微波炉磁控管磁路系统仿真分析

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1、摘要磁控管自从被发明以来，在前人的积极探索研究中逐渐完善，并积累了一整套较为成熟的生产工艺，最终实现了大规模批量生产，这也促成了它从军用逐渐扩展到民用及工业用，特别是其中的连续波磁控管早已广泛应用于家用微波炉和工业微波加热设备。目前，每年大约有几千万微波炉磁控管被生产出来，需求促进了产品的革新、技术的发展，竞争促进了成本及价格的降低。因此，在磁控管的研发过程中，既要保证产品的低成本，又要实现管子的高可靠性，长寿命及低噪声等良好性能，这本身不能不说是一种挑战。磁控管中的磁场是一个极其重要的参数，它的作用不同于线性注微波管中的磁场，它直接影响管内电子的互作用和能量转换

2、，从而直接影响输出功率、效率和频谱噪声。一直以来，在分析和讨论磁控管的工作原理和性能参数时，一般都假设工作磁场为均匀磁场，很多结论是在均匀磁场作用下得出的，目前，在研究和改善加热用磁控管的频率特性中，人们开始关注磁场对磁控管的输出特性的影响，特别是对管子工作稳定性和输出频谱的作用，并尝试通过改变工作磁场的分布，来改善磁控管的输出频谱，以便减小磁控管对一些无线通讯设备的电磁干扰，因此本文对磁控管的磁路系统进行实验测量和软件仿真研究，以便通过磁路设计优化磁控管的工作性能。本文主要利用MAFIA程序的静磁场仿真模块对磁控管磁场进行模拟，通过实际测量和仿真比较验证模拟程序

3、的可靠性，在此基础上，改变磁路结构，比如极靴锥形部分倾角、极靴高度，分析磁场变化趋势，从而在加工样管的过程中进一步优化部件尺寸，改善性能。出于节约成本考虑，主要对改短极靴的磁路系统磁场进行分析，观察极靴改短后的磁场变化及对磁控管性能参数的影响，通过优化设计使其能达到未改前的性能水平。针对国际上提出的周期性变化的磁场可以改善EMC性能的观点，作了仿真建模分析，定性的分析了其中磁场的变化规律。关键词：磁控管，MAFIA，极靴，磁路，EMCABSTRAC玎ABSTRACTSincemagnetronwasinvented，ithasbeinggraduallyimpro

4、vedbypeople’Sactiveexplorationandresearchwithdevelopmentofrelativelyadvancedproductiontechnologyandultimateachievementofmassproduction．Thisputsforwardtheprocessfrommilitarytocivilandindustrialapplication．Especially,continuouswavemagnetronhasbeenearlyandwidelyappliedinhouseholdmicrowav

5、eovenandindustrialmicrowaveheatingequipment．Atpresentalmostseveralmillionsofmicrowaveovenmagnetronsareproducedeveryyear．Demandadvancesinnovationofproductsanddevelopmentoftechnology；competitionboostsreductionsofcostandprice．Therefore，itisundoubtedlyachallengethatadvantagesoflowcost，hi曲

6、reliability,longlifetimeandlownoiseareguaranteedatthesametimeintheresearchcourse．Themagneticfieldofmagnetron，allimportantparameter,beingdifferentfromthatoflinearbeammicrowavetube，directlyhaseffectsoninteractionandenergyconversionofelectronsoftube，thenonoutputpower,efficiencyandnoise．W

7、henanalyzinganddiscussingoperationalprincipleandperformanceparameterofmagnetron，peoplealwayshypothesizeoperationalmagneticfieldasuniformoneanddrawmanyconclusionsunderuniformmagneticfield．Nowadays，peoplebegantopayattentiontotheeffectofmagneticfieldonoutputcharacteristicofmagnetron，espe

8、ciall