KR101048054B1 - Magnetron performance analyzer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고효율, 고출력의 마이크로파 에너지원으로서 식품, 환경, 화학, 종이, 목재 등 다양한 산업에 응용되고 있는 고출력 산업용 마그네트론에 있어서, 입력되는 구동 전원의 성능 및 출력되는 마그네트론 발진기의 성능을 각각 측정하고, 측정된 결과를 토대로 산업용 마그네트론의 성능 평가에 대한 결과를 제공할 수 있는 마그네트론의 성능 분석 장치에 관한 것이다.The present invention is a high-efficiency, high-power microwave energy source in the high-power industrial magnetron applied to various industries such as food, environment, chemistry, paper, wood, etc., measuring the performance of the driving power input and the performance of the output magnetron oscillator, respectively In addition, the present invention relates to a performance analysis apparatus of a magnetron that can provide a result for evaluating the performance of an industrial magnetron based on the measured result.
이에 따라, 본 발명에서는 구동 전원에 대한 전압, 전류 및 마그네트론으로 인입되는 인입 전압, 인입 전류를 측정하기 위한 하나 이상의 전압 측정기와 하나 이상의 전류 측정기를 포함하는 구동 전원 측정부와, 마그네트론 발진기로부터 방사되는 전자기파를 분급하기 위한 방향성 결합기와, 분급된 일부의 전자기파를 감쇄하기 위한 가변 감쇄기와 감쇄된 전자기파를 측정하기 위한 전자기파 측정기를 포함하는 마그네트론 발진기 측정부로 이루어지는 마그네트론의 성능 분석 장치를 제공하는 한편, 동적 상태 측정부를 통하여 마그네트론의 작동 과정에서의 동적 상태를 측정할 수 있도록 구성하여, 마그네트론의 작동 상태를 확인하면서, 효과적으로 마그네트론의 성능 분석을 제공하여 장치의 신뢰성을 부여할 수 있는 마그네트론의 성능 분석 장치를 제공한다.Accordingly, in the present invention, the driving power measurement unit including at least one voltage meter and at least one current meter for measuring the voltage, current and the incoming voltage to the magnetron and the incoming current to the driving power source, and radiated from the magnetron oscillator A magnetron oscillator measuring unit comprising a directional coupler for classifying electromagnetic waves, a variable attenuator for attenuating some of the classified electromagnetic waves, and an electromagnetic wave meter for measuring the attenuated electromagnetic waves, and a dynamic analysis device of the magnetron, while providing a dynamic analysis device. It is configured to measure the dynamic state of the magnetron through the measuring part, and it is possible to check the operation state of the magnetron, and to effectively provide the performance analysis of the magnetron to provide the reliability of the device to give the reliability of the device. To provide
마그네트론, 산업용 마그네트론, 구동 전원, 마그네트론 성능 평가 Magnetron, Industrial Magnetron, Driving Power, Magnetron Performance Evaluation
Description
본 발명은 마그네트론의 성능 분석 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고효율, 고출력의 마이크로파 에너지원으로서 식품, 환경, 화학, 종이, 목재 등 다양한 산업에 응용되고 있는 고출력 산업용 마그네트론에 대한 마그네트론 발진기 및 이를 구동하기 위한 구동전원을 개발 및 제작하는 과정에서, 입력되는 구동 전원의 성능 및 출력되는 마그네트론 발진기의 성능을 각각 측정하고, 측정된 결과를 토대로 산업용 마그네트론의 성능 평가에 대한 결과를 제공할 수 있는 마그네트론의 성능 분석 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a performance analysis device of a magnetron, and more particularly, a magnetron oscillator for a high-power industrial magnetron applied to various industries such as food, environment, chemistry, paper, and wood as a high-efficiency, high-power microwave energy source, and driving the same. In the process of developing and manufacturing the driving power, the performance of the input driving power and the output of the output magnetron oscillator are respectively measured, and based on the measured results of the magnetron that can provide the results for the performance evaluation of the industrial magnetron. A performance analysis device.
