CN112086740B - 一种平面化的微波加热天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种平面化的微波加热天线，包括第一空心导电管单元、第二空心导电管单元、第三空心导电管单元、第一介质基板、第二介质基板和介质套筒，第一空心导电管单元、第二空心导电管单元、第三空心导电管单元装配在第一介质基板、第二介质基板之间且与介质基板上金属层的通过金属化通孔或者焊锡进行电连接；第一介质基板、第二介质基板刻蚀有一个或多个缝隙，根据加热区域大小以及所需加热功率，进行相同或者不同间距、大小的缝隙泄漏设计。本发明可用于微波加热领域，适用于加热需要从内部加热的介质。其天线拥有平面化、轻量化、低成本化、加热均匀，而且其加工周期短等优点。

Description

一种平面化的微波加热天线
技术领域
本发明属于微波加热领域，涉及一种微波加热天线。
背景技术
微波广泛应用于雷达、通信以及探测等方面。在上个世纪60年代左右开始，人们逐渐将微波加热技术应用于纸类、木材、树脂挤出等物理加工过程。近年来，微波加热技术以热惯性好、加热效率高、节能环保等诸多优点得到人们的广泛重视。但是，微波在加热比波长长的介质时会出现“热点”和“冷点”，热一致性不够理想，且插入待加热介质内部加热的微波加热天线加工复杂。因此，改进设计微波加热天线加热区域的均匀性以及平面化仍是科学界以及工业界的一大热点。
为提高微波加热的均匀性，L·M·C·莱等人公开了一种均匀加热的微波容器(L·M·C·莱、N·曾、B·刘，均匀加热的微波容器，中国发明专利，申请号CN200880002828.3，申请日2008.01.15)，通过在容器壁上加载微波能量屏蔽元件和被微波能量屏蔽元件所包围的微波能量扩散元件，使之能自由控制进入容器的电磁波能量的大小。只是该设备加工误差大、成本高，各元件之间耦合特性分析困难导致设计周期长。毋明旗等人公开了一种用于微波加热的同轴CTS天线(毋明旗、卢晓颖、蒋顺利、刘宁、徐翔新、夏立新、刘伟、罗鹏，一种用于微波加热的同轴CTS天线，中国发明专利，申请号CN201910732753.4，申请日2019.08.09)，通过串联多个CTS单元和多个填充介质，使电磁波从填充介质中泄露出来，实现加热效果。只是该设备过渡结构以及天线加工复杂，成本高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种平面化的微波加热天线，实现微波加热区域的均匀性以及天线的平面化。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种平面化的微波加热天线，包括第一空心导电管单、第二空心导电管单元、第三空心导电管单元、第一介质基板、第二介质基板和介质套筒，所述第一空心导电管单元、第二空心导电管单元、第三空心导电管单元间隔一定距离并列排列，第一空心导电管单元、第二空心导电管单元、第三空心导电管单元装配在第一介质基板、第二介质基板之间；第一空心导电管单元、第三空心导电管单元分别与第一介质基板、第二介质基板上的金属层通过金属化通孔或者焊锡进行电连接；第一空心导电管单元、第二空心导电管单元、第三空心导电管单元、第一介质基板、第二介质基板形成扁平同轴线。
进一步的，所述第一空心导电管单元、第二空心导电管单元、第三空心导电管单元是圆空心导电管，或者是矩形空心导电管。
进一步的，所述第一介质基板、第二介质基表面覆有金属层，且刻蚀有一个或多个缝隙，根据加热区域大小以及所需加热功率，进行相同或者不同间距、大小的缝隙设计。
进一步的，所述介质套筒将第一空心导电管单元、第二空心导电管单元、第三空心导电管单元、第一介质基板、第二介质基板包裹住，使其与待加热物质隔离开。
进一步的，所述的第一空心导电管单元、第二空心导电管单元、第三空心导电管单元中间通孔可以通过水循环或者风循环散热。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
(1)本发明所采用的天线由导电管、基板、介质套筒制作而成，具有平面化、设计简单、成本低、制备周期短等优点。
