CN109417837B

CN109417837B - 固态射频发生系统和电磁烹饪装置

Info

Publication number: CN109417837B
Application number: CN201680087329.3A
Authority: CN
Inventors: F·布林达尼; N·罗姆佩达齐
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd; Whirlpool Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp; Whirlpool Corp
Priority date: 2016-12-30
Filing date: 2016-12-30
Publication date: 2022-06-07
Anticipated expiration: 2036-12-30
Also published as: JP6975777B2; EP3563626A1; US11804807B2; CN109417837A; EP3563626A4; JP2019537290A; EP3563626B1; WO2018125182A1; US20190312555A1

Abstract

提供一种用于电磁烹饪装置的固态射频发生系统和电磁烹饪装置。该系统包括：信号发生器，该信号发生器用于生成输入RF信号；RF馈源，该RF馈源被配置成将电磁辐射引入该腔中并且接收从该腔反射的电磁辐射；以及联接在信号发生器与RF馈源之间的高功率放大器。该高功率放大器包括：放大级，该放大级被配置成输出功率放大的信号；以及环行器，该环行器用于将放大的输出信号引导到RF馈源，并且将从RF馈源接收到的任何反射的辐射重定向到假负载。该系统还包括硬件保护组件，该硬件保护组件用于检测反射的辐射中的后向功率并且如果该后向功率在防止对环行器的损坏的时间标度内超过功率阈值，则降低提供给放大级的功率。

Description

固态射频发生系统和电磁烹饪装置

技术领域

本装置总体上涉及一种用于电磁烹饪装置的RF能量传输系统，并且更具体地，涉及一种用于固态RF电磁烹饪装置的RF能量传输系统，该能量传输系统保护高功率放大器免受反射的电磁波的影响。

背景技术

常规的微波炉通过电介质加热的过程来烹饪食物，其中高频交变电磁场分布在整个封闭腔中。无线电频谱的子带，在2.45GHz或其附近的微波频率主要通过吸收水中的能量来引起电介质加热。

为了在常规微波中生成微波频率辐射，施加到高功率放大器的高压变压器的电压导致施加到生成微波频率辐射的磁控管的高压功率。然后，微波通过波导被发送到包含食物的封闭腔。利用单一、非相干源（如磁控管）在封闭腔中烹饪食物会导致食物的不均匀加热。为了更均匀地加热食物，微波炉除了其它之外还包括机械的解决方案，诸如微波搅拌器和用于旋转食物的转盘。常见的基于磁控管的微波源不是窄带的并且不是可调谐的（即，以随时间变化并且不可选择的频率发射微波）。作为这种常见的基于磁控管的微波源的替代方案，固态源可以包括在可调谐并相干的微波炉中。

发明内容

在一方面，提供了一种用于具有其中放置食物负载的封闭腔的电磁烹饪装置的固态射频发生系统。该固态射频发生系统包括：小信号发生器，该小信号发生器用于生成输入RF信号；RF馈源，该RF馈源被配置成将电磁辐射引入封闭腔中以加热和烹饪食物负载，该RF馈源被配置成接收从封闭腔反射的电磁辐射；以及联接在小信号发生器和RF馈源之间的高功率RF放大器。该高功率RF放大器包括：至少一个放大级，所述至少一个放大级被配置成输出相对于输入RF信号放大了功率的信号；以及环行器（circulator），该环行器用于将放大的输出信号引导到RF馈源，并将从RF馈源接收到的任何反射波及其相关的功率重定向到假负载。该系统还包括硬件保护组件，该硬件保护组件用于检测RF馈源所接收到的反射的电磁辐射中的后向功率，并且如果该后向功率在防止对环行器的电应力或损坏的时间标度内超过功率阈值，则降低提供给至少一个放大级的功率。

