一種減少微波反射的矩形波導(dǎo)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及微波傳輸裝置領(lǐng)域，公開(kāi)了一種減少微波反射的矩形波導(dǎo)裝置。該裝置包括磁控管、矩形波導(dǎo)、諧振腔和石英玻璃板，其中，磁控管、矩形波導(dǎo)與諧振腔依次相連接，石英玻璃板位于矩形波導(dǎo)和諧振腔之間，磁控管和矩形波導(dǎo)之間增設(shè)有石英玻璃板。本實(shí)用新型提供的矩形波導(dǎo)裝置既能防止微波加熱或裂解過(guò)程中產(chǎn)生的氣體影響微波源的工作效率，又能明顯降低石英玻璃引起的微波反射，提高微波傳輸效率。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及微波傳輸裝置領(lǐng)域，特別涉及一種減少微波反射的矩形波導(dǎo)裝 置。 一種減少微波反射的矩形波導(dǎo)裝置

【背景技術(shù)】
[0002]由于微波具有選擇性加熱、內(nèi)外同時(shí)加熱等特點(diǎn)，其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛。與傳統(tǒng) 的加熱方式相比，微波加熱避免了加熱過(guò)程中的熱傳導(dǎo)過(guò)程。微波在傳輸過(guò)程中需要用到 傳輸線，矩形波導(dǎo)是一種常用的傳輸線。由于矩形波導(dǎo)屬于標(biāo)準(zhǔn)件，在加工過(guò)程中對(duì)波導(dǎo)損 耗有嚴(yán)格的要求，因此，標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)在微波傳輸過(guò)程中損耗極小。
[0003] 微波加熱或微波裂解過(guò)程中會(huì)有大量的氣體產(chǎn)生，這些氣體如果進(jìn)入到微波源會(huì) 嚴(yán)重影響微波源的工作效率，甚至損壞微波源，因此，需要在波導(dǎo)中設(shè)置透波材料，來(lái)隔斷 諧振腔與微波源，避免這些氣體進(jìn)入到微波源，如中國(guó)專利200810207874. 9公開(kāi)了一種大 面積微波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置，該裝置公開(kāi)了將石英玻璃板設(shè)置在矩形波導(dǎo)管和主 墻室之間。但是，應(yīng)用石英玻璃板隔斷諧振腔與微波源，無(wú)論石英玻璃處于矩形波導(dǎo)的哪個(gè) 位置，石英玻璃引起的微波反射都很嚴(yán)重，對(duì)矩形波導(dǎo)的傳輸效率產(chǎn)生一定的影響，增加了 傳輸過(guò)程中的微波損耗。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中石英玻璃板引起的波導(dǎo)傳輸效率低的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供 了一種減少微波反射的矩形波導(dǎo)裝置。
[0005] 本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：
[0006] 本發(fā)明提供了一種減少微波反射的矩形波導(dǎo)裝置，包括磁控管、矩形波導(dǎo)、諧振腔 和石英玻璃板；磁控管、矩形波導(dǎo)與諧振腔依次相連接，石英玻璃板位于矩形波導(dǎo)和諧振腔 之間，磁控管和矩形波導(dǎo)之間增設(shè)有石英玻璃板。
[0007] 本實(shí)用新型提供的矩形波導(dǎo)裝置，兩層石英玻璃板的間距h滿足公式I :
[0008] h = 25mm+ (η λ g) /2 (η > 0)
[0009] 公式 I
[0010] 在公式I中，λ g為矩形波導(dǎo)的波導(dǎo)波長(zhǎng)，λ g的數(shù)值大小與矩形波導(dǎo)橫截面尺 寸、微波頻率以及矩形波導(dǎo)所傳遞的主模有關(guān)，對(duì)于常用的BJ22型波導(dǎo)來(lái)說(shuō)其波導(dǎo)波長(zhǎng)為 148mm ;n選自大于等于零的任意數(shù)值，作為優(yōu)選，η選自大于等于零的整數(shù)，η不是一個(gè)定 值，可以根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的η值。
[0011] 本實(shí)用新型提供的矩形波導(dǎo)裝置，磁控管和諧振腔可以通過(guò)波導(dǎo)法蘭分別與矩形 波導(dǎo)相連接。石英玻璃與波導(dǎo)法蘭之間設(shè)有柔性墊片，防止因金屬的熱變形引起的石英玻 璃局部受力而破碎。
[0012] 石英玻璃板的形式?jīng)]有限制，可以是整塊的石英玻璃板也可以是多塊拼接而成的 石英玻璃板。矩形波導(dǎo)上開(kāi)設(shè)有通孔，防止因矩形波導(dǎo)內(nèi)空氣受熱膨脹將石英玻璃頂開(kāi)。
