CN106993347B - 一种获取均匀微波场的恒波系统及获取均匀微波场的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种获取均匀微波场的恒波系统，包括控制器和通过波导连接的固态微波源、激励器、环形器、第一双向定向耦合器、第二双向定向耦合器、反应器、第一大功率匹配负载、第二大功率匹配负载。本发明还公开了一种获取均匀微波场的方法，通过控制器分析反应器其谐振腔内驻波比s并根据驻波比s的情况进行阻抗匹配的调节；进行阻抗匹配调节时通过控制器调节所述恒波系统中第二大功率匹配负载的温度使其达到负载标准温度值并恒定，从而在反应器的谐振腔中获得均匀的微波场；所述负载标准温度值，是指恒波系统中阻抗匹配符合要求时对应第二大功率匹配负载的温度。本发明通过控制功率匹配负载温度使得反应器的谐振腔内形成符合要求的均匀微波场。

Description

一种获取均匀微波场的恒波系统及获取均匀微波场的方法

技术领域

本发明涉及微波系统领域，具体的说，是一种获取均匀微波场的恒波系统及获取均匀微波场的方法。

背景技术

微波作为一种清洁能源,具有加热速度快,整体加热等特点,在材料高温煅烧、食品干燥、废水处理等领域得到了日益广泛的应用。

阻抗匹配是微波传输技术中的一个重要概念，阻抗匹配的关键是要消除波导管负载的反射波，当波导管负载的电感和电容不相等时，就会在波导管末端产生反射波，该反射波与波导管负载的反射波大小相等、方向相反，因此可以抵消掉波导管负载的反射波，一般微波传输技术中使用的调配器是电抗性元件，在理想的状况下它只产生反射波而没有能量消耗。

在阻抗不匹配的情况下,馈线上同时存在入射波和反射波。在入射波和反射波相位相同的地方，电压振幅相加为最大电压振幅Vmax，形成波腹；而在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Vmin，形成波节；其它各点的振幅值则介于波腹与波节之间。这种合成波称为行驻波。

电压驻波比，英文Standing wave ratio，记为VSWR，用s表示，又称为驻波比、驻波比，指驻波波腹电压与波节电压幅度之比。电压驻波比这个线性标量描述的是驻波最大电压与驻波最小电压的比，与电压反射系数的大小有关，也与输入端口的S11和输出端口的S22的大小有关。驻波比s等于1时，表示馈线和天线的阻抗完全匹配，此时高频能量全部被天线辐射出去，没有能量的反射损耗；驻波比s为无穷大时，表示全反射，能量完全没有辐射出去。

对于输入端口，电压驻波比Sin定义为Sin＝(1+|S11|)/(1-|S11|)；

对于输出端口，电压驻波比Sout定义为Sout＝(1+|S22|)/(1-|S22|)；

为了获得均匀的微波场，需要将输入端口、输出端口阻抗调到接近匹配即可。但理想状态的驻波比s＝1是不可能达到的，一般情况下，驻波比s在(1-1.5)范围内即认为对应的微波场均匀；驻波比s＞1.5即认为对应的微波场不均匀。

在设计微波处理系统之前，都需要对被加热的物品进行分析，常规的方法是分析其复介电常数，了解其介电常数和在微波中的吸收能力，从而设计相应的加热系统。仅用这一个方法，可以非常方便的用于微波对物品干燥处理的领域。例如：对于物品在微波场中的效应问题，常规的方法是将物品放入微波加热装置中，处理一段时间，来了解其理化指标的变化，从而了解微波对该物品的效应问题。但是，由于微波加热装置中微波的不均匀性，处理后的物品效应几乎是随机性的、完全无法重复，严重影响物品效应分析结果的可靠性。因此，微波场的均匀性至关重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种获取均匀微波场的恒波系统，设置有温度可调的水负载，利用水温不同水的介电常数不同则水对微波吸收率不同的特性实现阻抗匹配，使得反应器的谐振腔中具有均匀的微波场，保证物品效应分析结果的可靠性。

本发明的另一目的在于提供一种获取均匀微波场的方法，根据负载标准温度值控制水负载温度恒定而获得阻抗匹配，从而在反应器的谐振腔内形成均匀的微波场，调节方法简单、便于操作。

