KR100835600B1 - 마이크로파용 임피던스 정합장치 - Google Patents

마이크로파용 임피던스 정합장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마이크로파용 임피던스 정합장치에 관한 것으로서, 특히 내부에 피건조물이 수납되는 캐비티와; 일단에 부착된 마그네트론으로부터 발생되는 마이크로파를 상기 캐비티 내로 전달하도록 상기 캐비티의 상면에서 커플링 커넥터를 통해 설치되는 도파관과; 상기 도파관 내의 반사파를 검출하도록 상기 마그네트론과 상기 도파관 사이에 설치되는 다이렉션 커플러와; 상기 도파관과 커플링 커넥터를 수직 관통하여 상기 캐비티 내로 인입되는 안테나와; 상기 도파관의 상면에 설치되어 외부의 제어에 따라 상기 안테나를 승하강시키는 안테나 승하강 모듈; 및 상기 다이렉션 커플러로부터 입력된 반사값을 이용하여 상기 안테나 승하강 모듈을 제어하여 상기 안테나를 승하강시키는 제어 모듈로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 캐비티 상면에 본 발명에 따른 임피던스 정합장치를 설치한 상태에서 반사파의 크기에 따라 안테나의 높이를 조절함으로써 어떠한 부하조건이나 환경에서도 마이크로파의 효율을 최대화시킬 수 있고, 마이크로파의 발진시 최적의 마그네트론 동작조건을 만들어 줌으로써 반사파에 의한 마그네트론의 충격을 최소화시킬 수 있다.
건조, 해동, 가열, 마이크로파, 임피던스 정합, 안테나, 승강, 하강

Description

마이크로파용 임피던스 정합장치{IMPEDANCE MATCHING APPARATUS FOR MICRO WAVE}
도 1은 본 발명에 따른 마이크로파용 임피던스 정합장치의 구성을 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 마이크로파용 임피던스 정합장치의 구성을 나타낸 단면도,
도 3a 및 도 3b는 도 2의 부분 확대도,
도 4는 본 발명에 따른 마이크로파용 임피던스 정합장치의 동작을 설명하기 위한 동작 흐름도,
도 5는 본 발명의 실시예에 마이크로파용 임피던스 정합장치를 통해 임피던스 정합을 3차원 시뮬레이션을 통한 전파 특성을 측정한 결과를 나타낸 그래프.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
110 : 캐비티 120 : 도파관
130 : 다이렉션 커플러 140 : 안테나
150 : 안테나 승하강 모듈 160 : 제어 모듈
본 발명은 마이크로파용 임피던스 정합장치에 관한 것으로서, 상세하게는 산업용 마이크로파 가열·건조·해동장치에 있어서 각종 부하에 대해 자동으로 임피던스를 정합시켜 어떠한 조건에서도 마이크로파 효율이 최대가 될 수 있도록 최적의 상태를 만들어 줄 수 있는 마이크로파용 임피던스 정합장치에 관한 것이다.
종래의 산업용 마이크로파 장비에서는 캐비티에 요철이나 구조물을 삽입하여 임피던스 매칭을 하지만 부하의 종류나 위치가 변화되면 임피던스가 다시 바뀌기 때문에 고정되어 있어야하는 단점이 있고, 또한 3-스터브 튜너(STUB TUNER)라 하는 기능성을 가진 도파관을 연결하여 파워 모니터나 네트워크 어넬라이저를 통해 수동 조정하지만 이 역시 부하의 조건이 바뀔 때마다 항시 옆에서 지켜보면서 곧바로 재조정 해주어야 하기 때문에 산업용에 이용하기는 적합하지 않다.
