CN105390785A - 一种微波炉、矩形波导及其确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及家电领域，公开了一种微波炉、矩形波导及其确定方法，所述矩形波导的长边Wlength的长度范围为35mm至45mm，所述矩形波导的宽边a的长度范围为70mm至90mm，所述矩形波导的窄边b的长度范围为30mm至44mm，以及微波馈入口的中心与所述矩形波导的一短路面之间的距离Slength的范围为16mm至24mm，以降低微波源所产生的微波在传递过程中的损耗，从而既节约了能源又提高了微波炉的效率。

Description

一种微波炉、矩形波导及其确定方法

技术领域

本发明涉及家电领域，具体地，涉及一种微波炉、矩形波导及其确定方法。

背景技术

微波炉是现代家庭中普遍使用的厨房电器，用来加热或烹饪的食物。微波炉通常包括电源、微波源、腔体、炉门等部分。其中，微波源是产生微波的核心部件，而微波源产生的微波大多需要通过波导来传递至微波炉的腔体，以实现食物加热。波导的尺寸会对微波源所产生的微波的损耗产生影响，如果尺寸选择不当，微波的损耗会极为严重，从浪费了能源并降低了微波炉的使用效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种微波炉、矩形波导及其确定方法，该矩形波导能够降低微波源所产生的微波在传递过程中的损耗，从而既节约了能源又提高了微波炉的效率。

为了实现上述目的，本发明提供一种矩形波导，所述矩形波导的长边Wlength的长度范围为35mm至45mm，所述矩形波导的宽边a的长度范围为70mm至90mm，所述矩形波导的窄边b的长度范围为30mm至44mm，以及微波馈入口的中心与所述矩形波导的一短路面之间的距离Slength的范围为16mm至24mm。

相应地，本发明还提供一种微波炉，所述微波炉包括上述矩形波导。

另一方面，本发明还提供一种矩形波导确定方法，所述确定方法包括：将微波馈入口的中心与所述矩形波导的一短路面之间的距离Slength设置为波导波长的四分之一，将所述矩形波导的长边Wlength、宽边a、窄边b中的两者X1和X2设定为在各自预定范围内的值；使剩余一者X3在其预定范围内变化，并记录每次变化所述矩形波导中的驻波值；将所述X1和X2改变为各自预定范围内的其它值，使所述X3在其预定范围内变化，并记录每次变化所述矩形波导中的驻波值；以及将对应于最小驻波值的X3的值作为X3的确定值。

通过上述技术方案，将所述矩形波导的长边、宽边、窄边及微波馈入口的中心与所述矩形波导的一短路面之间的距离设定为一定范围内的值，以降低微波源所产生的微波在传递过程中的损耗，从而既节约了能源又提高了微波炉的效率。

