介紹了高功率脈沖微波系統(tǒng)的工作機理及應(yīng)用，提出了采用剛管高壓脈沖調(diào)制器作為激勵源技術(shù)，利用脈沖磁控管輸出高功率脈沖微波以及諧振腔體處理物料的設(shè)計思路。詳細闡述了高壓脈沖調(diào)制器、微波頭、諧振腔體三個部分的設(shè)計方案，通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計完成了整機的研制，為探索脈沖微波的非熱效應(yīng)機理研究及應(yīng)用提供了有利依據(jù)。

　　自上世紀六七十年代以來，微波作為非通訊領(lǐng)域中的一種嶄新能源，以其高效節(jié)能的熱效應(yīng)以及某些神奇的非熱效應(yīng)，已經(jīng)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療以及家庭等領(lǐng)域獲得了十分廣泛成功的應(yīng)用。進入90年代，微波能技術(shù)又開始高速步入生物、化工、新材料、微電子等高新科技領(lǐng)域，并日益顯示出其應(yīng)用潛力和獨特的優(yōu)越性。

　　微波源主要分為連續(xù)波微波源和脈沖微波源兩種。連續(xù)波微波源具有電源簡單、易于控制、適應(yīng)負載能力強、效率高、易于合成、成本低廉等特點，目前已在多個領(lǐng)域得到了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。而在一些不宜使用高熱效應(yīng)，并且需要利用高功率脈沖微波輻射的應(yīng)用領(lǐng)域，脈沖微波源則能很好地滿足這種需求。高功率脈沖微波技術(shù)多應(yīng)用于雷達技術(shù)、醫(yī)用加速器和工業(yè)加速器等方面，由于整套系統(tǒng)技術(shù)難度大，制造成本較高，限制了該項技術(shù)在其它領(lǐng)域中的應(yīng)用。隨著近十幾年微波技術(shù)水平的發(fā)展提高，在其它領(lǐng)域也逐漸開展了脈沖微波技術(shù)的應(yīng)用研究，并取得了一些成果。為此，真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.mp99x.cn/)認為需要研制一套高功率脈沖微波系統(tǒng)來進行相關(guān)特性實驗，為探索脈沖微波的非熱效應(yīng)的機理研究及應(yīng)用提供一個平臺。

1、脈沖微波源的工作機理及應(yīng)用

　　采用高壓脈沖調(diào)制器技術(shù)，將微秒級寬度的高壓脈沖加到脈沖磁控管上，使其產(chǎn)生脈沖功率達到數(shù)百千瓦至幾兆瓦(而平均功率只有幾百瓦至幾千瓦)的高功率、周期性的脈沖微波能量，通過微波傳輸系統(tǒng)以及諧振腔體作用到被處理的物料上，使物料在極短時間內(nèi)受到高能量的微波照射，而又不會使物料溫度得到明顯升高，從而實現(xiàn)了利用周期性瞬時高功率脈沖微波能量而平均功率很低的脈沖微波處理技術(shù)。

　　根據(jù)上述機理研制了一套脈沖微波系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要利用脈沖微波的非熱效應(yīng)，面向銀行人民幣紙幣的滅菌消毒、醫(yī)療廢棄物的處理、特種物料改性等方面應(yīng)用，可實現(xiàn)低升溫滅菌消毒及物料改性，同時還能保持被處理物的原有成分不變化、無損傷。相對于傳統(tǒng)的連續(xù)波微波源，在某些應(yīng)用領(lǐng)域中具有很好的實用性和推廣價值。

2、脈沖微波系統(tǒng)的設(shè)計思想及技術(shù)指標

　　2.1、設(shè)計思想

　　考慮到利用高功率脈沖微波系統(tǒng)機進行相關(guān)實驗的要求，并綜合設(shè)備性價比和設(shè)備運行穩(wěn)定性的要求，選取了778廠的CKM-121A脈沖磁控管作為核心器件，然后圍繞它來搭建整個系統(tǒng)。采取剛管高壓脈沖調(diào)制器作為激勵源，可連續(xù)調(diào)節(jié)脈沖寬度，以輸出多種模式的脈沖微波，獲取不同的實驗結(jié)果。諧振腔體采用方形不銹鋼結(jié)構(gòu)，配有前開門方便物料放置。系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

圖1　高功率脈沖微波系統(tǒng)組成框圖

　　2.2、主要技術(shù)指標

　　脈沖微波技術(shù)指標：微波頻率范圍1220～1350MHz;頻譜寬度小于等于0.6MHz;微波脈沖功率大于400kW;平均輸出功率大于等于530W。脈沖調(diào)制器技術(shù)指標：脈沖電壓Ulmax=29kV;工作比Dmax=0.12%;調(diào)制脈沖寬度τ=1～5μs;調(diào)制工作頻率fr=100～600Hz;平均電流Imax=45mA。

4、應(yīng)用及前景展望

　　高功率脈沖微波系統(tǒng)調(diào)試完成后，經(jīng)檢測能夠輸出400kW 以上的脈沖微波功率，并能長時間連續(xù)穩(wěn)定工作，交由客戶做相應(yīng)實驗�？蛻暨M行了多次仿紙幣殺菌消毒試驗、多種磁卡滅菌消毒實驗，取得了初步實驗數(shù)據(jù)，有一定的滅菌效果。但由于目前微波滅菌的原理以及微波非熱效應(yīng)的滅菌機理仍然不太明確，還需要多種專業(yè)的技術(shù)人員做大量的實驗分析及研究工作。

　　總之，這臺高功率脈沖微波系統(tǒng)提供了一個完善的實驗平臺，對于推動脈沖微波的應(yīng)用與研究創(chuàng)造了條件。今后，我們還將研制出更高脈沖功率及更高場強腔體結(jié)構(gòu)的微波系統(tǒng)，為推動微波能的更大發(fā)展而努力。