Нагрузка свч высокого уровня мощности

 

Использование: радиотехника СВЧ-диапазона. Сущность изобретения: нагрузка СВЧ высокого уровня мощности содержит короткозамкнутый отрезок волновода, через стенку которого под углом к его оси установлена диэлектрическая трубка, размещенная внутри металлического стакана, жестко прикрепленного к отрезку короткозамкнутого волновода. Открытые концы диэлектрической трубки и металлического стакана герметично соединены между собой. Другой конец диэлектрической трубки снабжен торцевой стенкой, размещенной с зазором относительно дна металлического стакана. Внутрь диэлектрической трубки введен вкладыш в виде трубки, между наружной поверхностью которой и внутренней поверхностью диэлектрической трубки образована полость для прохождения поглошающей жидкости. 2 ил.

Изобретение относится к волноводам, к вспомогательным устройствам, точнее к нагрузочным устройствам с рассеиванием мощности в нагрузке.

Известна нагрузка СВЧ, содержащая короткозамкнутый отрезок волновода, в котором установлен поглощающий материал [1] К недостаткам устройства следует отнести невозможность использования нагрузки на высоком уровне мощности ввиду сложности снятия тепла с объемного поглотителя.

Известна волноводная нагрузка, выполненная из металла с высоким удельным сопротивлением, поглощение в которой производится на внутренних поверхностях волновода [2] Недостаток нагрузки существенные габариты, большая масса при использовании нагрузки в сантиметровом диапазоне длин волн.

Известна волноводная нагрузка, содержащая короткозамкнутый отрезок волновода, через стенку которого под углом к его продольной оси установлена диэлектрическая трубка, размещенная в металлическом стакане, жестко прикрепленном к отрезку волновода, внутри которой размещен вкладыш, наружная поверхность которого образует с внутренней поверхностью диэлектрической трубки канал для протекания поглощающей жидкости.

Недостаток нагрузки существенно различные коэффициенты теплового линейного расширения волновода и диэлектрика и связанные с этим трудности герметизации на входе и выходе диэлектрической трубки при работе в широком температурном диапазоне. Кроме того, возможно распространение СВЧ-мощности на входе и выходе диэлектрической трубки в материале трубки, имеющем малые потери по СВЧ, и необходимость применения устройств, обеспечивающих также и электрогерметичность. Применение двух герметичных сочленений на входе и выходе диэлектрической трубки усложняет конструкцию, что также является недостатком прототипа.

Цель изобретения повышение герметичности устройства в широком диапазоне температур при одновременном повышении электрогерметичности и упрощении конструкции.

Это достигается следующим образом. В нагрузке СВЧ высокого уровня мощности, содержащей короткозамкнутый отрезок волновода, через стенку которого под углом к его оси установлена диэлектрическая трубка, размещенная в металлическом стакане, жестко прикрепленном к короткозамкнутому отрезку волновода, внутри которой размещен вкладыш, наружная поверхность которого образует с внутренней поверхностью диэлектрической трубки канал для протекания поглощающей жидкости, сама диэлектрическая трубка с одного конца снабжена торцевой стенкой, размещенной с зазором относительно дна металлического стакана, а открытые концы диэлектрической трубки и металлического стакана герметично соединены между собой, при этом вкладыш выполнен в виде трубки, а ее наружный конец и открытый конец диэлектрической трубки являются входом и выходом канала для протекания поглощающей жидкости соответственно.

В предлагаемой конструкции нагрузки СВЧ устранено влияние температурных деформаций на герметичность соединения диэлектрического тракта с волноводом, в результате чего можно повысить герметичность соединения. Кроме того, уменьшено в два раза количество соединений жидкостного диэлектрического тракта с волноводом, что также повышает герметичность конструкции и упрощает ее.

На фиг.1 изображена конструкция предлагаемой нагрузки; на фиг.2 волновод с нагрузкой, поперечный разрез.

К отрезку волновода 1 под углом к его оси жестко прикреплен металлический стакан 2, который является короткозамкнутым концом волновода. Внутри металлического стакана 2 установлена диэлектрическая трубка с торцевой стенкой, выполненная из диэлектрика с малыми потерями по СВЧ.

