CN110660632B - 一种矩形化微波炉用磁控管管芯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种矩形化微波炉用磁控管管芯，包括：阳极部件、阴极部件、输入部件和输出部件；本发明结构简单，能实现尺寸上的缩小；采用本发明管芯的磁控管可以在常规电压下工作，输出功率与现有微波炉用磁控管相近，迎合微波炉磁控管小型化、矩形化的发展趋势。

Description

一种矩形化微波炉用磁控管管芯
技术领域
本发明属于真空电子器件中的微波源技术领域，具体涉及一种矩形化微波炉用磁控管管芯，为实现微波炉磁控管的矩形化和小型化奠定基础。
背景技术
随着电子技术的发展，半导体器件在低功率、低频率、低电压较电真空器件有优势，但在高功率的电真空器件应用中，磁控管仍占有绝对优势。目前微波炉用磁控管的发展趋势是低电压化，小型化，矩形化。如果磁控管能在常规电压下工作能够缩小自身的尺寸，同时保持输出的功率大体不变，正好迎合微波炉用磁控管的发展趋势，那么磁控管在民用和工业领域具有更大应用前景。
因此对于磁控管的改进就变得尤为重要。与现有的圆柱形谐振腔微波炉磁控管管芯相比，在工作频率保持不变时，矩形谐振腔的磁控管管芯的尺寸更小，并且可能使得生产加工更为简便、减小生产工艺成本，其输出功率与常规微波炉磁控管相当，从而可以促进微波炉的小型化和多样化发展。
发明内容
针对常规微波炉磁控管在微波炉的小型化和多样化发展中的不足，本发明提供的一种矩形化微波炉用磁控管管芯，在常规电压下输出功率与现有微波炉用磁控管相当，其谐振腔尺寸通过矩形化设计后较现有微波炉磁控管明显缩小。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种矩形化微波炉用磁控管管芯，包括：阳极部件、阴极部件、输入部件和输出部件；
所述阳极部件包括：阳极筒、叶片、隔模带、A侧极靴和K侧极靴；
所述阴极部件包括：热阴极发射体、上下端帽、中心支杆和边支杆；
所述上下端帽包括：上端帽和下端帽；
所述输出部件包括：输出天线；
所述阳极筒包括四个矩形侧面，其横截面为正方形；
所述叶片分布在阳极筒的内部；
所述隔模带设置在叶片上；
所述输出天线从输出部件内部伸入阳极筒内，并与叶片固定连接；
所述热阴极发射体设置于阳极筒的多个叶片的中心空间内，其一端与上端帽固定连接，其另一端与下端帽固定连接；
所述边支杆、上端帽、热阴极发射体和下端帽依次固定连接；
所述中心支杆置于输入部件内部，其一端伸入热阴极发射体构成的腔体内，并与下端帽固定连接；
所述边支杆置于输入部件内部，其一端与上端帽固定连接；
所述输入部件与阳极筒的一端固定连接；
所述输出部件与阳极筒的另一端固定连接；
所述A侧极靴安装在输出部件所在阳极筒一侧的开放端内；
所述K侧极靴安装在输入部件所在阳极筒一侧的开放端内。
进一步地：叶片的数量为8片，其分布于阳极筒矩形腔体内部的对角线和中垂面上，所述输出天线固定于阳极筒矩形腔体内部的对角线上的叶片上。
上述进一步方案的有益效果为：阳极结构高度对称，使得阳极结构中的高频场尽可能对称，便于调整工作频率。
进一步地：叶片上下两端的隔模带采用双端双环隔模带。
上述进一步方案的有益效果为：使得模式分隔度更好，避免与π模邻近的模式影响π模的正常工作。
进一步地：阳极筒的横截面为正方形，所述正方形的边长为32mm，所述阳极筒两端开放端之间的距离为30mm。
进一步地：叶片的厚度为2mm，其沿阳极筒中心轴线方向的长度为8.8mm，所述磁控管管芯的阳极半径为4.4mm。
