KR101816214B1 - Multiple antennas for oven capable of uniform heating and oven using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 다양한 실시예는 균일한 가열이 가능한 오븐용 다중 안테나 및 이를 이용한 오븐에 관한 것이다.Various embodiments of the present invention relate to an oven multi-antenna capable of uniform heating and an oven using the same.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 종래의 전자 레인지는 도파관(waveguide)을 통하여 일정 방향에서 전계를 일으키고, 이를 보완하여 쿠킹 캐비티(cooking cavity) 내에 균일하게 전계를 분산해주기 위해 내부에 턴테이블을 설치하며, 이를 동기 모터로 360° 회전시킴으로써, 내부 조리 대상물의 균일한 가열을 도모하고 있다.1A and 1B, a conventional microwave oven generates an electric field in a predetermined direction through a waveguide, and a turntable is installed inside the cooking cavity to uniformly disperse the electric field in the cooking cavity. , And the object is rotated 360 degrees by a synchronous motor to uniformly heat the object to be cooked.
이에 따라, 전자 레인지나 전자 오븐은 이동, 설치 및 모터의 사용에 따른 다양한 제약이 존재하고, 정교한 조리의 제어나 전자 레인지의 출력을 다양하게 제어하지 못하여(무조건, 풀 파워(full power)를 방사하고, 턴테이블을 기계적으로 돌려주는 형태이므로) 불필요하게 과도한 에너지를 소모하고 있었다.Accordingly, the microwave oven and the microwave oven have various restrictions in terms of movement, installation, and use of the motor, and can not control precisely cooking or variously control the output of the microwave oven (unconditionally, full power And the turntable is mechanically turned back), unnecessarily consuming excessive energy.
또한, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 종래의 전자 레인지는 턴테이블을 사용하지 않는다고 하여도, 같은 원리로 상부의 도파관 바로 아래에 스트라를 장착하여 전계를 산란하는 방식을 사용하여 내부 조리 대상물의 균일한 가열을 도모하고 있었다. 그러나, 이러한 스트라도 결국 상부에 위치하고 있을 뿐 모터를 사용하고 단일 풀 파워를 방사하며 이를 분산하는 방식이므로 결국 턴테이블 사용 방식과 그 원리는 유사하다 하겠다.2A and 2B, even if a conventional microwave oven does not use a turntable, by using a method of scattering an electric field by mounting a strainer directly below a waveguide on an upper surface of the same waveguide, One heating was planned. However, since such a stratosphere eventually exists only in the upper part, it uses a motor and radiates a single full power and distributes it. Therefore, the principle and the method of using the turntable are similar to each other.
이와 같이 하여, 종래의 전자 레인지는 도파관을 사용하여 한 곳에만 열점(hot spot)을 형성하도록 함으로써, 이를 보완하기 위해 부가적으로 하부에 턴테이블 및 모터와, 상부에 마이크웨이브 스트라 및 모터를 설치해야 하는 문제가 있었다. As described above, in the conventional microwave oven, a hot spot is formed only in one place by using a waveguide. In order to compensate for this, a microphone and a motor should be additionally installed on the lower part of the microwave oven, There was a problem.
또한 종래의 전자 레인지에서 도파관은 비교적 큰 기구적 구조물이므로, 이를 제한된 공간에서 다수개로 설치하기 어려운 문제가 있었다. 또한 종래의 전자 레인지는 풀 파워로만 작동(대신, 온-오프 스위칭으로만 제어함)함으로써, 막대한 전류 소모가 불가피한 문제가 있었다. 또한 종래의 전자 레인지는 단일 주파수(예를 들면, 2450MHz)만을 사용함으로써, 다양한 조리 모드를 구현할 수 없는 문제가 있었다. In addition, since the waveguide is a relatively large mechanical structure in the conventional microwave oven, it is difficult to install the waveguide in a limited space. In addition, the conventional microwave oven is operated only at full power (instead, it is controlled only by on-off switching), so that a large current consumption is inevitably required. Further, the conventional microwave oven uses only a single frequency (for example, 2450 MHz), so that various cooking modes can not be realized.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.The above-described information disclosed in the background of the present invention is only for improving the understanding of the background of the present invention, and thus may include information not constituting the prior art.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 2개, 4개 또는 그 이상의 다중 안테나를 이용하여 쿠킹 캐비티 내에 다수의 열점이 발생하도록 함으로써, 조리 대상의 균일한 가열이 가능한 오븐용 다중 안테나 및 이를 이용한 오븐을 제공하는데 있다.The object of the present invention is to provide an oven multi-antenna capable of uniformly heating a cooking object by generating a plurality of hot spots in the cooking cavity using two, four or more multiple antennas, and an oven using the same have.
본 발명의 다른 해결하고자 하는 과제는 다중 안테나와 더불어 위상(phase)을 가변하여 시분할 방식으로 전자기파의 파장 또는 빔 포밍(beam forming)을 제어함으로써, 조리 대상의 균일한 가열이 가능한 오븐용 다중 안테나 및 이를 이용한 오븐을 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide an oven multiple antenna capable of uniformly heating a cooking object by controlling the wavelength or beam forming of an electromagnetic wave in a time division manner by varying a phase with multiple antennas, To provide a used oven.
본 발명의 또 다른 해결하고자 하는 과제는 파워(출력)를 필요에 따라 안테나별로 가변시킴으로써, 파워의 최적화가 가능하고 또한 전류 소모를 획기적으로 줄일 수 있는 오븐용 다중 안테나 및 이를 이용한 오븐을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide an oven multi-antenna capable of optimizing power and dramatically reducing current consumption by varying power (output) for each antenna as needed, and an oven using the same.
본 발명의 또 다른 해결하고자 하는 과제는 다양한 주파수(예를 들면, 13.56MHz, 27MHz, 40MHz, 433MHz, 915MHz, 2450MHz, 3GHz, 10GHz 등등)를 선택적으로 사용함으로써, 다양한 조리 모드가 가능한 오븐용 다중 안테나 및 이를 이용한 오븐을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide an oven multiple antenna capable of various cooking modes by selectively using various frequencies (for example, 13.56 MHz, 27 MHz, 40 MHz, 433 MHz, 915 MHz, 2450 MHz, And to provide an oven using the same.
