CN105142255A

CN105142255A - 射频加热装置

Info

Publication number: CN105142255A
Application number: CN201510289519.0A
Authority: CN
Inventors: 罗宾·威森; 罗格·威廉姆斯
Original assignee: NXP BV
Current assignee: NXP BV
Priority date: 2014-06-03
Filing date: 2015-05-29
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2035-05-29
Also published as: EP2953425A1; EP2953425B1; US10143045B2; US20150351164A1; CN105142255B

Abstract

一种射频(RF)加热装置和包括RF加热装置的微波炉。所述装置包括用于容纳要加热的物体的腔体。所述装置还包括用于产生被引入腔体的RF辐射的多个通道。每个通道包括频率合成器、功率放大器和天线。每个通道可操作用于使用公共相位参考信号产生RF辐射。每个通道可以可控地操作用于产生具有不同的相应频谱的RF辐射。可以提供正向和反向信号检测电路，正向和反向信号检测电路可操作来确定与所述腔体内的RF辐射有关的幅值、频率和/或相位信息。可以将这种信息用于自适应地控制由每个通道产生的RF辐射。

Description

射频加热装置

技术领域

本发明涉及一种射频(RF)加热装置。本发明还涉及一种包括RF加热装置的微波炉。

背景技术

诸如家用或工业微波炉等传统射频(RF)加热装置使用磁控管(magnetron)来产生RF辐射。通常，这些装置以单一频率产生辐射或者在特定频带内伪随机地产生辐射。这些装置还是体积较大的，受限于这些装置提供的引入腔体内的辐射的可控程度，其中在所述腔体内物体(例如，食物)将被加热。

最近，提出了使用固态半导体组件产生RF辐射的装置。一些传统装置使用功率分配器架构，功率分配器架构使用多路径的相位相干信号来放大并传送到腔体(例如，参照EP2,182,774A1和EP2,205,043A1)。

尽管构思简单，然而这些实现方案具有若干缺点。例如，功率分配器架构迫使在该装置内的所有天线以相同频率向腔体提供功率，这可能是需要的或可能是不需要的。

此外，在具有多个天线的系统中，天线位置往往由加热腔体的物理特性决定。由该腔体的物理特性决定的天线的理想位置可能需要相对较长的RF分布路径。RF频率下较长的分布路径产生较大损耗，还可能妨碍天线之间的相位对准。由于这个问题，在设计装置时，功率分配器架构可以施加不希望的限制。

一些传统装置试图基于反射信号调整向加热装置腔体引入的辐射的产生。例如，EP2,205,043A1描述了一种微波加热装置，能够通过基于以下操作来加热物体：减小基于具有不同配置、类型、尺寸和数量的待加热物体而产生的反射功率，在加热室的壁面内布置第一馈送部件并布置第二馈送部件以向加热室辐射由第一馈送部件接收到的反射功率从而再次加热物体，其中第二馈送部件用作多个微波供给装置，每个微波供给装置都具有辐射微波的功能。

在另一示例中，EP2,434,837A1描述了一种微波加热装置和微波加热方法，其中可以通过控制部件防止由反射功率对微波产生部件的损害，控制部件从功率检测部件接收反射功率信号和供给功率信号。在加热操作期间，控制部件执行对指定频带的频率扫描操作，频率扫描功率低于向功率馈送部件提供的额定供给功率，从而设置振荡频率并控制振荡部件的振荡频率和功率放大器部件的输出，在所述振荡频率下最小反射功率变得最小。

EP2,549,832A1描述了一种微波加热装置。US5,081,425描述了一种电压驻波比(VSWR)自适应功率放大器系统。WO2009/020530描述了一种针对气体和液体色谱的微波系统发生器和控制器。CN103152889描述了一种用于控制频率可变微波炉的功率的电路和控制方法。US4,504,718描述了一种具有固态微波振荡装置的微波加热装置。US3,953,702描述了一种固态微波炉电源。US2004/206755描述了一种使用分布式半导体源的微波加热装置。