在另一方面，提供了一种用于具有其中放置食物负载的封闭腔的电磁烹饪装置的固态射频发生系统。该固态射频发生系统包括：小信号发生器，该小信号发生器用于生成输入RF信号；多个RF馈源，所述多个RF馈源被配置成将电磁辐射引入封闭腔中以加热和烹饪食物负载，所述多个RF馈源分别被配置成接收从封闭腔反射的电磁辐射；以及联接到多个RF馈源的一组高功率RF放大器。各高功率RF放大器包括：至少一个放大级，所述至少一个放大级被配置成输出相对于输入RF信号放大了功率的信号；以及环行器，该环行器用于将放大的输出信号引导到RF馈源并且将从RF馈源接收到的任何反射波及其相关的功率重定向到假负载。该系统还包括硬件保护组件，该硬件保护组件用于检测多个RF馈源所接收到的反射的电磁辐射中的后向功率，并且如果来自多个RF馈源中的任何一个的后向功率在防止对多个高功率RF放大器中的一个的环行器的电应力或损坏的时间标度内超过功率阈值，则降低提供给所述多个高功率放大器的功率。

在另一方面，提供了一种电磁烹饪装置，包括：其中放置食物负载的封闭腔；用于生成输入RF信号的小信号发生器；RF馈源，该RF馈源被配置成将电磁辐射引入封闭腔中以加热和烹饪食物负载，该RF馈源被配置成接收从封闭腔反射的电磁辐射；以及联接在小信号发生器和RF馈源之间的高功率RF放大器。该高功率RF放大器包括：至少一个放大级，所述至少一个放大级被配置成输出相对于输入RF信号放大了功率的信号；以及环行器，该环行器用于将放大的输出信号引导到RF馈源并将从RF馈源接收到的任何反射波及其相关的功率重定向到假负载。该烹饪装置还包括硬件保护组件，该硬件保护组件用于检测RF馈源所接收到的反射的电磁辐射中的后向功率，并且如果该后向功率在防止对环行器的电应力或损坏的时间标度内超过功率阈值，则降低提供给至少一个放大级的功率。

附图说明

在附图中：

图1是根据本文所描述的各个方面的具有多个相干射频馈源的电磁烹饪装置的框图；

图2是图1的射频信号发生器的框图；以及

图3是根据一个实施方式的RF能量传输系统的电路图。

具体实施方式

应当理解，附图中所例示的以及以下说明书中所描述的特定装置和过程仅仅是所附权利要求中限定的发明构思的示例性实施方式。因此，除非权利要求另有明确说明，否则与本文所公开的实施方式有关的其它物理特性不应被视为限制。

固态射频（RF）烹饪器具通过将电磁辐射引入封闭腔来加热和烹饪食物。在封闭腔中的不同位置处的多个RF馈源在它们辐射时产生动态电磁波型。为了控制和形成封闭腔中的波型形状，多个RF馈源可以辐射具有单独控制的电磁特性的波以保持封闭腔内的相干性（即，静止的干涉模式）。例如，各RF馈源可以相对于其它馈源发送不同的频率、相位和/或振幅。其它电磁特性在RF馈源之间可以是共同的。例如，各RF馈源可以以共同但可变的频率发送。尽管以下实施方式涉及烹饪器具，其中RF馈源引导电磁辐射以加热封闭腔中的物体，但是应当理解，本文所描述的方法和由此衍生的发明构思不限于此。所涵盖的概念和方法适用于其中电磁辐射被引导到封闭腔以作用在空腔内的物体上的任何RF装置。示例性装置包括烘箱、干燥器、蒸汽机等。

固态RF系统的常见的拓扑结构包括小信号发生器，其中输出功率通常低于1W并且一个或更多个功率放大器能够将功率级提高到几百瓦。最大输出功率在几百瓦（例如，250瓦）的范围内的功率放大器现在已经可以买到并且适用于微波炉等加热应用，用于替换磁控管。当单个功率放大器的输出功率不能满足应用要求时，可以在系统中增加更多的功率放大器；每个注入功率同时在同一腔中。为了实现多放大器拓扑结构，小信号发生器的输出信号分布在不同的功率放大器中，或者小信号发生器必须提供一个以上的小信号（即，多信道操作模式）。这种放大器通常包括集成的传感器以控制放大器并且为电子组件提供基本的安全功能。集成的传感器可以读取输入和反射的功率（即，当联接到放大器的负载不是完美匹配时发生的与后向行波相关联的功率）。使用集成的双向联接器、外部双向联接器、四波反射计、间接估计器或本领域已知的任何其它技术来执行读取。此外，根据实现方式，可以读取（前向和后向）行波的相位。

