CN101841948A - 微波加热设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微波加热设备。提供一种通过微波来加热负载的微波加热设备。微波加热设备(300)包括：腔(350)，布置成用于接收待加热负载；以及供给结构(325)，用于将微波供给到所述腔中。所述供给结构包括：传输线(330)，用于传输由微波源(310)产生的微波能量；以及谐振器(320)，布置在所述传输线和所述腔之间的接合处，用于操作为所述腔的供给口(320a)。构成所述谐振器的内部的材料的介电常数和所述谐振器的尺寸选择成使得：对于由所述源产生的微波而在所述谐振器中建立谐振条件，并在所述传输线、所述谐振器和所述腔之间建立阻抗匹配。另外，本发明提供包括多个供给口(525、525’)的减小了串扰的微波加热设备(500)。

Description

微波加热设备

技术领域

本发明涉及微波加热领域。具体地说，本发明涉及一种包括供给结构的微波加热设备，所述供给结构能够使所述设备的工作基本上与待加热负载无关。

背景技术

微波加热技术涉及将微波能量供给到腔内。当通过微波加热设备加热例如食品形式的负载时，必须考虑许多方面。这些方面中的大多数方面对于本领域技术人员来说是众所周知的，例如包括期望在食品中吸收最大量的可用微波功率的同时获得食品的均匀加热，以实现令人满意的效率程度。具体地讲，微波加热设备的工作优选地与待加热负载的性质无关或至少几乎不敏感。

在欧洲专利EP0478053中，公开了一种采用微波炉腔形式的微波加热设备，其中，通过炉腔侧壁中的上下供给口向微波炉腔提供微波。通过Q值比加有负载的腔的Q值更高的谐振波导管设备来实现供给。波导管的尺寸被设置成使得在波导管设备中建立谐振条件。谐振条件在相应的供给口给出微波的锁相，其中，锁相优选地与期望的腔模式同步。

该技术的缺点在于需要两个供给口来提供稳定的场型和场匹配(field matching)，并且在微波供给的灵活性方面存在限制。

因此，需要提供将克服这些缺点的替代方案和/或新型设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以上技术和现有技术的更有效的替代方案。

更具体地说，本发明的目的在于提供一种与待加热负载的性质具有减小的相关性的微波加热设备，和/或减少对微波供给的灵活性的限制。

本发明的这些和其它目的通过具有由独立权利要求所限定的特征的微波加热设备来实现。本发明的优选实施例由从属权利要求来表征。

因此，根据本发明的第一方面，提供一种微波加热设备。所述微波加热设备包括布置成用于接收待加热负载的腔以及用于将微波供给到所述腔中的供给结构。所述供给结构包括：传输线，用于传输由微波源产生的微波能量；以及谐振器，布置在所述传输线和所述腔之间的接合处，用于操作为所述腔的供给口。构成所述谐振器的内部的材料的介电常数和所述谐振器的尺寸选择成使得：对于由所述源产生的微波而在所述谐振器中建立谐振条件，并在所述传输线、所述谐振器和所述腔之间建立阻抗匹配。

本发明利用如下理解：谐振器可以布置在所述传输线和所述腔之间的接合处，以操作为供给口，从而在所述腔中实现稳定的场型。有利的是，还提供了适当的且稳定的匹配。构成所述谐振器的内部的材料的介电常数和所述谐振器的尺寸选择成使得：对于由所述源产生的微波而在所述谐振器中建立谐振条件，并在所述传输线、所述谐振器和所述腔之间建立阻抗匹配。这样，在所述传输线和所述腔之间的接合处提供了具有高Q值、尤其是Q值比加有负载的腔的Q值更高的谐振器。本发明的优点在于其提供一种与布置在腔中的负载(或负载的性质)基本上无关或至少对其几乎不敏感的微波加热设备。具体地说，该微波加热设备对负载变化几乎不敏感。

