KR20030078452A - 마그네트론의 출력부 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마그네트론의 출력부내의 배기관의 길이를 조절하여 제3고조파의 감쇄능력을 향상시킬 수 있는 마그네트론의 출력부 구조에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 안테나 캡을 고정시키는 지지체와; 상기 지지체와 결합되는 안테나 세라믹과; 상기 지지체에 의해 지지되고, 상단은 상기 안테나 캡의 하부에 설치되며, 하단은 상기 안테나 세라믹의 상단으로부터 소정간격을 두고 고정되게 설치되는 배기관과; 마이크로파를 외부로 방사시키기 위해 상기 배기관의 내주 벽면에 조립되는 안테나 피이더를 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 배기관은 상기 안테나 세라믹의 상단으로부터 3~4mm 간격을 두고 고정되게 설치된다. 이에 따라 본 발명은 제3고조파의 감쇄능력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 즉, 제3고조파에 대해서는 전자파 장해(Electro Magnetic Interference; EMI) 허용 규격을 만족시킬 수 있는 효과도 있다.

Description

마그네트론의 출력부 구조{OUTPUT UNIT STRUCTURE FOR MAGNETRON}

본 발명은 마그네트론(Magnetron)에 관한 것으로, 특히 마그네트론의 출력부 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 마그네트론은 인가되는 전원에 의해 마그네트론 음극 단자의 필라멘트(Filament)가 가열되면서 열 전자를 방출하고, 내부에 결합된 마그네트 (Magnet)에 의해 형성된 자계와, 상기 자계와 수직으로 전계가 형성된 작용 공간에서 열 전자가 회전 운동하면서 극 초단파(Microwave)를 발진하고, 이 발진된 극 초단파를 외부로 방출한다. 이하에서는, 상기 마그네트론의 구조를 도1를 참조하여 설명한다.

도1은 종래기술에 따른 마그네트론의 단면도이다.

도1에 도시한 바와 같이, 마그네트론은 내부 중앙에 설치되는 필라멘트 형태의 음극 구조물인 직렬형 캐소드(Cathode)(8)와; 상기 캐소드(8)의 둘레 면에 설치되는 양극 구조물인 애노드(Anode)(5)와; 상기 캐소드(8)와 애노드(5)사이에 형성되는 작용공간(6)과; 상기 작용공간(6)으로 자속을 인가시켜주기 위해 각각 설치되는 상부 요크(16) 및 하부 요크(14)와; 상기 각 요크(14)(16)의 내측에 설치되는 영구자석들(10)(17)과; 상기 영구자석들(10)(17)에 설치되어 자기회로를 구성하는 자극(15)과; 상기 애노드(5)의 내면에 방사상으로 설치된 복수개의 베인(7)과; 상기 애노드(5)의 외주 면에 일정간격으로 압입 고정되어 상기 애노드(5)로부터 발생되는 고열을 외부로 신속하게 방열시키기 위한 냉각핀(9)으로 구성된다.

또한, 마그네트론의 상부 요크(16)의 상측에는 애노드(5)로부터 전달된 고조파 에너지(이하 “마이크로파”로 칭함)를 외부로 방사시키기 위한 안테나 피이더(4)와, 배기관(2), 그리고 안테나 세라믹(3)과 안테나 캡(1)으로 구성된 마그네트론의 출력부가 설치된다. 상기 하부 요크(14)의 하측에는 작용공간(6)에서 발생된 불요고조파 성분이 전원으로 역류되는 것을 방지하기 위한 초크코일(12), 콘덴서(11)를 보호하는 쉴드박스(13)가 설치된다.

여기서, 상기 마그네트론은 내부 중앙에 설치되는 필라멘트 형태의 음극 구조물인 직렬형 캐소드(Cathode)(8)와; 상기 캐소드(8)의 둘레 면에 설치되는 양극 구조물인 애노드(Anode)(5)로 구성되어 일종의 2극 진공관을 이루고 있다.

이하에서는, 종래기술에 따른 마그네트론의 동작을 설명한다.