Открытые концы стакана 2 и диэлектрической трубки 3 герметично соединены между собой, а торцевая стенка диэлектрической трубки 3 может перемещаться по длине в металлическом стакане 2, для чего между торцевой стенкой диэлектрической трубки 3 и торцем металлического стакана 2 выполнен зазор Δ.

Внутрь диэлектрической трубки 3 со стороны открытого конца введен вкладыш 4 так, что между его наружной поверхностью и внутренней поверхностью диэлектрической трубки 3 образуется полость для прохождения поглощающей жидкости. Вкладыш 4 выполнен также в виде трубки. Наружный конец вкладыша-трубки 4 и открытый конец диэлектрической трубки 3 являются соответственно входом и выходом жидкостного диэлектрического тракта, по которому циркулирует поглощающая жидкость.

Герметичное соединение металлического стакана 2 и диэлектрической трубки 3 выполнено, например, в виде фланцевого соединения, для чего в конструкцию устройства введена втулка 5 со сквозным отверстием для прохождения трубки 4. Втулка 5 неподвижно прикрепляется к открытому торцу металлического стакана 2, а уплотнение 6 размещается в канавке, образованной между прилегающими торцами диэлектрической трубки 3 и металлического стакана 2.

Кроме того, в конструкцию устройства введена крышка 7, которая также прикрепляется к открытому торцу металлического стакана посредством фланцевого соединения с уплотнением 8. В крышке 7 выполнены два отверстия, к одному из которых присоединен наружный конец трубки 4, а другое сообщается с полостью для прохождения поглощающей жидкости.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При подаче СВЧ-мощности в волновод 1 поглощающая жидкость нагревается. При этом диэлектрическая трубка 3 также нагревается частично за счет потерь СВЧ-мощности и удлиняется, уменьшая зазор между дном металлического стакана 2 и торцевой стенкой диэлектрической трубки 3. При этом герметичное соединение открытых концов диэлектрической трубки и металлического стакана не испытывает температурных деформаций и, следовательно, геpметичность его не нарушается. Аналогично и при измерении температуры окружающей среды будет происходить только изменение зазора Δ. При изменении температуры может перемещаться и конец трубки 4, находящийся в диэлектрической трубке 3.

В предлагаемом устройстве герметизации подлежит только конец диэлектрической трубки 3, что существенно упрощает конструкцию устройства. Кроме того, упрощается электрогерметизация, так как металлический стакан 2 своим короткозамкнутым концом выполняет роль экрана, предотвращающего попадание СВЧ-энергии в диэлектрический тракт.

Для выполнения предложенного устройства могут быть использованы материалы, выпускаемые промышленностью. Был изготовлен макет, в котором в качестве материала диэлектрической трубки использовался фторопласт. В диапазоне температур окружающей среды -50-85^оС и давления 7 ати в жидкостном канале спада давления обнаружено не было. К_сти нагрузки составил не более 1,15 в диапазоне рабочих частот волновода, электрогерметичность более 80 дБ.

Использование изобретения позволит обеспечить качественное согласование в тракте в широком диапазоне частот с высоким уровнем мощности в широком диапазоне температур (при высоких давлениях в канале жидкостного охлаждения в частном случае выполнения, представленном на фиг.1). Кроме того, при существенной простоте конструкции и малых габарите и массе может быть получена качественная электрогерметичность устройства.

Формула изобретения

НАГРУЗКА СВЧ ВЫСОКОГО УРОВНЯ МОЩНОСТИ, содержащая короткозамкнутый отрезок волновода, через стенку которого под углом к его оси установлена диэлектрическая трубка, размещенная в металлическом стакане, жестко прикрепленном к короткозамкнутому отрезку волновода, и внутри которой размещен вкладыш, наружная поверхность которого образует с внутренней поверхностью диэлектрической трубки канал для протекания поглощающей жидкости, отличающаяся тем, что диэлектрическая трубка с одного конца снабжена торцевой стенкой, размещенной с зазором относительно дна металлического стакана, а открытые концы диэлектрической трубки и металлического стакана герметично соединены между собой, при этом вкладыш выполнен в виде трубки и ее наружный конец и открытый конец диэлектрической трубки являются входом и выходом канала для протекания поглощающей жидкости соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2