CN109452530B - 开关匹配模块及具有两个辐射机构的解冻装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种开关匹配模块，包括：电感L31，电感L31的一端与上路功率输出端连接；电感L51，电感L51的一端与电感L31的另一端连接；电感L32，电感L32的一端与下路功率输出端连接；电感L52，电感L52的一端与电感L32的另一端连接；上路第一旁路，上路第一旁路的一端与功率上路输出端连接，上路第一旁路的另一端接地；下路第一旁路，下路第一旁路的一端与功率下路输出端连接，下路第一旁路的另一端接地；第二旁路，第二旁路与电感L31或电感L32连接。本发明具有如下优势：即可提升调谐的分辨率，又可拓宽食物的补偿范围，降低开关的数量，从而降低成本。采用L型加L型匹配电路，能极大地降低开关器件的数量及性能的要求，对解冻装置的使用安全及寿命等都有改善。

Description

开关匹配模块及具有两个辐射机构的解冻装置

技术领域

本发明涉及家用电气领域，特别是一种开关匹配模块及具有两个辐射机构的解冻装置。

背景技术

现有的解冻方法主要有空气解冻、水浸泡解冻、冰箱冷藏解冻、解冻板解冻，它们均是靠热传导的方式来解冻，解冻时间长，并且容易在解冻过程的5摄氏度～60摄氏度环境下滋生细菌(冰箱冷藏解冻除外)，卫生状况堪忧；解冻板解冻，食物表面靠与解冻板接触较快地传导热量(时间较快些)，但食物内部本身导热率低，内外均匀性差，厚度大的食物尤为明显。而微波炉解冻，虽然是通过电磁场渗透方式来解冻，时间更快些，但由于频率高，内外均匀性特别差，表面温度会很高，细菌繁殖可能很快。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明目的在于提供一种解决上述技术问题的开关匹配模块及具有两个辐射机构的解冻装置。