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是根据本发明一种实施方式的矩形波导的结构示意图；

图2为微波馈入口的位置示意图；

图3是根据本发明一种实施方式确定矩形波导宽边a的确定值的流程图；

图4是波导驻波随宽边a变化的曲线图；

图5是波导驻波随窄边b变化的曲线图；

图6是波导驻波随长边Wlength变化的曲线图；

图7为安装有根据本发明一种实施方式提供的矩形波导的微波炉的结构示意图；

图8为安装有根据本发明另一实施方式提供的矩形波导的微波炉的结构示意图；

图9是用于试验的具有短路活塞的矩形波导；以及

图10是矩形波导的参数取最优值时驻波测试图示。

附图标记说明

1微波馈入口2微波馈出口

3短路面4、5矩形波导

6短路活塞

a宽边b窄边

Wlength长边

Slength微波馈入口的中心与短路面之间的距离

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。

为了提供一种波导以降低微波在波导中传递过程的损耗，本发明提供了一种矩形波导确定方法。图1是根据本发明一种实施方式的矩形波导的结构示意图。如图1所示，在该实施方式中，矩形波导4可以包括长边Wlength、宽边a、窄边b以及微波馈入口1的中心与所述矩形波导4的一短路面3之间的距离Slength，该距离Slength在设计中通常为四分之一个波导波长的整数倍(如图2所示)，为了使波导盒尺寸更小，一般选用一倍，这样，最小尺寸通常为30mm左右；其中所述短路面可以为相邻的宽边与窄边所形成的面，并可以与微波馈出口2相对。如图1所示，微波馈入口1位于所述长边Wlength与宽边a形成的面上。当然，图1仅仅给出了示意性示例，本领域技术人员可以对矩形波导4上微波馈入口1、微波馈出口2以及短路面3的相对位置进行其他合适的布置。

其中，本发明提供的矩形波导确定方法可以包括：将微波馈入口1的中心与所述矩形波导4的一短路面3之间的距离Slength设置为波导波长的四分之一，将所述矩形波导4的长边Wlength、宽边a、窄边b中的两者X1和X2设定为在各自预定范围内的值；使剩余一者X3在其预定范围内变化，并记录每次变化所述矩形波导中的驻波值；将所述X1和X2改变为各自预定范围内的其它值，使所述X3在其预定范围内变化，并记录每次变化所述矩形波导中的驻波值；以及将对应于最小驻波值的X3的值作为X3的确定值。

针对X1和/或X2，采用上述确定X3的确定值的步骤，确定所述X1和/或X2的确定值，如此确定矩形波导4的上述参数的确定值，从而提供降低微波在波导中传递过程的损耗的矩形波导。

例如，图3是根据本发明一种实施方式确定矩形波导宽边a的确定值的流程图。如图3所示，在步骤30处，将微波馈入口1的中心与所述矩形波导4的短路面3之间的距离Slength设定为波导波长的四分之一并将窄边b、长边Wlength设定在各自的预定范围内，例如，窄边b的预定范围可以为30mm至50mm，长边Wlength的预定范围可以为40mm至110mm；在步骤31处，使宽边a在其预定范围(例如60mm至100mm)内变化，并记录每次变化所述矩形波导4中的驻波值；在步骤32处，将窄边b、长边Wlength改变为各自预定范围内的其它值，使宽边a在其预定范围内变化，并记录每次变化矩形波导4中的驻波值；在步骤33处，将对应于最小驻波值的宽边a的值作为宽边a的确定值。然后，可以采用上述步骤分别针对窄边b、长边Wlength来确定其各自的确定值。对于上述确定过程可以借助仿真来实现。

通过本发明提供的矩形波导确定方法可以确定出矩形波导4满足以下项中的至少一者：所述Wlength的确定值(长度)为90mm；所述a的确定值(长度)为80mm；所述b的确定值(长度)为40mm；以及所述Slength的长度为波导波长的四分之一左右，例如为30mm。上述各参数的确定值为优选值，本发明还基于这些优选值确定的各参数值的确定范围，以下将进行详细描述。

本发明提供的确定方法还包括以下至少一者：将所述距离Slength设置为波导波长的四分之一并将所述X1和X2设定为各自的确定值，使所述X3在其预定范围内变化，并将对应于驻波预定范围内的驻波的X3的范围作为X3的确定范围；以及针对X1和/或X2，采用上述确定X3的确定范围的步骤，确定所述X1和/或X2的确定范围。

将所述Wlength的长度设置为90mm，所述b的长度设置为40mm，所述Slength设置为30mm，例如通过仿真计算宽边a在60mm至100mm内变化时波导驻波的变化。图4是波导驻波随宽边a变化的曲线图，如图4所示(其中横坐标为宽边a的值，单位为mm，纵坐标为驻波值，无单位)，在使用驻波衡量传输效率时，驻波为1到1.04，表示传输效率为100％，这是理论值，实际上很难达到，因此，当驻波处于驻波预定范围内时就认为所确定的值能够满足传输效率的要求。图4中a＝80mm时驻波为1.3，表示此时的微波传输效率为98.3％，驻波为1.6时的传输效率为94.7％，驻波为2时，传输效率为88.9％。所以a＝80mm为优选值，而且宽度a值在70mm到90mm之间都能保证传输效率在90％以上(其中，1.9对应效率为90.4％)，因此，可以确定宽度a的确定范围为70mm到90mm。

