CN117082663A - 一种磁控管微波发生源保持高压恒定的控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种磁控管微波发生源保持高压恒定的控制装置及方法，涉及磁控管控制技术领域，该控制装置包括：工频整流电路、高压供电系统、灯丝供电系统及磁控管；通过高压供电系统分别向磁控管的阴极输出第一直流电压的负高压，向磁控管的阳极输出第一直流电压的正高压。灯丝供电系统根据高压反馈信号及灯丝控制信号，适时调节输送至磁控管的阴极的第二直流电压，通过控制第二直流电压控制阴极的发热量，进一步控制阴极逸出的电子数量，以维持阴阳极高压不变。本发明使得高压供电系统输出的正负高压与阴极温度联系起来，进而与阴阳极之间的电子密度联系起来，使得阴阳极高压恒定，最终实现微波频率摆动幅度变小和幅值波动变小_。

Description

一种磁控管微波发生源保持高压恒定的控制装置及方法

技术领域

本发明涉及磁控管控制技术领域，特别是涉及一种磁控管微波发生源保持高压恒定的控制装置及方法。

背景技术

在灯丝供电系统方面，目前市场上的微波发生源，在灯丝供电上要么是独立灯丝供电电源，控制上采用恒压控制或者恒流控制，与磁控管高压和阳极电流没有关联；要么是在微波发生源的变压器高压绕组上外加绕一个绕组，增加的绕组供灯丝用电，这种情况仍然与磁控管高压和阳极电流无关联。

这种电路设计一方面如上所述能造成磁控管发射微波在以中心频率为中点上下波动，不适合一些特殊场合，比如：金刚石微波等离子体化学气相沉淀中对等离子体的稳定性要求非常严格，这就要求产生等离子体的微波频率及幅值稳定性好，减少微波频率搅动。再比如：微波化学合成领域，针对化学溶液中的一种成分加热，就需要和这种成份的分子运动相谐振的微波频率，当微波频率摆动范围比较大时，必然会对其它成份造成影响，造成副作用很严重，往往会破坏化学合成。

另一方面因为磁控管内因阴极热量积累温度上升，造成过度的电子产生的原因，阳极电流随之升高太多，会造成阳极过烧，磁控管寿命大幅下降。

在高压供电系统方面，目前市场上的控制方法是保持输出为恒功率，当某一时刻因灯丝发热量促使阴极温度偏高时，阴极逸出电子偏多，造成磁控管阴极与阳极之间的电子密度增加，阴阳极阻抗下降，阳极电流增加，当阳极电流增加时，阴阳极高压随之下降(否则功率必然上升)，阴阳极高压一旦下降，必然造成磁控管内部阴阳极之间的电场强度下降，影响了磁控管的阴极向阳极发射的电子的运动速度，从而造成了微波频率摆动和幅值波动。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁控管微波发生源保持高压恒定的控制装置及方法，以解决微波频率摆幅大和幅值波动大的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种磁控管微波发生源保持高压恒定的控制装置，包括：

工频整流电路、高压供电系统、灯丝供电系统及磁控管；

所述工频整流电路，用于将三相交流电整流为直流电，并将所述直流电分别输出至所述高压供电系统及所述灯丝供电系统；

所述高压供电系统分别与所述工频整流电路、所述磁控管及所述灯丝供电系统连接；所述高压供电系统用于根据所述磁控管的工作状态输出相应的灯丝控制信号至所述灯丝供电系统；所述高压供电系统还用于将所述直流电变换为第一直流电压，并通过所述高压供电系统的第一输出端将所述第一直流电压的负高压输出至所述磁控管的阴极，通过所述高压供电系统的第二输出端经地线将所述第一直流电压的正高压输出至所述磁控管的阳极；所述高压供电系统还用于通过所述高压供电系统的第三输出端将由所述第一直流电压的分压信号得到的高压反馈信号输出至所述灯丝供电系统；

所述磁控管包括：灯丝、阴极及阳极；

所述阴极通过所述灯丝与所述高压供电系统的第一输出端连接，用于接收所述负高压并向所述阳极发射电子；

所述阳极，通过地线与所述高压供电系统的第二输出端连接，并与所述阴极电磁连接，用于接收所述正高压及所述电子；

所述灯丝供电系统分别与所述工频整流电路及所述高压供电系统的第三输出端连接；所述灯丝供电系统用于接收所述直流电，并根据所述高压反馈信号和所述灯丝控制信号，将所述直流电转换为第二直流电压，再将所述第二直流电压经所述灯丝输出至所述阴极。

