一种15kW/2450MHz注入锁频磁控管的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及磁控管技术领域，具体而言涉及一种15kW/2450MHz注入锁频磁控管。
【背景技术】
[0002] 在2450MHz频段，现有的单只磁控管的功率只能做到30kW，寿命2000小时，输出功 率与寿命非常有限。工业生产中加热对象往往体积庞大，微波功率不够高将直接影响加热 效果，并严重制约生产规模，远不能满足大规模工业连续生产的需求。
[0003] 目前在微波加热领域，功率合成技术使用的是非相干功率合成，也就是简单将多 个磁控管作为独立微波源进行非相干功率合成，这样将造成功率合成效率低、难以消除磁 控管之间相互之间的干扰，严重影响微波源的工作稳定性和工作寿命，甚至直接损坏微波 源。原因是现有技术对连续波磁控管频率的控制精度不高，因此磁控管的频率离散型较大， 一般在2450MHz±30MHz，远不能满足注入锁频连续波磁控管对锁频带宽的要求以及相干功 率合成对连续波磁控管频率的要求，即稳定工作在2450MHz。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术存在的缺陷或不足，本发明目的在于提供一种15kW/2450MHz注入 锁频磁控管，频率稳定度高，并可延长磁控管的使用寿命，满足不同行业对2450MHz频率 段连续波磁控管的工作需求，同时在在注入信号的控制下，连续波磁控管将稳定工作在 2450MHz，可满足相干功率合成的要求，采用相干功率合成技术能获得几百上千千瓦甚至更 高的高频率稳定度的微波输出功率，满足大规模工业应用的实际需求。
[0005] 为达成上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
[0006] 一种2450MHz/15kW注入锁频磁控管，包括注入源、第一三端环形器、第二三端环 形器、激励腔、磁控管以及电磁铁，所述注入源与所述第一三端环形器的第一端连接，所述 第一三端环形器的第二端与所述第二三端环形器的第一端连接，所述第二三端环形器的第 二端与所述激励腔连接，所述磁控管以及所述电磁铁固定在所述激励腔上；所述第一三端 环形器的第三端与一吸收负载连接用于吸收反射功率；所述第二三端环形器的第三端输出 至负载；其中：
[0007] 所述注入源通过所述第一三端环形器和第二三端环形器将2450MHz微波信号注 入所述磁控管，磁控管的振荡频率被所注入信号频率控制，并将微波能输出至所述负载；
[0008] 所述磁控管的外观品质因数取值在100~120,其频率在2450MHz±2. 5MHz，连续 波输出功率彡15kW。
[0009] 进一步的实施例中，所述激励腔为标准BJ-22型激励腔。
[0010] 进一步的实施例中，所述注入源为固态注入源，其注入功率为200W，频率为 2450MHz〇
[0011] 进一步的实施例中，所述磁控管包括腔体组合、输出窗组合、引线组合和散热器， 其中：
[0012] 所述腔体组合由以下部分组成：圆柱形腔体；位于圆柱形腔体内的并呈瓣状分布 的多个腔体翼片，腔体翼片的水路结构构成V型水路冷却结构；设置在圆柱形腔体外周的 水冷套，水冷套内围绕所述圆柱形腔体设有带孔的隔水环；设置在圆柱形腔体内部两端、用 于增加模式分割度的大、小隔型带，大隔型带位于小隔型带的外周并具有一间隙；插入所述 水冷套内并用于冷却水注入和排出的水管；以及连接在腔体翼片上的输出天线；
[0013] 所述输出窗组合与腔体组合的一端连接并形成密封结构，所述输出天线的另一端 位于所述输出窗组合的内部并且不接触输出窗组合的内壁；
[0014] 腔体组合的另外一端与所述引线组合焊接，所述引线组合上远离腔体组合的位置 焊接有散热器。
[0015] 进一步的实施例中，所述腔体翼片在沿所述瓣状分布方向的内部形成有狭孔，所 述腔体翼片之间的狭孔与所述水冷套构成水冷却通道，且相邻腔体翼片之间的狭孔构成所 述V型水路冷却结构。
[0016] 进一步的实施例中，所述水管包括进水管和出水管，进水管插入所述水冷套内并 延伸穿过所述隔水环，所述出水管插入所述水冷套并向内延伸至不超过所述隔水环的位 置。
[0017] 进一步的实施例中，所述大隔型带与小隔型带之间的距离值在0. 7mm~0. 8mm。
[0018] 进一步的实施例中，所述输出天线的直径值在4. 5mm~5. 5mm，所述输出天线在伸 出所述腔体的高度值在39mm~41mm。
[0019] 进一步的实施例中，所述输出天线与大隔型带的间距值为Omm~0. 4mm。
[0020] 进一步的实施例中，所述输出窗组合包括盖和输出窗，输出窗为陶瓷材料制作成 一 U形状结构，该U形结构的开口与盖连接，所述盖与一下级靴连接形成密封结构，所述输 出天线的一端与腔体翼片连接，其另一端伸入该U形结构的开口内部。