上述进一步方案的有益效果为：磁控管的π模的工作频率为2.458Ghz，采用矩形腔谐振结构代替通常的圆柱形腔谐振结构以缩小磁控管的尺寸，从横切面直径为40mm的圆柱腔变为边长为32mm的矩形腔，并且叶片数量从通常的10变为8，在2.458GHz工作频率、3～5kV的工作电压范围内的输出功率为700～1200W，与现有微波炉磁控管的输出功率相近。
本发明的有益效果为：本发明旨在提出一种具有矩形谐振腔的磁控管结构，这种结构简单，能实现尺寸上的缩小；采用本发明管芯的磁控管可以在常规电压下工作，输出功率与现有微波炉用磁控管相近，迎合微波炉磁控管小型化、矩形化的发展趋势。
附图说明
图1为磁控管管芯的外观图；
图2为磁控管管芯沿矩形腔的对角线的轴向剖视图；
图3为阳极筒的轴向俯视图；
图4为磁控管管芯沿矩形腔的中垂线的轴向剖视图标注的尺寸图；
其中：1、阳极筒；2、叶片；3、隔模带；4、输出天线；5、A侧极靴；6、K侧极靴；7、热阴极发射体；8、上下端帽；9、中心支杆；10、边支杆；11、输入部件；12、输出部件。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1～2所示，一种矩形化微波炉用磁控管管芯，包括：阳极部件、阴极部件、输入部件11和输出部件12；
所述阳极部件包括：阳极筒1、叶片2、隔模带3、A侧极靴5和K侧极靴6；
所述阴极部件包括：热阴极发射体7、上下端帽8、中心支杆9和边支杆10；
所述上下端帽8包括：上端帽和下端帽；
所述输出部件12包括：输出天线4；
所述阳极筒1包括四个矩形侧面，其横截面为正方形；
所述叶片2分布在阳极筒1的内部；
所述隔模带3设置在叶片2上；
所述输出天线4从输出部件12内部伸入阳极筒1内，并与叶片2固定连接；
所述热阴极发射体7设置于阳极筒1的多个叶片2的中心空间内，其一端与上端帽固定连接，其另一端与下端帽固定连接；
所述边支杆10、上端帽、热阴极发射体7和下端帽依次固定连接；
所述中心支杆9置于输入部件11内部，其一端伸入热阴极发射体7构成的腔体内，并与下端帽固定连接；
所述边支杆10置于输入部件11内部，其一端与上端帽固定连接；
所述输入部件11与阳极筒1的一端固定连接；
所述输出部件12与阳极筒1的另一端固定连接；
所述A侧极靴5安装在输出部件12所在阳极筒1一侧的开放端内；
所述K侧极靴6安装在输入部件11所在阳极筒1一侧的开放端内。
如图3所示，叶片2的数量为8片，其分布于阳极筒1矩形腔体内部的对角线和中垂面上，所述输出天线4固定于阳极筒1矩形腔体内部的对角线上的叶片2上；使得阳极结构高度对称，使得阳极结构中的高频场尽可能对称，便于调整工作频率。
叶片2上下两端的隔模带3采用双端双环隔模带，使得模式分隔度更好，避免与π模邻近的模式影响π模的正常工作。
如图4所示，阳极筒1的横截面为正方形，所述正方形的边长为32mm，所述阳极筒1两端开放端之间的距离为30mm。
叶片2的厚度为2mm，其沿阳极筒1中心轴线方向的长度为8.8mm，所述磁控管管芯的阳极半径为4.4mm。
磁控管的π模的工作频率为2.458Ghz，采用矩形腔谐振结构代替通常的圆柱形腔谐振结构以缩小磁控管的尺寸，从横切面直径为40mm的圆柱腔变为边长为32mm的矩形腔，并且叶片数量从通常的10变为8，在2.458GHz工作频率、3～5kV的工作电压范围内的输出功率为700～1200W，与现有微波炉磁控管的输出功率相近。