可选地，所述高压供电系统包括：第一逆变电路、第一控制电路、第一高频变压器、第一整流电路、第一取样电阻、第二取样电阻及隔离放大电路；

所述第一逆变电路，与所述工频整流电路连接，用于将接收到的所述直流电逆变为第一高频交流电；

所述第一控制电路，分别与所述第一逆变电路、所述灯丝供电系统及地线连接，用于控制所述第一逆变电路以恒功率方式将所述第一高频交流电输出至所述第一高频变压器，并根据所述磁控管的工作状态输出相应的灯丝控制信号至所述灯丝供电系统；

所述第一高频变压器，与所述第一逆变电路连接，用于将所述第一高频交流电变压为第一电压；

所述第一整流电路的输入端与所述第一高频变压器连接，用于将所述第一电压变换为第一直流电压；所述第一整流电路的负极输出端，作为所述高压供电系统的第一输出端，分别与所述灯丝的一端及所述第一取样电阻的一端连接，用于输出所述第一直流电压的负高压；所述第一整流电路的正极输出端，作为所述高压供电系统的第二输出端，分别与地线及所述第一取样电阻的一端连接，用于输出所述第一直流电压的正高压；

所述隔离放大电路的第一输入端分别与所述第一取样电阻的另一端及所述第二取样电阻的一端连接；所述隔离放大电路的第二输入端分别与所述第二取样电阻的另一端及地线连接，所述隔离放大电路用于获取所述第二取样电阻的两端的分压信号，并将所述分压信号进行隔离放大处理得到高压反馈信号；所述隔离放大电路的第一输出端，作为所述高压供电系统的第三输出端，与所述灯丝供电系统连接，用于将所述高压反馈信号输出至所述灯丝供电系统；所述隔离放大电路的第二输出端与地线连接。

可选地，所述灯丝供电系统包括：第二逆变电路、第二控制电路、第二高频变压器以及第二整流电路；

所述第二逆变电路，与所述工频整流电路连接，用于将所述直流电逆变为第二高频交流电；

所述第二控制电路，分别与所述隔离放大电路的第一输出端、所述第一控制电路、所述第二逆变电路及地线连接，用于采集所述高压反馈信号和所述灯丝控制信号，并根据所述高压反馈信号和所述灯丝控制信号控制所述第二逆变电路输出所述第二高频交流电；

所述第二高频变压器，与所述第二逆变电路连接，用于接收所述第二高频交流电，并将所述第二高频交流电变压为第二电压；

所述第二整流电路，与所述第二高频变压器连接，用于将所述第二电压变换为第二直流电压，并将所述第二直流电压经所述灯丝输出至所述阴极。

可选地，所述磁控管的工作状态包括：磁控管启动状态和磁控管正常工作状态；

在磁控管启动状态下，所述灯丝控制信号控制所述灯丝供电系统加热所述阴极的温度；

在磁控管正常工作状态下，所述灯丝控制信号控制所述灯丝供电系统维持所述阴极的温度。

可选地，所述灯丝与所述阴极同电位。

可选地，所述磁控管的外壳与所述阳极同电位。

为实现上述目的，本发明还提供了如下方案：

一种磁控管微波发生源保持高压恒定的控制方法，包括：

通过工频整流电路将三相交流电整流为直流电，并将所述直流电分别输出至高压供电系统及灯丝供电系统；

通过所述高压供电系统根据磁控管的工作状态输出相应的灯丝控制信号至所述灯丝供电系统；所述高压供电系统将所述直流电变换为第一直流电压，并通过第一输出端将所述第一直流电压的负高压输出至所述磁控管的阴极，通过第二输出端将所述第一直流电压的正高压输出至所述磁控管的阳极；所述高压供电系统通过第三输出端将由所述第一直流电压的分压信号得到的高压反馈信号输出至所述灯丝供电系统；

