微波炉阻抗匹配问.ppt

1、微波炉阻抗匹配问题的研究,阻抗匹配的概念,微波传输系统一般由信号源、传输线和负载三大部分组成，如图1所示。为使微波系统能够在比较理想的状态下工作，应该考虑三种阻抗匹配。,阻抗匹配,无反射匹配,共轭匹配,负载匹配,波源匹配,1）负载阻抗匹配,2）波源无反射阻抗匹配,3）电源的共轭阻抗匹配,=,负载端不产生反射波，系统传 输效率高 负载取得最大功率,=,消除由于负载失配所引起的电 源的反射,=,传输线从电源处得到最大功率,当无反射匹配的波源匹配和负载匹配都同时成立时，共轭匹配也必成立。而只有三个阻抗都为纯电阻并相等的时候，三种匹配才能同时成立。,图1,与 分别是负载失配时候的电压反射波和电压入射波

2、的幅值,微波炉中的阻抗匹配,在微波炉中，阻抗失配严重时，电压输入驻波比变大，反射功率变大会造成 以下不良：,而在微波炉中，直接去比较负载和发生器阻抗的电阻和电抗分量显然是不实际的，根据入射波和可测量的反射波的阻抗匹配的概念比较容易，通过对电压驻波比的影响来反映对阻抗匹配的影响。,驻波比,反射系数,S参量,阻抗匹配,opening,load,cavity,waveguide,其它,微波炉中，影响驻波比及阻抗匹配的主要因素有下列几个，而在waveguide中传播时的影响相对较小，所以我们着重考虑opening、cavity以及load的影响。, 反射功率过大影响磁控管的正常工作； opening附

3、近功率密度增大会产生击穿和打火现象； 被负载反射而被源吸收的能量是对微波能的一种浪 费，影响微波加热的效率。, 反射系数, 驻波比, s参量,s11是终端接匹配电阻时，输入端入射波电压与反射波电压的比。,驻波比表示驻波的电压最大值与最小值的比值，炉腔的输入电压驻波比表示了能量的耦合效率。,这三个参量可以用来评估反射波的多少，任何反射波的存在都意味着效率的降低。,微波炉中影响阻抗匹配的因子,影响因子opening,Cavity和waveguide是通过opening进行能量耦合和实现阻抗匹配的，opening相当于一个匹配网络，它提供了取决于自身形状尺寸的可变阻抗。这就意味着腔体的阻抗被变换到与

4、其相连波导的特性阻抗时为止。,为谐振材腔材料的导电率， 则为电磁场在谐振腔内壁的趋肤深度， 为损耗电阻,微波炉阻抗匹配办法,影响因子cavity,由于炉腔壁有高频的面电流，它会在腔体内产生面损耗,负载单位体积介质从微波场中吸收功率,影响因子load,由炉腔壁流过的高频电流引起的腔内损耗功率为,当谐振腔的导电率改变时，炉腔壁由壁电流引起损耗也随之改变，使得反射功率变化，驻波比改变。因此可以通过改变炉腔体的材质来改变阻抗，使之达到阻抗匹配。家用微波炉腔体一般采用不锈钢制造，较高的损耗产生足够的等效电阻，它能提供足够的“空炉匹配”以防止当没有任何介质负载时电源接通后磁控管的损坏。,由于负载的存在，反射波减少，驻波比降低。 上升时吸收功率能力增加，改善了阻抗匹配。,当确定一个腔体尺寸后，可以根据磁控管的工作频率得到腔体内可能存在的模式和其对应的谐振频率。当加入负载后，损耗变大，可使相邻模式的谱线宽到连成一片，腔体内同时出现几种模式，磁控管输出的能量有效地耦合到腔体内，匹配性能变好。,当磁控管的频率相等于腔体内的谐振频率的时候，才能把微波能量耦合到腔体内，但腔体内总是有损耗的，这包括腔体内导体损耗和被加热物品的介质损耗，谐振郫县变宽，损耗越大，谱线越宽，所以腔体尺寸 越大，模式分布越密，若加载后损耗也越大，可以使响