專利名稱：電子灶用磁控管的設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子灶用磁控管的設(shè)計方法，特別是涉及改進設(shè)置在磁控管輸出部分的陽極密封筒內(nèi)部的扼流圈的設(shè)計，至少能夠提高對處在第四高次諧波以上的高次諧波的抑制效果的電子灶用磁控管的設(shè)計方法。
以往的電子灶用的磁控管如

圖1所示，它由下列各元件組成位于內(nèi)部中央的燈絲狀的陰極1，沿著上述陰極1的邊緣設(shè)置的金屬做成的圓筒形陽極2，一端固定在上述陽極2內(nèi)側(cè)面，形成若干個朝向陰極1的呈放射狀的共振空洞的擋板7，一端與上述擋板7電氣連接，以傳送電子能量的天線饋電裝置8，為了在上述陰極1與陽極2之間的工作空間9中形成具有磁力線的磁力線回路，分別固定有上磁軛5和下磁軛6的上磁鐵10和下磁鐵10’，形成磁力線回路的上磁極11和下磁極11’，起磁力線回路的通道和主體支承件作用的陽極密封筒3，通過上述陽極密封筒3后凸出來的抑制第五高次諧波的扼流圈17和輸出環(huán)16，以及抑制第二和第三高次諧波的排氣管19。
圖1中，未說明的標號4是燈絲密封筒，12是冷卻翅片，13是使磁力線通過后除掉不需要的輻射線的過濾盒，14是高壓電容器，15是防止高頻成分向電源逆向流動的扼流線圈，18是輸出罩。
下面，參照圖1-3說明具有這種結(jié)構(gòu)的電子灶用的磁控管的工作過程。
首先，永久磁鐵10、10’的磁場在上、下磁軛5、6和磁極11、11’之間形成磁路，在陰極1和陽極2之間的工作空間9中形成磁場，通過磁力線。
然后，向陰極1供電，在工作空間9中形成電場，借助于該電場與磁場的相互作用，從陰極1放射出熱電子。
于是，放射出來的電子在工作空間9中借助于由擋板7所形成的若干個共振空洞，在作擺線運動的同時，把電子能量轉(zhuǎn)換成高頻能量，這種高頻能量傳遞給擋板7之后，就通過連接在擋板7上的天線饋電裝置8，送到電子灶的空腔內(nèi)。
此時，在由陽極2和擋板7所形成的共振空洞內(nèi)便產(chǎn)生了，例如，2450MHz的高頻波，同時，在這種基本波之外，還產(chǎn)生了頻率是其整數(shù)倍的高次諧波成分。
當這種高次諧波成分和基本波一起送到電子灶的空腔內(nèi)時，由于電子灶的電子波屏蔽難以屏蔽波長這樣短的高次諧波，所以很容易泄漏到外部去。
而且，這種泄漏出去的即使很微弱的高次諧波，不僅會危害人體，還會造成無線電障礙，所以，在輸入的一側(cè)使用線圈與電容器相結(jié)合的過濾器的同時，還要在輸出一側(cè)的陽極密封筒3的內(nèi)部使用由金屬圓筒體制成的扼流圈17。
該扼流圈17的高度做成長度為要除掉的高次諧波波長λ的1/4的凹槽，以在陽極密封筒3的內(nèi)部包圍著天線饋電裝置8的形狀釬焊在陽極密封筒3上，抑制著高次諧波。
設(shè)置在陽極密封筒3外部的輸出環(huán)16在支承著襯墊座的同時，也除掉高次諧波。
此外，在設(shè)計這種在陽極密封筒3的內(nèi)部抑制高次諧波的扼流圈時，大都選擇不使特定頻率的電流流過扼流圈部分形式的回路，即，并聯(lián)共振形式的回路，而不考慮扼流圈周圍零件的尺寸，以便對于要控制的特定的頻率具有無限大的阻抗，下面，具體說明以這種抑制高次諧波用的扼流圈的并聯(lián)共振形式的回路為基礎(chǔ)所形成的磁控管。