为解决上述技术问题，本发明提供一种开关匹配模块，包括：电感L31，所述电感L31的一端与上路功率输出端连接；

电感L51，所述电感L51的一端与所述电感L31的另一端连接；

电感L32，所述电感L32的一端与下路功率输出端连接；

电感L52，所述电感L52的一端与所述电感L32的另一端连接；

上路第一旁路，所述上路第一旁路的一端与所述功率上路输出端连接，所述上路第一旁路的另一端接地；

下路第一旁路，所述下路第一旁路的一端与所述功率下路输出端连接，所述下路第一旁路的另一端接地；其中

所述上路第一旁路包括：

电感L11，所述电感L11的一端与所述功率上路输出端连接；

电感L21，所述电感L21的一端与所述电感L11的另一端连接，所述电感L21的另一端接地；

所述下路第一旁路包括：

电感L12，所述电感L12的一端与所述功率上路输出端连接；

电感L22，所述电感L22的一端与所述电感L12的另一端连接，所述电感L22的另一端接地；

第二旁路，所述第二旁路与所述电感L31或所述电感L32连接。

优选地，所述第二旁路包含上路第二旁路及下路第二旁路；其中

所述上路第二旁路的一端与所述电感L31的另一端连接，所述上路第二旁路的另一端接地；

所述下路第二旁路的一端与所述电感L32的另一端连接，所述下路第二旁路的另一端接地。

优选地，所述上路第二旁路包括：

电感L41，所述电感L41的一端与所述电感L31的另一端连接，所述电感L41的另一端接地；

所述下路第二旁路包括：

电感L42，所述电感L42的一端与所述电感L32的另一端连接，所述电感L42的另一端接地。

优选地，所述上路第二旁路包括：

电感L41，所述电感L41的一端与所述电感L31的另一端连接；

电感L61，所述电感L61的一端与所述电感L41的另一端连接，所述电感L61的另一端接地；

所述下路第二旁路包括：

电感L42，所述电感L42的一端与所述电感L32的另一端连接；

电感L62，所述电感L62的一端与所述电感L42的另一端连接，所述电感L62的另一端接地。

优选地，所述的第二旁路包括：

电感L4，所述电感L4的一端与所述电感L31的另一端连接，所述电感L4的另一端与所述电感L32的另一端连接。

优选地，所述的第二旁路包括：

电感L4，所述电感L4的一端与所述电感L32的另一端连接；

电感L6，所述电感L6的一端与所述电感L4的另一端连接，所述电感L6的另一端与所述电感L31的另一端连接。

优选地，所述电感L31为可调电感，所述电感L32为可调电感；

所述电感L51为固定电感；

所述电感L52为固定电感；

所述电感L11为固定电感；

所述电感L12为固定电感；

所述电感L21为可调电感；

所述电感L22为可调电感；

所述电感L4为固定电感；

所述电感L41为固定电感；

所述电感L42为固定电感。

优选地，所述电感L31为固定电感，所述电感L32为固定电感；

所述电感L61为可调电感；

所述电感L62为可调电感；

所述电感L6为可调电感；

所述电感L51为固定电感；

所述电感L52为固定电感；

所述电感L11为固定电感；

所述电感L12为固定电感；

所述电感L21为可调电感；

所述电感L22为可调电感；

所述电感L4为固定电感；

所述电感L41为固定电感；

所述电感L42为固定电感。

一种具有两个辐射机构的解冻装置，至少包括：

解冻腔体，在所述解冻腔体内设有工作室、第一辐射单元室及第二辐射单元室；

控制单元，所述控制单元设置在所述解冻腔体上；

双路射频功率输出模块，所述双路射频功率输出模块设置在所述解冻腔体上，所述双路射频功率输出模块与所述控制单元通信；

测量单元，所述测量单元分别与所述控制单元及所述双路射频功率输出模块连接；

开关匹配模块，所述开关匹配模块与所述测量单元连接，通过切换所述开关匹配模块中的开关器件可找到所述双路射频功率输出模块输出端阻抗匹配的最佳状态；

电源模块，所述电源模块分别与所述控制单元、所述双路射频功率输出模块及所述开关匹配模块连接；

辐射机构，两个所述辐射机构与所述开关匹配模块连接，两个所述辐射机构分别设置在所述第一辐射单元室及所述第二辐射单元室内；其中

所述开关匹配模块为权利要求1至8任意一项所述的开关匹配模块。

优选地，所述辐射机构包括：

辐射单元，所述辐射单元非接触地设置在所述工作室的下方及上方、位于所述第一辐射单元室及所述第二辐射单元室内；

馈电单元，所述馈电单元连接所述辐射单元及所述开关匹配模块。

与现有技术相比，本发明具有如下优势：

1)即可提升调谐的分辨率，又可拓宽食物的补偿范围，降低开关的数量，从而降低成本。

2)采用L型加L型匹配电路，能极大地降低开关器件的数量及性能的要求，对解冻装置的使用安全及寿命等都有极好的改善。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征目的和优点将会变得更明显。

图1为本发明解冻装置结构示意正面图；

图2为本发明解冻装置结构示意背面图；

图3为本发明解冻装置中含有辐射机构的腔体结构示意图；

图4为本发明解冻装置中含有折弯型辐射机构的腔体结构示意图；

图5为本发明解冻装置模块之间的系统连接框图；

图6为本发明解冻装置的双路输出的可控功率源模块连接框图；

图7为本发明解冻装置的开关匹配模块实施例一电路图；

图8为本发明解冻装置的开关匹配模块实施例二电路图；

图9为本发明解冻装置的可调电感的实现方式示意图；

图10为本发明解冻装置的开关匹配模块实施例三电路图；

图11为本发明解冻装置的开关匹配模块实施例四电路图；

图12为本发明解冻装置的基本工作流程图。

图中：

1-第一辐射单元室 2-工作室 3-第二辐射单元室

4-第一模块腔 5-控制单元 6-第一馈电单元

7-第一辐射单元 8-绝缘板 9-第二辐射单元

10-第二馈电单元 11-电源模块 12-双路射频功率输出模块

13-开关匹配模块 14-第二模块腔 15-食物

16-第一馈电端 17-第二馈电端

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和修改。

图1～图2为本发明提供的一种双路射频解冻装置。整个金属腔体的内部空间被两块金属隔板分割成三个腔室：电磁场腔、第一模块腔4及第二模块腔14。

电磁场腔体内有两块低损耗的绝缘板8，用于固定辐射单元及承载需解冻的食物15。两块绝缘支撑件，将电磁场腔体分成了解冻工作室2和两个辐射单元室(第一辐射单元室1和第二辐射单元室3)，每个辐射室中包含一个辐射单元及馈电单元，辐射单元的种类及大小需根据腔体的尺寸及解冻的功率等因素来决定。