그리하여, 실험실이나 연구실에서 사용하는 연구용 장비에는 자동으로 임피던스를 조정해주는 고가의 오토 튜너를 사용하지만 산업용 마이크로파 장비는 양산용이기 때문에 캐비티의 용적이 커서 기본적인 캐비티의 설계가 잘못되면 3-스터브 튜너만으로 도파관 내부에서 임피던스를 매칭하기는 한계가 있어 많은 반사파의 발생으로 마이크로파 효율이 현저히 떨어져 고가의 마그네트론 및 전력변환장치가 반사파에 의해 파손되게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 캐비티 상면에 본 발명에 따른 임피던스 정합장치를 설치한 상태에서 반사파의 크기에 따라 안테나의 높이를 조절함으로써 어떠한 부하조건이나 환경에서도 마이크로파의 효율을 최대화시킬 수 있고, 마이크로파의 발진시 최적의 마그네트론 동작조건을 만들어 줌으로써 반사파에 의한 마그네트론의 충격을 최소화시킬 수 있도록 하는 마이크로파용 임피던스 정합장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
내부에 피건조물이 수납되는 캐비티와; 일단에 부착된 마그네트론으로부터 발생되는 마이크로파를 상기 캐비티 내로 전달하도록 상기 캐비티의 상면에서 커플링 커넥터를 통해 설치되는 도파관과; 상기 도파관 내의 반사파를 검출하도록 상기 마그네트론과 상기 도파관 사이에 설치되는 다이렉션 커플러와; 상기 도파관과 커플링 커넥터를 수직 관통하여 상기 캐비티 내로 인입되는 안테나와; 상기 도파관의 상면에 설치되어 외부의 제어에 따라 상기 안테나를 승하강시키는 안테나 승하강 모듈; 및 상기 다이렉션 커플러로부터 입력된 반사값을 이용하여 상기 안테나 승하강 모듈을 제어하여 상기 안테나를 승하강시키는 제어 모듈로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 안테나는 상단이 넓고, 하단이 좁도록 단차를 가지며 형성되고, 상단에 나선 형태의 나사산이 형성된다.
여기에서 또한, 상기 안테나 승하강 모듈은 상기 도파관의 상면에 수직으로 결합되는 메인 프레임과; 상기 메인 프레임의 측면에 플레이트에 의해 고정 결합되는 정역 회전 모터와; 원통형으로 형성되고, 길이 방향 중앙부에 제 1안테나 관통 홀이 형성되어 상기 메인 프레임 내에서 상기 도파관의 상면에 고정 설치되는 λ/4 초크와; "I"자 형태로 형성되고, 길이 방향 중앙부에 상기 제 1안테나 관통홀과 대응되는 제 2안테나 관통홀이 형성되어 저면이 상기 λ/4 초크에 설치되고, 상면이 상기 메인 프레임에 설치되는 안내 프레임과; 하단이 상기 안내 프레임의 상면에 안착되고, 내주면에 상기 안테나의 상단에 형성된 나사산이 결합되며, 상단 외주면에 상기 정역 회전 모터와 벨트에 의해 연결되는 풀리가 고정 설치되는 회전자; 및 상기 회전자의 이탈을 방지하도록 상기 안내 프레임에서 상기 회전자의 상면에 설치되어 회전자 브라켓을 포함한다.
여기에서 또, 상기 안테나와 상기 λ/4 초크 사이에는 테프론이 더 부착 설치되고, 상기 안내 프레임과 상기 안테나 사이에는 마이크로파 흡수체가 더 부착 설치되며, 상기 메인 프레임은 상면에 복수의 광센서가 길이 방향으로 부착된 센서 프레임이 수직으로 설치된다.
여기에서 또, 상기 제어 모듈은 상기 마그네트론이 동작되면 상기 광센서의 센싱을 통해 상기 안테나의 위치를 최소점으로 이동시켜 상기 다이렉션 커플러로부터 입력되는 반사파값을 초기 기준 반사파값으로 저장한 다음, 상기 안테나를 하강시켜 상기 다이렉션 커플러로부터 입력되는 현재 반사파값과 상기 초기 기준 반사파값의 대소를 비교한 후, 현재 반사파값이 초기 기준 반사파값보다 감소하면 현재 반사파값을 제 1-1기준 반사파값으로 저장한 후 상기 광센서의 센싱을 통해 상기 안테나의 위치가 최대점에 도달하면 상기 정역 회전 모터의 구동을 정지시키고, 상기 안테나의 위치가 최대점이 아니면 상기 안테나를 다시 하강시킨 후 상기 다이렉 션 커플러로부터 입력되는 현재 반사파값이 상기 제 1-1기준 반사파값보다 감소하면 현재 반사파값을 제 1-N기준 반사파값으로 저장한 다음 상기 안테나의 위치가 최대점에 위치하면 상기 정역 회전 모터의 구동을 정지시킨 후 상기 과정을 반복 수행한다.
