一种低杂波波导裂隙天线测试组件

技术领域

本发明涉及低杂波相位测量技术领域，具体涉及一种低杂波波导裂隙天线测试组件。

背景技术

中国环流器三号是我国自主研制的托卡马克核聚变实验装置。低杂波加热系统是中国环流器三号主要加热和电流控制手段之一。受限于托卡马克核聚变实验装置的结构特征，低杂波强场侧天线结构受到非常大的限制。中国环流器三号的低杂波强场侧天线结构是如图1所示的波导裂隙天线1。四路子波导11在侧向功分为八路裂隙子波导12，八路裂隙子波导12和无源波导13形成波导阵列，直面等离子体形成裂隙天线。由于受到尺寸的限制，该裂隙天线伸出的子波导长度较短。但在测试时需要将负载准确插入裂隙子波导中，这就需要裂隙子波导具有足够的长度，因而该裂缝天线不满足测试条件，需要设计一套测试组件。

发明内容

本发明目的在于：针对中国环流器三号的低杂波强场侧裂隙天线不能进行实验测试的问题，提供一种低杂波波导裂隙天线测试组件，该组件可以与裂隙天线相连，实现对中国环流器三号低杂波波导裂隙天线的测试工作。

本发明通过下述技术方案实现：

本发明提供了一种低杂波波导裂隙天线测试组件，包括：

同轴转换子波导，用于连接测试设备与波导裂隙天线上待测试的裂隙子波导；

多个负载固定子波导，用于分别连接波导裂隙天线上其余的裂隙子波导，且在每个所述负载固定子波导的末端插入有匹配负载以形成吸收单元；

支撑单元，用于与波导裂隙天线固定连接，以将所述同轴转换子波导和多个所述负载固定子波导固定在所述支撑单元上。

在上述方案中，通过设置同轴转换子波导将待测试的裂隙子波导与测试设备连接，其余的裂隙子波导连接负载固定子波导，并设置匹配负载吸收微波能量，支撑单元可以实现同轴转换子波导和负载固定子波导与波导裂隙天线固定连接；该测试组件通过同轴转换子波导和负载固定子波导，可以对波导裂隙天线上的裂隙子波导进行延伸，使其既能够与测试设备相连，同时满足测试时匹配负载的插入需求，利用上述设计，可以实现对中国环流器三号低杂波波导裂隙天线的性能测试。

在一些实施例中，所述同轴转换子波导为多台阶结构的矩形波导，且与波导裂隙天线相连的一段的内腔尺寸与裂隙子波导的尺寸一致。

在一些实施例中，所述同轴转换子波导与测试设备相连的一段为BJ32标准方波导。这样设计可以使同轴转换子波导与测试设备的波导接口适应。

在一些实施例中，所述负载固定子波导为矩形波导，且内腔尺寸与裂隙子波导的尺寸一致。

在一些实施例中，所述同轴转换子波导和所述负载固定子波导在与波导裂隙天线相连的一端均设有定位部，所述定位部用于在与裂隙子波导连接时起到定位作用。通过设置定位部，可以对同轴转换子波导和负载固定子波导进行定位，保证同轴转换子波导和负载固定子波导的内壁与裂隙子波导连接无错位。

在一些实施例中，所述定位部包括相对设置的两个定位凸台，两个所述定位凸台用于与裂隙子波导两侧的无源波导相配合以对所述同轴转换子波导和所述负载固定子波导定位。通过设置两个定位凸台，安装时两个定位凸台插入裂隙子波导两侧的无源波导中形成定位效果，可以限制同轴转换子波导和负载固定子波导与裂隙子波导的相对位置。

在一些实施例中，所述同轴转换子波导和所述负载固定子波导在与波导裂隙天线相连的一端均设有固定部，所述固定部用于与所述支撑单元形成固定连接。通过设置固定部，方便同轴转换子波导和负载固定子波导的安装固定。

在一些实施例中，所述固定部包括固定凸台，所述固定凸台上设置有固定孔，所述固定凸台通过紧固件穿入所述固定孔与所述支撑单元形成固定连接。这样设计使同轴转换子波导和负载固定子波导与天线端面紧密连接，也方便安装固定以及测试后拆卸。

在一些实施例中，所述支撑单元包括与波导裂隙天线固定连接的两个支撑板，两个所述支撑板上均设有用于固定所述同轴转换子波导和所述负载固定子波导的螺纹孔。这样设计方便在同轴转换子波导和负载固定子波导安装时，采用螺纹连接方式与支撑板形成固定连接，方便测试安装以及拆卸分离。

