CN109729612A - 一种高均匀性的双端口微波解冻腔体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微波解冻领域，是一种高均匀性的双端口微波解冻腔体，解决了现有技术中加热均匀性和微波吸收效率低的问题。本发明包括微波解冻腔、微波馈入源，设置于加热腔体两侧的微波相位调节装置；所述微波相位调节装置通过辐射器连接微波馈入源；所述微波解冻腔是用以通过调节腔体的尺寸以及馈电的位置来减小反射的单模腔。本发明过设置双微波馈入源和可有效控制相位的变化的单模腔的微波解冻腔，大大提高微波解冻的均匀性；在保证波导内能量馈入腔体的同时，减少两个端口之间的能量互相耦合，提升微波利用率，降低设备损毁率。

Description

一种高均匀性的双端口微波解冻腔体

技术领域

本发明涉及微波解冻领域，特别是指一种高均匀性的双端口微波解冻腔体。

背景技术

随着科学技术的不断发展，微波能作为一种新型高效的清洁能源在食品加工、化工、医药等各个领域得到了越来越多的应用。与传统的能源提供方法相比，微波解冻具有高效节能、选择加热、清洁无污染等特点。如今，微波解冻在许多领域得到了广泛的应用。

微波解冻的过程是被解冻物体作用于高频电磁场中，吸收微波能量，并将其转化为热能，微波可以穿透物质内部进行加热，达到内外同时解冻的效果。传统的微波解冻大多使用单端口馈入微波能量的多模腔。微波在腔体内的分布模式较多，不易于调控。现有技术中存在通过多馈入源及调节微波解冻腔中的相位以提高微波解冻均匀性的技术，但其存在相位不易控制、馈口之间互耦，微波利用率低等问题。

亟待出现一种加热均匀性和微波吸收效率高的新型加热装置及方法。

发明内容

本发明提出一种高均匀性的双端口微波解冻腔体，解决了现有技术中加热均匀性和微波吸收效率低的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种高均匀性的双端口微波解冻腔体，包括微波解冻腔和微波信号发生装置，设置于加热腔体两侧的波导；所述波导宽边设置有缝隙天线；所述微波解冻腔是用以通过调节腔体的尺寸以及馈电的位置来减小反射的单模腔；所述微波信号发生装置包括信号源和微波相位调节器。

进一步地，所述单模腔为标准波导；所述波导长度大于一个波长，所述窄边为S11和S21值均小尺寸。

进一步地，所述缝隙天线设置于靠近单模腔一侧的波导低端短路面1/4波长处，缝隙的宽度大于半个波长。

所述缝隙天线不少于两个。

本发明公开的一种高均匀性的双端口微波解冻腔体，通过设置双信号源和可有效控制相位的变化的单模腔的微波解冻腔，大大提高微波解冻的均匀性；在保证波导内能量馈入腔体的同时，减少两个端口之间的能量互相耦合，提升微波利用率，降低设备损毁率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1：发明的结构示意图；

图2：端口1和端口2等相位的驻波分布图；

图3：端口1与端口2相位差180°的驻波分布图；

图4：a调相加热仿真图和b不使用调相加热仿真图

图5：本发明调相流程示意图。

其中：1波导；2缝隙天线；3被解冻物体；4单模腔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1本发明的结构示意图和图5本发明调相流程示意图所示，一种高均匀性的双端口微波解冻腔体，包括微波解冻腔和微波信号发生装置，设置于加热腔体两侧的波导1；所述波导1宽边设置有缝隙天线2；所述微波解冻腔是用以通过调节腔体的尺寸以及馈电的位置来减小反射的单模腔4；所述微波信号发生装置包括信号源和微波相位调节器及功率放大器。

