专利名称：一种高功率微波传输天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及微波传输天线，特别是一种用于家用微波炉、工业微波设备的高功率微波传输天线。
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，广泛应用于家用微波炉和工业加热、化学处理等微波处理设备。为使磁控管输出功率最大限度地输入到微波炉腔体中，通常采用一种等效磁控管输出部件的微波传输天线，通过网络分析仪，在低功率下调整炉腔的阻抗使之与磁控管阻抗相匹配。这种微波传输天线通常采用在天线外导体上沿轴向分布的多个调谐螺钉，通过调整调谐螺钉沿径向方向的距离，以实现传输天线内外导体形成的同轴线的阻抗调整，使传输天线的输入阻抗和输出阻抗间实现匹配。因调谐螺钉深入微波传输线中，高频的微波电场会在调谐螺钉端头处集中，形成高场强。故这种微波传输天线只适于应用在低功率如瓦级或毫瓦级条件下。当应用于微波炉通常应用的微波功率几百瓦至1000瓦以上级别时，容易出现打火甚至击穿现象。同时，该种微波传输天线，由于存在多个调谐螺钉，其可工作的微波频带宽度窄(一般为f0士5MHZ，其中fo为输入微波频率)，内部损耗大，不能满足实际的使用要求。
发明内容
本发明的目的在于考虑上述问题，提供一种结构简单，制作方便的高功率微波传输天线，该微波传输天线不再使用多螺钉进行调配，并且能工作在高功率如1000W以上，且工作频带大大加宽，内部损耗降低，实现微波功率有效地传输到微波炉腔体中。实现本发明目的的技术方案是，一种高功率微波传输天线，包括有传输天线安装部和阻抗变换部，其中传输天线安装部由安装底板和安装底板过渡基座组成，阻抗变换部分是由输入高频接头、天线外导体、天线内导体组成，天线的输入微波信号的工作波长为入，其特征是，天线外导体内部为空腔结构，在所述空腔内同轴地安装有天线内导体，天线外导体内壁沿中心轴线方向自安装部向输入高频接头方向，其空腔内壁呈直径逐步减小的结构。上述天线外导体空腔内壁呈直径连续减小的平滑过渡的锥状体结构，所述天线内导体由圆柱状细杆和沿细杆同轴地安装的圆筒状的天线内导体匹配块组成。上述天线外导体内壁平滑过渡的锥状体的角度为5 15°，天线外导体的长度 L彡λ/2，天线内导体细杆的直径为3 6mm，天线内导体匹配块的长度为λ/4。上述天线外导体空腔内壁呈阶梯状，并且阶梯的内径逐级减小，同时，天线内导体为与天线外导体阶梯状空腔内壁相对应的直径逐级减小的阶梯状圆柱体。上述天线外导体空腔内壁阶梯和天线内导体圆柱体阶梯级数为3级，其中每个阶梯的长度为λ /4，天线内导体与天线外导体的相对应的阶梯面之间的间距a的范围为0 2mm ο
本发明的有益效果是，由于采用了天线内导体和天线外导体间依照同轴传输线中渐变线原理，从输出天线头部的高阻抗至输入高频接头部的低阻抗用连续渐变方式，天线外导体与内导体配合变化以达匹配目的，且本发明的微波传输天线取消了传统的多螺钉调谐的结构，因此，可直接应用于高功率微波传输如微波功率1000瓦以上，工作频带宽度可达到fo士30MHz，其中fo为输入微波频率。避免了在大功率传输条件下打火的问题，并在微波传输天线内的微波损耗最低，可有效地将微波功率源的输出功率传送到炉腔中。本发明除可用于高功率传输以外，也作为通常微波炉与磁控管的低功率状态的匹配调谐用，其结构简单，不受调谐螺钉松动等问题的影响。
图1为本发明实施例一的结构示意图； 图2为图1中内、外导体的组装示意图3为图1中外导体的结构示意图； 图4为本发明实施例二的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。实施例一
如图1、图2、图3所示，本发明包括有传输天线安装部和阻抗变换部，其中传输天线安装部由安装底板5和安装底板过渡基座6组成，阻抗变换部分是由输入高频接头1、天线外导体2、天线内导体3组成，天线的输入微波信号的工作波长为λ，其特征是，天线外导体2内部为空腔结构，空腔内壁呈直径连续减小的平滑过渡的锥状体结构，如图3所示；所述天线内导体3由圆柱状细杆31和沿细杆31同轴地安装的圆筒状的天线内导体匹配块 32组成。上述天线外导体2内壁平滑过渡的锥状体的角度为5 15°，天线外导体2的长度 L彡λ/2，天线内导体细杆31的直径为3 6mm，天线内导体匹配块32的长度为λ/4。上述输入高频接头1连接至微波信号源，传输天线阻抗变换部是本传输天线的主体部份。其天线内导体3和外导体2间依照同轴传输线中渐变线原理，从输出天线头部7的高阻抗至输入高频接头部1的低阻抗用连续渐变方式，天线外导体2与内导体3配合变化以达匹配目的。不同的工作频率其渐变尺寸不一样，但天线外导体2长度L ^ λ/2。天线内导体细杆31和天线内导体匹配块32，是作为同轴传输线的内导体。根据传输线中阻抗匹配的原理，将传输线在不同截面处的阻抗分为三部分，分别为Zl，Ζ2，Ζ3，如图2所示，其中
