[发明专利]水冷型兆瓦量级高功率长秒冲毫米波传输波导转换开关

说明书

本发明属于高功率微波技术领域，具体公开水冷型兆瓦量级高功率长秒冲毫米波传输波导转换开关，包括真空密封腔体组件、微波通路切换组件和线性运动驱动机构组件，以及冷却水回路组件，微波通路切换组件包括微波直通波导、微波90度换向波导及微波90度反射镜，线性运动驱动机构组件由导向机构、驱动部分及驱动推杆组成，冷却水回路组件包括上冷却镜和滑动水道。有效减少微波损耗所产生的热负荷，保证了在未来连续波电子回旋共振加热系统中的正常应用，解决了线性移动位置精确控制、移动组件的有效水冷、真空动密封等技术难题。

技术领域

本发明属于高功率微波技术领域，具体涉及一种水冷型传输波导转换开关。

背景技术

对未来聚变研究实验堆乃至商业堆来说，电子回旋共振加热系统单条传输线的功率容量要求能够传输兆瓦量级、千秒量级的毫米波。为了达到此目的，有效的避免传输线因气体击穿而引起打火及高功率传输引起的热负荷，通常需要采用真空水冷传输部件构成电子回旋系统传输线。波导转换开关是电子回旋共振加热系统传输线的重要组成微波部件之一，其主要作用在于切换微波传输路径，即实现微波在注入真负载(装置等离子体)与微波全吸收水负载之间的转换，以便于在不同要求下进行电子回旋系统调试和聚变研究装置实验。

上述波导转换开关需要兼顾满足以下技术要求：(1)定位精度高，能够实现微波传输方向在不同通路之间的准确切换；(2)损耗小，能够传输兆瓦量级、千秒量级毫米波；(3)真空度为10^-3Pa，真空漏率为10^-9Pa·m3/s；(4)能够远程控制与监测状态。

已有的波导转换开关能够满足以上(1)、(3)、(4)项要求，但由于无法解决累积热负荷的问题而无法满足传输千秒兆瓦量级毫米波的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种水冷型兆瓦量级高功率长秒冲毫米波传输波导转换开关，以有效减少微波损耗所产生的热负荷，保证了在未来连续波电子回旋共振加热系统中的正常应用。

本发明的技术方案如下：

水冷型兆瓦量级高功率长秒冲毫米波传输波导转换开关，包括真空密封腔体组件、设于真空密封腔体组件内的微波通路切换组件和线性运动驱动机构组件，以及冷却水回路组件，所述的真空密封腔体组件为六面体，其六个面设有安装端口，所述的微波通路切换组件包括微波直通波导、微波90度换向波导及微波90度反射镜，三者均通过对应的安装端口安装；所述的线性运动驱动机构组件由置于真空密封腔体内的导向机构、置于真空密封腔体外的驱动部分及驱动推杆组成，所述的驱动推杆穿过导向机构与微波90度换向波导连接；所述的冷却水回路组件包括微波90度反射镜连接的上冷却镜、与上冷却镜连接的Z型水管转接头，一端与Z型水管转接头连接的滑动水道，与滑动水道另一端连接的冷却水管接头。

所述的导向机构包括安装在真空密封腔体底板的导向光轴、以及设于导向光轴下方的导向光轴支撑托板，所述的导向光轴两端与导向光轴支撑件连接。

所述的导向机构还包括设于真空密封腔体两侧下部的导向光轴支撑件，所述的导向光轴在导向光轴支撑托板的支撑下，两端与导向光轴支撑件连接。

所述的真空密封腔体组件包括真空密封腔体、前方的密封前面板，两者密封连接。

所述的安装端口包括微波输入端口、微波直通输出端口、90度换向微波输出端口、线性运动传动端口、水冷回路端口和真空抽气及监测端口。

所述的微波输入端口位于真空密封腔体后侧面、微波直通输出端口位于密封前面板上，90度换向微波输出端口位于真空密封腔体上表面，线性运动传动端口和水冷回路端口位于真空密封腔体侧面，真空抽气及监测端口位于密封前面板上。

所述的微波直通波导上的微波直通口与微波直通输出端口连通，微波90度换向波导和微波90度反射镜通过90度换向微波输出端口安装。