DE102022207443A1

DE102022207443A1 - Betreiben eines Haushalts-Mikrowellengeräts mit mindestens einem Mikrowellenerzeuger

Info

Publication number: DE102022207443A1
Application number: DE102022207443.2A
Authority: DE
Inventors: Andreas Kaiser; Markus Kuchler; Sebastian Sterz
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2022-07-21
Filing date: 2022-07-21
Publication date: 2024-02-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Haushalts-Mikrowellengeräts (1) mit mindestens einem Mikrowellenerzeuger (3; 43) zum Erzeugen eines Arbeitssignals, das als Mikrowellenstrahlung in einen Garraum (105) eingeleitet wird, und mit mindestens einem frequenzbereichsabhängigen Detektor (5, 6; 55), der zwischen einem zulässigen Frequenzband und einem unzulässigen Frequenzband diskriminiert, zum Detektieren einer Leistungsgröße eines Mikrowellensignals, wobei dann, wenn die Leistungsgröße oder eine daraus abgeleitete Größe ein vorgegebenes Kriterium erfüllt, mindestens eine Aktion ausgelöst wird. Die Erfindung betrifft auch ein Haushalts-Mikrowellengerät (1) mit mindestens einem Mikrowellenerzeuger (3; 43) zum Erzeugen eines Arbeitssignals, das als Mikrowellenstrahlung in einen Garraum (105) des Haushalts-Mikrowellengeräts (1) einleitbar ist, und mit mindestens einem frequenzbereichsabhängigen Detektor (5, 6; 55), der zwischen einem zulässigen Frequenzband und einem unzulässigen Frequenzband diskriminiert, zum Detektieren einer Leistungsgröße eines Mikrowellensignals, wobei das Haushalts-Mikrowellengerät (1) dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Haushalts-Mikrowellengeräts mit mindestens einem Mikrowellenerzeuger zum Erzeugen eines Arbeitssignals, das als Mikrowellenstrahlung in einen Garraum eingeleitet wird, und mit mindestens einem Detektor zum Detektieren einer Leistungsgröße eines Mikrowellensignals, wobei dann, wenn die Leistungsgröße ein vorgegebenes Kriterium erfüllt, mindestens eine Aktion ausgelöst wird. Die Erfindung betrifft auch ein Haushalts-Mikrowellengerät mit mindestens einem Mikrowellenerzeuger, dessen Mikrowellenstrahlung in einen Garraum des Haushalts-Mikrowellengeräts eingeleitet wird, und mit mindestens einem Detektor zum Detektieren einer Leistungsgröße eines Mikrowellensignals, wobei das Haushalts-Mikrowellengerät dazu eingerichtet ist, das Verfahren durchzuführen.
EP 3 000 283 A2 offenbart eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Objekts in einem Hohlraum durch Hochfrequenz (HF)-Strahlung, die von einem oder mehreren Strahlungselementen emittiert wird, die zum Emittieren der HF-Strahlung in Reaktion auf daran angelegte HF-Energie konfiguriert sind, wobei die Vorrichtung umfasst: eine HF-Energieversorgungskomponente, die zum Zuführen von HF-Energie zum Anlegen an ein oder mehrere strahlende Elemente konfiguriert ist; einen Speicher, der einen Satz von Koeffizienten speichert, die der HF-Energieversorgungskomponente zugeordnet sind; und einen Prozessor, der so konfiguriert ist, dass er eine Rückmeldung als Reaktion auf die Emission von HF-Strahlung durch eines oder mehrere der Strahlungselemente empfängt und das Anlegen von HF-Energie an eines oder mehrere der Strahlungselemente basierend auf der Rückmeldung und dem Satz von Koeffizienten steuert.
DE 10 2019 128 203 B3 offenbart ein Verfahren zum Kalibrieren eines Mikrowellenmoduls für eine Mikrowellenvorrichtung, wobei das Mikrowellenmodul einen Mikrowellenausgang sowie einen Regelkreis aufweist, mit den folgenden Schritten: Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung durch das Mikrowellenmodul, wobei die erzeugte elektromagnetische Strahlung durch eine elektromagnetische Welle definiert ist, die eine Amplitude und eine Phase umfasst; Aussenden der erzeugten elektromagnetischen Strahlung über den Mikrowellenausgang des Mikrowellenmoduls; Messen einer vorwärtslaufenden Welle der ausgesandten elektromagnetischen Strahlung mittels einer zum Mikrowellenmodul externen Messvorrichtung, und Regeln der Amplitude und/oder der Phase der erzeugten elektromagnetischen Strahlung mittels einer zum Mikrowellenmodul externen Steuer- und/ oder Auswerteeinheit, die mit dem Regelkreis signalübertragend verbunden ist, sodass die vom Mikrowellenmodul erzeugte elektromagnetische Strahlung hinsichtlich Amplitude und Phase stabil ist.
EP 3 563 629 A1 offenbart ein Verfahren zum Analysieren einer Frequenzantwort eines Kochgeräts. Das Verfahren umfasst das Steuern mehrerer HF-Signale innerhalb eines Betriebsbereichs des Kochgeräts bei mehreren Phasenverschiebungen zwischen einem ersten HF-Signal und einem zweiten HF-Signal. Mehrere Wirkungsgrade von mindestens einem Reflexionssignal in dem Resonanzhohlraum werden als Reaktion auf mehrere HF-Einspeisungen gemessen, die aus den HF-Signalen für die mehreren Phasenverschiebungen erzeugt werden. Die Frequenzantwort des Resonanzhohlraums wird mit einem numerischen Modell modelliert und mehrere Interpolationsparameter für das numerische Modell werden basierend auf den mehreren gemessenen Wirkungsgraden der HF-Einspeisungen berechnet. Der Frequenzgang des Hohlraums wird für den Betriebsbereich des Gargeräts basierend auf dem numerischen Modell mit den mehreren Interpolationsparametern geschätzt.
DE 10 2016 110 925 A1 offenbart ein Gargerät und ein Verfahren zum Betreiben eines Gasgeräts mit einem Garraum. Das Gargerät umfasst eine Hochfrequenzeinrichtung zur dielektrischen Erwärmung von Gargut im Garraum durch Hochfrequenzstrahlung und eine Rückspeiseeinrichtung. Die Rückspeiseeinrichtung ist dazu geeignet und ausgebildet, eine aus dem Garraum reflektierte Hochfrequenzenergie zu empfangen und in eine als Gleichspannung und/oder Wechselspannung vorliegende elektrische Energie umzusetzen. Dabei ist wenigstens ein Teil der von der Rückspeiseeinrichtung bereitgestellten elektrischen Energie anhand einer Verteileinrichtung einem elektrischen Energiespeicher sowie der Hochfrequenzeinrichtung als Empfänger gezielt zuführbar. Die Verteileinrichtung ist dazu geeignet und ausgebildet ist, eine Aufteilung der elektrischen Energie auf die Empfänger in Abhängigkeit wenigstens eines Verteilparameters einzustellen.
WO 2020/239830 A1 und DE 10 2019 207 978 A1 offenbaren ein Haushalts-Mikrowellengerät. Das Haushalts-Mikrowellengerät weist einen Garraum und mindestens eine Detektionseinrichtung zur Erfassung von Mikrowellen-Leckagestrahlung außerhalb des Garraums auf, wobei die Detektionseinrichtung mindestens eine Antennenleitung, in der durch Mikrowellen Wechselströme induzierbar sind, und eine mit der mindestens einen Antennenleitung verbundene Auswerteschaltung, die zur Bestimmung von in der mindestens einen Antennenleitung induzierten Wechselströmen ausgebildet ist, aufweist und wobei die mindestens eine Antennenleitung mindestens eine weitere Funktion aufweist. Die Offenbarungen der WO 2020/239830 A1 und der DE 10 2019 207 978 A1 werden vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung aufgenommen.
EP 3 560 289 B1 offenbart ein System zur Abgabe elektromagnetischer Energie, umfassend: eine Menge von Hochfrequenzkanälen; wobei jeder Kanal konfiguriert ist, um einen Satz von Referenzsignalen zu empfangen, und umfasst: eine Phasenkompensationskomponente, die konfiguriert ist, um eine Phasendifferenz zwischen mindestens einer Teilmenge der Referenzsignale zu bestimmen; die Phasendifferenz mit einer vorgegebenen Referenzphasendifferenz zu vergleichen; und einen Referenzsignal-Kompensationsoffsetwert basierend auf dem Vergleich der Phasendifferenz und der vorgegebenen Referenzphasendifferenz zu bestimmen; und eine Phasenregelkreiskomponente, die konfiguriert ist, um ein phasenverschobenes Signal zu erzeugen, wobei die Phasenverschiebung auf mindestens dem Referenzsignal-Kompensationsoffsetwert basiert.
WO 2021/020374 A1 offenbart eine Mikrowellenbearbeitungsvorrichtung umfassend eine Heizkammer, die ein zu erhitzendes Objekt aufnimmt, eine Mikrowellenerzeugungseinheit zum Erzeugen von Mikrowellen, eine Energieversorgungseinheit zum Zuführen von Mikrowellen zu der Heizkammer, eine Erfassungseinheit zum Erfassen reflektierter elektrischer Energie, die auf die Mikrowellenerzeugungseinheit gerichtet ist, eine Steuereinheit zum Steuern der Mikrowellenerzeugungseinheit und eine Speichereinheit. Die Speichereinheit speichert die von der Erfassungseinheit erfasste Menge an reflektierter elektrischer Energie zusammen mit der Frequenz der der Heizkammer zugeführten Mikrowellen und der seit Beginn des Erhitzens verstrichenen Zeit. Die Steuereinheit steuert die Mikrowellenerzeugungseinheit so, dass sie einen Frequenzdurchlauf über ein vorgeschriebenes Frequenzband durchführt, und bestimmt auf der Grundlage der Änderung, dass sich das zu erhitzende Objekt in einem Siedezustand befindet, über die Zeit, eines Werts, der auf der reflektierten elektrischen Leistung bei jeder Frequenz basiert.
WO 2021/020373 A1 offenbart eine Mikrowellenbehandlungsvorrichtung, die versehen ist mit: einer Heizkammer, die einen zu erwärmenden Gegenstand enthält; eine Mikrowellenerzeugungseinheit, die Mikrowellen mit Frequenzen in einem vorgeschriebenen Frequenzband erzeugt; eine Verstärkungseinheit, die die von der Mikrowellenerzeugungseinheit erzeugten Mikrowellen verstärkt; eine Energiezufuhreinheit, die die durch die Verstärkungseinheit verstärkten Mikrowellen der Heizkammer zuführt; eine Erfassungseinheit, die die reflektierte Energie von der Energieeinspeisungseinheit erfasst; und eine Steuereinheit. Die Steuereinheit wählt mehrere Frequenzen in dem vorgeschriebenen Frequenzband aus und steuert die Mikrowellenerzeugungseinheit, um Mikrowellen der ausgewählten Frequenzen zu erzeugen. Die Steuereinheit steuert die Verstärkungseinheit, um die Ausgangsleistung der Mikrowellen so zu ändern, dass Mikrowellen mit irgendeiner einer Vielzahl von Ausgangsleistungen der Heizkammer zugeführt werden. Die Steuereinheit misst die Frequenzcharakteristik der reflektierten Welle auf der Grundlage der reflektierten Leistung, die von Mikrowellen mit einer ersten Ausgangsleistung und einer zweiten Ausgangsleistung aus der Vielzahl von Ausgangsleistungen erfasst wird.
