具体实施方式

本申请实施例通过提供一种大功率波导同轴水冷负载，解决了现有技术中由于波导同轴转换处的场强大小不均匀，造成非均匀分配输出，能量吸收体吸收的功率大小不相等，使得能量吸收体超负荷工作甚至烧毁的技术问题。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本申请实施例通过在所述第一连接体和所述第二连接体的内壁面之间留设间隙，两者非接触耦合，使得信号经过同轴功分器分成若干路信号均匀输出，分配损耗均匀等分，能量吸收体吸收的功率大小相等，有效解决了现有技术中由于波导同轴转换处的场强大小不均匀，造成非均匀分配输出，能量吸收体吸收的功率大小不相等，使得能量吸收体超负荷工作甚至烧毁的技术问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

图2～5分别是本申请一实施例提供的一种大功率波导同轴水冷负载的主视图、剖视图、图3中A-A向剖视图和部分剖视图，如图2～5所示，所述波导同轴水冷负载包括依次连接的波导接口、同轴接口、同轴功分器、若干个能量吸收体500和用于吸收所述能量吸收体500的能量的水冷系统，具体的，所述波导接口为矩形波导，经轴端口(即所述同轴接口)，与同轴功分器连接，所述同轴功分器的输出端连接所述能量吸收体500。

在本实施例中，所述同轴功分器，为一分六路同轴功分器，平均功率为300KW输入信号被等辐同相均分成六路平均功率为50KW的信号输出，均被能量吸收体500吸收转化成热量。

如图2～5所示，所述波导同轴水冷负载还包括凸台102、第一连接体203和第二连接体204，其中：

所述凸台102包括相连的第一段和第二段，且所述第一段固定在所述波导接口的内壁面上，所述第二段延伸至所述同轴接口内；

所述第一连接体203设置在所述同轴接口内，且所述第一连接体203的第一端与所述凸台102的第二段固定连接；

所述第二连接体204设置在所述同轴功分器内并与所述同轴功分器接触连接，且面向所述第一连接体203的一端(即左端)设有开口，所述第一连接体203的第二端(即右端)经所述开口插入所述第二连接体204内，且所述第一连接体203和所述第二连接体204的内壁面之间不接触，且具有间隙。

图6为本申请一实施例提供的一种大功率波导同轴水冷负载的电场分布剖面图，图中的颜色深浅表示电场强度V/m(伏每米)，箭头表示电场方向，由图6可知，所述第一连接体203的上半部分的电场强度虽大于下半部分的电场强度，但是经过非接触的耦合，即所述第一连接体203和所述第二连接体204的内壁面之间具有间隙，所述第二连接体204的上半部分的电场强度与下半部分的电场强度几乎相同，从而使得信号经过同轴功分器分成若干路信号均匀输出，分配损耗均匀等分，能量吸收体吸收的功率大小相等，在本实施例中，平均功率为300KW输入信号被等辐同相均分成六路平均功率为50KW的信号输出，均被能量吸收体吸收转化成热量，有效解决了现有技术中由于波导同轴转换处的场强大小不均匀，造成非均匀分配输出，能量吸收体吸收的功率大小不相等，使得能量吸收体超负荷工作甚至烧毁的技术问题。

进一步的，所述波导接口包括波导端口100和波导端口本体101，所述同轴接口包括同轴端口200和同轴端口本体201，所述波导端口本体101与所述同轴端口200同轴连接，所述同轴端口本体201与所述同轴功分器同轴连接。

具体的，所述波导端口本体101的右端焊接有同轴端口200，所述同轴端口本体201的左端与同轴端口200通过螺钉固定连接，同轴端口本体202的右端与盖板202通过螺钉、密封圈固定连接。

进一步的，所述第一段是若干级台阶，且若干级所述台阶自所述波导接口向所述同轴接口方向(自左向右)逐渐升高并对准所述波导端口100；所述台阶的底面固定在所述波导端口本体101的内壁面上，最高的所述台阶处位于所述同轴端口200处；所述第二段呈圆柱体状，且所述第二段与所述同轴端口200同轴设置。具体的，在本实施例中，所述第一段是三级台阶，且各级所述台阶的宽度相同。

