CN202205694U - 一种可实现微波设备小型化的磁控管 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种可实现微波设备小型化的磁控管，包括阳极部件、阴极部件、输出部件以及磁回路部件，所述输出部件包括天线、金属管壳、输出陶瓷、排气管以及天线帽，排气管下端连接有阶梯状金属薄壳结构体，该结构体由沿薄壳外壁面的有效电长度为L的至少两段不同直径和高度的圆筒连接构成，有效电长度L在0.10λ~0.2λ范围内，λ为磁控管π模振荡波长。本实用新型可使磁控管的输出部件总长度大大缩小，并使得磁控管到波导的阻抗实现匹配过渡，有效地将磁控管产生的微波功率耦合到波导中，磁控管工作稳定，输出效率高；磁控管输出部件在不影响磁控管输出效率和稳定性的基础上，能实现用于较小尺寸的波导，从而能达到设备小型化的目的。

Description

一种可实现微波设备小型化的磁控管

技术领域

 本实用新型涉及磁控管，特别是一种用于5.8GHz频段的微波炉、工业微波设备等且可实现微波设备小型化的磁控管。

背景技术

磁控管是产生微波的真空电子管，因为振荡效率高，微波输出功率大，除了广泛应用于家用微波炉以外，还广泛用作工业加热、化学处理等微波处理设备的微波功率发生源。而随着微波技术的发展，需要更高频率的磁控管如5.8GHz频段连续波磁控管等，来提高微波-热转换效率，从而生产效率提高，实现节能减排的目标。

如图1所示，现有磁控管一般由阳极部件、阴极部件2、输出部件以及形成磁回路的等主要部件构成。磁控管中央部分安装阴极部件2，与其同轴地安装阳极部件；阴极部件2包括带有屏蔽帽的中心支杆组件和边支杆组件；阳极部件是由阳极筒1、叶片11、大交连环12、小交连环13以及天线构成。在阳极部件的轴向方向对称地安装一对锥形的磁极3，磁极3与安装在磁极外侧的磁铁9和外部支架组件以及安装底板构成磁回路。输出部件由一端安装在任意叶片11上的天线4、磁极3外侧的金属管壳5、输出陶瓷6和排气管7以及天线帽8构成。

如图2所示，在实际使用中，输出部件中从输出陶瓷6到天线帽8以及与之相连接的天线4形成激励探头，伸入到矩形波导10中，实现磁控管的输出天线4与矩形波导10间的阻抗变换过渡。其中输出部件伸入矩形波导10中的尺寸及相对波导短路面的距离将决定磁控管的微波功率有效地传送到负载。现有2.45GHz频段的磁控管输出部及矩形金属波导的结构尺寸主要按如下设定：

输出部伸入金属矩形波导中的长度为26~30mm，天线帽的长度为16~18mm，排气管剪断长度为11~14mm。金属矩形波导的截面尺寸为54.6mm。

如要使微波设备小型化，需要对矩形波导的尺寸进行小型化处理，而现有2.45GHz频段的磁控管输出部件，其尺寸较大，安装在较小尺寸的波导内时，易造成绝缘距离不足导致打火等问题，同时，因输出部件不能很好地实现从磁控管到金属矩形波导的阻抗匹配过渡，从而使得负载驻波大，造成磁控管输出功率低，工作不稳定等问题。

发明内容

本实用新型的目的在于考虑以上问题，提供一种可实现微波设备小型化的磁控管，在不影响输出效率和稳定性的基础上，能实现用于较小尺寸的波导，从而能达到设备小型化的目的。

实现本实用新型目的的技术方案是，一种可实现微波设备小型化的磁控管， 

包括阳极部件、阴极部件、输出部件以及磁回路部件，阳极部件由圆筒状的阳极筒、固定在阳极筒的内壁表面上的呈放射状的多个阳极叶片以及大交连环、小交连环组成；阴极部件为与上述阳极同轴装配的螺旋状结构；在沿上述阳极部件轴方向上安装的锥状磁极与安装在磁极外侧的磁铁构成磁回路部件；在所述磁极的外侧分别安装有用作微波功率输出的输出部件，所述输出部件包括天线、金属管壳、输出陶瓷、排气管以及天线帽，其中天线一端与阳极部件中的任意叶片相连接，另一端穿过磁极上的孔，通过金属管壳和输出陶瓷，最终与排气管连接在一起，其特征是，所述排气管下端连接有阶梯状金属薄壳结构体，所述阶梯状金属薄壳结构体由有效电长度为L的至少两段不同直径和高度的圆筒连接构成，其有效电长度L在0.10λ~0.2λ范围内，其中λ为磁控管π模振荡波长。

上述阶梯状金属薄壳结构体内部沿轴方向阶梯的级数为2以上。

上述阶梯状金属薄壳结构体内部阶梯沿轴方向的高度h1为3~6mm，及与输出陶瓷连接的翻边高度h2为1~3mm，阶梯状金属薄壳结构体的圆筒部直径dr1的最大值与输出陶瓷内部直径dr2的关系为dr1≤0.95dr2。