여기에서 또, 상기 제어 모듈은 현재 반사파값과 상기 초기 기준 반사파값의 대소를 비교한 결과 현재 반사파값이 초기 기준 반사파값보다 증가하면 현재 반사파값을 제 2-1기준 반사파값으로 저장한 후 상기 안테나를 상승시켜 상기 광센서의 센싱을 통해 상기 안테나의 위치가 최소점에 도달하면 상기 정역 회전 모터의 구동을 정지시키고, 상기 안테나의 위치가 최소점이 아니면 상기 안테나를 다시 상승시킨 후 상기 다이렉션 커플러로부터 입력되는 현재 반사파값과 상기 제 2-1기준 반사파값의 대소를 비교한 후, 현재 반사파값이 제 2-1기준 반사파값보다 증가하면 현재 반사파값을 제 2-N기준 반사파값으로 저장한 후 안테나의 위치가 최소점에 도달하면 상기 정역 회전 모터의 구동을 정지시킨 후 상기 과정을 반복 수행한다.
이하, 본 발명에 따른 마이크로파용 임피던스 정합장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 마이크로파용 임피던스 정합장치의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 마이크로파용 임피던스 정합장치의 구성을 나타낸 단면도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2의 부분 확대도이다.
도 1 내지 도 3b를 참조하면, 본 발명에 따른 마이크로파용 임피던스 정합장치(100)는, 캐비티(110)와, 도파관(120)과, 다이렉션 커플러(130)와, 안테나(140)와, 안테나 승하강 모듈(150)과, 제어 모듈(160)로 구성된다.
먼저, 캐비티(110)는 공지의 구성으로 내부에 부하인 피건조물이 수납된다.
그리고, 도파관(120)은 일단에 부착된 마그네트론(121)으로부터 발생되는 마이크로파를 캐비티 내로 전달하도록 캐비티(110)의 상면에서 커플링 커넥터(123)를 통해 설치된다. 여기에서, 도파관(120)은 일단 하단에 커플링 커넥터(123)가 연결되는 커넥터홀(125)이 구비되고, 커넥터홀(125)의 상단에 하기에서 설명할 안테나(140)가 관통되는 안테나홀(127)이 형성된다.
또한, 다이렉션 커플러(130)는 도파관(120) 내의 반사파를 검출하도록 마그네트론(121)과 도파관(120) 사이에 설치된다. 즉, 다이렉션 커플러(130)의 일단에 도파관(120)이 연결되고, 타단에 마그네트론(121)이 연결된다. 여기에서, 마그네트론(121)에서는 915㎒, 2450㎒의 마이크로파가 발생된다.
한편, 안테나(140)는 도파관(120)과 커플링 커넥터(123)를 수직 관통하여 캐비티(110) 내로 인입된다. 여기에서, 안테나(140)는 하기에서 설명할 안테나 승하강 모듈(150) 내에서 안내되어 이탈되는 것을 방지하도록 상단이 넓고, 하단이 좁 도록 단차(141)를 가지며 형성되고, 상단에 나선 형태의 나사산(143)이 형성된다.
그리고, 안테나 승하강 모듈(150)은 메인 프레임(151)과, 정역 회전 모터(152)와, λ/4 초크(153)와, 안내 프레임(154)과, 회전자(155)와, 회전자 브라켓(156)과, 테프론(157)과, 마이크로파 흡수체(158)와, 센서 프레임(159)으로 구성된다.