此外，与例如没有任何谐振器(即，连接到腔的充气波导管)的通过尺寸规则的孔进行供给的腔相比，本发明的优点在于提供一种更加稳定的加热设备。所述加热设备可以以稳定的频率工作，而与布置在腔中的负载基本上无关(或至少更少地相关)。

此外，由于其传输性能，谐振器的使用有助于所述传输线和所述腔之间的阻抗匹配。

本发明的优点还在于其提供一种具有供给孔(或供给口)的尺寸比常规供给孔的尺寸更小的微波加热设备，由此在所述腔中形成“更清洁”模式、即优选地单模式的供给。例如，本发明能够将供给孔从最小61mm的标准尺寸(正常尺寸为大约80-90mm)减小到大约6-20mm。

此外，为了确保在腔中单模式的供给，因为谐振器的设计决定其传输性能，所以可以根据谐振器的设计来设计腔，以支持与微波供给到腔中的频率对应的模式。

根据实施例，构成所述谐振器的内部的材料的介电常数大于构成所述传输线的内部的材料的介电常数，并且所述谐振器的横截面尺寸选择成使得其小于所述传输线的横截面尺寸。如将在下面更加详细地说明的，谐振器的尺寸，即供给口的尺寸，随着构成所述谐振器的内部的材料的介电常数的平方根(

)按比例缩小。

例如，构成所述谐振器的内部的介电材料可以是陶瓷，例如氧化铝(Al₂O₃)、二氧化钛(TiO₂)、以及不同的钛酸盐，例如，钛酸镁(MgTiO₃)和钛酸钙(CaTiO₃)。有利的是，介电常数ε包括在3-150的范围内，并优选高于10。

可选择地，所述谐振器可以用金属涂覆，如果介电材料的所述常数相对低，比如量级是10，则这对于避免或至少减少谐振器的微波泄露来说是尤其有利的。然而，如果介电常数相对高，比如量级为80-90(例如，TiO₂)，那么，因为能量泄露很快消失，所以不需要金属涂层。

根据另一实施例，微波源是包括半导体元件的固态微波发生器。固态微波发生器的优点包括可以控制产生的微波的频率、可以控制发生器的输出功率和固有的窄带频谱。

应当明白，所述传输线可以是标准的传输线，例如波导管、同轴电缆或带状线。

有利的是，所述谐振器是与所述传输线具有相同类型横截面形状的细长介电材料段。例如，所述谐振器和所述传输线可以具有圆柱形或矩形截面。然而，所述谐振器通常具有较小的尺寸。

根据实施例，所述微波加热设备还可以包括至少一个额外的供给结构和微波源，例如上面限定的任何供给结构和微波源，用于通过额外的谐振器将微波供给到腔中。除了所述微波加热设备对负载的性质几乎不敏感的事实以外，该实施例的优点特别在于：与现有技术的微波加热设备相比，其提供从两个孔(或供给口)供给的腔，使得串扰减小。

具体地说，微波源分别以不同的频率工作。换言之，在微波加热设备包括两个供给结构的情况下，微波加热设备的腔分别通过两个供给口以两种不同的频率激励。使微波源以不同的频率工作对于减小串扰来说是特别有利的。例如，在腔包括例如两个供给结构的情况下，第一供给结构包括构造成用于以明确定义的第一频率F1传输微波的第一谐振器，而第二供给结构包括构造成用于以明确定义的第二频率F2传输微波的第二谐振器。这样，第二谐振器略微构造成用于阻挡或至少极力地限制从第一供给口供给到腔中的微波通过第二谐振器自身传输。这明显减小了两个供给口之间的串扰。另外，还基本上防止了不期望的频率、谐波和次谐波的传输，即，电磁兼容性(EMC)。