上述排气管剪断处长度La为6.5mm以下。

本实用新型的有益效果是，由于采用了排气管下端连接有阶梯状金属薄壳结构体，并减小了输出部件各组成件的尺寸，使得磁控管的输出部件总长度大大缩小，且能够使得磁控管到波导的阻抗实现匹配过渡，从而磁控管工作稳定，输出效率高；磁控管输出部件在不影响磁控管输出效率和稳定性的基础上，能实现用于较小尺寸的波导，从而能达到设备小型化的目的。

附图说明

图1为现有磁控管的剖面图；

图2为现有磁控管输出部件在金属矩形波导中的位置示意图；

图3为本实用新型实施例1的输出部件剖面图；

图4为本实用新型实施例2的输出部件剖面图；

图5为本实用新型输出部件在金属矩形波导中的位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

实施例1：

如图3所示，一种可实现微波设备小型化的磁控管， 包括阳极部件、阴极部件2、输出部件以及磁回路部件，阳极部件由圆筒状的阳极筒1、固定在阳极筒1的内壁表面上的呈放射状的多个阳极叶片11以及大交连环12、小交连环13组成；阴极部件2为与上述阳极同轴装配的螺旋状结构；在沿上述阳极部件轴方向上安装的锥状磁极3与安装在磁极3外侧的磁铁构成磁回路部件；在所述磁极3的外侧分别安装有用作微波功率输出的输出部件，所述输出部件包括天线4、金属管壳5、输出陶瓷6、排气管7以及天线帽8，其中天线4一端与阳极部件中的任意叶片11相连接，另一端穿过磁极3上的孔，通过金属管壳5和输出陶瓷6，最终与排气管7连接在一起，所述排气管7下端连接有阶梯状金属薄壳结构体14，所述阶梯状金属薄壳结构体14内部沿轴方向阶梯的级数为2；所述阶梯状金属薄壳结构体14由有效电长度为L的两段不同直径和高度的圆筒连接构成，其有效电长度L在0.10λ~0.2λ范围内，其中λ为磁控管π模振荡波长；在图3中，所述有效电长度L=a+b+c+d+h2。 

上述阶梯状金属薄壳结构体14内部阶梯沿轴方向的高度h1为3~6mm，及与输出陶瓷6连接的翻边高度h2为1~3mm，阶梯状金属薄壳结构体14的圆筒部直径dr1的最大值与输出陶瓷6内部直径dr2的关系为dr1≤0.95dr2。

上述排气管剪断处长度La为6.5mm以下。

如图5所示，在实际使用中，输出部件中从输出陶瓷6到天线帽8以及与之相连接的天线4形成激励探头，伸入到矩形波导10中，实现磁控管的输出天线4与矩形波导10间的阻抗变换过渡。输出部件伸入金属矩形波导10中的长度为10~13mm，绝缘距离为7.5mm以上，金属矩形波导10的截面尺寸为20.2mm。显然，磁控管输出部件在不影响磁控管输出效率和稳定性的基础上，能实现用于较小尺寸的波导，从而能达到设备小型化的目的；能在实现波导尺寸小型化的同时，满足波导中击穿强度的要求，磁控管能稳定工作在5.8GHz频段，且传输频带宽度在300MHz范围内时，其负载驻波系数在1.25以下。

实施例二：

如图4所示，本实施例与实施例一的区别是，所述阶梯状金属薄壳结构体14内部沿轴方向阶梯的级数为3；所述阶梯状金属薄壳结构体14由有效电长度为L的三段不同直径和高度的圆筒连接构成。

Claims (4)

1.一种可实现微波设备小型化的磁控管， 包括阳极部件、阴极部件（2）、输出部件以及磁回路部件，阳极部件由圆筒状的阳极筒（1）、固定在阳极筒（1）的内壁表面上的呈放射状的多个阳极叶片（11）以及大交连环（12）、小交连环（13）组成；阴极部件（2）为与上述阳极同轴装配的螺旋状结构；在沿上述阳极部件轴方向上安装的锥状磁极（3）与安装在磁极外侧的磁铁构成磁回路部件；在所述磁极（3）的外侧分别安装有用作微波功率输出的输出部件，所述输出部件包括天线（4）、金属管壳（5）、输出陶瓷（6）、排气管（7）以及天线帽（8），其中天线（4）一端与阳极部件中的任意叶片（11）相连接，另一端穿过磁极（3）上的孔，通过金属管壳（5）和输出陶瓷（6），最终与排气管（7）连接在一起，其特征是，所述排气管（7）下端连接有阶梯状金属薄壳结构体（14），所述阶梯状金属薄壳结构体（14）由有效电长度为L的至少两段不同直径和高度的圆筒连接构成，其有效电长度L在0.10λ~0.2λ范围内，其中λ为磁控管π模振荡波长。

2.根据权利要求1所述的可实现微波设备小型化的磁控管，其特征是，所述阶梯状金属薄壳结构体（14）内部沿轴方向阶梯的级数为2以上。

3.根据权利要求1或2所述的可实现微波设备小型化的磁控管，其特征是，上述阶梯状金属薄壳结构体（14）内部阶梯沿轴方向的高度h1为3~6mm，及与输出陶瓷（6）连接的翻边高度h2为1~3mm，阶梯状金属薄壳结构体（14）的圆筒部直径dr1的最大值与输出陶瓷（6）内部直径dr2的关系为dr1≤0.95dr2。

4.根据权利要求3所述的可实现微波设备小型化的磁控管，其特征是，所述排气管（7）剪断处长度La为6.5mm以下。

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