메인 프레임(151)은 금속 재질로 도파관(120)의 상면에 볼트, 용접 등에 의해 수직으로 결합된다.
정역 회전 모터(152)는 하기에서 설명할 제어 모듈(160)의 제어에 따라 정역 방향으로 회전되도록 메인 프레임(151)의 측면에 플레이트(152-1)에 의해 고정 결합된다. 여기에서 정역 회전 모터(152)는 제어 모듈(160)의 제어 신호에 따라 일정량씩 회전되는 스텝 모터를 사용하는 것이 바람직하다.
λ/4 초크(153)는 안테나(140)를 지지하면서 마이크로파의 누설을 차폐하도록 원통형으로 형성되고, 길이 방향 중앙부에 제 1안테나 관통홀(153-1)이 형성되어 메인 프레임(151) 내에서 도파관(120)의 상면에 고정 설치된다. 여기에서, λ/4 초크(153)는 상면인 제 1안테나 관통홀(153-1)의 외곽에 하기에서 설명할 테프론(157)이 안착되는 안착홈(153-3)이 더 형성되고, 하기에서 설명할 안내 프레임(154)이 고정되는 볼트홀(153-5)이 형성된다.
안내 프레임(154)은 "I"자 형태로 형성되고, 길이 방향 중앙부에 제 1안테나 관통홀(153-1)과 대응되는 제 2안테나 관통홀(154-1)이 형성되고, 저면이 볼트(101)에 의해 λ/4 초크(153)의 볼트홀(153-5)에 고정 설치되며, 상면이 메인 프 레임(151)에 설치된다. 여기에서, 안내 프레임(154)은 상면에 하기에서 설명할 회전자(155)가 안착되는 안착턱(154-3)이 돌출 형성되고, 안착턱(154-3)에 하기에서 설명할 회전자 브라켓(156)이 고정되는 브라켓 고정용 볼트홀(154-5)이 형성된다.
회전자(155)는 하단이 안내 프레임(154)의 안착턱(154-5)에 안착되고, 내주면에 안테나(140)의 상단에 형성된 나사산(143)이 결합되며, 상단 외주면에 정역 회전 모터(152)와 벨트(152-3)에 의해 연결되는 풀리(155-1)가 고정 설치된다.
회전자 브라켓(156)은 회전자(155)의 상면에서 회전자(155)의 이탈을 방지하도록 원판 형태로 형성되어 안내 프레임(154)의 브라켓 고정용 볼트홀(154-5)에 볼트(101)에 의해 고정된다.
테프론(157)은 마이크로파의 누설을 차폐하도록 상단이 λ/4 초크(153)의 안착홈(153-3)에 결합되고, 하단이 제 1안테나 관통홀(153-1) 내에 삽입 설치된다.
마이크로파 흡수체(158)는 링형태로 형성되어 안내 프레임(154)과 안테나(140) 사이에 설치된다.
센서 프레임(159)은 복수의 광센서(159-1)가 길이 방향으로 부착되어 메인 프레임(151)의 상면에 수직으로 설치된다.
또한, 제어 모듈(160)은 다이렉션 커플러(130)로부터 입력된 반사값을 이용하여 안테나 승하강 모듈(150)을 제어하여 안테나(140)를 승하강시킨다.
여기에서, 제어 모듈(160)은 마그네트론(121)이 동작되면 광센서(159-1)의 센싱을 통해 안테나(140)의 위치를 최소점으로 이동시켜 다이렉션 커플러(130)로부터 입력되는 반사파값을 초기 기준 반사파값으로 저장한 다음, 안테나(140)를 하강 시켜 다이렉션 커플러(130)로부터 입력되는 현재 반사파값과 초기 기준 반사파값의 대소를 비교한 후, 현재 반사파값이 초기 기준 반사파값보다 감소하면 현재 반사파값을 제 1-1기준 반사파값으로 저장한 후 광센서(159-1)의 센싱을 통해 안테나(140)의 위치가 최대점에 도달하면 정역 회전 모터(152)의 구동을 정지시키고, 안테나(140)의 위치가 최대점이 아니면 안테나(140)를 다시 하강시킨 후 다이렉션 커플러(130)로부터 입력되는 현재 반사파값이 제 1-1기준 반사파값보다 감소하면 현재 반사파값을 제 1-N기준 반사파값으로 저장한 다음 안테나(140)의 위치가 최대점에 위치하면 정역 회전 모터(152)의 구동을 정지시킨 후 상기 과정을 반복 수행한다.