发明内容

所附独立权利要求和从属权利要求中描述了本发明的多个方面。可以适当地合并来自从属权利要求的特征的组合与独立权利要求的特征，不仅限于权利要求明确描述的特征。

根据本发明的方面，提供了一种射频(RF)加热装置。RF加热装置包括用于容纳要加热的物体的腔体。RF加热装置包括用于产生被引入腔体的RF辐射的多个通道。每个通道包括频率合成器。每个通道还包括功率放大器。每个通道还包括天线。每个通道可操作用以使用公共相位参考信号产生RF辐射。

通过将RF加热装置的辐射产生组件分布在多个通道中，每个通道具有自己的使用公共相位参考信号的频率合成器，可以提供对引入所述装置腔体内的辐射的更好控制。例如，可以以高度灵活性将每个通道的组件布置在所述装置中。例如，本发明实施例可以允许将通道的组件(诸如，功率放大器)布置为靠近每个天线。这与传统装置相反，传统装置中，辐射产生组件的位置可能受到需要提供较长的有损分布路径的限制，这种需要还可能抑制同步。在一些实施例中，可以使用相对便宜的缆线分布公共相位参考信号，与此同时仍允许在频率合成器之间进行相位分布。

在一些示例中，可以独立地控制通道(例如，其频率合成器)。这可以允许精细地调谐引入所述腔体内的RF辐射。

本文所述类型的射频加热装置可以产生频率为300MHz≤f≤30GHz的RF辐射。可以根据应用确定频率。例如，在微波炉的领域中，通常选择操作频率以避免干扰诸如无线电和移动电话的通信装置。消费型微波炉通常使用2.4GHz到2.5GHz范围内的频率，尽管大型工业/商业型微波炉使用915MHz频带内的频率。此外，设想加热应用在433MHzISM频带内。

在一些示例中，每个通道还可以设置有相移器和/或可变的增益放大器。

所述装置可以包括用于产生公共相位参考信号的振荡器。

所述通道可以布置为不同架构，以便分布公共相位参考信号。信号发生器可以设置在通道之一中。在一个示例中，通道可以布置为菊花链架构。在另一示例中，通道可以布置为星形架构。在该示例中，信号发生器可以布置在星形的中心点处。

公共相位参考信号的频率可以低于由通道产生的RF辐射的频率。例如，公共相位参考信号可以在1-100MHz范围内。可以通过用于产生RF辐射的每个通道，将低频的公共相位参考信号上变频为较高频率。低频的公共相位参考信号的分布可以允许使用相对便宜的线缆，从而降低制造成本。

RF加热装置可以设置有控制电路。控制电路可以独立操作以便控制多个通道中的每个通道改变由每个相应通道产生的RF辐射的频率、相位和幅值中的至少一个。这样允许密切控制向该腔体引入的RF辐射。

每个通道可以可控地操作用于产生具有不同的相应频谱的RF辐射。相较于传统装置，这可以构成额外参数或自由度以用于控制向腔体内引入的RF辐射，其中传统装置的天线通常操作在公共频率下。在设置有检测电路的情况下这还可以允许检测电路使用频率分析来区分由该装置的每个通道产生的辐射。

在一些示例中，RF加热装置可以包括正向和反向信号检测电路。正向和反向信号检测电路可以操作用于确定与腔体内的RF辐射相关的幅值、频率和/或相位信息。正向和反向信号检测电路可以包括多个检测电路，每个检测电路用于确定每个相应通道的幅值、频率和/或相位信息。例如，这可以允许复阻抗加热处理状态检测以便使能对加热处理的优化。作为另一示例，可以针对加热装置腔体使用S参数数据。

在一些示例中，所述装置可操作用于分析由正向和反向信号检测电路确定的信息，并且独立自适应地控制多个通道中的每个通道以便响应于该分析而改变由每个相应通道产生的RF辐射的幅值、频率或相位中的至少一个。所述分析可以包括从反射信号分量中分离出串扰分量。针对给定通道，例如可以通过以下操作来实现这一点：

