炉用磁控管的阳极电压电流波形与输出频谱特性

　　本文讨论两种不同整流电源(即半波倍压及全波整流不滤波电源)在不同负载情况下，微波炉用连续波磁控管阳极电压与阳极电流及输出频谱的各种波形，分析了不同电源时电流导通角及频谱的变化。提出了两种不同电源都具有不同于连续波及脉冲波的突特的多基频特性及其成因。

1、半波倍压整流电源磁控管的阳极电压及电流与输出频谱波形

　　半波倍压整流电源电路如图1所示，这是微波炉中目前釆用最多的电源，结构简单，成本低廉。空载时的几种典型情况的电压波形如图2所示。

图1　半波倍压整流电路

图2　电容器上电荷全部泄放、被充电荷无处泄放和被充电荷部分泄放时两极管两端电压波形

　　负载匹配时磁控管阳极电压与电流及频谱波形如图3和图4所示。

4、结论

　　(1)尽管输入电压在200～240V变化时，空载高压峰值达6.0～7.5kV，但管子一旦起振，则阳极峰值电压均在4.0kV 左右，这一电压也与负载驻波比关系不大。同时，阳极平均电流Ib也与负载影响不大。产生上述现象的原因有：①磁控管的低动态电阻(数十欧姆量级)；②漏感变压器(非线性电感)与电容组成的自稳定(电压与电流)电路。

　　(2)小电流时直到振荡稳定前存在模式不稳定现象：包括主模与寄生模的竞争，主模的起振与停振，浪湧电压导致的高模起振等。这从电压波形中可以清楚地看到，还可从阳极脉动电流波中看到这些毛刺。

　　(3)两种不同整流电源的电流导通角存在微小差别，在-个周期内，全波总导通角(2*5=10ms)大于半波的导通角(7ms)，但由于电流波形存在差异，对整个波形积分后计算平均值时其差异较小，因此其平均电流比较接近。

　　(4)负载匹配(VSWR=1.0)时，输出频谱主频较为明显，其它基频都小于主频10～20dB以上，但不同Ib还是存在一定差别的。

　　(5)负载失配(VSWR>1.0)时，输出频谱包络出现双峰或多峰现象，两个主峰相差23～35MHz。这就是可从灯丝电源线上输出的低频嗓声(Line conductive　noise)，它是多基频互调后的产物。

　　(6)多基频振荡是微波炉中磁控管管内特殊结构产生的，原则上讲是无法消除的，除非改变管子结构。输出频谱与供电电路形式关系不大，例如半波倍压，全波桥式不滤波电路。

　　而目前采取的对策：

　　(1)输出端设置高次谐波抑制器，以防止高次谐波从天线端送入微波炉中，再通过炉门向外辐射；

　　(2)在灯丝引出线处加裝低通滤波器，以抑制数十至数百兆赫的低端寄生嗓声输出，干扰无绳电话、电视、电脑及其它无线电设备。

5、磁控管EMC的今后努力方向

　　(1)改进磁控管设计，提高主瓣频谱纯度，将多基频带宽压缩至最低限度。

　　(2)抑制高次谐波输出，特别是2，3，4，5等几次谐波。

　　(3)消除100kHz～1GHz的低端电源线噪声，取消滤波盒，降低成本。

　　(4)采用新型电源，取代漏感变压器构成的倍压电路。

　　(5)其它降低或消除寄生噪声的措施。