최근 환경 오염 문제와 함께 화석 에너지 고갈에 따른 대체 에너지 문제가 수면에 오르면서, 각종 산업 분야에서 고효율이면서 청정한 에너지원에 대한 관심이 증폭되고 있으며, 이 중 높은 에너지 효율을 가지면서, 청정한 기술에 해당하는 마이크로파 응용기술이 부각되고 있다.Recently, with the problem of environmental pollution and the alternative energy problem due to the depletion of fossil energy, the interest in high-efficiency and clean energy sources has been amplified in various industrial fields, and among them, high energy efficiency and clean technology Microwave application technology is emerging.
이러한 마이크로파 응용기술 중 핵심이라고 할 수 있는 산업용 마그네트론(magnetron)은 고전압 DC 전기장과 자기장이 교차하는 초고진공 환경에서 전기에너지를 고출력 마이크로파 에너지로 변환하여 방사하는 고출력 마이크로파 발진기(oscillator)에 해당하는 것으로서, 음극(cathode), 양극(anode), 안테나(antenna), 전극(electrode) 등으로 구성된다.The industrial magnetron, which is the core of these microwave application technologies, corresponds to a high power microwave oscillator that converts and radiates electrical energy into high power microwave energy in an ultra-high vacuum environment where a high voltage DC electric field and a magnetic field cross each other. It is composed of a cathode, an anode, an antenna, an electrode, and the like.
이러한 구성을 갖는 마그네트론은 원통형 음극과, 이 음극에 대향하여 배치되고 공동(cavity) 공진기를 포함하는 양극을 포함하여 구성되고, 상기 음극 및 상기 양극 사이에는 일정한 자기장이 균일하게 작용하도록 자계를 형성하여 자기장에 따른 상호작용이 일어나도록 구성한다. 상기 마그네트론의 작동시에는 음극은 음의 전위가 지속되는 반면, 양극은 보통 접지되며, 양극 블록 내 다수의 공동 공진기들의 양끝에 해당하는 끝 공간(end space)에서 하나의 공진기로부터 시작한 자기 선다발(flux)이 다음 공진기로 이어진다. 이러한 공진기 사이의 결합은 스트랩(strap)이라고 불리는 금속 고리에 의하여 강화되고, 이는 양극 블록의 금속 조각들을 번갈아 연결해주며, 이 때, 마이크로파 전력은 양극 블록의 금속 조각 중 하나에 연결된 안테나 핀으로부터 얻게된다. 상술한 바와 같이, 양극 블록, 공동 공진기, 끝 공간, 금속 고리, 안테나를 모두 통합한 것을 공진 시스템이라 부르며, 상기 공진 시스템 및 음극 그리고, 상호작용을 유도하는 일정한 자계로 구성된 마그네트론에 의하여 공급된 전기 에너지를 마이크로파로 변환 출력하도록 구성된다.The magnetron having such a configuration includes a cylindrical cathode and an anode disposed opposite the cathode and including a cavity resonator, and a magnetic field is formed between the cathode and the anode to uniformly operate a magnetic field. Configure the interaction according to the magnetic field. During operation of the magnetron, the negative pole maintains a negative potential, while the positive pole is usually grounded, and the magnetic wire bundle (starting from one resonator in the end space corresponding to both ends of the plurality of cavity resonators in the positive block) flux) then leads to the resonator. The coupling between these resonators is reinforced by metal rings called straps, which alternately connect the metal pieces of the anode block, where microwave power is obtained from an antenna pin connected to one of the metal pieces of the anode block. . As described above, the integration of the anode block, the cavity resonator, the end space, the metal ring, and the antenna is called a resonance system, and the electricity supplied by the magnetron composed of the resonance system and the cathode, and a constant magnetic field for inducing interactions. And converts the energy into microwaves.
