一種1kW/915MHz連續波磁控管的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及微波發生器技術領域，具體而言涉及一種lkW/915MHz連續波磁控管， 屬于真空電子器件。
【背景技術】
[0002] 連續波磁控管是將電能轉換為微波能量的器件，以其大功率、高效率、長壽命、工 作穩定的優勢而廣泛應用于工業、農業等多個領域，當前的連續波磁控管正向著大功率、長 壽命、高可靠性的方向發展。
[0003] 現有的輸出微波頻率在915MHz的連續波磁控管，作為大功率微波源，它們的輸出 功率分別在30kW和75kW，使用時匹配相應的電磁鐵和電源，整個設備體積大、重量重，不適 應小功率需求者的需要，尤其不能滿足科學研究和可移動式微波設備的應用需求。
【發明內容】
[0004] 針對現有技術的缺陷與不足，本發明目的在于提供一種lkW/915MHz連續波磁控 管，減小整個磁控管的體積并保證一定的功率輸出，可滿足實驗室科學研究和可移動式微 波設備的應用需求。
[0005] 為達成上述目的，本發明所采用的技術方案如下：
[0006] 一種lkW/915MHz連續波磁控管，由腔體組合、引線組合、上極靴組合、能量輸出 窗、下極靴組合組成，腔體組合的外部設有冷卻水回路，冷卻水由進水管進入冷卻水回路對 所述腔體組合散熱，環繞腔體組合帶走熱量后由出水管流出，腔體組合與上極靴組合焊連， 上極靴組合與引線組合焊接，腔體組合與下極靴組合焊接，能量輸出窗焊接在所述腔體組 合上，輸出微波能量，其中：
[0007] 所述腔體組合包括腔體、小隔模帶、大隔模帶和水套，腔體呈圓柱形，小隔模帶、大 隔模帶和水套均與所述腔體連接，小隔模帶和大隔模帶均與腔體保持同心，腔體內部沿圓 柱形的圓周方向均勻地分布有8個葉片，該8個葉片呈瓣狀分布并且每個葉片的瓣狀分布 方向的外邊緣設有一缺口，形成8個電感槽；水套環繞所述腔體并在腔體與水套之間留有 空隙，所述腔體與水套之間的空隙構成所述冷卻水回路；
[0008] 所述引線組合包括陰極組合、長引線桿、短引線桿、引線瓷、第一接線片、第二接線 片和抽氣管，其中陰極組合包括陰極、上屏蔽帽和下屏蔽帽，陰極焊接在上屏蔽帽和下屏蔽 帽之間并且陰極位于腔體組合的正中位置，長引線桿與下屏蔽帽之間焊接，短引線桿與上 屏蔽帽之間焊接，長引線、短引線桿、第一接線片、第二接線片、抽氣管均與引線瓷焊接；
[0009] 所述上極靴組合包括上極靴、上極靴端蓋、接頭和扼流筒，上極靴端蓋、接頭、扼流 筒均與上極靴焊接，扼流筒嵌套在接頭的內部并在上極靴的中央位置與其焊接；
[0010] 所述下極靴組合包括下極靴和下極靴端蓋，下極靴和下極靴端蓋之間焊接在一 起；
[0011] 所述上極靴端蓋和下極靴端蓋均為無氧銅材料，形狀相同；
[0012] 所述上極靴和下極靴均為純鐵材料，與一包裝式永磁結構一起構成磁場回路匯聚 磁場；
[0013] 所述能量輸出窗包括f禹合環、內導體、輸出瓷、輸出接頭和封接接頭，輸出接頭與 封接接頭焊接形成一外導體，耦合環為一環狀銅線，其一端與內導體連接，另一端與輸出接 頭連接，內導體與輸出瓷焊接，輸出瓷與封接接頭焊接，輸出瓷為陶瓷材料并密封輸出接頭 和封接接頭所形成的空隙使之成為真空，所述輸出接頭在靠近耦合環的一側內部形成一錐 形變換部，內導體為一圓柱體并且在靠近耦合環的一側形成一尖錐部；耦合環在輸出接頭 中的部分與輸出接頭保持同心，內導體與輸出接頭和封接接頭保持同心，耦合環居于腔體 中兩葉片之間，且不接觸葉片；