利用所述阴极接收所述负高压，并向所述阳极发射电子；

利用所述阳极接收所述正高压及所述电子；

通过所述灯丝供电系统接收所述直流电，并根据所述高压反馈信号和所述灯丝控制信号将所述直流电转换为第二直流电压，再将所述第二直流电压经所述灯丝输出至所述阴极。

可选地，通过所述高压供电系统根据磁控管的工作状态输出相应的灯丝控制信号至所述灯丝供电系统；所述高压供电系统将所述直流电变换为第一直流电压，并通过第一输出端将所述第一直流电压的负高压输出至所述磁控管的阴极，通过第二输出端将所述第一直流电压的正高压输出至所述磁控管的阳极；所述高压供电系统通过第三输出端将由所述第一直流电压的分压信号得到的高压反馈信号输出至所述灯丝供电系统，具体包括：

利用第一逆变电路将接收到的所述直流电逆变为第一高频交流电；

通过第一控制电路控制所述第一逆变电路以恒功率方式将所述第一高频交流电输出至第一高频变压器，并根据所述磁控管的工作状态输出相应的灯丝控制信号至所述灯丝供电系统；

利用所述第一高频变压器将所述第一高频交流电变压为第一电压；

采用第一整流电路将所述第一电压变换为第一直流电压，并输出所述第一直流电压的负高压及所述第一直流电压的正高压；

通过隔离放大电路获取第二取样电阻的两端的分压信号，并将所述分压信号进行隔离放大处理得到高压反馈信号，再将所述高压反馈信号输出至所述灯丝供电系统。

可选地，通过所述灯丝供电系统接收所述直流电，并根据所述高压反馈信号和所述灯丝控制信号将所述直流电转换为第二直流电压，再将所述第二直流电压经所述灯丝输出至所述阴极，具体包括：

利用第二逆变电路将所述直流电逆变为第二高频交流电；

通过第二控制电路采集所述高压反馈信号和所述灯丝控制信号，并根据所述高压反馈信号和所述灯丝控制信号控制所述第二逆变电路输出所述第二高频交流电；

采用第二高频变压器接收所述第二高频交流电，并将所述第二高频交流电变压为第二电压；

利用第二整流电路将所述第二电压变换为第二直流电压，并将所述第二直流电压经所述灯丝输出至所述阴极。

可选地，所述磁控管的工作状态包括：磁控管启动状态和磁控管正常工作状态；

在磁控管启动状态下，所述灯丝控制信号控制所述灯丝供电系统加热所述阴极的温度；

在磁控管正常工作状态下，所述灯丝控制信号控制所述灯丝供电系统维持所述阴极的温度。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的磁控管微波发生源保持高压恒定的控制装置及方法，通过高压供电系统分别向磁控管的阴极输出第一直流电压的负高压，向磁控管的阳极输出第一直流电压的正高压，并且，通过高压供电系统向灯丝供电系统输出的灯丝控制信号及由第一直流电压得到的高压反馈信号。灯丝供电系统根据高压反馈信号及灯丝控制信号，适时调节输送至磁控管的阴极的第二直流电压，得到磁控管的阴极需要的热量，进而通过控制第二直流电压控制阴极的发热量，进一步控制阴极逸出的电子数量，以维持阴阳极高压不变。本发明使得高压供电系统输出的正负高压与阴极温度联系起来，进而与阴阳极之间的电子密度联系起来，使得阴阳极高压恒定，最终实现微波频率摆动幅度变小和幅值波动变小。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的磁控管微波发生源保持高压恒定的控制装置的结构图；

图2为本发明所提供的磁控管微波发生源保持高压恒定的控制方法流程图。

符号说明：

工频整流电路—1，高压供电系统—2，灯丝供电系统—3，磁控管—4，灯丝—5，阴极—6，阳极—7，第一逆变电路—8，第一控制电路—9，第一高频变压器—10，第一整流电路—11，第一取样电阻—12，第二取样电阻—13，隔离放大电路—14，第二逆变电路—15，第二控制电路—16，第二高频变压器—17，第二整流电路—18。

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。

本发明的目的是提供一种磁控管微波发生源保持高压恒定的控制装置及方法，通过将高压供电系统输出的正负高压与阴极温度联系起来，进而与阴阳极之间的电子密度联系起来，使得阴阳极高压恒定。本发明实现了微波频率摆动幅度变小和幅值波动变小。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1所示，本发明提供一种磁控管微波发生源保持高压恒定的控制装置，具体包括：工频整流电路1、高压供电系统2、灯丝供电系统3、磁控管4、灯丝5、阴极6、阳极7、第一逆变电路8、第一控制电路9、第一高频变压器10、第一整流电路11、第一取样电阻12、第二取样电阻13、隔离放大电路14、第二逆变电路15、第二控制电路16、第二高频变压器17及第二整流电路18。