한편, 상기 마그네트론을 구동하기 위하여 제공되는 구동 전원은 마이크로파를 출력하는 데 사용되는 대출력 고전압 양극 전원과 열전자 방출을 위한 음극 히 터용 필라멘트 전원, 열전자의 궤적을 제어하여 마그네트론의 출력을 조절하는 전자석 여자전원으로 구성되며, 상기 마그네트론이 최적의 조건에서 운전되도록 마그네트론의 출력전류를 적절하게 제어하는 장치이다.On the other hand, the driving power provided to drive the magnetron is a high output high voltage anode power used to output the microwave, a filament power for the cathode heater for hot electron emission, the electromagnet excitation to control the trace of the magnetron by controlling the trajectory of the hot electron Consists of a power source, and is a device for appropriately controlling the output current of the magnetron so that the magnetron is operated under optimal conditions.
다만, 보다 효율적인 산업용 마그네트론을 개발하고, 제작된 산업용 마그네트론에 대한 성능을 검증하기 위한 장비를 제공하는 측면에서, 이러한 산업용 마그네트론을 개발 및 출시하는 과정에서 이러한 산업용 마그네트론의 효율과 같은 성능 평가가 이루어지기 위한 산업용 마그네트론에 대한 성능 평가 장치가 요구되었다.However, in terms of developing more efficient industrial magnetrons and providing equipment for verifying the performance of the manufactured industrial magnetrons, performance evaluations such as the efficiency of such industrial magnetrons are made during the development and release of such industrial magnetrons. There was a need for a performance evaluation device for an industrial magnetron.
그리고, 실질적으로 산업용 마그네트론의 성능에 영향을 미치게 되는 상기 구동 전원과 관련하여, 제작된 산업용 마그네트론에 대한 최적의 운전 조건을 설정할 수 있도록, 상기 구동 전원의 성능을 측정할 수 있는 구동 전원 및 마그네트론 발진기에 대한 성능 평가 장치가 요구되었다.In addition, in relation to the driving power source that substantially affects the performance of the industrial magnetron, the driving power source and the magnetron oscillator capable of measuring the performance of the driving power source to set the optimum operating conditions for the manufactured industrial magnetron A performance evaluation device was required.
이에 본 발명에서는 고출력 마이크로파 에너지를 발생시키는 마그네트론 발진기 및 이에 대한 구동 전원을 포함하는 마그네트론에 대한 성능 분석 장치에 있어서, 산업용 마그네트론의 입력 및 출력을 결정하는 마그네트론 발진기 및 구동 전원에 대한 성능을 최소한의 장비로 동시에 평가하고, 이를 비교함으로써 직접적으로 마그네트론의 성능 분석 결과를 제공할 수 있음은 물론 평가 과정에서 마그네트론의 동적 상태를 확인할 수 있는 마그네트론의 성능 분석 장치를 제공한다.Therefore, in the present invention, in the performance analysis device for the magnetron including a magnetron oscillator for generating high power microwave energy and a driving power supply thereof, the minimum equipment for the performance of the magnetron oscillator and driving power for determining the input and output of the industrial magnetron By simultaneously evaluating and comparing the results, it is possible to provide the results of analyzing the magnetron directly, and also provides a magnetron performance analysis device that can check the dynamic state of the magnetron during the evaluation process.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 다음과 같은 구성을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides the following configuration.
본 발명은 구동 전원 측정부와 마그네트론 발진기 측정부를 구비하는 마그네트론의 성능 분석 장치로서, 상기 구동 전원 측정부는 구동 전원에 대한 전압, 전류 및 마그네트론으로 인입되는 인입 전압, 인입 전류를 측정하기 위한 하나 이상의 전압 측정기와 하나 이상의 전류 측정기를 포함하며, 상기 마그네트론 발진기 측정부는 마그네트론 발진기로부터 방사되는 전자기파를 분급하기 위한 방향성 결합기와, 분급된 일부의 전자기파를 측정하기 위한 전자기파 측정기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네트론의 성능 분석 장치를 제공한다.The present invention provides a performance analysis apparatus for a magnetron including a driving power measuring unit and a magnetron oscillator measuring unit, wherein the driving power measuring unit includes a voltage, a current, and an incoming voltage introduced into the magnetron, and at least one voltage for measuring an incoming current. A magnetron oscillator measuring unit comprising a directional coupler for classifying electromagnetic waves radiated from the magnetron oscillator and an electromagnetic wave meter for measuring partial electromagnetic waves. Provide a performance analysis device.