将频率与该通道的工作频谱相相应的信号分量识别为该通道的反射信号分量；以及

将频率与该装置的另一通道的工作频谱相相应的信号分量识别为串扰分量。

根据本发明的另一方面，提供了一种包括上述类型的RF加热装置的微波炉。

微波炉可以是家用微波炉或备选地是工业用微波炉。

此外，设想将根据本发明实施例的RF加热装置应用于工业过程中，或应用于照明、医疗、工业加热、汽车、船舶或航空推进系统。

附图说明

下文中，将参考附图示意性地描述本发明的实施例，其中相似的附图标记用于表示相似的元件，附图中：

图1示出了根据本发明实施例的RF加热装置；

图2示出了根据本发明另一实施例的RF加热装置；

图3示出了根据本发明另一实施例的RF加热装置；

图4示出了根据本发明另一实施例的RF加热装置；

图5示出了根据本发明实施例的在RF加热装置的腔体中正向信号、反相信号和串扰信号的产生和检测；

图6示出了在RF加热装置中RF信号的检测；以及

图7示出了根据本发明实施例的在RF加热装置中正向信号和串扰信号的频率分析。

具体实施方式

以下参考附图描述了本发明的实施例。

本发明实施例可以提供一种射频(RF)加热装置，其中将用于产生RF辐射的组件中的至少一些分布在多个单个通道中，每个通道有自己的频率合成器。在一些实施例中，这种将辐射产生组件分开到各个通道可以允许单独控制每个通道(例如，允许独立的频率、幅值和/或相位控制)。此外，本发明的实施例提供了一种射频加热装置，其中每个通道可操作用于使用公共相位参考信号来产生RF辐射。可以将公共相位参考信号用于在频率和/或相位方面同步每个通道的频率合成器。在一些实施例中，可以将公共相位参考信号设置为频率远小于要产生的辐射的RF频率。在多个独立通道之间分布公共相位参考信号不需要提供复杂的、有损的且一般昂贵的线缆，这种线缆通常用于分布较高频率的RF信号。因此，可以降低根据本发明实施例的RF加热装置的成本。

图1示出了根据本发明实施例的RF加热装置10的第一示例。所述RF加热装置10包括用于容纳要加热的物体24的腔体2。在诸如微波炉的应用的情况下，要加热的物体24通常可以包括食物或饮料。可以设置腔体2的形状和尺寸以容纳物体24。腔体2可以设置有屏蔽物以便防止腔体2内的RF辐射泄露。

该装置10包括多个通道，用于产生要通过多个端口12引入到腔体2内的RF辐射。在本实例中，尽管应认识到可以设置多于两个的通道，然而，该装置10包括两个通道4A和4B。

在该实施例中，每个通道4A、4B都包括频率合成器8。频率合成器8可以在一定范围内产生所需频率或频率序列的RF信号，以产生由通道引入腔体2中的RF辐射。在该实施例中，每个通道4A、4B还包括用于放大由频率合成器8产生的信号的功率放大器16。功率放大器16还可以包括一个或多个独立级。还可以提供可变增益放大器。

每个通道4A、4B还包括天线3。每个天线3从每个相应通道的功率放大器16接收RF信号以通过端口12将RF辐射引入腔体。每个端口12可以位于与腔体2相邻。如这里所示，由于本发明实施例允许更自由地放置用于产生RF辐射的组件，可以布置端口12和天线3以便针对特定应用(例如，烹饪)在腔体2中最优地产生辐射。在传统装置的设计中无法提供这种自由度，原因在于，如上所述，由于需要在装置内分布RF信号，妨碍在传统装置中理想地放置天线和诸如功率放大器等其它组件。

每个通道4A、4B的频率合成器8可以操作用于产生具有可变相位、幅值和/或频率的RF信号。在一些实施例中，频率合成器8可以包括振荡器和锁相环(PLL)。根据本发明的实施例，每个频率合成器8可操作用于将公共相位参考信号用于产生RF辐射，从而频率合成器8可以在频率和/或相位方面是同步的。在该实施例中，由振荡器6提供公共相位参考信号。线缆14可以用于向每个频率合成器8分布由振荡器6产生的公共相位参考信号。在一些实施例中，振荡器可以合并到通道之一中。在其它实施例中，可以单独提供振荡器6。