烹饪应用通常需要数百瓦范围内的功率级。例如，基于磁控管的微波炉的共同功率预算在800 W至1200 W的范围内。尽管如此，并非所有应用都需要如此高的功率级。例如，烹饪应用可能需要低至80 W的功率级以确保均匀加热。然而，许多烹饪过程预期在高功率级下进行。从电磁角度来看，食物负载代表可变负载条件，其通常不是高功率放大器的理想负载。因此，在烹饪过程期间，发生反射，其中电磁波从微波腔返回到高功率放大器。反射的功率可以在几百瓦的范围内。这种高功率反射的电磁波会损坏高功率放大器。为了防止这种损坏，可以提供高功率额定环行器，其将反射的电磁波的后向功率重定向到假负载，该负载将反射的功率作为热量消散。这种高功率额定环行器必须在持续的一段时间内承受数百瓦的功率。这些高功率额定环行器成本很高。

本实施方式涉及一种混合设计，其结合了低功率额定环行器的使用和集成到高功率放大器中的快速硬件保护。如下面更详细地示出和描述的，高功率放大器可以包括通过引导结构串联联接的多个放大级，以承载和放大从放大器输入端到放大器输出端的信号。放大器输出端之后，提供低功率额定环行器作为保护装置。在环行器之后并且在将能量馈送到微波腔之前，提供联接器结构以测量前向和反射功率。联接器可以集成到高功率放大器中，或者可以根据实现方式集成在波导或任何其它馈送系统中。环行器的功能是将反射波及其相关功率重定向到假负载（例如，电阻器或其它能量消散装置），其中能量被转换成热量以被消散。

本实施方式结合了低功率环行器和硬件保护组件，该硬件保护组件使用由联接器读取的功率来触发保护措施，该保护措施将在将防止对环行器的电应力或损坏的时间标度上降低功率或关闭高功率放大器。硬件保护组件可以在比环行器能维持超过其最大额定值的功率条件的最长持续时间短的持续时间内触发。低功率额定环行器和硬件保护组件的组合功能将保护环行器和输出级晶体管有效地用作高功率额定环行器。硬件保护可以包括用于向RF发生系统广播消息的触发器，以便进一步保护在应用中同时使用的其它高功率放大器。

混合保护系统的优点包括降低环行器的成本，因为它可以被设计成维持较低的反射功率量。下面根据可以使用混合保护系统的电磁烹饪装置的一般描述来描述混合保护系统的附加细节。

图1示出了根据一个实施方式的具有多个相干RF馈源26A至26D的电磁烹饪装置10的框图。如图1所示，电磁烹饪装置10包括供电单元12、控制器14、RF信号发生器16、人机接口28和联接至多个RF馈源26A至26D的多个高功率RF放大器18A至18D。多个RF馈源26A至26D各自将RF功率从多个高功率RF放大器18A至18D中的一个传输到封闭腔20中。

供电单元12将来自电源电力的电功率提供至控制器14、RF信号发生器16、人机接口28和多个高功率RF放大器18A至18D。电源12将电源电力变换为其供电的每个装置所需的功率电平。电源12可以递送可变的输出电压电平。例如，电源12可以输出以0.5伏的步长选择性地控制的电压电平。以这种方式，电源12可以被配置成通常向高功率RF放大器18A至18D的每个提供28伏直流电，但是可以提供更低的电压，诸如15伏直流电，以将RF输出功率电平降低期望的电平。

控制器14可以包括在电磁烹饪装置10中，其在工作上可以与电磁烹饪装置10的各种组件相联接以实现烹饪循环。控制器14在工作上还可以与控制面板或人机接口28相联接以接收用户所选择的输入并且将信息传送给用户。人机接口28可以包括诸如刻度盘、灯、开关、触摸屏元件和显示器的操作控制装置，使得用户能够向控制器14输入诸如烹饪循环的命令并且接收信息。用户接口28可以包括一个或更多个元件，这些元件可以相对于彼此集中或分散。控制器14还可以选择由电源12提供的电压电平。

控制器14可以设置有存储器和中央处理单元（CPU），并且可以优选地实现在微控制器中。存储器可用于存储可在CPU完成烹饪循环的过程中由CPU执行的控制软件。例如，存储器可以存储一个或更多个预编程的烹饪循环，其可以由用户选择并且由电磁烹饪装置10完成。控制器14还可以从一个或更多个传感器接收输入。可与控制器14可通信地联接的传感器的非限制性示例包括RF工程领域中已知的用于测量RF功率电平的峰值电平检测器和用于测量封闭腔或者一个或更多个高功率放大器18A至18D的温度的温度传感器。