또한, 상기 구동 전원 측정부는 오실로스코프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네트론의 성능 분석 장치를 제공한다.In addition, the drive power measurement unit provides a performance analysis device of the magnetron further comprises an oscilloscope.
그리고, 상기 마그네트론 발진기 측정부는 상기 마그네트론 발진기로부터 방사되는 전자기파가 전송되기 위한 도파관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네트론의 성능 분석 장치를 제공한다.And, the magnetron oscillator measuring unit provides a performance analysis device of the magnetron further comprises a waveguide for transmitting electromagnetic waves radiated from the magnetron oscillator.
이 경우, 상기 마그네트론 발진기 측정부는 상기 도파관에 연결되어, 전송된 전자기파의 반대파에 대한 위상 및 진폭 조절을 수행할 수 있는 자동 튜너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네트론의 성능 분석 장치를 제공한다.In this case, the magnetron oscillator measuring unit is connected to the waveguide, and provides an apparatus for analyzing the performance of the magnetron further comprises an automatic tuner capable of adjusting the phase and amplitude of the opposite wave of the transmitted electromagnetic wave.
또한, 상기 마그네트론 발진기 측정부에는 상기 방향성 결합기로부터 분급된 일부의 전자기파를 감쇄하기 위한 가변 감쇄기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네트론의 성능 분석 장치를 제공한다.In addition, the magnetron oscillator measuring unit provides a performance analysis device of the magnetron further comprises a variable attenuator for attenuating a part of the electromagnetic wave classified from the directional coupler.
여기서, 상기 전자기파 측정기는 전자기파의 주파수 및 출력을 측정하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네트론의 성능 분석 장치를 제공한다.Here, the electromagnetic wave measuring device provides a performance analysis device of the magnetron, characterized in that made to measure the frequency and output of the electromagnetic wave.
그리고, 상기 마그네트론 발진기에 대한 정확한 동적 상태를 확인할 수 있도록 상기 마그네트론 발진기에서의 작동환경 온도, 마그네트론 온도, 냉각수 온도, 냉각수 유량으로 이루어진 동적 상태 파라미터들 중 하나 이상을 측정할 수 있는 동적 상태 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네트론의 성능 분석 장치를 제공한다.Further, a dynamic state measurement unit capable of measuring one or more of the dynamic state parameters consisting of operating environment temperature, magnetron temperature, coolant temperature, and coolant flow rate in the magnetron oscillator to confirm the accurate dynamic state of the magnetron oscillator It provides a performance analysis device of the magnetron comprising a.
또한, 상기 마그네트론 발진기 측정부는 상기 가변 감쇄기에 연결되어 전자기파를 분급하는 분배기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네트론의 성능 분석 장치를 제공한다.In addition, the magnetron oscillator measuring unit provides a performance analysis device of the magnetron further comprises a distributor connected to the variable attenuator for classifying electromagnetic waves.
그리고, 상기 분배기에는 두 개의 서로 다른 전자기파 측정기가 연결되는 것 을 특징으로 하는 마그네트론의 성능 분석 장치를 제공한다.In addition, the distributor provides a performance analysis device of the magnetron, characterized in that two different electromagnetic wave measuring device is connected.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 마그네트론의 성능 분석 장치는 소수의 장비로도 고출력의 마이크로파를 감쇄하여 측정할 수 있는 구성 및 마그네트론의 동적 상태을 측정할 수 있는 구성을 제공하여, 측정이 어려운 고출력 마그네트론 발진기에 대한 성능 평가와 함께 마그네트론의 동적 상태 측정을 동시에 수행할 수 있는 효과가 있다.As described above, the performance analysis apparatus of the magnetron according to the present invention provides a configuration capable of attenuating and measuring a high power microwave even with a small number of devices, and a configuration capable of measuring the dynamic state of the magnetron. In addition to evaluating the performance of the oscillator, it is effective to simultaneously measure the dynamic state of the magnetron.
