[发明专利]一种高功率旋转场铁氧体移相器

说明书

技术领域

本发明涉及一种高功率铁氧体移相器，尤其是一种高功率旋转场铁氧体移相器。

背景技术

高功率旋转场移相器是一种微波铁氧体器件，应用于机载雷达，在国内尚处于研制阶段，不仅是因为其电讯设计复杂，且由于其工作的特殊性，结构实现也非常困难，主要表现在：a)器件功率高，发热量大，需进行高效率液冷；b)其控制电枢耐温≤220℃，因此电枢安装完后，结构不能采用高温钎焊；c)由于馈线系统选用了乙二醇作为冷却液，工作压力达到1.5MPa，而乙二醇非绝缘介质，因此需在移相器极其有限的内部空间设计液冷通道，将冷却液与控制电枢进行隔离；d)中心薄壁波导管作为移相器工作时唯一可进行直接冷却的热量集中体，其与控制电枢接触处壁厚仅为0.3mm。

目前常用的高功率铁氧体器件的液冷方式有整体浸泡、高温钎焊等方法。整体浸泡虽然有比较高的冷却效率，但由于旋转场移相器特殊的工作体制，其主要发热体外紧套着一个16磁极电枢线圈，而馈线系统选用冷却液是非绝缘的乙二醇，一方面不能直接采用系统的冷却液进行浸泡，另一方面单独给移相器配备绝缘液冷系统，应用及维护成本又过于高昂，而如果移相器内部采用绝缘冷却液进行浸泡的话，没有可循环绝缘液冷系统，移相器散发的热量仍然无法通过冷却液带走。

高温钎焊技术是高压液冷腔制作的常用方案之一，但其焊接温度远远高于旋转场移相器中电枢线圈220℃耐受温度。此外，也尝试采用能量密度高、局部加热的熔焊方法—激光焊接或真空电子束等高能束焊接。但旋转场移相器的薄壁波导管和腔体壁板材料不同、厚薄悬殊又太大，即便采用高能束方法可以实现两种构件的连接，但由于焊缝的熔深太浅，仅为0.2mm，不能实现完全熔合均匀的连续焊缝，熔合不均匀的焊缝将在结构日后的承载过程中形成严重的应力集中，同时铝合金的熔焊变形明显，裂纹倾向严重，很难完全满足系统的耐压要求。

发明内容

本发明的目的在于针对上述技术问题提供一种更经济、耐功率水平及可靠性更高的高功率旋转场铁氧体移相器，此外，该移相器不需要附加额外的冷却系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种高功率旋转场铁氧体移相器，该移相器包括不锈钢腔体、铝腔体和波导管，波导管的外壁上设有毛细管通道，所述的不锈钢腔体通过毛细管通道与所述的铝腔体相连，波导管的内腔中设有铁氧体，铁氧体的二端均设有陶瓷头，毛细管通道的外表面设有电枢线圈。

所述的毛细管通道的二端均设有圆柱，不锈钢腔体和铝腔体分别设有与圆柱相连接的圆柱状凹面；所述的圆柱的内径与毛细管通道的内径大小相同且共圆心。

所述的波导管和毛细管通道为不锈钢材料。

所述的不锈钢腔体与毛细管通道的连接是通过将毛细管通道一端的圆柱与不锈钢腔体的圆柱状凹面连接后，再通过高温银铜焊料焊接。

所述的铝腔体和毛细管通道的连接是分别将毛细管通道另一端的圆柱表面和铝腔体的圆柱状凹面的内表面电镀银层，并在铝腔体的圆柱状凹面的外侧设置装有焊料沟槽，将所述的毛细管通道另一端的圆柱与铝腔体的圆柱状凹面连接后，再采用低温软钎焊的工艺方法焊接，从而形成焊缝。

所述的焊料是熔点为183℃的Sn63Pb37。

所述的另一端的圆柱外表面和铝腔体的圆柱状凹面的内表面分别电镀7-8μm银层。

所述的铝腔体的圆柱状凹面的外侧设置3个宽1mm深0.5mm沟槽。

所述的波导管和毛细管通道为一体化结构。

本发明技术方案中，通过毛细管通道的冷却液的循环冷却，在低气压高功率条件下移相器的最大温升为15℃，由于冷却液的进水温度不大于最高环境温度70℃，因此旋转场移相器的最高温度≤85℃，远小于Sn63Pb37焊料的熔点183℃，焊缝不会遭到破坏。

所述的低温钎焊工艺中的加热热源为可控温数显焊台，该加热方式可防止电枢线圈过热漆包线漆层熔化。

由于该器件结构选用材料、拼装方式的特殊性和器件高电性能要求，对结构件的中心波导孔的同轴度、表面粗糙度、器件结构拼装的对称性、垂直度、结构加工一致性都有非常高的要求。为实现这种结构，我们采取了高温、中温、低温三阶梯递减温度焊接的方式来实现，首先是铝腔体与不锈钢腔体各自高温焊，然后薄壁波导管与不锈钢腔体中温焊，最后薄壁波导管与铝腔体低温焊。

本发明的有益效果：

1）本技术方案的移相器采用了毛细管式微小液冷通道，在极其狭小空间实现液冷循环，在热量集中的薄壁波导管上设计毛细管式微小液冷通道，对其进行直接冷却，提升了冷却效率。