基于灯丝螺旋结构的S波段磁控管注入锁定技术

传统的磁控管注入锁定系统利用波导环行器隔离注入信号源和磁控管来实现高精度外部信号的注入,完成磁控管输出的控制。波导环行器及其配套的水负载和波导同轴转换器极大地提高了系统的成本和尺寸。针对上述问题,基于磁控管灯丝结构提出了一种新型注入锁定方式,通过对磁控管滤波盒的改造成功实现了无波导环行器下的注入锁定。该方法有效实现了注入锁定系统的小型化,为磁控管注入锁定的实现提供了新思路。     

微波磁控管功率合成中基于LabWindows/CVI实现移相控制

为实现基于注入锁频磁控管的微波功率合成,提出一种使用虚拟仪器软件控制注入锁频磁控管相位的方法.基于LabWindows/CVI 软件开发的功率合成自动化操作与控制模块,实现注入锁频磁控管的微波功率合成系统的数据采集、分析处理、反馈控制等功能.系统最小移相步进为5.6°,移相范围为-180°-180°,系统处理速度达到ms 量级.实验表明,控制系统工作准确可靠,满足微波磁控管功率合成控制的需求.     

输出功率连续线性可调的微波干燥系统设计

针对目前功率可调微波系统存在的问题,设计了一种输出功率连续线性可调的微波干燥系统。通过反馈控制电路调节磁控管谐振腔极板的电压,从而实现微波输出功率的连续线性可调。该系统主要包括独立磁控管灯丝供电、电压-功率非线性校正以及反馈控制的磁控管谐振腔供电电路等3 部分构成。通过实验验证了输入所需的功率密度和实际输出的功率密度之间直线度较好,确定系数R² 为0.9709。     

大功率长寿命连续波磁控管注入锁频技术

在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。简单将多只磁控管作为独立微波源进行非相干功率合成,造成了功率合成效率低、难以消除磁控管之间相互问的干扰。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。普通连续波磁控管是一种复杂幅相特性微波器件,通常其幅度易受工作条件的影响、频率和相位随机变化、幅度和相位变化相互牵连,使得进行相干功率合成具有相当大的难度。而随着注入锁频技术的引入,注入锁频连续波磁控管将能很好的解决这些问题,可实现真正意义上的相干功率合成,为微波能大规模工业应用开辟广阔的前景。     

S波段大功率注入锁频磁控管的输出特性

在多路注入锁频大功率连续波磁控管的相干功率合成实验中,输出特性分析有利于提升合成效率。搭建了一款S波段20 kW连续波磁控管注入实验系统,该系统包含幅频可调的微波源和移相器,由磁控管信号发生系统、注入锁定系统以及相位差检测系统3个小系统组成。利用外部注入信号,分别对磁控管输出信号的相位稳定度、频谱和相位噪声进行实验分析,实现了对实际磁控管在外部注入前后的特性分析。其中,相位差波动最小不足4°,最大17°,锁频带宽在2.9~13 MHz之间变化,在偏移频率1 MHz内对相位噪声抑制超过40 dB;并对注入锁频信号与输出信号之间的关系进行了总结,为多路大功率磁控管的功率合成提供理论依据。     

基于注入锁相的磁控管微波源系统稳定性研究与测试

基于5.8 GHz磁控管,研制测试了输出功率、频率稳定以及相位可控的大功率微波源系统.磁控管是整个系统的核心器件,由于其具有较高的DC?RF转换效率和功率质量比,选择磁控管作为系统的微波发生器.然而磁控管的输出频率不稳定、相位不可控,因此研究了以注入锁相和DDS+PLL频率合成为关键技术的相位控制系统,以实现对磁控管微波源系统输出信号频率和相位的控制,并测试了微波源系统输出功率、频率的稳定性以及相位控制系统的相位精度.测试显示微波源具有670 W的稳定输出功率,且频率稳定度≤10kHz,相位精度≤±2°.     