또한, 이를 토대로 구동 전원에 대한 성능 평가를 실시하고, 이에 대한 결과와 상기 마그네트론 발진기에 대한 측정 및 비교 데이터를 함께 제공함으로써, 제작된 산업용 마그네트론의 성능에 관한 객관적인 데이터로 장치의 신뢰성을 부여하여 이를 통한 규격화를 수행할 수 있으며, 개발 단계에서 객관성이 담보된 정량적 분석 설비를 제공함에 따라 개발 비용을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, based on this, the performance evaluation of the driving power supply is performed, and the result and the measurement and comparison data of the magnetron oscillator are provided together, thereby giving the reliability of the device with objective data on the performance of the manufactured industrial magnetron. Standardization can be carried out, and development costs can be reduced by providing a quantitative analysis facility with objectivity secured in the development stage.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에서는 마그네트론의 성능 분석 장치에 있어서, 구동 전원의 성능 평가를 위하여, 구동 전원 자체에서 측정된 전압 및 전류값과 전력 공급선을 통하여 마그네트론으로 들어가는 전압 및 전류값을 측정하고 모니터링 하기 위한 수단과, 마그네트론 발진기에서 생성된 전자기파의 출력 및 주파수를 측정하기 위한 수단으로 구성된 마그네트론의 성능 분석 장치를 제공한다.In the present invention for achieving the above object, in the performance analysis device of the magnetron, in order to evaluate the performance of the driving power supply, the voltage and current value measured by the driving power supply itself and the voltage and current value entering the magnetron through the power supply line and The present invention provides a device for analyzing the performance of a magnetron, comprising means for monitoring and means for measuring the output and frequency of electromagnetic waves generated by the magnetron oscillator.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 마그네트론의 성능 분석 장치의 바람직한 일구현예에 대한 개략적인 구성을 도시하고 있는 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 마그네트론의 성능 분석 장치는 크게 구동 전원 측정부와 마그네트론 발진기 측정부로 구성된다.1 is a block diagram showing a schematic configuration of a preferred embodiment of the performance analysis device of the magnetron according to the present invention. As shown in FIG. 1, the performance analysis apparatus of the magnetron according to the present invention includes a driving power supply measuring unit and a magnetron oscillator measuring unit.
산업용 마그네트론에 대한 구동 전원은 세가지 형태의 전원으로 구성되는데, 주된 전원에 해당하는 고압 음극 전원과, 보조 전원으로서, 전자석 여자를 위한 마그넷 전원, 그리고 예열을 위한 필라멘트 전원으로 이루어진다. 본 발명에 따른 마그네트론의 성능 분석 장치에서의 상기 구동 전원 측정부는 마그네트론 발진기의 성능을 의미하는 장치의 효율에 대한 입력값에 해당하는 구동 전원의 성능에 관한 인자인 음극 전원의 전압, 전류와 마그넷 전원의 전압, 전류, 그리고, 필라멘트 전원의 전압, 전류를 각각 측정할 수 있도록 구성된다. 동시에, 상기 구동 전원 측정부는 구동 전원으로부터 전력 공급선을 통하여 마그네트론 발진기로 공급되는 전압 및 전류를 측정할 수 있는 수단을 구비한다.The driving power source for the industrial magnetron is composed of three types of power sources. The main power source is a high voltage cathode power source, a secondary power source, a magnet power source for electromagnet excitation, and a filament power source for preheating. The driving power measurement unit in the performance analysis device of the magnetron according to the present invention, the voltage, current and magnet power supply of the negative power supply which is a factor related to the performance of the driving power corresponding to the input value for the efficiency of the device means the performance of the magnetron oscillator The voltage, current, and filament of the power supply are configured to measure the voltage and current, respectively. At the same time, the drive power measuring unit includes means for measuring the voltage and current supplied from the drive power to the magnetron oscillator through the power supply line.