虽然以上示例描述了包括两个供给结构或谐振器的腔，但应当理解，相同的原理适用于包括两个以上供给结构的腔，并可以获得与串扰的减小相关的相同优点。

在包括两个供给口的微波加热设备的情况下，供给口优选正交地布置在腔的壁处。如果从所述两个供给口传输的微波具有相同的频率，则该实施例是尤其优选的。通常，对于一个以上的供给结构来说，可以使供给口在腔的壁处的位置最佳化，以实现均匀的加热方式。

当研究下面详细的公开内容、附图和所附权利要求时，本发明的其它目的、特征和优点将变得明显。本领域技术人员认识到，可以将本发明的不同特征相组合，以产生与下面描述的这些实施例不同的实施例。

附图说明

通过以下参照附图对本发明优选实施例的示例性和非限制性详细描述，本发明的以上以及其它目的、特征和优点将易于理解，在附图中：

图1示意性地示出包括经由谐振器连接的两个充气波导管的波导管结构，以示出本发明的构思；

图2示出参照图1描述的波导管结构的反射特性；

图3示意性地示出根据本发明的实施例的微波加热设备；

图4示出参照图3描述的加热设备的反射特性；

图5示意性地示出根据本发明的另一实施例的微波加热设备；

图6示出参照图5描述的具有两个供给口的加热设备的反射特性；

图7示出参照图5描述的加热设备的两个供给口的串扰特性；

图8示意性地示出包括具有充气波导管且不具有谐振器的标准供给结构的微波加热设备；

图9示出参照图8描述的加热设备的反射特性；

图10示出参照图8描述的加热设备的两个供给口的串扰特性；

图11示出在图6和图9中示出的反射特性的ISM(工业、科学和医疗)频带(2.4-2.5GHz)比较；

图12示出在图7和图10中示出的串扰特性的ISM频带(2.4-2.5GHz)比较；

所有附图都是示意性的，没有必要按比例画出，并且通常仅示出为了阐述本发明所必需的部件，其中，其它部件可以被省略或仅是所建议的。

具体实施方式

作为对本发明的构思的介绍，图1示出包括经由谐振器(或谐振波导管)相互连接的两个充气波导管的波导管结构。

图1示出包括第一充气传输线或波导管10、谐振器或谐振波导管20和第二充气传输线或波导管30的波导管结构1。在第一充气波导管10的第一端或面101处将微波40供给到结构1中。微波经布置在第一传输线10和第二传输线30之间的接合处的谐振波导管20沿着第一传输线10和第二传输线30传播。微波在第二传输线30的端302处离开波导管结构1，所述端302是与传输线30的相邻于谐振波导管20的端相反的端。

使用在图1中示出的坐标系(x，y，z)，微波的传播方向沿着x轴，x轴也是在下面用于定义波导管结构1的元件的长度的轴线。波导管结构的元件的宽度相对于y轴来定义，而高度相对于z轴来定义。

在参照图1描述的结构1中，两个充气波导管10和30沿传播方向具有相等(或至少几乎相等)的横截面(y，z)。谐振器20使沿着第一传输线10传输的微波耦合到第二传输线30。

举个示例，假设谐振波导管20是填充有氧化铝Al₂O₃的波导管，假设氧化铝Al₂O₃的介电常数等于9。进一步假设谐振波导管或填充有陶瓷的波导管20涂覆有金属以避免微波泄露或至少使微波泄露最小化。注意，如果介电常数显著较高，则不需要假设存在金属涂层，因为能量泄露将很快消失。

选择波导管20的尺寸以提供谐振条件，即，以形成谐振器20。为了使两条充气传输线之间的接合处的反射最小化，阻抗需要匹配(即，足够接近)。针对波导管中传播模式的特性阻抗Z₀的等式表示为：

