CN108682929A - 一种动态调谐的波导及微波等离子体装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种动态调谐的波导及微波等离子体装置，包括波导腔体和调节装置，且所述调节装置与所述波导腔体之间可动连接，调节所述调节装置时改变所述波导腔体的场型。通过改变调节装置进入波导腔体内部的距离，能够动态改变特定频率微波在波导腔体内传输时的微波场型和反射系数，并获得最佳的微波耦合与传输效率，使得特定频率微波在波导腔体内传输时的发射损耗最小，同时本发明实施例提供的波导可以应用于各种需要调节电磁波耦合与阻抗匹配的场合，结构简单，易于实现。

Description

一种动态调谐的波导及微波等离子体装置
技术领域
本发明实施例涉及微波技术领域，更具体地，涉及一种动态调谐的波导及微波等离子体装置。
背景技术
大功率微波等离子体装置是一种高效率的无极灯，能够在红外、可见光和紫外产生光谱很宽的高亮度光，用于照明、强辐照和材料固化处理，具有无灯丝、无电极、光效强、低能耗，使用寿命长等技术优势，光通量可几近持之以恒，整个寿命期限基本无衰减的超强光亮度。
大功率微波等离子体装置包含一个直径大约为30mm左右石英球，球泡中含有氩气和其它填充物质，用于产生不同波段的光。球泡置于一个金属网的微波谐振腔中。一个磁控管发射特定频率的微波，通过波导耦合进入微波谐振腔，在整个微波谐振腔内形成电场，石英球中的氩气会在电场中受到激发并电离。为了使得特定频率微波在波导腔体内的损耗尽可能小，一般需要在波导腔体内部合适的位置设置调谐块。
但是现有技术中波导腔体内部的调谐块为固定设置，无法确保特定频率微波在波导腔体内传输时的损耗最小。
发明内容
本发明实施例提供了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的动态调谐的波导及微波等离子体装置。
一方面，本发明实施例提供了一种动态调谐的波导，包括波导腔体和调节装置，且所述调节装置与所述波导腔体之间可动连接，调节所述调节装置时改变所述波导腔体的场型。
进一步地，所述调节装置为至少一个调节棒，每个调节棒上设置有预设长度的螺纹，所述波导腔体上设置有与所述至少一个调节棒对应的至少一个螺纹孔，所述至少一个调节棒和所述波导腔体通过螺纹连接，且所述螺纹孔的轴线与所述波导腔体的第二侧面的距离为40mm-86mm，其中，在所述波导腔体中微波的传输方向为从所述波导腔体的第一侧面至所述波导腔体的第二侧面。
进一步地，所述波导腔体的截面为矩形，在所述波导腔体的外侧设置有至少一个凸台，且每个凸台上设置有至少一个螺纹孔，所述至少一个调节棒和所述至少一个凸台通过螺纹连接。
进一步地，在所述波导腔体的外侧设置有两个凸台，且所述两个凸台分别设置在所述波导腔体的两个相对的面上的对应位置上。
进一步地，所述两个凸台上分别设置有三个螺纹孔，所述调节装置为六个调节棒，所述六个调节棒分别与所述两个凸台通过螺纹连接。
另一方面，本发明实施例提供了一种等离子体装置，包括磁控管、波导及微波谐振腔；其中，所述波导为上述波导。
本发明实施例提供的一种动态调谐的波导及微波等离子体装置，通过改变调节装置进入波导腔体内部的距离，能够动态改变特定频率微波在波导腔体内传输时的微波场型和反射系数，并获得最佳的微波耦合与传输效率，使得特定频率微波在波导腔体内传输时的发射损耗最小，同时本发明实施例提供的波导可以应用于各种需要调节电磁波耦合与阻抗匹配的场合，结构简单，易于实现。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种动态调谐的波导的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种动态调谐的波导腔体的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种微波等离子体装置的结构示意图；
图4为本发明实施例中调节棒伸入波导腔体不同深度时对应的S参数在频率上的变化曲线；
附图标记：
1-波导腔体； 2-调节装置；
3-微波谐振腔； 11-螺纹孔；
12-凸台。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的一种动态调谐的波导的接收示意图，如图1所示，所述波导包括波导腔体1和调节装置2，且所述调节装置2与所述波导腔体1之间可动连接，调节所述调节装置2时改变所述波导腔体1的场型。
其中，波导(Wave Guide)是用来定向引导电磁波的结构。在电磁学和通信工程中，波导这个词可以指在它的端点间传递电磁波的任何线性结构。但最初和最常见的意思是指用来传输无线电波的空心金属管。这种波导主要用作微波频率的传输线，在微波炉、雷达、通讯卫星和微波无线电链路设备中用来将微波发送器和接收机与它们的天线连接起来。常见的波导结构主要有平行双导线、同轴线、平行平板波导、矩形波导、圆波导、微带线、平板介质光波导和光纤。从引导电磁波的角度看，它们都可分为内部区域和外部区域，电磁波被限制在内部区域传播(要求在波导横截面内满足横向谐振原理)。