본 발명의 바람직한 일구현예로 제시된 도 1의 구성도에 도시된 바와 같이, 상기 구동 전원 측정부에는 상기 음극 전원, 마그넷 전원 및 필라멘트 전원에 대한 전압, 전류, 그리고 마그네트론 발진기로 인입되는 전압, 전류를 측정할 수 있도록 각 전원에서의 전류를 측정하고 이를 모니터링하기 위한 수단으로서 전류 측정기, 고전압 프로브, 오실로스코프를 포함하도록 구성한다.As shown in the configuration of FIG. 1 presented as a preferred embodiment of the present invention, the driving power measuring unit includes a voltage, a current, and a voltage, current flowing into the magnetron oscillator, the magnet power source and the filament power source. It is configured to include a current meter, high voltage probe, and oscilloscope as a means to measure and monitor the current from each power source to measure the current.
따라서, 상기한 측정 수단인 전류 측정기, 고전압 프로브, 오실로스코프에서는 각각의 전원(음극 전원, 마그넷 전원, 필라멘트 전원)의 전압, 전류 및 마그네트론의 인입 전압, 전류의 측정된 값들에 대한 데이터를 수득하고, 이를 외부로 표시하여, 마그네트론 발진기에 대한 전기적 에너지의 입력을 직접적으로 검출함은 물론, 각 검출된 측정치를 비교하여 최적 운전 조건에 해당하는 전압, 전류값을 검출 및 비교할 수 있도록 구성된다.Therefore, in the above-described measuring means current meter, high voltage probe, oscilloscope, the data of the voltage of each power supply (cathode power supply, magnet power supply, filament power supply), the incoming voltage of the magnetron, the measured values of the current, By displaying this to the outside, it is possible to directly detect the input of electrical energy to the magnetron oscillator, as well as to detect and compare voltage and current values corresponding to the optimum operating conditions by comparing each detected measurement value.
본 발명에 따른 마그네트론의 성능 분석 장치에서 마그네트론 발진기에 대한 성능을 측정하기 위한 측정 수단은 도 1에 도시된 바와 같이, 측정이 곤란한 고출력의 마이크로파를 소수의 장비로도 효과적으로 감쇄시킴에 따라 측정가능한 상태로 전환하여, 감쇄된 마이크로파의 주파수 및 출력 전압을 측정할 수 있도록 구성된다. 따라서, 본 발명에 따른 마그네트론의 성능 분석 장치 중 마그네트론 발진기의 측정부는 상기 마그네트론 발진기로부터 변환되어 방사되는 마이크로파를 전송하기 위한 도파관(wave guide)과 반사파의 위상과 진폭 조건을 조절할 수 있는 자동 튜너(automatic tuner)를 포함하며, 상기 자동 튜너를 통과한 전자기파를 분급하여 부하 또는 계측기 측으로 전향하는 방향성 결합기(directional coupler)를 포함한다.Measuring means for measuring the performance of the magnetron oscillator in the performance analysis device of the magnetron according to the present invention, as shown in Figure 1, a state that can be measured by effectively attenuating high-power microwave difficult to measure even a small number of devices Is converted to measure the frequency and output voltage of the attenuated microwave. Therefore, the measurement unit of the magnetron oscillator of the performance analysis apparatus of the magnetron according to the present invention (wave guide) for transmitting the microwaves are converted from the magnetron oscillator (wave guide) and an automatic tuner that can adjust the phase and amplitude conditions of the reflected wave and a directional coupler for classifying the electromagnetic wave passing through the automatic tuner and forwarding it to the load or the measuring instrument side.
