離片，該金屬隔離片的兩側(cè)邊(腰)與所對(duì)應(yīng)的波導(dǎo)密封腔 的前、后內(nèi)壁之間設(shè)有一與其它隔離腔連通的間隙，以供導(dǎo)熱油流通。而所述分隔成前、后 兩側(cè)連通的一組隔離腔，其隔離腔的個(gè)數(shù)為2-5個(gè)。所述每個(gè)隔離腔中部與金屬隔離片平 行設(shè)置一個(gè)衰減片，各衰減片的兩側(cè)邊(腰)及上底邊與所對(duì)應(yīng)波導(dǎo)密封腔的前、后內(nèi)壁及 波導(dǎo)密封腔內(nèi)頂部之間均設(shè)有一間隙。本發(fā)明由于采用前、后內(nèi)壁為斜面的等腰梯形的波導(dǎo)密封腔，并將密封腔內(nèi)采用 金屬隔離片將其順軸向分隔成多個(gè)前、后兩側(cè)連通的隔離腔，每個(gè)隔離腔內(nèi)均設(shè)置一個(gè)衰 減片，金屬隔離片與衰減片的兩側(cè)邊(腰)均為斜面，有效地降低了駐波比、提高其功率容 量和傳導(dǎo)效率，金屬隔離片的設(shè)置又均分了電場，又有效地加強(qiáng)了衰減片對(duì)微波的吸收；在 波導(dǎo)密封腔內(nèi)充滿導(dǎo)熱系數(shù)為空氣導(dǎo)熱系數(shù)的五倍的導(dǎo)熱油作為導(dǎo)熱介質(zhì)、以快速地將熱 量傳遞到波導(dǎo)外的散熱片上。因而本發(fā)明具有駐波比很小(小于1. 10)，大幅度提高了散熱 效率和功率衰減量，所能承受的平均功率為背景技術(shù)的20倍左右，用于與功率微波測量系 統(tǒng)配套，可將大功率信號(hào)衰減到測量系統(tǒng)能夠測量的范圍之內(nèi)，且衰減頻率范圍寬、回波損 耗小，可靠性高等特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明衰減器立體結(jié)構(gòu)圖(軸測圖)；圖2為本發(fā)明衰減器軸向剖視圖(A-A圖)；圖3為本發(fā)明衰減器波導(dǎo)體橫向剖視圖(B-B視圖)及儲(chǔ)油杯局部剖視圖。圖中1.波導(dǎo)體、1-1.波導(dǎo)腔、1-2.密封腔、1-3.密封腔前、后斜面(石英玻璃 片)，2散熱片，3.儲(chǔ)油杯、3-1.閥門、3-2.連通管，4.金屬隔離片，5.衰減片，6.密封圈， 7.導(dǎo)熱油。
具體實(shí)施例方式以承受平均功率為IOKW的微波固體衰減器為例波導(dǎo)體1采用長為990mm的BJ22波導(dǎo)體，密封腔1-2的下底長790mm、上底長190mm、寬即為波導(dǎo)腔1_1寬度，密封腔前、后斜 面1-3本實(shí)施方式采用石英玻璃片對(duì)稱設(shè)置，石英玻璃片(長X寬X厚)362 X 122 X 3mm; 金屬隔離片4的下底長690mm、兩腰長均為305mm、高54. 61mm(即與波導(dǎo)腔1_1高度相同)、 厚1mm，上、下底邊分別焊結(jié)于波導(dǎo)腔1-1的上頂部和下底部，本實(shí)施方式設(shè)2個(gè)隔離片將密 封腔1-2順軸向分隔成中間寬為39. 22mm、兩側(cè)寬為34mm的3個(gè)隔離腔；衰減片5分設(shè)于 3個(gè)隔離腔內(nèi)，中間衰減片厚23mm、兩側(cè)衰減片厚均為18mm，各衰減片下底邊長均為720mm、 高均為50mm、兩側(cè)邊(腰)長均為304mm，分別與波導(dǎo)腔1_1的下底部緊固成一體；儲(chǔ)油杯 3(直徑X高)80 X 100mm、連通管3_2內(nèi)徑Φ IOmm ；本實(shí)施方式導(dǎo)熱油7采用320#油。
