微波炉磁控管基础知识介绍

现在用一个八腔磁控管来研究这一问题。N=10
不同的模式对应的相位差 模式编号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 相位差 0 π/5 2π/5 3π/5 4π/5 π 6π/5 7π/5 8π/5 9π/5 2π π/5+2π
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5、磁控管中电子与高频电磁场的相互作用 （能量转换）
重点：能量的来源；能量的交换。
二、静态磁控管的基本特征
为了使问题简单，我们先来研究一下在平板电极系 统中存在正交的直流电磁场时电子的运动特征，这样 的磁控管称为“静态磁控管”。
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二、工作原理
静态磁控管系统如下图所示：
假设两个无限大的相互平行的平板电极（近似磁控管的阴 极与阳极）间的距离为d，两个极板之间的直流电压为V，这时 两极之间的直流电场为E=V/d；两极板之间还同时存在一个与图 面垂直的均匀直流磁场，其磁感应强度为B。
天线帽 绝缘环 均压环 阳极筒 灯丝
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均压环(大) ห้องสมุดไป่ตู้线安装位置 均压环(小)
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输出
天线
阳极板
－+－
+
+
K
－
－
+－+
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三、磁控管结构
屏蔽盒
支架组件
支架
穿心电容
滤波组件
扼流线圈
黑球
密封垫片
射频密封垫 圈
安装底板
磁铁
散热片
标签
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屏蔽盒盖
螺丝
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黑球
白球
天线帽
输出组件
阳极组件 阴极组件
A侧磁极
A侧磁极
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管芯构造
天线 磁极A侧 阳极板
磁极K侧
➢400-1000W供微波炉加热用
➢1000W以上供工、农业使用
工作频率有915MHz和2450MHz两种
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二、工作原理
一、总论
磁控管从原理上来讲是一种特殊的二极管，它有一个 圆筒状的阴极以及一个与之同轴的阳极。在工作过程 中阴极发射出的电子流在外部直流电场中获得动能， 并将动能的一部分转换成振荡体系的交变电场，就使 振荡体系维持稳定的振荡过程，振荡体系通过天线耦 合发射出微波。
在电子运动的全过程中，电场力F始终保持不变。但磁场力不但 大小要变，而且方向也变
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1、静态磁控管中电子的运动
当磁通密度B=0时为直线1；
B﹤BKP时为曲线2；
B=BKP时为曲线3；
B﹥BK可P编时辑为版 曲线4。
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2、磁控管中的谐振系统
多腔磁控管中的高频系统是一个有许多小的谐振腔组成的 谐振系统，这些小的谐振腔的数目在厘米波段上的管子中，一般 可有8~32个，毫米波段会更多些。这些谐振腔均匀的分布在阳极 圆周上，而且每一腔的缝隙口均与相互作用空间相通，每个小腔 不是孤立的，他们通过相互作用空间和管子的顶部空间相互耦合 在一起，从而形成一个复杂的多腔谐振系统。
磁控管基础知识介绍
微波炉硏究开发 2006年 04月 19日
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摘要 一、概述 二、磁控管工作原理 三、磁控管结构 四、磁控管性能参数及测试 五、磁控管使用要注意的问题
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一、概述
磁控管是微波电子管的一种，是一种重入式谐 振型正交场振荡器，通常作为高功率微波能发生器。 它最主要的特点是高效率和低工作电压，其次是由 于结构简单而带来的体积小、重量轻、使用方便、 工作可靠和成本低等特点。主要用于雷达、通讯、 电子对抗、微波加热等方面。
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1、静态磁控管中电子的运动（电场+磁场）
如无磁场，则电子逸出阴极之后，就会在电场力的作 用下直接向阳极运动，此电场力
若除电场之外，在阴极—阳极空间还有一个磁场，那么电子运 动的轨迹就不再是直线。假设磁场强度是B，磁场方向与图 面垂直，这时，电子就受到电场和磁场两种外力的作用。
磁场对电子的作用力是：
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6、电子轮辐
由于受高频电场径向分量的作用，第一类电子在运动过程中落后 和第三类电子在运动过程中超前，而都逐渐接近于第四类电子。也 就是逐渐地改善了相对于高频场的相位，并落于推斥的切向场中， 因而转变为有利电子，使得磁控管的效率提高了。这种群聚的结果 就使从阴极出发的电子不再是均匀地绕着阴极运动，而是相对于第 四类电子形成电子群。这些电子群从阴极伸向阳极形成轮辐状，我 们称之为“电子轮辐”。
N∆φ=2π*n
n=0、1、2、3、------
(1)
其中N为阳极谐振腔的数目，∆φ为相邻谐振腔中电磁振荡的相位差。
由（1）式得： ∆φ=2nπ/N
(2)
也就是说，当磁控管的腔数N确定后，可以有许多不同的相位差∆φ同时满 足这一闭合回路的谐振条件。相应于不同的n就有不同的谐振模式，他们有 不同的谐振频率和场结构。
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3、磁控管的自激
现在我们设想一种“展开”式的磁控管，组成阳极块的谐 振腔不象平常一样排列在圆周上，而是排列成一条直线（图 12）。阳极与阴极之间有外加电源Ua构成足够大的电位差，并 有一均匀磁场方向垂直图面向里。电子流在恒定磁场与电场作 用下，“吹过”电谐振器，此时，电子流就按摆线的轨迹运动 电子流的速度达到固定值Ve时，在谐振器中建立起振荡。
随着微波理疗、微波辐射武器、微波等离子推 进、微波促进化学反应等方面的发展，磁控管行业 也得到了较大发展。
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一、概述
磁控管由于工作状态不同，可分为脉冲磁控管和 连续波磁控管二类，前者主要用于雷达、通讯、电 子对抗等，后者主要用于微波加热及医疗等微波设 备，主要有三种：
➢300W以下的供理疗用
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4、磁控管谐振系统的谐振模式
多腔磁控管的谐振系统是一个由N个谐振腔组成的复杂系统，我们假定各个 谐振腔都是完全相同的。如果振荡已经产生，则在各个谐振腔中都有高频 振荡。在不同的腔中，振荡的相位可以是不同的。但每两个相邻腔的振荡 相位差应该是一样的。由于整个谐振系统是封闭的，环绕一整周时总的相 位差应为零或2π的整数倍。于是可得：
当振荡已经产生时，在相互作用空间就同时存在有四个场： 恒定电场Eo、恒定磁场B0、高频电场E’、高频磁场B’。
如同所有其他振荡器自激的条件一样,电子沿阴极运动的 平均速度与阴极谐振腔口高频场相位变化的速度同步，使电 子运动经过各个腔口时始终都碰到是高频推斥场。
从物理意义上说，这一条件就意味着电子始终处于高频场 的减速场中，这样电子就最有效的把自己从直流电场中获得 的能量交给高频场而完成能量转换的任务