또한, 마그네트론 발진기의 측정부에는 상기 방향성 결합기에 연결된 가변 감쇄기(variable attenuator)와 분배기(power splitter)를 더 포함하도록 구성하여, 방향성 결합기를 통하여 일부 분리 전송된 전자기파에 대한 감쇄 및 분배를 통하여 연결된 계측 수단에 의한 성능 측정을 수행한다. 이러한 계측 수단으로는 마 이크로파 측정기 또는 스펙트럼 분석기를 구성할 수 있다. 이러한 구성에 따라 상기 마그네트론 발진기의 측정부는 산업용 마그네트론의 출력 에너지의 성능에 해당하는 마그네트론 발진기에서 변환된 전자기파에 대한 주파수 및 출력(power)를 검출한다.In addition, the measurement unit of the magnetron oscillator further comprises a variable attenuator and a power splitter connected to the directional coupler, the measurement connected through the attenuation and distribution of the electromagnetic wave transmitted partially separated through the directional coupler Perform performance measurements by means. Such measuring means may constitute a microwave meter or spectrum analyzer. According to this configuration, the measurement unit of the magnetron oscillator detects the frequency and power (power) for the electromagnetic wave converted in the magnetron oscillator corresponding to the performance of the output energy of the industrial magnetron.
도 1에 도시된 본 발명의 바람직한 일구현예를 통하여, 본 발명에 따른 마그네트론의 성능 분석 장치에서, 마그네트론 발진기의 측정부에 대한 작동 과정을 보다 상세하게 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같이, 마그네트론 발진기에서 구동 전원으로부터 공급된 전기에너지가 변환된 전자기파가 상기 마그네트론에 부착된 방사부(launcher)를 통해 방사되고, 방사된 전자기파는 상기 방사부에 연결된 도파관을 통하여 부하 및 측정 수단 측으로 전송된다.Through a preferred embodiment of the present invention shown in Figure 1, in the performance analysis device of the magnetron according to the present invention, in more detail look at the operation of the measurement unit of the magnetron oscillator, as shown in Figure 1, the magnetron In the oscillator, the electromagnetic wave converted from the electric power supplied from the driving power is radiated through a launcher attached to the magnetron, and the radiated electromagnetic wave is transmitted to the load and measurement means through a waveguide connected to the radiator.
이 때, 30㎾ 915㎒의 산업용 마그네트론을 사용하는 경우, 마그네트론 발진기로부터 방사되는 915㎒의 주파수를 갖는 전자기파에 대한 도파관의 규격은 도 1에 도시된 바와 같이 WR-975로 구성될 수 있다. 이러한 도파관의 규격은 방사되는 전자기파의 성질에 따라 적절히 고려될 수 있다.At this time, when using an industrial magnetron of 30 Hz 915 MHz, the specification of the waveguide for the electromagnetic wave having a frequency of 915 MHz emitted from the magnetron oscillator may be configured as WR-975 as shown in FIG. The size of such waveguide may be appropriately considered depending on the nature of the electromagnetic wave emitted.
상기 도파관은 자동 튜너(automatic tuner) 또는 상기 자동 튜너와 이에 부가적으로 장착된 벡터 측정 유닛(vector measuring unit)의 조합에 연결됨에 따라 전송된 전자기파에 대한 반사파의 위상 및 진폭을 측정하고 조절할 수 있도록 구성한다.The waveguide is connected to an automatic tuner or a combination of the automatic tuner and a vector measuring unit additionally mounted thereon so as to measure and adjust the phase and amplitude of the reflected wave with respect to the transmitted electromagnetic waves. Configure.
상기 자동 튜너 또는 자동 튜너와 벡터 측정 유닛의 조합을 거쳐, 일부 반사되어 통과하거나 반사되지 않고 모두 통과한 전자기파는 상기 자동 튜너에 연결된 방향성 결합기로 전달되고, 상기 방향성 결합기는 대부분의 파워를 부하(water load)로 보내고, 전체 파워 중의 매우 작은 일부분(-60dB)만을 계측기 방향으로 보낸다. 이 경우, 계측기 방향으로 전송된 전자기파의 출력은 ㎽ 레벨 이하로 떨어지게 되어 동축선을 통하여 간단하게 계측기와 연결이 가능하다.Through the auto tuner or the combination of the auto tuner and the vector measuring unit, the partially reflected, passed or unreflected electromagnetic waves are transmitted to the directional coupler connected to the auto tuner, and the directional coupler receives most of the power. load) and only a small fraction of the total power (-60dB) is directed towards the instrument. In this case, the output of the electromagnetic wave transmitted in the direction of the measuring instrument is lowered below the k-level and can be easily connected to the measuring instrument through the coaxial line.
