CN105071017A - 一种用于微波加热的天线及微波加热设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微波加热技术领域，公开了一种用于微波加热的天线及微波加热设备，该天线包括：传输天线杆；馈入天线杆，该馈入天线杆的第一端部与所述传输天线杆的第一端部连接，以使得所述传输天线杆和所述馈入天线杆连接后呈L型；短路天线杆，该短路天线杆的第一端部连接至所述传输天线杆和所述馈入天线杆的连接端；以及接地天线杆，该接地天线杆的第一端部连接至所述短路天线杆的第二端部，该接地天线杆的第二端部接地。本发明通过一种新型的天线来使微波源产生的微波高效地传递到被加热的食物上，不需要使用任何额外的阻抗匹配电路就能实现与微波源的阻抗匹配，结构简单，易于匹配调试。

Description

一种用于微波加热的天线及微波加热设备

技术领域

本发明涉及微波加热技术，具体地，涉及一种用于微波加热的天线及微波加热设备。

背景技术

半导体微波加热技术主要分为微波源技术、馈入技术、控制技术三个部分，这三个部分都对微波加热食物的性能具有决定性的意义。近年来，半导体微波加热技术不断进步，然而，目前的半导体微波加热装置所采用的馈入技术也多种多样，最常用的是探针天线，这种天线结构简单，但调节起来非常困难，并且在同时采用多个探针天线馈入的情况下，对各个天线之间的隔离度的调节比较困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于微波加热的天线及微波加热设备，以提供一种便于调节的天线来用于微波加热。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于微波加热的天线，该天线包括：传输天线杆；馈入天线杆，该馈入天线杆的第一端部与所述传输天线杆的第一端部连接，以使得所述传输天线杆和所述馈入天线杆连接后呈L型；短路天线杆，该短路天线杆的第一端部连接至所述传输天线杆和所述馈入天线杆的连接端；以及接地天线杆，该接地天线杆的第一端部连接至所述短路天线杆的第二端部，该接地天线杆的第二端部接地。

相应地，本发明还提供了一种微波加热设备，包括：一个或多个以上所描述的用于微波加热的天线。

通过上述技术方案，本发明通过一种新型的天线来使微波源产生的微波高效地传递到被加热的食物上，不需要使用任何额外的阻抗匹配电路就能实现与微波源的阻抗匹配，结构简单，易于匹配调试。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明提供的用于微波加热的天线的结构示图；

图2是本发明提供的微波源与天线直接连接的结构示图；

图3(a)和图3(b)是本发明提供的天线与射频连接器连接的不同角度的结构示图；

图4是本发明提供的另一天线与射频连接器连接的结构示图；

图5是本发明提供的微波源与天线间接连接的结构示图；

图6(a)和图6(b)是本发明提供的天线插入微波加热腔体的两种不同的方式。

附图标记说明

100天线101传输天线杆

102馈入天线杆103短路天线杆

104接地天线杆105接地面

200微波源300射频连接器

301接地板302外导体

303内导体400微波加热腔体

500波导盒

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1是本发明提供的用于微波加热的天线的结构示图，如图1所示，该天线100包括传输天线杆101、馈入天线杆102、短路天线杆103和接地天线杆104。其中，馈入天线杆102的第一端部与传输天线杆101的第一端部连接，以使得传输天线杆101和馈入天线杆102连接后呈L型，短路天线杆103的第一端部连接至传输天线杆101和馈入天线杆102的连接端，接地天线杆104的第一端部连接至短路天线杆103的第二端部，该接地天线杆104的第二端部接地。

图1示出了以上所描述的天线100的结构的一种示例，为了便于描述，在图1中，设传输天线杆101的长度为L，短路天线杆103的长度为S，接地天线杆的长度为H。馈出天线杆102的上端部(即馈出天线杆102的第一端部)与传输天线杆101的左端部(即传输天线杆101的第一端部)连接，从图1中可以看出，传输天线杆101与馈入天线杆102连接后呈L型。短路天线杆103的右端部(即短路天线杆103的第一端部)连接至传输天线杆101和馈入天线杆102的连接端，如图1所示，短路天线杆103的右端部连接至传输天线杆101的左端部及馈入天线杆102的上端部。接地天线杆104的上端部(即接地天线杆104的第一端部)连接至短路天线杆103的左端部(即短路天线杆103的第二端部)，接地天线杆104的下端部(即接地天线杆104的第二端部)与接地面连接(即接地)。其中，馈入天线杆102的第二端部(即图1中所示的馈入天线杆102的下端部)即为馈入点。