双路射频功率输出模块12及电源模块11位于顶部的第一模块腔4里面，控制单元5位于第一模块腔4的外侧。电缆通过第一模块腔4上的小孔将控制单元5与双路射频功率输出模块12，电源模块11及开关匹配模块13相互相连。开关匹配模块13位于背面第二模块腔14的内部，导电片或者导电棒通过后侧面上的通孔将它与辐射组件相连，通孔上固定有绝缘套筒，导电片或者导电棒需要穿过绝缘套筒防止与金属腔体有接触；食物15放置于工作室2中的绝缘板8上解冻。放置食物15的开口侧设置有可开合的门体结构，门体结构合上时能有效防止射频能量的泄露。门体结构需要为或者包含金属材质，这样才能起到屏蔽的作用。基于上述的描述，本领域的技术人员应理解为实现方式比较简单，布局不局限于此。

图3为含有两个辐射单元的腔体简图，第一辐射单元7及第二辐射单元9固定在绝缘板8上，位于工作室2的上方及下方。辐射单元可以是一块金属面板，或者金属网格，或者金属折弯件(例如图4)等。金属面板的边缘电场强度最大，可以将边缘部分适当弯折，使电场强度大的部分向辐射单元室分布，提高解冻食物15的均匀性，图4中为边缘向上/下折弯后的金属面板。金属面板的形状也不受限制，可以是圆形，方形等等，金属面板的形状也决定了腔体内的电场分布，即影响食物15加热的均匀性。辐射单元上有射频高压，辐射单元不能与腔体电接触。食物15放置在绝缘板8上，这样食物15在第一辐射单元7及第二辐射单元9之间，第一辐射单元7及第二辐射单元9共同辐射电磁场来解冻食物15，解冻效率高。第一馈电单元6一端连接第一辐射单元7，另一端连接开关匹配模块13；同样第二馈电单元10一端连接第二辐射单元9，另一端连接开关匹配模块13，馈电单元可以为金属棒、金属片等等，馈电单元与腔体不能有电接触。Zin1及Zin2分别为第一馈电端16及第二馈电端17的输入阻抗，Zin1/Zin2随着放入食物15的重量、温度、形状、种类的不同而不同，要使Zin1/Zin2与双路射频功率输出模块12能一直处于良好的匹配状态，必须在它们之间加一个阻抗转换模块即匹配模块，同时测量单元用于监测当前的匹配状态。

图5为解冻装置模块之间的系统连接框图。电源模块11将市电转化为多个稳定输出的直流电源，负责给双路射频功率输出模块12，控制单元5及开关匹配模块13供电。控制单元5是整个系统的控制中枢，完成系统所有的状态监测，数据分析，功能控制及UI界面人机交互，远程监控等功能；具体为控制双路射频功率输出模块12输出频率及功率的大小，控制电源模块11的开启及输出电压的大小同时读取电源输出电压及电流的大小，控制开关匹配模块13中的开关切换状态，接收并处理来自测量单元(第一测量单元及第二测量单元)测量得到的射频参量。双路射频功率输出模块12能将直流电能转化为射频高功率电磁场能。测量单元(第一测量单元及第二测量单元)用于监测双路射频功率输出模块12输出端与开关匹配模块13的输入端之间的匹配状态。开关匹配模块13接收来自控制单元5的开关控制信号，将辐射单元馈电端的阻抗转换到与双路射频功率输出模块12输出端的阻抗相接近的状态。射频高功率电磁场能经过测量单元，开关匹配模块13到达含有辐射单元的腔体。辐射单元负责将射频功率高效均匀地传送给食物15，这些高速变化的射频振荡电磁场迫使食物15中的分子、离子等进行剧烈运动而升温；金属腔体将电磁场能量束缚在腔体内，防止电磁场辐射到腔体外面同时实现快速均匀地解冻与加热食物15。实际实施本发明时还可包括提供其它功能的组件及装置，如散热装置等。

图6～图8列出了本发明解冻装置主要的功能模块的实现方法，仅仅作为本领域技术人员参考，实现方法不局限于此。

图6是由双路射频功率输出模块12，控制单元5，测量单元(第一测量单元及第二测量单元)及电源模块11组成的可控功率源模块，其中双路射频功率输出模块12包含可控信号源及第一级功率放大器、分路器、移相器1、移相器2、两个第二级功率放大器、第一测量单元及第二测量单元，电源模块11包含可调电压部分及固定电压部分。