利用本发明所述的恒波系统和获取均匀微波场的方法，通过恒波系统改变微波功率、处理时间两个参数即可改变施加到相同物品上的微波能量，或者在微波能量相当的情况下选择不同的微波功率、处理时间组合，从而对物品理化指标进行多维分析。

本发明通过下述技术方案实现：一种获取均匀微波场的恒波系统，包括控制器和通过波导连接的固态微波源、激励器、环形器、第一双向定向耦合器、第二双向定向耦合器、反应器、第一大功率匹配负载、第二大功率匹配负载；

所述环形器包括接激励器的1端、通过第一双向定向耦合器将微波馈入反应器的2端、接第一大功率匹配负载的3端三个端口，且固态微波源、激励器、环形器、第一双向定向耦合器、反应器、第二双向定向耦合器、第二大功率匹配负载依次连接；

所述第一大功率匹配负载、第二大功率匹配负载均为水负载，均包括吸收微波功率用循环装置；所述第二大功率匹配负载还包括对循环装置内的水进行温度调节的水温调节器和对循环装置内的水进行温度检测的水温传感器；

所述控制器的第一控制端与固态微波源连接，控制器的第二控制端与水温调节器连接；所述控制器的第一数据输入端、第二数据输入端分别与第一双向定向耦合器、第二双向定向耦合器连接，同时控制器的第三数据输入端与水温传感器连接。

本发明中，所述控制器通过第一控制端控制固态微波源振荡产生的微波经激励器激励从环形器的1端馈入，单向传输并从2端经第一双向定向耦合器馈入反应器后经第二双向定向耦合器传输至第二大功率匹配负载，单向传输的微波从3端馈入第一大功率匹配负载。

本发明中，所述第一大功率匹配负载、第二大功率匹配负载均为吸收式水负载，内有吸收微波用的流动的水。所述第二大功率匹配负载接反应器的输出端，用于通过改变温度而实现恒波系统的阻抗匹配。所述第一大功率匹配负载接环形器的3端，用于吸收剩余微波。

本发明通过改变水负载的温度而改变水的介电系数，从而改变水对微波的吸收率，进而获得阻抗匹配，因此反应器其谐振腔内形成均匀微波场。

进一步，为了更好的说明本发明，所述第二双向定向耦合器与第一大功率匹配负载之间设置有可调波导销钉。

进一步，为了更好的说明本发明，所述可调波导销钉包括用于手动调节微波反射功率的三销钉调配器和与三销钉调配器匹配的矩形波导。所述三销钉调配器中三个销钉分别与控制器的第三控制端连接。所述控制器通过第三控制端控制三个销钉插入的深度，以调节微波反射功率，进而获得阻抗匹配。

本发明中，三销钉调配器中三个销钉位置的调节可以是手动调节，也可以是由控制器进行调节。

进一步，为了更好的说明本发明，所述水温调节器包括对循环装置内的水进行加热的加热装置和进行冷却的降温装置。

本发明中，需要通过改变水负载的温度而改变水的介电系数，从而改变水对微波的吸收率，改变微波输入功率与微波反射功率的比值，即改变驻波比s，进而获得阻抗匹配。

所述反应器为多馈口式，且反应器上微波馈口位置位于其顶面的中部。

本发明利用ANSYS(Ver.8)和Fluent软件对恒波系统进行模拟实验，多馈口比单馈口微波场均匀性高；馈口位置从分散在侧壁改为馈口位置位于顶面中心时微波场均匀性得到改善。

进一步，为了更好的说明本发明，本发明中各个部件均通过波导连接且所有波导的型号均为BJ-26。

本发明通过下述技术方案实现：一种获取均匀微波场的方法，通过控制器分析反应器其谐振腔内驻波比s并根据驻波比s的情况进行阻抗匹配的调节；其特征在于：进行阻抗匹配调节时通过控制器调节所述恒波系统中第二大功率匹配负载的温度使其达到负载标准温度值并恒定，从而在反应器的谐振腔中获得均匀的微波场；所述负载标准温度值，是指恒波系统中阻抗匹配符合要求时对应第二大功率匹配负载的温度。