EP 3 120 665 B1 offenbart einen Festkörpermikrowellengenerator zum Aufbringen von Energie auf eine in einem Hohlraum angeordnete Ladung, umfassend: einen Oszillator, einen Leistungsverstärker, ein Strahlerelement, das an den Leistungsverstärker gekoppelt ist und in Verbindung mit dem Hohlraum steht, und einen passiven Bandpassfilter mit einem vorgegebenen Durchlassband im Mikrowellenbereich des elektromagnetischen Spektrums, der in einer Reihe zwischen Oszillator und Leistungsverstärker angeschlossen ist; wobei eine Abgabe des passiven Bandpassfilters an eine Eingabe des Leistungsverstärkers angeschlossen ist, um die durch das Strahlerelement in den Hohlraum bei Frequenzen außerhalb des Durchlassbands übertragene Energie einzuschränken; gekennzeichnet durch einen Vorverstärker, der an den Oszillator und den Leistungsverstärker gekoppelt ist.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine besonders einfach umsetzbare und zuverlässige Möglichkeit bereitzustellen, eine Einstrahlung von Mikrowellen mit unerwünschten Frequenzen in einen Garraum eines Haushalts-Mikrowellengeräts zu verhindern.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch Verfahren zum Betreiben eines Haushalts-Mikrowellengeräts mit mindestens einem Mikrowellenerzeuger zum Erzeugen eines Signals („Arbeitssignals“), das als Mikrowellenstrahlung in einen Garraum eingeleitet wird, und mit mindestens einem frequenzbereichsabhängigen Detektor, der zwischen einem zulässigen Frequenzband und einem unzulässigen Frequenzband diskriminiert, zum Detektieren einer Leistungsgröße eines Mikrowellensignals, wobei bei dem Verfahren dann, wenn die Leistungsgröße oder eine daraus abgeleitete Größe ein vorgegebenes Kriterium erfüllt, mindestens eine Aktion ausgelöst wird.
Dieses Verfahren ergibt den Vorteil, dass sichergestellt werden kann, dass das Haushalts-Mikrowellengerät, insbesondere ein Mikrowellenmodul davon, im zulässigen Frequenzbereich (insbesondere innerhalb eines ISM-Bands) arbeitet und es zu keiner Normverletzung kommt. Insbesondere kann für den Fall, dass Mikrowellen mit Frequenzen außerhalb des zulässigen Frequenzbereichs in den Garraum eingestrahlt werden, ein für den Benutzer potentiell schädlicher Austritt von Mikrowellenstrahlung aus dem Gargerät gestoppt werden, da übliche Mikrowellentürfallen nur für das zulässige Frequenzband (z.B. von 2,4 GHz bis 2,5 GHz) wirksam sind. Insbesondere Oberschwingungen (z.B. von 4,9 GHz) der zulässigen Mikrowellenfrequenz (z.B. von 2,45 GHz), die in einem defekten Verstärkermodul entstehen können, können aufgrund des großen Frequenzabstands typische Mikrowellentürfallen praktisch ungehindert passieren. Bei diesem Verfahren wird insbesondere ausgenutzt, dass durch den frequenzbereichsabhängigen Detektor gezielt eine Leistungsgröße innerhalb oder außerhalb des zulässigen Frequenzbands messbar ist.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass sich das Verfahren besonders kostengünstig umsetzen lässt, da keine teuren aktiven Komponenten verwendet zu werden brauchen, die für eine Signalstrecke des Mikrowellenerzeugers (hinter einem Hauptverstärker des Mikrowellenerzeugers) geeignet wären. Vielmehr sind Bauteile für einen geringen Leistungspegel ausreichend.
Das Haushalts-Mikrowellengerät kann ein eigenständiges Mikrowellengerät oder ein Mikrowellen-Kombinationsgerät wie ein Mikrowellengerät mit Ofenfunktion (bei dem typischerweise zusätzlich mindestens ein Wärmestrahlungserzeuger wie mindestens ein elektrisches Widerstandsheizelement zur Erwärmung des Garraums bzw. von Gargut vorhanden ist) oder ein Backofen mit Mikrowellenfunktion sein.
Das Haushalts-Mikrowellengerät kann ein oder mehrere Mikrowellenerzeuger mit jeweils nachgeschalteten Antennen aufweisen. Bei Vorliegen mehrerer Mikrowellenerzeuger kann deren jeweiliger mindestens eine Mikrokontroller (oder analoge Schaltung) datentechnisch mit einem Zentral- oder Hauptkontroller verbunden sein bzw. mit dem Hauptkontroller kommunizieren. Der Hauptkontroller kann insbesondere dazu eingerichtet sein, die Mikrokontroller der einzelnen Mikrowellenerzeuger anzusteuern.
Das Arbeitssignal weist insbesondere die Mikrowellenfrequenz(en) der in den Garraum eingestrahlten Mikrowellen auf. Das Arbeitssignal wird insbesondere mittels eines Signalerzeugers des Mikrowellenerzeugers erzeugt. Das von dem Signalerzeuger erzeugte Arbeitssignal kann nachverarbeitet werden, z.B. gedämpft, bandpassgefiltert, verstärkt, phasenverschoben usw. werden.
Es ist eine Weiterbildung, dass das von dem Mikrowellenerzeuger erzeugte Arbeitssignal über eine Antenne in den Garraum eingestrahlt wird, z.B. eine Drehantenne. Der Mikrowellenerzeuger kann ein Magnetron oder ein halbleiterbasierter Mikrowellenerzeuger sein. Es ist eine Weiterbildung, dass der Mikrowellenerzeuger Teil eines Mikrowellenmoduls ist, insbesondere ein Mikrowellenerzeugungsmodul. Das Mikrowellenmodul kann ein oder mehrere Detektoren zum Detektieren von in dem Mikrowellenmodul bzw. dessen Signalstrecke fließenden Mikrowellensignalen (das Arbeitssignal und/oder ein aus dem Garraum rückreflektiertes Mikrowellensignal) aufweisen, insbesondere zum Steuern oder Regeln des Mikrowellenerzeugungsmoduls. Insbesondere können ein oder mehrere Detektoren zwischen dem Mikrowellenerzeugungsmodul und der zugehörigen Antenne angeordnet sein, z.B. in Form eines Detektormoduls.
Der Mikrowellenerzeuger kann mindestens eine digitale oder analoge Schaltung zu seiner Steuerung aufweisen, z.B. einen oder mehrere Mikrokontroller. Das Vorsehen mehrerer Mikrokontroller (oder analoger Schaltungen) weist den Vorteil auf, dass sich einer oder mehrere dieser Mikrokontroller nur um die Überwachung der zulässigen Frequenz kümmern können. Das wiederum hat z.B. den Vorteil einen besseren Echtzeit-Verfügbarkeit der Mikrokontroller und/oder dass speziell für unterschiedliche Aufgaben optimierte Schaltungen, z.B. sog. „Mixed Signal Controller“, verwendet werden können. Dies kann insgesamt preisgünstiger und technisch performanter (nicht nur schneller, sondern auch vorteilhaft zur Aufrechterhaltung von Teilverfügbarkeiten des Gesamtsystems anstatt eines möglichen Totalausfalls bei Versagen des Hauptkontrollers) sein, als einen einzigen Mikrokontroller mit zu vielen unterschiedlichen Aufgaben zu überfrachten.
Unter einem frequenzbereichsabhängigen bzw. frequenzbereichsabhängig detektierenden Detektor, der zwischen einem zulässigen Frequenzband und einem unzulässigen Frequenzband diskriminiert, wird insbesondere eine Mess- oder Detektoranordnung verstanden, welche entweder nur die Leistungsgröße von Mikrowellensignalen in dem zulässigen Frequenzband oder nur die Leistungsgröße von Mikrowellensignalen in dem unzulässigen Frequenzband bzw. außerhalb des zulässigen Frequenzbands misst.
Das zulässige Frequenzband ist ein grundsätzlich frei wählbares, sinnvollerweise innerhalb eines zum Betrieb von Mikrowellengeräten zugelassenen ISM-Bands liegendes Frequenzband. Es kann insbesondere auf einen effizienten und sicheren Betrieb des Haushalts-Mikrowellengeräts abgestimmt sein. Das zulässige Frequenzband kann beispielsweise ein Frequenzband zwischen 2,4 GHz und 2,5 GHz oder ein um 915 MHz zentriertes Frequenzband sein. Es ist eine Weiterbildung, dass das Frequenzband eine bestimmte Bandbreite, z.B. von 0,1 GHz, aufweist, da der Mikrowellenerzeuger, insbesondere in Form eines Mikrowellenerzeugungsmoduls, typischerweise Mikrowellensignale mit einer gewissen Bandbreite zentriert um eine eingestellte Mittenfrequenz, z.B. von 2,45 GHz, erzeugt.
Die Leistungsgröße kann insbesondere eine durch den frequenzbereichsabhängigen Detektor gemessene Leistung oder Amplitude des Mikrowellensignals sein, z.B. ein bandpass- oder bandsperr-gefiltertes Mikrowellensignal auf der Signalstrecke oder ein von der Signalstrecke abgezapftes bandpass- oder bandsperr-gefiltertes Messsignal. Es ist eine Weiterbildung, dass die daraus abgeleitete Größe einer Differenz oder einem Verhältnis zweier Leistungsgrößen entspricht, insbesondere einer durch den frequenzbereichsabhängigen Detektor gemessenen Leistungsgröße und einer - insbesondere gleichzeitig - durch einen frequenzunabhängigen bzw. frequenzunabhängig detektierenden Detektor gemessenen Leistungsgröße. Die abgeleitete Größe kann aber auch eine komplexere Größe sein, beispielsweise eine mit einem Referenzsignal wie einem von einem Lokaloszillator ausgegebenen Signal gemischte und folgend tiefpass- oder hochpass-gefilterte Leistungsgröße des Mikrowellensignals. Die aus der Leistungsgröße abgeleitete Größe weist allgemein die Leistungsgröße als eine Eingangsgröße auf und wird insbesondere durch Verknüpfung mit mindestens einer weiteren Eingangsgröße berechnet, beispielsweise einer durch einen frequenzunabhängigen detektierenden Detektor gemessenen Leistungsgröße oder einem Ausgangssignal eines Lokaloszillators, usw.
