CN114245504A - 半导体功率源和微波加热装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种半导体功率源和微波加热装置。半导体功率源包括射频锁相环、移相器、可调衰减器和电子真空管。所述射频锁相环用于产生预设频率的发射信号；所述移相器用于调节所述发射信号的相位；所述可调衰减器用于调节所述发射信号的幅度；所述真空电子管用于对发射信号进行功率放大。如此，利用真空电子管的输出功率高、效率高的特性，半导体功率源能够输出较高功率的发射信号，从而提高半导体功率源的工作效率。
Description
技术领域
本申请涉及微波设备领域，特别涉及一种半导体功率源和微波加热装置。
背景技术
在相关技术中，半导体微波炉以半导体功率源作为能量源，可以产生300-500W左右的功率的微波能量进行加热，其中，半导体功率源的功率较低，导致半导体功率源的工作效率比较低。
发明内容
本申请提供了一种半导体功率源和微波加热装置。
本申请实施方式的半导体功率源包括：射频锁相环、移相器、可调衰减器和真空电子管，所述射频锁相环用于产生预设频率的发射信号；所述移相器用于调节所述发射信号的相位；所述可调衰减器用于调节所述发射信号的幅度；所述真空电子管用于对所述发射信号进行功率放大。
在某些实施方式中，所述半导体功率源还包括输出耦合器、前向检测器和处理器，所述输出耦合器用于检测所述发射信号的输出能量值，所述前向检测器用于将所述输出能量值反馈至所述处理器。
在某些实施方式中，所述半导体功率源还包括反射耦合器和反向检测器，所述反向检测器用于检测所述发射信号的反射能量值，所述反向检测器用于将所述反射能量值反馈至所述处理器。
在某些实施方式中，所述处理器用于根据所述输出能量值和所述反射能量值生成控制信号；所述射频锁相环用于根据所述控制信号产生所述预设频率的所述发射信号；所述移相器用于根据所述控制信号调节所述发射信号的相位；所述可调衰减器用于根据所述控制信号调节所述发射信号的幅度。
在某些实施方式中，所述真空电子管包括输入端和输出端，所述输入端与所述可调衰减器连接，所述输出端用于与天线连接。
本申请还提供了一种微波加热装置，微波加热装置包括腔体、半导体功率源和天线。所述半导体功率源包括射频锁相环、移相器、可调衰减器和真空电子管；所述射频锁相环用于产生预设频率的发射信号；所述移相器用于调节所述发射信号的相位；所述可调衰减器用于调节所述发射信号的幅度；所述真空电子管用于对所述发射信号进行功率放大；所述天线用于将所述发射信号转换为微波信号并输出至所述腔体中。
在某些实施方式中，所述微波加热装置的半导体功率源还包括输出耦合器、前向检测器和处理器，所述输出耦合器用于检测所述发射信号的输出能量值，所述前向检测器用于将所述输出能量值反馈至所述处理器。
在某些实施方式中，所述微波加热装置的半导体功率源还包括反射耦合器和反向检测器，所述反向检测器用于检测所述发射信号的反射能量值，所述反向检测器用于将所述反射能量值反馈至所述处理器。
在某些实施方式中，所述微波加热装置的处理器用于根据所述输出能量值和所述反射能量值生成控制信号；所述射频锁相环用于根据所述控制信号产生所述预设频率的所述发射信号；所述移相器用于根据所述控制信号调节所述发射信号的相位；所述可调衰减器用于根据所述控制信号调节所述发射信号的幅度。
在某些实施方式中，所述微波加热装置的真空电子管包括输入端和输出端，所述输入端与所述可调衰减器连接，所述输出端用于与天线连接。
本申请实施方式的半导体功率源和微波加热装置中，采用了真空电子管进行功率放大，由于真空电子管的输出功率高、效率高，因此，半导体功率源能够输出较高功率的发射信号，从而提高半导体功率源的工作效率。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本申请实施方式的微波加热装置的示意图；
图2是本申请实施方式的微波加热装置的另一示意图；
主要特征附图标记：
半导体功率源100；
射频锁相环10、移相器20、可调衰减器30、真空电子管40、输入端41、输出端42、处理器50、前向检测器61、反向检测器62、输出耦合器71、反射耦合器72；
微波加热装置1000、天线200、腔体300。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其它工艺的应用和/或其它材料的使用。
需要指出的是，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