$Z_0=\frac{\mathrm{\η}}{\sqrt{1-{\left(\frac{f_C}{f}\right)}^2}}$ 等式1

其中，η是自由空间的阻抗(等于120π)，f_c是波导管中传播模式的截止频率，f是工作频率，如果模式传播，则f大于f_c(f＞f_c)。

根据等式1，优选的是，在所有三个波导管中实现相同的或至少几乎相同的截止频率，由此提供具有非常小的反射的接合处。为了获得相同的截止频率，与充气波导管的宽度相比，谐振波导管的宽度需要根据其介电常数的平方根

成比例调节。在本示例中，假设充气波导管的宽度为80mm，则当Al₂O₃(ε＝9)用作为谐振器内部的介电材料时，谐振波导管(或谐振体)的宽度大约等于26.67mm(即，

)。

在本示例中，如果结构1的两端均是打开的，则谐振波导管的长度不能被直接选择为整数个半波长以在谐振波导管20中实现谐振(在特定频率下)。而是，例如，在TE₁₀₂模式的情况下，长度需要大于一个波长。对于在由金属完全围封的谐振器中具有谐振来说，这是必需的条件。对于TE₁₀₂模式，在这种情况下，谐振器的长度选择为38.5mm，并将其高度任意选择为10mm，由此产生接近于ISM频带2.4-2.5GHz的中心的谐振。

图2示出参照图1描述的波导管结构1中的反射特性。图2示出：对于TE₁₀₂模式，在2456MHz时获得良好的匹配，其中，反射因数大约等于0.0284(即，2.84％)。图2还示出：对于波导管结构1，传播截止在大约1870MHz处；并且填充有陶瓷的谐振器20将仅允许非常接近于其谐振频率的频率传输(考虑到端表面泄露)。在图2中可以看出，Q因数对于不同的谐振来说是不同的，具体而言，如果谐振频率增大，则Q因数减小。根据应用和对窄传输带宽的需要，可以通过使用不同长度的谐振波导管来选择不同的谐振。与波长相比较短的谐振波导管提供较高的Q值(TE₁₀₁模式)，如果需要较窄的传输带宽，则这是优选的。

上面示例通过使用包括两个充气传输线和谐振波导管的波导管结构1示出本发明的构思。在本发明的微波加热设备中，第二传输线对应于腔，而第一传输线和谐振波导管对应于用于将微波供给到腔中的供给结构。

参照图3，示出的是具有根据本发明实施例的特征和功能的微波加热设备300，例如微波炉。

微波炉300包括由围封表面限定的腔350。腔350的其中一个侧壁可以装有用于能够将负载例如食品引入到腔350中的门(未示出)。

微波炉300包括用于通过单个供给孔320a将微波供给到腔350中的供给结构325。供给结构包括用于传输由微波源310产生的微波能量的传输线330。供给结构还包括布置在传输线330和腔350之间的接合处的谐振器320，用于操作为腔的单个供给口320a。

虽然参照图3所描述的微波炉300具有矩形围封表面，但应当明白，微波炉的腔不限于这样的形状，并且例如可以具有圆形横截面或具有可以在一般的正交曲线-线性坐标系中描述的任何几何形状。通常，腔350由金属制成。传输线330例如可以是同轴电缆。

微波炉300还包括微波源310，微波源310通过传输线或波导管330以及谐振器320连接到腔350的供给口320a。

虽然谐振器320被视为用于构成腔的供给口，但应当理解，谐振器体320的与腔的壁相邻的面或端320a对应于供给口。下面，当涉及到供给口时，将可互换地提及谐振器320的面320a或谐振器320。

根据实施例，谐振器是由细长介电材料段，其沿传播方向(x轴)延伸，并且优选地与传输线330具有相同类型(例如矩形、圆形等)的横截面形状。

根据例如参照图1描述的设计规则，构成谐振器320的内部的材料的介电常数和谐振器320的尺寸选择成使得：对于由源310产生的微波而在谐振器320中建立谐振条件，并且在传输线330、谐振器320和腔350之间建立阻抗匹配。