基于由人机接口28提供的用户输入和包括来自多个高功率放大器18A至18D的前向和后向（或反射）功率幅值的数据（在图1中由从高功率放大器18A至18D的每一个穿过RF信号发生器16到控制器14的路径表示），控制器14可以确定烹饪策略并且计算针对RF信号发生器16的设置。这样，控制器14的主要功能之一是致动电磁烹饪装置10以实例化由用户启动的烹饪循环。然后，如下所述的RF信号发生器16可以基于控制器14指示的设置生成多个RF波形，即，针对各高功率放大器18A至18D的RF波形。

分别联接至RF馈源26A至26D中的一个的高功率放大器18A至18D分别基于由RF信号发生器16提供的低功率RF信号输出高功率RF信号。输入到高功率放大器18A至18D中的每一个的低功率RF信号可以通过将由电源12提供的直流电功率变换为高功率射频信号来放大。在一个非限制性示例中，各高功率放大器18A至18D可以被配置成输出范围从50瓦到250瓦的RF信号。各高功率放大器的最大输出瓦数可以根据实施方式大于或小于250瓦。各高功率放大器18A至18D可以包括假性负载以吸收过多的RF反射。

多个RF馈源26A至26D将来自多个高功率RF放大器18A至18D的功率传输到封闭腔20。多个RF馈源26A至26D可以在空间上分开但固定的物理位置联接至封闭腔20。多个RF馈源26A至26D可以经由设计用于RF信号的低功率损耗传播的波导结构来实现。在一个非限制性示例中，现有技术中已知的金属矩形波导能够将RF功率从高功率放大器18A至18D引导到封闭腔20。

附加地，RF馈源26A至26D中的每一个可以包括用于测量放大器输出端处的前向和反向功率电平或相位的幅度的感测能力。所测得的反向功率表示由于高功率放大器18A至18D与封闭腔20之间的阻抗不匹配而返回到高功率放大器18A至18D的功率电平。除了向控制器14和RF信号发生器16提供反馈以部分地实现烹饪策略之外，反向功率电平可以表示可能损坏高功率放大器18A至18D的过量反射功率。

通过在其中插入可选的分隔器24，封闭腔20可以选择性地包括子空腔22A至22B。封闭腔20可以（在至少一侧上）包括屏蔽门以允许用户进入封闭腔20的内部以放置和取回食物或可选的分隔器24。

RF馈源26A至26D的每一个的发送带宽可以包括范围从2.4GHz到2.5GHz的频率。RF馈源26A至26D可以被配置成发送其它RF频带。例如，2.4GHz到2.5GHz之间的频率的带宽是构成工业、科学和医疗（ISM）无线电频带的数个频带之一。其它RF频带的发送被预期并且可以包括包含在由以下频率定义的ISM频带中的非限制性示例：13.553MHz至13.567MHz、26.957MHz至27.283MHz、902MHz至928MHz、5.725GHz至5.875GHz和24GHz至24.250GHz。

现在参照图2，示出了RF信号发生器16的框图。RF信号发生器16包括频率发生器30、相位发生器34和振幅发生器38，它们依次相联接并且全部在RF控制器32的指导下。以这种方式，从RF信号发生器16输出到高功率放大器的实际频率、相位和振幅可以通过RF控制器32进行编程，优选地实现为数字控制接口。RF信号发生器16可以与烹饪控制器14物理分离或者可以物理地安装在控制器14上或集成到控制器14中。RF信号发生器16优选地实现为定制的集成电路。

如图2所示，RF信号发生器16输出四个RF信道40A至40D，它们分享共同的但可变的频率（例如，范围从2.4GHz到2.5GHz），但是可以针对RF信道40A至40D的每一个设置相位和振幅。这里所描述的配置是示例性的并且不应该被认为是限制性的。例如，RF信号发生器16可以被配置成输出更多或更少的信道并且可以包括根据实现方式针对信道的每一个输出独特的可变频率的能力。