圖2是抑制磁控管的高次諧波用的扼流圈的斷面圖，表示抑制高次諧波用的扼流圈17的環(huán)形溝槽L的開口部分朝向上方的情況。
圖2中，Φ1’是天線的外徑，Φ2’是扼流圈開口部分的內(nèi)徑，Φ3’是扼流圈開口部分的外徑，Φ4’是形成環(huán)形溝槽L的陽極密封圈的內(nèi)徑，La’是扼流圈的長度。
此外，圖3a是借助于并聯(lián)共振的扼流圈的電流流程圖，圖3b表示與圖3a的等價回路，在該等價回路中，阻抗Z和特性阻抗Z0可用下列方程式表示之Z＝iZ0tan(2πLa’/λ) (方程式1)Z0=(μ0/ϵ0)/2πln(Φ′4/Φ′3)]]>(方程式2)另一方面，并聯(lián)共振時，形成圖3a的扼流圈的環(huán)形溝槽L的開口端上，由于能看到環(huán)形溝槽L的短路這一面的阻抗Z為∞，所以，可知方程式1中的La’＝λ/4。
同時，如圖3a所示，由于當Z＝0時的電流I為0，所以隔斷了要抑制的高次諧波向外傳播。
可是，實際上，由于扼流圈和扼流圈四周圍的零件的翻邊電容器等，即使La’＝λ/4，電流I也不會等于0。
因此，在并聯(lián)共振方式的回路中，把要抑制的高次諧波的λ/4的長度作為設(shè)計的基礎(chǔ)時，要通過試驗對扼流圈和其周圍零件，即，陽極密封筒的內(nèi)徑Φ4’、天線的外徑Φ1’、扼流圈的內(nèi)徑Φ2’和扼流圈的外徑Φ3’對翻邊電容器值的影響進行核查，尋求降低特性非常優(yōu)良的尺寸，來設(shè)計扼流圈的各部分。
可是，在制造以往的那種以并聯(lián)共振方式的回路為基礎(chǔ)的高次諧波扼流圈時，是不考慮扼流圈四周零件的尺寸的，在設(shè)計扼流圈時，不但它的容許范圍狹窄，而且設(shè)計也不正確，對于要抑制的高次諧波的抑制特性很差，不但要為考慮翻邊電容器值的影響而事事要測定降低特性來尋求最合適的尺寸非常麻煩，而且還要花費很多時間，所以存在著很多問題。
因此，本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，提供一種抑制高次諧波的特性優(yōu)良，而且設(shè)計扼流圈各部分尺寸又非常簡便，同時，所要抑制的高次諧波扼流圈的設(shè)計容許范圍卻很大的電子灶用磁控管的設(shè)計方法。
為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種設(shè)計電子灶用磁控管的方法，該磁控管具有下述各種部件位于內(nèi)部中央的陰極構(gòu)件；設(shè)置在該陰極構(gòu)件的邊緣，形成相互作用的空間的陽極構(gòu)件；在該陽極構(gòu)件的內(nèi)表面上形成開口向著陰極構(gòu)件的若干個空洞的空洞共振器；在上述若干個空洞中無論哪一個空洞中具有把電子能量傳遞到外部去的外徑Φ1的天線；在作用空間中通過磁力線的形成磁力線封閉回路的本體；其特征在于，在本體與貫穿本體內(nèi)部的天線之間設(shè)置了互相用機械方式緊密固定的，在本體內(nèi)部方向具有內(nèi)徑為Φ4的開口部分的支承件；設(shè)置了固定在該支承件內(nèi)側(cè)，包圍著天線的，內(nèi)徑為Φ2，外徑為Φ3，長度為La的扼流圈，以便抑制穿過上述支承件逸出來的第四高次諧波以上的高次諧波，當所要抑制的高次諧波的波長為λ時，將Φ2和Φ3，以及Φ1和Φ4設(shè)計成使得下列關(guān)系式成立La=λ2πtan-1lnΦ2Φ1lnΦ4Φ3=λ2πtan-1lnΦ2-lnΦ1lnΦ4-lnΦ3]]>(但，La＝3.0-4.2mm)。
