本實用新型屬于微波技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大功率電子回旋共振加熱系統(tǒng)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)。

背景技術(shù)：

在核聚變研究中，為了將等離子體加熱到聚變反應(yīng)所需的溫度，通常需要采用多種加熱手段，電子回旋共振加熱是一種重要的等離子體加熱手段。電子回旋共振加熱系統(tǒng)主要由波源系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)及控保系統(tǒng)等組成，單套系統(tǒng)的功率通常為500kW到1MW。其中，傳輸系統(tǒng)的主要作用是將波源系統(tǒng)輸出的高功率微波高效的傳輸?shù)桨l(fā)射系統(tǒng)，從而注入到等離子體中加熱等離子體。

對于電子回旋共振加熱系統(tǒng)傳輸線而言，當(dāng)傳輸?shù)奈⒉üβ蚀笥?00kW時，為了有效的避免傳輸線因氣體擊穿而引起打火，通常需要使用真空傳輸線，使傳輸線的真空優(yōu)于10^-3Pa。對于這種類型的傳輸線，為了在不拆裝傳輸系統(tǒng)及不破壞真空傳輸線真空狀態(tài)的條件下，實現(xiàn)微波在注入真負載(裝置等離子體)與微波全吸收水負載之間的轉(zhuǎn)換，以便于在不同要求下進行電子回旋系統(tǒng)調(diào)試和托卡馬克裝置實驗，需要一種可在不同負載之間進行切換的波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)。上述波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)需要兼顧滿足以下技術(shù)要求：(1)定位精度滿足要求，能夠?qū)崿F(xiàn)微波傳輸方向在不同通路之間的準確切換，以保證波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)內(nèi)部的不同微波通路與傳輸系統(tǒng)的準直性，從而有效避免打火現(xiàn)象的發(fā)生；(2)作為一種傳輸高功率長脈沖毫米波的傳輸部件，要求波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)所造成的微波功率損耗應(yīng)盡可能小，以保證傳輸系統(tǒng)的效率；(3)考慮到波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)將用于真空傳輸系統(tǒng)中，其真空度要求為10^-3Pa，真空漏率要求為10^-9Pa·m³/s，要求該部件在進行微波通路切換時，不影響傳輸系統(tǒng)真空度；(4)由于電子回旋系統(tǒng)龐大，為了便于工作人員在實驗期間執(zhí)行波導(dǎo)開關(guān)動作，要求能夠在控制室進行遠程精確控制，并納入到電子回旋總控系統(tǒng)中。

本實用新型研制了一種應(yīng)用于電子回旋高功率毫米波真空傳輸系統(tǒng)中，低損耗、高定位精度、遠程可控的波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)，兼顧了以上各種技術(shù)要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是針對上述缺陷，提供一種可用于真空環(huán)境中實現(xiàn)微波通路切換的波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)。解決真空靜密封、真空動密封、線性移動位置精確控制等技術(shù)難題，保證真空環(huán)境下微波通路平滑、可靠切換的自動化控制；通過合理設(shè)計微波通道部件內(nèi)部齒形結(jié)構(gòu)，有效減少微波功率損耗，保證波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)能夠穩(wěn)定傳輸長脈沖、高功率、寬頻段毫米波。

本實用新型的技術(shù)方案如下所述：

一種大功率電子回旋共振加熱系統(tǒng)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)，包括1個四端口真空密封箱、波紋直波導(dǎo)、波紋直波導(dǎo)、波紋直波導(dǎo)，直通波導(dǎo)段、換向波導(dǎo)及線性運動機構(gòu)，所述四端口真空密封箱的一個端口為微波輸入口，兩個端口為微波輸出端口和微波輸出端口；所述四端口真空密封箱的微波輸入口與波紋直波導(dǎo)相連，微波輸出端口與波紋直波導(dǎo)相連，波紋直波導(dǎo)與微波輸出端口相連。

一種大功率電子回旋共振加熱系統(tǒng)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)，所述直波導(dǎo)、波紋直波導(dǎo)和波紋直波導(dǎo)的長度均為250mm。

一種大功率電子回旋共振加熱系統(tǒng)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)，所述直通波導(dǎo)段與換向波導(dǎo)連接后，在真空密封箱內(nèi)形成一個微波通路切換組件，所述微波通路切換組件安裝在1套線性運動機構(gòu)上；所述換向波導(dǎo)上設(shè)置有平面反射鏡。

一種大功率電子回旋共振加熱系統(tǒng)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)，所述平面發(fā)射井反射微波后，傳輸路徑切換為從波紋直波導(dǎo)傳至換向波導(dǎo)再傳至波紋直波導(dǎo)。

一種大功率電子回旋共振加熱系統(tǒng)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)，所述的換向波導(dǎo)移動至真空密封箱最左側(cè)時，直通波導(dǎo)段的微波輸入及輸出端口分別與波紋直波導(dǎo)及波紋直波導(dǎo)對接，微波傳輸路徑為波紋直波導(dǎo)傳至直通波導(dǎo)段再傳至紋直波導(dǎo)；當(dāng)直通波導(dǎo)段移動至真空密封箱最右側(cè)時，換向波導(dǎo)的微波輸入及輸出端口與分別與波紋直波導(dǎo)和波紋直波導(dǎo)對接，微波經(jīng)固定在換向波導(dǎo)上的平面反射鏡反射后，傳輸路徑切換為從波紋直波導(dǎo)傳至換向波導(dǎo)再傳至波紋直波導(dǎo)。

一種大功率電子回旋共振加熱系統(tǒng)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)，所述波紋直波導(dǎo)為微波輸入通道，波紋直波導(dǎo)為微波直通輸出通道，波紋直波導(dǎo)為微波90度換向輸出通道。