从分子热动力学的角度分析：水温越高，水分子活跃程度越大，介电常数越小；反之，水温越低，水分子活跃程度越小，介电常数越大。

本发明所述方法通过控制器改变水负载的温度，改变水温则水的介电常数改变，改变水的介电常数则水对微波的吸收率改变，改变水对微波的吸收率则反射微波功率改变，输入微波功率不变则输入微波功率与反射微波功率的比值改变，从而使驻波比s改变。也就是说，通过增加或降低水温，调节反应器谐振腔内微波场的驻波比s，实现恒波系统的阻抗匹配。

进一步，为了更好的说明本发明，先通过可调波导销钉中销钉位置的调节进行阻抗匹配的粗调，然后通过第二大功率匹配负载其负载温度的调节进行阻抗匹配的细调，最终使得阻抗匹配符合要求，从而在反应器的谐振腔中获得均匀的微波场。

进一步，为了更好的说明本发明，所述第一双向定向耦合器采集反应器入口端的微波输入功率Pi1、微波反射功率Pf1，同时第二双向定向耦合器采集反应器出口端的微波输入功率Pi2、微波反射功率Pf2，一共4路信号发送至控制器进行处理，以分析反应器其谐振腔内微波场驻波比s的情况：若驻波比s满足1＜s≤1.2，则微波场均匀；否则，微波场不均匀。

进一步，为了更好的说明本发明，所述第一大功率匹配负载、第二大功率匹配负载均为水负载，通过水温调节器对第二大功率匹配负载其循环装置内的水进行温度调节，温度调节时由低温向高温逐渐进行或由高温向低温逐渐进行。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明所述恒波系统在反应器的谐波腔内形成均匀的微波场，便于物品效应试验的可重复再现，保证试验数据的可靠性；

(2)本发明操作简单，通过恒波系统改变微波功率、处理时间两个参数即可改变施加到相同物品上的微波能量，或者在微波能量相当的情况下选择不同的微波功率、处理时间组合，从而对物品理化指标进行多维分析。

附图说明

图1为本发明中恒波系统不配置可调波导销钉时的结构示意图；

图2为本发明中恒波系统配置可调波导销钉时的结构示意图。

其中：001、控制器；002、固态微波源；003、激励器；004、环形器；005、反应器；006、第一双向定向耦合器；007、第二双向定向耦合器；008、第一大功率匹配负载；009、第二大功率匹配负载；010、可调波导销钉。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

本发明通过下述技术方案实现：如图1所示，一种获取均匀微波场的恒波系统，包括控制器001和通过波导连接的固态微波源002、激励器003、环形器004、第一双向定向耦合器006、第二双向定向耦合器007、反应器005、第一大功率匹配负载008、第二大功率匹配负载009。

所述环形器004包括接激励器003的1端、通过第一双向定向耦合器006将微波馈入反应器005的2端、接第一大功率匹配负载008的3端三个端口，且固态微波源002、激励器003、环形器004、第一双向定向耦合器006、反应器005、第二双向定向耦合器007、第二大功率匹配负载009依次连接。

所述第一大功率匹配负载008、第二大功率匹配负载009均为水负载，均包括吸收微波功率用循环装置。所述第二大功率匹配负载009还包括对循环装置内的水进行温度调节的水温调节器和对循环装置内的水进行温度检测的水温传感器。

所述控制器001的第一控制端与固态微波源002连接，控制器001的第二控制端与水温调节器连接；所述控制器001的第一数据输入端、第二数据输入端分别与第一双向定向耦合器006、第二双向定向耦合器007连接，同时控制器001的第三数据输入端与水温传感器连接。

一种获取均匀微波场的方法，通过控制器001分析反应器005其谐振腔内驻波比s并根据驻波比s的情况进行阻抗匹配的调节；进行阻抗匹配调节时通过控制器001调节所述恒波系统中第二大功率匹配负载009的温度使其达到负载标准温度值并恒定，从而在反应器005的谐振腔中获得均匀的微波场；所述负载标准温度值，是指恒波系统中阻抗匹配符合要求时对应第二大功率匹配负载009的温度。

工作原理：

本实施例中，控制器001控制固态微波源002振荡产生微波功率信号并输出至激励器003中，激励器003中单模传输的微波信号从环形器004的1端进入，单向环形传输至2端并经过第一双向定向耦合器006进入反应器005中，对反应器005内的样品进行微波处理，再通过第二双向定向耦合器007进入第二大功率匹配负载009。所述第一大功率匹配负载008连接在环形器0043端口，用于吸收剩余微波功率。

