一種15kW/2450MHz注入鎖頻磁控管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及磁控管技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種15kW/2450MHz注入鎖頻磁控管。
【背景技術(shù)】
[0002] 在2450MHz頻段，現(xiàn)有的單只磁控管的功率只能做到30kW，壽命2000小時，輸出功 率與壽命非常有限。工業(yè)生產(chǎn)中加熱對象往往體積龐大，微波功率不夠高將直接影響加熱 效果，并嚴(yán)重制約生產(chǎn)規(guī)模，遠(yuǎn)不能滿足大規(guī)模工業(yè)連續(xù)生產(chǎn)的需求。
[0003] 目前在微波加熱領(lǐng)域，功率合成技術(shù)使用的是非相干功率合成，也就是簡單將多 個磁控管作為獨立微波源進行非相干功率合成，這樣將造成功率合成效率低、難以消除磁 控管之間相互之間的干擾，嚴(yán)重影響微波源的工作穩(wěn)定性和工作壽命，甚至直接損壞微波 源。原因是現(xiàn)有技術(shù)對連續(xù)波磁控管頻率的控制精度不高，因此磁控管的頻率離散型較大， 一般在2450MHz±30MHz，遠(yuǎn)不能滿足注入鎖頻連續(xù)波磁控管對鎖頻帶寬的要求以及相干功 率合成對連續(xù)波磁控管頻率的要求，即穩(wěn)定工作在2450MHz。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本發(fā)明目的在于提供一種15kW/2450MHz注入 鎖頻磁控管，頻率穩(wěn)定度高，并可延長磁控管的使用壽命，滿足不同行業(yè)對2450MHz頻率 段連續(xù)波磁控管的工作需求，同時在在注入信號的控制下，連續(xù)波磁控管將穩(wěn)定工作在 2450MHz，可滿足相干功率合成的要求，采用相干功率合成技術(shù)能獲得幾百上千千瓦甚至更 高的高頻率穩(wěn)定度的微波輸出功率，滿足大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的實際需求。
[0005] 為達成上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
[0006] 一種2450MHz/15kW注入鎖頻磁控管，包括注入源、第一三端環(huán)形器、第二三端環(huán) 形器、激勵腔、磁控管以及電磁鐵，所述注入源與所述第一三端環(huán)形器的第一端連接，所述 第一三端環(huán)形器的第二端與所述第二三端環(huán)形器的第一端連接，所述第二三端環(huán)形器的第 二端與所述激勵腔連接，所述磁控管以及所述電磁鐵固定在所述激勵腔上；所述第一三端 環(huán)形器的第三端與一吸收負(fù)載連接用于吸收反射功率；所述第二三端環(huán)形器的第三端輸出 至負(fù)載；其中：
[0007] 所述注入源通過所述第一三端環(huán)形器和第二三端環(huán)形器將2450MHz微波信號注 入所述磁控管，磁控管的振蕩頻率被所注入信號頻率控制，并將微波能輸出至所述負(fù)載；
[0008] 所述磁控管的外觀品質(zhì)因數(shù)取值在100~120,其頻率在2450MHz±2. 5MHz，連續(xù) 波輸出功率彡15kW。
[0009] 進一步的實施例中，所述激勵腔為標(biāo)準(zhǔn)BJ-22型激勵腔。
[0010] 進一步的實施例中，所述注入源為固態(tài)注入源，其注入功率為200W，頻率為 2450MHz〇
[0011] 進一步的實施例中，所述磁控管包括腔體組合、輸出窗組合、引線組合和散熱器， 其中：
[0012] 所述腔體組合由以下部分組成：圓柱形腔體；位于圓柱形腔體內(nèi)的并呈瓣狀分布 的多個腔體翼片，腔體翼片的水路結(jié)構(gòu)構(gòu)成V型水路冷卻結(jié)構(gòu)；設(shè)置在圓柱形腔體外周的 水冷套，水冷套內(nèi)圍繞所述圓柱形腔體設(shè)有帶孔的隔水環(huán)；設(shè)置在圓柱形腔體內(nèi)部兩端、用 于增加模式分割度的大、小隔型帶，大隔型帶位于小隔型帶的外周并具有一間隙；插入所述 水冷套內(nèi)并用于冷卻水注入和排出的水管；以及連接在腔體翼片上的輸出天線；