进一步地，所述单模腔4为标准波导1；所述波导1长度大于一个波长，所述窄边为S11和S21值均小尺寸。

进一步地，所述辐射器是设置于波导1宽边的缝隙天线2。

进一步地，所述缝隙天线2设置于靠近单模腔4一侧的波导1低端短路面1/4波长处，缝隙的宽度大于半个波长。

一种提升微波解冻均匀性的的方法，包括以下步骤：A、在微波解冻腔两侧分别设置具有缝隙天线2的矩形波导1；B、两个信号源和微波相位调节器分别连接矩形波导1；C、调节相位：一信号源保持相位不变，另一信号源相位随时间变化馈入微波解冻腔。

进一步地，，所述步骤B和C之间还包括步骤D、确定微波解冻腔的尺寸：波导1长度大于一个波长；通过仿真参数扫描的方式选择S11和S21值均小的波导1窄边尺寸。

进一步地，所述步骤A具体的是：所述缝隙天线2设置于靠近单模腔4一侧的波导1低端短路面1/4波长处，缝隙的宽度大于半个波长。

具体实施例：

本发明所述的单模腔4，为BJ9标准波导1，波导1的长度大于一个波长，本实施例为500mm，两侧的波导1宽边为247.6mm。窄边的尺寸通过参数化扫描，取S11和S21都较小的值，为120mm；

两侧波导1上开有缝隙天线2，能量从缝隙天线2耦合进入微波解冻腔内部；缝隙天线2的长度为160mm，缝隙天线2的高度为腔体中心，缝隙天线2的宽度为S11及S21都小的值，其中S11为反射系数，S21为传输系数。

通过在BJ9波导1的两端同时馈电，在两端各自形成TE10模后叠加，在微波解冻腔中形成驻波，通过不断的改变端口的相位，使驻波在微波解冻腔里的分布不断发生变化，从而达到加热的均匀性。

在使用过程中通过两台相位可调的信号源，频率915MHz，一台信号源保持相位不变，另一台信号源相位随时间变化。通过两端相位差的不同使得腔体内驻波位置会发生变化，从而提高加热的均匀性。两侧波导1与微波解冻腔连接，通过缝隙天线2将能量馈入微波解冻腔中。所述缝隙天线2是设置于两侧矩形波导1辐射缝隙天线2，在保证波导1内能量馈入腔体的同时，减少两个端口之间的能量互相耦合通过同轴线缆分别馈入两侧的矩形波导1中，从而提高了加热效率，使得能量得到更好的利用。通过仿真，其中S11小于-9dB，且S21小于-10dB，能量在腔体内得到了充分的利用。

如图2端口1和端口2等相位的驻波分布图和图3端口1与端口2相位差90°的驻波分布图所示，在不同的相位下驻波的分布不一样，因此，若时刻改变相位差，则腔体内的驻波分布会随着相位差时刻改变。

本发明是一种高均匀性的双端口微波解冻腔体，通过设置双微波馈入源和可有效控制相位的变化的单模腔4的微波解冻腔，大大提高微波解冻的均匀性；在保证波导1内能量馈入腔体的同时，减少两个端口之间的能量互相耦合，提升微波利用率，降低设备损毁率。

当然，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员应该可以根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种高均匀性的双端口微波解冻腔体，其特征在于：微波信号发生装置，设置于加热腔体两侧的波导；所述波导宽边上设置有缝隙天线；

所述微波解冻腔是用以通过调节腔体的尺寸以及馈电的位置来减小反射的单模腔；

所述微波信号发生装置包括信号源和微波相位调节器。

2.根据权利要求1所述的一种高均匀性的双端口微波解冻腔体，其特征在于：所述单模腔为标准波导；

所述波导长度大于一个波长，所述窄边为S11和S21值均小尺寸。

3.根据权利要求2所述的一种高均匀性的双端口微波解冻腔体，其特征在于：所述缝隙天线设置于靠近单模腔一侧的波导低端短路面1/4波长处，缝隙的宽度大于半个波长。

4.根据权利要求1——3中任意一项所述的一种高均匀性的双端口微波解冻腔体，其特征在于：所述缝隙天线不少于两个。