본 발명의 다양한 실시예는 쿠킹 캐비티의 내면에 설치된 제1안테나; 및 상기 쿠킹 캐비티의 내면에 상기 제1안테나로부터 이격되어 설치된 제2안테나를 포함하고, 상기 제1,2안테나는 각각 상기 쿠킹 캐비티의 내면으로부터 이격되어 평행하게 설치되며, 길이와 폭을 갖는 사각판 형태의 사각 패치부; 상기 사각 패치부의 대향되는 양측변과 양측 하부 모서리에 각각 설치되며 폭을 갖는 사각판 형태인 한쌍의 제1접지 스트립; 상기 사각 패치부의 하변 중앙에 설치되며 폭을 갖는 사각판 형태인 제2접지 스트립; 및 상기 한쌍의 제1접지 스트립의 사이로서 상기 제2접지 스트립과 마주보는 상기 사각 패치부의 한 영역에 설치된 직경을 갖는 원기둥 형태의 급전부를 포함하며, 상기 제1,2접지 스트립의 폭이 상기 급전부의 직경보다 큰 균일한 가열이 가능한 오븐용 다중 안테나를 개시한다.Various embodiments of the present invention include a first antenna mounted on an inner surface of a cooking cavity; And a second antenna disposed on the inner surface of the cooking cavity so as to be spaced apart from the first antenna, wherein the first and second antennas are installed parallel to each other, spaced apart from the inner surface of the cooking cavity, A square patch portion of the shape; A pair of first ground strips in the form of a rectangular plate, each of which is provided at both opposite sides of the rectangular patch portion and at both lower edges thereof; A second grounding strip in the form of a square plate having a width, which is provided at the lower center of the rectangular patch portion; And a cylindrical feed part having a diameter provided in an area of the rectangular patch part facing the second ground strip between the pair of first ground strips, wherein a width of the first and second ground strips Disclosed is an oven multi-antenna capable of heating uniformly larger than the diameter of the feeding part.
상기 제1,2안테나에 각각 인가되는 위상이 상호간 다를 수 있다.The phases applied to the first and second antennas may be different from each other.
상기 제1,2안테나에 각각 인가되는 파워가 상호간 다를 수 있다.The powers applied to the first and second antennas may be different from each other.
상기 제1,2안테나에 각각 인가되는 주파수가 상호간 다를 수 있다.The frequencies applied to the first and second antennas may be different from each other.
상기 제1,2안테나는 각각 상기 쿠킹 캐비티의 내면으로부터 이격되어 평행하게 설치되며, 길이와 폭을 갖는 사각 패치부; 상기 사각 패치부의 대향되는 양측변과 양측 하부 모서리에 설치된 한쌍의 제1접지 스트립; 상기 사각 패치부의 하변 중앙에 설치된 제2접지 스트립; 및 상기 제1접지 스트립의 사이로서 상기 제2접지 스트립과 마주보는 상기 사각 패치부의 한 영역에 설치된 급전부를 포함할 수 있다Wherein the first and second antennas are disposed parallel to each other and spaced apart from the inner surface of the cooking cavity, the rectangular patch having a length and a width; A pair of first grounding strips provided on opposing opposite sides of the rectangular patch portion and at lower edges of both sides; A second grounding strip provided at the lower center of the rectangular patch portion; And a feeder disposed in an area of the square patch portion facing the second grounding strip between the first grounding strip
상기 쿠킹 캐비티의 내면은 도어면; 상기 도어면과 대향되는 뒷쪽에 설치된 후면; 상기 도어면과 후면 사이의 좌,우측에 각각 설치된 좌면과 우면; 및 상기 도어면과 후면 사이의 상,하측에 각각 설치된 상면과 하면을 포함할 수 있다.The inner surface of the cooking cavity comprises a door surface; A rear surface opposed to the door surface; A seating surface and a right surface provided respectively on the left and right sides between the door surface and the rear surface; And upper and lower surfaces provided respectively on upper and lower sides between the door surface and the rear surface.
상기 제1,2안테나는 상기 상면에 설치되거나, 상기 제1안테나는 상기 상면에 설치되고, 상기 제2안테나는 상기 좌면 또는 우면에 설치될 수 있다.The first and second antennas may be installed on the upper surface, the first antenna may be installed on the upper surface, and the second antenna may be installed on the seating surface or the right surface.
본 발명의 다양한 실시예는 제3,4안테나를 더 포함하고, 상기 제3,4안테나는 상기 상면에 설치되거나, 상기 제3안테나는 상기 후면에 설치되고, 상기 제4안테나는 제2안테나의 반대면에 설치될 수 있다.The various embodiments of the present invention further include third and fourth antennas, wherein the third and fourth antennas are installed on the upper surface, the third antenna is installed on the rear surface, It can be installed on the opposite side.
상기 제1,2안테나 사이의 위상 차이는 0도 내지 180도일 수 있다.The phase difference between the first and second antennas may be between 0 and 180 degrees.
상기 제1,2안테나 사이의 파워 차이는 0와트 내지 3000와트일 수 있다.The power difference between the first and second antennas may be between 0 watts and 3000 watts.
상기 제1,2안테나는 각각 10 MHz 내지 10 GHz의 주파수를 갖는 전자기파를 출력할 수 있다.The first and second antennas can output electromagnetic waves having frequencies of 10 MHz to 10 GHz, respectively.
본 발명의 다양한 실시예는 직류 전원을 공급하는 전원 공급부; 상기 전원 공급부로부터 전원을 공급받아 주파수 제어 신호 및 증폭 제어 신호를 각각 출력하는 제어부; 상기 제어부의 주파수 제어 신호를 입력받아 전자기파 신호를 출력하는 신호 발생부; 상기 신호 발생부로부터 전자기파 신호 및 상기 제어부로부터 증폭 제어 신호를 각각 입력받아 상기 전자기파를 증폭하여 상기 제1안테나에 출력하는 제1전력 증폭부; 및 상기 신호 발생부로부터 전자기파 신호 및 상기 제어부로부터 증폭 제어 신호를 각각 입력받아 상기 전자기파를 증폭하여 상기 제2안테나에 출력하는 제2전력 증폭부를 포함할 수 있다.Various embodiments of the present invention include a power supply for supplying DC power; A control unit receiving power from the power supply unit and outputting a frequency control signal and an amplification control signal, respectively; A signal generator for receiving the frequency control signal of the controller and outputting an electromagnetic wave signal; A first power amplifier for receiving an electromagnetic wave signal from the signal generator and an amplification control signal from the controller to amplify the electromagnetic wave and output the amplified electromagnetic wave to the first antenna; And a second power amplifier for receiving an electromagnetic wave signal from the signal generator and an amplification control signal from the controller, respectively, and amplifying the electromagnetic wave and outputting the amplified electromagnetic wave to the second antenna.
