微波炉磁控管谐波抑制研究

发布时间：2021-03-16 20:21

磁控管是一种重入式谐振型正交自激震荡器,是一种高功率真空电子管微波发生源。凭借其具有工作效率高、微波输出功率大、工作电压低(数千伏)、结构简单、体积小、重量轻、使用方便、工作可靠性高和成本低等优点,而成为真空电子管中应用最广泛的一类大功率微波发生源。磁控管不仅作为微波发生源应用在雷达、微波武器等军事领域,而且作为微波源应用在通讯、医疗设备、材料制造设备、工业加热及家用微波炉等民用领域,特别是在家用微波炉行业的应用最为广泛。家用微波炉磁控管工作频率为2.45GHz,输出功率在500W至1200W不等,因其输出功率大,微波炉电磁干扰问题成为重要的研究内容。微波炉核心部件磁控管的电磁干扰性能的好坏直接决定微波炉整机电磁干扰测试通过率,故磁控管的电磁干扰问题极大地引起众多学者和工程师的关注。因电磁干扰属于交叉学科,起步较晚、理论尚且不够完善,磁控管的电磁干扰更是如此。目前工程中主要通过优化交连环位置和间距、磁极形状优化、阴极位置优化及加扼流套筒结构来改善磁控管的电磁干扰性能。本文先研究输出结构扼流结构抑制不必要谐波,设计出一种抑制六次谐波的扼流结构并做了大量的试验验证,再提出磁控管滤波天线结构,该结构改善了磁控管电磁干扰性能,最后分析生产过程中的工艺,对排气管剪断长度做相关工艺优化来提升磁控管电磁干扰性能。本文的主要工作如下：1、简要介绍磁控管的发展历程、当今现状及未来方向。阐述电磁干扰背景及发展,阐明本文的立题依据。2、阐述磁控管的一般特性和电磁干扰特性。分析各特性参数与磁控管电磁干扰之间的关系,仿真磁控管耦合度,并用实验对仿真结果修正。3、设计抑制磁控管六次谐波、频率牵引小、易安装的扼流结构,并提供一种实验修正仿真—仿真指导实验的研究思路,EMC测试通过率达80%。4、提出磁控管滤波天线方案,证明方案的可行性并对该方案做仿真优化及实验验证,有效地抑制了磁控管的六次谐波。5、分析磁控管排气管剪断长度对磁控EMI的影响机理,并控制这一工艺参数来改善磁控管电磁干扰性能,使EMC整机测试通过率提高至87.5%。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN123;TM925.54

文章目录

摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 磁控管的发展史、现状及展望

1.2 磁控管电磁干扰研究现状

1.3 本文选题背景及立题依据

1.4 本文的创新点

第二章磁控管一般特性及电磁干扰特性

2.1 磁控工作特性参数

2.1.1 工作电压U0及磁场B

2.1.2 磁控管谐振频率f

2.1.3 工作效率η

2.2 磁控管电磁干扰特性及测试

2.2.1 磁控管电磁干扰特性

2.2.2 磁控管电磁干扰测试

2.4 本章小结

第三章六次谐波扼流结构设计

3.1 天线结构优化

3.2 扼流筒设计及建模仿真

3.2.1 扼流结构设计及建模仿真

3.2.2 扼流结构关键尺寸及装配公差

3.3 实验研究

3.3.1 尺寸挑选

3.3.2 尺寸确定及实验评价

3.4 结论

第四章设计滤波天线改善磁控管EMI性能

4.1 滤波器原理

4.2 滤波天线设计

4.2.1 滤波器电路仿真

4.2.2 滤波天线电磁仿真

4.2.3 滤波天线磁控管耦合度仿真

4.2.4 样品加工及实验评价

4.2.5 磁控管EMI性能测试

4.3 滤波天线结构优化

4.3.1 优化仿真

4.3.2 实验研究

4.4 本章小结

第五章排气管长度优化改善磁控管EMI性能

5.1 磁控管生产工序

5.1.1 白球生产工序及EMI影响因子

5.1.2 黑球生产工序及EMI影响因子

5.2 排气管剪断长度对磁控管EMI影响

5.2.1 优化方案选定依据

5.2.3 排气管剪断长度试验

5.3 结论

第六章总结及展望

6.1 工作总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果

【参考文献】