一种大功率微波自动匹配结论文和设计-董鹭

全文摘要

本实用新型涉及一种大功率微波自动匹配结，包括波导腔和动态负载，所述波导腔的一侧设置有检测模块，所述检测模块与匹配模块位于波导腔的同一侧，所述动态负载连接有波导腔远离检测模块的垂面，所述波导腔远离动态负载的一端设置有微波源，所述波导腔包括波导盖板，所述波导盖板设置于检测模块的下方，所述波导盖板远离检测模块的一侧设置有波导底座。该大功率微波自动匹配结，固定腔体与伺服电机之间构成驱动机构，固定腔体是用于安装和支撑固定伺服电机，且每个伺服电机前段的螺杆上嵌套着一个传动垫片，支撑整体伺服电机的稳定，方便伺服电机工作，将调节杆和波导盖板隔离，以增加匹配结的功率容量，直接实现增加微波系统效率的目的。

主设计要求

1.一种大功率微波自动匹配结，包括波导腔(1)和动态负载(4)，其特征在于：所述波导腔(1)的一侧设置有检测模块(2)，所述检测模块(2)与匹配模块(3)位于波导腔(1)的同一侧，所述动态负载(4)连接有波导腔(1)远离检测模块(2)的垂面，所述波导腔(1)远离动态负载(4)的一端设置有微波源(5)。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种大功率微波自动匹配结，其特征在于：所述波导腔(1)包括波导盖板(102)，所述波导盖板(102)设置于检测模块(2)的下方，所述波导盖板(102)远离检测模块(2)的一侧设置有波导底座(101)，所述波导底座(101)和波导盖板(102)的连接处设置有中空矩形结构。

3.根据权利要求2所述的一种大功率微波自动匹配结，其特征在于：所述检测模块(2)包括控制模块(201)和检波模块(202)，所述检波模块(202)设置于波导盖板(102)远离波导底座(101)的一侧，所述检波模块(202)远离波导盖板(102)的一侧设置有控制模块(201)。

4.根据权利要求2所述的一种大功率微波自动匹配结，其特征在于：所述匹配模块(3)包括调节杆(301)，所述调节杆(301)设置于金属压块(304)的内侧，所述金属压块(304)与检波模块(202)位于波导盖板(102)的同一侧，所述金属压块(304)远离波导盖板(102)的一侧设置有固定腔体(305)，所述固定腔体(305)远离金属压块(304)的一侧设置有伺服电机(306)，所述调节杆(301)靠近波导盖板(102)的一侧设置有介质块(302)，所述金属压块(304)与固定腔体(305)的连接处设置有传动垫片(303)，所述传动垫片(303)设置于金属压块(304)的内侧。

5.根据权利要求1所述的一种大功率微波自动匹配结，其特征在于：所述波导腔(1)可以是标准或非标矩形波导。

6.根据权利要求4所述的一种大功率微波自动匹配结，其特征在于：所述波导盖板(102)上均匀设置有穿孔，且波导盖板(102)的穿孔数量与调节杆(301)数量相同，并且一个穿孔对应设置一个调节杆(301)以及一个连接调节杆(301)的传动垫片(303)和一个伺服电机(306)。

7.根据权利要求4所述的一种大功率微波自动匹配结，其特征在于：所述调节杆(301)的内侧为中空结构，且调节杆(301)的前端螺杆贯穿于伺服电机(306)的内侧，并且调节杆(301)底部为封闭平面，边缘倒角，而且调节杆(301)中部设置有一定长度的销钉。

8.根据权利要求4所述的一种大功率微波自动匹配结，其特征在于：所述介质块(302)的内侧开设有竖槽，且竖槽与调节杆(301)的销钉构成卡合结构。

9.根据权利要求4所述的一种大功率微波自动匹配结，其特征在于：所述传动垫片(303)中间设置有内螺纹，传动垫片(303)的内螺纹与伺服电机(306)前段的螺杆螺纹匹配。

设计说明书

技术领域

本发明涉及大功率微波技术领域，具体为一种大功率微波自动匹配结。

背景技术

微波能量的利用率很大程度上取决于微波的阻抗匹配情况，传统微波阻抗匹配技术很难对动态负载做到实时、快速并且稳定的匹配，限制了微波系统在很多领域的应用，使用匹配结将大大的促进微波系统在很多领域的应用，比如在微波等离子体系统中，微波等离子体源可等效为微波传输线的负载。