每个通道4A、4B的频率合成器8可以将公共相位参考信号用作用于产生RF辐射的参考，其中该RF辐射的相位相对于其它通道的频率合成器8产生的RF辐射的相位是已知的。这样，可以协调在产生RF辐射时该装置10的每个频率合成器8的操作。

提供给每个频率合成器8的公共相位参考信号的频率可以低于要由通道4A、4B产生的RF辐射的频率。在一个实施例中，公共相位参考信号的频率可以在1-100MHz范围内。由于公共相位参考信号可以具有相对低的频率，可以用于向每个通道4A、4B的频率合成器8分布公共相位参考信号的线缆14可以比在传统系统中需要的线缆更便宜，在传统系统中，用于产生RF辐射的信号在RF辐射将被引入腔体2的频率下被阻止(dispute)。由于相移在低频率下的损耗和趋势(tendency)不那么繁重，可以使用较低容限线缆来分布公共相位参考信号。这可以降低RF加热装置10的制造成本。

在振荡器6设置为与每个通道4A、4B相分离的情况下，可以将振荡器6合并到该装置10的控制电路中(图1未示出)。在一些实施例中，公共相位参考信号是可控地可变化的，例如，在控制电路的控制下。

可以将多种不同架构用于分布公共相位参考信号。例如，可能需要菊花链架构。在该示例中，该装置10的第一通道接收公共相位参考信号或自己包含用于产生公共相位参考信号的振荡器6。该通道的频率合成器可以使用公共相位参考信号来产生RF辐射。然后，可以将公共相位参考信号传递到下一通道。下一通道的频率合成器可以使用该公共相位参考信号，并可以将该信号传递到其它通道等。

在具有菊花链架构的装置的操作示例中，为了实现需要相位一致性的通道的单频操作，第一通道可以接收或产生第一频率的公共相位参考信号，然后对公共相位参考信号进行分频以便降低公共相位参考信号的频率，然后传递到下一通道。例如，可以向第一通道提供10MHz参考，通道的合成器可以将该频率除以10以便产生1MHz内部参考频率。可以缓冲这个内部参考频率，然后将其分布到第二通道，此后可以使用该内部参考频率而无需进一步划分。这种方法可以确保通道是相位锁定的并且是相位确定的，而无需请求在RF频率使用功率分配器。

在另一示例中，星形架构可以用于分布公共相位参考信号。在这种示例中，公共相位参考信号可以产生在星形的中心点处。例如，该装置10的第一通道可以包括用于产生公共相位参考信号的振荡器，然后可以将线缆用于向装置10的多个其它通道直接分布公共相位参考信号。在另一示例中，振荡器可以设置为与该架构中心点的通道分离，并直接分布到用于产生RF辐射的多个通道的每个通道。图1的实施例构成了星形架构的示例。

可以设想其它架构。例如，可以使用层级式树状架构。

图1的实施例还可以包括用于监控与引入腔体2中的RF辐射相关的正向和反向信号的特征。这些特征可以包括定向耦合器18，通过正向信号耦合路径20和反向信号耦合路径22将定向耦合器18连接到正向和反向信号检测电路24。如下文所详述，正向和反向信号检测电路24可以监控通过天线3引入到腔体2的RF信号，并还可以监控反射回来的辐射。此外，在包括多个天线3的装置10中，可以在不同端口的天线3处接收到由第一端口的天线3产生的RF辐射的至少一部分。可以通过每个通道4A、4B的正向和反向信号检测电路24，来监控并评估这种串扰信号以及反射信号(统称为反向信号)和正向信号。在一些实施例中，该装置10可操作用于响应于电路24对正向和反向信号的检测和/或监控，来修改引入腔体2的RF辐射。