Das vorgegebene Kriterium kann insbesondere ein Erreichen, Überschreiten oder Unterschreiten eines Schwellwerts durch einen Wert der Leistungsgröße oder der daraus abgeleiteten Größe umfassen. Es ist eine Weiterbildung, dass der Schwellwert so bemessen ist, dass eine Aktion ausgelöst wird, wenn überhaupt ein Anteil des Mikrowellensignals außerhalb des zulässigen Frequenzbereichs festgestellt wird. Dies kann z.B. vorteilhaft sein, wenn das erzeugte Arbeitssignal schmalbandig ist, weil dann ein auch nur geringer Anteil des Mikrowellensignals außerhalb des zulässigen Frequenzbereichs auf eine Verstimmung / einen Fehlerfall in einem Mikrowellengenerator hindeutet. Dies kann beispielsweise so umgesetzt sein, dass dann, wenn das Mikrowellensignal vor seiner Detektion mittels einer Bandsperre im zulässigen Frequenzbereich gefiltert wird, der Schwellwert auf null gesetzt werden. Ein Vorteil dieser Weiterbildung besteht darin, dass ohne größere Zuverlässigkeitsverluste auf eine Referenzmessung durch einen anderen, einzelnen frequenzunabhängigen Detektor verzichtet werden kann.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Mikrowellensignal das Arbeitssignal ist. Dabei kann das durch den frequenzbereichsabhängigen Detektor gemessene Arbeitssignal grundsätzlich an jeder Stelle der Signalstrecke zwischen einem Signalerzeuger des Mikrowellenerzeugers und der Antenne gemessen werden, also sowohl das „fertige“ Arbeitssignal am Ausgang des Mikrowellenerzeugers als auch ein nur teilnachverarbeitetes, z.B. nicht oder nur teilweise verstärktes, Arbeitssignal innerhalb des Mikrowellenerzeugers. Das Arbeitssignal kann auch als „Vorwärts-“ oder „Transmissions-" Signal bezeichnet werden. Eine von dem frequenzbereichsabhängigen Detektor gemessene Leistungsgröße kann also die Leistung oder Amplitude des Arbeitssignals sein.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Mikrowellensignal ein aus dem Garraum reflektiertes Mikrowellensignal ist. Dieses Mikrowellensignal kann auch als „Rückwärts-“ oder „Reflexionssignal-" Signal bezeichnet werden. Die von dem frequenzbereichsabhängigen Detektor gemessene Leistungsgröße kann also die Leistungsgröße des Reflexionssignals sein. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass bei Vorhandensein mehrerer Mikrowellenmodule nicht nur erkannt werden kann, ob die von diesem Mikrowellenmodul in den Garraum eingespeisten Mikrowellen zu weit außerhalb des zulässigen Frequenzbands liegen, sondern auch, ob die von anderen Mikrowellenmodulen in den Garraum eingespeisten Mikrowellen zu weit außerhalb des zulässigen Frequenzbands liegen. Dabei wird das Phänomen des sog. „Cross-Talks“ ausgenutzt, also des Umstands, dass die in den Garraum eingespeisten Mikrowellen auch in die Antennen der anderen Mikrowellenmodule einkoppeln können. Dadurch wiederum lässt sich vorteilhafterweise die Sicherheit durch die vorhandene Redundanz steigern. Alternativ können Kosten gesenkt werden, da dann nicht alle Mikrowellenmodule den frequenzbereichsabhängigen Detektor mit einer zugehörigen Überwachungslogik aufzuweisen brauchen, sondern z.B. nur eines der Mikrowellenmodule.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Mikrowellensignal ein durch aus dem Garraum abgegebene Mikrowellen-Leckagestrahlung in einer Antennenleitung induziertes Signal ist. Die Mikrowellen-Leckagestrahlung kann durch Spalte oder gezielt in eine Garraumwandung eingebrachte Löcher aus dem Garraum austreten, insbesondere analog zu der in WO 2020/239830 A1 und DE 10 2019 207 978 A1 offenbarten Methode. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass bei Vorhandensein mehrerer Mikrowellenmodule erkannt werden kann, ob von mindestens einem der Mikrowellenmodule in den Garraum eingespeiste Mikrowellen zu weit außerhalb des zulässigen Frequenzbands liegen.
Es ist eine Weiterbildung, dass der frequenzbereichsabhängige Detektor einen frequenzbereichsabhängigen Filter aufweist, z.B. einen Bandpass, eine Bandsperre, einen Tiefpass und/oder einen Hochpass.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der frequenzbereichsabhängige Detektor einen Bandpass bzw. ein Bandpassfilter aufweist, dessen Durchlassband dem zulässigen Frequenzband entspricht. So wird der Vorteil erreicht, dass gezielt eine Leistungsgröße nur in dem zulässigen Frequenzband messbar ist. Dieser frequenzbereichsabhängige Detektor kann beispielsweise als Kombination eines frequenzunabhängigen Detektors mit vorgeschaltetem Bandpassfilter umgesetzt sein.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Aktion ausgelöst wird, wenn die gemessene Leistungsgröße einen vorgegebenen Schwellwert (von größeren Werten kommend) erreicht oder unterschreitet. Dies ist vorteilhafterweise besonders einfach umsetzbar. Der vorgegebene Schwellwert kann beispielsweise von einem Sollwert der Leistungsgröße abhängig sein. Dass die gemessene Leistungsgröße einen vorgegebenen Schwellwert erreicht oder unterschreitet, ist ein Hinweis darauf, dass ein merklicher Teil des Mikrowellensignals außerhalb des zulässigen Frequenzbands liegt und daher durch den frequenzbereichsabhängigen Detektor mit Bandpass nicht erfasst wird.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der frequenzbereichsabhängige Detektor eine Bandsperre bzw. einen Bandsperrfilter aufweist, dessen Sperrband dem zulässigen Frequenzband entspricht. So wird der Vorteil erreicht, dass ein Anteil der Leistungsgröße des Mikrowellensignals außerhalb des zulässigen Frequenzband direkt messbar ist. Dieser frequenzbereichsabhängige Detektor kann beispielsweise als Kombination eines frequenzunabhängigen Detektors mit vorgeschaltetem Bandsperrfilter umgesetzt sein.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Aktion ausgelöst wird, wenn die gemessene Leistungsgröße einen vorgegebenen Schwellwert erreicht oder überschreitet. Dies ist vorteilhafterweise besonders einfach umsetzbar. Der vorgegebene Schwellwert kann beispielsweise von einem Sollwert der Leistungsgröße abhängig sein. Dass die gemessene Leistungsgröße einen vorgegebenen Schwellwert erreicht oder überschreitet, ist ein Hinweis darauf, dass ein merklicher Teil des Mikrowellensignals außerhalb des zulässigen Frequenzbands liegt und daher durch den frequenzbereichsabhängigen Detektor mit Bandsperre selektiv erfasst wird. Im Idealfall, bei dem das Arbeitssignal nur Anteile innerhalb des zulässigen Frequenzbands aufweist, ist das Messsignal des frequenzbereichsabhängigen Detektors mit Bandsperre null.
Grundsätzlich ist der frequenzbereichsabhängige Detektor jedoch nicht auf einen Bandpass oder eine Bandsperre beschränkt. So kann in einer Ausgestaltung anstelle eines Bandpasses ein Mischer mit anschließendem Tiefpass bzw. Tiefpassfilter verwendet werden, bei dem ein erster Eingang des Mischers, z.B. direkt oder über einen Richtkoppler, an die Signalstrecke angekoppelt ist, ein zweiter Eingang des Mischers an einen Lokaloszillator angeschlossen ist, der Tiefpass dem Ausgang des Mischers nachgeschaltet ist bzw. mit dem Ausgang verbunden ist und ein frequenzunabhängiger Detektor dem Tiefpass nachgeschaltet bzw. mit dem Ausgang des Tiefpasses verbunden ist. Am Ausgang des Mischers liegt somit unter anderem ein Signal an, dessen Frequenz f_out dem Betrag der Differenz von Ausgangsfrequenz f_LO des Lokaloszillators zu der (Mess-)Frequenz f_in des Mikrowellensignals an der Signalstrecke, also f_out = |f_in - f_LO| entspricht. Ist die Frequenz f_out des Ausgangsignals klein, liegt die Frequenz f_in des Mikrowellensignals nah an der Frequenz f_LO des Lokaloszillators. An dem Tiefpass nachgeschalteten frequenzunabhängigen Detektor wird ein Signal gemessen, wenn die Frequenz des Signals am Ausgang des Mischers klein ist. Wenn also die Frequenz f_in des Mikrowellensignals nah an der Frequenz f_LO des Lokaloszillators liegt, wird an dem frequenzunabhängigen Detektor ein Signal gemessen, sonst nicht. Somit kann durch geeignete Wahl der Frequenz des Lokaloszillators und der Durchlass- bzw. Übertragungsfrequenz des Tiefpasses ein Bandpass ersetzt werden. Diese Ausgestaltung mit Mischer kann vorteilhafterweise kostengünstiger sein als die Ausgestaltung mit Bandpass bzw. Bandsperre. Je nach Aufbau des Bandpasses bzw. der Bandsperre kann die Ausgestaltung mit Mischer auch störunempfindlicher und toleranzärmer sein, z.B. gegenüber einer Beeinflussung durch Temperaturschwankungen, Bauteilerwärmung, usw.
Es ist also eine mögliche Ausgestaltung, dass der frequenzbereichsabhängige Detektor einen Mischer aufweist, dessen erster Eingang zum Detektieren der Leistungsgröße des Mikrowellensignals vorgesehen ist, dessen zweiter Eingang an einen Lokaloszillator angeschlossen ist, dem ein Tiefpass nachgeschaltet ist, und einen frequenzunabhängigen Detektor aufweist, welcher dem Tiefpass nachgeschaltet ist, und die mindestens eine Aktion ausgelöst wird, wenn ein Ausgangssignal des Tiefpasses einen vorgegebenen Schwellwert erreicht oder unterschreitet.
Es ist eine Weiterbildung, dass der Lokaloszillator auf eine feste Frequenz eingestellt ist. Es ist eine alternative Weiterbildung, dass der Lokaloszillator über den Mikrokontroller steuerbar ist, also dessen Frequenz durch den Mikrokontroller variabel einstellbar ist.
Die Ersetzung eines Bandpasses durch einen frequenzbereichsabhängigen Detektor mit Mischer und anschließendem Tiefpass sei beispielhaft durch folgendes Zahlenbeispiel näher erläutert: Liege beispielsweise ein erlaubter Frequenzbereich der Mikrowellen zwischen 2,4 GHz und 2,5 GHz, sei die Frequenz des Lokaloszillators in die Mitte des erlaubten Frequenzbands eingestellt, also auf f_LO = 2,45 GHz und liege eine Eckfrequenz des Tiefpasses bei f₀ = 50 MHz. Falls die Frequenz des Arbeitssignals bei f_Work = 2,43 GHz (und damit innerhalb des erlaubten Frequenzbereichs) liegt, ergibt sich f_out = 20 MHz und damit ein Signal am frequenzunabhängigen Detektor. Falls die Frequenz des Arbeitssignals bei f_Work = 2,47 GHz (und damit innerhalb des erlaubten Frequenzbereichs) liegt, ergibt sich ebenfalls f_out = 20 MHz und damit ein Signal am frequenzunabhängigen Detektor. Falls die Frequenz des Arbeitssignals jedoch bei f_Work = 2,51 GHz (und damit außerhalb des erlaubten Frequenzbereichs) liegt, ergibt sich f_out = 60 MHz und damit kein Signal am frequenzunabhängigen Detektor. Das gezeigte Zahlenbeispiel wird auch als „Nullmischung“ bezeichnet. In einer entsprechenden allgemeinen Weiterbildung wird folglich die Lokaloszillatorfrequenz auf die Mitte des zulässigen Frequenzbereichs eingestellt, was auch den Vorteil ergibt, dass ein preiswerter Lokaloszillator mit einer festen Frequenz verbaut werden kann. Die Eck- oder Übergangsfrequenz des Tiefpasses beträgt die Hälfte der Bandbreite des zulässigen Frequenzbereichs.
