[发明专利]一种15kW/2450MHz注入锁频磁控管

说明书

技术领域

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

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。

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

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。

为达成上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

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：

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；

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≥15kW。

进一步的实施例中，所述激励腔为标准BJ-22型激励腔。

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。

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：

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；

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；

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。

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。

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。

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。

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。

进一步的实施例中，所述输出天线与大隔型带的间距值为0mm～0.4mm。

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。