双路射频功率输出模块12中的射频可控信号源可输出频率可调的微弱射频信号，由控制单元5输出的控制信号来控制射频信号的输出状态，如开启/关闭信号，控制信号的输出频率等，本发明的频率范围为40.6MHz～40.70MHz，类似的也可选择其它合适的频段；可控信号源输出的射频信号需经过功率放大链路的放大后产生用于解冻的射频高功率能量，功率放大链路一般由两到三级的功率放大晶体管构成，功率放大晶体管比较常见的为金属氧化物半导体晶体管或者氮化镓晶体管。本装置中采用了两级功率放大器，在第一级放大器后面连接了分路器，分路器将经过第一级放大器功率放大后的射频信号等分成两路；分路器之后的两路输出再分别连接受控制单元5控制相移大小的移相器1及移相器2；两路移相器之后再分别连接第二级放大器，由此构成了输出两路功率的放大链路。控制单元5为这些晶体管提供可控的栅极电压，电源模块11的可调电压部分为晶体管提供可变的漏级电压，同时控制单元5控制电源模块11输出可调电压的大小。控制单元5可以通过分别改变栅极电压或者漏级电压的大小来控制射频功放模块两路输出功率的大小。控制单元5可通过分别改变两路移相器的相移量来控制射频功放模块两路输出相差的大小。

测量单元用于检测功率放大链路输出端的射频参数，具体为输出及反射功率的大小，S₁₁的幅值及相位。控制单元5通过这些射频参数来了解辐射单元的馈电端的阻抗状态及其与功率放大链路输出端的匹配情况。本发明测量单元的实现方法为射频耦合器。

电源模块11至少包含可调电压部分、固定电压部分和控制接口。控制单元5可通过电源控制接口对可调电压部分的输出电压进行设置，可调电压部分是给双路射频功率输出模块12中的功率放大链路提供漏级电压，控制单元5还能读取设置的电压及供应的电流大小，这样通过闭环的处理能时刻监控电源模块11及功率放大链路是否处于正常状态，保证解冻系统功率源的可靠及安全。控制单元5需要电源模块11中的固定电压部分为其提供稳定常开的固定电压。

本发明图6中由双路射频功率输出模块12，控制单元5，测量单元(第一测量单元及第二测量单元)及电源模块11组成的子系统是一个频率可控，功率可调，相差可变，匹配可测，稳定可靠的功率源系统，有重要而广泛的应用价值。在本发明中可扫描频率，改变两路相差，找到相应的与食物15阻抗最佳匹配的解冻频率点，本文称之为电调频匹配。为了更加简单的实现功能，本发明的实例将两路的相差固定在180°，只调整解冻频率点。

双路射频功率输出模块12输出的射频功率必须先经过开关匹配模块13后才能有效地到达辐射组件。开关匹配模块13是无源可调部分，当阻抗匹配状态不好并达到系统软件设定的阈值时，由控制单元5输出的开关切换控制信号来切换多路开关寻找双路射频功率输出模块12输出端的最佳匹配状态，其作用在于补偿因食物15种类，大小，位置，形状及温度不同而造成的阻抗差异，实现全程自动补偿食物15的变化。用开关切换寻找到的与食物15阻抗匹配的最佳状态，本文称之为电调谐匹配。

开关匹配模块13为一个电感型匹配网络，包含固定的电感部分及可调的电感部分。可调电感部分中有多个受控制单元5控制的开关，每个开关上相应的并联一个受控电感，这些开关的开启与闭合可决定这些受控电感的接入与否的状态或者改变电路的拓扑结构；同时开关匹配模块13中还有若干个固定电感，它们没有与开关并联，即不受控制单元5的控制，这些固定电感可起到分担电流或者电压的作用。

本发明的开关匹配模块13具体实现方法如图7～图11所示，图7～图8、图10～图11为几种有效的双路匹配实现方式，端口1、端口2分别连接两个测量单元的输出端，端口3、端口4分别连接两个辐射单元的馈电输入端。具体来说，双路射频功率输出模块12输出的两路射频功率中一路经过端口1及端口3传递开给第一馈电单元6，另一路经过端口2及端口4传递给第二馈电单元10。以上方式的提出主要是为了以简便的方法实现匹配要求，同时给本领域的技术人员提供几种匹配方案，方便硬质电路板的布局及布线。下面会具体说明，方便本领域技术人员理解。尽管此文中描述了这几种匹配的具体实现方式，但本发明的实现方式不局限于所出示的拓扑网络。

实施例一，图7中，端口1一端首先并联一个由固定电感L11及可调电感L21串联后接地的第一旁路；在端口1及节点1之间串联一个固定电感L31；在节点1上并联一个由固定电感L41及可调电感L61串联后接地的第二旁路；在节点1及端口3之间串联一个固定电感L51。固定电感L11及固定电感L41分别限定了第一旁路及第二旁路的电感最小值，防止第一旁路及第二旁路因直接接地短路而引起射频能量的全反射，导致射频能量不能有效传递到端口3后端的辐射单元。端口2和端口4之间的电感网络拓扑结构与端口1和端口3之间的一致，但是相应的电感值略有不同，目的在于减小两天线馈电端的阻抗因放置不同食物而产生的差异。