下面，參照附圖詳細描述本發(fā)明的實施例。附圖中圖1是以往的電子灶用磁控管的縱斷面圖；圖2是已往的磁控管的輸出部分的斷面圖；圖3a是在以往的高次諧波扼流圈所形成的輸出部分中的電流流程圖；圖3b是圖3a的等價電路圖；圖4是本發(fā)明的第一實施例的磁控管的高次諧波扼流圈所形成的輸出部分的斷面圖；圖5a是按照本發(fā)明的高次諧波扼流圈所形成的輸出部分中的電流流程圖；圖5b是圖5a的等價電路圖；圖6是表示按照本發(fā)明的高次諧波扼流圈對第五高次諧波的降低特性的曲線圖；圖7是本發(fā)明的第二實施例的輸出部分的斷面圖。
圖4是按照本發(fā)明的實施例設(shè)計的高次諧波扼流圈的斷面的示意圖，它具有內(nèi)徑為Φ2，外徑為Φ3，償付為La的金屬制造的扼流圈17’，該扼流圈與具有內(nèi)徑為Φ4的開口部分的圓筒形的金屬制造的陽極密封筒3’的內(nèi)側(cè)之間形成環(huán)形凹槽L’；以及貫通陽極密封筒3’的中央部分，外徑為Φ1的天線饋電裝置8’。當要抑制的高次諧波的波長為λ時，所設(shè)計的上述內(nèi)徑和外徑Φ1-Φ4以及償付La應(yīng)該滿足下列方程式3ln(Φ4/Φ3)tan(2πLa/λ)＝ln(Φ2/Φ1)cot(2πLa/λ)(方程式3)圖4中的其他構(gòu)成部分與圖1中所示的以往的構(gòu)成部分相同，所以在這些圖中同樣的構(gòu)成部分都標以同樣的標號，并省略了對它們的說明。
下面，參照附圖4-7說明具有這種構(gòu)成的本發(fā)明的扼流圈的動作過程及其效果。
圖5a是在按照本發(fā)明的磁控管的陽極密封筒3’的內(nèi)部空間中，借助于串聯(lián)共振的扼流圈17’的電流的流動圖，圖5b是表示在電氣上與圖5a等價的等價回路，Zs1是在扼流圈17’的開口端從扼流圈17’短路的這一面看到的阻抗，Zs2是在扼流圈17’與天線饋電裝置8’之間的空間中的阻抗。
按照上述方法設(shè)計的本發(fā)明的磁控管構(gòu)造中，扼流圈17’的阻抗Zs1可用下列方程式4來表示Zs1＝j(luò)Z01tan(2πLa/λ)(方程式4)但，Z01=(μ0/ϵ0)/2πln(Φ4/Φ3)]]>式中，ε0是比電容率，μ0是比磁導率。
此外，扼流圈17’與天線饋電裝置8’之間的空間的阻抗Zs2可用下列方程式5來表示Zs2＝j(luò)Z02cot(2πLa/λ) (方程式5)但，Z02=(μ0/ϵ0)/2πln(Φ2/Φ1)]]>
此外，陽極密封筒3’的組合后的阻抗Zs可用下列方程式6來表示Z2＝Zs1+Zs2(方程式6)此時，如要使電流I不流到輸出一側(cè)去，則在產(chǎn)生串聯(lián)共振的同時，此時的合成阻抗Zs必須是0。
因此，可從方程式4-6導出下列方程式7Zs＝Zs1+Zs2＝j(luò)Z01tan(2πLa/λ)+jZ02cot(2πLa/λ)＝0(方程式7)然后，整理方程式7，便可以下列方程式8來表示ln(Φ4/Φ3)tan(2πLa/λ)＝ln(Φ2/Φ1)cot(2πLa/λ) (方程式8)然后，從方程式8求出La，即可得出下列方程式9La=λ2πtan-1lnΦ2Φ1lnΦ4Φ3]]>(方程式9)因此，當根據(jù)上述對于要抑制的高次諧波的波長列出的方程式8和方程式9設(shè)計外徑Φ1-Φ4和扼流圈的長度La時，便可得出Zs＝Zs1+Zs2＝0的串聯(lián)共振回路，所以，在扼流圈17’的附近，通過陽極密封筒3’和天線饋電裝置8’傳送到負荷(load)一側(cè)的要抑制的高次諧波的電流就等于零，消除了特定高次諧波向外的泄漏。