而微波等离子体的物理和化学性质的变化可通过其阻抗的变化体现出来，由于等离子体负载阻抗的动态特性，手动建立固定匹配网络的方法不太合适，这时采用自动阻抗调配器就能在极短的时间内实现阻抗的匹配，使得系统的反射系数满足工程理想值，而在建立等离子体时，就需要用到阻抗调配器，鉴于等离子体阻抗的动态特性，需要使用自动阻抗调配器，以保证对等离子体负载变化的实时匹配。

在微波系统中，为保证功率的最佳传输，需要信号源与负载之间阻抗匹配，从而使系统工作在行波状态，传统微波阻抗匹配技术，通常采用手动调节的方式，对固定的负载阻抗进行调节匹配，无法做到对动态负载的实时、快速且稳定的匹配，这就使很多应用领域，特别是大功率微波能应用领域的微波系统效率极低，本发明专利通过设计一种大功率微波自动匹配结，结构简单可靠，稳定性高，在1KW-75KW的不同大功率微波系统中，可快速实时地自动匹配动态负载，很好地解决了上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大功率微波自动匹配结，以解决上述背景技术提出的微波系统效率极低的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大功率微波自动匹配结，包括波导腔(1)和动态负载(4)，所述波导腔(1)的一侧设置有检测模块(2)，所述检测模块(2)与匹配模块(3)位于波导腔(1)的同一侧，所述动态负载(4)连接有波导腔(1)远离检测模块(2)的垂面，所述波导腔(1)远离动态负载(4)的一端设置有微波源(5)。

进一步的，所述波导腔(1)包括波导盖板(102)，所述波导盖板(102) 设置于检测模块(2)的下方，所述波导盖板(102)远离检测模块(2)的一侧设置有波导底座(101)，所述波导底座(101)和波导盖板(102)的连接处设置有中空矩形结构。

进一步的，所述检测模块(2)包括检波模块(202)，所述检波模块(202) 设置于波导盖板(102)远离波导底座(101)的一侧，所述检波模块(202) 远离波导盖板(102)的一侧设置有控制模块(201)。

进一步的，所述匹配模块(3)包括调节杆(301)，所述调节杆(301) 设置于金属压块(304)的内侧，所述金属压块(304)与检波模块(202)位于波导盖板(102)的同一侧，所述金属压块(304)远离波导盖板(102)的一侧设置有固定腔体(305)，所述固定腔体(305)远离金属压块(304)的一侧设置有伺服电机(306)，所述调节杆(301)靠近波导盖板(102)的一侧设置有介质块(302)，所述金属压块(304)与固定腔体(305)的连接处设置有传动垫片(303)，所述传动垫片(303)设置于金属压块(304)的内侧。

进一步的，所述波导腔(1)可以是标准或非标矩形波导。

进一步的，所述波导盖板(102)上均匀设置有穿孔，且波导盖板(102) 的穿孔数量与调节杆(301)数量相同，并且一个穿孔对应设置一个调节杆 (301)以及一个连接调节杆(301)的传动垫片(303)和一个伺服电机(306)。

进一步的，所述调节杆(301)的内侧为中空结构，且调节杆(301)的前端螺杆贯穿于伺服电机(306)的内侧，并且调节杆(301)底部为封闭平面，边缘倒角，而且调节杆(301)中部设置有一定长度的销钉。

进一步的，所述介质块(302)的内侧开设有竖槽，且竖槽与调节杆(301) 的销钉构成卡合结构。

进一步的，所述传动垫片(303)中间设置有内螺纹，传动垫片(303) 的内螺纹与伺服电机(306)前段的螺杆螺纹匹配。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该一种大功率微波自动匹配结设置有。

1.当伺服电机轴向旋转时，与之连接的传动垫片以及与传动垫片固定的调节杆有随之旋转趋势，但调节杆上的销钉卡在介质块的竖槽内，阻止了调节杆的旋转，通过伺服电机前端的螺杆旋转挤压传动垫片，带动调节杆做竖直方向的运动，调节伺服电机转动的方向，可实现调节杆插入或抽离波导腔，以改变调节杆在波导腔中的长度，方便改变调节杆在波导腔中的长度。

2.固定腔体与伺服电机之间构成驱动机构，固定腔体是用于用于安装和支撑固定伺服电机，且每个伺服电机前段的螺杆上嵌套这一个传动垫片，支撑整体伺服电机的稳定，方便伺服电机工作。