附图2-4中的每个示出了根据本发明示例实施例的RF加热装置10的通道4之一。

在图2的实施例中，通道4包括频率合成器8。如上所述，频率合成器8可以利用由该通道4接收到的公共相位参考信号。频率合成器8可以向IQ调制器7提供频率合成器8所产生的信号，IQ调制器7可以产生针对该通道的相位调制。IQ调制器7可以是相干正交调制器。此外，提供高功率放大器部件(16A、16B)，其中高功率放大器部件可以在多种配置(包括单端晶体管、推挽晶体管封装或多个晶体管的正交或同相组合布置)中使用例如LDMOS或CaN高功率晶体管器件。使用特定正交组合布置(图4)可以允许针对该装置的每个通道4使用较高功率，同时在存在反射功率的情况下提供附加的鲁棒性并保持效率。IQ调制器7还可以通过数模转换器(DAC)34从控制器30接收控制信号。使用这种类型的正交组合布置可以允许针对该装置的每个通道4使用较高功率，并可以提供附加的鲁棒性。

在从频率合成器8接收到的信号和控制器30的控制下，IQ调制器7可以产生RF信号，然后将该RF信号传递到可变增益放大器28，随后传递到一个或多个功率放大器级16A、16B。如上所述，功率放大器级16A、16B可以包括LDMOS或GaN功率晶体管。使用图2中布置的IQ调制器7可以允许控制器30选择并调整正向信号的幅值、相位和频率，以便控制该腔体2中的RF辐射。

在备选实施例中，代替使用正交调制器和例如DAC34的低频DAC进行相位调制，可以使用数字中间频率外差(digitalintermediatefrequencyheterodyne)架构来实现相同目标，这种架构具有单个的更高速的DAC、滤波器、混频器以及可选地附加滤波器。在这种示例中，可以直接根据DAC波形控制正向信号的相位。

RF信号可以从功率放大级16A、16B接着传递到定向耦合器18，并随后通过天线引入腔体2(图2未示出)。

这种布置可以提供对由通道4产生的RF辐射的密切控制。控制器30本身可以本地设置在通道4中，或可以集中设置在负责控制多个通道的公共控制器中。在将控制器本地设置在每个通道4中的情况下，控制器本身可以从集中化的控制器接收其他控制指令。这样，可以协调由每个通道产生的RF辐射的频率、相位和幅值。

通过E向信号耦接路径20和反向信号耦接路径22将定向耦合器18连接至检测电路，以便监控正向和反向RF信号。在图2的示例中，检测电路包括：正向信号检测电路240，通过正向信号耦接路径连接到定向耦合器18；以及单独的反向信号检测电路242，通过反向信号耦接路径22连接到定向耦合器18。正向信号检测电路240和反向信号检测电路242分别均包括IQ解调器。每个IQ解调器可以是相干正交解调器，并且可以包括正交组合布置的功率晶体管，诸如LDMOS或GaN功率晶体管。

可以将IQ解调器连接至频率合成器8以便允许对检测到的正向和反向信号执行正确解调(例如，相干下变频)。可以通过模数转换器32(ADC)向控制器30提供每个IQ解调器的输出。ADC可以数字化同相信号和正交的信号以便表示对正向和反向信号的复合(complex)测量。这样可以向控制器提供复合的正向和反向信号系数测量。因此，针对正向信号检测电路240和反向信号检测电路242使用IQ解调器可以允许向控制器提供与正向和反向信号有关的的幅值、频率和相位信息。

如下所详述，由正向和反向信号检测电路提供给控制器30的信号可以被用于监控从腔体2引入并返回的RF辐射，可以由控制器30使用这种监控的结果以便改变每个通道4的操作，从而修改向腔体2引入的RF辐射。在一些示例中，可以随着时间执行这种监控以便观察到耦合在该腔体内的能量的任何改变。这些观察到的改变可以向控制器通知对被引入腔体2的RF辐射的修改。