Analog kann in einer Ausgestaltung anstelle einer Bandsperre ein Mischer mit anschließendem Hochpass bzw. Hochpassfilter verwendet werden, bei dem ein erster Eingang des Mischers an die Signalstrecke angekoppelt ist, ein zweiter Eingang des Mischers an einen Lokaloszillator angeschlossen ist, der Hochpass dem Ausgang des Mischers nachgeschaltet ist und ein frequenzunabhängiger Detektor dem Hochpass nachgeschaltet ist. In diesem Fall wird am frequenzunabhängigen Detektor kein Signal gemessen, wenn die Frequenz des Signals f_out am Ausgang des Mischers klein ist; hingegen wird ein Signal gemessen, wenn die Frequenz des Signals am Ausgang des Mischers groß ist. Dadurch kann bei geeigneter Wahl der Lokaloszillatorfrequenz f_LO und der Übertragungsfrequenz des Hochpasses mit dieser Schaltung eine Bandsperre ersetzt werden.
Es ist also auch eine mögliche Ausgestaltung, dass der frequenzbereichsabhängige Detektor einen Mischer aufweist, dessen erster Eingang zum Detektieren der Leistungsgrö-ße des Mikrowellensignals vorgesehen ist, dessen zweiter Eingang an einen Lokaloszillator angeschlossen ist, und einen frequenzunabhängigen Detektor aufweist, welcher dem Hochpass nachgeschaltet ist, und die mindestens eine Aktion ausgelöst wird, wenn ein Ausgangssignal des Hochpasses einen vorgegebenen Schwellwert erreicht oder überschreitet.
Allgemein ist es eine Weiterbildung, dass der frequenzbereichsabhängige Detektor einen Mischer aufweist, dessen erster Eingang zum Detektieren der Leistungsgröße des Mikrowellensignals vorgesehen ist, dessen zweiter Eingang an einen Oszillator, insbesondere Lokaloszillator, angeschlossen ist und dem ein Randpass(filter), d.h., ein Hochpass oder ein Tiefpass, nachgeschaltet ist, der frequenzbereichsabhängige Detektor ferner einen frequenzunabhängigen Detektor aufweist, welcher dem Ausgang des Randpassfilters nachgeschaltet ist, und die mindestens eine Aktion ausgelöst wird, wenn ein Ausgangssignal des Randpassfilters einen vorgegebenen Schwellwert zumindest erreicht.
Es sind aber noch weitere Varianten von Lokaloszillatorfrequenz und Übertragungsfrequenz des Tiefpasses bzw. Hochpasses möglich.
Wenn sich im Folgenden auf einen frequenzbereichsabhängigen Detektor mit Bandpass bzw. Bandsperre bezogen wird, kann darunter auch ein frequenzbereichsabhängiger Detektor mit Lokaloszillator, Mischer und Tiefpass bzw. Hochpass verstanden werden, falls sich aus dem Kontext nichts anderes ergibt.
Es ist eine Ausgestaltung, dass

- der frequenzbereichsabhängige Detektor an eine Signalstrecke bzw. einen Signalpfad eines Mikrowellenmoduls, das den Mikrowellenerzeuger umfasst, angekoppelt ist,
- das Haushalts-Mikrowellengerät zusätzlich mindestens einen frequenzunabhängigen Detektor umfasst, der an einen gleichen Punkt der Signalstrecke angekoppelt ist wie der frequenzbereichsabhängige Detektor, und
- die mindestens eine Aktion ausgelöst wird, wenn eine Abweichung der mittels des mindestens einen frequenzbereichsabhängigen Detektors gemessenen Leistungsgrö-ße des Mikrowellensignals zu der mittels des frequenzunabhängigen Detektors gemessenen Leistungsgröße des Mikrowellensignals einen vorgegebenen Schwellwert erreicht.

Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Anteil des außerhalb des zulässigen Frequenzbands liegenden Mikrowellensignals besonders genau bestimmbar ist.
Daraus ergeben sich beispielsweise folgende Anordnungsvarianten:

(a) der frequenzbereichsabhängige Detektor weist ein Bandpassfilter auf und die beiden Detektoren messen die Leistungsgröße des Arbeitssignals in Vorwärtsrichtung;
(b) der frequenzbereichsabhängige Detektor weist ein Bandpassfilter auf und die beiden Detektoren messen die Leistungsgröße des reflektierten Mikrowellensignals;
(c) der frequenzbereichsabhängige Detektor weist ein Bandsperrfilter auf und die beiden Detektoren messen die Leistungsgröße des Arbeitssignals in Vorwärtsrichtung;
(d) der frequenzbereichsabhängige Detektor weist ein Bandsperrfilter auf und die beiden Detektoren messen die Leistungsgröße des reflektierten Mikrowellensignals.

In den Anordnungsvarianten (a) und (b) ist die Abweichung zwischen den durch die beiden Detektoren gemessenen Leistungsgrößen umso höher, je höher der Anteil des Mikrowellensignals außerhalb des zulässigen Frequenzbands ist. Es ist eine Weiterbildung, dass die Abweichung eine Differenz der beiden Leistungsgrößen ist. Je größer die Differenz ist, desto höher ist der Anteil der außerhalb des zulässigen Frequenzbands liegenden Anteils des Mikrowellensignals. Im Idealfall, bei dem das Mikrowellensignal nur Anteile innerhalb des zulässigen Frequenzbands aufweist, ist die Differenz null. Es ist eine Weiterbildung, dass die Abweichung ein Verhältnis der beiden Leistungsgrößen ist. Je mehr das Verhältnis vom Wert eins abweicht, desto höher ist der Anteil der außerhalb des zulässigen Frequenzbands liegenden Anteils des Mikrowellensignals. Im Idealfall, bei dem das Mikrowellensignal nur Anteile innerhalb des zulässigen Frequenzbands aufweist, liegt das Verhältnis bei eins. Dies kann analog so umgesetzt sein, dass die mindestens eine Aktion ausgelöst wird, wenn das Verhältnis der mittels des frequenzbereichsabhängigen Detektors gemessenen Leistungsgröße zu der mittels des frequenzunabhängigen Detektors gemessenen Leistungsgröße einen vorgegebenen Schwellwert von größeren Werten kommend erreicht oder unterschreitet.
In den Anordnungsvarianten (c) und (d) ist die Abweichung zwischen den durch die beiden Detektoren gemessenen Leistungsgrößen umso geringer, je höher der Anteil des Mikrowellensignals außerhalb des zulässigen Frequenzbands ist. Es ist eine Weiterbildung, dass die Abweichung eine Differenz der beiden Leistungsgrößen ist. Je kleiner die Differenz ist, desto höher ist der Anteil der außerhalb des zulässigen Frequenzbands liegenden Anteils des Mikrowellensignals. Im Idealfall, bei dem das Mikrowellensignal nur Anteile innerhalb des zulässigen Frequenzbands aufweist, ist die Differenz maximal bzw. entspricht der durch den frequenzunabhängigen Detektor gemessenen Leistungsgröße. Es ist eine Weiterbildung, dass die Abweichung ein Verhältnis der beiden Leistungsgrö-ßen ist. Je mehr sich das Verhältnis von niedrigen Werten kommend dem Wert eins annähert, desto höher ist der Anteil des außerhalb des zulässigen Frequenzbands liegenden Anteils des Arbeitssignals. Im Idealfall, bei dem das Mikrowellensignal nur Anteile innerhalb des zulässigen Frequenzbands aufweist, liegt das Verhältnis bei null. Insbesondere bei Vorliegen eines frequenzbereichsabhängigen Detektors mit Bandsperrfilter wird jedoch grundsätzlich kein Vergleich mit der Leistungsgröße eines frequenzunabhängigen Detektors benötigt.
Das Messen des reflektierten Mikrowellensignals in den Anordnungsvarianten (b) und (d) weist, wie bereits oben ausgeführt, den besonderen Vorteil auf, dass bei Vorhandensein mehrerer Mikrowellenmodule nicht nur erkannt werden kann, ob die von diesem Mikrowellenmodul in den Garraum eingespeisten Mikrowellen zu weit außerhalb des zulässigen Frequenzbands liegen, sondern aufgrund des „Cross-Talks“ auch, ob die von anderen Mikrowellenmodulen in den Garraum eingespeisten Mikrowellen zu weit außerhalb des zulässigen Frequenzbands liegen.
Es ist eine Weiterbildung, dass das Mikrowellensignal in einem Abschnitt der Signalstrecke zwischen einem Ausgang eines Signalerzeugers und einem Ausgang des Mikrowellenmoduls gemessen wird. Es ist eine für eine besonders genaue Bestimmung der Abweichung vorteilhafte Weiterbildung, dass das Mikrowellensignal in einem Abschnitt der Signalstrecke zwischen dem Mikrowellenerzeugungsmodul und der Antenne gemessen wird, weil das Vorwärts-Arbeitssignal dort besonders stark ist. Ferner kann dort die Leistungsgröße des reflektierten Mikrowellensignals gemessen werden. Außerdem können so Fehlfunktionen oder Verstellungen aller Komponenten des Mikrowellenerzeugungsmoduls erfasst werden, z.B. auch eines Hauptverstärkers.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Ankopplung der Detektoren an die Signalstrecke über einen Richtkoppler erfolgt. Dies ergibt den Vorteil, dass der zum Messen der Leistungsgröße ausgekoppelte Anteil des Arbeitssignals besonders klein ist und damit das Arbeitssignal praktisch in unveränderter Stärke zu der Antenne gelangt. Es ist eine Weiterbildung, dass die Detektoren parallel an den gleichen Anschluss des Richtkopplers angeschlossen sind. Der Richtkoppler kann ein bidirektionaler Richtkoppler oder ein unidirektionaler Richtkoppler sein.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Auslösen der mindestens einen Aktion ein Verringern einer Leistung des von dem mindestens einen Mikrowellenerzeuger erzeugten Arbeitssignals, insbesondere ein Abschalten des mindestens einen Mikrowellenerzeugers, umfasst. Bei Vorliegen mehrerer Mikrowellenmodule kann in einer Weiterbildung die Leistung nur des Mikrowellenmoduls, in dem der frequenzabhängige Detektor vorhanden ist, verringert werden, in einer anderen Weiterbildung die Leistung aller Mikrowellenmodule. Die mindestens eine Aktion kann auch ein Korrigieren einer Frequenz eines Arbeitssignals und/oder eine Ausgabe einer Nachricht an einen Nutzer des Haushalts-Mikrowellengeräts umfassen.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Haushalts-Mikrowellengerät mit mindestens einem Mikrowellenerzeuger zum Erzeugen eines Arbeitssignals, das als Mikrowellenstrahlung in einen Garraum des Haushalts-Mikrowellengeräts einleitbar ist, und mit mindestens einem frequenzbereichsabhängigen Detektor, der zwischen einem zulässigen Frequenzband und einem unzulässigen Frequenzband diskriminiert, zum Detektieren einer Leistungsgröße eines Mikrowellensignals, wobei das Haushalts-Mikrowellengerät dazu eingerichtet ist, das Verfahren wie oben beschrieben durchzuführen. Das Haushalts-Mikrowellengerät kann analog zu dem Verfahren ausgebildet werden, und umgekehrt und weist die gleichen Vorteile auf.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Haushalts-Mikrowellengerät mindestens ein Mikrowellenmodul mit jeweils einem Mikrowellenerzeugungsmodul und einem nachgeschalteten Detektormodul aufweist, wobei

- das Mikrowellenerzeugungsmodul dazu vorgesehen ist, ein Arbeitssignal auf einer Mikrowellenfrequenz zu erzeugen, und
- das Detektormodul dazu vorgesehen ist, mittels eines ersten frequenzunabhängigen Detektors eine Leistungsgröße des von dem Mikrowellenerzeugungsmodul in Richtung des Garraums fließenden Arbeitssignals sowie mittels eines zweiten frequenzunabhängigen Detektors eine Leistungsgröße eines von dem Garraum in das Detektormodul eingekoppelten reflektierten Mikrowellensignals zu messen.