3.将调节杆和波导盖板隔离，以增加匹配结的功率容量，直接实现增加微波系统效率的目的。

4.检波模块与控制模块之间为电性连接，检波模块通过在波导腔内提取的若干功率信号，可检测处波导腔端面处的复反射系数，方便该装置的顺利运行。

5.利用匹配结检测->运算->控制调节->检测的工作步骤，可在很短的时间内再次完成自动匹配，从而达到实时的全自动匹配，实现高效率匹配。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明工作传递结构示意图；

图3为本发明立体结构示意图；

图4为本发明工作流程结构示意图。

图中：1、波导腔，101、波导底座，102、波导盖板，2、检测模块，201、控制模块，202、检波模块，3、匹配模块，301、调节杆，302、介质块，303、传动垫片，304、金属压块，305、固定腔体，306、伺服电机、4、动态负载， 5、微波源。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种大功率微波自动匹配结，包括波导腔1、检测模块2、匹配模块3、动态负载4和微波源5，所述波导腔1的一侧设置有检测模块2，所述检测模块2与匹配模块3位于波导腔1的同一侧，所述动态负载4连接有波导腔1远离检测模块2的垂面，所述波导腔1远离动态负载4的一端设置有微波源5。

优选的，所述波导腔1包括波导底座101和波导盖板102，所述波导盖板 102设置于检测模块2的下方，所述波导盖板102远离检测模块2的一侧设置有波导底座101，所述波导底座101和波导盖板102的连接处设置有中空矩形结构。

优选的，所述检测模块2包括控制模块201和检波模块202，所述检波模块202设置于波导盖板102远离波导底座101的一侧，所述检波模块202远离波导盖板102的一侧设置有控制模块201。

优选的，所述匹配模块3包括调节杆301、介质块302、传动垫片303、金属压块304、固定腔体305和伺服电机306，所述调节杆301设置于金属压块304的内侧，所述金属压块304与检波模块202位于波导盖板102的同一侧，所述金属压块304远离波导盖板102的一侧设置有固定腔体305，所述固定腔体305远离金属压块304的一侧设置有伺服电机306，所述调节杆301靠近波导盖板102的一侧设置有介质块302，所述金属压块304与固定腔体305 的连接处设置有传动垫片303，所述传动垫片303设置于金属压块304的内侧。

优选的，所述波导腔1可以是标准或非标矩形波导，圆波导或其他形式的波导传输线。

优选的，所述波导盖板102上均匀设置有穿孔，且波导盖板102的穿孔数量与调节杆301数量相同，并且一个穿孔对应设置一个调节杆301以及一个连接调节杆301的传动垫片303和一个伺服电机306。

优选的，所述调节杆301的内侧为中空结构，且调节杆301的前端螺杆贯穿于伺服电机306的内侧，并且调节杆301底部为封闭平面，边缘倒角，而且调节杆301中部设置有一定长度的销钉。

优选的，所述介质块302的内侧开设有竖槽，且竖槽与调节杆301的销钉构成卡合结构。

优选的，所述传动垫片303中间设置有内螺纹，传动垫片303的内螺纹与伺服电机306前段的螺杆螺纹匹配。

工作原理：在使用该一种大功率微波自动匹配结时，首先微波源5可以是固态微波源和磁控管微波源及其他微波发生器，工作时，微波源5向系统发射微波能量，通过自动匹配结的检波模块202，检波模块202和控制模块 201相互电连通，检波模块202检测到的复反射系数通过电信号传递到控制模块201，控制模块201根据检波模块202传递的复反射系数，计算出若干调节杆301分别应插入波导腔1内的深度，控制模块202通过电缆与伺服电机306连接，并通过脉冲信号控制不同伺服电机306旋转周期数，得到不同调节杆 301在波导腔1内的准确长度，实现自动匹配，检波模块202可检测到当前系统的复反射系数，如果复反射系数高于所设置的最高门限值，控制模块201 判定系统处于失配状态，并通过智能运算，自动控制伺服电机306带动调节杆301插入波导腔1一定深度，传动垫片303通过螺钉固定在调节杆301的顶部，介质块302包裹在若干调节杆301外，介质块302通过金属压块304 固定在波导盖板102上，直到检波模块202返回的复反射系数满足设置的工程应用值，随着系统工作时间的推移，动态负载4会因为接收到的微波能量增加而改变阻抗，从而使系统再次失配，利用匹配结检测->运算->控制调节 ->检测的工作步骤，可在很短的时间内再次完成自动匹配，从而达到实时的全自动匹配。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

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