图3示出了根据本发明实施例的RF加热装置10的另一示例。在该实施例中的正向信号产生组件与结合图2所述的组件相同。然而，在该示例中，正向和反向信号检测电路可以包括对数功率检测器或RMS功率检测器。具体地，可以通过正向信号耦接路径20将第一对数或RMS功率检测器260连接至定向耦合器18，可以通过反向信号耦接路径22将第二对数或RMS功率检测器262连接至定向耦合器18。因此，如图3所示，正向和反向信号检测电路可进行简单操作，以便监控正向和反向信号的标量功率并将该信息传递到控制器30。这种简化排列可以降低与制造RF加热装置10相关的成本，其中不希望监控多种正向和反向信号的相位或频率。可以通过模数转换器32(ADC)将每个检测器260和262的输出提供给控制器30。

图4示出了根据本发明实施例的RF加热装置10的通道4的另一实施例。如下所示，图4所示的正向信号产生组件与结合图2和3所述的布置不同。尽管在图4的实施例中的正向和反向信号检测电路与以上结合图2所述的电路相同，然而设想图4所示的正向信号产生组件的布置还可与使用结合图3所述的类型的标量功率检测电路相兼容。

在图4的实施例中，IQ调制器7的输出被连接到RF开关36。RF开关36可以用作隔离器开关。在开关36的第一位置中，将IQ调制器7的输出连接到增益可变放大器28，随后连接到功率放大器16。在开关36的第二位置中，将IQ调制器7与其它正向信号产生组件断开。这可以允许在反向信号检测电路242和/或控制器30检测到较大反向信号的情况下，IQ调制器7、DAC34和控制器30与其它正向信号产生组件相隔离。RF开关36还可以用于当频率合成器8在频率跳变期间是未锁定时消隐(blanking)RF输出，以便确保任何带外辐射的功率较低，适合用于满足EMC要求。

在该实施例中，功率放大器16的输出可以连接到定向耦合器48，定向耦合器48可以向其他功率放大级46A、46B、46C、46D提供信号。可以将这些功率放大器的输出提供给环形器50A、50B，进而从环形器50A、50B提供给其他功率正交合并器52(可以是高功率正交合并器)。这种布置可以实现在单个功率器件的功率等级以上的高功率通道。类似地，非正交合并器(例如，可以使用“y”合并器)。然后，RF信号可以经由定向耦合器18传递至天线(未示出)，以便接着引入到该装置10的腔体2。可以将环形器50A、50B的布置用于保护放大器46A、46B、46C、46D，如US3,953,702所述。

本领域技术人员应认识到所有实施例所示的小信号组块(例如，如2所示的ADC32、DAC34、IQ调制器7、可变增益放大器28和检测电路240和242以及图3和图4中的相应组件)可以集成为灵活且低成本的RF集成电路，而不必对这里提出和讨论的架构进行任何基本改变。

如上所述，定向耦合器18允许连接针对正向/反向信号检测的检测电路240和242。

例如，如结合图2和4所示，在一些实施例中，正向和反向信号检测电路可以操作用于检测关于正向和反向RF信号的幅值、相位和频率。例如，该电路可以包括IQ解调器。因此，在一些示例中，可以监控腔体2内的RF辐射的幅值、相位和频率。这样有可能进行监控并响应于监控结果来调整腔体2内的RF辐射的幅值、相位和/或频率。这样可以有助于例如在烹饪食物或饮料期间或在工业材料或处理的加热期间，自适应地控制在腔体2内存在的RF辐射。用于监控正向和反向功率检测的现有技术使用对数放大器来检测正向和反向信号的功率。然而，这种类型的放大器通常无法提供真实功率读数，特别是腔体2中的RF辐射包含多个不同频率的情况下。此外，针对正向和反向功率检测的传统监控技术无法区分由不同天线引入腔体的RF辐射。因此，难以或无法获得诸如针对在来自一个源的一个端口处的一个信号的实际返回损耗的因子。

通过针对每个通道4检测正向和反向信号的幅值、频率和/或相位信息，从而提供用于确定该RF加热装置的腔体2内的条件的附加信息。原则上，可以启用附加信息来提供反馈机制，以便密切控制在腔体内的RF辐射。因此，在一些示例中，如上所述，该装置10可以基于由正向和反向信号检测电路收集的信息，改变每个通道4向腔体2引入的RF辐射的参数(幅值、频率、相位)。由于每个通道4包括它自己的频率合成器8，可以以通道为基础执行这种对引入该腔体内的RF辐射的调整。