如前所述，RF信号发生器16可以从供电单元12获得功率并且输入来自控制器14的一个或更多个控制信号。附加的输入可以包括由高功率放大器18A至18D确定的前向和反向功率电平。基于这些输入，RF控制器32可以选择频率并向频率发生器30发信号以输出指示所选频率的信号。如图2中表示频率发生器30的方框中所绘制示出的，所选频率确定正弦信号，其频率范围跨一组离散频率。在一个非限制性示例中，范围从2.4GHz到2.5GHz的可选带宽可以以1MHz的分辨率离散化，允许101个独特频率选择。

在频率发生器30之后，每输出信道分割信号并且将其导向相位发生器34。每个信道可以被分配一个不同的相位，即，正弦函数的初始角度。如在图2中表示每信道相位发生器36A至36D的方框中所绘制示出的，用于信道的RF信号的所选相位的范围可以跨一组离散角度。在一个非限制性示例中，可选择的相位（覆盖半个振荡周期或180度）可以以10度的分辨率离散化，允许每信道19个独特相位选择。

在相位发生器34之后，每信道的RF信号可以被引导到振幅发生器38。RF控制器32可以指定每个信道（在图2中示出具有共同频率和不同相位）在信道40A至40D中输出不同的振幅。如在图2中表示每信道振幅发生器的方框38中所绘制示出的，RF信号的所选振幅的范围可以跨一组离散振幅（或功率电平）。在一个非限制性示例中，可选择的振幅可以在0到23分贝的范围内以0.5分贝的分辨率离散化，允许每信道47个独特振幅选择。

各信道40A至40D的振幅可以根据实现方式通过多种方法中的一种来控制。例如，针对每个信道控制振幅发生器38的电源电压可以导致来自RF信号发生器16的各信道40A至40D的输出振幅，其与相应的高功率放大器18A至18D的期望RF信号输出成正比。另选地，每信道输出可以被编码为脉冲宽度调制信号，其中振幅电平由脉冲宽度调制信号的占空比编码。还一另选方案是协调供电单元12的每信道输出以改变提供给高功率放大器18A至18D的每一个的电源电压以控制发送到封闭腔20的RF信号的最终振幅。

如上所述，电磁烹饪装置10可以在多个RF馈源26A至26D处将受控功率量递送到封闭腔20中。此外，通过保持对从各RF馈源26A至26D递送的功率的振幅、频率和相位的控制，电磁烹饪装置10可以相干地控制递送到封闭腔20中的功率。相干RF源以受控方式递送功率以利用电磁波的干扰特性。换言之，在限定的空间面积和持续时间内，相干RF源可以产生静止的干涉模式，使得电场以相加的方式分布。因此，干涉模式可以增加以产生电磁场分布，其振幅大于任何RF源（即相长干涉）或小于任何RF源（即，相消干涉）。

RF源的协调和操作环境的表征（即封闭腔和其中的内容）可以实现电磁烹饪的相干控制并且最大化RF功率与封闭腔20中的物体的关联。高效发送到操作环境内可能需要校准RF发生过程。如上所述，在电磁加热系统中，功率电平可以由许多组件控制，包括从供电单元12输出的电压、包括高功率放大器18A至18D和振幅发生器38二者的可变增益放大器的各级的增益、频率发生器30的调谐频率等。影响输出功率电平的其它因素包括组件的使用年限、组件间相互作用以及组件温度。

图3示出了RF能量传输系统200的电路图。RF能量传输系统200包括高功率放大器18，该高功率放大器18联接在小信号发生器16（图1）和RF馈源26（图1）之间。高功率放大器18可以包括：放大级100a和放大级100b中的至少一个，其被配置成输出相对于来自信号发生器16的输入RF信号放大了功率的信号；以及低功率额定环行器104，其将放大的输出信号引导到RF馈源并且将从RF馈源接收到的的任何反射波及其相关功率重定向到假负载202。RF能量传输系统200还可以包括硬件保护组件204，用于检测RF馈源26所接收到的反射的电磁辐射中的后向功率，并且如果该后向功率在防止对环行器104的电应力或损坏的时间标度内超过功率阈值，则降低提供给至少一个放大级100a、100b的功率。该时间标度比环行器能维持超过其最大额定值的功率条件的最长持续时间短。