Dies ist besonders vorteilhaft, weil sich so das Arbeitssignal und das reflektierte Mikrowellensignal besonders genau messen lassen. Außerdem kann so vorteilhafterweise die ordnungsgemäße Funktion aller Komponenten des Mikrowellenerzeugungsmoduls überwacht werden. Grundsätzlich kann anstelle eines Detektormoduls auch jede andere geeignete Detektoreinrichtung verwendet werden. Die beiden frequenzunabhängigen Detektoren sind also Teil des Detektormoduls bzw. der Detektoreinrichtung. Eine Auswertung der von den - frequenzbereichsabhängigen und frequenzunabhängigen - Detektoren kann in dem mindestens einen Mikrokontroller dieses Mikrowellenmoduls oder in einem Hauptkontroller durchgeführt werden. Dazu sind die Messausgänge der Detektoren vorteilhafterweise mit dem mindestens einen Mikrokontroller dieses Mikrowellenmoduls datentechnisch verbunden.
Die beiden frequenzunabhängigen Detektoren für die Leistungsmessung von Vorwärts- und Rückwärtssignalen sind zusammen mit einer Auswertelogik (dem mindestens einen Mikrokontroller) in einigen Mikrowellengeräten bereits vorhanden, um eine effiziente und angepasste Steuerung des Mikrowellenmoduls zu ermöglichen.
Allgemein kann das Haushalts-Mikrowellengerät, insbesondere ein Mikrowellenmodul davon, ein oder mehrere frequenzbereichsabhängige Detektoren aufweisen. Das Vorsehen mehrerer frequenzbereichsabhängiger Detektoren weist den Vorteil auf, dass die Bestimmung des außerhalb des zulässigen Frequenzbands liegenden Anteils des Mikrowellensignals besonders genau und/oder redundant und damit ausfallsicher erfolgen kann.
Ein frequenzbereichsabhängiger Detektor kann, wie bereits oben ausgeführt, in einer Ausgestaltung an dem gleichen Punkt wie der erste frequenzunabhängige Detektor und parallel dazu an eine Signalstrecke des Mikrowellenmoduls angekoppelt sein, insbesondere über einen Richtkoppler.
Ein frequenzbereichsabhängiger Detektor kann, wie bereits oben ausgeführt, in einer Ausgestaltung an dem gleichen Punkt wie der zweite frequenzunabhängige Detektor und parallel dazu an eine Signalstrecke des Mikrowellenmoduls angekoppelt sein, insbesondere über einen Richtkoppler.
Ein Vorteil der parallelen Anordnung des bzw. der frequenzbereichsabhängige(n) Detektor(en) zu den frequenzunabhängigen Detektoren besteht darin, dass die Anordnung mit den beiden frequenzunabhängigen Detektoren nur um einen jeweiligen weiteren Zweig ergänzt zu werden braucht. Der Schaltungs- und Messaufwand erhöht sich dabei nur geringfügig, da das Filter („Frequenzbandfilter“, Bandpassfilter oder Bandsperrfilter) und Leistungsdioden im Kleinsignalbereich kaum Platinenplatz beanspruchen. Außerdem ist sichergestellt, dass das gleiche Mikrowellensignal gemessen wird. Ein weiterer Vorteil der Anordnung besteht darin, dass auch eine Fehlfunktion oder Verstellung eines Hauptverstärkers des Mikrowellenerzeugungsmoduls erkennbar ist, da der frequenzbereichsabhängige Detektor sich in der Signalstrecke hinter diesem befindet.
Es ist eine Ausgestaltung, dass ein frequenzbereichsabhängiger Detektor an eine Signalstrecke in dem Mikrowellenerzeugungsmodul angeschlossen ist. Dazu ist der frequenzbereichsabhängige Detektor vorteilhafterweise als ein frequenzbereichsabhängiger Detektor mit Bandsperrfilter ausgebildet, weil ein solcher auch ohne Vergleich mit einer durch einen frequenzunabhängigen Detektor gemessenen Leistungsgröße einen Anteil des Arbeitssignals außerhalb des zulässigen Frequenzbands zuverlässig erkennen kann.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Haushalts-Mikrowellengerät eine Antennenleitung, insbesondere eine dedizierte „Schnüffelleitung“, aufweist, die zum Detektieren von Mikrowellen-Leckagestrahlung vorgesehen ist und der frequenzbereichsabhängige Detektor an die Antennenleitung angeschlossen ist. So wird es in zu den obigen Ausführungsformen analoger weise möglich, einen außerhalb des zulässigen Frequenzbands liegenden Anteil der Mikrowellen anhand einer Leckagestrahlung zu erkennen. Dieses Haushaltsgerät kann diesbezüglich analog zu dem in WO 2020/239830 A1 und DE 10 2019 207 978 A1 offenbarten Haushalts-Mikrowellengerät ausgebildet sein
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird.

1 zeigt eine Skizze eines Haushalts-Mikrowellengeräts gemäß dem Stand der Technik mit einem Mikrowellenmodul;
2 zeigt eine Skizze eines Haushalts-Mikrowellengeräts gemäß dem Stand der Technik mit einem abgewandelten Mikrowellenmodul;
3 zeigt eine Skizze eines Haushalts-Mikrowellengeräts gemäß dem Stand der Technik mit einem nochmals abgewandelten Mikrowellenmodul;
4 zeigt eine Skizze eines Haushalts-Mikrowellengeräts mit einem erfindungsgemäßen ersten Mikrowellenmodul;
5 zeigt eine Skizze eines Haushalts-Mikrowellengeräts mit einem erfindungsgemäßen zweiten Mikrowellenmodul;
6 zeigt eine Skizze eines Haushalts-Mikrowellengeräts mit einem erfindungsgemäßen dritten Mikrowellenmodul;
7 zeigt eine Skizze eines Haushalts-Mikrowellengeräts mit einem erfindungsgemäßen vierten Mikrowellenmodul;
8 zeigt eine Skizze eines Haushalts-Mikrowellengeräts mit einem erfindungsgemäßen fünften Mikrowellenmodul; und.
9 zeigt eine Skizze eines Haushalts-Mikrowellengeräts mit einem erfindungsgemäßen sechsten Mikrowellenmodul.

1 zeigt eine Skizze eines Haushalts-Mikrowellengeräts 101 mit einem Mikrowellenmodul 102 gemäß dem Stand der Technik. Das Mikrowellenmodul 102 weist ein Mikrowellenerzeugungsmodul 103 auf, dem ein Detektormodul 104 nachgeschaltet ist. Das Mikrowellenmodul 102 befindet sich außerhalb eines Garraums 105. Ein von dem Mikrowellenmodul 102 erzeugtes Arbeitssignal kann über eine Antenne 106, z.B. eine Drehantenne, als Mikrowellen(strahlung) in den Garraum 105 eingestrahlt werden. Ferner kann über die Antenne 106 aus dem Garraum 105 reflektierte Mikrowellenstrahlung in das Mikrowellenmodul 102 eingekoppelt werden.
Das Haushalts-Mikrowellengerät 101 kann ein Mikrowellenmodul 102 oder mehrere Mikrowellenmodule 102 mit jeweils nachgeschalteter Antenne 106 aufweisen.
Das Mikrowellenerzeugungsmodul 103 weist einen Taktgeber 107, häufig einen Quarz, grundsätzlich aber auch eine andere Frequenzquelle, auf, der ein sehr frequenzstabiles Ausgangssignal erzeugt. Dieses Ausgangssignal weist üblicherweise eine Frequenz von einigen hundert KHz bis zu einigen zehn MHz und eine Bandbreite von einigen Hertz bis zu einigen zehn Hertz auf. Der Taktgeber 107 ist hier als Komponente des Mikrowellenerzeugungsmoduls 103 dargestellt, kann aber insbesondere bei Vorliegen mehrerer Mikrowellenmodule 102 eine eigenständige Komponente sein, deren ausgegebenes Taktsignal den mehreren Mikrowellenmodulen zugeführt wird.
Das Ausgangssignal des Taktgebers 107 wird in einem Signalerzeuger 108 benutzt, um das Arbeitssignal mit einer gewünschten Mikrowellenfrequenz, insbesondere einer gewünschten Mittenfrequenz, zu erzeugen. Welche Mikrowellenfrequenz gewünscht ist, gibt ein Mikrokontroller 109 vor. Wie aus dem Ausgangssignal des Taktgebers 107 das gewünschte Arbeitssignal erzeugt wird, hängt sehr stark von der verwendeten Technik des Signalerzeugers 108 ab. Als Signalerzeuger 108 eignen sich beispielsweise ein Oszillator, ein VCO („Voltage Controlled Oszillator“), ein PLL („Phase Locked Loop“), ein Synthesizer, Schwingkreise u.v.m. Die gewünschte Frequenz des Arbeitssignals kann beispielsweise zwischen 2,4 GHz und 2,5 GHz oder um 915 MHz liegen, kann aber auch Frequenzen anderer ISM-Bänder entsprechen, z.B. 4,8 GHz bis 5 GHz usw.
Der Mikrokontroller 109 - oder allgemein eine digitale oder analoge Schaltung - kann ein oder mehrere Mikrokontroller 109 sein, die insbesondere miteinander und/oder mit einem Hauptkontroller kommunizieren können. Das Vorsehen mehrerer Mikrokontroller weist den Vorteil auf, dass sich ein oder mehrere dieser Mikrokontroller nur um die Überwachung zulässigen Frequenz kümmern können. Das wiederum hat z.B. den Vorteil einer besseren Echtzeit-Verfügbarkeit der Kontroller und/oder dass speziell für unterschiedliche Aufgaben optimierte Schaltungen, z.B. sog. „Mixed Signal Controller“ verwendet werden können. Dies kann insgesamt preisgünstiger und technisch performanter (nicht nur schneller, sondern auch vorteilhaft zur Aufrechterhaltung von Teilverfügbarkeiten des Gesamtsystems anstatt eines möglichen Totalausfalls bei Versagen des Hauptkontrollers) sein, als einen einzigen Kontroller mit zu vielen unterschiedlichen Aufgaben zu überfrachten.
Dem Signalerzeuger 108 kann optional ein Bandpassfilter 110 nachgeschaltet sein. Dessen Vorhandensein weist den Vorteil auf, dass von dem Signalerzeuger 108 unabsichtlich erzeugte unerwünschte Frequenzen, z.B. außerhalb des ISM-Bandes, unterdrückt werden. Das Bandpassfilter 110 kann auch an einer anderen Position der Signalkette zwischen dem Signalerzeuger 108 und der Antenne 106 angeordnet sein, z.B. nach einem Vorverstärker 115 oder einem Phasenschieber 113 oder einem Dämpfungsglied 114 (siehe dazu auch die Ausführungen weiter unten).
Dem Signalerzeuger 108 oder - falls vorhanden - dem Bandpassfilter 110 kann optional ein Zerhacker 111 nachgeschaltet sein. Dessen Vorhandensein weist den Vorteil auf, dass Teilleistungen des Mikrowellenmoduls 102 mit sehr hohem Wirkungsgrad erzeugt werden können. Das Mikrowellenmodul 102 kann dadurch auf einen Leistungspegel eingestellt werden, in dem es mit maximalem Wirkungsgrad arbeitet. Teilleistungen können beispielsweise mit dem Zerhacker 111 realisiert werden, indem es das Arbeitssignal zeitlich ein- und ausschaltet, z.B. ähnlich einer PWM-Ansteuerung. Gewünschte Teilleistungen oder eine Vollleistung werden durch den Mikrokontroller 109 vorgegeben.
