一种减少微波反射的矩形波导装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及微波传输装置领域，公开了一种减少微波反射的矩形波导装置。该装置包括磁控管、矩形波导、谐振腔和石英玻璃板，其中，磁控管、矩形波导与谐振腔依次相连接，石英玻璃板位于矩形波导和谐振腔之间，磁控管和矩形波导之间增设有石英玻璃板。本实用新型提供的矩形波导装置既能防止微波加热或裂解过程中产生的气体影响微波源的工作效率，又能明显降低石英玻璃引起的微波反射，提高微波传输效率。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及微波传输装置领域，特别涉及一种减少微波反射的矩形波导装 置。 一种减少微波反射的矩形波导装置
【背景技术】
[0002]由于微波具有选择性加热、内外同时加热等特点，其应用范围越来越广泛。与传统 的加热方式相比，微波加热避免了加热过程中的热传导过程。微波在传输过程中需要用到 传输线，矩形波导是一种常用的传输线。由于矩形波导属于标准件，在加工过程中对波导损 耗有严格的要求，因此，标准矩形波导在微波传输过程中损耗极小。
[0003] 微波加热或微波裂解过程中会有大量的气体产生，这些气体如果进入到微波源会 严重影响微波源的工作效率，甚至损坏微波源，因此，需要在波导中设置透波材料，来隔断 谐振腔与微波源，避免这些气体进入到微波源，如中国专利200810207874. 9公开了一种大 面积微波等离子体化学气相沉积装置，该装置公开了将石英玻璃板设置在矩形波导管和主 墙室之间。但是，应用石英玻璃板隔断谐振腔与微波源，无论石英玻璃处于矩形波导的哪个 位置，石英玻璃引起的微波反射都很严重，对矩形波导的传输效率产生一定的影响，增加了 传输过程中的微波损耗。 实用新型内容
[0004] 为了解决现有技术中石英玻璃板引起的波导传输效率低的问题，本实用新型提供 了一种减少微波反射的矩形波导装置。
[0005] 本实用新型采用的技术方案如下：
[0006] 本发明提供了一种减少微波反射的矩形波导装置，包括磁控管、矩形波导、谐振腔 和石英玻璃板；磁控管、矩形波导与谐振腔依次相连接，石英玻璃板位于矩形波导和谐振腔 之间，磁控管和矩形波导之间增设有石英玻璃板。
[0007] 本实用新型提供的矩形波导装置，两层石英玻璃板的间距h满足公式I :
[0008] h = 25mm+ (η λ g) /2 (η > 0)
[0009] 公式 I
[0010] 在公式I中，λ g为矩形波导的波导波长，λ g的数值大小与矩形波导横截面尺 寸、微波频率以及矩形波导所传递的主模有关，对于常用的BJ22型波导来说其波导波长为 148mm ;n选自大于等于零的任意数值，作为优选，η选自大于等于零的整数，η不是一个定 值，可以根据实际需要选择合适的η值。
[0011] 本实用新型提供的矩形波导装置，磁控管和谐振腔可以通过波导法兰分别与矩形 波导相连接。石英玻璃与波导法兰之间设有柔性垫片，防止因金属的热变形引起的石英玻 璃局部受力而破碎。
[0012] 石英玻璃板的形式没有限制，可以是整块的石英玻璃板也可以是多块拼接而成的 石英玻璃板。矩形波导上开设有通孔，防止因矩形波导内空气受热膨胀将石英玻璃顶开。
[0013] 本实用新型提供了一种减少微波反射的矩形波导装置，该装置包括磁控管、矩形 波导、谐振腔和石英玻璃板；磁控管、矩形波导与谐振腔依次相连接，石英玻璃板位于矩形 波导和谐振腔之间，磁控管和矩形波导之间增设有石英玻璃板。试验结果表明，本实用新型 提供的矩形波导装置，其微波传输效率同空心矩形波导的微波传输效率相当，可将波导传 输效率提高到99. 99%，比单层石英玻璃的矩形波导微波传输效率提高14%以上。本实用 新型提供的矩形波导装置既能防止微波加热或裂解过程中产生的气体影响微波源的工作 效率，又能明显降低石英玻璃引起的微波反射，提高微波传输效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1为本实用新型所提供的矩形波导和石英玻璃板的位置关系的立体结构示意 图；
[0015] 图2为本实用新型所提供的矩形波导和石英玻璃位置关系的横切面示意图。
[0016] 附图标记说明：1.矩形波导；2.波导法兰；3.通孔；4.柔性垫片；5.石英玻璃板。
【具体实施方式】
[0017] 本实用新型旨在提供一种减少微波反射的矩形波导装置，以解决现有技术中石英 玻璃板引起的波导传输效率低的问题。
[0018] 为了使本领域技术人员更好的理解本实用新型，下面结合附图和【具体实施方式】对 本实用新型作进一步的详细说明。
[0019] 本实用新型提供了一种减少微波反射的矩形波导装置，该装置包括磁控管（图中 没有画出）、矩形波导1、谐振腔（图中没有画出）和石英玻璃板（51、52);磁控管、矩形波 导1与谐振腔依次相连接，石英玻璃板51位于矩形波导和谐振腔之间，磁控管和矩形波导 之间增设有石英玻璃板52。
[0020] 本实用新型提供的矩形波导装置，两层石英玻璃板（51、52)的间距h满足公式 I ：
[0021] h = 25mm+ (η λ g) /2 (η > 0)
[0022] 公式 I