恒波系统在反应器005的谐振腔内形成一个微波场。首先，通过控制器001分析微波场的驻波比s，根据第二大功率匹配负载009介电常数与温度的关系，拟算出负载标准温度值。然后再通过控制器001控制水温调节器对第二大功率匹配负载009进行温度调节，使其达到负载标准温度值并恒定。此时，再次读取驻波比s，若驻波比s不符合要求则重新拟算负载标准温度值、从新按照负载标准温度值调节第二大功率匹配负载009温度，直至驻波比s符合要求；若驻波比s符合要求即获得均匀微波场。

其中，通过调节并控制水负载温度进行驻波比s调节其原理为：水温改变则水的介电常数改变，水的介电常数改变则水对微波的吸收率改变，水对微波的吸收率改变则反射微波功率改变，输入微波功率不变则输入微波功率与反射微波功率的比值改变，从而使驻波比改变，实现恒波系统的阻抗匹配。

现有技术通常通过多种频率模式的电磁场分布迭加来提高电磁场分布的均匀性，并对谐振腔内电磁场分布进行计算，获得三维空间场强分布，优化谐振腔结构，合理设置馈口数量和位置，提高微波场均匀度。而本实施例中仅通过水负载温度调节，改变水的介电常数，从而改变水负载对微波的吸收状态以进行阻抗匹配的调节，即可使微波场均匀分布，结构简单、便于控制。

固态微波源002，采用固态有源器件产生微波信号的装置，分为转移电子振荡器、雪崩二极管振荡器、和微波晶体管振荡器。此为现有技术，故不再赘述。

本实施例中，固态微波源002功率为500W，即功率调整范围为0-500W；固态微波源002的频率为2450MHz±50MHz。所述控制器001控制固态微波源002功率的调节。

激励器003，是一种谐波发生器。此为现有技术，故不再赘述。本发明中激励器003中输出的微波为TE10模式的单模传输。

环形器004，是一个多端口器件，其中电磁波只能沿单方向环行传输，如图1所示，微波信号只能沿1→2→3→1方向传输，反方向是隔离的。环形器004的原理是磁场偏置铁氧体材料各向异性特性。此为现有技术，故不再赘述。

可调波导销钉010，调整销钉位置到固定位置可以对接有相同负载的不同型号的矩形波导实现阻抗匹配，从而调节微波反射功率。可调波导销钉010的原理是将波导中插入螺钉并利用螺钉在波导中不同位置时表现出的等效抗阻特性，使负载阻抗和传输线特性阻抗相等，从而实现匹配。此为现有技术，故不再赘述。本实施例中微波波导为矩形波导，其信号为BJ26。

双向定向耦合器，是一种具有方向性的功率耦合(分配)元件，在平衡放大器中，它有助于获得良好的输入输出电压驻波比(VSWR)；在平衡混合器和微波设备(例如，网络分析仪)中，它可以被用来采样入射和反射信号。此为现有技术，故不再赘述。

实施例2：

本发明通过下述技术方案实现：如图2所示，在实施例1的基础上，增加可调波导销钉010。

一种获取均匀微波场的恒波系统，包括控制器001和通过波导连接的固态微波源002、激励器003、环形器004、第一双向定向耦合器006、第二双向定向耦合器007、反应器005、第一大功率匹配负载008、第二大功率匹配负载009、可调波导销钉010。

所述可调波导销钉010设置在第二双向定向耦合器007与第一大功率匹配负载008之间。所述可调波导销钉010包括用于手动调节微波反射功率的三销钉调配器和与三销钉调配器匹配的矩形波导。

所述环形器004包括接激励器003的1端、通过第一双向定向耦合器006将微波馈入反应器005的2端、接第一大功率匹配负载008的3端三个端口，且固态微波源002、激励器003、环形器004、第一双向定向耦合器006、反应器005、第二双向定向耦合器007、第二大功率匹配负载009依次连接。

所述第一大功率匹配负载008、第二大功率匹配负载009均为水负载，均包括吸收微波功率用循环装置。所述第二大功率匹配负载009还包括对循环装置内的水进行温度调节的水温调节器和对循环装置内的水进行温度检测的水温传感器。