[0014] 磁控管產生的微波能量通過所述耦合環、內導體輸出至外部負載。
[0015] 進一步的實施例中，所述f禹合環的前端伸入腔體內15~16mm。
[0016] 進一步的實施例中，所述輸出瓷為一陶瓷片，其厚度范圍限定在3~5mm。
[0017] 進一步的實施例中，所述封接接頭的材料為封接合金。
[0018] 進一步的實施例中，所述內導體與外導體等效為一同軸線，該同軸線的特性阻抗 與所述輸出接頭的錐形變換部的特性阻抗相等，其中：
[0019] 同軸線的特性阻抗表達如下：
[0021] 式中，為同軸線內介質的相對介電常數，D為所述外導體的內徑，d為所述內導 體的外徑；
[0022] 錐形變換部的特性阻抗表達如下：
[0023]
[0024] 式中，Ψ為所述輸出接頭的錐形變換部的內部錐形張角的一半，P為所述內導體 的尖錐部的張角的一半。
[0025] 進一步的實施例中，所述內導體與外導體等效為一同軸線，該同軸線的特性阻抗 與所述輸出接頭的錐形變換部的特性阻抗相等，其中：
[0026] 耦合環的直徑為I. 5mm，對應段輸出接頭部分內徑3. 6mm以容許所述耦合環穿過；
[0027] 所述內導體的外徑為8. 7mm、封接接頭的內徑為20mm，所述錐形變換段部的Ψ取 值46°，所述內導體的尖錐部的P取值20°。
[0028] 由以上本發明的技術方案可知，本發明所提出的lkW/915MHz連續波磁控管，通過 結構上的優化設計，減小了整個磁控管的體積和重量，提高磁控管的工作穩定性。與現有技 術相比，其顯著優點在于：
[0029] 1、采用同軸輸出方式，傳輸效率高，省去體積較大的天線輸出部分和配套使用的 激勵腔；
[0030] 2、采用包裝式永磁體結構，體積小，安裝方便，工作穩定性好；
[0031] 3、優化設計腔體結構，大幅度減小其尺寸；
[0032] 4、大幅度減小整個磁控管工作時的電壓和電流，使得電源的功率、體積、重量得到 減小，工作穩定性高，從而在保證各項優勢的同時減小設備的體積。
【附圖說明】
[0033] 圖1為本發明一實施方式lkW/915MHz連續波磁控管的結構示意圖。
[0034] 圖2為圖1實施例lkW/915MHz連續波磁控管的內部結構剖視圖。
[0035] 圖3a、3b為圖1實施例中腔體組合的結構示意圖。
[0036] 圖4為圖1實施例中引線組合的結構示意圖。
[0037] 圖5為圖4實施例中陰極組合的結構示意圖。
[0038] 圖6為圖1實施例中上極靴組合的結構示意圖。
[0039] 圖7為圖1實施例中下極靴組合的結構示意圖。
[0040] 圖8為圖1實施例中能量輸出窗的結構示意圖。
[0041] 圖9a、9b為與圖1實施例lkW/915MHz連續波磁控管適配的包裝式永磁結構的結 構示意及其裝配圖。
【具體實施方式】
[0042] 為了更了解本發明的技術內容，特舉具體實施例并配合所附圖式說明如下。
[0043] 圖1所示為本發明一實施方式lkW/915MHz連續波磁控管的結構示意，結合圖2所 示的內部結構剖視圖，一種lkW/915MHz連續波磁控管，由腔體組合1、引線組合2、上極靴組 合3、能量輸出窗4、下極靴組合5組成，腔體組合1的外部設有冷卻水回路，冷卻水由進水 管6進入冷卻水回路對所述腔體組合1散熱，環繞腔體帶走熱量后由出水管7流出。