环行器104是低功率额定环行器。这意味着，对于多端口系统，环行器的最大额定值小于最大后向功率，它可以维持小于大约10 ns。环行器可能承受两种不同的应力：电应力，由于前向功率和前向波与反射波的矢量和（原则上具有任意相位关系）而产生；以及热应力，由于环行器必须耗散的功率（由流过它的前向和反射功率引起的插入损耗的总和）而产生。E-场应力的时间常数在纳秒时间范围内，而热应力的时间常数是十分之几秒的时间范围。由于电应力的更快速的影响，热效应不是显著问题，因为本文所述的解决方案将在其成为问题之前很好地停止热应力源。但是，如果场强超过电路和组件（即，环行器）的规定额定值，则电场应力可能对硬件造成损坏。通过数学计算，正向功率P_fwd和反射功率P_bwd，在多端口系统中，其中多个放大器为腔提供能量并且然后向负载提供能量，P_bwd的最坏情况由下式提供：

P_bwd = P_fwd（n-1）其中n是将能量注入腔中的源（HPA）的数量。

在这个前提下，例如，在配有每个250 W的4个高功率放大器的4-端口系统中，最大P_bwd可以达到750 W。在现有系统中，后向功率P_bwd驱动环行器额定值的选择。因此，在现有系统中，人们可以使用额定值至少与最大P_bwd一样高的环行器，在上述示例中至少为750 W。通过利用本文所描述的部件，可以降低环行器的额定值要求（并且因此降低成本），因为下面描述的附加硬件保护将处理快速（<10 ns）降低/中断电力，从而保护环行器104免受损害。因此，为了在具有250 W的高功率放大器18的4-端口系统中使用，环行器104可以具有小于750 W或甚至低至250 W的额定值，而与当前连接到空腔的高功率放大器18的数量无关，并且同时为食物负载提供能量。更一般地，硬件保护组件204作用的快速响应时间标度允许根据正向功率来选择环行器的功率额定值并且与端口的数量无关。

硬件保护组件204包括用于将后向功率与功率阈值进行比较的比较器206。后向功率可以从联接器208提供给比较器206。提供联接器208以测量前向和反射功率。根据实现方式，联接器208可以集成到高功率放大器18中或者可以集成在波导110或任何其它RF馈源26中。

可以使用功率阈值调整装置210来调整功率阈值。硬件保护组件204还包括联接到比较器206的输出端的功率控制装置212，当比较器206的输出表示后向功率超过功率阈值时，该功率控制装置降低提供给所述至少一个放大级100a、100b的功率。功率控制装置212可以通过中断对所述至少一个放大级100a、100b的电力供应来降低提供给所述至少一个放大级100a、100b的功率。这可以使用开关来实现，该开关响应于比较器206的输出而中断电力供应。另选地，功率控制装置212可以通过在不中断电源的情况下降低功率来降低提供给所述至少一个放大级100a、100b的功率。通过利用如上所述构造的硬件保护组件204，在超过环行器的最大功率额定值之前，响应于后向功率超过功率阈值，可以快速降低或中断提供给高功率放大器18的电力。与后向功率穿过ADC并且然后到达微处理器（其必须首先处理测得的后向功率并生成控制信号）的情况相比，硬件保护组件204更快地响应后向功率的变化。此外，通过具有更快的响应时间，环行器104可以具有更低的功率额定值，并因此更廉价地实现，同时仍然提供保护高功率放大器18的益处。

比较器206和/或联接器208的输出还可以用于触发来自控制器14、RF控制器32、或信号发生器16的其它响应，以便采取其它措施来防止对系统的损坏。

高功率放大器18被配置成使得多个放大级100a、100b互连，以放大从放大器输入端到放大器输出端的射频信号。根据电路的配置，放大级100a、100b可以产生电流增益、电压增益或两者。

如上所述，放大级100a、100b的输出端联接到环行器104。低功率额定环行器104可以是无源多端口组件，其将射频信号从一个端口发送到下一个端口，其中端口是低功率额定环行器104上的用于将射频信号从一个组件联接到另一个组件的点。环行器104用作保护装置，以将放大级100a、100b与不匹配的负载反射功率时可能发生的有害影响隔离。

环行器104可以是任何形式，诸如插入式独立环行器或集成到高功率放大器中的集成环行器，如WO 2016/196939 A1中所描述的，其全部公开内容通过引用并入本文。