먼저, 캐소드(8)에서 발생된 열전자가 애노드(5)에 방사상으로 고정된 베인(7)의 끝단부와 캐소드(8)사이의 작용공간(6)으로 방출되면, 상기 베인(7)과 캐소드(8)사이에서 형성되는 전계와, 영구자석들(10)(17), 상부 및 하부 요크(16)(14), 자극(15)으로 구성되는 자기회로에서 작용공간(6)으로 인가되는 자속에 의해 사이클로이드(Cycloid)운동을 하게 되므로 전자에너지인 마이크로파가 베인(7)으로 전달된다.

이후, 상기 마이크로파는 상기 배기관(2)의 내주 벽면에 조립되어 상기 베인(7)에 접속되어 있는 안테나 피이더(4)와 안테나 세라믹(3) 및 안테나 캡(1)으로 구성된 마그네트론의 출력부를 통해 외부로 방사된다. 이때, 상기 캐소드(8)로부터 작용공간(6)으로 전송되는 에너지는 기본파(2,455㎒)만이 아닌 고조파도 함께 전송된다. 여기서, 상기 고조파란 고주파 주파수가 2,455㎒ 이외에 제2 고조파(4,900㎒), 제3 고조파(7,350㎒), 제4 고조파(9.8GHz), 제5 고조파(12.5GHz)등으로 발생되는 정수 배의 주파수를 일컫는다.

상기 고조파 성분은 기본파와 함께 상기 배기관(2)내의 안테나 피이더(4)를 통해 외부로 전송된다. 그러나, 상기 고조파 성분은 파장이 짧아지는 만큼 차폐하기 어려운 단점이 있었다.

따라서, 상기 파장이 짧은 고조파 성분들은 외부로 누설되어 무선장애를 일으키는 원인으로 작용하게 된다. 특히, 제3-4 고조파 성분인 약 7.35GHz, 9.8GHz대역의 주파수는 전자기기에 장애를 일으키는 주요인이 되고 있다. 이에 따라 상기 출력부를 통해 방사되는 마이크로파 중에서 고조파를 억제하기 위해 도 1에서와 같이 출력부 내의 배기관(2)이 설치된다.

그러나, 상기 종래 기술에 따른 배기관의 하단은 안테나 세라믹의 중앙부 위치까지 길게 연장되어 설치되기 때문에 제 3-4 고조파 감쇄특성이 저하되는 문제점이 있었다. 즉, 종래기술에 따른 마그네트론의 배기관은 상기 안테나 세라믹의 중간 부분까지 연장되어 설치됨으로써, 마진(Margin) 부족으로 인해 제3 고조파 대역에서는 전자파 장해(Electro Magnetic Interference; EMI) 허용 규격을 만족시키지 못하였다. 상기 종래기술에 따른 배기관이 채용된 마그네트론에서 발생되는 EMI 특성을 도2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 도 1의 마그네트론의 출력부의 배기관이 채용된 마그네트론에서 발생되는 EMI 특성을 나타낸 그래프이다. 즉, 도2에 도시한 바와 같이, 원으로 표시된 고조파 대역, 예를 들면 제3고조파 대역에서는 EMI 허용 규격을 초과하는 단점이 있었다. 즉, 종래 기술에 따른 배기관이 채용된 마그네트론의 노이즈 감쇄치가 제3고조파 대역에서 EMI 허용 규격을 초과하는 문제점이 있었다.

이상에서 설명한 바와 같이, 종래 기술에 따른 마그네트론의 출력부 구조는, 출력부내의 배기관의 길이가 불필요하게 길어 제3 고조파가 마진(Margin) 부족으로 인해 전자파 장해(Electro Magnetic Interference; EMI) 허용 규격을 초과하는 문제점이 있었다. 즉, 제3고조파의 감쇄능력이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 마그네트론의 출력부내의 배기관의 길이를 조절하여 제3고조파의 감쇄능력을 향상시킬 수 있는 마그네트론의 출력부 구조를 제공하는데 있다.

도 1은 종래기술에 따른 마그네트론의 단면도이다.

도 2는 도 1의 마그네트론의 출력부의 배기관이 채용된 마그네트론에서 발생되는 EMI 특성을 나타낸 그래프이다.

도 3은 본 발명에 따른 마그네트론의 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 마그네트론의 출력부의 단면도를 나타낸 도이다.

도 5는 본 발명에 따른 배기관의 단면도를 나타낸 도이다.