进一步的，所述第一连接体203与所述同轴端口200同轴设置，所述第一连接体203包括自所述同轴接口向所述同轴功分器方向直径逐渐减小的两节第一金属圆柱体(金属圆柱体)，所述第二段插入直径较大的所述第一金属圆柱体内并通过连接组件固定相连；所述第二连接体204是空心的第二金属圆柱体，且所述第二连接体204固定在所述同轴功分器内；直径较小的所述第一金属圆柱体插入所述第二金属圆柱体内。

进一步的，所述同轴功分器包括金属盖板202和若干个连接头207，其中：

所述同轴功分器面向所述能量吸收体500的一端设有盖板202，所述同轴功分器内等角度间隔设有若干个金属块体206，且若干个所述块体206在所述盖板202上的投影围成一圈；所述块体206的内端分别与所述第二连接体204固定相连，所述块体206的外端分别连接有第三连接体205，所述第三连接体205与连接头207一一对应并相连，所述连接头207与所述能量吸收体500一一对应并相连。具体的，所述盖板202是金属的圆形板，六个所述块体206在所述盖板202上的投影沿着所述盖板202的圆周方向围成一圈；所述第三连接体205是金属圆柱体状，所述盖板202上设置有六个通孔，所述第三连接体205分别穿过所述通孔并与对应的连接头207相连接。

进一步的，所述第二连接体204通过螺栓与所述盖板202固定相连，从而起到接地短路的功能。

进一步的，所述冷却系统包括第一进水管903、进水口600、第一出水管1003和出水口700；每个能量吸收体500均包括第一内导体和设置在所述第一内导体内(在本实施例中是第一中空柱体)的中空腔(在本实施例中是聚四氟乙烯材料的第二中空柱体)，所述第一内导体靠近所述同轴功分器的一端封闭，另一端通过第一出水管1003与出水口700连通，所述中空腔靠近所述同轴功分器的一端与所述第一内导体连通，另一端通过第一进水管903与进水口600连通；冷却水沿着能量吸收体500的第一内导体内壁从左端流到右端再流出，对能量吸收体500的第一内导体进行流水冷却降温。

所述能量吸收体500的第一内导体的外表面上附着有用于吸收能量的电阻吸收体，所述第一内导体外套设有用于防止能量散出的第一外导体，所述连接头207包括第二内导体和套设在所述第二内导体外的第二外导体，其中：所述第一外导体的左端与所述第二外导体连接，所述第一内导体的左端与所述第二内导体连接，所述第一外导体的右端与所述第一内导体的右端密封连接，以起到封闭作用，使得能量不外散，均被所述电阻吸收体吸收。在本实施案例中，能量吸收体500的平均功率为50KW。

所述冷却系统还包括第一冷却板300和第二冷却板400，其中：

所述第一冷却板300设置在所述波导端口本体101的外壁面上，且与所述凸台102隔着所述波导端口本体101的壁面内外对应，所述第一冷却板300内设有第一冷却管，所述第一冷却管的一端通过第二进水管901与所述进水口600连通，所述第一冷却管的另一端通过第二出水管1001与所述出水口700连通；

所述第二冷却板400设置在所述盖板202的外表面上，所述第二冷却板400内设有第二冷却管，所述第二冷却管的一端通过第三进水管902与所述进水口600连通，所述第二冷却管的另一端通过第三出水管1002与所述出水口700连通。

所述第一冷却板300和所述第二冷却板400分别加强了所述波导接口处和所述同轴功分器处的散热。

进一步的，所述第一冷却管和所述第二冷却管均是S形管，增加了传热面积，且所述第一冷却管、所述第二冷却管均是金属管，所述第一冷却板300和第二冷却板400均是金属板，金属具有较好的传热效果，加强了散热效果，从而提高了冷却降温的效果。

进一步的，所述进水口600依次通过总进水管900与第一水分配器800连通，第一水分配器800分别与所述主进水管、第二进水管901和第三进水管902连通；

所述主进水管通过所述第二水分配器801分别与六个所述第一进水管903一一连通；

若干个所述第一出水管1003均通过第二水分配器801与主出水管1000连通；

所述主出水管1000、所述第二出水管1001和所述第三出水管1002通过第一水分配器800与总出水管连通，所述总出水管与所述出水口700连通。

进一步的，所述波导同轴水冷负载还包括温度控制系统，所述温度控制系统包括：

第一温度传感器，设置在所述主进水管上，以采集流入所述能量吸收体500的冷却水的进口温度信息；

第二温度传感器1100，设置在所述第一出水管1003上，以实时采集从所述能量吸收体500内流出的冷却水的出口温度信息；

流量传感器1200，设置在所述主出水管1000上，以实时采集从所述能量吸收体500内流出的冷却水的流量信息；

处理器，输入端与所述第一温度传感器、所述第二温度传感器1100和所述流量传感器1200分别相连，以接收所述进口温度信息、出口温度信息和所述流量信息，并根据所述进口温度信息、所述出口温度信息和所述流量信息控制所述波导同轴水冷负载输入功率的大小。

