CN113891512A - 一种基于选频技术的射频加热方法 - Google Patents

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林先其
李晨楠
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何治丽
刘航
胥鑫
於阳
朱玉昊
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Abstract

本发明公开了一种基于选频技术的射频加热方法，该方法将被加热物放入可封闭的立体腔体内，立体腔体的六个面上均设置有开有槽的射频天线，每个射频天线通过射频功率模块进行选频切换，以使射频天线发射不同趋肤深度的电磁波，从而实现对被加热物内外均匀加热。本发明将天线三维分布并使天线发射不同趋肤深度的电磁波，不仅实现了沿表面方向的精准加热，并且克服了天线趋肤深度的影响实现了沿深度方向的精准加热，提高了射频加热的精准度，使被加热物内外能快速均匀加热。此外，本发明还具有成本低、能量利用率高和自定义程度化高等优点。

Description

一种基于选频技术的射频加热方法
技术领域
本发明涉及一种射频加热方法，具体涉及一种基于选频技术的射频加热方法。
背景技术
随着射频加热和微波加热的发展，二维加热在一定程度上已经可以达到表面均匀加热的效果，但是由于电磁波的趋肤深度的影响，物体深度的加热不均的问题依然存在，因此有必要提供一种三维立体加热方法，使加热不再浮于表面，而是整个物体内外的均匀加热。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种能实现整个物体内外均匀加热的基于选频技术的射频加热方法。
为达到上述目的，本发明提供的基于选频技术的射频加热方法采用将被加热物放入可封闭的立体腔体内，立体腔体的六个面上均设置有开有槽的射频天线，每个射频天线通过射频功率模块进行选频切换，以使各射频天线发射不同趋肤深度的电磁波，从而实现对被加热物整体内外均匀加热。
进一步地，所述射频天线上开有U型槽。
进一步地，所述立体腔体的每个面上设置有多个射频天线。
进一步地，所有射频天线通过λ/4阻抗变换线并联，射频天线并联后与射频功率模块连接，由单端口馈电。
进一步地，所述立体腔体由铝合金制成。
根据趋肤深度公式
Figure BDA0003231949180000021
(其中δ为趋肤深度，ω＝2πf为角频率，μ为磁导率，σ为电导率)可知频率与趋肤深度成反比，因此频率越低趋肤深度越大。本发明根据这个原理，将天线三维分布并使天线发射不同趋肤深度的电磁波，不仅实现了沿表面方向的精准加热，并且克服了天线趋肤深度的影响实现了沿深度方向的精准加热，提高了射频加热的精准度，使被加热物内外能快速均匀加热。此外，本发明还具有成本低、能量利用率高和自定义程度化高等优点。
附图说明
图1为本发明所涉及的装置的结构示意图。
图中：1、射频天线；2、立体腔体。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例
本实施例提供的基于选频技术的射频加热方法采用将被加热物放入可封闭的立体腔体2内，立体腔体2的六个面上均设置有开有U型槽的射频天线1，各射频天线1并联后与射频功率模块连接，由单端口馈电，各射频天线1的频率通过射频功率模块进行选频切换。每一个射频天线1负责被加热物一部分空间的加热，这样就避免了射频加热由于趋肤深度过小，导致被加热物体在表面均匀加热，但是在深度方向加热效果不佳的缺点。所述封闭腔体2由铝合金制成，铝合金既能起到电磁屏蔽的作用又能降低装置的重量。射频天线1上的U型槽实现了将射频天线1的多个频带相组合，大大节约了射频天线1所占的空间，提高了空间利用率，降低了制作成本。
本发明通过选频技术实现了各射频天线1在所对应的加热平面的不同趋肤深度的加热效果，多个射频天线1同时通过射频功率模块进行选频切换，以达到多个平面多种趋肤深度的排列组合。举例说明，如立体腔体2的六个面上分别设置有1个开有U型槽的射频天线1,将这六个面上的射频天线1分别命名为第一射频天线、第二射频天线、第三射频天线、第四射频天线、第五射频天线和第六射频天线，各射频天线1通过其传输线可实现在特定的频率范围内工作，当其中一个射频天线1工作时，其它射频天线1处于断路状态。如本例中，可使
第一射频天线工作频率为100-110MHz，160-170MHz，220-230MHz……,
第二射频天线工作频率为110-120MHz，170-180MHz，230-240MHz……,
第三射频天线工作频率为120-130MHz，180-190MHz，250-260MHz……,
第四射频天线工作频率为130-140MHz，190-200MHz，260-270MHz……,
第五射频天线工作频率为140-150MHz，200-210MHz，270-280MHz……,
第六射频天线工作频率为150-160MHz，210-220MHz，290-300MHz……,
以此类推。每个射频天线1在数个很小范围的频率段工作，接近于在数个频率点工作，这样通过射频功率模块可使各射频天线1的频率不断切换，从而大大提高了加热的自由度，提高了加热的均匀效果。
本发明在立体腔体2每一个面上的射频天线1可为一个，也可为多个，所有射频天线1之间为并联连接。由于谐振频率附近的阻抗接近于零，无法进行并联，因此通过λ/4阻抗变换线进行连接，将射频天线1的在谐振频率附近的阻抗升高，以实现射频天线1之间的并联。实际应用时可将λ/4阻抗变换线弯折，以进一步缩小整体尺寸。
本发明方法中馈电网络是由单端口馈电，这种馈电不需要多个射频源，可节约成本和空间。射频天线1的切换通过频率切换实现，避免了使用开关电路引入损耗。另外，本发明的连接方式可使每一时刻每个射频天线1能利用射频源的全部功率，射频天线1的切换速度快，能量利用率高.
以上所述仅是本发明优选的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明所提供的技术方案和发明构思进行的改造和替换都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于选频技术的射频加热方法，其特征在于：将被加热物放入可封闭的立体腔体内，立体腔体的六个面上均设置有开有槽的射频天线，每个射频天线通过射频功率模块进行选频切换，以使各射频天线发射不同趋肤深度的电磁波，从而实现对被加热物内外均匀加热。
2.根据权利要求1所述的基于选频技术的射频加热方法，其特征在于：所述射频天线上开有U型槽。
3.根据权利要求1所述的基于选频技术的射频加热方法，其特征在于：所述立体腔体的每个面上设置有多个射频天线。
4.根据权利要求1或3所述的基于选频技术的射频加热方法，其特征在于：所有射频天线通过λ/4阻抗变换线并联，射频天线并联后与射频功率模块连接，由单端口馈电。
5.根据权利要求1所述的基于选频技术的射频加热方法，其特征在于：所述立体腔体由铝合金制成。
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