实施例二，图8中，端口1一端首先并联一个由固定电感L11及可调电感L21串联后接地的第一旁路；在端口1及节点2之间串联一个可调电感L31；在节点2上并联一个由固定电感L41接地的第二旁路；在节点2及端口3之间串联一个固定电感L51。同样，固定电感L11限定了第一旁路的电感最小值，防止第一旁路因直接接地短路而引起射频能量的全反射，导致射频能量不能有效传递到端口3后端的辐射单元。端口2和端口4之间的电感网络拓扑结构与端口1和端口3之间的一致，同样相应的电感值也略有不同。

图9为图7或者图8中可调电感部分的可调电感L21、可调电感L22、可调电感L31、可调电感L32、及可调电感L62、可调电感L62的具体实现方式。可调电感由若干个电感由小到大串联而成，在每个所述电感上都并联一个受控制单元5控制开启或者关闭的开关，电源模块11能为这些开关提供稳定的电压，本发明的开关具体可为高功率的继电器。当某个开关闭合时，其对应的与之并联的电感被开关短路，电感未被接入电路中；反之，当某个开关开启时，对应的与之并联的电感接入电路中。开关的开启与闭合控制电感量接入的大小。为了使电感量的接入成可控的线性趋势，这些电感量的大小可以设为以两倍左右的关系成等比例增长，最小的电感量决定最小的调整步长，电感接入的数量或者开关的数量决定整个可调电感的最大值。

图7和图8中端口2和端口4之间的电感网络拓扑结构与端口1和端口3之间的相似，并且是同时变化的，即两路相同位置的可调电感上并联的开关受控制单元5同一组控制信号同时控制。这里可只讨论图7和图8中端口1和端口3之间的电路，其基本的电路拓扑结构均为由两个L型电感匹配网络串接而成。但是固定电感部分及可调电感部分的位置存在区别，对应的机理如下文所述。

端口1接测量单元的输出端，即第一旁路靠近双路射频功率输出模块12，端口1的电压相对较低，通过控制第一旁路的最小串联电感值L11，能有效地控制旁路上的电流最大值，因而第一旁路作为可调电感部分可降低开关器件的耐电压及电流的指标要求，容易实现。第一旁路主要用来调整匹配的好坏程度，即S₁₁的幅值大小。端口3及辐射单元输入端的输入阻抗的容抗越小，电阻越大，第一旁路接入的电感值则越大；反之，接入的电感值最小。

端口3接安装在金属腔体里面的第一辐射单元7的第一馈电端16，第一馈电端16对应的输入阻抗中的串联电阻很小，或者并联电阻很大，即腔体里面的Q值极大。导致端口3的电压及电流很大。电感L51直接与辐射单元的输入端相连，需要承受较大的电流，不适合作为可调电感部分。电感L51上的电流为电感L31上的电流与第二旁路上的电流相量总和，第二旁路对应的电感及电感L31均可作为可变电感。

图7中端口1和节点1之间串联的电感L31为固定电感，第二旁路对应的为可调电感。由于第二旁路与端口2即辐射单元靠得较近，第二旁路主要用来调整S₁₁谐振频率的偏移。例如在本发明中使匹配频点回到40.6MHz～40.70MHz范围内，可调电感L61变大，S₁₁谐振频率向较低的频率方向偏移；反之，可调电感L61变小，S₁₁谐振频率向较高的频率方向偏移。电感L41能有效地控制旁路上的电流最大值，降低开关器件的耐电压及电流的指标要求。图7中的第一旁路及第二旁路分工明确，第一旁路用来调整S₁₁的幅值大小，第二旁路用来调整S₁₁谐振频率的偏移。一般情况下电感L21及电感L61有4到7个受控电感或者开关。

图8中端口1和节点2之间串联的电感L31为可调电感，而第二旁路对应的电感L41为固定电感，可调电感L31与端口1即双路射频功率输出模块12及第一旁路靠得较近。与图7不同的是，可调电感L21及可调电感L31能同时影响S₁₁的幅值大小及S₁₁谐振频率的偏移。这样电感L21的受控电感或者开关数量可减少至2到5个，电感L31的受控电感或者开关数量为4到7个。