具体而言，参照图3，谐振器320的介电常数大于构成传输线330的内部的材料的介电常数，并且谐振器的横截面尺寸选择为使得其小于传输线的横截面尺寸。具体地说，谐振器的尺寸(例如宽度)随

按比例缩小。

此外，微波炉可以包括与供给口320相关联并布置在传输线330中的开关(未示出)，用于停止来自供给口320的供给。

根据实施例，有利的是，将谐振器设计为全波谐振，即，对一个波长的谐振，由此沿长度尺寸(即，沿x方向)给出模式指数2。

根据实施例，微波源310是包括例如碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)成分的基于固态的微波发生器。其它半导体成分也可适于构成微波源310。除了可以控制所产生的微波的频率以外，基于固态的微波发生器的优点包括可以控制发生器的输出功率电平和固有窄带特性。从基于固态的发生器发出的微波的频率通常构成窄频率范围，例如2.4至2.5GHz。然而，本发明不限于该频率范围，并且基于固态的微波源310可适于发出以915MHz为中心的频率范围，例如875-955MHz，或发出任何其它合适的频率范围(或带宽)。例如，本发明适用于频带中心频率为915MHz、2450MHz、5800MHz和22.125GHz的标准源。可替换地，微波源310可以是频率可控的磁控管，例如在文件GB2425415中公开的磁控管。

通常，腔中的可用模式场的数量和/或类型由腔的设计确定。腔的设计包括腔的物理尺寸和供给口在腔中的位置。在提供有坐标系(x，y，z)的图3、图5和图8中，腔的尺寸通常分别由用于高度的标号h、用于深度的标号d和用于宽度的标号w表示，例如在图3中所示。

参见参照图1描述的设计规则，为了设计微波加热设备300的腔350，优选地考虑当用腔350代替图1的第二充气波导管时产生的阻抗失配，即，从谐振器320看到的阻抗差。为此，略微地调节谐振器320的长度，并调整腔的尺寸。在调整程序期间，在腔中优选地存在模拟将要布置在腔中的典型负载的负载。

另外，所述调整可以通过局部阻抗调节来实现，例如，通过引入相邻于谐振器的布置在传输线中或布置在腔中的调整元件(例如电容性柱)来实现。

在本示例中，将腔设计成具有232mm的宽度、232mm的深度和111mm的高度。原则上，可以将供给口320布置在腔的任何壁上。然而，对于预定的模式，供给口通常具有最佳的位置。在本示例中，供给口320a位于腔的侧壁的上部，在图3中示出的腔300的右手侧(x＝w)。供给口320a置于半深度(y＝d/2)和几乎全高度(z＝h)处。

参照图4，描述了针对三种不同的介电负载在具有以上设计的腔中所执行的模拟试验的结果，所述三种不同介电负载即具有典型介电常数ε＝4-j2的一块冷冻肉末(用41表示的曲线)、具有典型介电常数ε＝52-j20的一块解冻肉末(用42表示的曲线)和具有典型介电常数ε＝36-j15的一些液态薄烤饼面糊(用43表示的曲线)。图4示出针对所述三种不同负载的从腔反射的信号与通过数值研究获得的频率的(函数)关系曲线图(曲线41-43)。图4示出：谐振频率，其大约为2454MHz，与负载的介电常数的相关性非常小，即，几乎与负载的性质无关。因此，本发明的微波加热设备300的优点特别在于其工作频率非常稳定。另外，注意，反射系数相对而言不受影响(对于ε＝4-j2，为0.311；对于ε＝52-j20，为0.0090；对于ε＝36-j15，为0.0203)。使用具有尺寸规则的孔的常规微波炉进行的类似试验在匹配频率和反射系数方面均会显示出明显较大的变化。