여기에서 또한, 제어 모듈(160)은 현재 반사파값과 초기 기준 반사파값의 대소를 비교한 결과 현재 반사파값이 초기 기준 반사파값보다 증가하면 현재 반사파값을 제 2-1기준 반사파값으로 저장한 후 안테나(140)를 상승시켜 광센서(159-1)의 센싱을 통해 안테나(140)의 위치가 최소점에 도달하면 정역 회전 모터(152)의 구동을 정지시키고, 안테나(140)의 위치가 최소점이 아니면 안테나(140)를 다시 상승시킨 후 다이렉션 커플러(130)로부터 입력되는 현재 반사파값과 제 2-1기준 반사파값의 대소를 비교한 후, 현재 반사파값이 제 2-1기준 반사파값보다 증가하면 현재 반사파값을 제 2-N기준 반사파값으로 저장한 후 안테나(140)의 위치가 최소점에 도달하면 정역 회전 모터(152)의 구동을 정지시킨 후 상기 과정을 반복 수행한다.
이하, 본 발명에 따른 마이크로파용 임피던스 정합장치의 동작 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 마이크로파용 임피던스 정합장치의 동작을 설명하기 위한 동작 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 마이크로파용 임피던스 정합장치를 통해 임피던스 정합을 3차원 시뮬레이션을 통한 전파 특성을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
먼저, 마그네트론(121)에서 발생된 마이크로파는 다이렉션 커플러(130)와 도파관(120)을 통해 전달되고, 도파관(120)을 통해 전달되는 마이크로파는 안테나(140)의 표면을 따라 커플링 커넥터(123)를 통해 캐비티(110) 내부에 있는 부하인 피건조물에 조사된다.
그리고, 피건조물에서 흡수되지 못한 마이크로파는 반사파의 형태로 역으로 안테나(140)의 표면을 따라 도파관(120)과 다이렉션 커플러(130)를 통해 마그네트론(121)으로 되돌아오기 때문에 다이렉션 커플러(130)에서 되돌아오는 반사파값을 측정할 수 있다.
한편, 다이렉션 커플러(130)에서는 반사되어 되돌아오는 반사파값을 검출하여 제어 모듈(160)로 전달하면 제어 모듈(160)은 반사파값을 연산하여 정역 회전 모터(152)를 정역 제어하여 반사파값이 최소가 될 수 있도록 안테나(140)의 높이를 상하로 조절하여 임피던스를 매칭시킨다.
안테나(140)의 높이가 조정되는 과정을 보다 상세하게 설명하면, 정역 회전 모터(152)가 제어 모듈(160)의 제어에 따라 정방향 또는 역방향으로 회전되면, 정역 회전 모터(152)의 벨트(152-3)와 풀리(155-1)로 연결된 회전자(155)가 정방향 또는 역방향으로 회전되고, 이로 인해 회전자(155)와 나사 결합된 안테나(140)가 정방향 또는 역방으로 회전되면서 상승 또는 하강된다. 이때, 회전자(155)는 회전자 브라켓(156)에 의해 유동되지 않으면서도 안정적으로 회전된다.
또한, 안테나(140)의 표면을 따라 흐르는 마이크로파는 λ/4 초크(153)와 테프론(157) 및 마이크로파 흡수체(158)에 의해 표면을 따라 외부로 누설되는 것이 차단된다.