상기 신호 발생부와 상기 제1전력 증폭부 사이에는 상기 제어부에 의해 위상 쉬프트되는 제1위상 쉬프터가 연결되고, 상기 신호 발생부와 상기 제2전력 증폭부 사이에는 상기 제어부에 의해 위상 쉬프트되는 제2위상 쉬프터가 연결될 수 있다.A first phase shifter which is phase-shifted by the control unit is connected between the signal generating unit and the first power amplifying unit, and a second phase shifter which is phase-shifted by the control unit is connected between the signal generating unit and the second power amplifying unit. A phase shifter can be connected.
본 발명의 일 실시예는 2개, 4개 또는 그 이상의 다중 안테나를 이용하여 쿠킹 캐비티 내에 다수의 열점이 발생하도록 함으로써, 조리 대상의 균일한 가열이 가능한 오븐용 다중 안테나 및 이를 이용한 오븐을 제공한다.An embodiment of the present invention provides an oven multi-antenna capable of uniformly heating a cooking object by generating a plurality of hot spots in a cooking cavity using two, four, or more multiple antennas, and an oven using the same.
본 발명의 다른 실시예는 다중 안테나와 더불어 위상(phase)을 가변(즉, 쉬프트)하여 시분할 방식으로 전자기파의 파장 또는 빔 포밍(beam forming)을 제어함으로써, 조리 대상의 균일한 가열이 가능한 오븐용 다중 안테나 및 이를 이용한 오븐을 제공한다.In another embodiment of the present invention, the wavelength of the electromagnetic wave or the beam forming is controlled in a time division manner by varying (or shifting) the phase with the multiple antennas so that the oven multi- An antenna and an oven using the same.
본 발명의 또 다른 실시예는 파워(출력)를 필요에 따라 안테나별로 가변시킴으로써, 파워의 최적화가 가능하고 또한 전류 소모를 획기적으로 줄일 수 있는 오븐용 다중 안테나 및 이를 이용한 오븐을 제공한다.Another embodiment of the present invention provides an oven multi-antenna capable of optimizing power by dramatically reducing power consumption by varying the power (output) for each antenna as needed, and an oven using the same.
본 발명의 또 다른 실시예는 다양한 주파수(예를 들면, 13.56MHz, 27MHz, 40MHz, 433MHz, 915MHz, 2450MHz, 3GHz, 10GHz 등등)를 선택적으로 사용함으로써, 다양한 조리 모드가 가능한 오븐용 다중 안테나 및 이를 이용한 오븐을 제공한다.Yet another embodiment of the present invention is an oven multi-antenna capable of various cooking modes by selectively using various frequencies (e.g., 13.56 MHz, 27 MHz, 40 MHz, 433 MHz, 915 MHz, 2450 MHz, Provide an oven.
도 1a 및 도 1b는 종래의 전자레인지 및 하부 턴테이블을 회전시키는 동기 모터를 도시한 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 종래의 전자레인지의 상부 스트라를 회전시키는 동기 모터의 동작을 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 균일한 가열이 가능한 오븐의 전기적 구성을 도시한 블럭도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 균일한 가열이 가능한 오븐용 다중 안테나의 일례를 도시한 사시도 및 측면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 균일한 가열이 가능한 오븐용 다중 안테나의 배열 구조를 도시한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 균일한 가열이 가능한 오븐용 다중 안테나의 위상 제어 개념을 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 균일한 가열이 가능한 오븐용 다중 안테나의 반사 계수 특성을 도시한 그래프이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 균일한 가열이 가능한 오븐용 다중 안테나의 위상 가변 시 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 균일한 가열이 가능한 오븐의 전기적 구성을 도시한 블럭도 및 다중 안테나 배열 구조를 도시한 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 균일한 가열이 가능한 오븐용 다중 안테나의 배열 구조를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따라 냉장고에 설치된 균일한 가열이 가능한 오븐의 일례를 도시한 사시도이다.1A and 1B are perspective views showing a conventional synchronous motor for rotating a microwave oven and a lower turntable.
FIGS. 2A and 2B are schematic views showing the operation of a synchronous motor for rotating the upper strut of a conventional microwave oven.
3 is a block diagram showing an electrical configuration of an oven capable of uniform heating according to various embodiments of the present invention.
4A and 4B are a perspective view and a side view showing an example of a multi-antenna for oven capable of uniform heating according to various embodiments of the present invention.
5A and 5B are diagrams showing an arrangement of multiple antennas for ovens capable of heating uniformly according to various embodiments of the present invention.
6A and 6B are graphs illustrating the concept of phase control of an oven multi-antenna capable of uniform heating according to various embodiments of the present invention.
7 is a graph showing reflection coefficient characteristics of an oven multi-antenna capable of uniform heating according to various embodiments of the present invention.
FIGS. 8A and 8B are diagrams illustrating simulation results of phase variation of an oven multiple antenna capable of uniform heating according to various embodiments of the present invention. FIG.
FIGS. 9A and 9B are block diagrams and multi-antenna array structures illustrating an electrical configuration of an oven capable of uniform heating according to various embodiments of the present invention.
10A and 10B are views showing an arrangement structure of an oven multi-antenna capable of uniform heating according to various embodiments of the present invention.
11 is a perspective view showing an example of an oven capable of uniform heating installed in a refrigerator according to various embodiments of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.The embodiments of the present invention are described in order to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified into various other forms, It is not limited to the embodiment. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more faithful and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.In the following drawings, thickness and size of each layer are exaggerated for convenience and clarity of description, and the same reference numerals denote the same elements in the drawings. As used herein, the term "and / or" includes any and all combinations of one or more of the listed items. In the present specification, the term " connected "means not only the case where the A member and the B member are directly connected but also the case where the C member is interposed between the A member and the B member and the A member and the B member are indirectly connected do.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a," "an," and "the" include singular forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, " comprise, " and / or "comprising, " when used in this specification, are intended to be interchangeable with the said forms, numbers, steps, operations, elements, elements and / And does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, operations, elements, elements, and / or groups.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various elements, components, regions, layers and / or portions, these members, components, regions, layers and / It is obvious that no. These terms are only used to distinguish one member, component, region, layer or section from another region, layer or section. Thus, a first member, component, region, layer or section described below may refer to a second member, component, region, layer or section without departing from the teachings of the present invention.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "하부"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.It is to be understood that the terms related to space such as "beneath," "below," "lower," "above, But may be utilized for an easy understanding of other elements or features. Terms related to such a space are for easy understanding of the present invention depending on various process states or use conditions of the present invention, and are not intended to limit the present invention. For example, if an element or feature of the drawing is inverted, the element or feature described as "lower" or "below" will be "upper" or "above." Thus, "lower" is a concept encompassing "upper" or "lower ".