若在运行时始终保持双路射频功率输出模块12输出的功率大小相近，相位相差180°左右，可以将图7及图8改成图10及图11中的电路拓扑结构。

根据图7中的电路拓扑结构可引申出图10中的电路结构，将图7两路电路中的并联第二旁路连接在一块并去掉地(GND)就构成了图10中的电路，图10中并联第二旁路的电感总值一半处可近似理解为为虚地，这样图10与图7中的电路结构基本一致，控制逻辑相同。不同的是，图10中第二旁路中的开关数目相对于图7中两电路中的开关总数有了一半左右的缩减，拓扑结构也更为简单，实际实施起来更加方便。图10中可调电感L21与L22在任意时刻都是同步变化，即两组可调电感中相应位置电感上并联的开关受控制单元5同一组控制信号同时控制。

根据图8中的电路拓扑结构可引申出图11中的电路结构，同样将图8两路电路中的并联第二旁路连接在一块并去掉地(GND)就构成了图11中的电路，图11中并联第二旁路的电感总值一半处可近似理解为为虚地，这样图11与图8中的电路结构基本一致，控制逻辑相同。图11中拓扑结构更为简单，实际实施起来更加方便。图11中可调电感L21与L22以及可调电感L31与L32在任意时刻也都是同步变化。

食物15的重量和温度(影响食物15的介电常数)对辐射单元输入端的阻抗影响最大，解冻腔室内放的食物15越多或者食物15的温度越高(不超过0℃)，对应的容抗越小，电阻越大；空载时，对应的容抗最大，电阻最小。因而可以用可调电感的感值来预估解冻腔室是否处于空载或者满载状态。举例来说，对于图10及图11，当可调电感L6或者可调电感L31及L32最大时，解冻腔室可对应空载状态，可调电感L6或者可调电感L31及L32最小时，解冻腔室可对应满载状态。

双路射频功率输出模块12中的射频输出功率有一定的频率调整范围，例如40.66MHz～40.70MHz，输出频率由控制单元5控制。电调频匹配过程中，可控功率源模块能调整并找到最佳匹配的信号输出频率。作为辅助匹配，它主要起两个方面的作用：1.减少补偿S₁₁谐振频率偏移的开关数量，具体思路是在不改变补偿范围及精度的情况，增大电调谐匹配的最小频移量，即步长，这时通过连续的电调频匹配辅助，防止越过调谐过程中越过某些食物15负载(重量或者温度不同)的最佳匹配状态；2.另一个作用就是拓宽了食物15的补偿范围，若解冻的食物15太多，还可电调频降低频率到40.66MHz进行匹配。总之作为辅助的电调频，即可提升调谐的分辨率，又可拓宽食物15的补偿范围，降低开关的数量，从而降低成本。

控制单元5，完成系统所有的状态监测，数据分析，功能控制及UI界面人机交互，它可以包含一个或者多个用于控制的处理器，存储器，显示模块，语音模块，按键模块，通讯接口等，其用于

1)状态监控，包含①门体结构开关监测，通过门体结构的开合控制微动开关的开合，控制信号时刻监测微动开关是否闭合，若门体结构开启，电源无法开启，解冻程序无法运行；②通过测量单元反馈的射频测量参数，时刻监测馈电端口的阻抗状态，确保双路射频功率输出模块12输出的射频功率能有效的传递到辐射单元。

2)数据分析，采集射频测量模块的输出频率、前向和反向功率及它们的相差，从而计算得到散色参数S₁₁的幅值及相位。分析得到不同种类、温度、形状、重量的食物15的阻抗状态。

3)功能控制，通过控制单元5输出的电源控制信号控制电源的输出；控制单元5输出的栅极电压控制功率放大链路各个栅极电压的大小；控制单元5输出的射频信号控制，控制可控信号源的输出状态及频率状态；通过控制移相器来控制两路输出功率的相位差大小；通过控制单元5输出的开关切换控制信号控制开关匹配模块13上开关的通断等。

4)UI交互模块，包含显示模块，按键模块，旋钮，语音模块等。用于接受用户输入的信号，用户通过按键及旋钮来进行功能选择，还可通过远程监控模块实时便捷监控等。

本发明中的解冻装置还可以添加一些其它的辅助组件，散热组件，测温组件等。散热组件包含风扇，合理设计的风道，以及一些热阻较低的散热结构件，对系统中的电源模块11、双路射频功率输出模块12及开关匹配模块13进行散热。测温组件包含热敏电阻测温及红外测温等，热敏电阻测温主要是针对电源模块11及双路射频功率输出模块12，红外测温主要是针对需要解冻的食材，将测得的温度数据传送给控制单元5进行监控及分析，保证系统的可靠运行。