[0013] 所述輸出窗組合與腔體組合的一端連接并形成密封結(jié)構(gòu)，所述輸出天線的另一端 位于所述輸出窗組合的內(nèi)部并且不接觸輸出窗組合的內(nèi)壁；
[0014] 腔體組合的另外一端與所述引線組合焊接，所述引線組合上遠(yuǎn)離腔體組合的位置 焊接有散熱器。
[0015] 進一步的實施例中，所述腔體翼片在沿所述瓣狀分布方向的內(nèi)部形成有狹孔，所 述腔體翼片之間的狹孔與所述水冷套構(gòu)成水冷卻通道，且相鄰腔體翼片之間的狹孔構(gòu)成所 述V型水路冷卻結(jié)構(gòu)。
[0016] 進一步的實施例中，所述水管包括進水管和出水管，進水管插入所述水冷套內(nèi)并 延伸穿過所述隔水環(huán)，所述出水管插入所述水冷套并向內(nèi)延伸至不超過所述隔水環(huán)的位 置。
[0017] 進一步的實施例中，所述大隔型帶與小隔型帶之間的距離值在0. 7mm~0. 8mm。
[0018] 進一步的實施例中，所述輸出天線的直徑值在4. 5mm~5. 5mm，所述輸出天線在伸 出所述腔體的高度值在39mm~41mm。
[0019] 進一步的實施例中，所述輸出天線與大隔型帶的間距值為Omm~0. 4mm。
[0020] 進一步的實施例中，所述輸出窗組合包括蓋和輸出窗，輸出窗為陶瓷材料制作成 一 U形狀結(jié)構(gòu)，該U形結(jié)構(gòu)的開口與蓋連接，所述蓋與一下級靴連接形成密封結(jié)構(gòu)，所述輸 出天線的一端與腔體翼片連接，其另一端伸入該U形結(jié)構(gòu)的開口內(nèi)部。
[0021] 進一步的實施例中，所述引線組合包括引線桿、屏蔽帽、燈絲、上級靴、扼流筒、支 持筒、定位瓷、瓷筒、上蓋以及排氣管，其中：所述屏蔽帽、燈絲、上級靴、扼流筒、支持筒、定 位瓷、瓷筒、上蓋圍繞所述引線桿設(shè)置并以該引線桿為中心線，所述燈絲位于兩個屏蔽帽之 間，所述一個屏蔽帽卡在所述上級靴上，上級靴的另一側(cè)依次固定安裝扼流筒、支持筒以及 位于其內(nèi)部的定位瓷，所述瓷筒與支持筒連接，所述上蓋位于瓷筒的另一端，所述排氣管用 銀銅焊料焊在上蓋的孔內(nèi)并伸出所述上蓋。
[0022] 由以上本發(fā)明的技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的2450MHz/15kW注入鎖頻磁控管，所 選用的低外觀品質(zhì)因數(shù)的磁控管，其具有如下優(yōu)點：1、采用V型水冷結(jié)構(gòu)，與散熱器結(jié)合， 提高散熱效果，優(yōu)化陽極結(jié)構(gòu)設(shè)計；2、采用陶瓷輸出窗結(jié)構(gòu)，具有耐溫度沖擊，密封性能好 等優(yōu)點；3、采用軸向天線輸出結(jié)構(gòu)，提高微波能的輸出效率；4、采用優(yōu)化設(shè)計的引線結(jié)構(gòu)， 頻率穩(wěn)定度高，微波泄漏少；5、采用優(yōu)化的隔型帶間距設(shè)計、輸出結(jié)構(gòu)設(shè)計，降低整個磁控 管的低外觀品質(zhì)因數(shù)，確保其高頻率穩(wěn)定度和較好的工作穩(wěn)定性。因此，通過選用低外觀品 質(zhì)因數(shù)的磁控管，使得注入鎖頻磁控管的頻率穩(wěn)定度高，微波泄漏少，工作穩(wěn)定性好，安全 性能高。
[0023] 本發(fā)明的2450MHz/15kW注入鎖頻磁控管，其結(jié)構(gòu)優(yōu)化，性能穩(wěn)定，可適用于工業(yè) 用的各種大功率微波加熱設(shè)備的磁控管，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明一實施方式2450MHz/15kW注入鎖頻磁控管的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0025] 圖2為圖1實施例中激勵腔、磁控管及電磁鐵的安裝示意圖。