工频整流电路1，用于将三相交流电整流为直流电，并将直流电分别输出至高压供电系统2及灯丝供电系统3。

高压供电系统2分别与工频整流电路1、磁控管4及灯丝供电系统3连接；高压供电系统2用于根据磁控管4的工作状态输出相应的灯丝控制信号至灯丝供电系统3；高压供电系统2还用于将直流电变换为第一直流电压，并通过高压供电系统2的第一输出端将第一直流电压的负高压输出至磁控管4的阴极6，通过高压供电系统2的第二输出端经地线将第一直流电压的正高压输出至磁控管4的阳极7；高压供电系统2还用于通过高压供电系统2的第三输出端将由第一直流电压的分压信号得到的高压反馈信号输出至灯丝供电系统3。

磁控管4包括：灯丝5、阴极6及阳极7。具体的，因磁控管4的结构决定，灯丝5与阴极6同电位，磁控管4的外壳与阳极7同电位。

阴极6通过灯丝5与高压供电系统2的第一输出端连接，用于接收负高压并向阳极7发射电子。

阳极7，通过地线与高压供电系统2的第二输出端连接，并与阴极6电磁连接，用于接收正高压及电子。

灯丝供电系统3分别与工频整流电路1及高压供电系统2的第三输出端连接；灯丝供电系统3用于接收直流电，并根据高压反馈信号和灯丝控制信号，将直流电转换为第二直流电压，再将第二直流电压经灯丝5输出至阴极6。

进一步的，磁控管4的在得到正高压、负高压及第二直流电压后产生微波。

进一步的，高压供电系统2包括：第一逆变电路8、第一控制电路9、第一高频变压器10、第一整流电路11、第一取样电阻12(即图中的R1)、第二取样电阻13(即图中的R2)及隔离放大电路14。其中，第一整流电路11为高压整流电路，具体的，第一整流电路11允许的高压因同一型号不同厂家的磁控管的工作电压在相同温度下各有差异，一般情况下，第一整流电路11允许的高压为直流4000V左右。

第一逆变电路8，与工频整流电路1连接，用于将接收到的直流电逆变为第一高频交流电。

第一控制电路9，分别与第一逆变电路8、灯丝供电系统3及地线连接，用于控制第一逆变电路8以恒功率方式将第一高频交流电输出至第一高频变压器10，并根据磁控管4的工作状态输出相应的灯丝控制信号至灯丝供电系统3，从而，使得灯丝供电系统3的输出跟随高压供电系统2的要求。

第一高频变压器10，与第一逆变电路8连接，用于将第一高频交流电变压为第一电压。具体的，第一高频变压器10再将恒功率输入的电能变送到整流电路11，再由整流电路11输送到磁控管4，这样，磁控管4可以得到恒功率的高压供电。

第一整流电路11的输入端与第一高频变压器10连接，用于将第一电压变换为第一直流电压，第一直流电压为磁控管4阴阳极之间的额定电压，该额定电压为直流4000V左右；第一整流电路11的负极输出端，作为高压供电系统2的第一输出端，分别与灯丝5的一端及第一取样电阻12的一端连接，用于输出第一直流电压的负高压；第一整流电路11的正极输出端，作为高压供电系统2的第二输出端，分别与地线及第一取样电阻12的一端连接，用于输出第一直流电压的正高压。具体的，第一整流电路11的负极输出端经P2连接到磁控管4的灯丝5的一端。

隔离放大电路14的第一输入端分别与第一取样电阻12的另一端及第二取样电阻13的一端连接；隔离放大电路14的第二输入端分别与第二取样电阻13的另一端及地线连接，隔离放大电路14用于获取第二取样电阻13的两端的分压信号，并将分压信号进行隔离放大处理得到高压反馈信号；隔离放大电路14的第一输出端，作为高压供电系统2的第三输出端，与灯丝供电系统3连接，用于将高压反馈信号输出至灯丝供电系统3；隔离放大电路14的第二输出端与地线连接。具体的，高压反馈信号能够反映第一直流电压的高压的大小。