请参阅图1，本申请实施方式的半导体功率源100包括射频锁相环10、移相器20、可调衰减器30和真空电子管40。射频锁相环10用于产生预设频率的发射信号。移相器20用于调节发射信号的相位。可调衰减器30用于调节发射信号的幅度。真空电子管40用于对发射信号进行功率放大。
射频锁相环10是一种反馈控制电路，射频锁相环10可以根据处理器50输入的信号控制环路内部振荡信号的频率。移相器20是能对信号的相位进行调整的装置。可调衰减器30是提供衰减的电子元器件。真空电子管40是内部真空的电子管。
具体地，射频锁相环10产生预设频率的发射信号后，移相器20调节发射信号的相位，可调衰减器30调节发射信号的幅度，真空电子管对发射信号进行功率放大，得到所需频率、相位和幅度的信号。
可以理解的是，移相器20和可调衰减器30的连接顺序可以交换，如图2，即射频锁相环10产生预设频率的发射信号后先通过可调衰减器30进行幅度调节再通过移相器20进行相位调节。
由此，通过射频锁相环10可以进行信号的频率控制，移相器20可以进行相位控制，可调衰减器30可以进行幅度控制，真空电子管40成本低、发射功率高，实现了发射信号高效率、高功率、精准可控，半导体功率源100的输出功率可达1000W以上。
在某些实施方式中，半导体功率源100还包括输出耦合器71、前向检测器61和处理器50，输出耦合器71用于检测发射信号的输出能量值，前向检测器61用于将输出能量值反馈至处理器50。
耦合器是实现将微波功率按比例分路的元件，输出耦合器71检测发射信号的输出能量值后可以形成一个检测信号并传输给前向检测器61，通过前向检测器61将该检测信号反馈至处理器50。处理器50处理检测信号判断输出能量值是否高于或低于规定值，并根据判断结果对射频锁相环10、移相器20、可调衰减器30进行调节，从而实现对信号能量进行调整。
例如输出耦合器71形成一个检测信号并传输至前向检测器61，处理器50处理该检测信号后确定发射信号的输出能量值高于规定值时，处理器50对射频锁相环10、移相器20、可调衰减器30进行控制以降低发射信号的输出能量值。
由此，通过处理器50可以对射频锁相环10、移相器20、可调衰减器30的控制，实现发射信号输出能量值的反馈调节，对半导体功率源100输出能量进行更精确的调控。
在某些实施方式中，半导体功率源100还包括反射耦合器72和反向检测器62，反向检测器62用于检测发射信号的反射能量值，反向检测器62用于将反射能量值反馈至处理器50。
反射耦合器72检测发射信号的反射能量值后可以形成一个检测信号并传输给反向检测器62，通过反向检测器62将该检测信号反馈至处理器50。处理器50处理检测信号判断反射能量值是否高于或低于规定值，对射频锁相环10、移相器20、可调衰减器30进行调节，从而对信号能量进行调整。
例如反射耦合器72形成一个检测信号并传输至反向检测器62，处理器50处理该检测信号后确定发射信号的反射能量值低于规定值时，处理器50对射频锁相环10、移相器20、可调衰减器30进行控制以提高发射信号的反射能量值。
由此，可以实现发射信号反射能量值的反馈调节，对半导体功率源100反射能量进行更精确的调控。
在某些实施方式中，处理器50用于根据输出能量值和反射能量值生成控制信号；射频锁相环10用于根据控制信号产生预设频率的发射信号；移相器20用于根据控制信号调节发射信号的相位；可调衰减器30用于根据控制信号调节发射信号的幅度。
具体地，输出耦合器71和反射耦合器72检测发射信号能量值后，向前向检测器61和反向检测器62发射检测信号，处理器50对接收到的检测信号进行处理，处理器50根据输出能量值和反射能量值生成控制信号。
射频锁相环10接收到控制信号后，产生预设频率的发射信号。移相器20接收到控制信号后，根据控制信号调节发射信号的相位。可调衰减器30接收到控制信号后，根据控制信号调节发射信号的幅度。
由此，处理器50通过接收反馈信号和发射控制信号实现信号的产生以及频率相位幅度的控制。
在某些实施方式中，真空电子管40包括输入端41和输出端42，输入端41与可调衰减器30连接，输出端42用于与天线200连接。
真空电子管40的输入端41连接可调衰减器30的输出端，接收信号并进行放大。在其他实施方式中，真空电子管40的输入端41也可以与移相器20的输出端连接，如图2。
天线200是一种变换器，它把半导体功率源100产生的信号，变换成在空间中传播的电磁波。某些实施方式中可以采用喇叭形天线或抛物面天线，天线200的材料可以选用银、铜、铝或其他导体材料。