[0021] 进一步的实施例中，所述引线组合包括引线杆、屏蔽帽、灯丝、上级靴、扼流筒、支 持筒、定位瓷、瓷筒、上盖以及排气管，其中：所述屏蔽帽、灯丝、上级靴、扼流筒、支持筒、定 位瓷、瓷筒、上盖围绕所述引线杆设置并以该引线杆为中心线，所述灯丝位于两个屏蔽帽之 间，所述一个屏蔽帽卡在所述上级靴上，上级靴的另一侧依次固定安装扼流筒、支持筒以及 位于其内部的定位瓷，所述瓷筒与支持筒连接，所述上盖位于瓷筒的另一端，所述排气管用 银铜焊料焊在上盖的孔内并伸出所述上盖。
[0022] 由以上本发明的技术方案可知，本发明提供的2450MHz/15kW注入锁频磁控管，所 选用的低外观品质因数的磁控管，其具有如下优点：1、采用V型水冷结构，与散热器结合， 提高散热效果，优化阳极结构设计；2、采用陶瓷输出窗结构，具有耐温度冲击，密封性能好 等优点；3、采用轴向天线输出结构，提高微波能的输出效率；4、采用优化设计的引线结构， 频率稳定度高，微波泄漏少；5、采用优化的隔型带间距设计、输出结构设计，降低整个磁控 管的低外观品质因数，确保其高频率稳定度和较好的工作稳定性。因此，通过选用低外观品 质因数的磁控管，使得注入锁频磁控管的频率稳定度高，微波泄漏少，工作稳定性好，安全 性能高。
[0023] 本发明的2450MHz/15kW注入锁频磁控管，其结构优化，性能稳定，可适用于工业 用的各种大功率微波加热设备的磁控管，克服现有技术的不足。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明一实施方式2450MHz/15kW注入锁频磁控管的结构原理图。
[0025] 图2为图1实施例中激励腔、磁控管及电磁铁的安装示意图。
[0026] 图3为图1实施例中磁控管的一个示例性结构示意图。
[0027] 图4为图3实施例中腔体组合的结构示意图。
[0028] 图5为图3实施例中腔体组合另一方向的结构示意图。
[0029] 图6为图3实施例中输出窗组合的结构示意图。
[0030] 图7为图3实施例中引线组合的结构示意图。
【具体实施方式】
[0031] 为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
[0032] 如图1和图2所示，一种2450MHz/15kW注入锁频磁控管，包括注入源100、第一三 端环形器200、第二三端环形器300、激励腔400、磁控管500以及电磁铁600,所述注入源 100与所述第一三端环形器100的第一端连接，所述第一三端环形器100的第二端与所述 第二三端环形器200的第一端连接，所述第二三端环形器200的第二端与所述激励腔400 连接，所述磁控管500以及所述电磁铁500固定在所述激励腔400上；所述第一三端环形器 200的第三端与一吸收负载700连接用于吸收反射功率；所述第二三端环形器300的第三 端输出至负载800 ;其中：
[0033] 所述注入源100通过所述第一三端环形器200和第二三端环形器300将2450MHz 微波信号注入所述磁控管500,磁控管500的振荡频率被所注入信号频率控制，并将微波能 输出至所述负载800 ;
[0034] 所述磁控管500的外观品质因数取值在100~120,其频率在2450MHz±2. 5MHz， 连续波输出功率> 15kW。
[0035] 作为优选的实施方式，所述激励腔400为标准BJ-22型激励腔。
[0036] 所述注入源100为固态注入源（市购），其注入功率为200W，频率为2450MHz。
[0037] 作为可选的实施方式，如图3所示，磁控管500包括腔体组合1、输出窗组合2、引 线组合3和散热器4。
[0038] 如图4,结合图5所示，腔体组合由以下部分组成：圆柱形腔体Ia ;位于圆柱形腔 体内的并呈瓣状分布的多个腔体翼片Ib (如图4、5)，腔体翼片的水路结构构成V型水路冷 却结构；设置在圆柱形腔体外周的水冷套lc，水冷套内围绕所述圆柱形腔体设有带孔的隔 水环Id ;设置在圆柱形腔体内部两端、用于增加模式分割度的大、小隔型带（大隔型带le、 小隔型带If)，大隔型带Ie位于小隔型带If的外周并具有一间隙（如图5);插入所述水冷 套内并用于冷却水注入和排出的水管Ig ;以及连接在腔体翼片上的输出天线lh。
[0039] 所述输出窗组合2与腔体组合1的一端连接并形成密封结构，所述输出天线Ih的 另一端位于所述输出窗组合2的内部并且不接触输出窗组合2的内壁.
[0040] 腔体组合1的另外一端与所述引线组合3焊接，所述引线组合3上远离腔体组合 1的位置焊接有散热器4。
[0041] 作为可选的实施方式，引线组合3与输出窗组合2分别用大电流钎焊焊接在腔体 组合1的两端，