[0013] 本實(shí)用新型提供了一種減少微波反射的矩形波導(dǎo)裝置，該裝置包括磁控管、矩形 波導(dǎo)、諧振腔和石英玻璃板；磁控管、矩形波導(dǎo)與諧振腔依次相連接，石英玻璃板位于矩形 波導(dǎo)和諧振腔之間，磁控管和矩形波導(dǎo)之間增設(shè)有石英玻璃板。試驗(yàn)結(jié)果表明，本實(shí)用新型 提供的矩形波導(dǎo)裝置，其微波傳輸效率同空心矩形波導(dǎo)的微波傳輸效率相當(dāng)，可將波導(dǎo)傳 輸效率提高到99. 99%，比單層石英玻璃的矩形波導(dǎo)微波傳輸效率提高14%以上。本實(shí)用 新型提供的矩形波導(dǎo)裝置既能防止微波加熱或裂解過(guò)程中產(chǎn)生的氣體影響微波源的工作 效率，又能明顯降低石英玻璃引起的微波反射，提高微波傳輸效率。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1為本實(shí)用新型所提供的矩形波導(dǎo)和石英玻璃板的位置關(guān)系的立體結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0015] 圖2為本實(shí)用新型所提供的矩形波導(dǎo)和石英玻璃位置關(guān)系的橫切面示意圖。
[0016] 附圖標(biāo)記說(shuō)明：1.矩形波導(dǎo)；2.波導(dǎo)法蘭；3.通孔；4.柔性墊片；5.石英玻璃板。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 本實(shí)用新型旨在提供一種減少微波反射的矩形波導(dǎo)裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中石英 玻璃板引起的波導(dǎo)傳輸效率低的問(wèn)題。
[0018] 為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好的理解本實(shí)用新型，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì) 本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0019] 本實(shí)用新型提供了一種減少微波反射的矩形波導(dǎo)裝置，該裝置包括磁控管（圖中 沒(méi)有畫出）、矩形波導(dǎo)1、諧振腔（圖中沒(méi)有畫出）和石英玻璃板（51、52);磁控管、矩形波 導(dǎo)1與諧振腔依次相連接，石英玻璃板51位于矩形波導(dǎo)和諧振腔之間，磁控管和矩形波導(dǎo) 之間增設(shè)有石英玻璃板52。
[0020] 本實(shí)用新型提供的矩形波導(dǎo)裝置，兩層石英玻璃板（51、52)的間距h滿足公式 I ：
[0021] h = 25mm+ (η λ g) /2 (η > 0)
[0022] 公式 I
[0023] 在公式I中，λ g為矩形波導(dǎo)的波導(dǎo)波長(zhǎng)，λ g的數(shù)值大小與矩形波導(dǎo)橫截面尺 寸、微波頻率以及矩形波導(dǎo)所傳遞的主模有關(guān)，對(duì)于常用的BJ22型波導(dǎo)來(lái)說(shuō)其波導(dǎo)波長(zhǎng)為 148mm ;n選自大于等于零的任意數(shù)值，作為優(yōu)選，η選自大于等于零的整數(shù)，η不是一個(gè)定 值，可以根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的η值。
[0024] 本實(shí)用新型提供的矩形波導(dǎo)裝置，磁控管和諧振腔可以通過(guò)波導(dǎo)法蘭2分別與矩 形波導(dǎo)1相連接，石英玻璃板（51、52)與波導(dǎo)法蘭2之間均設(shè)有柔性墊片4,防止因金屬的 熱變形引起的石英玻璃板局部受力而破碎，同時(shí)，矩形波導(dǎo)1開(kāi)設(shè)有通孔3,防止因矩形波 導(dǎo)內(nèi)空氣受熱膨脹將石英玻璃板頂開(kāi)。
[0025] 需要說(shuō)明的是，通孔3和柔性墊片4是可選項(xiàng)，如果裝置采用了兩層石英玻璃板結(jié) 構(gòu)提高微波利用率，沒(méi)有通孔或者柔性墊片，也落入了本專利的保護(hù)范圍。
[0026] 磁控管中的微波通過(guò)石英玻璃板（51、52)和矩形波導(dǎo)1有效的幾乎無(wú)損耗的傳輸 到諧振腔內(nèi)，同時(shí)，石英玻璃板52將矩形波導(dǎo)和諧振腔隔離開(kāi)來(lái)，保證諧振腔的密封性能； 此處的兩層石英玻璃板（51、52)的設(shè)置既能防止微波加熱或裂解過(guò)程中產(chǎn)生的氣體到微 波源影響微波源的工作效率，又能明顯降低石英玻璃引起的微波反射，提高微波傳輸效率。
[0027] 下面結(jié)合試驗(yàn)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的矩形波導(dǎo)裝置對(duì)微波傳輸效率的影響
[0028] 將單層石英玻璃板密封的矩形波導(dǎo)和兩層石英玻璃板密封的矩形波導(dǎo)的一端分 別接微波源，另一端分別接水負(fù)載，同時(shí)測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)水溫的變化，分別得到單位時(shí)間 內(nèi)水所吸收的能量，通過(guò)公式II和公式III計(jì)算單層石英玻璃板密封的矩形波導(dǎo)和兩層石 英玻璃板密封的矩形波導(dǎo)的微波傳輸效率，此處，矩形波導(dǎo)選擇BJ22型波導(dǎo)，波導(dǎo)波長(zhǎng)為 148mm，η的數(shù)值分別設(shè)為1和2,結(jié)果如表1 :