Dem optionalen Zerhacker 111 folgt hier ein optionaler Zwischenverstärker 112. Es kommt auf die konkrete Umsetzung des Mikrowellenmoduls 102 an, ob und an welcher Position der Signalkette der Zwischenverstärker 112 sinnvoll ist. Ist beispielsweise die Amplitude des Arbeitssignals sehr klein, ist die Verstärkung des Arbeitssignals mittels des Zwischenverstärkers 112 vorteilhaft. Es können bei Bedarf auch mehrere Zwischenverstärker 112 in der Signalkette von dem Signalerzeuger 108 bis einem Vorverstärker 115 (siehe unten) vorgesehen sein. Soll der Zwischenverstärker 112 die Aufgabe eines Dämpfungsglieds 114 (siehe unten) zum Einstellen der Amplitude des Arbeitssignals übernehmen, so ist zumindest ein Zwischenverstärker 112 im Signalpfad nötig. Die Dämpfung kann z.B. über dessen Gate-Spannung eingestellt werden.
Dem optionalen Zwischenverstärker 112 folgt hier optional ein Phasenschieber 113. Dieser ist insbesondere dann nicht notwendig, wenn das Haushalts-Mikrowellengerät 101 nur ein Mikrowellenmodul 102 bzw. nur eine Antenne 106 aufweist. Falls das Haushalts-Mikrowellengerät 101 jedoch mehrere Mikrowellenmodul 102 aufweist und falls die von den jeweiligen Antennen 106 angestrahlten Mikrowellen 106 z.B. zur Erzeugung eines definierten Interferenzmusters in dem Garraum 105 einen Phasenunterschied aufweisen sollen, ist in zumindest einem der Mikrowellenmodule ein Phasenschieber 113 sinnvoll. Gesteuert wird die Verschiebung der Phase über den Mikrokontroller 109.
Dem optionalen Phasenschieber 113 folgt hier ein Dämpfungsglied 114, falls dessen Funktion nicht bereits durch den Zwischenverstärker 112 übernommen wird oder auch zusätzlich zu einem Zwischenverstärker 112 mit Dämpfungsfunktion. Das Dämpfungsglied 114 steuert die Amplitude des Arbeitssignals. Anstelle eines Dämpfungsglieds 114 kann auch ein steuerbarer Verstärker eingesetzt werden, z.B. ein VCA („Voltage Controlled Amplifier“). Das Dämpfungsglied 114 oder dessen Äquivalent wird ebenfalls von dem Mikrokontroller 109 gesteuert.
Wird als Signalerzeuger 108 ein Synthesizer verwendet, können ggf. optionale Komponenten wie der Zerhacker 111, der Phasenschieber 113 und/oder das Dämpfungsglied 114 eingespart werden, da ein Synthesizer deren Funktionen bereits beinhalten kann. Viele Synthesizer können z.B. neben der Frequenzerzeugung auch zerhacken und die Phase verschieben. Einige Synthesizer können auch eine feinstufige Amplitudensteuerung realisieren.
Dem hier dargestellten optionalen Dämpfungsglied 114 folgen ein Vorverstärker 115 und ein Hauptverstärker 116 eines Endverstärkers 115, 116. Der Vorverstärker 115 und/oder Hauptverstärker 116 kann mehrstufig aufgebaut sein. An dem Endverstärker 115, 116, insbesondere dem Hauptverstärker 116, kann ein Temperatursensor 117 vorhanden sein, der die Temperatur des Endverstärkers 115, 116, insbesondere des Hauptverstärkers 116, abfühlt und mit dem Mikrokontroller 109 gekoppelt ist. Die Messignale des Temperatursensors 117 können dem Mikrokontroller 109 direkt oder über einen Analog/DigitalWandler (o. Abb.) zugeführt werden. Der Mikrokontroller 109 kann dann z.B. eine Leistung der Mikrowellen verringern, wenn die Temperatur kritisch wird.
Das Detektormodul 104 ist dem Ausgang des Hauptverstärkers 116 nachgeschaltet und weist bei dem hier dargestellten Aufbau einen bidirektionalen (Zweiweg-)Richtkoppler 118 mit frequenzunabhängigen Detektoren 119 und 120 an seinen Ausgängen 118a bzw. 118b auf. An dem Ausgang 118a wird ein Bruchteil der Amplitude des Arbeitssignals ausgekoppelt und dem Detektor 119 zugeführt. Der Detektor 119 misst also die Leistungsgröße des Arbeitssignals. Der überwiegende Anteil des Arbeitssignals verlässt den Richtkoppler 118 in Richtung eines Ausgang 121 des Mikrowellenmoduls 102 und wird als Mikrowellen(strahlung) über die an den Ausgang 121 gekoppelte Antenne 106 in den Garraum 105 eingestrahlt. An dem Ausgang 118b wird ein Bruchteil des aus dem Garraum 105 über die Antenne 106 eingekoppelten reflektierten Mikrowellensignals ausgekoppelt und dem Detektor 120 zugeführt. Der Detektor 120 misst also die (Eingangs-)Leistung des reflektierten Mikrowellensignals. Übliche Kopplungswerte betragen - 30 dB. Die Messsignale der Detektoren 119 und 120 werden dem Mikrokontroller 109 direkt oder über einen Analog/Digital-Wandler (o. Abb.) zugeführt, z.B. zum Regeln der Leistung des Arbeitssignals.
Weist das Haushalts-Mikrowellengerät 101 mehrere Mikrowellenmodule 102 auf, ist es eine Variante, dass die jeweiligen Mikrokontroller 109 mit einem Zentral- bzw. Haupt(geräte)kontroller (o. Abb.) datentechnisch gekoppelt sind, z.B. über entsprechende Schnittstellen, wie durch den Doppelpfeil angedeutet. Der Hauptkontroller kann Daten der einzelnen Mikrokontroller 109 empfangen und Anweisungen bzw. Befehle an die Mikrokontroller 109 zur Steuerung der jeweiligen Mikrowellenmodule 102 ausgeben.
2 zeigt eine Skizze des Haushalts-Mikrowellengeräts 101 gemäß dem Stand der Technik mit einem Mikrowellenmodul 122 gemäß einer gleichwirkenden Variante. Das Mikrowellenmodul 122 weist weiterhin das Mikrowellenerzeugungsmodul 103 auf, jedoch weist die Detektorschaltung 124 einen anderen Aufbau auf. Anstelle des bidirektionalen Richtkopplers 118 folgt dem Hauptverstärker 116 ein Zirkulator 125, der den Hauptverstärker 116 vor zu hohen Reflexionssignalen aus dem Garraum 105 schützt. Der Zirkulator 125 sendet das Arbeitssignal von dem Hauptverstärker 116 durch einen unidirektionalen (Einweg-)Richtkoppler 126 in Richtung des Ausgangs 121 des Mikrowellenmoduls 122. An dem (Mess-)Ausgang des Richtkopplers 126 ist in analoger Funktion zu 1 der Detektor 119 angeschlossen, der die Leistungsgröße des Arbeitssignals misst. Aus dem Garraum 105 reflektierte Mikrowellensignale, die vom Ausgang 121 in Richtung des Zirkulators 125 fließen, werden vom Zirkulator 125 durch einen weiteren unidirektionalen Richtkoppler 127 zu einem Abschlusswiderstand 128 umgeleitet. An dem (Mess-)Ausgang des Richtkopplers 127 ist in analoger Funktion zu 1 der Detektor 120 angeschlossen, der die Leistungsgröße des reflektierten Mikrowellensignals misst. Die Messsignale der Detektoren 119 und 120 werden auch hier dem Mikrokontroller 109 direkt oder über einen Analog/Digital-Wandler (o. Abb.) zugeführt.
3 zeigt eine Skizze noch eines weiteren Haushalts-Mikrowellengeräts 101 mit einem Mikrowellenmodul 132 gemäß dem Stand der Technik. In dem hier gezeigten Aufbau des Detektormoduls 134 folgt im Gegensatz zu dem in 2 gezeigten Aufbau dem Hauptverstärker 116 der Einweg-Richtkoppler 126 und diesem der Zirkulator 125, d.h., dass die Positionen des Einweg-Richtkopplers 126 und des Zirkulators 125 in der Signalstrecke vertauscht sind. Das vom Hauptverstärker 116 ausgegebene Arbeitssignal wird durch den Einweg-Richtkoppler 126 und weiter durch den Zirkulator 125 in Richtung des Ausgangs 121 des Mikrowellenmoduls 132 geleitet. Aus dem Garraum 105 reflektierte Mikrowellensignale, die vom Ausgang 121 in Richtung des Zirkulators 125 fließen, werden vom Zirkulator 125 durch den unidirektionalen Richtkoppler 127 zu dem Abschlusswiderstand 128 umgeleitet.
4 zeigt eine Skizze eines Haushalts-Mikrowellengeräts 1 mit einem erfindungsgemä-ßen ersten Mikrowellenmodul 2. Das Mikrowellenmodul 2 ist ähnlich zu dem Mikrowellenmodul 102 aus 1 aufgebaut und kann insbesondere in seinem Mikrowellenerzeugungsmodul 3 die gleichen Komponenten 107 bis 117 aufweisen wie das Mikrowellenerzeugungsmodul 103.
Das Detektormodul 4 ist ähnlich zu dem Detektormodul 104 aufgebaut, weist aber nun einen zusätzlichen frequenzunabhängigen Detektor 5 auf, der parallel zu dem Detektor 119 an dem Ausgang 118a des bidirektionalen Richtkopplers 118 angeschlossen ist. Insbesondere sind die Detektoren 5 und 119 baugleich. Zwischen dem Ausgang 118a und dem frequenzunabhängigen Detektor 5 ist zudem ein Frequenzbandfilter 6 vorhanden. Diese serielle Kombination aus Frequenzbandfilter 6 und Detektor 5 kann als frequenzbereichsabhängiger Detektor 5, 6 bezeichnet werden bzw. als ein solcher dienen. Das Frequenzbandfilter 6 kann in einer ersten Variante ein Bandbreitenfilter bzw. Bandfilter sein, das dazu eingerichtet ist, nur ein zulässiges Frequenzband durchzulassen bzw. Frequenzen außerhalb des zulässigen Frequenzbands zu sperren. Das Frequenzbandfilter 6 kann in einer zweiten Variante ein Bandsperrfilter bzw. eine Bandsperre sein, das dazu eingerichtet ist, ein zulässiges Frequenzband zu sperren bzw. Frequenzen außerhalb des zulässigen Frequenzbands durchzulassen. Die Messsignale des Detektors 5 werden dem Mikrokontroller 109 direkt oder über einen Analog/Digital-Wandler (o. Abb.) zugeführt.
