用于微波炉的磁控管滤波器板的制作方法

本申请要求根据35u.s.c§119(e)的2018年3月9日提交的题为“用于微波炉的磁控管滤波器板(magnetronfilterboardformicrowaveoven)”的美国临时申请序列号62/641,087的权益，该申请的全部内容通过引用并入本文。

背景技术：

微波炉通过耦合到高压电源单元(psu)的磁控管或磁控电子管(mgt)产生功率。然而，每当磁控管产生辐射功率时，将psu连接到磁控管的引线的缆线可能会在整个系统中辐射电磁(em)噪声。如果微波炉在飞机厨房中操作或者以其他方式基于适航环境，则由于在这样的环境中对em排放的严格要求，这尤其成问题。例如，对em排放的严格要求已经落实到位，以防止干扰在相同频率范围内操作的其他飞机系统。

技术实现要素：

在一个方面，本文公开的发明构思的实施例涉及一种用于微波炉的磁控管滤波器板。在实施例中，磁控管滤波器板包括印刷电路板，印刷电路板上具有第一迹线和第二迹线。第一迹线包括用于连接到磁控管的第一端和用于连接到电源单元的第二端。第二迹线也包括用于连接到磁控管的第一端和用于连接到电源单元的第二端。第一迹线和第二迹线可以被配置为射频带隙滤波器，该射频带隙滤波器减轻与磁控管和电源单元之间的连接相关联的噪声。

提供本发明内容仅作为对在具体实施方式和附图中充分描述的主题的介绍。该发明内容不应被视为描述基本特征，也不应被用于确定权利要求的范围。此外，应理解，前述发明内容和以下具体实施方式都仅是示例性和说明性的，并且不一定限制所要求保护的主题。

附图说明

当考虑以下其具体实施方式时，可以更好地理解本文公开的发明构思的实施方式。这样的描述参考所包括的附图，这些附图不一定按比例绘制，并且为了清楚起见，其中一些特征可以被夸大并且一些特征可以被省略或者可以而被示意性地表示。附图中相同的附图标记可以表示和指代相同或相似的元件、特征或功能。在附图中：

图1是根据本公开的示例实施例的可以采用磁控管滤波器板的微波炉的示意图；

图2是根据本公开的示例实施例的磁控管滤波器板的示意图；

图3是根据本公开的示例实施例的磁控管滤波器板的示意图的一部分的放大视图；

图4是根据本公开的示例实施例的磁控管滤波器板的示意图的一部分的放大视图；

图5是根据本公开的示例实施例的磁控管滤波器板的示意图的一部分的放大视图；

图6是图示说明根据本公开的示例实施例的由磁控管滤波器板实施的带隙滤波器的电路图；以及

图7是图示说明根据本公开的示例实施例的带隙滤波器的噪声减轻的曲线图。

具体实施方式

在详细解释本文公开的发明构思的至少一个实施例之前，应理解，本发明构思的应用不限于在以下描述中阐述的或在附图中示出的构造的细节和组件或步骤或方法的布置。在本发明构思的实施例的以下详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明构思的更透彻理解。然而，对于受益于本公开的本领域普通技术人员来说明显的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本文公开的发明构思。在其他情况下，可能未详细描述众所周知的特征以避免使本公开不必要地复杂化。本文公开的发明构思能够具有其他实施例，或者能够以各种方式实践或实行。而且，应理解，本文采用的措辞和术语是为了描述的目的，并且不应该被认为是限制性的。

如本文所使用的，附图标记后面的字母旨在参考可以与先前描述的具有相同附图标记的元件或特征相似但不一定完全相同的特征或元件的实施例(例如，1、1a、1b)。这些简写符号仅用于方便的目的，并且不应被解释为以任何方式限制本文公开的发明构思，除非另有相反的明确说明。

此外，除非另有相反的明确说明，否则“或”是指包括性的“或”，而不是排他性的“或”。例如，以下任何一个满足条件a或b：a为真(或存在)且b为假(或不存在)，a为假(或不存在)且b为真(或存在)，a和b都为真(或存在)。

另外，使用“一”或“一个”来描述本发明构思的实施例的元件和组件。这仅仅是为了方便并且给出本发明构思的一般意义，并且“一”和“一个”旨在包括一个或至少一个，并且单数也包括复数，除非显而易见的其意指其他情况。

最后，如本文所使用的，对“一个实施例”或“一些实施例”的任何引用意味着结合该实施例描述的特定元件、特征、结构或特性包括在本文公开的发明构思的至少一个实施例中。在说明书中的各个地方出现的短语“在一些实施例中”不一定都指代相同的实施例，并且所公开的发明构思的实施例可以包括本文中明确描述或固有存在的特征中的一个或更多个，或两个或更多个这样的特征的子组合的任何组合，以及在本公开中可能未必明确描述或固有存在的任何其他特征。