在一些实施例中，所述支撑板与所述波导裂隙天线栓接。这样设计方便测试时对支撑板进行安装连接，以及测试后从波导裂隙天线拆卸分离。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明通过设置同轴转换子波导将待测试的裂隙子波导与测试设备连接，其余的裂隙子波导连接负载固定子波导，并设置匹配负载吸收微波能量，支撑单元可以实现同轴转换子波导和负载固定子波导与波导裂隙天线固定连接；该测试组件通过同轴转换子波导和负载固定子波导，可以对波导裂隙天线上的裂隙子波导进行延伸，使其既能够与测试设备相连，同时满足测试时匹配负载的插入需求，利用上述设计，可以实现对中国环流器三号低杂波波导裂隙天线的性能测试。

附图说明

为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：

图1为波导裂隙天线的立体图；

图2为图1的正视图；

图3为图2中的A-A剖视图；

图4为本发明中的低杂波波导裂隙天线测试组件立体图；

图5为匹配负载的结构示意图；

图6为匹配负载的安装后剖切状态示意图；

图7为同轴转换子波导和负载固定子波导与波导裂隙天线的连接端的示意图；

图8为图7中的B处局部放大示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-波导裂隙天线，11-子波导，12-裂隙子波导，13-无源波导，2-同轴转换子波导，3-负载固定子波导，4-匹配负载，41-吸收部，42-把手，5-定位凸台，6-固定凸台，61-固定孔，7-支撑板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：存在A，同时存在A和B，存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施例中，省略对相同部件的详细说明。应理解，附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸，以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明，而不应对本申请构成任何限定。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)，除非另有明确具体的限定。

在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

请参照图2和图3，图2为中国环流器三号的低杂波强场侧的波导裂隙天线1的主视图，图3为图2中的A-A剖视图，图上的箭头表示微波传输路线。微波信号通过一分四的波导管分为四路子波导11，四路子波导11在天线侧向通过功分器分为八路裂隙子波导12，八路裂隙子波导12和无源波导13形成波导阵列，直面等离子体形成裂隙天线。由于在该波导裂隙天线1测试时，每次只能测试一路裂隙子波导12中的微波信号，因而需要采用多个如图5所示的负载来分别吸收未测试的其余几路裂隙子波导中的微波信号。然而，吸收时需要将负载如图6所示准确插入裂隙子波导中，由于负载的吸收部位通常具有一定的长度，这就需要裂隙子波导也具有足够的长度。但是由于受到波导裂隙天线设计尺寸的限制，该波导裂隙天线伸出的裂隙子波导长度L仅为3mm，因而该裂缝天线不满足测试条件。鉴于此，申请人通过深入研究发明了一种低杂波波导裂隙天线测试组件，以实现对中国环流器三号低杂波波导裂隙天线的性能测试工作。

请参照图4-图6，本申请实施例中提供的一种低杂波波导裂隙天线测试组件，包括：

同轴转换子波导2，用于连接测试设备与波导裂隙天线1上待测试的裂隙子波导12；

多个负载固定子波导3，用于分别连接波导裂隙天线1上其余的裂隙子波导12，且在每个所述负载固定子波导3的末端插入有匹配负载4以形成吸收单元；

支撑单元，用于与波导裂隙天线1固定连接，以将所述同轴转换子波导2和多个所述负载固定子波导3固定在所述支撑单元上。

在该波导裂隙天线1测试时由微波源向四路子波导11输入微波信号，然后逐一测试八路裂隙子波导12的微波相位，以及传输损耗等性能参数。

测试时通过同轴转换子波导2将待测试的一路裂隙子波导12与测试设备连接，其余的七路裂隙子波导12分别连接负载固定子波导3，并在各负载固定子波导3末端插入匹配负载4吸收微波能量。待该路裂隙子波导12测试完成后，将同轴转换子波导2与其他几路负载固定子波导3逐一交换位置，以测试其他几路裂隙子波导12的性能。

匹配负载4包括吸收部41和把手42，其中，吸收部41是用于吸收微波功率，把手42是方便匹配负载4的插拔操作。匹配负载4是利用特殊材料以及特殊形状来吸收微波功率，只要能够完全吸收掉传输过来的微波功率即可，使其不影响待测试的裂隙子波导。匹配负载4可以根据波导裂隙天线的裂隙子波导的尺寸和微波工作频率来设计。匹配负载4亦称“吸收负载”，是指能将微波功率几乎全部吸收而极少反射的负载。匹配负载4通常可以分为高功率和低功率两种，前者用石墨水泥、碳粉与环氧混合物或用水作负载；后者可用含羧基铁粉的黏合物做成。