将所述Wlength的长度设置为90mm，所述a的长度设置为80mm，所述Slength设置为30mm，例如通过仿真计算窄边b在30mm至50mm内变化时波导驻波的变化。图5是波导驻波随窄边b变化的曲线图，如图5所示(其中横坐标为窄边b的值，单位为mm，纵坐标为驻波值，无单位)，图5中b＝40mm时驻波为1.2，表示此时的微波传输效率为99.2％，为优选值，而且b值在30mm到44mm之间都能保证传输效率在90％以上，因此，可以确定窄边b的确定范围为30mm到44mm。

将所述a的长度设置为80mm，所述b的长度设置为40mm，所述Slength设置为30mm，例如通过仿真计算长边Wlength在40mm至110mm内变化时波导驻波的变化。图6是波导驻波随长边Wlength变化的曲线图，如图6所示(其中横坐标为窄边b的值，单位为mm，纵坐标为驻波值，无单位)，图6中Wlength＝90mm时驻波为1.5，为优选值，而且长边Wlength值在65mm到90mm之间都能保证传输效率在90％以上，因此，可以确定长边Wlength的确定范围为65mm到90mm。

按照上述长边Wlength、宽边a、窄边b的确定值及距离Slength的值(Wlength＝90mm、a＝80mm、b＝40mm、slength＝30mm)获得较为优选的矩形波导4，该矩形波导4有良好的驻波特性，但是由于尺寸偏大，如图7所示，如果安装在微波炉上，则需要更大的空间，而且微波源的重量可能会引起其变形。

为了解决这个问题，获得体积较小的矩形波导，本发明提供的确定方法还包括：将所述宽边a和所述窄边b设定为各自的确定值；使所述距离Slength和所述长边Wlength按照各自的步阶在预定范围内进行变化；记录每次变化所述矩形波导中的驻波值；以及将对应于最小驻波值的所述距离Slength的值和所述长边Wlength值分别作为所述距离Slength的经缩小的确定值和所述长边Wlength的经缩小的确定值，和/或将对应于驻波预定范围内的驻波的所述距离Slength的范围和所述长边Wlength的范围分别作为所述距离Slength的经缩小的确定范围和所述长边Wlength的经缩小的确定范围。

例如，在仿真过程中，确定a＝80mm、b＝40mm，然后设置Slength、Wlength两个变量，记录两个变量不同组合时的驻波值。如长边Wlength按照5mm的步阶在15mm至60的范围内进行变化，而距离Slength按照2mm的步阶在10mm至40mm的范围内进行变化，长边Wlength和距离Slength不同组合时的驻波值如表1所示(其中W表示长边Wlength，S表示距离Slength)：

表1

从上表1可以看出，Slength＝20mm、Wlength＝40mm时，驻波为1.3，为高效率点，同时在距离Slength值在16mm至24mm，对应的长边Wlength值在35mm至45mm的情况下也能满足传输效率的要求。基于a＝80mm、b＝40mm、Slength＝20mm、Wlength＝40mm所获得的矩形波导5的体积极大地被降低，包含该矩形波导5的微波炉如图8所示。

在另一种试验中，可以通过设计如图9所示的矩形波导，在该矩形波导中设置短路活塞6，在试验过程中通过调节短路活塞6插入的深度来改变Slength和Wlength的值，然后测试驻波值。进而能够得出Slength＝20mm、Wlength＝40mm为Slength和Wlength的最优值。