(2)本发明所采用多缝隙漏波扁平同轴天线，实现待加热介质的均匀加热。
本发明的目的、特征及优点将结合实施例，参照附图作如下进一步的说明。
附图说明
图1是本发明实施例天线结构图。
图2是本发明实施例的电场分布图。
图3是本发明实施例的反射系数图。
具体实施方式
如图1的天线结构结构图所示，一种平面化的微波加热天线，包括第一空心导电管单元1、第二空心导电管单元2、第三空心导电管单元3、第一介质基板4、第二介质基板5和介质套筒6。所述第一空心导电管单元1、第二空心导电管单元2、第三空心导电管单元3为圆空心导电管，材料选用铜，装配在第一介质基板4、第二介质基板5之间。第一空心导电管单元1、第三空心导电管单元3分别与第一介质基板4、第二介质基板5通过焊锡连接；所述第一空心导电管单元1、第二空心导电管单元2、第三空心导电管单元3长度均为260mm，外直径均为2mm，内直径均为1mm，可将细软管通入空心，再注入水循环对空心导电管进行散热；在第一介质基板4、第二介质基板5的外表面制备完整的金属铜层，并且上下对称腐蚀出第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙、第四缝隙；第一空心导电管单元1、第二空心导电管单元2、第三空心导电管单元3、第一介质基板4、第二介质基板5、第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙、第四缝隙，形成平面化的漏波同轴天线；所述的第一空心导电管单元1、第二空心导电管单元2、第三空心导电管单元3间隔4mm并列排列，第一介质基板4、第二介质基板5表面覆有铜皮，其长度均为260mm，宽度均为8mm，厚度均为0.8mm，第一缝隙、第三缝隙刻蚀在第一介质板4上，第一缝隙距离末端45mm，宽度为4mm，第三缝隙距离第一缝隙有45mm，宽度为2mm；第二缝隙、第四缝隙刻蚀在第二介质板5上，第二缝隙7距离末端45mm，宽度为4mm，第四缝隙9距离第二缝隙7有45mm，宽度为2mm。
所述的介质套筒6将第一空心导电管单元1、第二空心导电管单元2、第三空心导电管单元3、第一介质基板4、第二介质基板5包裹住，使其与待加热介质隔离开，防止粘接。
图2给出了在电磁仿真软件里仿真本具体实施例，待加热物体的介电常数为67.59，电导率为0.958S/m的介质电场分布图。
图3给出了在电磁仿真软件里仿真本具体实施例得到的功率反射系数，其值小于-20dB，表明至少99％的功率馈入了天线并被待加热物体吸收。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种平面化的微波加热天线，包括第一空心导电管单元(1)、第二空心导电管单元(2)、第三空心导电管单元(3)、第一介质基板(4)、第二介质基板(5)和介质套筒(6)，其特征在于：所述第一空心导电管单元(1)、第二空心导电管单元(2)、第三空心导电管单元(3)间隔一定距离并列排列，第一空心导电管单元(1)、第二空心导电管单元(2)、第三空心导电管单元(3)装配在第一介质基板(4)、第二介质基板(5)之间，所述第一介质基板(4)、第二介质基板(5)表面覆有金属层，且刻蚀有一个或多个缝隙，根据加热区域大小以及所需加热功率进行相同或者不同间距、大小的缝隙泄漏设计，所述第一空心导电管单元(1)、第三空心导电管单元(3)分别与第一介质基板(4)、第二介质基板(5)上的金属层通过金属化通孔或者焊锡进行电连接，所述介质套筒(6)将第一空心导电管单元(1)、第二空心导电管单元(2)、第三空心导电管单元(3)、第一介质基板(4)、第二介质基板(5)包裹住，使其与待加热物质隔离开。
2.根据权利要求1所述的平面化的微波加热天线，其特征在于：所述第一空心导电管单元(1)、第二空心导电管单元(2)、第三空心导电管单元(3)为圆空心导电管，或者为矩形空心导电管。
3.根据权利要求1所述的平面化的微波加热天线，其特征在于：所述第一空心导电管单元(1)、第二空心导电管单元(2)、第三空心导电管单元(3)中间空心处通过水循环或者风循环散热。
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