微波炉磁控管基础知识介绍

磁控管的基础知识介绍微波炉研发2006年04月19日，摘要一、摘要二、磁控管工作原理三、磁控管结构四、磁控管的性能参数和测试五，磁控管的使用应注意的问题，摘要磁控管是微波电子管的一种，再入式谐振型正交场最主要的特征是高效率和低工作电压，其次是结构简单、小型、轻量、易用性、可靠性和成本低等特征。 主要用于雷达、通信、电子对抗、微波加热等。 随着微波理疗、微波辐射武器、微波等离子体推进、微波促进化学反应等方面的发展，磁控管行业也有了很大发展。 另一方面，概要磁控管工作状态不同，分为脉冲磁控管和连续波磁控管两种，前者主要用于雷达、通信、电子对抗等，后者主要用于微波加热和医疗等微波设备，主要用于300W以下的理疗用400-1000W 农业用工作频率有915MHz和2450MHz两种，二、工作原理，一、总论磁控管原理上是特殊的二极管，有与圆筒状阴极同轴的阳极。 工作中阴极发射的电子流在外部直流场获得动能，将一部分动能转换为振动系统的交变电场，振动系统维持稳定的振动过程，振动系统通过天线耦合发射微波。 要点：能源的源能源的交换。 二、静态磁控管的基本特征是，为了简化问题，研究了存在与平板电极系统正交的直流电磁场时电子的运动特性，这样的磁控管被称为“静态磁控管”。 在、静态磁控管系统中，设无限大的相互平行的两个平板电极(接近磁控管的阴极和阳极)之间的距离为d，设两极间的直流电压为v，两极间的直流磁场为E=V/d，在两极板之间也同时存在与图面垂直的均匀的直流磁场，其磁感应强度为b。 二、工作原理：1，静态磁控管中的电子运动(电场磁场)如果没有磁场，电子从阴极逃跑后，通过电场力直接向阳极运动，如果该电场力除了电场以外在阴极-阳极空间中有磁场，电子运动的轨迹不是直线。 假设磁场强度为b，磁场方向垂直于图纸，则电子受到电场和磁场两个外力的作用。 磁场对电子的力：在电子运动的全过程中，电场力f总是不变。 但是，磁场力不仅大小，方向也变化，磁通密度B=0时成为直线1的b、bkp的情况下曲线2； 在B=BKP的情况下是曲线3 b，在bkp的情况下是曲线4。 1、静态磁控管中的电子运动，2、磁控管中的谐振系统多腔磁控管中的高频系统是由多个小谐振器构成的谐振系统，这些小谐振器的数量在厘米波段的管道中，一般为832个，毫米波段更多。 这些谐振器均匀分布在阳极的圆周上，各空洞的缝隙通向相互作用空间，各空洞不孤立，他们通过相互作用空间和管的上部空间相互耦合，形成了复杂的多空洞谐振系统。 现在，我们假设“展开”式磁控管，构成阳极块的谐振器不是像通常那样在圆周上排列，而是排成一条直线(图12 )。 施加在阳极和阴极之间的电源Ua构成足够大的电位差，均匀的磁场方向朝向垂直方向。 电子流在一定的磁场和电场的作用下“吹电谐振器”，此时，电子流在次摆线的轨迹上移动电子流的速度达到一定值Ve时，在谐振器上产生振动。 3、磁控管自激振荡、4、磁控管谐振模式的多腔磁控管谐振系统是由n个谐振器组成的复杂系统，我们假定各自的谐振器完全相同。如果发生振动，各谐振器都有高频振动。 根据空腔不同，振动的相位可能会不同。 但是，相邻的两个腔的振动相位差必须相同。 因为整个谐振系统被关闭，所以整周的整体相位差必须是零或2的整数倍。 于是，N=2*nn=0、1、2、3、-(1)其中，n是阳极谐振器的数量，是相邻谐振器中的电磁振动的相位差. 从(1)式决定了：=2n/N(2)即磁控管的腔数n时，能够具有很多同时满足该闭合电路的谐振条件的相位差。 对应不同的n有不同的谐振模式，他们具有不同的谐振频率和电场结构。 现在正在用8个磁控管研究这个问题。 N=10，5，在发生磁控管中的电子和高频电磁场的相互作用(能量转换)振动的情况下，在相互作用空间中同时存在定电场Eo、定磁场B0、高频电场e、高频磁场b4个电场。 如所有其它振荡器自振的条件一样，电子沿阴极谐振器口移动的平均速度与阴极谐振器口的高频电场的相位变化速度同步，电子移动通过各谐振器口时总是与高频排斥场碰撞。 