通过设置同轴转换子波导将待测试的裂隙子波导与测试设备连接，其余的裂隙子波导连接负载固定子波导，并设置匹配负载吸收微波能量，支撑单元可以实现同轴转换子波导和负载固定子波导与波导裂隙天线固定连接；该测试组件通过同轴转换子波导和负载固定子波导，可以对波导裂隙天线上的裂隙子波导进行延伸，使其既能够与测试设备相连，同时满足测试时匹配负载的插入需求，利用上述设计，可以实现对中国环流器三号低杂波波导裂隙天线的性能测试。

根据本申请的一些实施例，所述同轴转换子波导2为多台阶结构的矩形波导，其具体包括三个同轴设置的矩形波导段，且与波导裂隙天线1相连的一段的内腔尺寸与裂隙子波导12的尺寸一致。通过设置同轴转换子波导可以将待测试一路的裂隙子波导进行延伸，以实现与测试设备的连接。

根据本申请的一些实施例，所述同轴转换子波导2与测试设备相连的一段为BJ32标准方波导。这样设计可以使同轴转换子波导与测试设备的波导接口适应。具体可以根据波导裂隙天线的裂隙子波导的尺寸和微波工作频率来设计同轴转换子波导。同轴转换子波导将波导裂隙天线的裂隙子波导转换为BJ32标准方波导。

根据本申请的一些实施例，所述负载固定子波导3为矩形波导，且内腔尺寸与裂隙子波导12的尺寸一致。通过设置负载固定子波导可以将其余七路未测试的裂隙子波导进行延伸，以便通过匹配负载对微波能量进行吸收。

请参照图7和图8，根据本申请的一些实施例，所述同轴转换子波导2和所述负载固定子波导3在与波导裂隙天线1相连的一端均设有定位部，所述定位部用于在与裂隙子波导12连接时起到定位作用。通过设置定位部，可以对同轴转换子波导和负载固定子波导进行定位，保证同轴转换子波导和负载固定子波导的内壁与裂隙子波导连接无错位。

根据本申请的一些实施例，所述定位部包括相对设置的两个定位凸台5，两个所述定位凸台5用于与裂隙子波导12两侧的无源波导13相配合以对所述同轴转换子波导2和所述负载固定子波导3定位。通过设置两个定位凸台，在安装同轴转换子波导和负载固定子波导时，两个定位凸台可以插入裂隙子波导两侧的无源波导中形成定位效果，从而可以限制同轴转换子波导和负载固定子波导与裂隙子波导的相对位置。

根据本申请的一些实施例，所述同轴转换子波导2和所述负载固定子波导3在与波导裂隙天线1相连的一端均设有固定部，所述固定部用于与所述支撑单元形成固定连接。通过设置固定部，方便同轴转换子波导和负载固定子波导的安装固定。

根据本申请的一些实施例，所述固定部包括固定凸台6，所述固定凸台6上设置有固定孔61，所述固定凸台6通过紧固件穿入所述固定孔61与所述支撑单元形成固定连接。这样设计使同轴转换子波导和负载固定子波导与天线端面紧密连接，也方便安装固定以及测试后拆卸。

根据本申请的一些实施例，所述支撑单元包括与波导裂隙天线1固定连接的两个支撑板7，两个所述支撑板7上均设有用于固定所述同轴转换子波导2和所述负载固定子波导3的螺纹孔。这样设计方便在同轴转换子波导和负载固定子波导安装时，采用螺纹连接方式与支撑板形成固定连接，方便测试安装以及拆卸分离。具体地，所述支撑板7分别设置于波导裂隙天线1的波导阵列的上下两侧。所述固定凸台6上与支撑板7相对的侧面与支撑板7之间留有间隙量，这样设计可以使同轴转换子波导和负载固定子波导安装时能够与波导裂隙天线的连接端形成紧密连接。每个支撑板7上沿长度方向均匀间隔设置有四个螺纹孔，同轴转换子波导2和负载固定子波导3安装对位后，通过将螺栓穿入固定凸台6上设置的固定孔61后与支撑板7上设置的螺纹孔连接，进而使同轴转换子波导和负载固定子波导的安装端面能够与波导裂隙天线的连接端形成紧密连接。

根据本申请的一些实施例，所述支撑板7与所述波导裂隙天线1的连接端通过螺栓形成固定连接。这样设计方便测试时对支撑板进行安装连接，以及测试后从波导裂隙天线拆卸分离。具体地，沿每个支撑板7的长度方向均匀间隔设置有五个通孔，安装时通过将螺栓穿过通孔后与波导裂隙天线的连接端相连。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。