또한, 본 발명에 따른 제어부(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품은 임의의 적절한 하드웨어, 펌웨어(예를 들어, 주문형 반도체), 소프트웨어, 또는 소프트웨어, 펌웨어 및 하드웨어의 적절한 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 제어부(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품의 다양한 구성 요소들은 하나의 집적회로 칩 상에, 또는 별개의 집적회로 칩 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어부(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는 가요성 인쇄 회로 필름 상에 구현 될 수 있고, 테이프 캐리어 패키지, 인쇄 회로 기판, 또는 제어부(컨트롤러)와 동일한 서브스트레이트 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어부(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는, 하나 이상의 컴퓨팅 장치에서, 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 프로세스 또는 쓰레드(thread)일 수 있고, 이는 이하에서 언급되는 다양한 기능들을 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 명령들을 실행하고 다른 구성 요소들과 상호 작용할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령은, 예를 들어, 랜덤 액세스 메모리와 같은 표준 메모리 디바이스를 이용한 컴퓨팅 장치에서 실행될 수 있는 메모리에 저장된다. 컴퓨터 프로그램 명령은 또한 예를 들어, CD-ROM, 플래시 드라이브 등과 같은 다른 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer readable media)에 저장될 수 있다. 또한, 본 발명에 관련된 당업자는 다양한 컴퓨팅 장치의 기능이 상호간 결합되거나, 하나의 컴퓨팅 장치로 통합되거나, 또는 특정 컴퓨팅 장치의 기능이, 본 발명의 예시적인 실시예를 벗어나지 않고, 하나 이상의 다른 컴퓨팅 장치들에 분산될 수 될 수 있다는 것을 인식해야 한다.In addition, the controller (controller) and / or other associated equipment or components in accordance with the present invention may be implemented using any suitable hardware, firmware (e.g., custom semiconductor), software, or any appropriate combination of software, . For example, the various components of a controller (controller) and / or other associated equipment or components in accordance with the present invention may be formed on one integrated circuit chip or on a separate integrated circuit chip. In addition, the various components of the controller (controller) may be implemented on a flexible printed circuit film and formed on the same substrate as the tape carrier package, printed circuit board, or controller (controller). In addition, the various components of the controller (controller) may be a process or thread executing on one or more processors in one or more computing devices, which executes computer program instructions to perform various functions, And interact with other components. The computer program instructions are stored in a memory that can be executed on a computing device using standard memory devices, such as, for example, random access memory. The computer program instructions may also be stored in other non-transitory computer readable media, such as, for example, CD-ROMs, flash drives, and the like. Further, those skilled in the art will appreciate that the functions of the various computing devices may be combined with one another, integrated into one computing device, or the functionality of a particular computing device may be implemented within one or more other computing devices Lt; / RTI > can be dispersed in the < / RTI >
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 균일한 가열이 가능한 오븐(100)의 전기적 구성을 도시한 블럭도이다.3 is a block diagram showing an electrical configuration of an
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 균일한 가열이 가능한 오븐(100)은 전원 공급부(110)와, 제어부(120)와, 신호 발생부(121)와, 제1,2위상 쉬프터(130A,130B)와, 제1,2전력 증폭부(140A,140B)와, 제1,2안테나(150A,150B)를 포함할 수 있다. 여기서, 비록 2개의 안테나(150A,150B)가 설명되지만, 본 발명의 실시예에서 안테나의 개수가 한정되지 않는다. 예를 들면, 2개 내지 100개의 안테나가 설치될 수 있으며, 이에 따라 위상 쉬프터 및 전력 증폭부의 설치 개수도 도시된 것보다 더 증가할 수 있다. 또한, 신호 발생부(121)와 제1,2위상 쉬프터(130A,130B)의 사이에는 각각 신호 감쇄기(123A,123B) 및 드라이버(125A,125B)가 직렬로 더 연결될 수 있고, 또한 제1,2위상 쉬프터(130A,130B)와 제1,2전력 증폭부(140A,140B)의 사이에도 각각 신호 감쇄기(126A,126B)가 더 연결될 수 있다. 더불어, 신호 발생부(121)도 도면에 비록 1개가 도시되어 있으나, 각각의 안테나가 서로 다른 주파수를 방사하도록 안테나별로 신호 발생부가 구비될 수도 있다.3, an
전원 공급부(110)는 제어부(120) 및 제1,2전력 증폭부(140A,140B) 등에 직류 전원을 공급하는 역할을 한다. 전원 공급부(110)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, SMPS(Switching Mode Power Supply)일 수 있다. 또한, 전원 공급부(110)는 통상의 상용 교류 전압(예를 들면, AC 110~220 V)을 이용하거나, 또는 통상의 직류 배터리 팩을 이용하여 원하는 직류 전압/전류를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 균일한 가열이 가능한 오븐(100)은 일반 가정에서뿐만 아니라 야외, 차량, 선박 또는 냉동실을 갖는 냉장고 등에도 쉽게 설치하여 사용할 수 있도록 한다.The
제어부(120)(또는 MCU)는 전원 공급부(110)로부터 전원을 공급받아 주파수 제어 신호, 위상 제어 신호 및/또는 증폭(파워) 제어 신호를 신호 발생부(121), 제1,2위상 쉬프터(130A,130B) 및 제1,2전력 증폭부(140A,140B)에 각각 출력한다. 즉, 제어부(120)는 신호 발생부(121)에 주파수 제어 신호를 출력함으로써, 신호 발생부(121)가, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 1MHz 내지 100GHz, 바람직하게는, 10MHz 내지 10GHz의 주파수를 갖는 전자기파를 발생하도록 한다. 특히, 제어부(120)는 주파수 제어 신호를 통해 신호 발생부(121)가 다양한 주파수 대역의 전자기파를 자유롭게 생성하도록 한다. 경우에 따라, 신호 발생부(121) 역시 다수개로 구비되어 감쇄기(123A,123B)에 각각 연결됨으로써, 서로 다른 주파수의 전자기파가 드라이버(125A,125B)에 각각 입력될 수 있다.The control unit 120 (or the MCU) receives power from the