상기 방향성 결합기를 통하여 얻어진 작은 출력의 전자기파는 가변 감쇄기(variable attenuator)를 통해서 계측기에서 사용하기 좋은 적당한 출력으로 조정되고, 분배기(power splitter)를 통해서 주파수와 출력을 측정하기 위한 계측기로 나뉘어 진다. 이러한 계측기로는 전자기파에 대한 주파수 및 파워를 측정할 수 있도록 주파수 측정기 및 파워 측정기를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 주파수 및 파워를 모두 측정할 수 있는 마이크로파 측정기(microwave counter)와 스펙트럼 분석기(spectrum analyzer)를 사용할 수 있다. 상기 두가지의 계측기는 각각 파워/주파수의 정밀 측정을 수행하거나, 여러 하모닉 성분의 주파수와 파워를 넓은 주파수 대역까지(40㎓) 측정할 수 있도록 한다.The small output electromagnetic wave obtained through the directional coupler is adjusted to a suitable output for use in the instrument via a variable attenuator and divided into a meter for measuring frequency and output through a power splitter. As such a measuring instrument, a frequency measuring instrument and a power measuring instrument can be used to measure frequency and power of electromagnetic waves. Preferably, a microwave counter and a spectrum analyzer capable of measuring both frequency and power can be used. Can be used. Each of the two instruments can measure power / frequency precisely or measure the frequency and power of various harmonic components up to a wide frequency band (40 kHz).
따라서, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 마그네트론의 성능 분석 장치는 구동 전원에 대한 전압, 전류 및 마그네트론에 대한 인입 전압, 전류를 측정함으로써 구동 전원의 성능을 평가함과 동시에, 상기 마그네트론 발진기로부터 방사되는 전자기파 출력의 일부분을 수득하고, 이에 대한 주파수 및 출력 파워를 측정함으로써 마그네트론 발진기의 성능을 평가하고 이를 구동 전원의 성능과 비교함에 따라 산업용 마그네트론의 효율을 측정할 수 있게 된다.Therefore, the performance analysis apparatus of the magnetron having the above-described configuration evaluates the performance of the driving power supply by measuring the voltage, current, and the incoming voltage and current for the magnetron, and at the same time, electromagnetic waves radiated from the magnetron oscillator. By obtaining a portion of the output and measuring its frequency and output power, it is possible to measure the efficiency of the magnetron oscillator by evaluating the performance of the magnetron oscillator and comparing it with the performance of the driving power source.
한편, 본 발명에 따른 마그네트론의 성능 분석 장치는 마그네트론 발진기에 대한 정확한 작동 상태를 확인할 수 있도록 마그네트론 발진기에서의 작동환경 온도, 마그네트론 온도, 냉각수 온도 및 유량과 같은 동적 상태를 측정할 수 있는 측정 장치를 더 포함하도록 구성할 수 있다.On the other hand, the performance analysis device of the magnetron according to the present invention is a measurement device that can measure the dynamic state, such as operating environment temperature, magnetron temperature, coolant temperature and flow rate in the magnetron oscillator to confirm the correct operating state for the magnetron oscillator It can be configured to include more.
본 발명은 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 요소들에 대한 수정 및 변경의 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 필수적인 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 특별한 상황들이나 재료에 대하여 많은 변경이 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 발명은 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명으로 제한되지 않으며, 첨부된 특허청구범위 내에서 모든 실시 예들을 포함할 것이다.While the invention has been described with reference to the preferred embodiments, those skilled in the art will appreciate that modifications and variations of the elements of the invention may be made without departing from the scope of the invention. In addition, many modifications may be made to particular circumstances or materials without departing from the essential scope of the invention. Therefore, the invention is not limited to the details of the preferred embodiments of the invention, but will include all embodiments within the scope of the appended claims.
도 1은 본 발명에 따른 마그네트론의 성능 분석 장치의 개략적인 구성도.1 is a schematic configuration diagram of an apparatus for analyzing performance of a magnetron according to the present invention;
Claims (9)
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