所述控制器001的第一控制端与固态微波源002连接，控制器001的第二控制端与水温调节器连接；所述控制器001的第一数据输入端、第二数据输入端分别与第一双向定向耦合器006、第二双向定向耦合器007连接，同时控制器001的第三数据输入端与水温传感器连接。

一种获取均匀微波场的方法，通过控制器001分析反应器005其谐振腔内驻波比s并根据驻波比s的情况进行阻抗匹配的调节；进行阻抗匹配调节时，先通过可调波导销钉010中销钉位置的调节进行阻抗匹配的粗调，然后通过第二大功率匹配负载009其负载温度的调节进行阻抗匹配的细调，最终使得阻抗匹配符合要求，从而在反应器005的谐振腔中获得均匀的微波场。

本实施例相对于实施例1，增加可调波导销钉010这一部件。先通过可调波导销钉010中销钉的位置调节进行阻抗匹配的粗调，再通过第二大功率匹配负载009中水负载的温度调节进行阻抗匹配的细调，当阻抗匹配符合要求后，需恒定水负载温度。如图2所示，控制器001通过控制端控制可调波导销钉010中三个销钉伸入的位置，进行自动调节。本实施例中也可以通过人直接调节可调波导销钉010中三个销钉伸入的位置，进行手动调节。

例如：当测试物品放入反应器005谐振腔中，开启恒波系统：若初始状态下，驻波比s为s＞5，则需要先通过可调波导销钉010进行粗调；当驻波比s为s≤5时，再通过水负载进行细调，直至驻波比s为1≤s≤1.5时，恒定水负载温度，此时获得符合要求的均匀微波场。

又例如：当测试物品放入反应器005谐振腔中，开启恒波系统：若初始状态下，驻波比s为s≤5时，可以不调节可调波导销钉010而直接通过水负载进行细调，直至驻波比s为1≤s≤1.5时，恒定水负载温度，此时获得符合要求的均匀微波场。

现有技术通常通过多种频率模式的电磁场分布迭加来提高电磁场分布的均匀性，并对谐振腔内电磁场分布进行计算，获得三维空间场强分布，优化谐振腔结构，合理设置馈口数量和位置，提高微波场均匀度。而本实施例中通过可调波导销钉010调节微波反射功率进行阻抗匹配的粗调，再通过水负载温度调节进行阻抗匹配的细调，即可使微波场均匀分布，结构简单、便于控制。粗调、细调搭配，不仅扩大了调节范围还提高了调节效率。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在实施例1或2的基础上，对获取驻波比s的方法进一步说明，所述第一双向定向耦合器006采集反应器005入口端的微波输入功率Pi1、微波反射功率Pf1，同时第二双向定向耦合器007采集反应器005出口端的微波输入功率Pi2、微波反射功率Pf2，一共4路信号发送至控制器001进行处理，以分析反应器005其谐振腔内微波场驻波比s的情况：若驻波比s满足1＜s≤1.2，则微波场均匀；否则，微波场不均匀。

采用定向耦合器采集功率以及输入功率、反射功率与驻波比s的换算关系，均为现有技术，本申请仅仅利用现有技术获得驻波比s以分析微波场是否均匀。

本发明中驻波比s有两个值，一个是反应器005入口端的入口驻波比s1，一个是反应器005出口端的出口驻波比s2，控制器001通过入口端的微波输入功率Pi1、微波反射功率Pf1计算入口驻波比s1，控制器001通过出口端的微波输入功率Pi2、微波反射功率Pf2计算出口驻波比s2：具体计算方法如下：

当入口驻波比s1、出口驻波比s2都小于1.2时，就说明对应微波场均匀。

首先，控制器001的第一数据端通过第一双向定向耦合器006采集谐振腔输入端的微波输入功率Pi1和微波反射功率Pf1。同时，控制器001的第二数据端通过第二双向定向耦合器007采集谐振腔输出端的微波输入功率Pi2和微波反射功率Pf2，并由控制器001计算反应器005的驻波比s。然后，控制器001根据驻波比s的情况，进行阻抗匹配调节。

