專利名稱：一種高功率微波傳輸天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微波傳輸天線，特別是一種用于家用微波爐、工業(yè)微波設(shè)備的高功率微波傳輸天線。
背景技術(shù)：
磁控管是產(chǎn)生微波的真空電子管，因為振蕩效率高，微波輸出功率大，廣泛應(yīng)用于家用微波爐和工業(yè)加熱、化學(xué)處理等微波處理設(shè)備。為使磁控管輸出功率最大限度地輸入到微波爐腔體中，通常采用一種等效磁控管輸出部件的微波傳輸天線，通過網(wǎng)絡(luò)分析儀，在低功率下調(diào)整爐腔的阻抗使之與磁控管阻抗相匹配。這種微波傳輸天線通常采用在天線外導(dǎo)體上沿軸向分布的多個調(diào)諧螺釘，通過調(diào)整調(diào)諧螺釘沿徑向方向的距離，以實現(xiàn)傳輸天線內(nèi)外導(dǎo)體形成的同軸線的阻抗調(diào)整，使傳輸天線的輸入阻抗和輸出阻抗間實現(xiàn)匹配。因調(diào)諧螺釘深入微波傳輸線中，高頻的微波電場會在調(diào)諧螺釘端頭處集中，形成高場強。故這種微波傳輸天線只適于應(yīng)用在低功率如瓦級或毫瓦級條件下。當應(yīng)用于微波爐通常應(yīng)用的微波功率幾百瓦至1000瓦以上級別時，容易出現(xiàn)打火甚至擊穿現(xiàn)象。同時，該種微波傳輸天線，由于存在多個調(diào)諧螺釘，其可工作的微波頻帶寬度窄(一般為f0士5MHZ，其中fo為輸入微波頻率)，內(nèi)部損耗大，不能滿足實際的使用要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于考慮上述問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，制作方便的高功率微波傳輸天線，該微波傳輸天線不再使用多螺釘進行調(diào)配，并且能工作在高功率如1000W以上，且工作頻帶大大加寬，內(nèi)部損耗降低，實現(xiàn)微波功率有效地傳輸?shù)轿⒉t腔體中。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是，一種高功率微波傳輸天線，包括有傳輸天線安裝部和阻抗變換部，其中傳輸天線安裝部由安裝底板和安裝底板過渡基座組成，阻抗變換部分是由輸入高頻接頭、天線外導(dǎo)體、天線內(nèi)導(dǎo)體組成，天線的輸入微波信號的工作波長為入，其特征是，天線外導(dǎo)體內(nèi)部為空腔結(jié)構(gòu)，在所述空腔內(nèi)同軸地安裝有天線內(nèi)導(dǎo)體，天線外導(dǎo)體內(nèi)壁沿中心軸線方向自安裝部向輸入高頻接頭方向，其空腔內(nèi)壁呈直徑逐步減小的結(jié)構(gòu)。上述天線外導(dǎo)體空腔內(nèi)壁呈直徑連續(xù)減小的平滑過渡的錐狀體結(jié)構(gòu)，所述天線內(nèi)導(dǎo)體由圓柱狀細桿和沿細桿同軸地安裝的圓筒狀的天線內(nèi)導(dǎo)體匹配塊組成。上述天線外導(dǎo)體內(nèi)壁平滑過渡的錐狀體的角度為5 15°，天線外導(dǎo)體的長度 L彡λ/2，天線內(nèi)導(dǎo)體細桿的直徑為3 6mm，天線內(nèi)導(dǎo)體匹配塊的長度為λ/4。上述天線外導(dǎo)體空腔內(nèi)壁呈階梯狀，并且階梯的內(nèi)徑逐級減小，同時，天線內(nèi)導(dǎo)體為與天線外導(dǎo)體階梯狀空腔內(nèi)壁相對應(yīng)的直徑逐級減小的階梯狀圓柱體。上述天線外導(dǎo)體空腔內(nèi)壁階梯和天線內(nèi)導(dǎo)體圓柱體階梯級數(shù)為3級，其中每個階梯的長度為λ /4，天線內(nèi)導(dǎo)體與天線外導(dǎo)體的相對應(yīng)的階梯面之間的間距a的范圍為0 2mm ο