进一步的，灯丝供电系统3包括：第二逆变电路15、第二控制电路16、第二高频变压器17以及第二整流电路18。

第二逆变电路15，与工频整流电路1连接，用于将直流电逆变为合适的第二高频交流电。

第二控制电路16，分别与隔离放大电路14的第一输出端、第一控制电路9、第二逆变电路15及地线连接，用于采集高压反馈信号和灯丝控制信号，并根据高压反馈信号和灯丝控制信号控制第二逆变电路15输出第二高频交流电。

第二高频变压器17，与第二逆变电路15连接，用于接收第二高频交流电，并将第二高频交流电变压为第二电压。

第二整流电路18，与第二高频变压器17连接，用于将第二电压变换为第二直流电压，并将第二直流电压经灯丝5输出至阴极6。具体的，整流电路经P1、P2连接到磁控管4的灯丝5。

进一步的，磁控管4的工作状态包括磁控管4启动状态和磁控管4正常工作状态。在磁控管启动状态下，灯丝控制信号控制灯丝供电系统3快速加热阴极6的温度，使得阴极6快速达到逸出电子状态，那么灯丝5的电流达到额定电流，即满载状态工作；在磁控管正常工作状态下，灯丝控制信号控制灯丝供电系统3维持阴极6的温度，此时，为了延长灯丝5的寿命，灯丝5的工作电流小于灯丝5的额定电流，即灯丝5在小电流下工作。

实施例二

如图2所示，本发明提供的磁控管微波发生源保持高压恒定的控制方法，应用于实施例一的磁控管微波发生源保持高压恒定的控制装置，具体包括以下步骤：

步骤101，通过工频整流电路1将三相交流电整流为直流电，并将直流电分别输出至高压供电系统2及灯丝供电系统3。

步骤102，通过高压供电系统2根据磁控管4的工作状态输出相应的灯丝控制信号至灯丝供电系统3；高压供电系统2将直流电变换为第一直流电压，并通过第一输出端将述第一直流电压的负高压输出至磁控管4的阴极6，通过第二输出端将第一直流电压的正高压输出至磁控管4的阳极7；高压供电系统2通过第三输出端将由第一直流电压的分压信号得到的高压反馈信号输出至灯丝供电系统3。

具体的，步骤102具体包括以下步骤：

利用第一逆变电路8将接收到的直流电逆变为第一高频交流电。

通过第一控制电路9控制第一逆变电路8以恒功率方式将第一高频交流电输出至第一高频变压器10，并根据磁控管4的工作状态输出相应的灯丝控制信号至灯丝供电系统3。

利用第一高频变压器10将第一高频交流电变压为第一电压。

采用第一整流电路11将第一电压变换为第一直流电压，并输出第一直流电压的负高压及第一直流电压的正高压。

通过隔离放大电路14获取第二取样电阻13的两端的分压信号，并将分压信号进行隔离放大处理得到高压反馈信号，再将高压反馈信号输出至灯丝供电系统3。

步骤103，利用阴极6接收负高压，并向阳极7发射电子。

步骤104，利用阳极7接收正高压及电子。

步骤105，通过灯丝供电系统3接收直流电，并根据高压反馈信号和灯丝控制信号将直流电转换为第二直流电压，再将第二直流电压经灯丝5输出至阴极6。

具体的，步骤105具体包括以下步骤：

利用第二逆变电路15将直流电逆变为第二高频交流电。

通过第二控制电路16采集高压反馈信号和灯丝控制信号，并根据高压反馈信号和灯丝控制信号控制第二逆变电路15输出第二高频交流电。

采用第二高频变压器17接收第二高频交流电，并将第二高频交流电变压为第二电压。

利用第二整流电路18将第二电压变换为第二直流电压，并将第二直流电压经灯丝5输出至阴极6。

进一步的，磁控管4的工作状态包括：磁控管启动状态和磁控管正常工作状态。在磁控管启动状态下，灯丝控制信号控制灯丝供电系统3快速加热阴极6的温度，使得阴极6快速达到逸出电子状态，那么灯丝5的电流达到额定电流，即满载状态工作；在磁控管正常工作状态下，灯丝控制信号控制灯丝供电系统3维持阴极6的温度，此时，为了延长灯丝5的寿命，灯丝5的工作电流小于灯丝5的额定电流，即灯丝5在小电流下工作。