为了进行局部阻抗调节，微波加热设备300还可以包括相邻于谐振器320布置在传输线330中或布置在腔350中的调整元件(未示出)。

参照图5，示出的是具有根据本发明另一实施例的特征和功能的微波加热设备500，例如微波炉。

微波加热设备500与参照图3描述的微波加热设备300类似，但是还包括至少一个额外的供给结构525’和微波源510’，例如上面参照图3描述的供给结构325和微波源310。额外的供给结构525’包括用于传输由额外的微波源510’产生的微波辐射的(额外的或第二)传输线530’。供给结构还包括布置在(额外的)传输线530’和腔550之间的接合处的(额外的或第二)谐振器520’，用于操作为腔的额外供给口。

在这种配置中，可以使用第一供给口或者谐振器520将第一频率的微波供给到腔550中，同时可以使用第二供给口或者谐振器520’将第二频率的微波供给到腔550中。

应当明白的是，额外的供给结构525’和额外的微波源510’可以与上面参照图3描述的供给结构325和微波源310的类似方式来表征，和/或可以包括与供给结构325和微波源310相同的额外特征。换言之，在所附权利要求2-9中描述的供给结构325和微波源310的变型也可以应用于额外的供给结构525’和额外的微波源510’。

参见参照图1描述的设计规则，为了设计以两种不同频率工作的微波加热设备的双供给腔，优选地考虑当用腔代替图1的第二充气波导管时产生的阻抗失配，即，从谐振器看到的阻抗差。为此，调节谐振器的长度，并调整腔的尺寸。在调整程序期间，在腔中优选地存在模拟将要布置在腔中的典型负载的负载。另外，所述调整可以通过局部阻抗调节来实现，例如，通过引入相邻于谐振器的调整元件例如电容性柱来实现。

在本示例中，将腔设计成具有261mm的宽度、340mm的深度和170mm的高度。第二供给口520’布置在腔的顶壁的中心处(x＝w/2；y＝d/2；z＝h)。谐振介电体520和520’由Al₂O₃(ε＝9)制成，并具有基本上相等的宽度26.67mm和高度10mm。然而，谐振器的长度不同，其中第一谐振器520的长度为40.5mm，而第二谐振器520’的长度为38.0mm。

微波加热设备500的优点在于其包括双供给腔550，其中，与常规的双供给腔相比，减小了两个供给口之间的串扰。现在将参照图6-12说明与使用尺寸规则的充气波导管相比使用陶瓷波导管所获得的串扰的减小。

图6和图7示出在具有以上设计和尺寸的腔中采用介电常数ε＝4-j2的负载(一块冷冻肉末)进行的模拟试验的结果。将腔550视为具有宽度为261mm、深度为340mm且高度为170mm的矩形几何形状的空的充气腔。腔在ISM频带内的2422MHz和2490MHz时出现谐振。

图6示出从腔550反射的信号与通过对参照图5描述的供给结构和腔的数值研究所获得的频率的关系曲线图。图6示出：在S11表示的曲线具有值0.237的2422MHz处，并且在S22表示的曲线具有值0.327的2490MHz处，获得相当好的匹配。S11表示的曲线对应于源自第一发生器510(与第一供给结构525相关联)并返回到第一供给口520(或在第一谐振器中)的功率，而S22表示的曲线对应于源自第二发生器510’(与第二供给结构525’相关联)并返回到第二供给口520’(或在第二谐振器中)的功率。

图7示出参照图5描述的腔550的串扰。该曲线示出与当第二发生器510’开启且第一发生器510关闭时在第一供给口520处检测到的功率对应的曲线S12以及与当第一发生器510开启且第二发生器510’关闭时在第二供给口520’处(或在第二谐振器中)检测到的功率对应的曲线S21。图7示出：S12在2422MHz处具有值0.141；S21在2490MHz处具有值0.054(在图7中，虽然两条曲线是接近的且看起来是重叠的，但S21和S12的值是不同的)。