换句话说，图1所示的天线100是由长为L的终端开路的传输天线杆101和长为S的终端短路的短路天线杆103并联形成，其中，该短路天线杆103通过长为H的接地天线杆104接地。

在图1所示的天线100中，开路端(指的是传输天线杆101的右端部)到馈入点可以等效成电阻和电容的并联(谐振时开路)，短路端(指的是短路天线杆103的左端部)到馈入点可以等效成电阻和电感的串联(谐振时短路)，当天线100谐振时，电流主要分布在天线100的水平部分(即传输天线杆101和短路天线杆103)和对地短路部分(即接地天线杆104)，馈电支路(即馈入天线杆102)基本无电流分布。

其中，传输天线杆101的长度L、短路天线杆103的长度S及接地天线杆104的长度H的值决定了天线100的输入阻抗、谐振频率、天线带宽等性能。天线100的输入阻抗需要与微波源的阻抗匹配才能保证传输的高效率，并且天线100的输入阻抗也是在实验调试中需要重点优化的参数，在实际应用中，需要按需求调节天线100的谐振频率，以使天线100能谐振在需要的所有频率上。目前，在微波加热时主要采用的微波频段为2.4GHz至2.5GHz，所以天线100就是需要工作在这100MHz的带宽内。

传输天线杆101的长度L对天线100的谐振频率和输入阻抗的影响最为直接。当L增加时，天线100的谐振频率降低，输入阻抗减小，天线100呈感性；反之，当L减小时，天线100的谐振频率升高，输入阻抗变大，天线100呈容性。在设计时，通常将传输天线杆101的长度L与接地天线杆104的长度H的值之和设计为1/4个工作波长。

H和S的值对天线性能的影响比较复杂，具体为，当H增加时，天线100的谐振频率会随之降低，输入阻抗的电阻分量会随之增加，电抗部分也会随之增加，此时电抗部分逐渐呈现电感性质。当H减小时，天线100的谐振频率会随之升高，输入阻抗的电阻分量会随之减小，电抗部分也会随之减小，此时电抗部分逐渐呈现电容性质。当S增加时，天线100的谐振频率会随之升高，输入阻抗的电阻分量会随之减小，电抗部分也会随之减小，此时电抗部分逐渐呈现电容性质。当S减小时，天线100的谐振频率会随之降低，输入阻抗的电阻分量会随之增加，电抗部分也会随之增加，此时电抗部分逐渐呈现电感性质。

通过以上分析可以看出，可以通过调节本发明提供的天线100的H、S、L三个参数的值，可使天线100谐振在任意的频率上，并且可使天线100的输入阻抗非常接近50Ω(一般情况下，微波源按50Ω做匹配设计)。本发明提供的天线100不需要使用任何额外的阻抗匹配电路，就能实现与微波源的阻抗匹配，为天线100的设计提供了极大的自由。

通过以上分析可以看出，本领域技术人员可以根据实际情况来调节L、S、H的值，当然，在需要的情况下，短路天线杆103的长度S可以为零，在这种情况下，天线100可以通过传输天线杆101和馈入天线杆102的连接端接地。

图2是本发明提供的微波源与天线直接连接的结构示图，如图2所示，本发明提供的天线100可以与微波源200直接连接，该微波源200是用于产生并放大微波的。在微波源200与天线100直接连接的情况下，天线100的馈入天线杆的第二端部(即馈入点)与微波源200输出点连接，此时天线100的接地天线杆104的第二端部(即接地天线杆104的接地端)可以与微波源200的接地端共地。微波源与天线直接连接的方式成本最低，涉及部件最少。

与图2所示的微波源与天线直接连接的方式不同，微波源与天线还可以通过射频连接器间接连接，图3(a)和图3(b)是本发明提供的天线与射频连接器连接的不同角度的结构示图，在天线100通过射频连接器300与微波源连接的情况下需要在天线100与射频连接器300之间设置一接地板301，该接地板301的第一表面与射频连接器300的外导体302连接，该接地板301的第二表面与接地天线杆104的第二端部连接，馈入天线杆102的第二端部与射频连接器300的内导体303连接。

