專利名稱：多磁控管串聯(lián)微波功率合成器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微波功率合成技術(shù)，屬于微波器件領(lǐng)域，更為具體地說，是涉及一種微波功率合成器。
背景技術(shù)：
微波已廣泛地應(yīng)用于雷達、通信、微波輸能、微波加熱等技術(shù)領(lǐng)域。隨著經(jīng)濟技術(shù)的發(fā)展，利用微波輸能、加熱的領(lǐng)域越來越多。而利用微波輸能、加熱需要使用大功率的微波源器件。目前使用的大功率微波源器件，主要是大功率的磁控管，其功率可達十幾千瓦，最大不超過幾十千瓦。磁控管由于頻率和相位會發(fā)生隨機變化，無法直接進行相干功率合成，因此目前在現(xiàn)有技術(shù)條件下，只能以單支大功率磁控管作為大功率的微波源器件進行微波輸能、加熱。而現(xiàn)有技術(shù)的大功率磁控管，其結(jié)構(gòu)都含有價格昂貴的環(huán)形器、隔離器。因此，以單支大功率磁控管作為微波源器件不足的地方，一是作為微波源器件的單支大功率磁控管價格昂貴，設(shè)備成本高；其二，由于單支磁控管的功率是確定的，而磁控管的規(guī)格又有限，因此以單支大功率磁控管作為微波輸能、加熱的微波源器件，很難滿足生產(chǎn)實踐提出的大功率要求。特別是在工業(yè)微波加熱領(lǐng)域，很難滿足對大功率微波元器件的要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的大功率微波源器件存在的不足，本發(fā)明的目的旨在提供一種新的大功率微波源器件-多磁控管串聯(lián)微波功率合成器，以滿足生產(chǎn)實踐對大功率微波源器件提出的需求。本發(fā)明的思想是利用注入鎖定的基本原理，即一個振蕩源如果受到一個頻率接近信號的影響，它的輸出頻率會鎖定在這個注入信號的頻率上，而不再是自身的自由振蕩頻率。本發(fā)明正是利用磁控管的這一特性提出了本發(fā)明的技術(shù)方案，實現(xiàn)微波功率合成，得到一種新的大功率微波源器件。本發(fā)明提出的多磁控管串聯(lián)微波功率合成器，其結(jié)構(gòu)包括主要由波導體和設(shè)置在波導體上不少于2個的用于發(fā)射微波的磁控管構(gòu)成，波導體在距短路終端距離為λ (η+1/4)的位置加工有與磁控管天線相匹配的不少于2個開孔，磁控管天線由開孔伸入到波導體內(nèi)，用固定件將磁控管與波導體固定在一起。所述λ為波長。在上述技術(shù)方案中，所述波導體優(yōu)先采用工作頻率范圍覆蓋微波源頻率的、斷面為長方形的矩形波導體。在上述技術(shù)方案中，波導體上加工的與磁控管天線相匹配的開孔最好是垂直于波導體方向，即垂直于波導體，磁控管用固定構(gòu)件與波導體垂直地固定在一起。磁控管通常是以金屬片作為固定件與波導體固定在一起。所述磁控管最好設(shè)置在矩形波導體較寬一方的體面上，且最好設(shè)置在矩形波導體較寬一方體面的一條直線上。磁控管的天線一般為圓柱形天線，波導體上的開孔也相應(yīng)地為圓柱孔。在上述技術(shù)方案中，設(shè)置在波導體上的磁控管距波導短路終端的距離和兩磁控管之間的距離誤差不大于λ/10。本發(fā)明提供的多磁控管串聯(lián)微波功率合成器，其設(shè)計是基于發(fā)明人對微波功率合成機理深入研究完成的。當兩個磁控管同時向波導體輸入微波功率時，微波在波導體中產(chǎn)生諧振，在波導體的終端微波的邊界條件相同，均為短路狀態(tài)，第一個磁控管的功率會有一部分注入第二個磁控管。由于磁控管注入鎖定的機理，兩個磁控管的頻率會達到一致。又由于兩個磁控管間隔為1個波導波長(λ )，兩個磁控管的相位也會達到一致。因此，兩個微波磁控管源產(chǎn)生的微波等相位面重合，從而在輸出端實現(xiàn)微波的功率合成，得到一個兩倍于磁控管功率一個新的大功率微波源器件。本發(fā)明通過在波導體上設(shè)置多個小功率的磁控管，利用注入鎖定原理，將多支磁控管的微波頻率鎖定在一起，實現(xiàn)微波功率的合成，得到一個新的大功率微波源器件，新的微波源器件的功率大小取決于串聯(lián)的磁控管數(shù)量，串聯(lián)磁控管的數(shù)量越多功率越大，因此本發(fā)明的多磁控管串聯(lián)微波功率合成器，能夠完全滿足生產(chǎn)實踐對微波源器件提出的功率要求，功率可大可小。 本發(fā)明提供的多磁控管串聯(lián)微波功率合成器，與現(xiàn)有技術(shù)的微波源器件磁控管相比，概括起來具有以下優(yōu)點和突出的技術(shù)效果1.本發(fā)明利用了注入鎖定的理論，可以對多支微波磁控管的微波進行鎖定，提高了磁控管的工作效率，減小了頻率的離散。2.本發(fā)明的微波功率合成器微波功率容量大，利用多支磁控管實現(xiàn)功率合成，能夠得到所需的大功率微波輸出。3.串聯(lián)型微波磁控管功率合成器，基于波導的結(jié)構(gòu)，形式簡單，體積小，易于加工和改造。4.成本低，無需微波大功率環(huán)形器和隔離器等昂貴器件。價格比單支大功率微波磁控管低得多。


圖1是兩個磁控管的微波功率合成器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2基于波導的多磁控管串聯(lián)微波功率合成原理示意圖；圖3是多個磁控管的微波功率合成器的結(jié)構(gòu)示意圖。在上述附圖中各圖示標號標識的對象為1-波導體；2-磁控管；3-磁控管天線；4-波導體短路點。
具體實施例方式下面結(jié)合