Sollte ein Mikrowellenerzeugungsmodul 3 Arbeitssignale mit einer Frequenz außerhalb des zulässigen Frequenzbands erzeugen, kann diese unzulässige Arbeitsfrequenz mittels des Mikrokontrollers 109 indirekt gemessen werden: Ist das Frequenzbandfilter 6 ein Bandpass, messen die beiden parallel geschalteten Detektoren 5 und 119 bei Arbeitssignalen in Richtung des Ausgangs 121, die sich zumindest größtenteils im zulässigen Frequenzbereich befinden, zumindest annähernd die gleiche Amplitude bzw. Leistung. Werden hingegen in Richtung des Ausgangs 121 Arbeitssignale erzeugt, die merklich außerhalb des zulässigen Frequenzbereichs liegen, misst der frequenzbereichsabhängige Detektor 5, 6 eine merklich kleinere Amplitude bzw. Leistung als der frequenzunabhängige Detektor 119. Ist der Unterschied der gemessenen Amplituden bzw. Leistungen der Detektoren 5 und 119 größer als ein vorgegebener Schwellwert, wird mindestens eine Aktion ausgelöst.
Ist das Frequenzbandfilter 6 eine Bandsperre, misst der frequenzbereichsabhängige Detektor 5, 6 eine sehr viel kleinere Amplitude als der frequenzunabhängige Detektor 119, im Idealfall, bei dem die Arbeitsfrequenzen ausschließlich im zulässigen Frequenzband liegen, eine Amplitude gleich null. Werden hingegen in Richtung des Ausgangs 121 Arbeitssignalen erzeugt, die merklich außerhalb des zulässigen Frequenzbereichs liegen, misst der frequenzbereichsabhängige Detektor 5, 6 eine merklich größere Amplitude bzw. Leistung. Ist der Unterschied der gemessenen Amplituden bzw. Leistungen der Detektoren 5 und 119 kleiner als ein vorgegebener Schwellwert, wird mindestens eine Aktion ausgelöst.
Die mindestens eine Aktion kann darin bestehen, dass der Mikrokontroller 109 das Mikrowellenerzeugungsmodul 3 leistungsverringert betreibt oder ganz abschaltet, oder darin, dass er die Frequenz des Arbeitssignals korrigiert.
Alternativ kann der Mikrokontroller 109 eine entsprechende Nachricht an den Hauptkontroller senden, welcher dann den Mikrokontroller 109 anweist, die mindestens eine Aktion auszulösen. Falls das Haushalts-Mikrowellengerät 1 noch weitere Mikrowellenmodule aufweist, kann der Hauptkontroller auch die weiteren Mikrowellenmodule auf Grundlage der empfangenen Nachricht ansteuern.
5 zeigt eine Skizze eines Haushalts-Mikrowellengeräts 1 mit einem zweiten Mikrowellenmodul 12, das das gleiche Mikrowellenerzeugungsmodul 3 aufweist wie das Mikrowellenmodul 2, aber ein Detektormodul 14 aufweist, das einen ähnlichen Grundaufbau zeigt wie das Detektormodul 124. Hier ist der frequenzbereichsabhängige Detektor 5, 6 ebenfalls parallel zu dem Detektor 119 an den Ausgang des unidirektionalen Richtkopplers 126 angeschlossen. Die Arbeitsweise ist analog zu dem Detektormodul 4.
Alternativ kann der der frequenzbereichsabhängige Detektor 5, 6 parallel zu dem Detektor 119 an den Ausgang des unidirektionalen Richtkopplers 126 in einem Aufbau ähnlich zum Detektormodul 134 angeschlossen sein (o. Abb.). Die Arbeitsweise ist auch dann analog zu dem Detektormodul 4.
6 zeigt eine Skizze eines Haushalts-Mikrowellengeräts 1 mit einem erfindungsgemä-ßen dritten Mikrowellenmodul 22. Das Mikrowellenmodul 22 ist ähnlich zu dem Mikrowellenmodul 2 aufgebaut, wobei aber nun der frequenzbereichsabhängige Detektor 5, 6 parallel zu dem die reflektierte Mikrowellenstrahlung frequenzunabhängig messenden Detektor 120 angeordnet ist. Die Arbeitsweise ist analog zu dem Detektormodul 4.
Dieses Ausführungsbeispiel weist den Vorteil auf, dass nicht nur eine unzulässige Frequenzabweichung des Arbeitssignals des eigenen Mikrowellenerzeugungsmoduls 3, sondern auch möglicher weiterer im Haushalts-Mikrowellengerät 1 betriebener Mikrowellenmodule erkannt werden kann, falls das Haushalts-Mikrowellengerät 1 mehrere Mikrowellenmodule aufweist. Denn in diesem Fall nimmt die Antenne 106 auch einen Teil der abgestrahlten Leistung eines jeden anderen Mikrowellenmoduls auf (was als sog. „Cross-Talk“ bekannt ist). Durch diese Kopplung kann folglich auch eine Fehlfunktion eines anderen Mikrowellenmoduls festgestellt werden. In einem solchen Fall könnte die Einstrahlung von Mikrowellen mit unzulässigen Frequenzen den anderen Mikrowellenmodulen gemeldet werden, und daraufhin als Reaktion die Leistung der anderen Mikrowellenmodule verringert werden, die anderen Mikrowellenmodule abgeschaltet werden oder die Frequenzen der Arbeitssignale der anderen Mikrowellenmodule korrigiert werden. Dies kann beispielsweise so umgesetzt sein, dass der Mikrokontroller 109 des vorliegenden Mikrowellenmoduls 22 einem Zentral- bzw. Haupt-Gerätekontroller (o. Abb.) die Frequenzabweichung meldet und der Haupt-Gerätekontroller daraufhin die anderen Mikrowellenmodule entsprechend anweist oder ansteuert. Ein weiterer Vorteil dabei ist, dass nicht alle Mikrowellenmodule mit dem frequenzbereichsabhängigen Detektor 5, 6 ausgerüstet zu sein brauchen.
7 zeigt eine Skizze eines Haushalts-Mikrowellengeräts 1 mit einem erfindungsgemä-ßen vierten Mikrowellenmodul 32. Das zugehörige Detektormodul 34 weist einen zu dem Detektormodul 134 ähnlichen Grundaufbau auf, wobei im Unterschied zu dem Detektormodul 14 der frequenzbereichsabhängige Detektor 5, 6 nun parallel zu dem frequenzunabhängigen Detektor 120 an dem Ausgang des unidirektionalen Richtkopplers 127 angeschlossen ist. Analog zu dem Detektormodul 24 wird die Amplitude bzw. Leistung der reflektierten Mikrowellen detektiert und ausgewertet.
Wird ein frequenzbereichsabhängiger Detektor 5, 6 mit einem Frequenzbandfilter 6 in Form eines Bandsperrfilters verwendet, kann die davon gemessene Leistungsgröße auch grundsätzlich eigenständig, d.h., auch ohne Vergleich mit der durch den parallel geschalteten frequenzunabhängigen Detektor 119, 120 gemessenen Leistungsgröße, ausgewertet werden.
8 zeigt eine Skizze eines Haushalts-Mikrowellengeräts 1 mit einem erfindungsgemä-ßen fünften Mikrowellenmodul 42. Im Gegensatz zu den Mikrowellenmodulen 1, 12, 22, und 32 ist der frequenzbereichsabhängige Detektor 5, 6 nicht an die Signalstrecke des Detektormoduls 104 angekoppelt, sondern an die Signalstrecke des Mikrowellenerzeugungsmoduls 43. Der frequenzbereichsabhängiger Detektor 5, 6 ist dann vorteilhafterweise mit einem Frequenzbandfilter 6 in Form eines Bandsperrfilters ausgerüstet.
Der Ankopplungspunkt bzw. die Abzweigung von der Signalstrecke erfolgt grundsätzlich an beliebiger Stelle zwischen dem Signalerzeuger 108 und dem Hauptverstärker 116, hier: zwischen Vorverstärker 115 und Hauptverstärker 116. Alle Komponenten 108 bis 115 vor der Abzweigung werden darauf überwacht, ob in einem unzulässigen Frequenzbereich gearbeitet wird. Daher kann es sinnvoll sein, diese Abzweigung gegen Ende dieser Signalstrecke bzw. der Komponentenkette 108 bis 115 einzufügen. Andererseits steigt der Leistungspegel des Arbeitssignals gegen Ende der Signalstrecke, so dass es aus Kostengründen auch sinnvoll sein kann, die Abzweigung bereits am Anfang oder in der Mitte dieser Signalstrecke vorzusehen. Da der Leistungspegel des Arbeitssignals vor dem Hauptverstärker 116 vergleichsweise gering ist, kann auf einen Richtkoppler verzichtet werden.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen und auch allgemein kann die Bewertung der von den Detektoren 5, 119, 120 gemessenen Messignale, insbesondere der Vergleich von Messwerten untereinander der Vergleich mit einem Schwellwert, in mindestens einer Schaltung durchgeführt werden. Die Schaltung kann eine digitale Schaltung wie der Mikrokontroller oder eine analoge Schaltung sein. Die Bewertung der Messsignale kann beispielsweise in dem Mikrokontroller 109, in dem Hauptkontroller oder in einem oder mehreren separaten, dedizierten Schaltungen erfolgen, die sich nur um die Bewertung der gemessenen Signale der Detektoren 5, 119, 120 kümmern. Diese mindestens eine dedizierte Schaltung, z.B. Mikrokontroller, ist insbesondere über eine Schnittstelle mit dem entsprechenden Mikrokontroller 109 oder mit dem Hauptkontroller kommunizieren.
9 zeigt eine Skizze eines Haushalts-Mikrowellengeräts 1 mit einem erfindungsgemä-ßen sechsten Mikrowellenmodul 52. Das zugehörige Detektormodul 54 weist einen zu dem Detektormodul 2 ähnlichen Grundaufbau auf, wobei im Unterschied zu dem Detektormodul 2 anstelle des frequenzbereichsabhängigen Detektors 5, 6 ein frequenzbereichsabhängiger Detektor 55 parallel zu dem frequenzunabhängigen Detektor 119 an dem Ausgang 118a des bidirektionalen Richtkopplers 118 angeschlossen ist. Der frequenzbereichsabhängige Detektor 55 weist einen hier beispielshaft als durch den Mikrokontroller 109 ansteuerbaren Lokaloszillator 56, einen an den Ausgang 118a sowie an den Lokaloszillator 56 eingangsseitig angeschlossenen Mischer 57, einen dem Mischer 57 nachgeschalteten Randpassfilter 58 (d.h., einen Tiefpass oder einen Hochpass) und einen dem Randpassfilter 58 nachgeschalteten frequenzunabhängigen Detektor 5 auf. Ist der Randpassfilter 58 ein Tiefpass, kann der frequenzbereichsabhängige Detektor 55 insbesondere einen frequenzbereichsabhängigen Detektor 5, 6 mit einem Bandpass als dem Frequenzbandfilter 6 ersetzen. Ist der Randpassfilter 58 ein Hochpass, kann der frequenzbereichsabhängige Detektor 55 insbesondere einen frequenzbereichsabhängigen Detektor 5, 6 mit einer Bandsperre als dem Frequenzbandfilter 6 ersetzen. Diese Ersetzung lässt sich analog auf die anderen oben gezeigten Ausführungsbeispiele mit frequenzbereichsabhängigem Detektor 5, 6 anwenden.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.