概括地说，本文公开的发明构思的实施例涉及一种用于微波炉的磁控管滤波器板。磁控管滤波器板可以包括射频(rf)带隙滤波器，rf带隙滤波器用于减轻其源处的辐射em噪声。rf带隙滤波器可以基于印刷电路板(pcb)技术，以便通过添加额外的线圈、电容器或其他组件来提供商用现货(cots)磁控管的噪声减轻而不牺牲可靠性。由于在微波炉中对磁控管可操作性的要求，rf带隙滤波器的每条线可以暴露于高电压(例如，4kv)和高电流(例如，6a)。因此，pcb技术的介电和隔离特性可以使这种技术适用于rf带隙滤波器。下面参考图1-图7描述磁控管滤波器板的示例实施例。

图1图示说明了可以采用磁控管滤波器板200的微波炉100的示例实施例。微波炉100可以被配置为用于在飞机上操作。例如，在实施例中，微波炉100可以被设计为用于安装在飞机厨房内。

微波炉100包括烹饪室102、被配置为产生用于烹饪室102的微波辐射的磁控管108，以及被配置为向磁控管108供电的psu104。在一些实施例中，微波炉100包括多个磁控管或磁控电子管(mgt)；因此，对“磁控管108”的任何引用应理解为指一个或更多个磁控管、mgt等。在实施例中，磁控管滤波器板200将磁控管108连接到psu104。例如，磁控管滤波器板200可以耦合在磁控管108和psu104之间，以便对与磁控管108和psu104之间的连接相关联的em噪声进行滤波。微波炉100还可以包括风扇106，风扇106被配置为冷却磁控管108和/或产生气流以在烹饪室102内进行更均匀的热分布。在一些实施例中，微波炉100还包括波导110，波导110被配置为将由磁控管108产生的微波辐射引导和/或分布到烹饪室102中。

磁控管滤波器板200的示例实施例在图2-图5中图示说明。如图2所示，磁控管滤波器板200包括pcb202，pcb202上具有第一迹线204和第二迹线214。第一迹线204包括第一端和第二端，第一迹线204的第一端具有一个或更多个连接器205(例如，插座(socket)、销/引脚(pin)等)以用于连接到磁控管108，第一迹线204的第二端具有一个或更多个连接器212(例如，插座、销等)以用于连接到psu104。第二迹线214也包括第一端和第二端，第二迹线214的第一端具有一个或更多个连接器215(例如，插座、销等)以用于连接到磁控管108，第二迹线214的第二端具有一个或更多个连接器222(例如，插座、销等)以用于连接到psu104。第一迹线204和第二迹线214可以被配置为承受高电压和高电流负载(例如，4kv的电压负载和6a的电流负载)。

在实施例中，第一迹线204的第一端被配置为连接到磁控管108的第一端子，并且第二迹线的第一端被配置为连接到磁控管108的第二端子。例如，在图2和图3(放大视图)中图示说明的示例实施例中，第一迹线204的第一端可以包括一个或更多个连接器205(例如，两个通孔连接器/插座)或可以与一个或更多个连接器205(例如，两个通孔连接器/插座)耦合，连接器205被配置为接收从安装到pcb202的插座或插头延伸的销，以用于连接到磁控管108的端子。类似地，第二迹线214的第一端也可以包括一个或更多个连接器205(例如，两个通孔连接器/插座)或可以与一个或更多个连接器205(例如，两个通孔连接器/插座)耦合，连接器205被配置为接收从安装到pcb202的插座或插头延伸的销，以用于连接到磁控管108的端子。本领域技术人员将理解，存在多种配置，通过这些配置第一迹线204的第一端可以被配置为连接到磁控管108的第一端子，并且第二迹线的第一端可以被配置为连接到磁控管108的第二端子。因此，除非在权利要求中另有说明，否则附图中图示说明的和本文中描述的示例实施例的配置并不旨在作为对本公开的限制。

在实施例中，第一迹线204的第二端被配置为连接到psu104的第一端子，并且第二迹线214的第二端被配置为连接到psu104的第二端子。例如，在图2中图示说明的示例实施例中，第一迹线204的第二端可以包括一个或更多个连接器212(例如，通孔连接器/插座)或可以与一个或更多个连接器212(例如，通孔连接器/插座)耦合，连接器212被配置为接收用于psu104的第一端子的连接器(例如，引脚/销(pin)、引线、插头、缆线等)。类似地，第二迹线214的第二端可以包括一个或更多个连接器222(例如，通孔连接器/插座)或可以与一个或更多个连接器222(例如，通孔连接器/插座)耦合，连接器222被配置为接收用于psu104的第二端子的连接器(例如，销、引线、插头、缆线等)。本领域技术人员将理解，存在多种配置，通过这些配置，第一迹线204的第二端可以被配置为连接到psu104的第一端子，并且第二迹线的第二端可以被配置为连接到psu104的第二端子。因此，除非在权利要求中另有说明，否则附图中图示说明的和本文中描述的示例实施例的配置并不旨在作为对本公开的限制。