实施例三

下面对本发明所提供的磁控管微波发生源保持高压恒定的控制装置的工作原理介绍如下：

微波发生源上电启动磁控管4时，高压供电系统2输出最大高压，满足磁控管4的启动需要，同时又输出灯丝控制信号到灯丝供电系统3，指令灯丝供电系统3进入启动磁控管4状态，即最大额定功率给灯丝5供电，此时磁控管4的阴极6迅速被加热到能逸出电子状态，当有电子逸出时，高压供电系统2产生的负高压和正高压到达磁控管4后，在磁控管4内形成强电场，快速将电子加速，电子向磁控管4的阳极7运动时，在阳极7上感应交变电磁场，从而激发微波产生。

当磁控管4被启动后电路正常工作时，高压供电系统2产生的第一直流电压为直流高压，该直流高压通过第一取样电阻12和第二取样电阻13分压获得高压取样信号，因为高压供电系统2和灯丝供电系统3的控制端电路是隔离的，所以，高压取样信号又经隔离放大电路14隔离放大后得到高压反馈信号，高压反馈信号送到灯丝供电系统3的第二控制电路16，作为磁控管4启动后正常发射微波状态下灯丝供电系统3进行PID调节的反馈比较信号。高压供电系统2的第一控制电路9根据磁控管4不同状态下实时输出灯丝供电系统3进行PID调节的高压反馈信号，灯丝供电系统3进行PID根据比较结果适时调节为灯丝5供电的第二直流电压，进而控制灯丝5的发热量。通过这种方法，将高压供电系统2输出的直流高压的大小与磁控管4内的灯丝5的发热量大小联系起来，形成闭环。

当某一时刻因灯丝5的发热量促使阴极6的温度偏高时，阴极6逸出电子偏多，造成磁控管4的阴极6与阳极7之间的电子密度增加，阴阳极阻抗下降，阳极7上的电流增加，由于给磁控管4供电的高压供电系统2工作于恒功率状态，当阳极7的电流增加时，阴阳极高压随之下降(否则功率必然上升)，阴阳极高压一旦下降，必然造成磁控管4内部阴阳极之间的电场强度下降，影响电子运动速度，从而，造成微波频率摆动较大和幅值波动较大。

本发明所提供的磁控管微波发生源保持高压恒定的控制装置中的隔离放大电路14及时将高压反馈信号送到灯丝供电系统3，灯丝供电系统3的PID调节根据高压反馈信号和高压供电系统2的第一控制电路9实时输出给灯丝供电系统3进行PID调节的灯丝控制信号，及时调低灯丝供电系统3的输出，通过降低灯丝5的发热量，降低阴极6的温度，促使逸出电子减少，降低磁控管4阴阳极内的电子密度，从而，阴阳极阻抗上升，阳极7的电流下降，阴阳极高压回升，保持阴阳极之间的电场强度不变，稳定电子运动速度，最终，强有力的确保微波频率摆动幅度变窄和幅值波动变小。反之亦然。

综上所述，本发明能够利用高压信号的微小波动有效的调节灯丝5的发热量，从而控制阴极6的温度，控制阴极6逸出电子的数量来调节阴阳极之间的阻抗，维持阴阳极高压不变。此外，本发明还使得高压供电系统2输出的高压与阴极6的温度联系起来，进而与阴阳极之间的电子密度联系起来，使得阴阳极高压恒定，最终得到频率摆动幅度变窄和幅值波动变小的微波。

本发明针对1KW以下2450磁控管微波发生源采用独立的灯丝供电系统3，这种方式可以灵活的控制灯丝电压，适时得到阴极6需要的热量，控制阴极6的温度，以达到控制阴极6逸出电子的多少。并且，高压供电系统2产生的高压信号，被送到灯丝供电系统3作为灯丝电压反馈信号，通过控制灯丝5的发热量来控制阴极6的温度，从而控制磁控管4的阴极6逸出的电子量，保持阴极6与阳极7之间的阻抗恒定，实现高压恒定。

因此，本发明在磁控管4正常运行时利用精确调节灯丝5的电流以控制阴极6的温度，从而控制电子逸出量，达到保持高压恒定，进而能够控制磁控管4发射的微波频带更窄，幅值更稳定，实现适合对微波频率、幅值波动范围要求非常小的特定场合。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的结构、方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种磁控管微波发生源保持高压恒定的控制装置，其特征在于，包括：工频整流电路、高压供电系统、灯丝供电系统及磁控管；