本發(fā)明的有益效果是，由于采用了天線內(nèi)導(dǎo)體和天線外導(dǎo)體間依照同軸傳輸線中漸變線原理，從輸出天線頭部的高阻抗至輸入高頻接頭部的低阻抗用連續(xù)漸變方式，天線外導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)體配合變化以達匹配目的，且本發(fā)明的微波傳輸天線取消了傳統(tǒng)的多螺釘調(diào)諧的結(jié)構(gòu)，因此，可直接應(yīng)用于高功率微波傳輸如微波功率1000瓦以上，工作頻帶寬度可達到fo士30MHz，其中fo為輸入微波頻率。避免了在大功率傳輸條件下打火的問題，并在微波傳輸天線內(nèi)的微波損耗最低，可有效地將微波功率源的輸出功率傳送到爐腔中。本發(fā)明除可用于高功率傳輸以外，也作為通常微波爐與磁控管的低功率狀態(tài)的匹配調(diào)諧用，其結(jié)構(gòu)簡單，不受調(diào)諧螺釘松動等問題的影響。


圖1為本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1中內(nèi)、外導(dǎo)體的組裝示意圖3為圖1中外導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。實施例一
如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明包括有傳輸天線安裝部和阻抗變換部，其中傳輸天線安裝部由安裝底板5和安裝底板過渡基座6組成，阻抗變換部分是由輸入高頻接頭1、天線外導(dǎo)體2、天線內(nèi)導(dǎo)體3組成，天線的輸入微波信號的工作波長為λ，其特征是，天線外導(dǎo)體2內(nèi)部為空腔結(jié)構(gòu)，空腔內(nèi)壁呈直徑連續(xù)減小的平滑過渡的錐狀體結(jié)構(gòu)，如圖3所示；所述天線內(nèi)導(dǎo)體3由圓柱狀細桿31和沿細桿31同軸地安裝的圓筒狀的天線內(nèi)導(dǎo)體匹配塊 32組成。上述天線外導(dǎo)體2內(nèi)壁平滑過渡的錐狀體的角度為5 15°，天線外導(dǎo)體2的長度 L彡λ/2，天線內(nèi)導(dǎo)體細桿31的直徑為3 6mm，天線內(nèi)導(dǎo)體匹配塊32的長度為λ/4。上述輸入高頻接頭1連接至微波信號源，傳輸天線阻抗變換部是本傳輸天線的主體部份。其天線內(nèi)導(dǎo)體3和外導(dǎo)體2間依照同軸傳輸線中漸變線原理，從輸出天線頭部7的高阻抗至輸入高頻接頭部1的低阻抗用連續(xù)漸變方式，天線外導(dǎo)體2與內(nèi)導(dǎo)體3配合變化以達匹配目的。不同的工作頻率其漸變尺寸不一樣，但天線外導(dǎo)體2長度L ^ λ/2。天線內(nèi)導(dǎo)體細桿31和天線內(nèi)導(dǎo)體匹配塊32，是作為同軸傳輸線的內(nèi)導(dǎo)體。根據(jù)傳輸線中阻抗匹配的原理，將傳輸線在不同截面處的阻抗分為三部分，分別為Zl，Ζ2，Ζ3，如圖2所示，其中
Z2=^jZ1 *Ζ3.通過與天線外導(dǎo)體2漸變線相配合，移動長度為λ /4的天線內(nèi)導(dǎo)體匹配塊
32，改變其在天線外導(dǎo)體2軸線方向的位置，從而實現(xiàn)傳輸天線的輸入高頻接頭1處的阻抗與輸出天線頭7處的阻抗相匹配，可使在輸入高頻接頭1處的輸入駐波系數(shù)S ^ 1.07，且工作頻帶可達到fo士30MHz，同時，天線內(nèi)外導(dǎo)體的間的距離足夠大，從而可實現(xiàn)在高功率的條件下實現(xiàn)微波傳輸，而不致出現(xiàn)打火、擊穿等現(xiàn)象。實施例二
如圖4所示，本實施例與實施例一的區(qū)別是，所述天線外導(dǎo)體2空腔內(nèi)壁呈階梯狀，并
且階梯的內(nèi)徑逐級減小，同時，天線內(nèi)導(dǎo)體3為與天線外導(dǎo)體2階梯狀空腔內(nèi)壁相對應(yīng)的直徑逐級減小的階梯狀圓柱體。在本實施例中，天線外導(dǎo)體2空腔內(nèi)壁階梯和天線內(nèi)導(dǎo)體3 圓柱體階梯級數(shù)為3級，其中每個階梯的長度為λ /4，天線內(nèi)導(dǎo)體3與天線外導(dǎo)體2的相對應(yīng)的階梯面之間的間距a的范圍為0 2mm。 在本實施例中，與實施例一同樣，根據(jù)傳輸線中阻抗匹配的原理，將傳輸線在不同
截面處的阻抗分為三部分，分別為Z1，12, Z3，為使其中4 = 4Z1 *z-s ,則天線外導(dǎo)體2和