第一迹线204和第二迹线214可以被配置为rf带隙滤波器，rf带隙滤波器减轻与磁控管108和psu104之间的连接相关联的噪声。在一些实施例中，pcb202还包括或耦合到介电层224，介电层224连同第一迹线204和第二迹线214被配置为实施rf带隙滤波器的部分。介电层224可以印刷在pcb202上，安装到pcb202上或以其他方式设置在pcb202上。在实施例中，介电层224可以包括pcb202的不包含金属(例如，铜)的部分。在一些实施例中，介电层224由玻璃增强环氧树脂层压材料(例如，fr4/fr-4等)制成。

如图4所示，第一迹线204的第一部分206和第二迹线214的第一部分216可以与介电层224的第一部分224a相交，从而产生与第一迹线204的第一部分206相关联的第一电容(c1)以及与第二迹线214的第一部分216相关联的第二电容(c2)。同时，如图5所示，第一迹线204的第二部分208和第二迹线214的第二部分218可以以螺旋方式彼此相交(例如，部分208和部分218可以至少部分地围绕彼此缠绕和/或盘绕)，从而产生与第一迹线204的第二部分208相关联的第一电感(l1)以及与第二迹线214的第二部分218相关联的第二电感(l2)。再次参考图4，第一迹线204的第三部分210和第二迹线214的第三部分220可以与介电层224的第二部分224b相交，从而产生与第一迹线204的第三部分210相关联的第三电容(c3)以及与第二迹线214的第三部分220相关联的第四电容(c4)。尽管在附图中将介电层224示为连续层，但在其他实施例中，介电层部分224a和介电层部分224b可以是分离的结构(例如，层224的不连续部分)或介电层部分224a和介电层部分224b可以是分离的层。

再次参考图2和图3，在示例实施例中，pcb202包括多个(例如，四个)孔226，以用于将磁控管滤波器板200接地和/或将磁控管滤波器板200安装到表面(例如，当磁控管滤波器板200被安装时)。在一些实施例中，孔226可以穿过介电层224或可以与介电层224耦合。例如，在实施例中，两个孔226可以穿过介电层224的第一部分224a或可以与介电层224的第一部分224a耦合，并且两个其他孔226可以穿过介电层224的第二部分224b或可以与介电层224的第二部分224b耦合。

图6是图示说明根据本公开的示例实施例的由磁控管滤波器板200实施的rf带隙滤波器300的电路图。在实施例中，rf带隙滤波器300具有π(pi)拓扑，例如，如图6所示，其中与第一迹线204的第一部分206相关联的第一电容(c1)和与第一迹线204的第二部分208相关联的第一电感(l1)以及与第一迹线204的第三部分210相关联的第三电容(c3)串联，并且其中与第二迹线214的第一部分216相关联的第二电容(c2)和与第二迹线214的第二部分218相关联的第二电感(l2)以及与第二迹线214的第三部分220相关联的第四电容(c4)串联。

在示例实施例中，电容值被确定为如下：

c＝εr*ε0*a/d，

其中ε0＝常数8.854×10^-12，εr＝材料的介电常数(dk)，a＝板的重叠表面积(m²)，d＝板间距离(m)，并且c＝电容。

在示例实施例中，电感值被确定为如下：

其中l是以cm为单位的长度，w是以cm为单位的宽度，并且t是以cm为单位的厚度(例如，pcb铜处于1oz/ft²＝0.035mm)。

在实施例中，由磁控管滤波器板200实施的rf带隙滤波器300被配置为通过衰减从磁控管108通过磁控管108和psu104之间的连接辐射的噪声，减轻与磁控管108和psu104之间的连接相关联的em噪声。例如，rf带隙滤波器300/磁控管滤波器板200可以被配置为衰减在ism频带中的工作频率下(例如，在2.45ghz和/或7.5ghz附近的频率处(例如，在大约2.4ghz到2.6ghz和/或7.4ghz到7.6ghz的范围内))发生的em噪声。在示例实施例中，rf带隙滤波器300/磁控管滤波器板200可以被配置为将在这样的频率下产生的em噪声衰减至少20db、至少30db、至少40db或更多的因子。例如，图7是图示说明在2.45ghz和7.5ghz下的噪声减轻的曲线图。

在示例使用场景中，当磁控管108产生微波辐射时，将psu104连接到磁控管108的相应连接器(例如，引线)的连接器(例如，缆线)可以在微波炉100的整个范围并且可能超出微波炉100的范围辐射em噪声。在这种情况下，磁控管滤波器板200用于通过衰减可能从磁控管108通过磁控管108和psu104之间的psu104连接器(例如，缆线)辐射的em噪声来减轻em噪声排放。

根据以上描述，显然本文公开的发明构思非常适合于实现目标并获得本文提及的优点以及本文公开的发明构思中固有的优点。虽然目前已经出于本公开的目的描述了本文公开的发明构思的优选实施例，但是应该理解，可以进行许多改变，这些改变对于本领域技术人员来说是容易建议的并且在本文公开和要求保护的发明构思的宽范围和覆盖范围内完成。