电流从中心支杆9流进，流过热阴极发射体7，再沿着边支杆10流出；在热阴极发射体7发热、阳极与阴极间的加上高电压的情况下产生电子，电子在叶片2与阴极结构之间形成的互作用空间中的高压电场和外加静磁场的影响下做曲线运动，同时电子和叶片2周期结构所产生的高频场的π模相互作用，并将自身的能量交换给高频场，实现能量交换，最后电子打在叶片2上。另一方面通过叶片2上的输出天线4和输出结构将高频电磁场导出。
叶片2的厚度为2mm，其沿阳极筒1中心轴线方向的长度为8.8mm，所述磁控管管芯的阳极半径为4.4mm，使得矩形腔微波炉磁控管在准连续波条件下工作，磁控管工作频率为2.458GHz，工作电压为4.1kV，工作模式为π模，磁控管输出端的输出功率800W左右，效率为70％。
另外在实际生产加工方面，可用金属板抛光加工的方式制作阳极筒1，比现在的对实心金属掏空加工的方式更节省材料，更方便。采用这种具有矩形腔微波炉磁控管的结构设计正好迎合了微波炉的小型化发展趋势，具有较为广阔的应用前景和生产价值。值得一提的是，对于阳极筒的横截面是其他正多边形的情形，仍然可以采用类似的结构设计磁控管，比如横截面为正五边形、正六边形时叶片数分别变为10、12。

Claims (5)

1.一种矩形化微波炉用磁控管管芯，其特征在于，包括：阳极部件、阴极部件、输入部件(11)和输出部件(12)；
所述阳极部件包括：阳极筒(1)、叶片(2)、隔模带(3)、A侧极靴(5)和K侧极靴(6)；
所述阴极部件包括：热阴极发射体(7)、上下端帽(8)、中心支杆(9)和边支杆(10)；
所述上下端帽(8)包括：上端帽和下端帽；
所述输出部件(12)包括：输出天线(4)；
所述阳极筒(1)包括四个矩形侧面，其横截面为正方形；
所述叶片(2)分布在阳极筒(1)的内部；
所述隔模带(3)设置在叶片(2)上；
所述输出天线(4)从输出部件(12)内部伸入阳极筒(1)内，并与叶片(2)固定连接；
所述热阴极发射体(7)设置于阳极筒(1)的多个叶片(2)的中心空间内，其一端与上端帽固定连接，其另一端与下端帽固定连接；
所述边支杆(10)、上端帽、热阴极发射体(7)和下端帽依次固定连接；
所述中心支杆(9)置于输入部件(11)内部，其一端伸入热阴极发射体(7)构成的腔体内，并与下端帽固定连接；
所述边支杆(10)置于输入部件(11)内部，其一端与上端帽固定连接；
所述输入部件(11)与阳极筒(1)的一端固定连接；
所述输出部件(12)与阳极筒(1)的另一端固定连接；
所述A侧极靴(5)安装在输出部件(12)所在阳极筒(1)一侧的开放端内；
所述K侧极靴(6)安装在输入部件(11)所在阳极筒(1)一侧的开放端内。
2.根据权利要求1所述的矩形化微波炉用磁控管管芯，其特征在于，所述叶片(2)的数量为8片，其分布于阳极筒(1)矩形腔体内部的对角线和中垂面上，所述输出天线(4)固定于阳极筒(1)矩形腔体内部的对角线上的叶片(2)上。
3.根据权利要求1所述的矩形化微波炉用磁控管管芯，其特征在于，所述叶片(2)上下两端的隔模带(3)采用双端双环隔模带。
4.根据权利要求1所述的矩形化微波炉用磁控管管芯，其特征在于，所述阳极筒(1)的横截面为正方形，所述正方形的边长为32mm，所述阳极筒(1)两端开放端之间的距离为30mm。
5.根据权利要求1所述的矩形化微波炉用磁控管管芯，其特征在于，所述叶片(2)的厚度为2mm，其沿阳极筒(1)中心轴线方向的长度为8.8mm，所述磁控管管芯的阳极半径为4.4mm。
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