High-Power Water-Cooled RF Load

This paper presents the design of a water-cooled radio-frequency(RF) load with simple structure, for use in the ultrahigh-frequency (UHF) band. After establishing a formula to obtain the physical properties that affect RF matching, we measure the permittivity and $tan{\delta}$(Loss tangent) of tap water. Because the temperature of tap water increases upon applying high power, we measure the permittivity and $tan{\delta}$ for all changes in the temperature of tap water. In order to reduce the length of the water-load, molybdate with high $tan{\delta}$ is mixed with tap water. The loss tangent of the mixture is found to be approximately 26 times higher than that of tap water. Finally, we manufacture a water-cooled RF load and measure its characteristics. A reflection coefficient of -19 dB and bandwidth of 15 % is obtained at 460 MHz.

고출력 마이크로파 수냉식 RF Load 설계

본 논문은 고출력 RF load 중 간단한 구조를 갖는 UHF 대역의 수냉식 RF load를 설계하였다. RF 정합에 영향을 주는 물성을 얻기 위한 수식을 정립 후, load에 채어줄 수돗물의 유전율과 $tan{\delta}$(Loss tangent)을 측정하였다. 또한, 높은 출력의 전자파가 인가될 경우, 수돗물의 온도가 올라가기 때문에 온도의 변화에 따른 유전율과 $tan{\delta}$의 변화도 측정하였다. Water-load의 길이를 줄이기 위해 molybdate를 수돗물과 혼합시켜 주어 농도에 따른 물성 변화도 측정하였다. 측정 결과, 일반 냉각수에 비해서 혼합물의 경우 $tan{\delta}$ 값이 약 26배 증가함을 확인하였다. 이를 바탕으로 수냉식 RF load를 제작하였고, 주파수 460 MHz에서 반사계수 -19 dB, 대역폭 15 %의 우수한 결과를 얻었다.