[发明专利]一种大功率程控固态微波设备

说明书

本发明公开了一种大功率程控固态微波设备，包含有微波锁相功率源，功分器，支路微波功率放大器，微波功率径向合路器，波导定向耦合器，控制设备，供电电源，水冷设备。微波锁相功率源输出稳定的微波信号，经过功分器，分别进入多支路微波功率放大器，放大后的微波信号通过微波功率径向合成器合成，波导同轴转换将同轴结构转换为波导结构，合成的微波功率经过波导馈入MPCVD反应腔。本发明采用程控固态微波设备作为MPCVD装置的微波功率源，便于实时控制，可以根据需要调节频率、功率和相位，使反应腔始终处于匹配状态，确保反应微波功率稳定，简化反应腔的调谐结构，可以提高金刚石膜的均匀度，提高金刚石膜的性能。

技术领域

本发明涉及大功率固态微波技术领域和MPCVD技术领域，尤其涉及一种大功率程控固态微波设备。

背景技术

金刚石透光率高，导热率高，硬度高，化学性能稳定，在军事、民用领域得到了广泛的应用。微波等离子体化学气相沉积法（MPCVD）沉积环境没有电极污染，是制备光学级金刚石膜的首选方法。

目前，MPCVD使用的微波源主要由磁控管产生。磁控管使用高压供电，通过开关控制功率输出，频率容易漂移且不可以调节，寿命较短，影响了光学级金刚石膜的的制备。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种大功率程控固态微波设备，为MPCVD系统提供精确，稳定的微波功率源。该固态源同样可以用于各种类型工业微波加热领域，取代常用的磁控管。

固态微波源具有功率输出稳定、寿命长、易于控制的特点。可以保证MPCVD制备光学级金刚石膜的均匀性、可控性。固态微波源可以调节输出频率，从而方便实现MPCVD反应腔的自动匹配，确保输出反应腔内微波功率稳定，可控。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种大功率程控固态微波设备，包括有微波锁相功率源、功分器、支路微波功率放大模块、微波功率径向合成器、波导定向耦合器和控制设备，微波锁相功率源输出的微波信号，经过功分器后，分别进入多个支路微波功率放大模块中，多个支路微波功率放大模块将多路微波信号放大后通过微波功率径向合成器合成，波导同轴转换将同轴结构转换为波导结构，合成的微波功率通过波导定向耦合器测量输出功率和反射功率，合成的微波功率经过波导定向耦合器后馈入MPCVD反应腔。所述的微波锁相功率源、支路微波功率放大模块和波导定向耦合器均与控制设备连接。

所述的微波锁相功率源包括有本振、PIN开关和初级放大器，本振的输出端连接PIN开关的一端，PIN开关的另一端连接初级放大器的输入端，微波锁相功率源的中心频率为可以是433MHz、915MHz、2450MHz，频率可调。

所述的支路微波功率放大模块包括有支路PIN开关、两级支路微波功率放大器、支路环形器、支路定向耦合器和支路检波器，还包括有支路电调衰减器和支路相移器，所述的支路PIN开关、支路电调衰减器和支路相移器位于支路微波功率放大模块前端，分别与功分器的输出端连接，支路PIN开关、支路电调衰减器和支路相移器的另一端分别连接两级支路微波功率放大器的输入端，两级支路微波功率放大器的输出端连接支路环形器的输入端，支路环形器的输出端连接支路定向耦合器的输入端，支路定向耦合器的输出端连接支路检波器的输入端，支路检波器的输出端连接所述的微波功率径向合成器的输入端。

所述的支路微波功率放大模块采用水冷散热。支路微波放大模块采用铝制壳体，紫铜托板。铝制壳体上开有进水口和出水口，水路采用U型串行结构。

所述的微波功率径向合成器采用径向合成结构，合成效率高。使用7/16连接器作为输入接口，使用波导作为输出接口。

所述的功分器包括有一个或多个功分器。