以采用图10或者图11的开关匹配模块13的解冻装置为例。图12为它们的基本工作流程图，控制单元5的UI交互模块能接收到用户发出的解冻指令，接收到开始解冻的信号后，控制单元5设置双路射频功率输出模块12的输出频率为初始频率(例如40.68MHz)，初始两路输出功率等幅，相差为180°，控制每一路功率为低功率输出，控制开关匹配模块13进行电调谐匹配，不断切换匹配状态，同时分别读取两路测量单元测量得到的辐射单元馈电端S₁₁的幅值及相位,双路射频功率输出模块12每一路输出及反射功率的大小，判断两路匹配状态的好坏，一般S₁₁的值越小，匹配状态越好。小功率输出的目的是防止在匹配状态不好时大功率对器件造成不可逆的损坏，但为保证射频测量模块的检测精度功率输出不能太小，功率的大小与功放及开关器件的选型有关。电调谐找到最佳匹配后，保持开关状态不变，进行电调频匹配，电调频率步长大约在5KHz至10KHz左右，电调频匹配时，先读取初始频率左右两个最近的频率点的S₁₁匹配值，并比较它们的大小，然后朝着S₁₁变小的那一侧频率增大或者减小的方向，逐步扫频，直到找到S₁₁最小的那个频率点，完成电调频。

找到最佳匹配后，装置会分析匹配状态是否异常，异常情况表现为匹配状态不好，比如S₁₁的值高于-8dB。若匹配状态异常一般存在两种情况，空载和故障。空载对应的开关匹配模块13的切换状态固定，而故障情况下，开关切换状态比较随机，装置很容易识别。

匹配状态正常时，装置能记录当前开关的匹配状态，并同时提高两路射频输出功率来解冻食物15。在解冻过程中，由于食物15温度的变化会导致馈电输入端的阻抗变化，从而使射频功率输出模块输出的功率变化，这样输出功率可能升高或者降低很多，装置很可能高负荷工作或者解冻时间增加，因而需要定时维持稳定的输出功率。若解冻过程中阻抗变化导致检测到的适配度高于设定的阈值，装置会降低每一路射频功率输出模块的输出功率，重新进入最佳匹配的搜寻及设置模式，进行电调谐匹配之前，需重新将双路射频功率输出模块12的输出频率设定为初始频率(例如40.68MHz)。

解冻时还需要定时存储并分析解冻过程中的射频参量，这里的射频参量主要指的是射频测量模块检测的S₁₁的幅值及相位信息。为保证食物15解冻的均匀品质，解冻过程中射频功率输出模块输出功率还需要不断调整。解冻完成后，装置会关闭信号源，电源及双路射频功率输出模块12并提醒用户解冻完成。

解冻是否完成与用户选择的解冻方式有关。当用户选着手动解冻时，系统会按照用户设定的时间解冻，或者设定的温度进行解冻。当达到解冻计时达到了用户设定的时间上限或者测量食物15的温度达到了用户设定的温度上限时，解冻完成。当用户选择自动解冻时，系统会根据获得的射频参量的变化率自动判别解冻是否完成。在解冻过程中，由于食物15温度的变化会导致辐射单元的馈电端输入阻抗变化，从而导致测量的S₁₁发生变化。但随着温度的上升，食物15内部的冰晶状态逐渐转换为流动液态，出现了大量相变情况，食物15在吸收相同能量的条件下，温升会逐渐变缓，S₁₁变化的幅度会逐渐降低，特别是食物15温度升到-2摄氏度至0摄氏度区间时，S₁₁基本保持不变。因而利用温升变缓或者S₁₁变化减缓这一特性，可判断食物15解冻是否完成。解冻时需不断的读取并储存S₁₁的幅值及相位，并计算S₁₁的幅值及相位的变化量，如果变化量已经稳定到一定程度时解冻完成。

值得一提的是，装置解冻食物15有默认的时间及温度上限，若达到这个默认的上限，装置也会停止解冻。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (5)