內(nèi)導(dǎo)體3的每級階梯長度為λ/4，同時改變天線內(nèi)外導(dǎo)體的尺寸以及內(nèi)外導(dǎo)體的階梯面間的距離a，即可實現(xiàn)傳傳輸天線的輸入高頻接頭1處的阻抗與輸出天線頭7處的阻抗相匹配，可使在輸入高頻接頭1處的輸入駐波系數(shù)S ^ 1.07，且工作頻帶可達到fo 士 30MHz，同時，天線內(nèi)外導(dǎo)體的間的距離足夠大，從而可實現(xiàn)在高功率的條件下實現(xiàn)微波傳輸，而不致出現(xiàn)打火、擊穿等現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種高功率微波傳輸天線，包括有傳輸天線安裝部和阻抗變換部，其中傳輸天線安裝部由安裝底板(5)和安裝底板過渡基座(6)組成，阻抗變換部是由輸入高頻接頭(1)、天線外導(dǎo)體(2)、天線內(nèi)導(dǎo)體(3)組成，天線的輸入微波信號的工作波長為λ，其特征是，天線外導(dǎo)體(2)內(nèi)部為空腔結(jié)構(gòu)，在所述空腔內(nèi)同軸地安裝天線內(nèi)導(dǎo)體(3)，天線外導(dǎo)體(2)內(nèi)壁沿中心軸線方向自安裝部向輸入高頻接頭(1)方向，其空腔內(nèi)壁呈直徑逐步減小的結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率微波傳輸天線，其特征是，所述天線外導(dǎo)體(2)空腔內(nèi)壁呈直徑連續(xù)減小的平滑過渡的錐狀體結(jié)構(gòu)，所述天線內(nèi)導(dǎo)體(3)由圓柱狀細桿(31)和沿細桿(31)同軸安裝的圓筒狀的天線內(nèi)導(dǎo)體匹配塊(32)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高功率微波傳輸天線，其特征是，所述天線外導(dǎo)體(2)內(nèi)壁平滑過渡的錐狀體的角度為5 15°，天線外導(dǎo)體(2)的長度L彡λ/2，天線內(nèi)導(dǎo)體細桿(31) 的直徑為3 6mm，天線內(nèi)導(dǎo)體匹配塊(32)的長度為λ /4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率微波傳輸天線，其特征是，所述天線外導(dǎo)體(2)空腔內(nèi)壁呈階梯狀，并且階梯的內(nèi)徑逐級減小，天線內(nèi)導(dǎo)體(3)為與天線外導(dǎo)體(2)階梯狀空腔內(nèi)壁相對應(yīng)的直徑逐級減小的階梯狀圓柱體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高功率微波傳輸天線，其特征是，所述天線外導(dǎo)體(2)空腔內(nèi)壁階梯和天線內(nèi)導(dǎo)體(3)圓柱體階梯級數(shù)為3級，其中每個階梯的長度為λ/4，天線內(nèi)導(dǎo)體 (3)與天線外導(dǎo)體(2)的相對應(yīng)的階梯面之間的間距a的范圍為0 2mm。
全文摘要
本發(fā)明是一種高功率微波傳輸天線，包括有傳輸天線安裝部和阻抗變換部，其中傳輸天線安裝部由安裝底板和安裝底板過渡基座組成，阻抗變換部分是由輸入高頻接頭、天線外導(dǎo)體、天線內(nèi)導(dǎo)體組成，天線的輸入微波信號的工作波長為λ，其特征是，天線外導(dǎo)體內(nèi)部為空腔結(jié)構(gòu)，在所述空腔內(nèi)同軸地安裝有天線內(nèi)導(dǎo)體，天線外導(dǎo)體內(nèi)壁沿中心軸線方向自安裝部向輸入高頻接頭方向，其空腔內(nèi)壁呈直徑逐步減小的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明可直接應(yīng)用于高功率微波傳輸，工作頻帶寬；并避免了在大功率傳輸條件下打火的問題，在微波傳輸天線內(nèi)的微波損耗最低，可有效地將微波功率源的輸出功率傳送到爐腔中。
文檔編號H01Q1/12GK102354795SQ20111022044
公開日2012年2月15日 申請日期2011年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月3日
發(fā)明者王彩育, 黃啟先 申請人:廣東威特真空電子制造有限公司