从物理意义上说，该条件意味着电子总是处于高频场的减速场，电子最有效地将从直流场获得的能量传递到高频场完成了能量转换任务，6、电子辐射在高频场的径向成分的作用下，第一种电子在运动中延迟，第三种电子在运动中前进，接近第四种电子也就是说，对高频场的相位逐渐改善，落入排斥的切线场，变成有利的电子，磁控管的效率提高了。 这种群发的结果是，从阴极发出的电子不是在阴极周围均匀地移动，而是对第4种电子形成电子群。 这些电子群从阴极向阳极呈辐条状延伸，称为“电子辐射”。阳极板，天线，输出，k，-，三，磁控管结构，黑球，射频垫片，垫片，安装基板，磁铁，散热器，屏蔽壳，螺钉，标签，屏蔽壳，保持器，菲托架组件，管外构造，黑球，白球，天线盖，输出模块，阳极模块，阴极模块，a侧磁极，a侧磁极，管内构造，模结构，天线盖，绝缘环， 灯丝，天线，磁极a侧，阳极板，磁极k侧，天线安装位置，均压环(大)，阳极板，磁极k侧，阳极板，、阴极结构，、O2， (钍钨)，(碳化钨)，易碎，阴极电路，端帽，引出线，钛帽，灯丝线圈，k侧管，支撑体主体，端子，支撑体，步骤：散热板压入，垫圈压入，螺钉紧固，过滤器组装过程，四，主要性能参数及测试， 磁控管的一些常规电气参数值包括： 1、Ebm阳极电压(KV)2、Po平均功率(W)3、3354效率4、fo频率(MHz)5、If灯丝电流(A)6、Ib阳极电流绝缘耐压9、微波泄漏例：2M219系列磁控管的性能参数： EBM:4.20.2 kvpo:94540 wfo:245810 MHz if:102 AIB :最大值360mA (标准试验条件300mA)Ef:2.83.75V 耐压： et=10khz或Et=7.1kVACt=60sec绝缘：最小200M 2M217系列磁控管的性能参数： EBM:3.90.2 kvpo:58030 wfo:245610 MHz if:102 AIB :最大值25 Ef:2.83.75V (标准试验条件3.3V )耐压： et=10khz或Et=7.1kVACt=60sec绝缘：最小200M 1，磁控管测试项目，通常项目1，波导管实验2，匹配性能测试3，输入输出性能测试4，温度上升试验5 磁控管工作特性测试，1，波导管实验，1，试验方法试验准备物：微波炉，调节器，电气参数测定器，交流电流计(或钳位仪)，交流电压表，示波器，高压探头。 打开微波炉盖，如右图所示接线。 微波炉以额定电压和正常负载起动后，表V1所示的灯丝电压、表A1所示的灯丝电流、示波器CH1通道所示的阳极峰值电流、阳极平均电流和示波器CH2通道所示的阳极峰值电压、阳极平均电压、电参数2、磁空管特性参数测量、3、磁控管工作特性测量、磁控管工作特性图、磁控管工作特性图、4、匹配实验、技术要求无负载阻抗测量：微波炉按规定的方法测试时，微波炉的电压驻波比(VSWR)20、相位为负载阻抗试验：微波炉以规定的方法进行试验的情况下，微波炉的电压驻波比(VSWR)4、相位为0.25-0.29，如图所示，进行5、EMI试验， 检查项目： 150khz-30mhz传导干扰试验150khz-30mhz磁场干扰试验30MHz1GHz电场辐射干扰试验1GHz18GHz电磁场辐射干扰试验标准3M法电波暗室、屏蔽室、反射箱、辐射干扰、屏蔽门结构、门锁、铁氧体、 波导管、冷却风、微波炉辐射噪声的设计、6、寿命实验、实验方式： 1、连续2、2分通1断路3、5秒通5秒通断、5、使用磁控管时应注意的几个问题、1 .负载匹配，该区域是磁控管负载工作的最佳区域， 例如微波炉的工作区域脱离该区域时微波炉的输出降低，效率降低，引起温度上升、起火、聚焦等不良情况的磁控管负载特性图(雷基图)、无负载效果好的匹配图、无负载效果差的匹配图、1 .负载必须匹配， 微波炉和磁控管的匹配特性测试图，负载效果好的匹配图，微波炉和磁控管的匹配特性测试图，1 .负载必须匹配，2 .对供电电源的要求，注意：如右图所示(显示同名的端部) a、c接触阳极温度上升10左右。 微波炉效率下降12%，磁控管电源的接线图，2 .对供电电源的要求，容量和变压器的匹配性差，容量和变压器的匹配性好，变压器和高压容量的性能匹配图，冷却是保证磁控管正常工作的条件之一，大功率磁控管的阳极经常水冷冷却不良会使气管过热，无法正常工作，严重时会烧损气管。 严禁在冷却不足的条件下工作。 磁控管的灯丝是0.5mm的钍钨线