微波炉用磁控管鼠笼式阴极研究

论文摘要

阴极是磁控管的心脏。阴极质量的好坏,不仅影响磁控管的寿命,还影响其输出功率和工作稳定性。因此,合理地选取阴极的类型和结构,是磁控管设计中重要的一环。本论文采用大型粒子模拟软件MAGIC进行模拟计算,研究螺旋形、直桶型和鼠笼式三种阴极结构对磁控管输出特性的影响。按美的公司2M219型磁控管的实际尺寸和结构进行建模,对炉用磁控管现采用的直热式螺旋形阴极模拟计算,并建议采用鼠笼式阴极代替螺旋线阴极,即在十腔微波炉用磁控管中采用多个带状阴极条来改善磁控管输出特性。该结构可以更快地激励π模,在近中心频率处能够有效地抑制模式竞争和降低噪声。本论文主要研究了(1)螺旋形阴极结构;(2)直桶型阴极结构;(3)鼠笼式阴极结构。目前的微波炉用磁控管采用螺旋形阴极结构,由于螺旋形阴极结构的特殊性,磁控管的起振慢、存在模式竞争和噪声干扰严重等问题。为改进这些问题,本论文主要从阴极入手,尝试采用新的阴极类型以期解决这些问题。直桶型阴极就是实心圆柱阴极结构,采用这种阴极结构主要是为了分析空心与实心结构对管子输出特性的影响。模拟结果表明,直桶型阴极能有效抑制近中心频率处的噪声,但直桶型未分区发射的阴极结构存在严重的模式竞争。本文分别对鼠笼式阴极结构的阴极条数和阴极角度大小进行模拟计算,结果显示鼠笼式阴极结构能使管子π模快速起振、有效地抑制模式竞争、稳定工作在π模式、降低近中心频率处的噪声。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.3 研究方法概述
• 1.4 本论文的工作
• 第二章 磁控管理论分析及仿真软件简介
• 2.1 磁控管的结构
• 2.1.1 磁控管的阳极结构
• 2.1.2 磁控管的阴极及其引线
• 2.1.3 磁控管的能量输出器
• 2.1.4 磁控管的磁路系统
• 2.2 多腔磁控管的工作原理
• 2.2.1 等效电路和谐振模式
• 2.2.2 高频场与电子云之间的互作用
• 2.3 频率稳定性与模式分隔
• 2.3.1 跳模
• 2.3.2 磁控管的模式分隔度
• 2.3.3 隔模带的应用
• 2.4 磁控管的粒子模拟
• 2.5 MAGIC程序的简介
• 2.5.1 MAGIC程序的构成部分
• 2.5.2 本课题有关的MAGIC的几个主要特点与设计
• 2.6 小结
• 第三章 螺旋形阴极的粒子模拟
• 3.1 螺旋形阴极结构的三维仿真模型
• 3.2 螺旋形阴极结构的模拟结果
• 3.3 小结
• 第四章 直桶型与鼠笼式阴极的粒子模拟
• 4.1 阴极结构介绍
• 4.2 直桶型阴极结构的粒子模拟
• 4.2.1 直桶型阴极未分区发射的模拟计算结果
• 4.2.2 直桶型阴极分区发射的模拟计算结果
• 4.3 鼠笼式阴极结构的粒子模拟
• 4.3.1 鼠笼式阴极的模拟结果
• 4.3.2 鼠笼式阴极条数对磁控管输出特性的研究
• 4.3.3 鼠笼式阴极角度大小对磁控管输出特性的研究
• 4.4 小结
• 第五章 微波炉用磁控管的噪声研究
• 5.1 微波炉磁控管中电磁干扰的形成
• 5.1.1 基频微波泄漏和多基频输出
• 5.1.2 谐波输出
• 5.1.3 视频噪声输出
• 5.2 磁控管噪声模拟结果分析
• 5.2.1 输出端的频谱分析
• 5.2.2 磁控管谐振频率随时间变化
• 5.3 小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果