医用微波理疗磁控管装置控制系统设计

微波具有良好的穿透与吸收特性，可用于医疗领域。作为典型的微波发生装置，磁控管可以将电能转换成微波能量，微波能量聚集后作用于医疗对象，进而产生相应的理疗效果。为了解决微波能量输出过程中的可靠性问题，需要研发相应的控制装置来实现磁控管微波能量的持续稳定输出。文中在掌握了磁控管器件工作特性的基础上，设计了基于交流双向斩波控制的磁控管驱动控制系统。该系统实时采样磁控管阳极工作电流，控制器对工作电流进行偏差整定后采用比例积分微分(Proportional Integral Differentiation, PID)进行控制，在电流闭环的方式下实现了磁控管微波的连续可调恒功率输出。作为小型物理型辅助理疗装置，系统经过持续不断的优化，设备在市场上已经得到了广泛应用，取得了较好的应用效果。     

微波环行器设计

本书给出有关环行器设计和保护高功率微波源使之免为反射功率损坏方面的知识。是一本讨论作为微波系统中一个关键器件一环行器的专著。书中对环行器与隔离器下了明确的定义。并对环行器的理论及设计方法作了清晰的阐明。书中包含了有关环行器设计方面的各个环节;如基本理论,环行器指标,铁氧体材料选择和阻抗匹配网络综合。作者从性能优化的角度讨论铁氧体材料的选择,从五种常用的带线技术中精选出三种最适于环行设计和封装的形式。本书将有助于确定最简单的制造方法和性能价格比为最有效的设计方法。     

微波炉不加热故障检修

微波炉的加热系统主要由高压变压器、磁控管、高压二极管、高压电容器、加热腔体和电气控制元件等构成.其基本工作原理是:当变压器初级绕组加上220V交流电压时,灯丝绕组便产生3.4V左右的交流电压,供磁控管灯丝加热.同时高压绕组产生2000V左右的高压交流电,经倍压整流后,产生约4000V左右的直流高压,加到磁控管的阳极上,形成功率为800W的微波能.微波能通过波导管传入炉腔,并在炉壁间来回反射穿透食物,使食物中的分子高速振动,摩擦生热,从而达到加热食物的目的.     

S波段15 kW连续波磁控管注入锁频实验研究

注入锁频是磁控管相干功率合成的基础,本文开展了15 kW磁控管的注入锁频实验,研究了注入微波功率与可牵引带宽之间的关系。实现了15 kW磁控管注入锁频,分析了不同注入功率下磁控管可牵引带宽。实验结果表明,磁控管注入锁频牵引带宽随注入功率增大而增加,在165 W注入功率下牵引带宽达到5 MHz。该15 kW磁控管可用于大功率微波相干功率合成,为多支大功率磁控管进行功率合成研究奠定了基础。     

氧化铝陶瓷微波焊接研究

利用微波能在高温下焊接陶瓷,是近年来迅速发展的一门新技术。微波焊接具有接头强度高、升温速度快、局部加热、易于控制温度等优点。本焊接系统磁控管工作频率为2.45GHz,可调节谐振窗大小、短路活塞位置及功率来保持最佳加热功率。本微波焊接系统成功地实现了对Al_2O_3/Al_2O_3的直接焊接,从接头处的扫描电镜(SEM)照片上已无法区分焊接前后的显微结构,这在国内尚属首次。     

30kW连续波磁控管的研制

本文叙述了大功率连续波磁控管的研制成果,该管为2450MHz、大功率、水冷、非包装式、全金属陶瓷结构、固定频率连续波磁控管,该管最大工作效率可达72％,最大连续波输出功率可达30kW,主要用于工业加热和等离子体应用,该管的研制成功为国内微波能应用提供了高效率的微波源。     

一种紧凑型大功率微波固态源

传统的微波源主要由行波管、磁控管、返波管等电真空器件实现,但因其工作电压高、功耗大、体积大,导致在使用安全性、利用效率和便携性等方面存在不足。而微波固态源由于具有效率高、谐波抑制性能好、稳定性高等优点,正逐步替代传统微波源,有着很好的发展空间。设计了一种紧凑型大功率微波固态源,采用锁相环作为信源,通过三级功放级联对微波信号进行逐级放大,最终输出频率为915 MHz、功率为300 W 的微波信号。测试结果表明该固态源的工作效率≥70%,二次谐波抑制≤-40 dBc,三次谐波抑制≤-50 dBc。该设计在微波加热和解冻等方面具有很好的应用前景。     

