專利名稱：一種可實現(xiàn)微波設(shè)備小型化的磁控管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁控管，特別是一種用于5. 8GHz頻段的微波爐、工業(yè)微波設(shè)備等且可實現(xiàn)微波設(shè)備小型化的磁控管。
背景技術(shù)：
磁控管是產(chǎn)生微波的真空電子管，因為振蕩效率高，微波輸出功率大，除了廣泛應(yīng)用于家用微波爐以外，還廣泛用作工業(yè)加熱、化學(xué)處理等微波處理設(shè)備的微波功率發(fā)生源。 而隨著微波技術(shù)的發(fā)展，需要更高頻率的磁控管如5. 8GHz頻段連續(xù)波磁控管等，來提高微波-熱轉(zhuǎn)換效率，從而生產(chǎn)效率提高，實現(xiàn)節(jié)能減排的目標。如圖1所示，現(xiàn)有磁控管一般由陽極部件、陰極部件2、輸出部件以及形成磁回路的等主要部件構(gòu)成。磁控管中央部分安裝陰極部件2，與其同軸地安裝陽極部件；陰極部件 2包括帶有屏蔽帽的中心支桿組件和邊支桿組件；陽極部件是由陽極筒1、葉片11、大交連環(huán)12、小交連環(huán)13以及天線構(gòu)成。在陽極部件的軸向方向?qū)ΨQ地安裝一對錐形的磁極3， 磁極3與安裝在磁極外側(cè)的磁鐵9和外部支架組件以及安裝底板構(gòu)成磁回路。輸出部件由一端安裝在任意葉片11上的天線4、磁極3外側(cè)的金屬管殼5、輸出陶瓷6和排氣管7以及天線帽8構(gòu)成。如圖2所示，在實際使用中，輸出部件中從輸出陶瓷6到天線帽8以及與之相連接的天線4形成激勵探頭，伸入到矩形波導(dǎo)10中，實現(xiàn)磁控管的輸出天線4與矩形波導(dǎo)10間的阻抗變換過渡。其中輸出部件伸入矩形波導(dǎo)10中的尺寸及相對波導(dǎo)短路面的距離將決定磁控管的微波功率有效地傳送到負載?，F(xiàn)有2. 45GHz頻段的磁控管輸出部及矩形金屬波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)尺寸主要按如下設(shè)定
輸出部伸入金屬矩形波導(dǎo)中的長度為^T30mm，天線帽的長度為16 18mm，排氣管剪斷長度為1廣14mm。金屬矩形波導(dǎo)的截面尺寸為54. 6mm。如要使微波設(shè)備小型化，需要對矩形波導(dǎo)的尺寸進行小型化處理，而現(xiàn)有2. 45GHz 頻段的磁控管輸出部件，其尺寸較大，安裝在較小尺寸的波導(dǎo)內(nèi)時，易造成絕緣距離不足導(dǎo)致打火等問題，同時，因輸出部件不能很好地實現(xiàn)從磁控管到金屬矩形波導(dǎo)的阻抗匹配過渡，從而使得負載駐波大，造成磁控管輸出功率低，工作不穩(wěn)定等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于考慮以上問題，提供一種可實現(xiàn)微波設(shè)備小型化的磁控管，在不影響輸出效率和穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，能實現(xiàn)用于較小尺寸的波導(dǎo)，從而能達到設(shè)備小型化的目的。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是，一種可實現(xiàn)微波設(shè)備小型化的磁控管，
包括陽極部件、陰極部件、輸出部件以及磁回路部件，陽極部件由圓筒狀的陽極筒、固定在陽極筒的內(nèi)壁表面上的呈放射狀的多個陽極葉片以及大交連環(huán)、小交連環(huán)組成；陰極部件為與上述陽極同軸裝配的螺旋狀結(jié)構(gòu)；在沿上述陽極部件軸方向上安裝的錐狀磁極與
