CN110430631A - 一种用于微波加热的同轴cts天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于微波加热的同轴CTS天线，该种用于微波加热的同轴CTS天线包括波导模式转换器、N(N≥2)个CTS单元和N‑1个填充介质，所述波导模式转换器由过渡接头、模式转换凸台和内导体组成，过渡接头的同轴端口与CTS单元对接设置，CTS单元首尾依次串联，CTS单元之间嵌有填充介质，填充介质通过螺钉连接到CTS单元上。通过上述方式，本发明结构简单，能够伸入物料中进行微波加热，使得物料沿厚度方向被均匀加热，使用方便，应用前景十分广阔。
Description
技术领域
本发明涉及微波加热技术领域，特别是涉及一种用于微波加热的同轴CTS天线。
背景技术
微波加热技术是通过微波交变电磁场与物料中的极性分子的相互作用直接在物料内部进行加热，微波加热技术具备加热速度快、能量转换效率高和安全可靠等优点，目前微波加热常用的天线形式有喇叭天线和波导缝隙天线等，这些天线通常是架设在物料的上方，使其辐射面正对着物料从而对物料进行加热。
在一般的应用场景下，所需加热的物料的厚度有限，那么物料在厚度方向上基本可以被同时加热，但是，如果所需加热的物料较厚，那么微波的能量随着进入物料深度的增加会呈现出指数形式的衰减，那么物料在厚度方向的加热程度就会不均匀，使得上方的物料温度较高，而下方的物料却得不到充足的加热，这就对微波加热的应用产生了极大的限制，但是如果能将微波加热所用的天线伸入物料中进行加热，那么就有可能打破这种限制，使得物料沿厚度方向被均匀加热。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种用于微波加热的同轴CTS天线，结构简单，能够伸入物料中进行微波加热，使得物料沿厚度方向被均匀加热，使用方便，应用前景十分广阔。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种用于微波加热的同轴CTS天线，该种用于微波加热的同轴CTS天线包括波导模式转换器、N(N≥2)个CTS单元和N-1个填充介质，所述波导模式转换器由过渡接头、模式转换凸台和内导体组成，过渡接头的同轴端口与CTS单元对接设置，CTS单元首尾依次串联，CTS单元之间嵌有填充介质，填充介质通过螺钉连接到CTS单元上。
优选的是，所述过渡接头包括矩形波导、匹配圆波导和同轴端口，所述矩形波导一端口为输入馈口，输入馈口与微波发生装置对接连接，矩形波导另一端口短路。
优选的是，所述矩形波导和同轴端口之间设置有匹配圆波导，匹配圆波导通过螺钉或焊接安装在矩形波导外壁一侧的宽边上，匹配圆波导高度为所用微波波长的1/4，同轴端口通过螺钉或者焊接安装在匹配圆波导下方，同轴端口与匹配圆波导同心。
优选的是，所述内导体一端与模式转换凸台的顶部对接，另一端伸入串联后的CTS单元并与第N个CTS单元的尾端对接。
优选的是，所述模式转换凸台通过螺钉或者焊接安装在矩形波导腔内一侧的宽边上，模式转换凸台中心位置位于同轴端口的正上方。
优选的是，所述模式转换凸台形状为圆台状。
优选的是，所述CTS单元为两侧带法兰的金属管，金属管的形状为多边形金属管或金属圆管。
优选的是，所述CTS单元，第N个CTS单元尾端短路。
优选的是，所述填充介质上设有开孔，孔位与CTS单元上法兰的孔位一致，填充介质的材质为聚四氟乙烯、聚丙烯、陶瓷或石英玻璃透波介质。
优选的是，所述CTS单元之间连接所用的螺钉，其材质为聚四氟乙烯、聚丙烯和陶瓷透波材质。
以上可伸入物料进行微波加热的同轴CTS天线的矩形波导输入端口与微波源连接，微波源的功率从30KW-100KW连续可调。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
a、能够伸入物料中进行微波加热，使得物料在厚度方向上均匀受热；
b、结构简单，使用方便，应用前景十分广阔。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的剖面图。
图3为本本发明实施例的电场分布的剖面图。
图4为本本发明实施例的电场分布的俯视图。
图5为图3和图4电场强度标尺。
图6本发明实施例的电磁仿真后的功率反射结果图。
说明书附图中的附图标记解释如下：波导模式转换器-1，CTS单元-2，填充介质-3，过渡接头-11，模式转换凸台-12，内导体-13，矩形波导-111，匹配圆波导-112和同轴端口-113。
具体实施方式
下面结合附图对本发明较佳实施例进行详细阐述，以使发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1至图6，本发明实施例包括：