由此，真空电子管40放大信号后，通过天线200将信号转换为微波并发射到作用区域，这样得到的微波发射功率高、加热均匀。
本申请还提供了一种微波加热装置1000，微波加热装置1000包括腔体300、半导体功率源100和天线200。半导体功率源100包括射频锁相环10、移相器20、可调衰减器30和真空电子管40；射频锁相环10用于产生预设频率的发射信号；移相器20用于调节所述发射信号的相位；可调衰减器30用于调节所述发射信号的幅度；真空电子管40用于对所述发射信号进行功率放大；天线200用于将发射信号转换为微波信号并输出至腔体300中。
具体地，射频锁相环10可以产生预设频率的发射信号，利用移相器20调节发射信号的相位，利用可调衰减器30调节发射信号的幅度，利用真空电子管40对发射信号进行功率放大，如此半导体功率源100发射预设频率、幅度、相位的信号到天线200，天线200设置在腔体300内部，天线200将发射信号转换为微波信号并输出至腔体300中，对腔体300中的物体进行微波加热。
上述任意一种实施方式的半导体功率源100可应用于本申请实施方式的微波加热装置1000中，在此不再赘述。
可以理解的是，半导体功率源100也可以应用在其他微波装置中，例如微波测量装置、微波干燥装置、微波烧结装置等。
需要指出的是，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“内”、“外”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种半导体功率源，其特征在于，所述半导体功率源包括：
射频锁相环，所述射频锁相环用于产生预设频率的发射信号；
移相器，所述移相器用于调节所述发射信号的相位；
可调衰减器，所述可调衰减器用于调节所述发射信号的幅度；
真空电子管，所述真空电子管用于对所述发射信号进行功率放大。
2.根据权利要求1所述的半导体功率源，其特征在于，所述半导体功率源还包括输出耦合器、前向检测器和处理器，所述输出耦合器用于检测所述发射信号的输出能量值，所述前向检测器用于将所述输出能量值反馈至所述处理器。
3.根据权利要求2所述的半导体功率源，其特征在于，所述半导体功率源还包括反射耦合器和反向检测器，所述反向检测器用于检测所述发射信号的反射能量值，所述反向检测器用于将所述反射能量值反馈至所述处理器。
4.根据权利要求3所述的半导体功率源，其特征在于，所述处理器用于根据所述输出能量值和所述反射能量值生成控制信号；所述射频锁相环用于根据所述控制信号产生所述预设频率的所述发射信号；所述移相器用于根据所述控制信号调节所述发射信号的相位；所述可调衰减器用于根据所述控制信号调节所述发射信号的幅度。
5.根据权利要求1所述的半导体功率源，其特征在于，所述真空电子管包括输入端和输出端，所述输入端与所述可调衰减器连接，所述输出端用于与天线连接。
6.一种微波加热装置，其特征在于，所述微波加热装置包括：
腔体；
半导体功率源，所述半导体功率源包括射频锁相环、移相器、可调衰减器和真空电子管；所述射频锁相环用于产生预设频率的发射信号；所述移相器用于调节所述发射信号的相位；所述可调衰减器用于调节所述发射信号的幅度；所述真空电子管用于对所述发射信号进行功率放大；
天线，所述天线用于将所述发射信号转换为微波信号并输出至所述腔体中。
7.根据权利要求6所述的微波加热装置，其特征在于，所述半导体功率源还包括输出耦合器、前向检测器和处理器，所述输出耦合器用于检测所述发射信号的输出能量值，所述前向检测器用于将所述输出能量值反馈至所述处理器。
8.根据权利要求7所述的微波加热装置，其特征在于，所述半导体功率源还包括反射耦合器和反向检测器，所述反向检测器用于检测所述发射信号的反射能量值，所述反向检测器用于将所述反射能量值反馈至所述处理器。
9.根据权利要求8所述的微波加热装置，其特征在于，所述处理器用于根据所述输出能量值和所述反射能量值生成控制信号；所述射频锁相环用于根据所述控制信号产生所述预设频率的所述发射信号；所述移相器用于根据所述控制信号调节所述发射信号的相位；所述可调衰减器用于根据所述控制信号调节所述发射信号的幅度。
10.根据权利要求6所述的微波加热装置，其特征在于，所述真空电子管包括输入端和输出端，所述输入端与所述可调衰减器连接，所述输出端用于与天线连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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