도 6은 도 3의 마그네트론의 출력부의 배기관이 채용된 마그네트론에서 발생되는 EMI 특성을 나타낸 표이다.

도 7은 도 3의 마그네트론의 출력부의 배기관이 채용된 마그네트론에서 발생되는 EMI 특성을 나타낸 그래프이다.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

1: 안테나 캡3: 안테나 세라믹

4: 안테나 피이더 5: 애노드

6: 작용공간 7: 베인

8: 캐소드 9: 냉각핀

10, 17: 영구자석11: 관통형 고압 콘덴서

12: 초크코일13: 쉴드 박스

14: 하부 요크15: 자극

16: 상부 요크 100: 배기관

100-1: 지지체300: 출력부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마그네트론의 출력부 구조는, 안테나 캡을 고정시키는 지지체와; 상기 지지체와 결합되는 안테나 세라믹과; 상기 지지체에 의해 지지되고, 상단은 상기 안테나 캡의 하부에 설치되며, 하단은 상기 안테나 세라믹의 상단으로부터 소정간격을 두고 고정되게 설치되는 배기관과; 마이크로파를 외부로 방사시키기 위해 상기 배기관의 내주 벽면에 조립되는 안테나 피이더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배기관의 길이는 100.2mm이며, 상기 소정간격은3~4mm인 것을특징으로 한다.

이하에서는, 마그네트론의 출력부내의 배기관의 길이를 조절하여 제3고조파의 감쇄능력을 향상시킬 수 있는 마그네트론의 출력부 구조의 바람직한 실시예를 도3~도7을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 마그네트론의 단면도이다.

도3에 도시한 바와 같이, 마그네트론은 내부 중앙에 설치되는 필라멘트 형태의 음극 구조물인 직렬형 캐소드(Cathode)(8)와; 상기 캐소드(8)의 둘레 면에 설치되는 양극 구조물인 애노드(Anode)(5)와; 상기 캐소드(8)와 애노드(5)사이에 형성되는 작용공간(6)과; 상기 작용공간(6)으로 자속을 인가시켜주기 위해 각각 설치되는 상부 요크(Upper Yoke)(16) 및 하부 요크(Lower Yoke)(14)와; 상기 각 요크(14)(16)의 내측에 설치되는 영구자석들(10)(17)과; 상기 영구자석들(10)(17)에 설치되어 자기회로를 구성하는 자극(15)과; 상기 애노드(5)의 내면에 방사상으로 설치된 복수개의 베인(7)과; 상기 애노드의 외주 면에 일정간격으로 압입 고정되어 상기 애노드로부터 발생되는 고열을 외부로 신속하게 방열시키기 위한 냉각핀(9)으로 구성된다. 또한, 상기 마그네트론의 상부 요크(16)의 상측에는 안테나 캡(1)을 잡아주는 지지체(100-1)에 의해 지지되는 배기관(100)과, 상기 애노드(5)에 전달된 마이크로파를 외부로 방사시키기 위해 상기 배기관(100)의 내주 벽면에 조립되는 안테나 피이더(Antenna Feeder)(4)와, 상기 지지체(100-1)에 의해 상기 배기관(100)과 결합되는 안테나 세라믹(3)으로 구성된 마그네트론의 출력부(300)가 설치된다.

여기서, 상기 마그네트론의 배기관(100)은 제3고조파 대역에서 전자파장해(Electro Magnetic Interference; EMI) 허용 규격을 만족하도록 즉, 제3고조파의 감쇄능력을 향상시키도록, 상기 안테나 세라믹(3)의 상부에 설치된다.

한편, 상기 하부 요크(14)의 하측에는 작용공간(6)에서 발생된 불요고조파 성분이 전원으로 역류되는 것을 방지하기 위한 초크코일(Choke Coil)(12), 관통형 고압 콘덴서(Condenser)(11)를 보호하는 쉴드 박스(shield box)(13)가 설치된다.

여기서, 상기 마그네트론은 내부 중앙에 설치되는 필라멘트 형태의 음극 구조물인 직렬형 캐소드(Cathode)(8)와; 상기 캐소드(8)의 둘레 면에 설치되는 양극 구조물인 애노드(Anode)(5)로 구성되어 일종의 2극 진공관을 이루고 있다.

