微波炉阻抗匹配调整探讨

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)广东威特真空电子制造有限公司 作者:钟立松

  本文从磁控管工作特性角度出发,结合在实践中摸索的经验,介绍了磁控管应用过程中阻抗匹配调整的必要性,阐述了几种在应用中的阻抗匹配调整方法及机理。

  近几年来,磁控管的市场需求量不断增加,微波加热行业容量不断增长,在微波加热行业很多新加入的设计人员,对磁控管并不十分了解,出现过很多关于磁控管在应用过程中失配引起的阳极温度过高、天线帽打火及阴极发射层蒸发寿命终止等现象,本文从磁控管工作特性角度出发,结合在实践中摸索的经验,介绍了磁控管在应用过程中阻抗匹配的重要性,阐述了几种在应用中的阻抗匹配调整方法及机理。

1、磁控管工作特殊特性

  磁控管是一种特殊的微波发生器,其特殊性表现在工作特性上,在工作过程中受负载直接影响,在不同的负载条件下其输出功率、频率及效率有明显差异,这是磁控管本身的固有特性,因此在应用过程中调整磁控管与负载的阻抗匹配显得尤为重要;不同型号的磁控管其工作点不同,具体可参考对应型号规格书中雷基图(图1)。

威特2M319雷基图

图1 威特2M319雷基图

2、阻抗匹配调整目的

  一个高效的加热系统中,从发生器到工作负载的能量转移必须以最小的损耗方式获得,而负载阻抗的失配是能量损耗的最大可能因素,功率会被负载所反射,在发生器传输线中某处电场会过于集中,形成电场强度过强。对于从功率源到负载的最大功率传输是在负载阻抗ZL等于发生器阻抗ZG时出现,即功率源与负载两个阻抗的有功部分(即电阻部分)相同而无功部分(即电抗部分)数值相等符号相反,也即:

  这里ZL* 表示ZL的共轭复数。若能达到磁控管最大的功率输出到微波炉腔体中,那么匹配就达到了目的。这种匹配形式通常称之为“共轭匹配”,但若ZLZG时,流过负载的电流减小,因此在负载上耗散的功率也下降,只有在ZG=ZL* 时才能得到最佳的功率传输。要想达到全匹配状态(即ZG=ZL),对输出波导和微波炉腔体来说是不可能的,达到最大的功率传输即输出波导和炉腔的共轭匹配,这是炉腔和输出波导调配的目的,另一种理解方式认为炉腔和功率输出波导相互间是一种强耦合方式,等效于变压器的初次级的耦合,在电压比适当的时候得到了最佳的功率输出。

结论

  以上所述的是微波炉的几种匹配机理及方法,也可应用在其他使用磁控管的微波设备的匹配调试中;当然,针对微波炉来说还有很多调整的方法,如改变腔体某部位来改变反射路径、微波炉转盘的质量及尺寸规格等,这些都对匹配结果有明显的影响,具体选用那种方法进行匹配需依据实际情况选择,没有好坏之分,只要最终阻抗匹配结果符合磁控管工作特性要求,这样不仅能提高产品性能,减少异常的风险,还能延长磁控管的使用寿命;因此,磁控管的应用应按要求进行,不能简单的把它当一个恒功率源进行使用。

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