한편, 상기의 제어 모듈의 동작을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
제어 모듈(160)은 시스템에 전원이 공급된 후 시작 신호가 입력되면 정역 회전 모터(152)를 정회전하여 안테나(140)를 상승시키고, 광센서(159-1)중 최상단에 위치한 광센서의 센싱값에 따라 안테나의 현재 위치를 판단하여 안테나(140)의 위치가 최소점(즉, 최대 상승 지점)으로 판단되어지면 정역 회전 모터(152)를 정지시킨다(S10).
이러한 상태에서 마그네트론(121)의 구동에 의해 마이크로파가 도파관(120)으로 진행되어 다이렉션 커플러(130)에서 반사파값이 검출되어 전달되면, 제어 모듈(160)은 전달되는 반사파값을 내부 메모리(미도시)에 초기 기준 반사파값으로 저장한다(S11).
그런 다음, 제어 모듈(160)은 정역 회전 모터(152)를 역회전시켜 안테나(140)를 소폭 하강시킨 다음(S12), 다이렉션 커플러(130)에서 검출되는 현재 반사파값을 읽어들여 기저장된 초기 기준 반사파값과 새로 읽어 들인 현재 반사파값과의 대소비교를 한다(S13).
비교 결과, 초기 기준 반사파값이 새로 읽어 들인 현재 반사파값보다 감소하 면(S14), 제어 모듈(160)은 현재 반사파값을 제 1-1기준 반사파값으로 저장한다(S15). 이후, 제어 모듈(160)은 제 1-1기준 반사파값과 현재 반사파값을 비교하여 감소가 발생하면 상기 과정을 반복 수행한다.
저장이 완료되면 제어 모듈(160)은 안테나(140)가 최대점(즉, 최대 하강 지점)에 도달했는지를 광센서(159-1)중 최하단에 위치한 광센서의 센싱값을 통해 확인하여(S16), 최대점인 경우 정역 회전 모터(152)의 구동을 정지시킨다(S19).
반대로 제어 모듈(160)은 안테나(140)가 최대점(즉, 최대 하강 지점)에 도달했는지를 광센서(159-1)중 최하단에 위치한 광센서의 센싱값을 통해 확인하여(S16), 최대점이 아닐 경우 단계 12(S12)로 리턴하여 단계 12(S12) 이후의 과정을 수행하여 정역 회전 모터(152)를 다시 역회전시켜 안테나(140)를 하강시킨 다음, 다이렉션 커플러(130)에서 검출되는 현재 반사파값을 읽어들여 기저장된 제 1-1기준 반사파값과 새로 읽어 들인 현재 반사파값과의 대소비교를 한다.
비교 결과, 초기 기준 반사파값이 새로 읽어 들인 현재 반사파값보다 감소하면 제어 모듈(160)은 현재 반사파값을 제 1-N기준 반사파값으로 저장한다. 이후, 제어 모듈(160)은 제 1-N기준 반사파값과 현재 반사파값을 비교하여 감소가 발생하면 상기 과정을 반복 수행한다.
반대로, 단계 14(S14)에서 비교 결과 초기 기준 반사파값이 새로 읽어 들인 현재 반사파값보다 증가하면 제어 모듈(160)은 현재 반사파값을 제 2-1기준 반사파값으로 저장한다(S17).
저장이 완료되면 제어 모듈(160)은 안테나(140)가 최소점에 도달했는지를 광 센서(159-1)중 최상단에 위치한 광센서의 센싱값을 통해 확인하여(S18), 최소점이 아닐 경우 정역 회전 모터(152)를 다시 정회전시켜 안테나(140)를 소폭 상승시킨 다음(S20), 다이렉션 커플러(130)에서 검출되는 현재 반사파값을 읽어들여 기저장된 제 2-1기준 반사파값과 새로 읽어 들인 현재 반사파값과의 대소비교를 한다(S21).