所述工频整流电路，用于将三相交流电整流为直流电，并将所述直流电分别输出至所述高压供电系统及所述灯丝供电系统；

所述高压供电系统分别与所述工频整流电路、所述磁控管及所述灯丝供电系统连接；所述高压供电系统用于根据所述磁控管的工作状态输出相应的灯丝控制信号至所述灯丝供电系统；所述高压供电系统还用于将所述直流电变换为第一直流电压，并通过所述高压供电系统的第一输出端将所述第一直流电压的负高压输出至所述磁控管的阴极，通过所述高压供电系统的第二输出端经地线将所述第一直流电压的正高压输出至所述磁控管的阳极；所述高压供电系统还用于通过所述高压供电系统的第三输出端将由所述第一直流电压的分压信号得到的高压反馈信号输出至所述灯丝供电系统；

所述磁控管包括：灯丝、阴极及阳极；

所述阴极通过所述灯丝与所述高压供电系统的第一输出端连接，用于接收所述负高压并向所述阳极发射电子；

所述阳极，通过地线与所述高压供电系统的第二输出端连接，并与所述阴极电磁连接，用于接收所述正高压及所述电子；

所述灯丝供电系统分别与所述工频整流电路及所述高压供电系统的第三输出端连接；所述灯丝供电系统用于接收所述直流电，并根据所述高压反馈信号和所述灯丝控制信号，将所述直流电转换为第二直流电压，再将所述第二直流电压经所述灯丝输出至所述阴极。

2.根据权利要求1所述的磁控管微波发生源保持高压恒定的控制装置，其特征在于，所述高压供电系统包括：第一逆变电路、第一控制电路、第一高频变压器、第一整流电路、第一取样电阻、第二取样电阻及隔离放大电路；

所述第一逆变电路，与所述工频整流电路连接，用于将接收到的所述直流电逆变为第一高频交流电；

所述第一控制电路，分别与所述第一逆变电路、所述灯丝供电系统及地线连接，用于控制所述第一逆变电路以恒功率方式将所述第一高频交流电输出至所述第一高频变压器，并根据所述磁控管的工作状态输出相应的灯丝控制信号至所述灯丝供电系统；

所述第一高频变压器，与所述第一逆变电路连接，用于将所述第一高频交流电变压为第一电压；

所述第一整流电路的输入端与所述第一高频变压器连接，用于将所述第一电压变换为第一直流电压；所述第一整流电路的负极输出端，作为所述高压供电系统的第一输出端，分别与所述灯丝的一端及所述第一取样电阻的一端连接，用于输出所述第一直流电压的负高压；所述第一整流电路的正极输出端，作为所述高压供电系统的第二输出端，分别与地线及所述第一取样电阻的一端连接，用于输出所述第一直流电压的正高压；

所述隔离放大电路的第一输入端分别与所述第一取样电阻的另一端及所述第二取样电阻的一端连接；所述隔离放大电路的第二输入端分别与所述第二取样电阻的另一端及地线连接，所述隔离放大电路用于获取所述第二取样电阻的两端的分压信号，并将所述分压信号进行隔离放大处理得到高压反馈信号；所述隔离放大电路的第一输出端，作为所述高压供电系统的第三输出端，与所述灯丝供电系统连接，用于将所述高压反馈信号输出至所述灯丝供电系统；所述隔离放大电路的第二输出端与地线连接。

3.根据权利要求2所述的磁控管微波发生源保持高压恒定的控制装置，其特征在于，所述灯丝供电系统包括：第二逆变电路、第二控制电路、第二高频变压器以及第二整流电路；

所述第二逆变电路，与所述工频整流电路连接，用于将所述直流电逆变为第二高频交流电；

所述第二控制电路，分别与所述隔离放大电路的第一输出端、所述第一控制电路、所述第二逆变电路及地线连接，用于采集所述高压反馈信号和所述灯丝控制信号，并根据所述高压反馈信号和所述灯丝控制信号控制所述第二逆变电路输出所述第二高频交流电；

