СВЧ-НАГРУЗКА
MICROWAVE LOAD

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано как оконечная нагрузка в волноводных трактах с высоким уровнем мощности.
Известна СВЧ-нагрузка высокого уровня мощности, содержащая отрезок волновода, на одном из концов которого выполнен срез под углом к его продольной оси, и диэлектрическую подложку, установленную на срезе, при этом на поверхность диэлектрической подложки со стороны волноводного канала нанесен слой коррозионно-устойчивого жаропрочного проводящего материала, диэлектрическая подложка выполнена из керамики с высокой теплопроводностью, а на наружной поверхности диэлектрической подложки установлен металлический фланец, прикрепленный вместе с диэлектрической подложкой к волноводному отрезку (патент РФ №2329574, Н01Р 1/26, 2006 г.).
Недостатками данной нагрузки являются:
- технологическая сложность изготовления керамической подложки нестандартных размеров, требуемых при изготовлении нагрузок низкочастотных диапазонов (в т.ч. и сантиметровых);
- нанесение на керамическую подложку слоя проводящего коррозионно-устойчивого жаропрочного материала требует применения специальных технологических процессов;
- при работе в реальных климатических условиях, и тем более агрессивных средах, реально доступные пленки коррозионно-устойчивого жаропрочного проводящего материала (вольфрама, тантала, хрома) не обладают достаточной коррозионной устойчивостью, что может привести к их коррозии или сгоранию в среде воздуха при сильном нагреве.
Наиболее близкой к заявленному техническому решению является СВЧ-нагрузка, в которой используется объемный поглотитель клинообразного типа (И.П.Бушминский. Изготовление элементов конструкций СВЧ. Волноводы и волноводные устройства. - М.: Высшая школа, 1974 г., с.177, рис.3.4.).
Недостатки данной конструкции:
- высокие технологические сложности изготовления при выполнении профиля поглотителя и корпуса самой нагрузки;
- неизбежные зазоры между поглотителем и волноводом и, как следствие, повышение переходного теплового сопротивления.
Перед авторами стояла задача создания СВЧ-нагрузки высокого уровня мощности, лишенной перечисленных недостатков.
Техническим результатом заявляемой СВЧ-нагрузки является ее конструктивное упрощение при одновременном улучшении ее технических характеристик.
Задача решена за счет того, что в СВЧ-нагрузке, содержащей кососрезанный металлический волновод и объемный поглотитель, имеющий хотя бы одну плоскую поверхность, плоская поверхность поглотителя совмещена с плоской поверхностью кососрезанного волновода, причем размеры плоской поверхности поглотителя превышают размеры плоской поверхности кососрезанного волновода.
Поглотитель помещен в металлический экран, электрически связанный с волноводом.
Поглотитель выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда.
Экран выполнен в виде радиатора.
Экран выполнен в виде фланца для закрепления нагрузки на радиатор.
Заявляемая СВЧ-нагрузка обладает совокупностью существенных признаков, не известных из уровня техники для изделий подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения.
Заявляемая СВЧ-нагрузка, по мнению заявителей и авторов, соответствует критерию «изобретательский уровень», т.к. не известна из доступных источников научной, технической и патентной информации на дату подачи заявки.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется при помощи чертежей, где:
- на фиг.1 предоставлен общий вид СВЧ-нагрузки (разрез вдоль оси волновода, параллельной его узкой стенке);
- на фиг.2 предоставлена конструкция СВЧ-нагрузки с применением экрана в виде фланца (разрез вдоль оси волновода, параллельной его узкой стенке, аксонометрия);
- на фиг.3 предоставлена конструкция СВЧ-нагрузки с применением экрана в виде радиатора (разрез вдоль оси волновода, параллельной его узкой стенке, аксонометрия).
СВЧ-нагрузка содержит кососрезанный волновод 1, объемный поглотитель 2, экран 3, выполненный в виде радиатора или фланца.
Устройство работает следующим образом.
Электромагнитная волна поступает на вход кососрезанного волновода 1, который плоскостью среза совмещен с плоской поверхностью объемного поглотителя 2. Электромагнитная волна, распространяющаяся в металлическом волноводе, попадает в волновод, одна из стенок которого представляет собой объемный поглотитель 2, вследствие чего быстро затухает. Параметры поглотителя 2 и толщины стенок кососрезанного волновода 1 выбираются из соображений превышения потерь на поглощение в нагрузке по сравнению с потерями на излучение. При необходимости обеспечения меньшего уровня излучения без увеличения размеров нагрузки объемный поглотитель 2 помещается в экран 3, выполненный в виде радиатора или фланца для крепления нагрузки на радиатор, электрически связанный с питающим волноводом. В данном случае для упрощения конструкции объемный поглотитель 2 может иметь форму прямоугольного параллелепипеда.
Для подтверждения правильности выбранного технического решения были изготовлены опытные образцы СВЧ-нагрузок Ka диапазона, в которых в качестве поглотителя использовалась керамическая пластина из нитрида алюминия с введенным в него мелкодисперсным порошком железа, у которых получены следующие технические характеристики:
- КСВН нагрузки - 1,05…1,1;
- долговременно рассеиваемая средняя мощность - 250 Вт;
- импульсная мощность - 7 кВт.
На основании произведенных испытаний можно сделать вывод, что СВЧ-нагрузка по своим электрическим характеристикам не уступает аналогам, но при этом имеет преимущество в конструктивном исполнении, так как не требует при ее производстве применения сложных технологических процессов, обладает высокой коррозионной устойчивостью, что позволяет использовать ее даже в агрессивных средах. При этом конструкция СВЧ-нагрузки из-за отсутствия зазоров между волноводом и объемным поглотителем имеет низкое переходное тепловое сопротивление.
На предприятии разработан комплект конструкторской документации на заявляемую СВЧ-нагрузку. Изготовлена опытная партия изделий, успешно прошедшая испытания, что подтверждает соответствие заявляемого решения критерию «промышленная применимость» для изобретения.