비교 결과, 초기 기준 반사파값이 새로 읽어 들인 현재 반사파값보다 증가하면(S22), 제어 모듈(160)은 단계 17(S17)로 리턴되어 현재 반사파값을 제 2-N기준 반사파값으로 저장하고, 저장이 완료되면 제어 모듈(160)은 안테나(140)가 최소점에 도달했는지를 광센서(159-1)중 최상단에 위치한 광센서의 센싱값을 통해 확인하여(S18), 최소점인 경우 정역 회전 모터(152)의 구동을 정지시킨다(S19). 이후, 제어 모듈(160)은 제 2-N기준 반사파값과 현재 반사파값을 비교하여 증가가 발생하면 상기 과정을 반복 수행한다.
또한, 제어 모듈(160)은 단계 22(S22)에서 제 2-1기준 반사파값 또는 제 2-N기준 반사파값이 새로 읽어 들인 현재 반사파값보다 감소하면 단계 15(S15)로 패스되어 단계 15(S15) 이후의 과정을 수행한다.
한편, 본 발명에 따른 마이크로파용 임피던스 정합장치를 이용하여 임피던스를 정합했을 경우와 임피던스 정합을 하지 않은 경우를 각각 측정하여 3차원 시뮬레이션을 통한 전파특성을 측정한 결과 도 5에 도시된 바와 같이 그 차이가 30dB이상 차이가 발생되어 본 발명에 따른 마이크로파용 임피던스 정합장치에 따르면 반사파가 적음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 마이크로파용 임피던스 정합장치는 여러 산업용 마이크로파 캐비티나 각종 부하조건에서 구애를 받지 않고 항시 최적의 임피던스를 자동으로 정합시켜주기 때문에 마이크로파의 가열효율을 극대화시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로파용 임피던스 정합장치는 부하 임피던스를 항상 최적의 정합상태로 유지시켜 주기 때문에 반사파가 최소화되어 보다 안정적으로 마그네트론 및 전력변환장치가 동작됨으로써 각종 산업용 장비에 쓰이는 고가의 마그네트론 및 전력변환장치의 부품의 수명 및 장비의 신뢰성을 확보할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 본 발명에 따른 마이크로파용 임피던스 정합장치에 따르면, 캐비티 상면에 본 발명에 따른 임피던스 정합장치를 설치한 상태에서 반사파의 크기에 따라 안테나의 높이를 조절함으로써 어떠한 부하조건이나 환경에서도 마이크로파의 효율을 최대화시킬 수 있고, 마이크로파의 발진시 최적의 마그네트론 동작조건을 만들어 줌으로써 반사파에 의한 마그네트론의 충격을 최소화시킬 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (8)

  1. 내부에 피건조물이 수납되는 캐비티와;
    일단에 부착된 마그네트론으로부터 발생되는 마이크로파를 상기 캐비티 내로 전달하도록 상기 캐비티의 상면에서 커플링 커넥터를 통해 설치되는 도파관과;
    상기 도파관 내의 반사파를 검출하도록 상기 마그네트론과 상기 도파관 사이에 설치되는 다이렉션 커플러와;
    상기 도파관과 커플링 커넥터를 수직 관통하여 상기 캐비티 내로 인입되는 안테나와;
    상기 도파관의 상면에 설치되어 외부의 제어에 따라 상기 안테나를 승하강시키는 안테나 승하강 모듈; 및
    상기 다이렉션 커플러로부터 입력된 반사값을 이용하여 상기 안테나 승하강 모듈을 제어하여 상기 안테나를 승하강시키는 제어 모듈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로파용 임피던스 정합장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나는,
    상단이 넓고, 하단이 좁도록 단차를 가지며 형성되고, 상단에 나선 형태의 나사산이 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로파용 임피던스 정합장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 안테나 승하강 모듈은,
    상기 도파관의 상면에 수직으로 결합되는 메인 프레임과;
    상기 메인 프레임의 측면에 플레이트에 의해 고정 결합되는 정역 회전 모터와;
    원통형으로 형성되고, 길이 방향 중앙부에 제 1안테나 관통홀이 형성되어 상기 메인 프레임 내에서 상기 도파관의 상면에 고정 설치되는 λ/4 초크와;
    "I"자 형태로 형성되고, 길이 방향 중앙부에 상기 제 1안테나 관통홀과 대응되는 제 2안테나 관통홀이 형성되어 저면이 상기 λ/4 초크에 설치되고, 상면이 상기 메인 프레임에 설치되는 안내 프레임과;