[0029] 表1 :石英玻璃板對(duì)微波傳輸效率的影響
[0030] h(mm) 0(單層石英玻璃）99(n = 1) 173 (η = 2) 傳輸效率％~ 85. 11% 99. 99% 99. 99%
[0031] 由于水是吸收微波最好的介質(zhì)，因此，可以假設(shè)波導(dǎo)傳輸?shù)奈⒉ū凰?fù)載完全吸 收而沒(méi)有反射，這樣就可以將負(fù)載引起的反射忽略掉。通過(guò)測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)水溫的變化，得 到單位時(shí)間內(nèi)水所吸收的能量Q。
[0032] Q= Δ t X m X c
[0033] 公式 Π
[0034] 其中，Q表示熱量，單位（J)，Δ t表示溫差，m表示質(zhì)量，c表示比熱容。 0
[0035] ji = ιρ X ie〇f|
[0036] 公式 in
[0037] 假設(shè)微波源單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的能量是固定的，則波導(dǎo)的傳輸效率按公式III進(jìn)行計(jì) 算，其中，微波源的功率為P，單位時(shí)間內(nèi)釋放的能量為W，單位KWH可根據(jù)1KWH = 3. 6 X 106J 對(duì)Q和W進(jìn)行單位換算。
[0038] 表1數(shù)據(jù)顯示，采用單層石英玻璃密封時(shí)，無(wú)論石英玻璃處于矩形波導(dǎo)的哪個(gè)位 置，石英玻璃引起的反射都很嚴(yán)重，矩形波導(dǎo)對(duì)微波的傳輸效率為85. 11 %，即傳輸過(guò)程中 有14. 89%的能量未被傳輸至微波諧振腔，這樣就造成了能量的極大浪費(fèi)；當(dāng)采用本實(shí)用 新型的技術(shù)方案，兩層石英玻璃板在矩形波導(dǎo)中保持公式I中的距離h，矩形波導(dǎo)的微波傳 輸效率可提高至同空心矩形波導(dǎo)的微波傳輸效率，比單層石英玻璃的矩形波導(dǎo)微波傳輸效 率提高14%以上。
[0039] 以上對(duì)本實(shí)用新型所提供的矩形波導(dǎo)裝置進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。本文中應(yīng)用了具體 個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本 實(shí)用新型的方法和中心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的一般技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本 實(shí)用新型原理的前提下，還可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落 入本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種減少微波反射的矩形波導(dǎo)裝置，包括磁控管、矩形波導(dǎo)、諧振腔和石英玻璃板； 磁控管、矩形波導(dǎo)與諧振腔依次相連接，石英玻璃板位于矩形波導(dǎo)和諧振腔之間，其特征在 于：磁控管和矩形波導(dǎo)之間增設(shè)有石英玻璃板。
2. 如權(quán)利要求1所述的矩形波導(dǎo)裝置，其特征在于：兩層石英玻璃板的間距h滿足下 列公式： h = 25mm+ (η λ g) /2 (η > 0) 其中，λ g為矩形波導(dǎo)的波導(dǎo)波長(zhǎng)，η為大于等于零的任意數(shù)。
3. 如權(quán)利要求2所述的矩形波導(dǎo)裝置，其特征在于：兩層石英玻璃板的間距h滿足下 列公式： h = 25mm+ (nAg)/2(n = 0，1，2,3...) 其中，λ g為矩形波導(dǎo)的波導(dǎo)波長(zhǎng)，η為大于等于零的整數(shù)。
4. 如權(quán)利要求1所述的矩形波導(dǎo)裝置，其特征在于：磁控管和諧振腔通過(guò)波導(dǎo)法蘭分 別與矩形波導(dǎo)相連接。
5. 如權(quán)利要求4所述的矩形波導(dǎo)裝置，其特征在于：石英玻璃板與波導(dǎo)法蘭之間設(shè)有 柔性墊片。
6. 如權(quán)利要求1所述的矩形波導(dǎo)裝置，其特征在于：石英玻璃板是整塊玻璃板或多塊 拼接的玻璃板。
7. 如權(quán)利要求1所述的矩形波導(dǎo)裝置，其特征在于：矩形波導(dǎo)上開(kāi)設(shè)有通孔。
【文檔編號(hào)】H01P3/00GK203895581SQ201420303745
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月9日
【發(fā)明者】馬濤, 李志華, 劉成濤, 周云杰, 崔潤(rùn)記, 崔桂豪 申請(qǐng)人:青島東方循環(huán)能源有限公司, 軟控股份有限公司