所述第二高频变压器，与所述第二逆变电路连接，用于接收所述第二高频交流电，并将所述第二高频交流电变压为第二电压；

所述第二整流电路，与所述第二高频变压器连接，用于将所述第二电压变换为第二直流电压，并将所述第二直流电压经所述灯丝输出至所述阴极。

4.根据权利要求3所述的磁控管微波发生源保持高压恒定的控制装置，其特征在于，所述磁控管的工作状态包括：磁控管启动状态和磁控管正常工作状态；

在磁控管启动状态下，所述灯丝控制信号控制所述灯丝供电系统加热所述阴极的温度；

在磁控管正常工作状态下，所述灯丝控制信号控制所述灯丝供电系统维持所述阴极的温度。

5.根据权利要求1所述的磁控管微波发生源保持高压恒定的控制装置，其特征在于，所述灯丝与所述阴极同电位。

6.根据权利要求1所述的磁控管微波发生源保持高压恒定的控制装置，其特征在于，所述磁控管的外壳与所述阳极同电位。

7.一种磁控管微波发生源保持高压恒定的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-6任一项所述的磁控管微波发生源保持高压恒定的控制装置，所述磁控管微波发生源保持高压恒定的控制方法包括：

通过工频整流电路将三相交流电整流为直流电，并将所述直流电分别输出至高压供电系统及灯丝供电系统；

通过所述高压供电系统根据磁控管的工作状态输出相应的灯丝控制信号至所述灯丝供电系统；所述高压供电系统将所述直流电变换为第一直流电压，并通过第一输出端将所述第一直流电压的负高压输出至所述磁控管的阴极，通过第二输出端将所述第一直流电压的正高压输出至所述磁控管的阳极；所述高压供电系统通过第三输出端将由所述第一直流电压的分压信号得到的高压反馈信号输出至所述灯丝供电系统；

利用所述阴极接收所述负高压，并向所述阳极发射电子；

利用所述阳极接收所述正高压及所述电子；

通过所述灯丝供电系统接收所述直流电，并根据所述高压反馈信号和所述灯丝控制信号将所述直流电转换为第二直流电压，再将所述第二直流电压经所述灯丝输出至所述阴极。

8.根据权利要求7所述的磁控管微波发生源保持高压恒定的控制方法，其特征在于，通过所述高压供电系统根据磁控管的工作状态输出相应的灯丝控制信号至所述灯丝供电系统；所述高压供电系统将所述直流电变换为第一直流电压，并通过第一输出端将所述第一直流电压的负高压输出至所述磁控管的阴极，通过第二输出端将所述第一直流电压的正高压输出至所述磁控管的阳极；所述高压供电系统通过第三输出端将由所述第一直流电压的分压信号得到的高压反馈信号输出至所述灯丝供电系统，具体包括：

利用第一逆变电路将接收到的所述直流电逆变为第一高频交流电；

通过第一控制电路控制所述第一逆变电路以恒功率方式将所述第一高频交流电输出至第一高频变压器，并根据所述磁控管的工作状态输出相应的灯丝控制信号至所述灯丝供电系统；

利用所述第一高频变压器将所述第一高频交流电变压为第一电压；

采用第一整流电路将所述第一电压变换为第一直流电压，并输出所述第一直流电压的负高压及所述第一直流电压的正高压；

通过隔离放大电路获取第二取样电阻的两端的分压信号，并将所述分压信号进行隔离放大处理得到高压反馈信号，再将所述高压反馈信号输出至所述灯丝供电系统。

9.根据权利要求8所述的磁控管微波发生源保持高压恒定的控制方法，其特征在于，通过所述灯丝供电系统接收所述直流电，并根据所述高压反馈信号和所述灯丝控制信号将所述直流电转换为第二直流电压，再将所述第二直流电压经所述灯丝输出至所述阴极，具体包括：

利用第二逆变电路将所述直流电逆变为第二高频交流电；

通过第二控制电路采集所述高压反馈信号和所述灯丝控制信号，并根据所述高压反馈信号和所述灯丝控制信号控制所述第二逆变电路输出所述第二高频交流电；

采用第二高频变压器接收所述第二高频交流电，并将所述第二高频交流电变压为第二电压；

利用第二整流电路将所述第二电压变换为第二直流电压，并将所述第二直流电压经所述灯丝输出至所述阴极。

10.根据权利要求8所述的磁控管微波发生源保持高压恒定的控制方法，其特征在于，所述磁控管的工作状态包括：磁控管启动状态和磁控管正常工作状态；

在磁控管启动状态下，所述灯丝控制信号控制所述灯丝供电系统加热所述阴极的温度；

在磁控管正常工作状态下，所述灯丝控制信号控制所述灯丝供电系统维持所述阴极的温度。