CN102054646A - 一种八腔小功率磁控管及其设计步骤 - Google Patents

一种八腔小功率磁控管及其设计步骤 Download PDF

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Abstract

一种八腔小功率磁控管及其设计步骤，磁控管包括能量输出器、阳极组件、阴极组件、冷却部件和产生恒定磁场的磁路系统；阳极组件包括阳极筒和设置在阳极筒内的阳极板，相邻两阳极板和阳极筒内壁围成谐振腔；磁路系统包括设置在阳极筒两端的磁极A和磁极K，以及设置在磁极A和磁极K外端的磁铁；阳极板端面之间空间，以及阳极板和磁极A及磁极K之间的空间共同组成磁控管互作用空间；其阳极板设置有八片，并均布设置在阳极筒内；其中，阳极板高度a为5.5mm-6.0mm，相对的两阳极板端面之间距离e为7.6mm-8.15mm。本发明有八个谐振腔，同时，通过改变各阳极板的高度，以及相对阳极板端面的距离，以减小磁控管互作用空间，从而降低功率及阳极电压。

Description

一种八腔小功率磁控管及其设计步骤
技术领域
本发明涉及一种连续波加热用磁控管，特别是一种八腔小功率磁控管及其设计步骤。
背景技术
众所周知，连续波磁控管早期运用于电子对抗，六十年代以来，微波加热在工、农业生产，理疗以及日常生活中得到广泛应用，特别是在家用微波炉上的使用。目前微波炉用磁控管技术已经趋近成熟，因此在提高管子效率的前提下进一步降低材料成本，节省能源就成为微波炉用磁控管行业努力的目标，同时开拓微波加热应用于新的市场也是我们奋斗的方向，如车载微波炉、便携式微波炉以及小功率微波加热的使用。
连续波八腔小功率磁控管是一种重入式谐振型正交场振荡器，是微波技术中的一种高功率源。它最主要的特点是高功率和低的工作电压，其次是由于结构简单而带来的体积小、重量轻、使用方便、工作可靠和成本低等特点。现在由于市场需求，要求我们在此工作频率不变的前提下降低它的功率以及它的工作电压，同时进一步减小体积、减轻重量以便于使用。而八腔小功率磁控管的管芯结构基本决定了八腔小功率磁控管的工作参数，这就要求我们要设计一种新的八腔小功率磁控管结构以适应新的特性要求。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、阳极电压低、体积小、重量轻、安装和使用更为简便的八腔小功率磁控管及其设计步骤，以克服现有技术中的不足之处。
按此目的设计的一种八腔小功率磁控管，包括能量输出器、阳极组件、阴极组件、冷却部件和产生恒定磁场的磁路系统；阳极组件包括阳极筒和设置在阳极筒内的阳极板，相邻两阳极板和阳极筒内壁围成谐振腔；磁路系统包括设置在阳极筒两端的磁极A和磁极K，以及设置在磁极A和磁极K外端的磁铁；阳极板端面之间空间，以及阳极板和磁极A及磁极K之间的空间共同组成磁控管互作用空间；其结构特征是阳极板设置有八片，并均布设置在阳极筒内；其中，阳极板高度a为5.5mm-6.0mm，相对的两阳极板端面之间距离e为7.6mm-8.15mm。
所述八片阳极板构成有八个谐振腔；阳极板上侧和下侧均设置有均压环组件，均压环组件包括小均压环和位于小均压环外侧的大均压环；其中，阳极板厚度d为1.7mm-1.9mm，大、小均压环厚度b为0.7mm-1.0mm，阳极筒内径c为29mm-31mm。利用HFSS的本征模计算对阳极谐振腔进行仿真设计，以计算出阳极板厚度、均压环厚度、阳极筒内径等关键尺寸。以得到我们需要的2.45GHz的八腔小功率磁控管工作频率。
所述阴极组件包括灯丝以及位于灯丝两端的上端帽和下端帽，上、下端帽分别通过长引线和短引线与导电引线连接，长、短引线与导电引线连接处设置有下陶瓷体；其中，灯丝外径f为3.2mm-3.7mm，上、下端帽之间距离g为6.5mm-7.0mm。灯丝的外径以及上下端帽之间的距离基本决定了阴极发射电子的能力。
所述相对的两阳极板端面之间距离e的优化尺寸为7.8mm-8.15mm；阳极筒内径c的优化尺寸为29.5mm-30.5mm；灯丝外径f的优化尺寸为3.5mm-3.7mm；上端帽和下端帽之间距离g的优化尺寸为6.5mm-6.8mm。
所述磁极A和磁极K外端还分别设置有A侧管和K侧管，磁铁分别固定套在A侧管和K侧管上；能量输出器设置在A侧管上端，下陶瓷体设置在K侧管下端。