So kann der frequenzbereichsabhängige Detektor 5, 6 auch in einem Haushalts-Mikrowellengerät gemäß der in DE 10 2019 207 978 A1 beschriebenen Art eingesetzt werden. Beispielsweise kann zu der in DE 10 2019 207 978 A1 mit dem Bezugszeichen 10 bezeichneten Auswerteschaltung eine weitere Auswerteschaltung mit dem frequenzbereichsabhängigen Detektor 5, 6 parallelgeschaltet sein. Die Funktionsweise dieser parallel geschalteten Auswerteschaltung mit dem frequenzbereichsabhängigen Detektor 5, 6 ist äquivalent zu den in den Figuren beschriebenen Funktion des frequenzbereichsabhängigen Detektors 5, 6, außer dass nun die Leckagestrahlung, die mit der in DE 10 2019 207 978 A1 mit dem Bezugszeichen 11 bezeichneten Antennenleitung und/oder mit der in DE 10 2019 207 978 A1 mit dem Bezugszeichen 13 bezeichneten Schnüffelleitung eingefangen wird. Dies misst die Gesamtheit der Strahlung, inklusive aller Frequenzanteile, die im Garraum vorhanden sind bzw. den Garraum durch Spalte oder Löcher in der Garraumbewandung in Richtung des Gerätegehäuses verlassen.
Auch ist es möglich, anstelle der in DE 10 2019 207 978 A1 mit dem Bezugszeichen 10 bezeichneten Auswerteschaltung die Auswerteschaltung mit dem frequenzbereichsabhängigen Detektor 5, 6 vorzusehen, also alleine an der in DE 10 2019 207 978 A1 mit dem Bezugszeichen 13 bezeichneten Schnüffelleitung und nicht parallel zu der der in DE 10 2019 207 978 A1 mit dem Bezugszeichen 10 bezeichneten Auswerteschaltung. Misst diese dann alleinige Auswerteschaltung mit dem frequenzbereichsabhängigen Detektor 5, 6 ein Signal größer als ein Schwellwert (z.B. größer als Rauschsignal), arbeitet mindestens ein Mikrowellenmodul im unzulässigen Frequenzbereich.
Ferner ist es auch in den 4 bis 7 möglich, die durch den frequenzbereichsabhängigen Detektor 5, 6 abgefühlte Leistungsgröße allein dazu zu nutzen, mindestens eine Aktion auszulösen, d.h., ohne Verknüpfung mit einem Referenzsignal des frequenzunabhängiger Detektors 119 bzw. 120.
Der Vergleich mit einer Referenzmessung ergibt unter anderem den Vorteil, dass sicher festgestellt werden kann, ob der Verstärker 115 und/oder 116 in Betrieb ist und ein Arbeitssignal abgibt.
Allgemein kann unter „ein“, „eine“ usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“ usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck „genau ein“ usw.
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
Bezugszeichenliste

1: Haushalts-Mikrowellengerät
2: Mikrowellenmodul
3: Mikrowellenerzeugungsmodul
4: Detektormodul
5: Frequenzunabhängiger Detektor
6: Frequenzbandfilter
12: Mikrowellenmodul
14: Detektormodul
22: Mikrowellenmodul
24: Detektormodul
32: Mikrowellenmodul
34: Detektormodul
42: Mikrowellenmodul
43: Mikrowellenerzeugungsmodul
52: Mikrowellenmodul
54: Detektormodul
55: Frequenzbereichsabhängiger Detektor
56: Lokaloszillator
57: Mischer
58: Randpassfilter
101: Haushalts-Mikrowellengerät
102: Mikrowellenmodul
103: Mikrowellenerzeugungsmodul
104: Detektormodul
105: Garraum
106: Antenne
107: Taktgeber
108: Signalerzeuger
109: Mikrokontroller
110: Bandpassfilter
111: Zerhacker
112: Zwischenverstärker
113: Phasenschieber
114: Dämpfungsglied
115: Vorverstärker
116: Hauptverstärker
117: Temperatursensor
118: Bidirektionaler Richtkoppler
118a: Ausgang des bidirektionalen Richtkopplers
118b: Ausgang des bidirektionalen Richtkopplers
119: Frequenzunabhängiger Detektor
120: Frequenzunabhängiger Detektor
121: Ausgang des Mikrowellenmoduls
122: Mikrowellenmodul
124: Detektorschaltung
125: Zirkulator
126: Unidirektionaler Richtkoppler
127: Unidirektionaler Richtkoppler
128: Abschlusswiderstand
132: Mikrowellenmodul
134: Detektormodul

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3000283 A2 [0002]
DE 102019128203 B3 [0003]
EP 3563629 A1 [0004]
DE 102016110925 A1 [0005]
WO 2020239830 A1 [0006, 0027, 0060]
DE 102019207978 A1 [0006, 0027, 0060, 0095, 0096]
EP 3560289 B1 [0007]
WO 2021020374 A1 [0008]
WO 2021020373 A1 [0009]
EP 3120665 B1 [0010]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Haushalts-Mikrowellengeräts (1) mit mindestens einem Mikrowellenerzeuger (3; 43) zum Erzeugen eines Arbeitssignals, das als Mikrowellenstrahlung in einen Garraum (105) eingeleitet wird, und mit mindestens einem frequenzbereichsabhängigen Detektor (5, 6; 55), der zwischen einem zulässigen Frequenzband und einem unzulässigen Frequenzband diskriminiert, zum Detektieren einer Leistungsgröße eines Mikrowellensignals, wobei dann, wenn die Leistungsgröße oder eine daraus abgeleitete Größe ein vorgegebenes Kriterium erfüllt, mindestens eine Aktion ausgelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Mikrowellensignal - das Arbeitssignal ist; - ein aus dem Garraum (105) reflektiertes Mikrowellenwellensignal ist; und/oder - ein durch aus dem Garraum (105) abgegebene Mikrowellen-Leckagestrahlung in einer Antennenleitung induziertes Signal ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem - der frequenzbereichsabhängige Detektor (5, 6) einen Bandpassfilter (6) aufweist, dessen Durchlassband dem zulässigen Frequenzband entspricht, und - die mindestens eine Aktion ausgelöst wird, wenn die gemessene Leistungsgröße einen vorgegebenen Schwellwert erreicht oder unterschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem - der frequenzbereichsabhängige Detektor (5, 6) einen Bandsperrfilter (6) aufweist, dessen Sperrband dem zulässigen Frequenzband entspricht, und - die mindestens eine Aktion ausgelöst wird, wenn die gemessene Leistungsgröße einen vorgegebenen Schwellwert erreicht oder überschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem - der frequenzbereichsabhängige Detektor (55) einen Mischer (57) aufweist, dessen erster Eingang zum Detektieren der Leistungsgröße des Mikrowellensignals vorgesehen ist, dessen zweiter Eingang an einen Lokaloszillator (56) angeschlossen ist und dem ein Tiefpass (58) nachgeschaltet ist, - der frequenzbereichsabhängige Detektor (55) ferner einen frequenzunabhängigen Detektor (5) aufweist, welcher dem Tiefpass (58) nachgeschaltet ist, und - die mindestens eine Aktion ausgelöst wird, wenn ein Ausgangssignal des Tiefpasses (58) einen vorgegebenen Schwellwert erreicht oder unterschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem - der frequenzbereichsabhängige Detektor (55) einen Mischer (57) aufweist, dessen erster Eingang zum Detektieren der Leistungsgröße des Mikrowellensignals vorgesehen ist, dessen zweiter Eingang an einen Lokaloszillator (56) angeschlossen ist und dem ein Hochpass (58) nachgeschaltet ist - der frequenzbereichsabhängige Detektor (55) ferner einen frequenzunabhängigen Detektor (5) aufweist, welcher dem Hochpass (58) nachgeschaltet ist, und - die mindestens eine Aktion ausgelöst wird, wenn ein Ausgangssignal des Hochpasses (58) einen vorgegebenen Schwellwert erreicht oder überschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem - der frequenzbereichsabhängige Detektor (5, 6; 55) an eine Signalstrecke eines Mikrowellenmoduls (2; 12; 22; 32; 42; 52), das den Mikrowellenerzeuger (3; 43) umfasst, angekoppelt ist, - das Haushalts-Mikrowellengerät (1) zusätzlich mindestens einen frequenzunabhängigen Detektor (119, 120) umfasst, der an einen gleichen Punkt der Signalstrecke angekoppelt ist wie der frequenzbereichsabhängige Detektor (5, 6; 55), und - die mindestens eine Aktion ausgelöst wird, wenn eine Abweichung der mittels des frequenzbereichsabhängigen Detektors (5, 6; 55) gemessenen Leistungsgröße zu der mittels des mindestens einen frequenzunabhängigen Detektors (119, 120) gemessenen Leistungsgröße einen vorgegebenen Schwellwert erreicht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Auslösen der mindestens einen Aktion ein Verringern einer Leistung eines von dem mindestens einen Mikrowellenerzeuger erzeugten Arbeitssignals, insbesondere ein Abschalten des mindestens einen Mikrowellenerzeugers (3; 43), umfasst.
Haushalts-Mikrowellengerät (1) mit mindestens einem Mikrowellenerzeuger (3; 43) zum Erzeugen eines Arbeitssignals, das als Mikrowellenstrahlung in einen Garraum (105) des Haushalts-Mikrowellengeräts (1) einleitbar ist, und mit mindestens einem frequenzbereichsabhängigen Detektor (5, 6; 55), der zwischen einem zulässigen Frequenzband und einem unzulässigen Frequenzband diskriminiert, zum Detektieren einer Leistungsgröße eines Mikrowellensignals, wobei das Haushalts-Mikrowellengerät (1) dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
Haushalts-Mikrowellengerät (1) nach Anspruch 9, wobei - das Haushalts-Mikrowellengerät (1) mindestens ein Mikrowellenmodul (2; 12; 22; 32; 42; 52) mit jeweils einem Mikrowellenerzeugungsmodul (3; 43) und einem nachgeschalteten Detektormodul (4; 14; 24; 34; 54) aufweist, - das Mikrowellenerzeugungsmodul (3; 43) dazu vorgesehen ist, ein Arbeitssignal auf einer Mikrowellenfrequenz zu erzeugen, und - das Detektormodul (4; 14; 24; 34; 54) dazu vorgesehen ist, mittels mindestens eines ersten frequenzunabhängigen Detektors (119) eine Leistungsgröße des von dem Mikrowellenerzeugungsmodul (3; 43) in Richtung des Garraums (105) fließenden Arbeitssignals sowie mittels eines zweiten frequenzunabhängigen Detektors (120) eine Leistungsgröße eines von dem Garraum (105) in das Detektormodul (4; 14; 24; 34; 54) eingekoppelten reflektierten Mikrowellensignals zu messen.
Haushalts-Mikrowellengerät (1) nach Anspruch 10, wobei das Detektormodul (4; 14; 54) einen frequenzbereichsabhängigen Detektor (5, 6; 55) aufweist, der parallel zu dem ersten Detektor (119) angeordnet ist.
Haushalts-Mikrowellengerät (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 11, wobei das Detektormodul (24; 34) einen frequenzbereichsabhängigen Detektor (5, 6; 55) aufweist, der parallel zu dem zweiten Detektor (120) angeordnet ist.
Haushalts-Mikrowellengerät (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei ein frequenzbereichsabhängiger Detektor (5, 6; 55) an eine Signalstrecke in dem Mikrowellenerzeugungsmodul (43) angeschlossen ist.
Haushalts-Mikrowellengerät (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das Haushalts-Mikrowellengerät (1) eine Antennenleitung aufweist, die zum Detektieren von Mikrowellen-Leckagestrahlung vorgesehen ist und der frequenzbereichsabhängige Detektor (5, 6; 55) an die Antennenleitung angeschlossen ist.