家用微波炉磁控管仿真与EMI问题改善

论文摘要

磁控管作为一种小型高效低成本的微波功率源在雷达、通讯、加速激励源、医疗设备、家用微波炉及工业加热等方面有着广泛的应用。经过多年的改进与完善,加热用磁控管在制作技术与生产工艺等方面已经比较成熟,但是由于磁控管内部结构和场分布比较复杂,仍然有许多问题需要进一步研究,比如电子与波的互作用机理及其在互作用过程中的模式竞争和模式挑选问题。同时,当前无线通信技术的迅速发展,使得有限的频谱资源非常紧张,磁控管的电磁干扰(EMI)问题变的越来越受到重视,加上各种原材料价格飞速上涨,使本已处于微利行业的磁控管面临巨大的压力,因此提高磁控管输出频谱的质量,降低生产成本就成为摆在各个生产厂家面前的关键课题。本论文的主要工作如下:1.介绍了磁控管的基本结构、工作原理和主要技术指标,从理论上给出了进行设计的方法。2.用仿真软件和实验测试相结合的方法对磁控管的冷腔特性进行了研究。计算出了各模式的谐振频率,作出了管内π模式和邻近模式高频场的矢量图,分析了无交连环、单交连环和双交连环对模式分割度的影响,对有载品质因数进行了计算和测试,简略分析了它的变化对磁控管性能的影响。3.用粒子模拟的方法对磁控管的热腔进行了研究。模拟的结果如输出功率、效率等各项指标与实验测试的结果基本一致、分析了阴极发射电流的大小对磁控管的起振时间、模式竞争、输出频谱和工作稳定性等方面的影响。4.对磁控管输出部和抗流原理进行了简单介绍,并采用仿真软件HFSS、CST对输出部进行了优化设计,改善了磁控管的EMI问题。5.设计了一种新型的阳极谐振系统,通过测试各项指标均满足要求,达到了既节约成本又提高产品性能的目的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究动态
• 1.3 本论文的主要工作
• 第二章 家用微波炉磁控管的结构和工作原理
• 2.1 磁控管各部分的结构和作用
• 2.2 磁控管的工作原理
• 2.2.1 磁控管中的电子运动和能量交换
• 2.2.2 磁控管中电子与行波的同步
• 2.2.3 磁控管自激振荡的条件
• 2.2.4 磁控管的门槛电压
• 2.2.5 磁控管中的振荡模式
• 2.3 磁控管设计的整体考虑
• 2.3.1 理论分析
• 2.3.2 结论分析
• 第三章 家用微波炉磁控管的冷腔仿真与测试
• 3.1 谐振频率的仿真计算与测试
• 3.2 管内高频电场与磁场分布
• 3.3 模式分隔特性
• L的仿真与测试'>3.4 有载品质因数Q_L的仿真与测试
• 第四章 家用微波炉磁控管的热腔仿真与测试
• 4.1 微波炉磁控管供电电路
• 4.2 Magic仿真模型的建立
• 4.3 Magic热态仿真结果
• 4.4 阴极发射电流的大小对磁控管性能的影响
• 4.4.1 阴极发射电流的大小对磁控管起振时间的影响
• 4.4.2 阴极发射电流的大小对输出功率的影响
• 4.4.3 阴极发射电流的大小对管内模式竞争的影响
• 4.4.4 阴极发射电流的大小对高次谐波的影响
• 第五章 家用微波炉磁控管EMI问题的改善
• 5.1 磁控管输出部的组成及作用
• 5.2 磁控管输出部的仿真与优化设计
• 5.3 特性实验和EMI测试
• 第六章 新型磁控管的开发与研制
• 6.1 新型磁控管的仿真设计
• 6.2 新型磁控管的实验测试
• 第七章 结论与未来展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果