또한, 제어부(120)는 제1,2위상 쉬프터(130A,130B)에 각각 상이하거나 또는 동일한 위상 제어 신호를 출력함으로써, 제1,2위상 쉬프터(130A,130B)가, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 0도 내지 180도의 위상값 또는 위상 차이를 갖는 주파수 대역의 전자기파를 출력하도록 한다. 더욱이, 제어부(120)는 제1,2전력 증폭부(140A,140B)에 각각 상이하거나 또는 동일한 증폭 제어 신호를 출력함으로써, 제1,2전력 증폭부(140)가, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 0 내지 3000 watt의 파워값 또는 파워 차이를 갖는 전자기파를 출력하도록 한다.The
신호 발생부(121)는 제어부(120)의 주파수 제어 신호를 입력받아 일정 주파수 대역의 전자기파 신호를 출력한다. 신호 발생부(121)는 발진회로가 아닌 반도체인 PLL IC를 이용하여 소정 알고리즘 또는 소프트웨어로 전자기파 신호를 생성한다. 따라서, 신호 발생부(121)는 아날로그 방식이 아닌 디지털 방식으로 정교한 전자기파 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 신호 발생부(121)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 1MHz 내지 100GHz, 바람직하게는, 10MHz 내지 10GHz의 주파수를 갖는 전자기파를 발생시킬 수 있다.The
제1,2위상 쉬프터(130A,130B)는, 각각 신호 발생부(121)로부터 전자기파 신호 및 제어부(120)로부터 위상 제어 신호를 각각 입력받아 위상값 또는 위상 차이가, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 0° 내지 180°인 전자기파 신호를 제1,2전력 증폭부(140A,140B)에 각각 출력하도록 한다.The first and
제1,2전력 증폭부(140A,140B)는 제1,2위상 쉬프터(130A,130B)로부터 각각 전자기파 신호(상호간 위상 차이가 있을 수도 있고 없을 수도 있음) 및 제어부(120)로부터 제1,2증폭(파워) 제어 신호를 각각 입력받아 전자기파를 소정 배율로 증폭하여 출력한다. 제1,2전력 증폭부(140A, 140B)는, 예를 들면, 고체 상태 전력 증폭기로서 0 내지 3000 watt의 다양한 파워값 또는 파워 차이가 있는 전자기파 전력을 출력할 수 있다. The first and second
좀 더 구체적으로, 제1,2전력 증폭부(140A,140B)는 제1,2위상 쉬프터(130A,130B)에 각각 전기적으로 연결되어 전자기파 신호를 입력받는 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)(141A,141B), MMIC(141A,141B)에 각각 전기적으로 연결되어 증폭 동작을 수행하는 구동용 트랜지스터(142A,142B), 구동용 트랜지스터(142A,142B)에 각각 전기적으로 연결되어 종단 출력을 수행하는 종단 트랜지스터(143A,143B)를 포함할 수 있다. 더욱이, 제1,2전력 증폭부(140A,140B)는 각각 제1,2동축 케이블(145A,145B)과의 사이에 형성된 제1,2아이솔레이터(144A,144B)를 더 포함할 수 있다. 제1,2아이솔레이터(144A,144B)는 제1,2전력 증폭부(140A,140B)와 제1,2동축 케이블(145A,145B) 사이에 개재됨으로써, 임피던스 매칭이 강화되어 전력 송신이 더욱 원활해지도록 하며, 특히, 제1,2안테나(150A,150B)로부터 각각 제1,2전력 증폭부(140A,140B)를 향해 역으로 신호가 유입되지 않도록 하는 역할을 한다. More specifically, the first and second
한편, 제1,2아이솔레이터(144A,144B)와 제어부(120) 사이에는 도시되지 않은 보호회로가 더 연결됨으로써, 제어부(120)가 제1,2아이솔레이터(144A,144B)를 통해 입력될 수 있는 과도 전압에 의해 손상되지 않도록 한다.A protection circuit (not shown) is further connected between the first and
제1,2안테나(150A,150B)는 각각 제1,2전력 증폭부(140A,140B)에 제1,2동축 케이블(145A,145B)로 연결되며, 이는 제1,2전력 증폭부(140A,140B)로부터 각각 상기 증폭된 전자기파를 입력받아, 상호간 동일하거나, 제어된 위상을 갖거나, 상이한 위상 또는 상이한 파워의 전자기파를 쿠킹 캐비티(160) 내의 조리 대상물에 방사시킴으로써, 조리 대상물이 균일하게 가열, 해동 또는 건조되도록 한다. The first and
아래에서 다시 설명하겠지만, 제1,2안테나(150A,150B)는 쿠킹 캐비티(160)의 내면 중 서로 다른 위치에 평판 형태, 모노폴 형태 또는 다이폴 형태로 설치됨으로써, 쿠킹 캐비티(160)의 내부에 위치된 다양한 종류의 조리 대상이 균일하게 가열, 해동 및/또는 건조되도록 한다.The first and
제1,2안테나는 상술한 바와 같이 쿠킹 캐비티 내에서 다양한 주파수 대역에서 동작하며, 크기를 소형화하여 쿠킹 캐비티 내에서 차지하는 공간을 최소화하도록 한다. 쿠킹 캐비티 내의 균일한 가열을 위해 오븐에 안테나를 2개 이상 배치할 때 사용된 모든 안테나는 모양이 모두 동일하거나 또는 다른 것을 사용할 수 있으며, 사용되는 안테나 모양의 일례가 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있다.The first and second antennas operate in various frequency bands within the cooking cavity as described above and are miniaturized in size to minimize the space occupied in the cooking cavity. All of the antennas used when arranging two or more antennas in the oven for uniform heating in the cooking cavity can use the same or different shapes, and an example of an antenna shape used is shown in Figs. 4A and 4B have.
이와 같이 하여, 본 발명의 다양한 실시예에서는 2개, 4개 또는 그 이상의 다중 안테나를 이용하여 쿠킹 캐비티 내에 다수의 열점이 발생하도록 함으로써, 조리 대상의 균일한 가열이 가능하도록 한다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에서는 다중 안테나와 더불어 위상(phase)을 가변 및/또는 쉬프트하여 시분할 방식으로 전자기파의 파장 또는 빔 포밍(beam forming)을 제어함으로써, 조리 대상의 균일한 가열이 가능하도록 한다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에서는 파워(출력)를 필요에 따라 안테나별로 가변시킴으로써, 파워의 최적화가 가능하고 또한 전류 소모를 획기적으로 줄일 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에서는 다양한 주파수(예를 들면, 13.56MHz, 27MHz, 40MHz, 433MHz, 915MHz, 2450MHz, 3GHz, 10GHz 등등)를 선택적으로 사용함으로써, 다양한 조리 모드가 가능하도록 한다.In this manner, in the various embodiments of the present invention, multiple hot spots are generated in the cooking cavity by using two, four, or more multiple antennas, thereby uniform heating of the cooking object is made possible. Further, in various embodiments of the present invention, it is possible to control the wavelength or beam forming of the electromagnetic wave in a time-division manner by varying and / or shifting the phase with the multiple antennas so as to uniformly heat the object to be cooked do. In addition, in various embodiments of the present invention, power (output) is varied for each antenna as needed, so that power can be optimized and current consumption can be drastically reduced. In addition, various embodiments of the present invention enable various cooking modes by selectively using various frequencies (e.g., 13.56 MHz, 27 MHz, 40 MHz, 433 MHz, 915 MHz, 2450 MHz, 3 GHz, 10 GHz, etc.).