图4是本发明提供的另一天线与射频连接器连接的结构示图，如图4所示，在图1所示的天线100的短路天线杆103的长度S为零的情况下，天线100通过传输天线杆101和馈入天线杆102的连接端接地。

结合图1，本领域技术人员应当理解，馈入天线杆102与接地板301无连接。

图5是本发明提供的微波源与天线间接连接的结构示图，如图5所示，天线100通过配对的两个射频连接器300与微波源200连接。

本发明中所采用的射频连接器300为现有技术中常用的装置，射频连接器300与微波源200的连接也为现有技术中常用的连接方式，具体来说，微波源200的输出端与射频连接器300连接，在图5所示的微波源与天线间接连接的结构中，可以通过配对的两个射频连接器300将微波源200与天线100连接，这两个射频连接器300型号配对，若一个为阴头，则另一个为阳头。其中两个射频连接器300可以通过以下连接方式中的任意一种方式相连：焊接式连接、推入式连接、卡扣式连接、插入式连接、螺纹式连接、或使用电缆连接等。

图6(a)和图6(b)是本发明提供的天线插入微波加热腔体的两种不同的方式。图6(a)所示的是天线100直接插入微波加热腔体400的方式，在这种方式下，可以通过以上所描述的接地板301将射频连接器300和微波源200连接至微波加热腔体400，以使得天线100可以直接插入微波加热腔体400。

图6(b)所示的是天线100通过波导盒500插入微波加热腔体400的方式，在这种方式下，可以通过以上所描述的接地板301将射频连接器300和微波源200连接至波导盒500，这种方式适用于需要波导盒500来耦合微波源200的电磁波的情况。

图6(a)和图6(b)所示的情况均是微波源200与天线100间接连接的情况，本领域技术人员应当理解，也可以采用图2所示的天线100与微波源200直接连接的方式，在天线100与微波源200直接连接的情况下，可以将微波源200与微波加热腔体400直接连接，以使得天线100可以直接插入微波加热腔体400。

相应地，本发明还提供了一种微波加热设备，该设备包括一个或多个以上所描述的用于微波加热的天线100，在图6(a)和图6(b)中，均示出了该微波加热设备包括三个以上所描述的用于微波加热的天线100的情况，当然，本发明不限于此，具体所采用的天线100的数量可以根据实际情况而定。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种用于微波加热的天线，其特征在于，该天线包括：

传输天线杆；

馈入天线杆，该馈入天线杆的第一端部与所述传输天线杆的第一端部连接，以使得所述传输天线杆和所述馈入天线杆连接后呈L型；

短路天线杆，该短路天线杆的第一端部连接至所述传输天线杆和所述馈入天线杆的连接端；以及

接地天线杆，该接地天线杆的第一端部连接至所述短路天线杆的第二端部，该接地天线杆的第二端部接地。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述短路天线杆的长度为零，从而所述天线通过所述传输天线杆和所述馈入天线杆的所述连接端接地。

3.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述传输天线杆的长度与所述接地天线杆的长度之和为1/4个工作波长。

4.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述天线与微波源直接连接，其中所述馈入天线杆的第二端部与所述微波源的输出点连接。

5.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述天线通过射频连接器与微波源间接连接。

6.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，在所述天线与所述射频连接器之间设置有接地板，该接地板的第一表面与所述射频连接器的外导体连接，该接地板的第二表面与所述接地天线杆的第二端部连接，所述馈入天线杆的第二端部与所述射频连接器的内导体连接。

7.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，所述天线通过配对的两个射频连接器与所述微波源连接。

8.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，所述两个射频连接器通过以下连接方式中的任意一种方式相连：焊接式连接、推入式连接、卡扣式连接、插入式连接、螺纹式连接、或使用电缆连接。

9.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，所述天线通过以下方式中的任意一种方式插入微波加热腔体：直接插入或通过波导盒插入。

10.一种微波加热设备，其特征在于，包括：

一个或多个权利要求1-9中任一项权利要求所述的用于微波加热的天线。