所述磁极A的高度h为6.0mm-6.5mm，磁极K的高度j为6.0mm-6.5mm，磁极A和磁极K之间距离i为8.3mm-9.2mm。通过改变磁铁的大小以及磁极A和磁极K的形状，来改变互作用空间磁场的大小，以满足八腔小功率磁控管.Л模工作模式磁场强度的需求。所述磁极A和磁极K之间距离i的优化尺寸为8.5mm-8.7mm。
所述能量输出器包括发射天线和由下至上设置的抗流环、上陶瓷体和天线帽；抗流环设置在A侧管内；发射天线上端与天线帽连接，下端伸至阳极筒内。
所述冷却部件包括散热片，散热片设置在阳极筒外围。
一种八腔小功率磁控管的设计步骤，包括能量输出器、阳极组件、阴极组件、冷却部件和产生恒定磁场的磁路系统；阳极组件包括阳极筒和设置在阳极筒内的阳极板，相邻两阳极板和阳极筒内壁围成谐振腔；磁路系统包括设置在阳极筒两端的磁极A和磁极K，以及设置在磁极A和磁极K外端的磁铁；阳极板端面之间空间，以及阳极板和磁极A及磁极K之间的空间共同组成磁控管互作用空间；其特征是：首先，根据阳极电压3KV、输出功率300W、工作频率2.45GHz的要求，对八腔小功率磁控管互作用空间进行计算；其次，利用HFSS本征模计算对谐振腔进行仿真设计；再次，利用HFSS激励求解计算对能量输出器进行分析计算；再结合目前使用的微波炉用八腔小功率磁控管对阴极组件进行配合尺寸的设计；然后结合经验公式对磁路系统进行计算；最后结合管芯尺寸对冷却部件进行设计。通过以上设计，已实现满足八腔小功率磁控管输出特性参数要求的八腔小功率磁控管结构。
本发明的磁控管设计为有八个谐振腔的结构，决定了磁控管的工作频率。同时，通过改变各阳极板的高度，以及相对阳极板端面的距离，以减小磁控管互作用空间，从而降低功率及阳极电压。其有益效果是：降低阳极电压，减轻磁控管电源负担，同时减少了对电网的污染；减小了磁控管的体积、降低了磁控管的重量，安装和使用更为简便。
附图说明
图1为本发明一实施例结构示意图。
图2为管芯结构示意图。
图3为磁控管互作用空间结构示意图。
图4为阳极谐振腔结构示意图。
图5为阴极组件结构示意图。
图6为磁路系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
参见图1-图6，本八腔小功率磁控管，包括能量输出器、阳极组件、阴极组件、冷却部件和产生恒定磁场的磁路系统；阳极组件包括阳极筒15和设置在阳极筒内的阳极板13，相邻两阳极板和阳极筒内壁围成谐振腔16；磁路系统包括设置在阳极筒两端的磁极A10和磁极K14，以及设置在磁极A和磁极K外端的磁铁4；阳极板端面之间空间，以及阳极板和磁极A及磁极K之间的空间共同组成磁控管互作用空间。阳极板设置有八片，并均布设置在阳极筒内；其中，阳极板高度a为5.5mm-6.0mm，相对的两阳极板端面之间距离e为7.6mm-8.15mm。
八片阳极板13构成有八个谐振腔16；阳极板上侧和下侧均设置有均压环组件，均压环组件包括小均压环11和位于小均压环外侧的大均压环12；其中，阳极板厚度d为1.7mm-1.9mm，大、小均压环厚度b为0.7mm-1.0mm，阳极筒15内径c为29mm-31mm。
阴极组件包括灯丝18以及位于灯丝两端的上端帽17和下端帽19，上、下端帽分别通过长引线20和短引线21与导电引线24连接，长、短引线与导电引线连接处设置有下陶瓷体23；其中，灯丝外径f为3.2mm-3.7mm，上、下端帽之间距离g为6.5mm-7.0mm。
磁极A10和磁极K14外端还分别设置有A侧管6和K侧管22，磁铁4分别固定套在A侧管和K侧管上；能量输出器设置在A侧管上端，下陶瓷体23设置在K侧管下端。磁极A10的高度h为6.0mm-6.5mm，磁极K14的高度j为6.0mm-6.5mm，磁极A和磁极K之间距离i为8.3mm-9.2mm。
能量输出器包括发射天线5和由下至上设置的抗流环7、上陶瓷体2和天线帽1；抗流环设置在A侧管6内；发射天线上端与天线帽连接，下端伸至阳极筒15内。冷却部件包括散热片3，散热片设置在阳极筒15外围。
上述相对的两阳极板13端面之间距离e可以优化为7.8mm-8.15mm；阳极筒15内径c可以优化为29.5mm-30.5mm；灯丝18外径f可以优化为3.5mm-3.7mm；上端帽17和下端帽19之间距离g可以优化为6.5mm-6.8mm；磁极A10和磁极K14之间距离i可以优化为8.5mm-8.7mm。