3安裝在磁極外側(cè)的磁鐵構(gòu)成磁回路部件；在所述磁極的外側(cè)分別安裝有用作微波功率輸出的輸出部件，所述輸出部件包括天線、金屬管殼、輸出陶瓷、排氣管以及天線帽，其中天線一端與陽極部件中的任意葉片相連接，另一端穿過磁極上的孔，通過金屬管殼和輸出陶瓷，最終與排氣管連接在一起，其特征是，所述排氣管下端連接有階梯狀金屬薄殼結(jié)構(gòu)體，所述階梯狀金屬薄殼結(jié)構(gòu)體由有效電長度為L的至少兩段不同直徑和高度的圓筒連接構(gòu)成，其有效電長度L在0. 10 λ、. 2 λ范圍內(nèi)，其中λ為磁控管π模振蕩波長。上述階梯狀金屬薄殼結(jié)構(gòu)體內(nèi)部沿軸方向階梯的級數(shù)為2以上。上述階梯狀金屬薄殼結(jié)構(gòu)體內(nèi)部階梯沿軸方向的高度hi為3飛mm，及與輸出陶瓷連接的翻邊高度h2為廣3mm，階梯狀金屬薄殼結(jié)構(gòu)體的圓筒部直徑drl的最大值與輸出陶瓷內(nèi)部直徑dr2的關(guān)系為drl ( 0. 95dr2。上述排氣管剪斷處長度La為6. 5mm以下。本發(fā)明的有益效果是，由于采用了排氣管下端連接有階梯狀金屬薄殼結(jié)構(gòu)體，并減小了輸出部件各組成件的尺寸，使得磁控管的輸出部件總長度大大縮小，且能夠使得磁控管到波導(dǎo)的阻抗實現(xiàn)匹配過渡，從而磁控管工作穩(wěn)定，輸出效率高；磁控管輸出部件在不影響磁控管輸出效率和穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，能實現(xiàn)用于較小尺寸的波導(dǎo)，從而能達到設(shè)備小型化的目的。


圖1為現(xiàn)有磁控管的剖面圖2為現(xiàn)有磁控管輸出部件在金屬矩形波導(dǎo)中的位置示意圖； 圖3為本發(fā)明實施例1的輸出部件剖面圖； 圖4為本發(fā)明實施例2的輸出部件剖面圖； 圖5為本發(fā)明輸出部件在金屬矩形波導(dǎo)中的位置示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。實施例1
如圖3所示，一種可實現(xiàn)微波設(shè)備小型化的磁控管，包括陽極部件、陰極部件2、輸出部件以及磁回路部件，陽極部件由圓筒狀的陽極筒1、固定在陽極筒1的內(nèi)壁表面上的呈放射狀的多個陽極葉片11以及大交連環(huán)12、小交連環(huán)13組成；陰極部件2為與上述陽極同軸裝配的螺旋狀結(jié)構(gòu)；在沿上述陽極部件軸方向上安裝的錐狀磁極3與安裝在磁極3外側(cè)的磁鐵構(gòu)成磁回路部件；在所述磁極3的外側(cè)分別安裝有用作微波功率輸出的輸出部件，所述輸出部件包括天線4、金屬管殼5、輸出陶瓷6、排氣管7以及天線帽8，其中天線4 一端與陽極部件中的任意葉片11相連接，另一端穿過磁極3上的孔，通過金屬管殼5和輸出陶瓷 6，最終與排氣管7連接在一起，所述排氣管7下端連接有階梯狀金屬薄殼結(jié)構(gòu)體14，所述階梯狀金屬薄殼結(jié)構(gòu)體14內(nèi)部沿軸方向階梯的級數(shù)為2 ；所述階梯狀金屬薄殼結(jié)構(gòu)體14由有效電長度為L的兩段不同直徑和高度的圓筒連接構(gòu)成，其有效電長度L在0. 10 λ、. 2 λ 范圍內(nèi)，其中λ為磁控管π模振蕩波長；在圖3中，所述有效電長度L=a+b+C+cW!2。上述階梯狀金屬薄殼結(jié)構(gòu)體14內(nèi)部階梯沿軸方向的高度hi為；T6mm，及與輸出陶瓷6連接的翻邊高度h2為廣3mm，階梯狀金屬薄殼結(jié)構(gòu)體14的圓筒部直徑drl的最大值與輸出陶瓷6內(nèi)部直徑dr2的關(guān)系為drl ^ 0. 95dr2。上述排氣管剪斷處長度La為6. 5mm以下。如圖5所示，在實際使用中，輸出部件中從輸出陶瓷6到天線帽8以及與之相連接的天線4形成激勵探頭，伸入到矩形波導(dǎo)10中，實現(xiàn)磁控管的輸出天線4與矩形波導(dǎo)10間的阻抗變換過渡。輸出部件伸入金屬矩形波導(dǎo)10中的長度為l(Tl3mm，絕緣距離為7. 5mm 以上，金屬矩形波導(dǎo)10的截面尺寸為20. 2mm。顯然，磁控管輸出部件在不影響磁控管輸出效率和穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，能實現(xiàn)用于較小尺寸的波導(dǎo)，從而能達到設(shè)備小型化的目的；能在實現(xiàn)波導(dǎo)尺寸小型化的同時，滿足波導(dǎo)中擊穿強度的要求，磁控管能穩(wěn)定工作在5. 8GHz頻段，且傳輸頻帶寬度在300MHz范圍內(nèi)時，其負載駐波系數(shù)在1. 25以下。實施例二