此外，基于上述参数的优选值，即a＝80mm、b＝40mm、slength＝20mm、Wlength＝40mm，在2.4GHz-2.5GHz频段内对其进行全频段的驻波测试。测试结果如图10所示，其示出了采用矢量网络分析仪得到的测试数据，其中选用的频段为200MHz(2.35GHz-2.55GHz，见图7中右下角)，实际上在微波加热设备的工作频段2.4GHz-2.5GHz内，其驻波值能够满足传输效率的要求。

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 (11)

1.一种矩形波导，其特征在于，所述矩形波导的长边Wlength的长度范围为35mm至45mm，所述矩形波导的宽边a的长度范围为70mm至90mm，所述矩形波导的窄边b的长度范围为30mm至44mm，以及微波馈入口的中心与所述矩形波导的一短路面之间的距离Slength的范围为16mm至24mm。

2.根据权利要求1所述的矩形波导，其特征在于，所述矩形波导满足以下项中的至少一者：

所述Wlength的长度为40mm；

所述a的长度为80mm；

所述b的长度为40mm；以及

所述Slength为20mm。

3.根据权利要求1或2所述的矩形波导，其特征在于，所述短路面为相邻的宽边与窄边所形成的面，与所述短路面相对的是微波馈出口。

4.一种微波炉，其特征在于，所述微波炉包括上述权利要求1至3中任一项所述的矩形波导。

5.根据权利要求4所述的微波炉，其特征在于，用于所述微波炉的微波处于2.4GHz至2.5GHz的频段内。

6.一种矩形波导确定方法，其特征在于，所述确定方法包括：

将微波馈入口的中心与所述矩形波导的一短路面之间的距离Slength设置为波导波长的四分之一，将所述矩形波导的长边Wlength、宽边a、窄边b中的两者X1和X2设定为在各自预定范围内的值；

使剩余一者X3在其预定范围内变化，并记录每次变化所述矩形波导中的驻波值；

将所述X1和X2改变为各自预定范围内的其它值，使所述X3在其预定范围内变化，并记录每次变化所述矩形波导中的驻波值；以及

将对应于最小驻波值的X3的值作为X3的确定值。

7.根据权利要求6所述的确定方法，其特征在于，所述确定方法还包括：

针对X1和/或X2，采用上述确定X3的确定值的步骤，确定所述X1和/或X2的确定值。

8.根据权利要求6或7所述的确定方法，其特征在于，所述确定方法还包括以下至少一者：

将所述距离Slength设置为波导波长的四分之一并将所述X1和X2设定为各自的确定值，使所述X3在其预定范围内变化，并将对应于驻波预定范围内的驻波的X3的范围作为X3的确定范围；以及

针对X1和/或X2，采用上述确定X3的确定范围的步骤，确定所述X1和/或X2的确定范围。

9.根据权利要求8所述的确定方法，其特征在于，所述确定方法还包括：

将所述宽边a和所述窄边b设定为各自的确定值；

使所述距离Slength和所述长边Wlength按照各自的步阶在预定范围内进行变化；

记录每次变化所述矩形波导中的驻波值；以及

将对应于最小驻波值的所述距离Slength的值和所述长边Wlength值分别作为所述距离Slength的经缩小的确定值和所述长边Wlength的经缩小的确定值，和/或将对应于驻波预定范围内的驻波的所述距离Slength的范围和所述长边Wlength的范围分别作为所述距离Slength的经缩小的确定范围和所述长边Wlength的经缩小的确定范围。

10.根据权利要求9所述的确定方法，其特征在于，所述矩形波导满足以下项中的至少一者：

所述Wlength的经缩小的确定值为40mm；

所述a的确定值为80mm；

所述b的确定值为40mm；以及

所述Slength的经缩小的确定值为20mm。

11.根据权利要求10所述的确定方法，其特征在于，所述Wlength的经缩小的确定范围为35mm至45mm，所述a的确定范围为70mm至90mm，所述b的确定范围为30mm至44mm，以及所述Slength的经缩小的确定范围为16mm至24m。