尽管图3中仅示出了一个高功率放大器18，但是可以为可以在电磁烹饪装置10中使用的多个高功率放大器18A至18D中的每一个提供混合保护。在这种情况下，当在RF馈源26A至26D中的任何一个处感测到的后向功率超过功率阈值时，可以降低或中断提供给所有高功率放大器18A至18D的电力。

为了使放大级100a、100b末端的输出功率级达到期望的设定点，RF信号发生器（参见图1中的元件16）可以依赖于信号形式的反馈，该信号表示输送到封闭腔（参见图1中的元件20）的射频信号的前向和后向功率级。因此，除了用于输出相对于输入射频信号放大了功率的射频信号的放大组件之外，常规的高功率放大器还可以包括标量或矢量测量组件，其输出表示由放大组件发送和接收的射频功率的信号。

RF能量传输系统200还可以包括用于测量射频信号的相位的任何组件，包括但不限于包含匹配的校准检测器的双向联接器或者一对定向的单检测器联接器，以测量在波导110内的两个方向上流动的电功率。这样，测量系统可以根据功率和相位来表征射频发送，并且可以用于形成如散射矩阵或S参数中所体现的网络化描述。

为了本公开的目的，术语“联接”通常指两个组件（电气的或机械的）彼此直接或间接联接。这种联接可以是本质上静止或本质上可移动的。这种联接可以利用两个组件（电气的或机械的）和任意附加中间构件来实现，其中，任意附加中间构件与另一附加中间构件或两个组件一体形成为单个整体主体。这种联接可以是本质上永久性的或者可以是本质上可移除或可释放的，除非另有说明。

还应注意的是，在示例性实施方式中所示出的装置的元件结构和设置仅为说明性的。尽管本公开只详细描述了本发明的少数实施方式，但是阅读本公开的本领域技术人员将容易理解，在没有实质背离本主题的新颖教导和有点的情况下，很多修改均是可能的（诸如各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值、安装方式、材料、颜色、方向的使用等方面上的变化）。例如，示出形成为整体的元件可以由多个零件构成，或者示出为多个零件的元件可以形成为整体，接口操作可以颠倒或者以其它方式改变，系统的结构和/或部件或连接器或其它元件的长度或宽度可以改变，在元件之间提供的调整位置的性质或数量可以改变。应注意的是，系统的元件和/或组件可由各种提供足够强度或耐久性的任意材料构成，并且可为各种属性、颜色、质地和组合的任意形式。因此，所有这些修改均旨在涵盖在本创新的范围之内。在不脱离本发明的精神的情况下，可在所需的和其它示例性实施例的设计、操作条件和设置上作出其它替换、修改、变化和省略。

应了解的是，所描述的过程中的任何过程或步骤均可与其它公开过程或步骤结合形成本装置范围之内的结构。本文所公开的示范性结构和过程仅仅用于说明目的，不应被理解为限制性。

还应了解的是，以上所述的结构和方法在不背离本装置的概念的情况下，可做出变型和修改，并且还应了解的是，下面的权利要求书旨在涵盖此概念，除非这些权利要求另有明确说明。

以上描述仅被认为是所示实施方式的描述。本领域技术人员以及制造或使用该装置的人员应想到该装置的修改。因此，应当理解，附图中示出的和上面描述的实施方式仅用于说明目的并不旨在限制装置的范围，该装置的范围由根据专利法原理解释的以下权利要求限定，包括等同原则。

Claims

1.一种用于电磁烹饪装置的固态射频发生系统，所述电磁烹饪装置具有放置食物负载的封闭腔，所述固态射频发生系统包括：

小信号发生器，所述小信号发生器用于生成输入RF信号；

RF馈源，所述RF馈源被配置成将电磁辐射引入所述封闭腔中以加热和烹饪所述食物负载，所述RF馈源被配置成接收从所述封闭腔反射的电磁辐射；

高功率RF放大器，所述高功率RF放大器联接在所述小信号发生器与所述RF馈源之间，所述高功率RF放大器包括：

至少一个放大级，所述至少一个放大级被配置成输出相对于所述输入RF信号放大了功率的信号；以及

环行器，所述环行器用于将放大的输出信号引导到所述RF馈源，并且将从所述RF馈源接收到的任何反射波及其相关的功率重定向到假负载；以及

硬件保护组件，所述硬件保护组件用于检测所述RF馈源所接收到的所述反射的电磁辐射中的后向功率，并且如果所述后向功率在防止对所述环行器的电应力或损坏的时间标度内超过功率阈值，则降低提供给所述至少一个放大级的功率，其中，所述时间标度短于所述环行器能维持超过其最大额定值的功率条件的最长持续时间，并且其中，所述环行器的最大功率额定值小于所述环行器能承受的最大后向功率。