在本發(fā)明的實施例中，對要抑制的第五高次諧波(波長24.5mm)，當天線饋電裝置的外徑(Φ1)為2.5mm，扼流圈的內(nèi)徑(Φ2)為9.0mm，扼流圈的外徑(Φ3)為10.8mm，陽極密封筒的開口部分的內(nèi)徑(Φ4)為19mm時，根據(jù)方程式9求得的扼流圈的長度La大約為3.7mm。
此外，當保持上述天線饋電裝置的外徑(Φ1)，扼流圈的內(nèi)徑和外徑(Φ2、Φ3)，陽極密封筒開口部分的內(nèi)徑(Φ4)的尺寸不變，而改變扼流圈La的長度時，所測得的第五高次諧波(波長24.5mm)的dB的減低量的結(jié)果示于圖6。
從圖6可知，當扼流圈的長度約為3.7mm時的減低量最大，約為57dB，扼流圈的這個長度3.7mm與以往根據(jù)并聯(lián)共振設(shè)計的要抑制的第五高次諧波波長λ的1/4，即6.125mm有很大的差別。特別是，當減低量大于50dB時，為了能滿足EMI的規(guī)格，從圖6可知，正確的扼流圈長度(La)應(yīng)為3.0-4.2mm。
圖7表示了本發(fā)明的第二實施例，它與第一實施例的區(qū)別在于，第一實施例中由于是串聯(lián)共振，只設(shè)置了一個扼流圈17’，而在第二實施例中，則在陽極密封筒20的內(nèi)表面和天線饋電裝置24的周圍設(shè)置了上下兩個扼流圈21、22。除此以外，其他的構(gòu)成部分與第一實施例相同，所以使用同樣的標號，并且省略了對它們的具體說明。
用這種方式設(shè)計出來的本發(fā)明的第二實施例，因為在陽極密封筒20的內(nèi)表面上設(shè)置了上下兩個扼流圈21、22，所以在輸出部分這一側(cè)并聯(lián)著兩條串聯(lián)共振回路，即，形成了雙重的串聯(lián)共振回路，能夠進一步減低要抑制的高次諧波。
此時，兩個扼流圈21、22不一定是同樣的尺寸。例如，根據(jù)上述方程式9所設(shè)計的扼流圈21的各部分尺寸是為了抑制對電波障礙最大的主要因素第五高次諧波的，而扼流圈22的各部分尺寸則可以設(shè)計成不是抑制第五高次諧波而是抑制其他高次諧波的?；蛘?，上下兩個扼流圈也可以設(shè)計成相同的尺寸，專門為抑制第五高次諧波用的，以便能更進一步減低第五高次諧波。
此外，以上所陳述的本發(fā)明的實施例中，形成抑制高次諧波用的扼流圈的環(huán)形凹槽L’的開口部分是朝向下方的，但，本發(fā)明并不僅僅限于此，不言而喻，如圖2所示，也能適用于環(huán)形凹槽L’的開口部分朝向上方的情況。
即，本發(fā)明包括了環(huán)形凹槽L’的開口部分無論朝向哪一個方向，只要在扼流圈的設(shè)計中Φ1-Φ4以及La滿足上述方程式8的所有實施例。
以上所述的本發(fā)明的磁控管，由于使用了方程式8，根據(jù)所要抑制的高次諧波的波長來設(shè)計相關(guān)元件中的主要元件陽極密封筒和天線饋電裝置，以及高次諧波扼流圈的尺寸，所以不僅扼流圈的設(shè)計擴大到最大程度，而且由于不需要事事都通過試驗求出扼流圈和周圍部件的各種要素對于翻邊電容器的值的影響，就能求出減低特性最優(yōu)良的尺寸，具有電路設(shè)計十分簡便的效果。