具体地，微波在传输过程中的损耗可以用S参数来衡量，S参数越小说明其传输过程损耗越小。在微波等离子体装置中波导将磁控管产生的特定频率微波传递至微波谐振腔中。因为波导腔体1与调节装置2可动连接，所以通过改变调节装置进入波导腔体1内部的距离，可以改变特定频率微波在波导腔体1内部的损耗，即改变特定频率微波在波导腔体中传输时的S参数。通过反复调节调节装置2与波导腔体1的相对位置，可以找到一个使得特定频率微波在波导腔体1中传输时S参数最小的相对位置，即此时特定频率微波在波导腔体1内部的损耗最小，微波等离子体装置的效率最高。
本发明实施例提供的一种波导，通过改变调节装置进入波导腔体内部的距离，能够动态改变特定频率微波在波导腔体内传输时的微波场型和反射系数，并获得最佳的微波耦合与传输效率，使得特定频率微波在波导腔体内传输时的发射损耗最小，同时本发明实施例提供的波导可以应用于各种需要调节电磁波耦合与阻抗匹配的场合，结构简单，易于实现。
基于上述实施例，如图1-2所示，所述调节装置2为至少一个调节棒，每个调节棒上设置有预设长度的螺纹21，所述波导腔体1上设置有与所述至少一个调节棒对应的至少一个螺纹孔11，所述至少一个调节棒和所述波导腔体1通过螺纹连接，且所述螺纹孔11的轴线与所述波导腔体的第二侧面的距离为40mm-86mm，其中，在所述波导腔体1中微波的传输方向为从所述波导腔体1的第一侧面至所述波导腔体1的第二侧面。
具体地，每个调节棒分为两段，一段为设置有螺纹，另一段上为光面，光面伸入波导腔体1内部。调节棒通过其上的螺纹与波导腔体1上对应的螺纹连接，这样既可以实现两者之间的可动连接，即调节调节棒伸入波导腔体1中的长度，又可以是两者连接的同时使得波导腔体1具有良好的密封性，防止微波泄露。
基于上述实施例，所述波导腔体1的截面为矩形，在所述波导腔体1的外侧设置有至少一个凸台12，且每个凸台12上设置有至少一个螺纹孔11，所述至少一个调节棒和所述至少一个凸台12通过螺纹连接。
具体地，为了使得调节棒与波导腔体1连接的更为紧固，且能够调节的行程更长，在所述波导腔体1的外侧设置凸台12用于与调节棒连接。
基于上述实施例，在所述波导腔体的外侧设置有两个凸台12，且所述两个凸台12设置在所述波导腔体1的两个相对的面上的对应位置上。
具体地，将两个凸台12的分别设置在所述波导腔体1的两个相对的面上的对应位置上，且两个凸台12上螺纹孔正对设置，可以使得安装在凸台上的调节棒正对设置。两个凸台12上的调节棒正对设置，使得在调节调节棒获取最小S参数的过程更加快速。
基于上述实施例，优选地，所述两个凸台上分别设置有三个螺纹孔，所述调节装置为六个调节棒，所述六个调节棒分别与所述两个凸台通过螺纹连接。
图3为本发明实施例提供的一种微波等离子体装置的结构示意图，如图3所示，所述微波等离子灯包括磁控管、波导及微波谐振腔3；其中，所述波导上述实施例中所述的波导。
本发明实施例提供的一种微波等离子体装置，通过改变调节装置进入波导腔体内部的距离，能够改变特定频率微波在波导腔体内传输时的S参数，并找到一个最小的S参数，使得特定频率微波在波导腔体内传输时的损耗最小，微波等离子体装置的效率最高。
图4为本发明实施例中调节棒伸入波导腔体不同深度时对应的S参数在频率上的变化曲线，如图4所示，曲线21对应的伸入深度为4mm，曲线22对应的伸入深度为6mm，曲线23对应的伸入深度为8mm，曲线24对应的伸入深度为10mm，曲线25对应的伸入深度为12mm，曲线26对应的伸入深度为14mm，曲线27对应的伸入深度为16mm。由以上曲线可以看出，在伸入深度为8mm和10mm时，2.45GHz频率附近可以获得最小的S参数，即点231处和点241处，其中，点241处的S参数更小。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种动态调谐的波导，其特征在于，包括波导腔体和调节装置，且所述调节装置与所述波导腔体之间可动连接，调节所述调节装置时改变所述波导腔体的场型。
2.根据权利要求1所述波导，其特征在于，所述调节装置为至少一个调节棒，每个调节棒上设置有预设长度的螺纹，所述波导腔体上设置有与所述至少一个调节棒对应的至少一个螺纹孔，所述至少一个调节棒和所述波导腔体通过螺纹连接，且所述螺纹孔的轴线与所述波导腔体的第二侧面的距离为40mm-86mm，其中，在所述波导腔体中微波的传输方向为从所述波导腔体的第一侧面至所述波导腔体的第二侧面。
3.根据权利要求2所述波导，其特征在于，所述波导腔体的截面为矩形，在所述波导腔体的外侧设置有至少一个凸台，且每个凸台上设置有至少一个螺纹孔，所述至少一个调节棒和所述至少一个凸台通过螺纹连接。
4.根据权利要求3所述波导，其特征在于，在所述波导腔体的外侧设置有两个凸台，且所述两个凸台分别设置在所述波导腔体的两个相对的面上的对应位置上。
5.根据权利要求4所述波导，其特征在于，所述两个凸台上分别设置有三个螺纹孔，所述调节装置为六个调节棒，所述六个调节棒分别与所述两个凸台通过螺纹连接。
6.一种微波等离子体装置，其特征在于，包括磁控管、波导及微波谐振腔；其中，所述波导为如权利要求1-5中任一权利要求所述的波导。
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