이하에서는, 상기 마그네트론의 구성의 동작 설명은 종래구성에서 언급한바 있으므로 설명을 생략하기로 하며, 종래기술과 본 발명의 차이점인 출력부의 구조를 도4를 참조하여 상세히 설명한다.

도4는 본 발명에 따른 마그네트론의 출력부의 단면도를 나타낸 도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 마그네트론의 출력부는, 안테나 캡(1)을 고정시키는 지지체(100-1)와; 상기 지지체(100-1)에 의해 지지되는 배기관(100)과, 마이크로파를 외부로 방사시키기 위해 상기 배기관(100)의 내주 벽면에 조립되는 안테나 피이더(4)와; 상기 지지체(100-1)에 고정되어 상기 배기관(100)의 하단에 설치되는 안테나 세라믹(3)으로 구성된다. 또한, 상기 배기관(100)의 상단은 상기 안테나 캡(1)의 하부에 설치되며, 상기 배기관(100)의 하단은 상기 지지체(100-1)에 의해 상기 안테나 세라믹(3)의 상부로부터 소정간격을 두고 고정되게 설치된다. 이하에서는, 상기 배기관(100)의 구조를 도5를 참조하여 상세히 설명한다.

도5는 본 발명에 따른 배기관의 단면도를 나타낸 도이다.

도5에 도시한 바와 같이, 상기 배기관(100)의 길이는 100.2mm가 바람직하며, 상기 배기관(100)은 상기 안테나 세라믹(3)의 상단으로부터 3~4mm의 간격을 두고 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 지지체(100-1)의 높이는 40.1mm가 바람직하다.

또한, 상기 배기관의 하단의 내경은 6.40.1mm, 외경은 8.00.1mm이며, 상기 배기관의 상단의 외경은 11.50.1mm, 내경은 9.90.1mm가 바람직하다.

이하에서는, 상기 배기관(100)의 하단을 상기 안테나 세라믹(3)의 상단으로부터 소정간격을 두고 설치함으로써, 제3고조파의 감쇄능력을 향상시킬 수 있는 즉, EMI 허용 규격을 만족시킨 실험 결과를 도 6 및 도7을 참조하여 상세히 설명한다.

도 6는 도 3의 마그네트론의 출력부의 배기관이 채용된 마그네트론에서 발생되는 EMI 특성을 나타낸 표이다. 즉, 마그네트론의 출력부의 배기관(100)이 채용된 마그네트론에서 발생되는 EMI 특성을 나타낸 표에 나타낸 바와 같이, 종래기술에 따른 제3고조파 대역에서의 노이즈 감쇄치는70.66[dBpW]이며, 본 발명에 따른 제3고조파 대역에서의 노이즈 감쇄치는 54.38[dBpW]이다. 즉, 종래 기술에 따른 배기관이 채용된 마그네트론보다 본 발명에 따른 배기관(100)이 채용된 마그네트론의 노이즈 감쇄치가 제3고조파 대역에서 15[dB]이상 개선된 효과를 나타낸다.

도 7은 도 3의 마그네트론의 출력부의 배기관이 채용된 마그네트론에서 발생되는 EMI 특성을 나타낸 그래프이다. 즉, 도7에 도시한 바와 같이, 원으로 표시된고조파 대역, 예를 들면 제3고조파 대역에서는 EMI 허용 규격을 만족시키고 있다. 즉, 상기 그래프에 나타낸 바와 같이, 상기 감쇄치는 54.38[dBpW]이며, 종래 기술에 따른 배기관이 채용된 마그네트론보다 본 발명에 따른 배기관(100)이 채용된 마그네트론의 감쇄치가 제3고조파 대역에서 15[dB]이상 개선된 효과를 나타낸다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 마그네트론의 배기관(100)을 상기 안테나 세라믹의 상단으로부터 소정간격을 두고 고정되게 설치함으로써, 제3고조파의 감쇄능력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 즉, 제3고조파에 대해서는 전자파 장해(Electro Magnetic Interference; EMI) 허용 규격을 만족시킬 수 있는 효과도 있다.