1.一种开关匹配模块，其特征在于，包括：

电感L31，所述电感L31的一端与上路功率输出端连接；

电感L51，所述电感L51的一端与所述电感L31的另一端连接；

电感L32，所述电感L32的一端与下路功率输出端连接；

电感L52，所述电感L52的一端与所述电感L32的另一端连接；

上路第一旁路，所述上路第一旁路的一端与所述上路功率输出端连接，所述上路第一旁路的另一端接地；

下路第一旁路，所述下路第一旁路的一端与所述下路功率输出端连接，所述下路第一旁路的另一端接地；其中

所述上路第一旁路包括：

电感L11，所述电感L11的一端与所述上路功率输出端连接；

电感L21，所述电感L21的一端与所述电感L11的另一端连接，所述电感L21的另一端接地；

所述下路第一旁路包括：

电感L12，所述电感L12的一端与所述上路功率输出端连接；

电感L22，所述电感L22的一端与所述电感L12的另一端连接，所述电感L22的另一端接地；

第二旁路，所述第二旁路与所述电感L31或所述电感L32连接；

所述第二旁路包含上路第二旁路及下路第二旁路；其中

所述上路第二旁路的一端与所述电感L31的另一端连接，所述上路第二旁路的另一端接地；

所述下路第二旁路的一端与所述电感L32的另一端连接，所述下路第二旁路的另一端接地；

所述上路第二旁路包括：

电感L41，所述电感L41的一端与所述电感L31的另一端连接，所述电感L41的另一端接地；

所述下路第二旁路包括：

电感L42，所述电感L42的一端与所述电感L32的另一端连接，所述电感L42的另一端接地；

或

所述上路第二旁路包括：

电感L41，所述电感L41的一端与所述电感L31的另一端连接；

电感L61，所述电感L61的一端与所述电感L41的另一端连接，所述电感L61的另一端接地；

所述下路第二旁路包括：

电感L42，所述电感L42的一端与所述电感L32的另一端连接；

电感L62，所述电感L62的一端与所述电感L42的另一端连接，所述电感L62的另一端接地；

或

所述的第二旁路包括：

电感L4，所述电感L4的一端与所述电感L31的另一端连接，所述电感L4的另一端与所述电感L32的另一端连接；

或

所述的第二旁路包括：

电感L4，所述电感L4的一端与所述电感L32的另一端连接；

电感L6，所述电感L6的一端与所述电感L4的另一端连接，所述电感L6的另一端与所述电感L31的另一端连接。

2.根据权利要求1所述的开关匹配模块，其特征在于，所述电感L31为可调电感，所述电感L32为可调电感；

所述电感L51为固定电感；

所述电感L52为固定电感；

所述电感L11为固定电感；

所述电感L12为固定电感；

所述电感L21为可调电感；

所述电感L22为可调电感；

所述电感L4为固定电感；

所述电感L41为固定电感；

所述电感L42为固定电感。

3.根据权利要求1所述的开关匹配模块，其特征在于，所述电感L31为固定电感，所述电感L32为固定电感；

所述电感L61为可调电感；

所述电感L62为可调电感；

所述电感L6为可调电感；

所述电感L51为固定电感；

所述电感L52为固定电感；

所述电感L11为固定电感；

所述电感L12为固定电感；

所述电感L21为可调电感；

所述电感L22为可调电感；

所述电感L4为固定电感；

所述电感L41为固定电感；

所述电感L42为固定电感。

4.一种具有两个辐射机构的解冻装置，其特征在于，至少包括：

解冻腔体，在所述解冻腔体内设有工作室、第一辐射单元室及第二辐射单元室；

控制单元，所述控制单元设置在所述解冻腔体上；

双路射频功率输出模块，所述双路射频功率输出模块设置在所述解冻腔体上，所述双路射频功率输出模块与所述控制单元通信；

测量单元，所述测量单元分别与所述控制单元及所述双路射频功率输出模块连接；

开关匹配模块，所述开关匹配模块与所述测量单元连接，通过切换所述开关匹配模块中的开关器件可找到所述双路射频功率输出模块输出端阻抗匹配的最佳状态；

电源模块，所述电源模块分别与所述控制单元、所述双路射频功率输出模块及所述开关匹配模块连接；

辐射机构，两个所述辐射机构与所述开关匹配模块连接，两个所述辐射机构分别设置在所述第一辐射单元室及所述第二辐射单元室内；其中

所述开关匹配模块为权利要求1至3任意一项所述的开关匹配模块。

5.根据权利要求4所述的具有两个辐射机构的解冻装置，其特征在于，所述辐射机构包括：

辐射单元，所述辐射单元非接触地设置在所述工作室的下方及上方、位于所述第一辐射单元室及所述第二辐射单元室内；

馈电单元，所述馈电单元连接所述辐射单元及所述开关匹配模块。

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