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 균일한 가열이 가능한 오븐용 다중 안테나의 일례를 도시한 사시도 및 측면도이다. 여기서, 제1,2안테나(150A,150B)는 동일한 형태를 하므로, 제1안테나(150A)를 중심으로 설명한다. 또한, 여기에 도시된 제1안테나(150A)의 형태 외에 다양한 형태의 모노폴 또는 다이폴 안테나가 사용될 수 있음은 당연하다.4A and 4B are a perspective view and a side view showing an example of a multi-antenna for oven capable of uniform heating according to various embodiments of the present invention. Here, since the first and
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 안테나(150A)는 쿠킹 캐비티(160)의 내면(도체면)으로부터 일정 거리 이격되어 평행하게 설치되며, 길이(L)와 폭(W)을 갖는 대략 사각 또는 직사각 평판 형태의 사각 패치부(151)를 포함한다. 또한, 안테나(150A)는 사각 패치부(151)의 대향되는 양측변과 양측 하부 모서리에 인접하여 설치된 한쌍의 제1접지 스트립(152)과, 사각 패치부(151)의 하변 중앙에 설치된 제2접지 스트립(153)을 포함한다. 더욱이, 안테나(150A)는 제1접지 스트립(152)의 사이로서 제2접지 스트립(153)과 마주보는 사각 패치부(151)의 한 영역에 설치된 급전부(154)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 제1,2접지 스트립(152,153)은 접지되고, 급전부(154)는 동축 케이블에 연결된다.4A and 4B, the
쿠킹 캐비티(160)의 내면(도체면)과 사각 패치부(151) 사이의 이격 거리는 대략 5 내지 35 mm일 수 있다. 이격 거리가 5 mm보다 작으면 사각 패치부(151)로부터의 전자기파 방사 효율이 낮아지고, 이격 거리가 35 mm보다 크면 쿠킹 캐비티(160)의 캐비티 크기가 작아진다.The distance between the inner surface (conductive surface) of the
또한, 제1,2접지 스트립(152,153) 및 급전부(154)는 사각 패치부(151)로부터 대략 수직 방향으로 꺽인 형태를 함으로써, 외부의 접지선 및 동축 케이블에 용이하게 연결되도록 한다.The first and second grounding strips 152 and 153 and the
더불어, 안테나(150A)의 동작 주파수는 오븐의 쿠킹 캐비티(160)에 놓이는 조리 대상의 종류, 크기 및 놓이는 위치에 따라 대략 10% 정도의 범위에서 주파수 변화를 감안하여 설계되어야 하는데, 이를 위해 예를 들면 한정하는 것은 아니지만, 내면의 전체 면적에 대한 안테나(150A)의 사각 패치부(151)의 면적이 대략 10 내지 30% 정도가 되도록 한다. 사각 패치부(151)의 면적이 대략 10%보다 작으면 전자기파 방사 효율이 낮아지고, 면적이 대략 30%보다 크면 쿠킹 캐비티(160)의 캐비티 크기가 작아진다.In addition, the operating frequency of the
이러한 안테나(150A)는 직사각형 모양의 사각 패치부(151)가 캐비티의 도체 내면으로부터 이격 설치되고, 동축 케이블에 의한 급전이 이루어지며, 급전부(154)와 제1,2접지 스트립(152,153)의 위치에 따라 특성 변화가 발생한다. The
시뮬레이션을 통해 안테나(150A)의 크기(L,W), 급전 위치, 접지 스트립의 폭(GW), 캐비티 내에 설치 위치 등이 최적화되어 결정될 수 있다.The size (L, W) of the
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 균일한 가열이 가능한 오븐용 다중 안테나의 배열 구조를 도시한 도면이다.5A and 5B are diagrams showing an arrangement of multiple antennas for ovens capable of heating uniformly according to various embodiments of the present invention.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 쿠킹 캐비티(160)의 내면은 속이 비어 있는 육면체 형태일 수 있다. 즉, 내면은 6개의 면으로 이루어질 수 있다. 좀 더 구체적으로, 쿠킹 캐비티(160)의 내면은 사용자가 조리 대상을 쿠킹 캐비티(160)의 내측에 넣거나 빼기 위해 개폐하는 도어면(161)과, 도어면(161)과 대향되는 뒷쪽에 설치된 후면(162)과, 도어면(161)과 후면(162) 사이의 좌,우측에 설치된 좌우면(163,164)과, 도어면(161)과 후면(162) 사이의 상,하측에 설치된 상하면(165,166)을 포함할 수 있다. 물론, 이러한 육면체 형태의 내면은 전자기파의 외부 방사가 방지되도록 전기적으로 도전성인 재료로 형성될 수 있다.As shown in Figs. 5A and 5B, the inner surface of the
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 평판 형태의 제1,2안테나(150A,150B)는 쿠킹 캐비티(160)의 내면 중 후면(162), 좌우면(163,164), 또는 상하면(165,166) 중 어느 한면에 상호간 이격되어 설치되거나 또는 서로 다른 면에 상호간 이격되어 설치될 수 있다. 도 5a 및 도 5b에서, 제1,2안테나(150A)는 쿠킹 캐비티(160)의 내면 중 상면(165)에 상호간 일정 거리 이격된 형태로 도시되어 있다.Here, the first and second
여기서, 안테나의 특성 및 오븐 내에서 전자기파의 분포를 시뮬레이션할 때, 오븐의 도어가 달린 쪽은 도전성 매질이 있는 면으로 가정하여 시뮬레이션하였다.Here, when simulating the characteristics of the antenna and the distribution of the electromagnetic wave in the oven, the side with the door of the oven was simulated assuming that the side having the conductive medium exists.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 균일한 가열이 가능한 오븐용 다중 안테나의 위상 제어 개념을 도시한 그래프이다. 도 6a에서, X축은 제어 위상각이고, Y축은 진폭이다. 또한, 도 6b에서 상부에 안테나가 위치되고, 하부에 조리 대상이 위치된 것으로 가정한다.6A and 6B are graphs illustrating the concept of phase control of an oven multi-antenna capable of uniform heating according to various embodiments of the present invention. 6A, the X-axis is the control phase angle and the Y-axis is the amplitude. In addition, it is assumed that the antenna is located at the upper part in FIG. 6B and the cooking object is located at the lower part.
