CN111769022B - 微波圆波导激励装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微波传输领域，是微波圆波导激励装置，解决了现有技术中磁控管以矩形波导作为谐振腔再接圆波导，结构体积大、输出效率低的问题。本发明分别连接磁控管和反应腔，包括用于连接磁控管的输出天线、用于能量馈入的激励腔；用于收集能量的金属导体；所述金属导体设置于激励腔内靠近反应腔一端。本发明通过设置可连接磁控管的输出天线和反应腔，使之在激励腔内进行微波能的输出，不但结构简单、小巧，方便磁控管系统的集成，且微波输出效率高，不容易受负载的影响；通过设置倒角结构，有效防止尖端效应。

Description

微波圆波导激励装置
技术领域
本发明涉及微波传输领域，特别是微波圆波导激励装置。
背景技术
磁控管作为微波功率源的一种，凭借其价格低廉，效率高，功质比高等优点被微波行业广泛应用。磁控管的微波输出结构采用天线设计，需要使用体积较大的波导输出结构，尤其是体积较大的矩形激励腔转圆波导的情形；应用范围较窄，只能应用于带有波导口接入的设备中，其输出效率容易受到波导所接负载的影响而大大降低，会因为结构改变而导致回波损耗的增加，进而影响磁控管的使用寿命。且结构尺寸大，不利于磁控管系统的集成。
亟待出现一种可解决上述问题的新型的磁控管输出转换装置。
发明内容
本发明提出微波圆波导激励装置，解决了现有技术中磁控管以矩形波导作为谐振腔再接圆波导，结构体积大、输出效率低的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：微波圆波导激励装置，分别连接磁控管和反应腔，包括用于连接磁控管的输出天线、用于能量馈入的激励腔；用于收集能量的金属导体；所述金属导体设置于激励腔内靠近反应腔一端。
进一步地，所述金属导体包括截面为圆弧形的贴合激励腔壁的长条导体和设置于长条导体上的突出部；所述突出部为长方体；所述突出部与输出天线相对设置。
进一步地，所述突出部靠近输出天线的面为倒角结构。
进一步地，所述突出部与长条导体之间还设置有贴合长条导体的过渡部；所述过渡部靠近输出天线一端与长条导体齐平设置；所述长条导体和过渡部沿激励腔纵向切面为梯形。
进一步地，所述激励腔为空心圆柱腔，所述输出天线通过圆形凹口设置于空心圆柱腔一端中心位置。
本发明公开的微波圆波导激励装置通过设置可连接磁控管的输出天线和反应腔，使之在激励腔内进行微波能的输出，不但结构简单、小巧，方便磁控管系统的集成，且微波输出效率高，不容易受负载的影响；通过设置倒角结构，有效防止尖端效应。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1：本发明的结构示意图；
图2：本发明的能量反射和输入输出比值图；
图3：激励腔内电场仿真图；
其中：1、输出天线；2、激励腔；3、金属导体。
具体实施方式
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作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。
如图1本发明的结构示意图所示，微波圆波导激励装置，分别连接磁控管和反应腔，包括用于连接磁控管的输出天线1、用于能量馈入的激励腔2；用于收集能量的金属导体3；所述金属导体3设置于激励腔2内靠近反应腔一端。
进一步地，所述金属导体3包括截面为圆弧形的贴合激励腔2壁的长条导体和设置于长条导体上的突出部；所述突出部为长方体；所述突出部与输出天线1相对设置。进一步地，所述突出部靠近输出天线1的面为倒角结构。其目的是可以更好的将能量进行收集，增加该腔体结构的效率，将该结构进行倒角处理是因为电磁场中存在的尖端效应，如果存在突变结构，会导致尖端处的电场密度极大提高，导致击穿空气而打火，倒角后可以有效减少这一情况的发生。
进一步地，所述突出部与长条导体之间还设置有贴合长条导体的过渡部；所述过渡部靠近输出天线1一端与长条导体齐平设置；所述长条导体和过渡部沿激励腔2纵向切面为梯形。进一步地，所述激励腔2为空心圆柱腔，所述输出天线1通过圆形凹口设置于空心圆柱腔一端中心位置。所述磁控管输出天线1通过圆形凹口设置于空心圆柱腔一端。通过仿真优，使用软件为CST STUDIO SUITE 2016.仿真, 主要对圆柱腔体和金属导体3进行仿真，通过建立以上两部分的参数化模型，主要是圆柱腔体的半径尺寸和长度，还有突出部渐变结构的半径尺寸、长度和倒角尺寸，进行参数优化，最终得到空心圆柱腔和突出部。
如2本发明的能量反射和输入输出比值图中，|S11|代表了磁控管能量在对应频段内进入激励腔2体的比例。此数值越小越好-10dB代表有90%以上的能量馈入到了腔体里面。一般微波器件都以-10dB为标准，可以看到，该转换器达到-10dB要求的带宽超过了100MHz，而磁控管频率波动在30MHz以内，所以该激励腔2体能够很好的满足磁控管输出的频率变化。|S21|代表了从腔体输出与输入的比值，此值越接近0dB表示能量传输的效率越高。可以看到在磁控管输出频率2.45GHz范围上，该值非常接近0dB说明该激励腔2体效率高。
本发明公开的微波圆波导激励装置通过设置可连接磁控管的输出天线1和反应腔，使之在激励腔2内进行微波能的输出，不但结构简单、小巧，方便磁控管系统的集成，且微波输出效率高，不容易受负载的影响；通过设置倒角结构，有效防止尖端效应。
当然，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员应该可以根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.微波圆波导激励装置，分别连接磁控管和反应腔，其特征在于：包括用于连接磁控管的输出天线、用于能量馈入的激励腔；用于收集能量的金属导体；所述金属导体设置于激励腔内靠近反应腔一端；所述金属导体包括截面为圆弧形的贴合激励腔壁的长条导体和设置于长条导体上的突出部；
所述突出部为长方体；所述突出部与输出天线相对设置。
2.根据权利要求1所述的微波圆波导激励装置，其特征在于：所述突出部靠近输出天线的面为倒角结构。
3.根据权利要求2所述的微波圆波导激励装置，其特征在于：所述突出部与长条导体之间还设置有贴合长条导体的过渡部；所述过渡部靠近输出天线一端与长条导体齐平设置；所述长条导体和过渡部沿激励腔纵向切面为梯形。
4.根据权利要求3所述的微波圆波导激励装置，其特征在于：所述激励腔为空心圆柱腔，所述输出天线通过圆形凹口设置于空心圆柱腔一端中心位置。
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