    하단이 상기 안내 프레임의 상면에 안착되고, 내주면에 상기 안테나의 상단에 형성된 나사산이 결합되며, 상단 외주면에 상기 정역 회전 모터와 벨트에 의해 연결되는 풀리가 고정 설치되는 회전자; 및
    상기 회전자의 이탈을 방지하도록 상기 안내 프레임에서 상기 회전자의 상면에 설치되어 회전자 브라켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파용 임피던스 정합장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 안테나와 상기 λ/4 초크 사이에는 테프론이 더 부착 설치되는 것을 특징으로 하는 마이크로파용 임피던스 정합장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 안내 프레임과 상기 안테나 사이에는 마이크로파 흡수체가 더 부착 설치되는 것을 특징으로 하는 마이크로파용 임피던스 정합장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 메인 프레임은,
    상면에 복수의 광센서가 길이 방향으로 부착된 센서 프레임이 수직으로 설치되는 것을 특징으로 하는 마이크로파용 임피던스 정합장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    상기 마그네트론이 동작되면 상기 광센서의 센싱을 통해 상기 안테나의 위치를 최소점으로 이동시켜 상기 다이렉션 커플러로부터 입력되는 반사파값을 초기 기준 반사파값으로 저장한 다음, 상기 안테나를 하강시켜 상기 다이렉션 커플러로부터 입력되는 현재 반사파값과 상기 초기 기준 반사파값의 대소를 비교한 후, 현재 반사파값이 초기 기준 반사파값보다 감소하면 현재 반사파값을 제 1-1기준 반사파값으로 저장한 후 상기 광센서의 센싱을 통해 상기 안테나의 위치가 최대점에 도달하면 상기 정역 회전 모터의 구동을 정지시키고, 상기 안테나의 위치가 최대점이 아니면 상기 안테나를 다시 하강시킨 후 상기 다이렉션 커플러로부터 입력되는 현 재 반사파값이 상기 제 1-1기준 반사파값보다 감소하면 현재 반사파값을 제 1-N기준 반사파값으로 저장한 다음 상기 안테나의 위치가 최대점에 위치하면 상기 정역 회전 모터의 구동을 정지시킨 후 상기 과정을 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 마이크로파용 임피던스 정합장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    현재 반사파값과 상기 초기 기준 반사파값의 대소를 비교한 결과 현재 반사파값이 초기 기준 반사파값보다 증가하면 현재 반사파값을 제 2-1기준 반사파값으로 저장한 후 상기 안테나를 상승시켜 상기 광센서의 센싱을 통해 상기 안테나의 위치가 최소점에 도달하면 상기 정역 회전 모터의 구동을 정지시키고, 상기 안테나의 위치가 최소점이 아니면 상기 안테나를 다시 상승시킨 후 상기 다이렉션 커플러로부터 입력되는 현재 반사파값과 상기 제 2-1기준 반사파값의 대소를 비교한 후, 현재 반사파값이 제 2-1기준 반사파값보다 증가하면 현재 반사파값을 제 2-N기준 반사파값으로 저장한 후 안테나의 위치가 최소점에 도달하면 상기 정역 회전 모터의 구동을 정지시킨 후 상기 과정을 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 마이크로파용 임피던스 정합장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4336434A (en) 1980-08-15 1982-06-22 General Electric Company Microwave oven cavity excitation system employing circularly polarized beam steering for uniformity of energy distribution and improved impedance matching
JP2003014658A (ja) 2001-06-27 2003-01-15 Tohoku Techno Arch Co Ltd マイクロ波非破壊評価装置
KR20060022885A (ko) * 2004-09-08 2006-03-13 엘지전자 주식회사 안테나정합부의 임피던스 보정용 알에프 송신 장치 및 그방법

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