신호 발생부(121)를 통한 주파수 신호는 제1,2위상 쉬프터(130A,130B)에 각각 입력되는데, 위상 각도는 제어부(120)의 위상 제어 신호에 따라 다양하게 쉬프트될 수 있다. 예를 들어, 제1위상 쉬프터(130A)에 입력된 주파수 신호는 60°쉬프트되어 출력될 수 있고, 제2위상 쉬프터(130B)에 입력된 주파수 신호는 90° 쉬프트되어 출력될 수 있다. 이러한 원리에 의해 제1,2위상 쉬프터(130A,130B)에 의해 다양한 위상값 또는 위상 차이를 갖는 주파수 신호가 출력될 수 있다. 즉, 제1,2안테나(150A,150B)는 동일하게 위상 제어된 값을 갖는 전자기파를 출력하거나, 또는 상호간 위상 차이를 갖는 전자기파를 출력할 수 있다.The frequency signal through the
예를 들어, 도 6a에 도시된 바와 같이, 1차원적으로 표현하면, 어느 한 주파수 신호는 S1에서 조리 대상물에 에너지를 전달하고, 다른 한 주파수 신호는 S2에서 조리 대상물에 에너지를 전달하게 된다. 이를 3차원적으로 표현하면, 도 6b에 도시된 바와, 안테나로부터 방사되는 전자기파는 조리 대상물을 향하여 나선형으로 회전하면서 에너지를 전달한다. 즉, 위상 가변 또는 쉬프트에 의해, 조리 대상물에 접촉되는 전자기파의 위치가 원형으로 계속 바뀌게 되므로, 360° 방향으로 지속적은 가열/해동 위치가 바뀌게 되므로, 결국 균일한 가열/해동이 이루어진다. 물론, 이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 종래와 같이 조리 대상물을 회전시키기 위한 부재 또는 안테나를 회전시키기 위한 부재가 필요없는 장점이 있다.For example, as shown in FIG. 6A, in one dimension, one frequency signal transmits energy to a cooking object in S1, and another frequency signal transmits energy to a cooking object in S2. This is expressed in three dimensions. As shown in FIG. 6B, the electromagnetic wave radiated from the antenna transmits energy while rotating helically toward the object to be cooked. That is, since the position of the electromagnetic wave that is in contact with the object to be cooked continuously changes in a circular shape due to the phase change or shift, the heating / defrosting position is constantly changed in the 360 ° direction. Of course, according to the embodiment of the present invention, there is an advantage that a member for rotating the cooking object or a member for rotating the antenna is not needed.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 균일한 가열이 가능한 오븐용 다중 안테나의 반사 계수 특성을 도시한 그래프이다. 도 7에서 X축은 주파수이고, Y축은 반사 계수이다.7 is a graph showing reflection coefficient characteristics of an oven multi-antenna capable of uniform heating according to various embodiments of the present invention. 7, the X-axis is the frequency and the Y-axis is the reflection coefficient.
도 7에 도시된 바와 같이, 제1,2안테나(150A,150B)에 인가되는 파워의 크기는 일례로 50W로 고정된 상태에서, 제1안테나(150A)와 제2안테나(150B) 모두 대략 433MHz 대역에서 반사 계수가 -10dB 이하로 나타나므로, 임피던스 정합이 잘됨을 알 수 있다.As shown in FIG. 7, the power applied to the first and
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 균일한 가열이 가능한 오븐용 다중 안테나의 위상 가변 시 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.FIGS. 8A and 8B are diagrams illustrating simulation results of phase variation of an oven multiple antenna capable of uniform heating according to various embodiments of the present invention. FIG.
오븐의 크기(즉, 쿠킹 캐비티의 체적)는 목적에 따라 조절이 가능하며, 이에 따라 도 5a 및 도 5b에 도시된 안테나의 길이(L)와 폭(W)이 조절되어 공진 주파수가 설정되고, 접지용 스터브(stub)의 폭(GW)과 급전부의 위치가 조절되어 안테나의 임피던스 정합이 최적화될 수 있다.The length (L) and the width (W) of the antenna shown in Figs. 5A and 5B are adjusted so that the resonance frequency is set, The impedance GW of the ground stub and the position of the feeding part can be adjusted to optimize the impedance matching of the antenna.
오븐에 넣어서 조리되는 조리 대상은 기본적으로 손실 매질이므로, 전자기파의 전력 손실은 전계의 세기의 제곱, 즉, 에 비례하는 것으로 시뮬레이션될 수 있으며, 이를 통해 조리 대상에 유기되는 최대 전계의 세기가 측정되어 균일한 가열의 정도가 확인될 수 있다.Since the cooking object to be cooked in the oven is basically a loss medium, the power loss of the electromagnetic wave is the square of the electric field intensity, The intensity of the maximum electric field induced in the object to be cooked can be measured and the degree of uniform heating can be confirmed.
도 8a에 도시된 바와 같이, 2개의 제1,2안테나(150A,150B)에 있어서, 공급되는 파워는 동일하고, 공급되는 위상값이 제어되도록 함으로써(예를 들면, 제1,2안테나를 각각 90°로 위상 제어함), 쿠킹 캐비티 내에서 균일한 가열, 해동 및 건조가 일어나도록 할 수 있음을 볼 수 있다. 그러나, 도 8b에 도시된 바와 같이, 2개의 제1,2안테나(150A,150B)에 있어서, 공급되는 파워는 동일하고, 공급되는 위상이 제어되지 않음으로써(예를 들면, 제1안테나를 90°로 위상 제어하고, 제2안테나를 위상 제어하지 않음), 쿠킹 캐비티 내에서 균일하게 가열, 해동 및 건조가 일어나지 않음을 볼 수 있다.As shown in FIG. 8A, in the first and
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 균일한 가열이 가능한 오븐의 전기적 구성을 도시한 블럭도 및 다중 안테나 배열 구조를 도시한 도면이다.FIGS. 9A and 9B are block diagrams and multi-antenna array structures illustrating an electrical configuration of an oven capable of uniform heating according to various embodiments of the present invention.