給出本發(fā)明的實施例，并通過實施例對本發(fā)明作進一步的說明，以便于更加容易地理解本發(fā)明。但需要特別指出的是，本發(fā)明的具體實施方式
不限于下面實施例所描述的形式，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下，還可很容易地設(shè)計出其他的具體實施方式
，因此不應(yīng)將下面給出的具體實施方式
的實施例理解為本發(fā)明的保護范圍，將本發(fā)明的保護范圍限制在所給出的實施例。實施例1本實施例的多磁控管串聯(lián)微波功率合成器，其結(jié)構(gòu)如附圖1所示，由型號為BJ22標準矩形波導1和兩個額定功率900W發(fā)射頻率在2. 45GHz范圍的型號為2M219微波磁控管構(gòu)成。分別在波導的寬壁邊距離短路終端點1/4波導波長處(37mm)和距離5/4波導波長處(185mm)處加工與磁控管輻射天線3相匹配發(fā)開孔，將兩個磁控管的天線3用金屬片固定于波導寬壁上，并使天線3通過開孔中央伸入波導內(nèi)部。兩個磁控管供電后，在波導輸出端得到雙倍的磁控管額定功率輸出。實施例2本實施例的多磁控管串聯(lián)微波功率合成器，其結(jié)構(gòu)如附圖3所示，由型號為BJ22標準矩形波導1和4個額定功率900W發(fā)射頻率在2. 45GHz范圍的型號為2M219微波磁控管構(gòu)成。分別在波導的寬壁邊距離短路終端點1/4波導波長處(37mm)、5/4波導波長處(185mm)、9/4波導波長處(333mm)和13/4波導波長處(581mm)處加工與磁控管天線3相匹配發(fā)開孔，將4個磁控管的天線3用金屬片固定于波導寬壁上，并使輻射天線3通過開孔中央伸入波導內(nèi)部。4個磁控管供電后，在波導輸出端得到4倍的磁控管額定功率輸出。
權(quán)利要求
1.一種多磁控管串聯(lián)微波功率合成器，其特征在于主要由波導體和設(shè)置在波導體上不少于2個的用于發(fā)射微波的磁控管構(gòu)成，波導體在距短路終端距離為λ (η+1/4)的位置加工有與磁控管天線相匹配的不少于2個開孔，磁控管天線由開孔伸入到波導體內(nèi)，用固定件將磁控管與波導體固定在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多磁控管串聯(lián)微波功率合成器，其特征在于所述波導體為工作頻率范圍覆蓋微波源頻率的、斷面為長方形的矩形波導體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多磁控管串聯(lián)微波功率合成器，其特征在于所述磁控管設(shè)置在矩形波導體較寬一方體面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多磁控管串聯(lián)微波功率合成器，其特征在于所述磁控管設(shè)置在矩形波導體較寬體面的一條直線上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的多磁控管串聯(lián)微波功率合成器，其特征在于波導體的開孔垂直于波導體方向，磁控管與波導體垂直地固定在一起。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的多磁控管串聯(lián)微波功率合成器，其特征在于磁控管的天線為圓柱形天線，波導體上的開孔為圓柱孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的多磁控管串聯(lián)微波功率合成器，其特征在于設(shè)置在波導體上的磁控管距波導體短路終端的距離和兩磁控管之間的距離誤差不大于λ /10。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多磁控管串聯(lián)微波功率合成器，其特征在于設(shè)置在波導體上的磁控管距波導體短路終端的距離和兩磁控管之間的距離誤差不大于λ /10。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多磁控管串聯(lián)微波功率合成器，其特征在于設(shè)置在波導體上的磁控管距波導體短路終端的距離和兩磁控管之間的距離誤差不大于λ /10。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多磁控管串聯(lián)微波功率合成器，其特征在于所述將磁控管與波導體固定在一起的固定件為導電金屬片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多磁控管串聯(lián)微波功率合成器，其結(jié)構(gòu)包括主要由波導體和設(shè)置在波導體上不少于2個的用于發(fā)射微波的磁控管構(gòu)成，波導體在距短路終端距離為λ/(n+1/4)的位置加工有與磁控管天線相匹配的不少于2個開孔，磁控管天線由開孔伸入到波導體內(nèi)，用固定件將磁控管與波導體固定在一起。本發(fā)明利用注入鎖定原理，將多支磁控管的微波頻率和相位鎖定在一起，實現(xiàn)微波功率的合成。本發(fā)明提供的作為微波源器件的微波功率合成器，與現(xiàn)有技術(shù)大功率的單支磁控管微波源器件相比，具有價格低，結(jié)構(gòu)簡單，能夠滿足微波輸能、加熱對微波源器件提出的功率要求等優(yōu)點。
文檔編號H01P5/12GK102569971SQ20121000610
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者劉長軍, 趙翔, 郭慶功, 閆麗萍, 陳星 , 黃卡瑪 申請人:四川大學