[0026] 圖3為圖1實施例中磁控管的一個示例性結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 圖4為圖3實施例中腔體組合的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 圖5為圖3實施例中腔體組合另一方向的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖6為圖3實施例中輸出窗組合的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 圖7為圖3實施例中引線組合的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0031] 為了更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實施例并配合所附圖式說明如下。
[0032] 如圖1和圖2所示，一種2450MHz/15kW注入鎖頻磁控管，包括注入源100、第一三 端環(huán)形器200、第二三端環(huán)形器300、激勵腔400、磁控管500以及電磁鐵600,所述注入源 100與所述第一三端環(huán)形器100的第一端連接，所述第一三端環(huán)形器100的第二端與所述 第二三端環(huán)形器200的第一端連接，所述第二三端環(huán)形器200的第二端與所述激勵腔400 連接，所述磁控管500以及所述電磁鐵500固定在所述激勵腔400上；所述第一三端環(huán)形器 200的第三端與一吸收負(fù)載700連接用于吸收反射功率；所述第二三端環(huán)形器300的第三 端輸出至負(fù)載800 ;其中：
[0033] 所述注入源100通過所述第一三端環(huán)形器200和第二三端環(huán)形器300將2450MHz 微波信號注入所述磁控管500,磁控管500的振蕩頻率被所注入信號頻率控制，并將微波能 輸出至所述負(fù)載800 ;
[0034] 所述磁控管500的外觀品質(zhì)因數(shù)取值在100~120,其頻率在2450MHz±2. 5MHz， 連續(xù)波輸出功率> 15kW。
[0035] 作為優(yōu)選的實施方式，所述激勵腔400為標(biāo)準(zhǔn)BJ-22型激勵腔。
[0036] 所述注入源100為固態(tài)注入源（市購），其注入功率為200W，頻率為2450MHz。
[0037] 作為可選的實施方式，如圖3所示，磁控管500包括腔體組合1、輸出窗組合2、引 線組合3和散熱器4。
[0038] 如圖4,結(jié)合圖5所示，腔體組合由以下部分組成：圓柱形腔體Ia ;位于圓柱形腔 體內(nèi)的并呈瓣狀分布的多個腔體翼片Ib (如圖4、5)，腔體翼片的水路結(jié)構(gòu)構(gòu)成V型水路冷 卻結(jié)構(gòu)；設(shè)置在圓柱形腔體外周的水冷套lc，水冷套內(nèi)圍繞所述圓柱形腔體設(shè)有帶孔的隔 水環(huán)Id ;設(shè)置在圓柱形腔體內(nèi)部兩端、用于增加模式分割度的大、小隔型帶（大隔型帶le、 小隔型帶If)，大隔型帶Ie位于小隔型帶If的外周并具有一間隙（如圖5);插入所述水冷 套內(nèi)并用于冷卻水注入和排出的水管Ig ;以及連接在腔體翼片上的輸出天線lh。
[0039] 所述輸出窗組合2與腔體組合1的一端連接并形成密封結(jié)構(gòu)，所述輸出天線Ih的 另一端位于所述輸出窗組合2的內(nèi)部并且不接觸輸出窗組合2的內(nèi)壁.
[0040] 腔體組合1的另外一端與所述引線組合3焊接，所述引線組合3上遠(yuǎn)離腔體組合 1的位置焊接有散熱器4。
[0041] 作為可選的實施方式，引線組合3與輸出窗組合2分別用大電流釬焊焊接在腔體 組合1的兩端，