本實(shí)施例固體衰減器與微波測量系統(tǒng)配套用，其衰減量范圍為54. 5dB-57. 25dB， 駐波比VSWR小于1. 06，回波損耗很小，具有良好的匹配特性；可承受平均功率為10KW，為背 景技術(shù)的20倍左右。
權(quán)利要求
一種大功率微波固體波導(dǎo)衰減器，包括外部帶散熱片的波導(dǎo)體及設(shè)于波導(dǎo)體密封腔內(nèi)的衰減片，其特征在于在波導(dǎo)兩側(cè)還分別設(shè)有導(dǎo)熱油儲(chǔ)油杯，波導(dǎo)密封腔為采用金屬隔離片將其順軸向分隔成前、后兩側(cè)連通的一組隔離腔的密封腔，每個(gè)隔離腔中部與金屬隔離片平行設(shè)置一個(gè)衰減片，而在密封腔的兩側(cè)還分別設(shè)有一與儲(chǔ)油杯連通的導(dǎo)熱油進(jìn)、出口，密封腔及其各隔離腔內(nèi)均充滿導(dǎo)熱油；各金屬隔離片的上、下底邊分別與波導(dǎo)密封腔內(nèi)的頂部和底部固定，而各個(gè)衰減片則均通過其底邊與波導(dǎo)密封腔內(nèi)底部緊固連接，導(dǎo)熱油儲(chǔ)油杯通過連通管與設(shè)于波導(dǎo)密封腔兩側(cè)的導(dǎo)熱油進(jìn)、出口密封式緊固連接，導(dǎo)熱油則通過儲(chǔ)油杯及連通管注入波導(dǎo)密封腔。
2.按權(quán)利要求1所述大功率微波固體波導(dǎo)衰減器，其特征在于所述波導(dǎo)密封腔為前、 后壁呈斜面的等腰梯形密封腔。
3.按權(quán)利要求1所述大功率微波固體波導(dǎo)衰減器，其特征在于所述金屬隔離片為兩側(cè) 邊為斜面的等腰梯形金屬隔離片，該金屬隔離片的兩側(cè)邊與所對(duì)應(yīng)的波導(dǎo)密封腔的前、后 內(nèi)壁之間設(shè)有一與其它隔離腔連通的間隙，以供導(dǎo)熱油流通。
4.按權(quán)利要求1所述大功率微波固體波導(dǎo)衰減器，其特征在于所述一組隔離腔的個(gè)數(shù) 為2-5個(gè)。
5.按權(quán)利要求1所述大功率微波固體波導(dǎo)衰減器，其特征在于所述各衰減片的兩側(cè)邊 及上底邊與所對(duì)應(yīng)波導(dǎo)密封腔的前、后內(nèi)壁及波導(dǎo)密封腔內(nèi)頂部之間均設(shè)有一間隙。
全文摘要
該發(fā)明屬于微波器件中的大功率固體波導(dǎo)衰減器，包括散熱片，導(dǎo)熱油儲(chǔ)油杯，波導(dǎo)體及等腰梯形密封腔、設(shè)于密封腔內(nèi)的由等腰梯形金屬片分隔成的隔離腔及位于各隔離腔內(nèi)的等腰梯形衰減片，設(shè)于密封腔兩側(cè)與儲(chǔ)油杯連通的導(dǎo)熱油進(jìn)、出管(口)以及充滿密封腔的導(dǎo)熱油。該發(fā)明由于增設(shè)了金屬隔離片、衰減片及導(dǎo)熱油，有效地將駐波比降低到1.10以下、大幅度提高了功率容量和傳導(dǎo)效率；因而具有駐波比小、散熱效率高、功率衰減量大，所能承受的平均功率為背景技術(shù)的20倍左右，用于與功率微波測量系統(tǒng)配套，可將大功率信號(hào)衰減到測量系統(tǒng)能夠測量的范圍之內(nèi)，且衰減頻率范圍寬、回波損耗小，可靠性高等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01P1/22GK101989673SQ201010260169
公開日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者劉余, 張翠翠, 田雨, 童玲 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)