上面给出的曲线S11、S12、S21和S22的定义在下面将是相同的。

为了进一步说明本发明相对于现有技术的设备的优点，对微波加热设备800进行模拟，其中，除了两个谐振器520和520’被去掉外，微波加热设备800与参照图5描述的微波加热设备500相同，如图8所示。取而代之的是，供给口是标准供给口，其中，两个充气波导管830和830’分别在腔壁和腔顶发射。

由于去掉了谐振器，故进行供给结构(腔850与传输线830和830’之间的接合处)中的阻抗调节，以获得与参照图5描述的微波加热设备500所获得的匹配类似的阻抗匹配。腔850与参照图5描述的腔550具有相同的尺寸，即，宽度为261mm，深度为340mm，高度为170mm。布置在腔中的负载是介电常数ε＝4-j2的一块冷冻肉末。供给口具有与波导管横截面相同的横截面尺寸，即，80×20mm。在图9和图10中示出了该模拟的结果。

图9示出从腔反射的信号与通过数值研究获得的频率的关系曲线图。图9示出：在S11表示的曲线具有值0.291的2422MHz处，并且在S22表示的曲线具有值0.321的2490MHz处，获得相当好的匹配。

图10示出串扰，其中曲线S12在2422MHz处具有值0.326并且曲线S21在2490MHz处具有值0.205。

因此，即使与例如参照图8描述的使用尺寸规则的充气供给口的标准微波加热设备800具有类似的阻抗匹配，参照图5描述的微波加热设备500也能够显著减小双供给腔的两个供给口之间的串扰。

图11示出图6和图9中S11和S22表示的曲线的ISM(工业的、科学的和医疗的)频带(2.4-2.5GHz)比较，其中，实线表示仅包括充气波导管(且没有谐振器)的微波加热设备800的频率响应，虚线表示包括具有谐振器的供给结构的微波加热设备500的频率响应。图11示出：对于包括具有谐振器的供给结构的微波加热设备500来说，在2422MHz和2490MHz处获得略微更好的匹配。而包括两个充气波导管且没有谐振器的微波加热设备800产生宽带匹配。

图12示出在图7和图10中显示的曲线的串扰水平的ISM频带(2.4-2.5GHz)比较，其中，实线表示仅包括充气波导管(且没有谐振器)的微波加热设备800的串扰水平，虚线表示包括具有谐振器的供给结构的微波加热设备500的串扰水平。图12示出：对于包括具有谐振器的供给结构的微波加热设备500来说，获得更小的串扰。

除了串扰减小以外，微波设备的腔的在不同频率下的双供给的优点在于，其能够对微波加热设备做出诸多可能的调节，特别是能够使腔中的加热方式最优化。例如，依旧在具有两个供给口的腔的情况下，这两个谐振器可以被构造成用于激活在腔中产生互补加热方式的模式，从而在腔中提供均匀的加热。如果第一谐振器构造成用于以第一频率传输微波，从而在腔中的特定位置产生具有热区和冷区的第一加热方式(或第一模式)，则第二谐振器可以被构造成用于以第二频率传输微波，使得在第一加热方式中热区和冷区的存在由通过第二谐振器(或第二供给口)获得的第二加热方式(或第二模式)来弥补。换言之，由于供给口(谐振器)的适当配置，第二模式场的加热方式可以消除或至少减小在第一模式场中热区和冷区的存在的影响，即，在腔中热区和冷区的存在的影响。

需要指出，在本发明中，当每个供给结构均连接到微波能量源时，可以以不同的频率同时供给微波。然而，根据应用，例如针对特定类型的负载或特定的烹饪程序(或功能)，还可以操作微波源使得向腔内进行的微波供给在两个供给口之间切换。将微波供给到腔中的这种灵活性允许在加热过程中考虑例如对负载变化(几何形状、重量或状态的变化)的受控调节。