阻抗匹配调节方法如实施例1或实施例2所述，故不再赘述。

实施例4：

本实施例在实施例1-3任一项的基础上，对第一大功率匹配负载008、第二大功率匹配负载009的结构进一步说明。所述第一大功率匹配负载008主要用于吸收多余的微波。所述第二大功率匹配负载009主要用于通过改变温度使介电常数、微波吸收率的改变，接近调节谐振腔的驻波比s，从而使微波场均匀性符合生产或试验要求。

也就是说，用于调节驻波比s的第二大功率匹配负载009需要进行温度调节，而第一大功率匹配负载008的温度可以顺其自然。

所述第一大功率匹配负载008、第二大功率匹配负载009为结构相同的水负载。所述第一大功率匹配负载008仅设置循环装置，水在循环装置中循环进行微波吸附。所述第二大功率匹配负载009包括吸收微波功率用循环装置、对循环装置内的水进行温度调节的水温调节器和对循环装置内的水进行温度检测的水温传感器，水通过水温调节器控制温度并在循环装置内循环流动进行微波吸附。同时，水温由水温传感器检测并反馈至控制器001，以便于控制器001采集水温数据进行协调。

所述水温调节器包括对循环装置内的水进行加热的加热装置和对循环装置内的水进行降温的降温装置。根据驻波比s、负载介电常数与温度的关系等信息对功率匹配负载进行温度调节。

所述水负载其循环装置的外壁采用玻璃、石英、玻璃钢中任意一种材质。玻璃、石英、玻璃钢微波透过性好且损耗小。

本实施例的其他部分与实施例1-3任一项相同，故不再赘述。

实施例5：

本实施例在实施例1-4任一项的基础上进行优化，所述反应器005上微波馈口位置位于顶面中部。多个微波馈口位于顶面中部且均匀分布。谐振腔内微波撞击谐振腔的内壁后反射，多种频率模式的电磁场分布迭加，提高微波场均匀性。

本实施例的其他部分与实施例1-4任一项相同，故不再赘述。

实施例6：

一种获取均匀微波场的方法通过控制器001分析反应器005其谐振腔内驻波比s并根据驻波比s的情况进行阻抗匹配的调节；进行阻抗匹配调节时通过控制器001调节所述恒波系统中第二大功率匹配负载009的温度使其达到负载标准温度值并恒定，从而在反应器005的谐振腔中获得均匀的微波场；所述负载标准温度值，是指恒波系统中阻抗匹配符合要求时对应第二大功率匹配负载009的温度。

进一步，所述第一双向定向耦合器006采集反应器005入口端的微波输入功率Pi1、微波反射功率Pf1，同时第二双向定向耦合器007采集反应器005出口端的微波输入功率Pi2、微波反射功率Pf2，一共4路信号发送至控制器001进行处理，以分析反应器005中驻波比s的情况：若驻波比s为1≤s≤1.5，则反应器005内微波场均匀：若驻波比S为s＞1.5，则反应器005内微波场不均匀。

进一步，驻波比s有两种调节方式：方式一通过粗调加细调(可调波导销钉010粗调和第二大功率匹配负载009细调)；方式二仅通过第二大功率匹配调节的方式进行驻波比s的调节。两种方式中所述第二大功率匹配负载009温度调节按照由低温向高温逐渐进行或由高温向低温逐渐进行。

第一种情况：使用本实施例中恒波系统生成均匀微波场并进行物品效应试验时，水负载的温度可以先恒定在20℃，以微波功率P1对相同物品进行T11、T12、T13等多个不同时间的操作作为第一组试验；然后将水负载的温度恒定在30℃，以微波功率P2对相同物品进行T21、T22、T23等多个不同时间的操作作为第二组试验；再将水负载的温度恒定在40℃，以微波功率P3对相同物品进行T31、T32、T33等多个不同时间的操作作为第三组试验。即在同等微波功率(P1、P2、P3)情况下通过改变处理时间(T11、T12、T13、T21、T22、T23、T31、T32、T33)改变施加到物品上的微波能量，以观察物品的理化指标的变化情况。

第二种情况：使用本实施例中恒波系统生成均匀微波场并进行物品效应试验时，水负载的温度先恒定在20℃，以微波功率P01对相同物品进行T01加热处理，作为第一组试验；然后，水负载的温度先恒定在30℃，以微波功率P02对相同物品进行T02加热处理，作为第二组试验；再水负载的温度先恒定在40℃，以微波功率P03对相同物品进行T03加热处理，作为第三组试验。其中，P01＜P02＜P03，T03＜T02＜T01，三组试验中施加到物品导航的微波能量等同，以观察物品的理化指标的变化情况。