Z2=^jZ1 *Ζ3.通过与天线外导体2渐变线相配合，移动长度为λ /4的天线内导体匹配块
32，改变其在天线外导体2轴线方向的位置，从而实现传输天线的输入高频接头1处的阻抗与输出天线头7处的阻抗相匹配，可使在输入高频接头1处的输入驻波系数S ^ 1.07，且工作频带可达到fo士30MHz，同时，天线内外导体的间的距离足够大，从而可实现在高功率的条件下实现微波传输，而不致出现打火、击穿等现象。实施例二
如图4所示，本实施例与实施例一的区别是，所述天线外导体2空腔内壁呈阶梯状，并
且阶梯的内径逐级减小，同时，天线内导体3为与天线外导体2阶梯状空腔内壁相对应的直径逐级减小的阶梯状圆柱体。在本实施例中，天线外导体2空腔内壁阶梯和天线内导体3 圆柱体阶梯级数为3级，其中每个阶梯的长度为λ /4，天线内导体3与天线外导体2的相对应的阶梯面之间的间距a的范围为0 2mm。 在本实施例中，与实施例一同样，根据传输线中阻抗匹配的原理，将传输线在不同
截面处的阻抗分为三部分，分别为Z1，12, Z3，为使其中4 = 4Z1 *z-s ,则天线外导体2和
内导体3的每级阶梯长度为λ/4，同时改变天线内外导体的尺寸以及内外导体的阶梯面间的距离a，即可实现传传输天线的输入高频接头1处的阻抗与输出天线头7处的阻抗相匹配，可使在输入高频接头1处的输入驻波系数S ^ 1.07，且工作频带可达到fo 士 30MHz，同时，天线内外导体的间的距离足够大，从而可实现在高功率的条件下实现微波传输，而不致出现打火、击穿等现象。
权利要求
1.一种高功率微波传输天线，包括有传输天线安装部和阻抗变换部，其中传输天线安装部由安装底板(5)和安装底板过渡基座(6)组成，阻抗变换部是由输入高频接头(1)、天线外导体(2)、天线内导体(3)组成，天线的输入微波信号的工作波长为λ，其特征是，天线外导体(2)内部为空腔结构，在所述空腔内同轴地安装天线内导体(3)，天线外导体(2)内壁沿中心轴线方向自安装部向输入高频接头(1)方向，其空腔内壁呈直径逐步减小的结构。
2.根据权利要求1所述的高功率微波传输天线，其特征是，所述天线外导体(2)空腔内壁呈直径连续减小的平滑过渡的锥状体结构，所述天线内导体(3)由圆柱状细杆(31)和沿细杆(31)同轴安装的圆筒状的天线内导体匹配块(32)组成。
3.根据权利要求2所述的高功率微波传输天线，其特征是，所述天线外导体(2)内壁平滑过渡的锥状体的角度为5 15°，天线外导体(2)的长度L彡λ/2，天线内导体细杆(31) 的直径为3 6mm，天线内导体匹配块(32)的长度为λ /4。
4.根据权利要求1所述的高功率微波传输天线，其特征是，所述天线外导体(2)空腔内壁呈阶梯状，并且阶梯的内径逐级减小，天线内导体(3)为与天线外导体(2)阶梯状空腔内壁相对应的直径逐级减小的阶梯状圆柱体。
5.根据权利要求4所述的高功率微波传输天线，其特征是，所述天线外导体(2)空腔内壁阶梯和天线内导体(3)圆柱体阶梯级数为3级，其中每个阶梯的长度为λ/4，天线内导体 (3)与天线外导体(2)的相对应的阶梯面之间的间距a的范围为0 2mm。
全文摘要
本发明是一种高功率微波传输天线，包括有传输天线安装部和阻抗变换部，其中传输天线安装部由安装底板和安装底板过渡基座组成，阻抗变换部分是由输入高频接头、天线外导体、天线内导体组成，天线的输入微波信号的工作波长为λ，其特征是，天线外导体内部为空腔结构，在所述空腔内同轴地安装有天线内导体，天线外导体内壁沿中心轴线方向自安装部向输入高频接头方向，其空腔内壁呈直径逐步减小的结构。本发明可直接应用于高功率微波传输，工作频带宽；并避免了在大功率传输条件下打火的问题，在微波传输天线内的微波损耗最低，可有效地将微波功率源的输出功率传送到炉腔中。
文档编号H01Q1/12GK102354795SQ20111022044
公开日2012年2月15日 申请日期2011年8月3日 优先权日2011年8月3日
发明者王彩育, 黄启先 申请人:广东威特真空电子制造有限公司