为了实施这种类型的调节，微波加热设备500还可以包括连接到微波加热设备的微波源510和510’的控制单元580，其用于控制这些源，例如，控制它们的相应输出功率。控制单元580可以通过布置在腔中且连接到控制单元580的传感器(未示出)来获取与腔中的负载和条件有关的信息。控制单元580还可以被构造成用于在工作周期期间控制源的工作频率并在该周期期间控制源的相应工作时间。

虽然已经描述了特定的实施例，但本领域技术人员应当理解，在所附的权利要求书中限定的范围内，可以想到各种修改和替换。

例如，虽然在本申请中已经描述了具有矩形横截面的腔，但是还应当设想到在具有在任何正交曲线-线性坐标系中可描述的几何形状的腔中实施本发明，例如在具有圆形横截面的腔中实施本发明。

此外，虽然描述了仅包括两个供给结构的腔以说明串扰的减小，但可以设想到包括两个以上的供给口的腔。

Claims (13)

1.一种微波加热设备(300)，包括：

布置成用于接收待加热负载的腔(350)；以及

用于将微波供给到所述腔中的供给结构(325)，所述供给结构包括：

传输线(330)，用于传输由微波源(310)产生的微波能量；以及

谐振器(320)，所述谐振器布置在所述传输线和所述腔之间的接合处，用于操作为所述腔的供给口(320a)，其中，构成所述谐振器的内部的材料的介电常数和所述谐振器的尺寸选择成：使得对于由所述源产生的微波而在所述谐振器中建立谐振条件，并在所述传输线、所述谐振器和所述腔之间建立阻抗匹配。

2.如权利要求1所述的微波加热设备，其特征在于，构成所述谐振器的内部的材料的介电常数大于构成所述传输线的内部的材料的介电常数，并且其中，所述谐振器的横截面尺寸选择为使得其小于所述传输线的横截面尺寸。

3.如权利要求1或2所述的微波加热设备，其特征在于，所述介电材料为陶瓷。

4.如前述权利要求中的任一项权利要求所述的微波加热设备，其特征在于，所述介电常数包括在3-150的范围内，优选大于10。

5.如前述权利要求中的任一项权利要求所述的微波加热设备，其特征在于，所述谐振器用金属涂覆。

6.如前述权利要求中的任一项权利要求所述的微波加热设备，其特征在于，还包括：调整元件，所述调整元件相邻于所述谐振器布置在所述传输线中或布置在所述腔中，用于局部阻抗调节。

7.如前述权利要求中的任一项权利要求所述的微波加热设备，其特征在于，所述微波源是固态微波发生器。

8.如前述权利要求中的任一项权利要求所述的微波加热设备，其特征在于，所述传输线是波导管、同轴电缆或带状线中的其中一种。

9.如前述权利要求中的任一项权利要求所述的微波加热设备，其特征在于，所述谐振器是与所述传输线具有相同类型横截面形状的细长介电材料段。

10.如前述权利要求中的任一项权利要求所述的微波加热设备(500)，还包括至少一个额外的供给结构(525’)，所述至少一个额外的供给结构(525’)包括：

额外的传输线(530’)，用于传输由额外的微波源(510’)产生的微波辐射；以及

布置在所述额外的传输线(530’)和所述腔(550)之间的接合处的额外的谐振器(520’)，用于操作为所述腔的额外的供给口，其中，构成所述额外的谐振器的内部的材料的介电常数和所述额外的谐振器的尺寸选择成使得：对于由所述额外的源产生的微波而在所述额外的谐振器中建立谐振条件，并在所述额外的传输线、所述额外的谐振器和所述腔之间建立阻抗匹配。

11.如权利要求10所述的微波加热设备，其特征在于，所述微波源(510、510’)分别以不同的频率工作。

12.如权利要求10或11所述的微波加热设备，其特征在于，包括正交地布置在所述腔的壁处的两个供给口。

13.如前述权利要求中的任一项权利要求所述的微波加热设备，所述微波加热设备是微波炉，其中，所述腔适于接收待加热食品。

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