[0023] 在公式I中，λ g为矩形波导的波导波长，λ g的数值大小与矩形波导横截面尺 寸、微波频率以及矩形波导所传递的主模有关，对于常用的BJ22型波导来说其波导波长为 148mm ;n选自大于等于零的任意数值，作为优选，η选自大于等于零的整数，η不是一个定 值，可以根据实际需要选择合适的η值。
[0024] 本实用新型提供的矩形波导装置，磁控管和谐振腔可以通过波导法兰2分别与矩 形波导1相连接，石英玻璃板（51、52)与波导法兰2之间均设有柔性垫片4,防止因金属的 热变形引起的石英玻璃板局部受力而破碎，同时，矩形波导1开设有通孔3,防止因矩形波 导内空气受热膨胀将石英玻璃板顶开。
[0025] 需要说明的是，通孔3和柔性垫片4是可选项，如果装置采用了两层石英玻璃板结 构提高微波利用率，没有通孔或者柔性垫片，也落入了本专利的保护范围。
[0026] 磁控管中的微波通过石英玻璃板（51、52)和矩形波导1有效的几乎无损耗的传输 到谐振腔内，同时，石英玻璃板52将矩形波导和谐振腔隔离开来，保证谐振腔的密封性能； 此处的两层石英玻璃板（51、52)的设置既能防止微波加热或裂解过程中产生的气体到微 波源影响微波源的工作效率，又能明显降低石英玻璃引起的微波反射，提高微波传输效率。
[0027] 下面结合试验详细说明本实用新型的矩形波导装置对微波传输效率的影响
[0028] 将单层石英玻璃板密封的矩形波导和两层石英玻璃板密封的矩形波导的一端分 别接微波源，另一端分别接水负载，同时测量单位时间内水温的变化，分别得到单位时间 内水所吸收的能量，通过公式II和公式III计算单层石英玻璃板密封的矩形波导和两层石 英玻璃板密封的矩形波导的微波传输效率，此处，矩形波导选择BJ22型波导，波导波长为 148mm，η的数值分别设为1和2,结果如表1 :
[0029] 表1 :石英玻璃板对微波传输效率的影响
[0030] h(mm) 0(单层石英玻璃）99(n = 1) 173 (η = 2) 传输效率％~ 85. 11% 99. 99% 99. 99%
[0031] 由于水是吸收微波最好的介质，因此，可以假设波导传输的微波被水负载完全吸 收而没有反射，这样就可以将负载引起的反射忽略掉。通过测量单位时间内水温的变化，得 到单位时间内水所吸收的能量Q。
[0032] Q= Δ t X m X c
[0033] 公式 Π
[0034] 其中，Q表示热量，单位（J)，Δ t表示温差，m表示质量，c表示比热容。 0
[0035] ji = ιρ X ie〇f|
[0036] 公式 in
[0037] 假设微波源单位时间内产生的能量是固定的，则波导的传输效率按公式III进行计 算，其中，微波源的功率为P，单位时间内释放的能量为W，单位KWH可根据1KWH = 3. 6 X 106J 对Q和W进行单位换算。
[0038] 表1数据显示，采用单层石英玻璃密封时，无论石英玻璃处于矩形波导的哪个位 置，石英玻璃引起的反射都很严重，矩形波导对微波的传输效率为85. 11 %，即传输过程中 有14. 89%的能量未被传输至微波谐振腔，这样就造成了能量的极大浪费；当采用本实用 新型的技术方案，两层石英玻璃板在矩形波导中保持公式I中的距离h，矩形波导的微波传 输效率可提高至同空心矩形波导的微波传输效率，比单层石英玻璃的矩形波导微波传输效 率提高14%以上。
[0039] 以上对本实用新型所提供的矩形波导装置进行了详细的介绍。本文中应用了具体 个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本 实用新型的方法和中心思想。应当指出，对于本【技术领域】的一般技术人员来说，在不脱离本 实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落 入本实用新型权利要求的保护范围内。
【权利要求】
1. 一种减少微波反射的矩形波导装置，包括磁控管、矩形波导、谐振腔和石英玻璃板； 磁控管、矩形波导与谐振腔依次相连接，石英玻璃板位于矩形波导和谐振腔之间，其特征在 于：磁控管和矩形波导之间增设有石英玻璃板。
2. 如权利要求1所述的矩形波导装置，其特征在于：两层石英玻璃板的间距h满足下 列公式： h = 25mm+ (η λ g) /2 (η > 0) 其中，λ g为矩形波导的波导波长，η为大于等于零的任意数。
3. 如权利要求2所述的矩形波导装置，其特征在于：两层石英玻璃板的间距h满足下 列公式： h = 25mm+ (nAg)/2(n = 0，1，2,3...) 其中，λ g为矩形波导的波导波长，η为大于等于零的整数。
4. 如权利要求1所述的矩形波导装置，其特征在于：磁控管和谐振腔通过波导法兰分 别与矩形波导相连接。
5. 如权利要求4所述的矩形波导装置，其特征在于：石英玻璃板与波导法兰之间设有 柔性垫片。
6. 如权利要求1所述的矩形波导装置，其特征在于：石英玻璃板是整块玻璃板或多块 拼接的玻璃板。
7. 如权利要求1所述的矩形波导装置，其特征在于：矩形波导上开设有通孔。
【文档编号】H01P3/00GK203895581SQ201420303745
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月9日 优先权日:2014年6月9日
【发明者】马涛, 李志华, 刘成涛, 周云杰, 崔润记, 崔桂豪 申请人:青岛东方循环能源有限公司, 软控股份有限公司