2.根据权利要求1所述的固态射频发生系统，其中，所述时间标度小于约10纳秒。

3.根据权利要求1所述的固态射频发生系统，其中，所述硬件保护组件包括用于将所述后向功率与所述功率阈值进行比较的比较器，其中，所述功率阈值是可调节的。

4.根据权利要求3所述的固态射频发生系统，其中，所述硬件保护组件还包括功率控制装置，所述功率控制装置联接到所述比较器的输出端，用于当所述比较器的输出表示所述后向功率超过所述功率阈值时降低提供给所述至少一个放大级的功率。

5.根据权利要求4所述的固态射频发生系统，其中，所述功率控制装置通过中断对所述至少一个放大级的电力供应来降低提供给所述至少一个放大级的功率。

6.一种用于电磁烹饪装置的固态射频发生系统，所述电磁烹饪装置具有放置食物负载的封闭腔，所述固态射频发生系统包括：

小信号发生器，所述小信号发生器用于生成输入RF信号；

多个RF馈源，所述多个RF馈源被配置成将电磁辐射引入所述封闭腔中以加热和烹饪所述食物负载，所述多个RF馈源各自被配置成接收从所述封闭腔反射的电磁辐射；

多个高功率RF放大器，所述多个高功率RF放大器联接到所述多个RF馈源，各高功率RF放大器包括：

环行器，所述环行器用于将放大的输出信号引导到所述RF馈源并且将从所述RF馈源接收到的任何反射波及其相关的功率重定向到假负载；以及

硬件保护组件，所述硬件保护组件用于检测所述多个RF馈源所接收到的所述反射的电磁辐射中的后向功率，并且如果来自所述多个RF馈源中的任何一个的所述后向功率在防止对所述多个高功率RF放大器中的一个的所述环行器的电应力或损坏的时间标度内超过功率阈值，则降低提供给所述多个高功率RF放大器的功率，其中，所述时间标度短于所述环行器能维持超过其最大额定值的功率条件的最长持续时间，并且其中，所述多个高功率RF放大器中的每一个的所述环行器的最大功率额定值小于所述环行器能承受的最大后向功率。

7.根据权利要求6所述的固态射频发生系统，其中，所述时间标度小于约10纳秒。

8.根据权利要求6所述的固态射频发生系统，其中，所述硬件保护组件包括用于将所述后向功率与所述功率阈值进行比较的比较器，其中，所述功率阈值是可调节的。

9.根据权利要求8所述的固态射频发生系统，其中，所述硬件保护组件还包括功率控制装置，所述功率控制装置联接到所述比较器的输出端，用于当所述比较器的输出表示所述后向功率超过所述功率阈值时降低提供给所述多个高功率RF放大器中的每一个的功率。

10.根据权利要求9所述的固态射频发生系统，其中，所述功率控制装置通过中断对所述多个高功率RF放大器中的每一个的电力供应来降低提供给所述多个高功率RF放大器中的每一个的功率。

11.一种电磁烹饪装置，所述电磁烹饪装置包括：

放置食物负载的封闭腔；

小信号发生器，所述小信号发生器用于生成输入RF信号；

12.根据权利要求11所述的电磁烹饪装置，其中，所述时间标度小于约10纳秒。

13.根据权利要求11所述的电磁烹饪装置，其中，所述硬件保护组件包括用于将所述后向功率与所述功率阈值进行比较的比较器，其中，所述功率阈值是可调节的。

14.根据权利要求13所述的电磁烹饪装置，其中，所述硬件保护组件还包括功率控制装置，所述功率控制装置联接到所述比较器的输出端，用于当所述比较器的输出表示所述后向功率超过所述功率阈值时降低提供给所述至少一个放大级的功率。