如圖4所示，本實施例與實施例一的區(qū)別是，所述階梯狀金屬薄殼結(jié)構(gòu)體14內(nèi)部沿軸方向階梯的級數(shù)為3 ；所述階梯狀金屬薄殼結(jié)構(gòu)體14由有效電長度為L的三段不同直徑和高度的圓筒連接構(gòu)成。
權(quán)利要求
1.一種可實現(xiàn)微波設(shè)備小型化的磁控管，包括陽極部件、陰極部件(2)、輸出部件以及磁回路部件，陽極部件由圓筒狀的陽極筒(1)、固定在陽極筒(1)的內(nèi)壁表面上的呈放射狀的多個陽極葉片(11)以及大交連環(huán)(12)、小交連環(huán)(13)組成；陰極部件(2)為與上述陽極同軸裝配的螺旋狀結(jié)構(gòu)；在沿上述陽極部件軸方向上安裝的錐狀磁極(3)與安裝在磁極外側(cè)的磁鐵構(gòu)成磁回路部件；在所述磁極(3)的外側(cè)分別安裝有用作微波功率輸出的輸出部件，所述輸出部件包括天線(4)、金屬管殼(5)、輸出陶瓷(6)、排氣管(7)以及天線帽(8)， 其中天線(4)一端與陽極部件中的任意葉片(11)相連接，另一端穿過磁極(3)上的孔，通過金屬管殼(5)和輸出陶瓷(6)，最終與排氣管(7)連接在一起，其特征是，所述排氣管(7)下端連接有階梯狀金屬薄殼結(jié)構(gòu)體(14)，所述階梯狀金屬薄殼結(jié)構(gòu)體(14)由有效電長度為L 的至少兩段不同直徑和高度的圓筒連接構(gòu)成，其有效電長度L在0. 10 λ、. 2 λ范圍內(nèi)，其中λ為磁控管π模振蕩波長。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實現(xiàn)微波設(shè)備小型化的磁控管，其特征是，所述階梯狀金屬薄殼結(jié)構(gòu)體(14)內(nèi)部沿軸方向階梯的級數(shù)為2以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可實現(xiàn)微波設(shè)備小型化的磁控管，其特征是，上述階梯狀金屬薄殼結(jié)構(gòu)體(14)內(nèi)部階梯沿軸方向的高度hi為；T6mm，及與輸出陶瓷(6)連接的翻邊高度h2為廣3mm，階梯狀金屬薄殼結(jié)構(gòu)體(14)的圓筒部直徑drl的最大值與輸出陶瓷(6) 內(nèi)部直徑dr2的關(guān)系為drl ^ 0. 95dr2。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可實現(xiàn)微波設(shè)備小型化的磁控管，其特征是，所述排氣管(7) 剪斷處長度La為6. 5mm以下。
全文摘要
本發(fā)明是一種可實現(xiàn)微波設(shè)備小型化的磁控管，包括陽極部件、陰極部件、輸出部件以及磁回路部件，所述輸出部件包括天線、金屬管殼、輸出陶瓷、排氣管以及天線帽，排氣管下端連接有階梯狀金屬薄殼結(jié)構(gòu)體，該結(jié)構(gòu)體由沿薄殼外壁面的有效電長度為L的至少兩段不同直徑和高度的圓筒連接構(gòu)成，有效電長度L在0.10λ~0.2λ范圍內(nèi)，λ為磁控管π模振蕩波長。本發(fā)明可使磁控管的輸出部件總長度大大縮小，并使得磁控管到波導(dǎo)的阻抗實現(xiàn)匹配過渡，有效地將磁控管產(chǎn)生的微波功率耦合到波導(dǎo)中，磁控管工作穩(wěn)定，輸出效率高；磁控管輸出部件在不影響磁控管輸出效率和穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，能實現(xiàn)用于較小尺寸的波導(dǎo)，從而能達到設(shè)備小型化的目的。
文檔編號H01J23/12GK102339711SQ20111022045
公開日2012年2月1日 申請日期2011年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月3日
發(fā)明者王彩育, 王賢友, 鐘立松, 陳慶華 申請人:廣東威特真空電子制造有限公司