權(quán)利要求
1.一種電子灶用磁控管的設(shè)計方法，該磁控管具有下述各種部件位于內(nèi)部中央的陰極構(gòu)件；設(shè)置在上述陰極構(gòu)件的邊緣，形成相互作用的空間的陽極構(gòu)件；在上述陽極構(gòu)件的內(nèi)表面上形成開口向著上述陰極構(gòu)件的若干個空洞的空洞共振器；在上述若干個空洞的無論哪一個空洞中具有把電子能量傳遞到外部去的外徑Φ1的天線；為在上述作用空間中通過磁力線而形成磁力線封閉回路的本體；其特征在于，在上述本體與貫穿本體內(nèi)部的天線之間設(shè)置了互相用機械方式緊密固定的，在本體內(nèi)部方向具有內(nèi)徑為Φ4的開口部分的支承件；設(shè)置了固定在上述支承件內(nèi)側(cè)，包圍著天線的，內(nèi)徑為Φ2，外徑為Φ3，長度為La的扼流圈，以便抑制穿過上述支承件逸出來的第四高次諧波以上的高次諧波，當所要抑制的高次諧波的波長為λ時，將上述Φ2和Φ3，以及Φ1和Φ4的尺寸設(shè)計成使得下列關(guān)系式成立La=λ2πtan-1lnΦ2Φ1lnΦ4Φ3=λ2πtan-1lnΦ2-lnΦ1lnΦ4-lnΦ3]]>(但，La＝3.0-4.2mm)。
2.如權(quán)利要求書1所述的電子灶用磁控管的設(shè)計方法，其特征在于，將上述天線的外徑(Φ1)設(shè)計成2.0-3.0mm，將上述扼流圈的內(nèi)徑(Φ2)設(shè)計成8.6-9.2mm，將上述扼流圈的外徑(Φ3)設(shè)計成9.6-10.2mm，將上述支承件的開口部分的內(nèi)徑(Φ4)設(shè)計成19-20mm，將上述扼流圈的長度(La)設(shè)計成3.4-3.9mm。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電子灶用磁控管的設(shè)計方法，其特征在于，上述扼流圈設(shè)計成有環(huán)形的凹槽。
4.如權(quán)利要求1或2所述的電子灶用磁控管的設(shè)計方法，其特征在于，在上述支承件內(nèi)側(cè)設(shè)置了上、下若干個扼流圈。
5.如權(quán)利要求4所述的電子灶用磁控管的設(shè)計方法，其特征在于，上述若干個扼流圈都設(shè)計成同樣的尺寸，都用于抑制第五高次諧波。
6.如權(quán)利要求4所述的電子灶用磁控管的設(shè)計方法，其特征在于，上述若干個扼流圈設(shè)計成不同的尺寸，其中任意一個扼流圈用于抑制第五高次諧波，而其他的扼流圈則用于抑制除了第五高次諧波以外，第四高次諧波以上的任何一種高次諧波。
全文摘要
本發(fā)明提供一種對高次諧波的抑制特性優(yōu)良,設(shè)計方法簡便,而且所抑制的高次諧波的范圍大的電子灶用磁控管的設(shè)計方法。這種方法具有磁控管常用的元件,并且設(shè)置了固定在支承件內(nèi)側(cè),包圍著天線的,內(nèi)徑為Φ
文檔編號H01J23/54GK1201360SQ9810204
公開日1998年12月9日 申請日期1998年6月1日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月31日
發(fā)明者崔柄泰 申請人:Lg電子株式會社