Claims (14)

1. 안테나 캡을 고정시키는 지지체와;

   상기 지지체와 결합되는 안테나 세라믹과;

   상기 지지체에 의해 지지되고, 상단은 상기 안테나 캡의 하부에 설치되며, 하단은 상기 안테나 세라믹의 상단으로부터 소정간격을 두고 고정되게 설치되는 배기관과;

   마이크로파를 외부로 방사시키기 위해 상기 배기관의 내주 벽면에 조립되는 안테나 피이더를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네트론의 출력부 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 배기관의 길이는 100.2mm인 것을 특징으로 하는 마그네트론의 출력부 구조.
3. 제1항에 있어서, 상기 소정간격은 3~4mm인 것을 특징으로 하는 마그네트론의 출력부 구조.
4. 제1항에 있어서, 상기 지지체의 높이는 40.1mm인 것을 특징으로 하는 마그네트론의 출력부 구조.
5. 제1항에 있어서, 상기 배기관은 제 3고조파 성분을 제거하기 위해 설치되는것을 특징으로 하는 마그네트론의 출력부 구조.
6. 안테나 캡을 잡아주는 지지체와; 상기 지지체에 의해 지지되는 배기관과, 마이크로파를 외부로 방사시키기 위해 상기 배기관의 내주 벽면에 조립되는 안테나 피이더와; 상기 지지체에 의해 상기 배기관과 결합되는 안테나 세라믹으로 구성되어 있는 마그네트론의 출력부에 있어서,

   상기 배기관의 상단은 상기 안테나 캡의 하부에 설치되며, 상기 배기관의 하단은 상기 안테나 세라믹의 상단으로부터 3~4mm간격을 두고 고정되게 설치되는 것을 특징으로 하는 마그네트론의 출력부 구조.
7. 제6항에 있어서, 상기 배기관의 길이는 100.2mm인 것을 특징으로 하는 마그네트론의 출력부 구조.
8. 제6항에 있어서, 상기 지지체의 높이는 40.1mm인 것을 특징으로 하는 마그네트론의 출력부 구조.
9. 제6항에 있어서, 상기 배기관은 제 3고조파 성분을 제거하기 위해 설치되는 것을 특징으로 하는 마그네트론의 출력부 구조.
10. 캐소드와; 상기 캐소드의 둘레 면에 설치되는 애노드와; 상기 캐소드와 애노드 사이에 형성되는 작용공간과; 상기 작용공간으로 자속을 인가시키는 상부 및 하부 요크들과; 상기 상부 및 하부 요크들의 내측에 설치되는 영구자석들과; 상기 영구자석들에 설치되어 자기회로를 구성하는 자극과; 상기 애노드의 내면에 방사상으로 설치된 복수개의 베인과; 상기 애노드의 외주 면에 일정간격으로 고정되어 상기 애노드로부터 발생되는 고열을 냉각시키는 냉각핀과; 상기 상부 요크의 상측에 설치된 안테나 캡을 고정시키는 지지체와; 상기 지지체에 의해 지지되는 배기관과, 상기 애노드에 전달된 마이크로파를 외부로 방사시키기 위해 상기 배기관의 내주 벽면에 조립되는 안테나 피이더와, 상기 지지체에 의해 상기 배기관과 결합되는 안테나 세라믹과; 상기 하부 요크의 하측에 설치되어 상기 작용공간에서 발생된 불요고조파 성분을 제거하는 초크코일, 관통형 고압 콘덴서, 쉴드 박스로 구성된 마그네트론에 있어서,

    상기 배기관의 상단은 상기 안테나 캡의 하부에 설치되며, 상기 배기관의 하단은 상기 안테나 세라믹의 상단으로부터 소정간격을 두고 고정되게 설치되는 것을 특징으로 하는 마그네트론.
11. 제10항에 있어서, 상기 배기관의 길이는 100.2mm인 것을 특징으로 하는 마그네트론.
12. 제10항에 있어서, 상기 소정간격은 3~4mm인 것을 특징으로 하는 마그네트론.
13. 제10항에 있어서, 상기 지지체의 높이는 40.1mm인 것을 특징으로 하는 마그네트론.
14. 제10항에 있어서, 상기 배기관은 제 3고조파 성분을 제거하기 위해 설치되는 것을 특징으로 하는 마그네트론.