具体的，所述的处理器内预存有出口温度阈值(例如100度)，所述处理器比较所述冷却水的所述出口温度与所述出口温度阈值的大小，当所述冷却水的出口温度大于所述出口温度阈值时，所述处理器降低所述波导同轴水冷负载输入功率的大小，从而保护所述水冷负载。

图7是现有技术中一种大功率波导同轴水负载的热仿真图，如图7所示，环境温度293K(20℃)，持续输入平均功率300KW，第一柱体的最高温度达到449K(176℃)，虽然在第五法兰盘处进行水循环冷却，但是由于第一柱体与第五法兰盘非接触，第一柱体的降温效果非常有限，由于第一柱体得不到及时冷却降温，使得整个大功率波导同轴水负载温度上升，输入端口的驻波比恶化甚至超出指标范围，影响整个系统的正常工作。

图8是本申请一实施例中提供的一种大功率波导同轴水冷负载未设置所述第一冷却板300和所述第二冷却板400时的热仿真图，环境温度293K(20℃)，持续输入平均功率300KW，第一连接体203和第二连接体204的最高温度达到703K(430℃)。

图9是本申请一实施例中提供的一种大功率波导同轴水冷负载设置所述第一冷却板300和所述第二冷却板400并开启时的热仿真图，环境温度293K(20℃)，持续输入平均功率300KW，第一连接体203和第二连接体204的最高温度为350K(77℃)。

由图7～9可知，本申请实施例通过设置所述第一冷却板300和所述第二冷却板400来增加所述波导同轴水冷负载的散热，使得所述波导同轴水冷负载具有较好的冷却效果。

图10是本申请一实施例中提供的一种大功率波导同轴水冷负载的三维电磁仿真回波损耗曲线图，回波损耗优于40dB。

图11是现有技术中一种大功率波导同轴水负载的三维电磁仿真插入损耗曲线图，从图11得知，插入损耗之间的最大差值是0.29dB。图12是本申请一实施例提供的一种大功率波导同轴水冷负载的三维电磁仿真插入损耗曲线图，插入损耗之间的最大差值0.07dB。

图10～图11中，横轴均表示Frequency(频率)，单位是GHz；纵轴分别表示回波损耗、插入损耗和插入损耗，单位均是dB。图10中出现的数字1、2、3是图中的3个点的标识，图11～12中出现的数字1、2、3、4、5、6是各自图中的6个点的标识。

综上，本申请实施例所述波导同轴水冷负载至少具有如下有益效果：

(1)本申请实施例所述波导同轴水冷负载具有的平均功率能达到300KW；

(2)本申请实施例所述波导同轴水冷负载的同轴功分器均匀分配输出，能量吸收体吸收的功率大小相等，能量吸收体正常工作，不易损坏；

(3)本申请实施例所述波导同轴水冷负载尤其可满足工作频率中心点650MHz，频段带宽±20MHz；拥有较低的反射系数，输入端口的回波损耗优于30dB；

(4)本申请实施例所述波导同轴水冷负载的所述温度控制系统能控制波导水冷负载的温度在合理的范围内，能正常持续性工作；

(5)本申请实施例所述波导同轴水冷负载结构简单，性能稳定可靠，便于使用，且采用模块化设计，维修方便，降低生产成本。

应当理解的是，虽然在这里可能使用量术语“第一”、“第二”等等来描述各个单元，但是这些单元不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个单元与另一个单元进行区分。举例来说，在不背离示例性实施例的范围的情况下，第一单元可以被称为第二单元，并且类似地第二单元可以被称为第一单元。

在本说明书中提到或者可能提到的外、中间、内等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

以上所述，仅为本申请的较佳实施例，并非对本申请任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本申请方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本申请的等效实施例；同时，凡依据本申请的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本申请的技术方案的范围内。