如上所述，反向信号可以包括与从给定通道的正向信号反射回的RF辐射有关的分量，还可以包括与通过不同通道引入到腔体2中的RF辐射有关的分量。在一些实施例中，每个通道可以操作在不同频谱下，从而可以使用频率分析逐通道地将与反向信号相关的辐射分成多个分量。例如，可以使用快速傅里叶变换技术来执行这种频率分析。

对与由多个通道产生的不同频率的辐射相关的反向信号的贡献的分割还可以用于管理由每个相应通道产生的RF辐射的频率之间的互调制。该腔体内的RF辐射的互调制可能导致落在针对该RF加热装置的操作分配的频率之外的干扰信号。可以使用频率分析以便通过密切监控并调谐在每个通道处产生并接收的RF辐射，来提供对这些互调制效果的密切控制。

图5示出了根据本发明实施例的与RF加热装置10的腔体2中的RF辐射相关的正向和反向信号的产生和检测。在该示例中，该装置10包括两个通道64A和64B。每个通道64A和64B可以是上述类型的通道。应认识到可以包括其它通道。

在图5中，第一通道64A将RF辐射70引入腔体2。第二通道64B将RF辐射74引入腔体2。将通过通道64A引入腔体2的RF辐射70的一部分反射回通道64A。可以通过通道64A的检测电路24来检测这种反射辐射72。类似地，由通道64B引入腔体2的辐射74的一部分将会被反射回通道64B。可以通过通道64B的检测电路24来检测这种反射辐射76。在图5中，标记为78的箭头示意性地示出了在两个通道64A、64B之间的串扰。串扰78与在通道64B(直接地或通过在腔体2内的反射)接收到的由通道64A引入腔体2的辐射72的一部分相关，并且与在通道64A(同样，直接地或在腔体2内反射之后)接收到的由通道64B引入腔体2的辐射74的一部分相关。因此，在每个通道64A和64B处，由检测电路24检测到的反向信号包括反射分量(与由该通道产生的辐射相对应)和串扰分量(与由另一通道产生的辐射相对应)。在一些情况下，反向信号还可以包括互调制分量。

图6示意性地示出了传统上无法区分反射辐射72或76和与每个通道检测到的反向信号中的串扰78相关的辐射。因此，如果不是不可能，难以分离串扰分量与反向信号，从而妨碍在腔体内的RF辐射的真实状态的评估。在图6中，端口12A输出辐射70并接收反射信号72。端口12B输出辐射74并接收反射辐射76。该示例中的每个通道操作在相同频率下。

端口12A还接收与经由端口12B引入腔体2的辐射相关的串扰分量78B。类似地，端口12B还接收与经由端口12A引入腔体2的辐射相关的串扰分量78A。在仅检测到量值(magnitude)信息的情况下(例如，使用传统对数放大器)，无法区分在端口12A接收到的分量72和78B或区分在端口12B接收到的分量76和78A。即使有可能对辐射进行频率分析，通常仍不可能区分这些分量。图6中示出了针对两个端口12A和12B中的每个端口的幅值与频率图。如针对端口12A所示，分量78B通常与反射分量72占据相同频率，针对端口12A所示，串扰分量78A通常与反射分量76占据相同频率。

根据本发明的实施例，通过将通道操作在不同频率下并通过对反向信号进行频率分析(例如，使用快速傅里叶变换或其它技术)，可以区分反射分量和串扰。图7示意性地示出了该原理。

在图7中，与端口12A相关的通道将第一频率的辐射引入腔体2，与端口12B相关的通道将不同的第二频率的辐射引入腔体2。在这种情况下对端口12A处接收回的辐射进行频率分析可以区分反射信号72和串扰分量78B，这是由于反射信号72和串扰分量78B在频谱中将占据不同区域。相似地，在端口12B，由于可以区分反射分量76与串扰分量78A，这是由于反射分量76与串扰分量78A同样会占据不同频率。