一种用于微波加热的同轴CTS天线，该种用于微波加热的同轴CTS天线包括波导模式转换器1、六个CTS单元2和五个填充介质3，所述波导模式转换器1由过渡接头11、模式转换凸台12和内导体13组成，过渡接头11的同轴端口113与CTS单元2对接设置，CTS单元2首尾依次串联，CTS单元2之间嵌有填充介质3，填充介质3通过螺钉连接到CTS单元2上。
所述过渡接头11包括矩形波导111、匹配圆波导112和同轴端口113，所述矩形波导111一端口为输入馈口，输入馈口与微波发生装置对接连接，矩形波导111另一端口短路。
所述矩形波导111和同轴端口113之间设置有匹配圆波导112，匹配圆波导112通过螺钉或焊接安装在矩形波导111外壁一侧的宽边上，匹配圆波导112高度为82mm，是所用915MHz微波波长的1/4，同轴端口113通过螺钉或者焊接安装在匹配圆波导112下方，同轴端口113与匹配圆波导112同心。
所述内导体13一端与模式转换凸台12的顶部对接，另一端伸入串联后的CTS单元2并与第6个CTS单元2的尾端对接。
所述模式转换凸台12通过螺钉或者焊接安装在矩形波导111腔内一侧的宽边上，模式转换凸台12中心位置位于同轴端口113的正上方。
所述模式转换凸台12形状为圆台状。
所述CTS单元2为两侧带法兰的金属圆管。
所述CTS单元2，第6个CTS单元尾端短路。
所述填充介质3上设有开孔，孔位与CTS单元2上法兰的孔位一致，填充介质3的材质选用聚四氟乙烯。
所述CTS单元2之间连接所用的螺钉，其材质选用聚四氟乙烯。
本发明一种用于微波加热的同轴CTS天线在应用中的实例：将发明装置的输入端接入915MHz的微波源，CTS天线2伸入厚度高达1.4m的含沙油泥中加热，在厚度方向上，如图3所示，油泥整体被加热，均匀度很好，从顶视图看，如图4所示，有效加热区为与CTS天线2同心的多个圆环，使得沿厚度方向的各层物料在不同位置处都被有效加热，并且该天线功率反射特性良好，在输入端调匹配后，天线的功率反射在915MHz处为-23dB，仅为输入功率的1/200。
本发明一种用于微波加热的同轴CTS天线，结构简单，能够伸入物料中进行微波加热，使得物料沿厚度方向被均匀加热，使用方便，应用前景十分广阔。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于微波加热的同轴CTS天线，其特征在于：该种用于微波加热的同轴CTS天线包括波导模式转换器、N(N≥2)个CTS单元和N-1个填充介质，所述波导模式转换器由过渡接头、模式转换凸台和内导体组成，过渡接头的同轴端口与CTS单元对接设置，CTS单元首尾依次串联，CTS单元之间嵌有填充介质，填充介质通过螺钉连接到CTS单元上。
2.根据权利要求1所述的一种用于微波加热的同轴CTS天线，其特征在于：所述过渡接头包括矩形波导、匹配圆波导和同轴端口，所述矩形波导一端口为输入馈口，输入馈口与微波发生装置对接连接，矩形波导另一端口短路。
3.根据权利要求2所述的一种用于微波加热的同轴CTS天线，其特征在于：所述矩形波导和同轴端口之间设置有匹配圆波导，匹配圆波导通过螺钉或焊接安装在矩形波导外壁一侧的宽边上，匹配圆波导高度为所用微波波长的1/4，同轴端口通过螺钉或者焊接安装在匹配圆波导下方，同轴端口与匹配圆波导同心。
4.根据权利要求1所述的一种用于微波加热的同轴CTS天线，其特征在于：所述内导体一端与模式转换凸台的顶部对接，另一端伸入串联后的CTS单元并与第N个CTS单元的尾端对接。
5.根据权利要求1所述的一种用于微波加热的同轴CTS天线，其特征在于：所述模式转换凸台通过螺钉或者焊接安装在矩形波导腔内一侧的宽边上，模式转换凸台中心位置位于同轴端口的正上方。
6.根据权利要求1所述的一种用于微波加热的同轴CTS天线，其特征在于：所述模式转换凸台形状为圆台状。
7.根据权利要求1所述的一种用于微波加热的同轴CTS天线，其特征在于：所述CTS单元为两侧带法兰的金属管，金属管的形状为多边形金属管或金属圆管。
8.根据权利要求1所述的一种用于微波加热的同轴CTS天线，其特征在于：所述CTS单元，第N个CTS单元尾端短路。
9.根据权利要求1所述的一种用于微波加热的同轴CTS天线，其特征在于：所述填充介质上设有开孔，孔位与CTS单元上法兰的孔位一致，填充介质的材质为聚四氟乙烯、聚丙烯、陶瓷或石英玻璃透波介质。
10.根据权利要求1所述的一种用于微波加热的同轴CTS天线，其特征在于：所述CTS单元之间连接所用的螺钉，其材质为聚四氟乙烯、聚丙烯和陶瓷透波材质。
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