由于本实施例中微波场均匀，所有试验可复制重现，检测的数据可靠。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

以上仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种获取均匀微波场的恒波系统，其特征在于：包括控制器（001）和通过波导连接的固态微波源（002）、激励器（003）、环形器（004）、第一双向定向耦合器（006）、第二双向定向耦合器（007）、反应器（005）、第一大功率匹配负载（008）、第二大功率匹配负载（009）；

所述环形器（004）包括接激励器（003）的1端、通过第一双向定向耦合器（006）将微波馈入反应器（005）的2端、接第一大功率匹配负载（008）的3端三个端口，且固态微波源（002）、激励器（003）、环形器（004）、第一双向定向耦合器（006）、反应器（005）、第二双向定向耦合器（007）、第二大功率匹配负载（009）依次连接；

所述第一大功率匹配负载（008）、第二大功率匹配负载（009）均为水负载，均包括吸收微波功率用循环装置；所述第二大功率匹配负载（009）还包括对循环装置内的水进行温度调节的水温调节器和对循环装置内的水进行温度检测的水温传感器；

所述控制器（001）的第一控制端与固态微波源（002）连接，控制器（001）的第二控制端与水温调节器连接；所述控制器（001）的第一数据输入端、第二数据输入端分别与第一双向定向耦合器（006）、第二双向定向耦合器（007）连接，同时控制器（001）的第三数据输入端与水温传感器连接。

2.根据权利要求1所述的一种获取均匀微波场的恒波系统，其特征在于：所述第二双向定向耦合器（007）与第一大功率匹配负载（008）之间设置有可调波导销钉（010）。

3.根据权利要求2所述的一种获取均匀微波场的恒波系统，其特征在于：所述可调波导销钉（010）包括用于手动调节微波反射功率的三销钉调配器和与三销钉调配器匹配的矩形波导。

4.根据权利要求3所述的一种获取均匀微波场的恒波系统，其特征在于：所述三销钉调配器中三个销钉分别与控制器（001）的第三控制端连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种获取均匀微波场的恒波系统，其特征在于：所述水温调节器包括对循环装置内的水进行加热的加热装置和进行冷却的降温装置。

6.根据权利要求1-4任一项所述的一种获取均匀微波场的恒波系统，其特征在于：所述反应器（005）为多馈口式，且反应器（005）上微波馈口位置位于其顶面的中部。

7.一种通过权利要求1所述的恒波系统而获取均匀微波场的方法，通过控制器（001）分析反应器（005）其谐振腔内驻波比s并根据驻波比s的情况进行阻抗匹配的调节；其特征在于：进行阻抗匹配调节时通过控制器（001）调节所述恒波系统中第二大功率匹配负载（009）的温度使其达到负载标准温度值并恒定，从而在反应器（005）的谐振腔中获得均匀的微波场；所述负载标准温度值，是指恒波系统中阻抗匹配符合要求时对应第二大功率匹配负载（009）的温度。

8.根据权利要求7所述的一种获取均匀微波场的方法，其特征在于：先通过可调波导销钉（010）中销钉位置的调节进行阻抗匹配的粗调，然后通过第二大功率匹配负载（009）其负载温度的调节进行阻抗匹配的细调，最终使得阻抗匹配符合要求，从而在反应器（005）的谐振腔中获得均匀的微波场。

9.根据权利要求7或8所述的一种获取均匀微波场的方法，其特征在于：所述第一双向定向耦合器（006）采集反应器（005）入口端的微波输入功率Pi1、微波反射功率Pf1，同时第二双向定向耦合器（007）采集反应器（005）出口端的微波输入功率Pi2、微波反射功率Pf2，一共4路信号发送至控制器（001）进行处理，以分析反应器（005）其谐振腔内微波场驻波比s的情况：若驻波比s满足1＜s≤1.2，则微波场均匀；否则，微波场不均匀。

10.根据权利要求7或8所述的一种获取均匀微波场的方法，其特征在于：通过水温调节器对第二大功率匹配负载（009）其循环装置内的水进行温度调节，温度调节时由低温向高温逐渐进行或由高温向低温逐渐进行。

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