[0044] 如圖2所示的剖視圖，腔體組合1與上極靴組合3焊連，上極靴組合3與引線組合 2焊接，腔體組合1與下極靴組合5焊接，能量輸出窗4焊接在所述腔體組合1上，輸出微波 能量。
[0045] 作為可選的方式，腔體組合1與上極靴組合3氬弧焊連接，上極靴組合3與引線組 合2釬焊連接，腔體組合1下極靴組合5氬弧焊連接，腔體組合1與能量輸出窗4釬焊連接。
[0046] 參考圖3a、3b所示腔體組合的結構示意，其中，腔體組合1包括腔體1-1、小隔模帶 (1_2、1-3)、大隔模帶（1-4、1-5)和水套1-6。腔體1_1呈圓柱形，小隔模帶（1-2、1-3)、大隔 模帶（1-4、1-5)和水套1-6均與所述腔體1-1連接，小隔模帶（1-2、1-3)、大隔模帶（1-4、 1- 5)均與腔體1-1保持同心，它們的存在可增大模式分隔度，提高磁控管工作穩定性。
[0047] 腔體1-1內部沿圓柱形的圓周方向均勻地分布有8個葉片1-1-1，葉片形狀相同且 均勻分布在腔體內。該8個葉片1-1-1呈瓣狀分布并且每個葉片的瓣狀分布方向的外邊緣 設有一缺口 1-1-2,形成8個電感槽，添加此處的電感槽后，可增加諧振系統的電感值，使得 在當前頻率下進一步減小腔體尺寸。
[0048] 所述腔體1-1與水套1-6之間的空隙構成所述冷卻水回路，冷卻水從水套1-6和 腔體1-1間的空隙流過并帶走管身的熱量。
[0049] 如圖4所示的引線組合的結構示意，其中，引線組合包括陰極組合2-1、長引線桿 2- 2、短引線桿2-3、引線瓷2-4、第一接線片2-5、第二接線片2-6和抽氣管2-7,如圖5所示， 陰極組合2_1包括陰極2-1-1、上屏蔽帽2-1-2、下屏蔽帽2-1-3。
[0050] 結合圖4和圖5所示，陰極2-1-1焊接在上屏蔽帽2-1-2和下屏蔽帽2-1-3之間 并且陰極2-1-1位于腔體組合1的正中位置，長引線桿2-2與下屏蔽帽2-1-3之間焊接，短 引線桿2-3與上屏蔽帽2-1-2之間焊接，長引線桿2-2、短引線桿2-3、第一接線片2-5、第二 接線片2-6和抽氣管2-7均與引線瓷2-4焊接。
[0051] 在該產品的裝配過程中，需保證在工作時陰極2-1-1在腔體組合1的正中位置， 偏離中心位置會影響工作穩定性；工作時，低壓電源引出線分別與第一接線片2-5和第二 接線片2-6連接，通以交流電流，該電流流過陰極2-1-1，發熱使自身溫度升高到合適溫度 發射電子，發射出的電子在正交場的作用下從陰極運動到陽極，在此過程中完成電能到高 頻能量的轉換，能量輸出窗4再將高頻能量傳輸到管外供負載使用。同時，隨著磁控管工作 功率的提升，管內溫度也會上升，此時須適當減小通過陰極的電流，否則將造成陰極溫度過 1?，縮短其壽命。
[0052] 作為可選的是實施方式，陰極2-1-1與上屏蔽帽2-1-2之間釬焊連接，陰極2-1-1 與下屏蔽帽2-1-3之間釬焊連接，長引線桿2-2與下屏蔽帽2-1-3之間氬弧焊連接，短引線 桿2-3與上屏蔽帽2-1-2之間氬弧焊連接，長引線桿2-2、短引線桿2-3、接線片2-5、接線 片2-6、抽氣管2-7均與引線瓷2-4釬焊連接。
[0053] 如圖6所示的上極靴組合的結構示意,其中上極靴組合3包括上極靴3-1、上極靴 端蓋3-2、接頭3-3、扼流筒3