可以使用结合图2和4所述的相同类型的反向信号检测电路，来实现以这种方式对反向信号的频率分析。如上所述，这种类型的电路可以操作用于确定反向信号的幅值、频率和相位。

这样，可以单独使用频率分析以便监控、测量和评估引入腔体2中并且在与RF加热装置10的通道相关的每个端口处接收回的辐射。如上所述，这可以允许紧密控制在腔体内存在的RF辐射。例如，可以将其用于管理上述互调制问题。还可以允许优化在腔体2内的腔体功率保持行为，这可以产生用于烹饪给定类型食物或饮料的优化RF场。

因此，描述了一种射频(RF)加热装置以及包括RF加热装置微波炉。该装置包括用于容纳要加热物体的腔体。该腔体还包括用于产生要引入到腔体内的RF辐射的多个通道。每个通道包括频率合成器、功率放大器和天线。每个通道可操作用于使用公共相位参考信号产生RF辐射。每个通道可以可控地操作用于产生具有不同的相应频谱的RF辐射。正向和反向信号检测电路可以设置为可操作用来确定与该腔体内的RF辐射相关的幅值、频率和/或相位信息。这种信息可以用于自适应地控制由每个通道产生的RF辐射。

尽管描述了本发明的特定实施例，然而应认识到可以在要求保护的发明范围内进行多种修改/添加和/或替代。

Claims

1.一种射频RF加热装置，包括：

腔体，用于容纳要加热的物体；

多个通道，用于产生要引入所述腔体的RF辐射，其中每个通道包括：

频率合成器；

功率放大器；以及

天线

其中每个通道可操作用于使用公共相位参考信号来产生所述RF辐射。

2.根据权利要求1所述的RF加热装置，包括用于产生公共相位参考信号的振荡器。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的RF加热装置，其中所述通道被布置为菊花链架构以便分布公共相位参考信号。

4.根据权利要求2所述的RF加热装置，其中将通道布置为星形架构，以便分布公共相位参考信号，其中所述信号产生器位于星形的中心点。

5.根据任一前述权利要求所述的RF加热装置，其中所述信号发生器被包括在所述通道之一内。

6.根据任一前述权利要求所述的RF加热装置，其中所述公共相位参考信号的频率低于由通道产生的RF辐射的频率。

7.根据权利要求6所述的RF加热装置，其中公共相位参考信号的频率在1-100MHz范围内。

8.根据任一前述权利要求所述的RF加热装置，还包括控制电路，可独立操作以便控制所述多个通道中的每个通道改变由每个相应通道产生的RF辐射的频率、相位和幅值中的至少一个。

9.根据任一前述权利要求所述的RF加热装置，其中每个通道可控地操作以便产生具有不同的相应频谱的RF辐射。

10.根据任一前述权利要求所述的RF加热装置，还包括正向和反向信号检测电路，可操作用于确定与腔体内的RF辐射相关的幅值、频率和/或相位信息。

11.根据权利要求10所述的RF加热装置，其中所述正向和反向信号检测电路包括多个检测电路，每个检测电路用于确定针对每个相应通道的幅值、频率和/或相位信息。

12.根据权利要求10或权利要求11所述的RF加热装置，其中所述装置可操作用于分析由正向和反向信号检测电路确定的信息，独立控制所述多个通道中的每一个通道以便响应于所述分析自适应地改变由每个相应通道产生的RF辐射的幅值、频率和相位中的至少一个。

13.根据权利要求12所述的RF加热装置，其中所述分析包括从反射信号分量中分离出串扰分量。

14.根据权利要求13所述的RF加热装置，其中从反射信号分量中分离出串扰分量包括：针对给定通道，

将频率与通道的工作频谱相对应的信号分量识别为所述通道的反射信号分量；以及

将频率与所述装置的另一通道的工作频谱相对应的信号分量识别为串扰分量。

15.一种微波炉，包括任一前述权利要求所述的RF加热装置。