一種大功率電子回旋共振加熱系統(tǒng)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)，所述的真空密封箱內(nèi)部設(shè)置有導(dǎo)向連桿，導(dǎo)向連桿一端與真空密封箱內(nèi)微波通路切換組件連接，固定在換向波導(dǎo)上，導(dǎo)向連桿的另一端與置于真空密封箱外面的連結(jié)法蘭連接；在連接法蘭與真空密封箱第四個端口之間通過真空波紋管做真空動密封。

一種大功率電子回旋共振加熱系統(tǒng)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)，所述的真空密封箱外部設(shè)置有電機絲桿，所述電機絲桿的一端與連接法蘭連接，另一端與步進電機連接。

一種大功率電子回旋共振加熱系統(tǒng)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)，所述電機通過1套電機控制系統(tǒng)實現(xiàn)其參數(shù)設(shè)置及轉(zhuǎn)動控制，并通過以太網(wǎng)實現(xiàn)與電子回旋主控系統(tǒng)的通訊。

本實用新型的有益效果為：本實用新型主要涉及真空環(huán)境下的微波通路切換的自動化控制，主體機構(gòu)置于密閉的真空腔內(nèi)，動力源置于真空腔外，合理的動靜密封結(jié)構(gòu)結(jié)合保證高真空度，同時低成本的解決了真空密封和線性位置精度兩個難題，結(jié)構(gòu)簡潔，便于檢修和維護。本實用新型的電子回旋共振加熱系統(tǒng)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)適用于高功率毫米波傳輸線中微波傳輸路徑的切換，在真空條件下微波通路切換平滑可靠，定位精度高，微波功率損耗小。

附圖說明

圖1為本實用新型電子回旋共振加熱系統(tǒng)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型電子回放共振加熱系統(tǒng)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)整體外形示意圖；

圖中，1-真空密封箱；2-波紋直波導(dǎo)；3-波紋直波導(dǎo)；4-波紋直波導(dǎo)；5-直通波導(dǎo)段；6-換向波導(dǎo)；7-平面反射鏡；8-線性運動機構(gòu)；9-導(dǎo)向連桿；10-真空波紋管；11-連結(jié)法蘭；12-電機絲桿；13-步進電機；22-微波輸入口；33-微波輸出端口；44-微波輸出端口；55-真空密封箱第四個端口。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的電子回旋共振加熱系統(tǒng)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)進行詳細說明。

一種電子回旋共振加熱系統(tǒng)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)的主要結(jié)構(gòu)包括：1個四端口真空密封箱1，四端口真空密封箱1中的三個端口通過波紋直波導(dǎo)2、波紋直波導(dǎo)3、波紋直波導(dǎo)4，分別與傳輸系統(tǒng)的傳輸線相連，所述波紋直波導(dǎo)2、波紋直波導(dǎo)3和波紋直波導(dǎo)4的長度為250mm；所述四端口真空密封箱1的一個端口為微波輸入口22，兩個端口為微波輸出端口33和微波輸出端口44；所述四端口真空密封箱1的微波輸入口22與波紋直波導(dǎo)2相連，微波輸出端口33與波紋直波導(dǎo)3相連，波紋直波導(dǎo)4與微波輸出端口44相連。

一段直通波導(dǎo)段5與換向波導(dǎo)6緊密連接后，形成一個微波通路切換組件，所述微波通路切換組件安裝在1套線性運動機構(gòu)8上，通過1套線性運動機構(gòu)8實現(xiàn)其在真空密封箱1內(nèi)的線性往復(fù)運動；平面反射鏡7固定在換向波導(dǎo)6上，用于將微波反射到垂直于微波輸入方向的通路；導(dǎo)向連桿9置于真空密封箱內(nèi)1，導(dǎo)向連桿9一端與真空密封箱1內(nèi)微波通路切換組件連接，固定在換向波導(dǎo)6上，導(dǎo)向連桿9的另一端與置于真空密封箱1外面的連結(jié)法蘭11連接；真空密封箱外的電機絲桿12一端與連接法蘭11連接，另一端與步進電機13連接，在連接法蘭11與真空密封箱1第四個端口55之間通過真空波紋管10做真空動密封，并將真空密封箱1外的直線運動傳遞到真空密封箱1內(nèi)；1套電機控制系統(tǒng)實現(xiàn)對步進電機13的參數(shù)設(shè)置及轉(zhuǎn)動控制，并通過以太網(wǎng)實現(xiàn)與電子回旋主控系統(tǒng)的通訊。

本實施例中，電子回旋共振加熱系統(tǒng)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)通過下述方法切換微波傳輸通路：波紋直波導(dǎo)2為微波輸入通道，波紋直波導(dǎo)3為微波直通輸出通道，波紋直波導(dǎo)4為微波90度換向輸出通道；當(dāng)真空密封箱1內(nèi)的換向波導(dǎo)6移動至真空密封箱1最左側(cè)時，直通波導(dǎo)段5的微波輸入及輸出端口分別與波紋直波導(dǎo)2及波紋直波導(dǎo)3對接，微波傳輸路徑為波紋直波導(dǎo)2傳至直通波導(dǎo)段5再傳至紋直波導(dǎo)3；當(dāng)真空密封箱1內(nèi)的直通波導(dǎo)段5移動至真空密封箱1最右側(cè)時，換向波導(dǎo)6的微波輸入及輸出端口與分別與波紋直波導(dǎo)2和波紋直波導(dǎo)4對接，微波經(jīng)固定在換向波導(dǎo)6上的平面反射鏡7反射后，傳輸路徑切換為從波紋直波導(dǎo)2傳至換向波導(dǎo)6再傳至波紋直波導(dǎo)4。