Claims (10)

1.一种八腔小功率磁控管，包括能量输出器、阳极组件、阴极组件、冷却部件和产生恒定磁场的磁路系统；阳极组件包括阳极筒(15)和设置在阳极筒内的阳极板(13)，相邻两阳极板和阳极筒内壁围成谐振腔(16)；磁路系统包括设置在阳极筒两端的磁极A(10)和磁极K(14)，以及设置在磁极A和磁极K外端的磁铁(4)；阳极板端面之间空间，以及阳极板和磁极A及磁极K之间的空间共同组成磁控管互作用空间；其特征是阳极板设置有八片，并均布设置在阳极筒内；其中，阳极板高度a为5.5mm-6.0mm，相对的两阳极板端面之间距离e为7.6mm-8.15mm。
2.根据权利要求1所述的八腔小功率磁控管，其特征是所述八片阳极板(13)构成有八个谐振腔(16)；阳极板上侧和下侧均设置有均压环组件，均压环组件包括小均压环(11)和位于小均压环外侧的大均压环(12)；其中，阳极板厚度d为1.7mm-1.9mm，大、小均压环厚度b为0.7mm-1.0mm，阳极筒(15)内径c为29mm-31mm。
3.根据权利要求2所述的八腔小功率磁控管，其特征是所述阴极组件包括灯丝(18)以及位于灯丝两端的上端帽(17)和下端帽(19)，上、下端帽分别通过长引线(20)和短引线(21)与导电引线(24)连接，长、短引线与导电引线连接处设置有下陶瓷体(23)；其中，灯丝外径f为3.2mm-3.7mm，上、下端帽之间距离g为6.5mm-7.0mm。
4.根据权利要求3所述的八腔小功率磁控管，其特征是所述相对的两阳极板(13)端面之间距离e为7.8mm-8.15mm；阳极筒(15)内径c为29.5mm-30.5mm；灯丝(18)外径f为3.5mm-3.7mm；上端帽(17)和下端帽(19)之间距离g为6.5mm-6.8mm。
5.根据权利要求1至4任一项所述的八腔小功率磁控管，其特征是所述磁极A(10)和磁极K(14)外端还分别设置有A侧管(6)和K侧管(22)，磁铁(4)分别固定套在A侧管和K侧管上；能量输出器设置在A侧管上端，下陶瓷体(23)设置在K侧管下端。
6.根据权利要求5所述的八腔小功率磁控管，其特征是所述磁极A(10)的高度h为6.0mm-6.5mm，磁极K(14)的高度j为6.0mm-6.5mm，磁极A和磁极K之间距离i为8.3mm-9.2mm。
7.根据权利要求6所述的八腔小功率磁控管，其特征是所述磁极A(10)和磁极K(14)之间距离i为8.5mm-8.7mm。
8.根据权利要求7所述的八腔小功率磁控管，其特征是所述能量输出器包括发射天线(5)和由下至上设置的抗流环(7)、上陶瓷体(2)和天线帽(1)；抗流环设置在A侧管(6)内；发射天线上端与天线帽连接，下端伸至阳极筒(15)内。
9.根据权利要求8所述的八腔小功率磁控管，其特征是所述冷却部件包括散热片(3)，散热片设置在阳极筒(15)外围。
10.一种八腔小功率磁控管的设计步骤，包括能量输出器、阳极组件、阴极组件、冷却部件和产生恒定磁场的磁路系统；阳极组件包括阳极筒(15)和设置在阳极筒内的阳极板(13)，相邻两阳极板和阳极筒内壁围成谐振腔(16)；磁路系统包括设置在阳极筒两端的磁极A(10)和磁极K(14)，以及设置在磁极A和磁极K外端的磁铁(4)；阳极板端面之间空间，以及阳极板和磁极A及磁极K之间的空间共同组成磁控管互作用空间；其特征是：首先，根据阳极电压3KV、输出功率300W、工作频率2.45GHz的要求，对八腔小功率磁控管互作用空间进行计算；其次，利用HFSS本征模计算对谐振腔进行仿真设计；再次，利用HFSS激励求解计算对能量输出器进行分析计算；再结合目前使用的微波炉用八腔小功率磁控管对阴极组件进行配合尺寸的设计；然后结合经验公式对磁路系统进行计算；最后结合管芯尺寸对冷却部件进行设计。
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Denomination of invention: An eight cavity low-power magnetron and its design procedure

Granted publication date: 20151216

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Assignor: GUANGDONG GALANZ ENTERPRISES Co.,Ltd.

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Denomination of invention: An eight cavity low-power magnetron and its design procedure

Granted publication date: 20151216

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