关于磁控注入式电子枪的噪声问题

磁控注入式电子枪能提供高导流系数的电子注,可应用于大功率微波管中。但是,通常认为这种电子枪属于交叉场型的,具有交叉场器件固有高噪声的特性。这使它的应用受到了限制。 有两个实验打破了上述这种看法。1962年C波段低噪声行波管应用磁控注入式电子枪获得了3.1dB的噪声系数。1965年S波段中功率前向波放大器获得了3.5dB的噪声系数。但这些器件均限于中小功率范围,阴极长度很短,即阴极长径比很小的情况;而对于大功率管中使用的磁控注入式电子枪,能否获得足够小的噪声系数的问题,尚有待于进一步深入研究。 本文简要讨论了影响大功率微波管中磁控注入式电子枪噪声的主要因素以及通过改变阴极区磁场分布的方法来减小噪声的实验结果。     

Microwave Enzyme Inactivation System: Electronic Control to Reduce Dose Variability

The use of microwave energy to inactivate enzymes by rapid heating permits measurement of heat stable metabolites with minimal postmortem artifact. Reproducible results, however, require that the energy applied (dose) and the exposure geometry be reproducible. The commercial systems that we have examined are limited in this regard. A method to achieve a reproducible dose by electronic control of the applied power and exposure time is described. The electronics are compatible with any 220 V, signal phase commercial microwave power source. Without electronic control, exposure time varies by 50 ms, due to random contacter closure time. Output power varies by 15%, due to tube aging and variations in line voltage, magnetron temperature, and load impedance during exposure. With the addition of electronic circuitry, the exposure time can be controlled within 3 ms, and the power within 2%. Timing is done by counting energy bursts from the triac controlled magnetron. Leveling is accomplished using a feedback loop to vary the magnetron magnet current to keep the output power constant. The use of these electronic controls makes microwave irradiation systems more reliable as a biochemical research tool.     

微波加热沥青系统中辐射器结构的优化设计

先通过微波工作室CST软件仿真计算,并结合波导设计理论对某公司原有辐射器结构进行场分析,然后对磁控管的安装位置与辐射器结构进行了优化设计.优化后的结构与优化前相比较明显降低了反射,并得到了实验验证.此优化不仅满足了加热效率的需求,也有利于磁控管的寿命.     

基于双频双磁控管微波炉加热均匀性研究

如今人们普遍采用微波炉来快速加热食物,方便且快捷。但是磁控管产生的高频微波直接通过波导管传送至炉腔内,炉腔内微波的不均匀分布导致食物各部分加热速率出现差异,致使食物加热不均匀,加热效果不理想。针对现有技术中存在的不足,本文介绍一种采用两个频率不同的低电压磁控管对微波炉中的食品进行加热来提高微波炉的加热均匀性方法。利用仿真软件对双磁控管在炉腔内的能量分布特性进行了研究,再用MATLAB给出仿真分析结果。结果显示采用本文改进方法后,微波炉的加热均匀性明显提升。     

Feeding RF Power from a Self-Excited, Pulsed Source into a High-Q Resonant Load (Correspondence)

A problem frequently arising in microwave electronics is the feeding of pulsed power from a self-excited source into a high-Q resonant load. A typical example is the one of feeding power from a pulsed magnetron into a high-Q microwave cavity such as that used in a linear accelerator. In the past, it has been customary to use a stabilizing load in a series tee system which results in approximately half the magnetron power being fed into the high-Q cavity.     

X-Band Diode Limiting (Correspondence)

Broad-band, matched, low power, instantaneous, passive, X--band diode limiting has been demonstrated. The limiter, which uses standard microwave components, is an outgrowth of point contact germanium diode microwave switch research. In fact, the hybrid-tee switch makes a very good narrow-band limiter under the condition of zero bias voltage on the crystals (biasing terminals short circuited). The output power under these conditions is limited to 0.5 mw² for incident power up to 30 mw, deduced from Fig. 9 of Garver, et al. However, the bandwidth of the hybrid-tee switch when used as a limiter is insufficient for many applications such as limiting the amplitude of a 0.2-µsec magnetron pulse or flattening a frequency-modulated klystron mode.