도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 다중 안테나는 제1,2,3,4안테나(150A,150B,150C,150D)를 포함할 수 있으며, 이는 쿠킹 챔버(160)의 상면(165)에 상호간 일정 거리 이격되어 배열될 수 있다. 여기서, 안테나의 갯수가 4개가 됨에 따라, 이들에 연결되는 위상 쉬프터 및 전력 증폭부 역시 4개로 이루어질 수 있다. 이러한 전기적 구성은 실질적으로 위의 도 3을 참조하여 설명한 부분과 동일하므로, 이에 대한 구체적 설명은 생략한다.9A and 9B, the multiple antennas may include first, second, third, and
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 균일한 가열이 가능한 오븐용 다중 안테나의 배열 구조를 도시한 도면이다. 여기서, 이러한 다중 안테나의 배열 구조는 본 발명의 이해를 위한 일례에 불과하며, 이에 대한 다양한 변형이 가능하다.10A and 10B are views showing an arrangement structure of an oven multi-antenna capable of uniform heating according to various embodiments of the present invention. Here, the arrangement structure of the multiple antennas is only an example for understanding the present invention, and various modifications thereof are possible.
먼저 도 10a에 도시된 바와 같이, 제1안테나(150A)는 쿠킹 챔버(160)의 내면 중 상면(165)의 좌측에 설치되고, 제2안테나(150B)는 쿠킹 캐비티(160)의 내면 중 우면(164)에 설치될 수 있다. 즉, 제1안테나(150A)와 제2안테나(150B)가 상호간 이격된 채 수직인 관계를 이룰 수 있다.10A, the
또한, 도 10b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예는 제1,2,3안테나(150A,150B,150C)를 포함할 수 있다. 즉, 제1안테나(150A) 및 제2안테나(150B)가 오븐의 상면(165)과 우면(164)에 각각 설치되고, 제3안테나(150A)가 오븐의 후면(162)에 설치되어, 오븐의 횡축 및 종축 방향으로 모두 전자기파가 제공되도록 할 수 있다. 물론, 제1,2,3안테나(150A,150B,150C)에 인가되는 파워, 위상 및/또는 주파수가 가변되어, 쿠킹 캐비티(160)의 내부가 균일하게 가열, 해동 및/또는 건조될 수 있다.Also, as shown in FIG. 10B, embodiments of the present invention may include first, second, and
이와 같이 하여 본 발명의 다양한 실시예는 주파수의 위상을 가변하고, 복수의 안테나(도파관이 아니라 안테나를 사용함)를 사용하여 결국 쿠킹 캐비티 내에 복수의 안테나가 복수의 열점을 형성하게 함과 동시에 위상을 가변해 줌으로써, 결국 벡터의 합을 만들어서 쿠킹 캐비티 내의 조리 대상물을 균일하게 가열, 해동 및/또는 건조시킬 수 있도록 한다. 다르게 설명하면, 본 발명의 다양한 실시예는 기존의 도파관을 제거하고 대신 평판 및 모노폴 또는 다이폴 형태의 안테나를 2개, 4개 등 다중으로 설치함과 동시에 이에 따라 위상 쉬프트(phase shift) 기술을 이용하여 모터 장착없이 안테나와 알고리즘(위상 제어)만으로 쿠킹 캐비티 내에서 균일한 전계를 발생시킬 수 있도록 한다. 특히, 본 발명의 다양한 실시예는 위상 쉬프트를 통하여 다중 안테나에서 다양한 부위에 직접 전자기파를 효율적으로 방사하도록 함과 동시에 이의 위상을 제어함으로써 시분할로 위상을 변화시켜 쿠킹 캐비티 내의 전계를 제어하여 가열, 해동 및/또는 건조 균일성이 더욱 향상되도록 한다.Thus, various embodiments of the present invention vary the phase of the frequency, and use a plurality of antennas (not antennas, not antennas) to cause the plurality of antennas to form a plurality of hot spots in the cooking cavity, So that the sum of the vectors is finally produced so that the cooking object in the cooking cavity can be uniformly heated, defrosted, and / or dried. In other words, in various embodiments of the present invention, the conventional waveguide is removed and instead, a flat plate, a monopole or a dipole type antenna is installed in multiple, such as two or four, and a phase shift technique So that it is possible to generate a uniform electric field in the cooking cavity by only an antenna and an algorithm (phase control) without mounting a motor. In particular, the various embodiments of the present invention allow the electromagnetic waves to be efficiently radiated to various portions of the multi-antenna through the phase shift, and the phase thereof is controlled by controlling the phase thereof to control the electric field in the cooking cavity, And / or drying uniformity.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따라 냉장고에 설치된 균일한 가열이 가능한 오븐의 일례를 도시한 사시도이다.11 is a perspective view showing an example of an oven capable of uniform heating installed in a refrigerator according to various embodiments of the present invention.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 균일한 가열이 가능한 오븐(100)은 냉장고(200)에 설치될 수 있다. 냉장고(200)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 냉동실 및 이를 막는 냉동실 도어(210), 냉장실 및 이를 막는 냉장실 도어(220)를 포함할 수 있으며, 본 발명의 실시예에 따른 균일한 가열이 가능한 오븐(100)은 냉동실 도어(210)에 설치될 수 있다. 물론, 이밖에도 본 발명의 실시예에 따른 균일한 가열이 가능한 오븐(100)은 냉장실 도어(220), 냉동실의 내부 및/또는 냉장실의 내부에 설치될 수도 있음은 당연하다. 더불어, 본 발명의 실시예에 따른 균일한 가열이 가능한 오븐(100)은, 마그네트론 및 도파관 등을 갖지 않기 때문에, 도면에 도시된 것보다 훨씬 작게 또는 얇게 형성 및 설치될 수 있음은 당연하다. 도면 중 미설명 부호 230은 홈바이다.As shown in FIG. 11, the
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에서는 균일한 가열이 가능한 오븐(100)을 냉장고(200)에 임베디드된 형태로 제공함으로써, 냉장고의 편의성 및 품질을 더욱 향상시킬 수 있고, 또한 고급화시킴으로써, 새로운 형태의 냉장고 시장을 개척할 수 있게 된다.As described above, in the embodiment of the present invention, the
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 균일한 가열이 가능한 오븐용 다중 안테나 및 이를 이용한 오븐을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention as set forth in the appended claims. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims.
100; 균일한 가열이 가능한 오븐
110; 전원 공급부 120; 제어부
121; 신호 발생부 130A,103B; 제1,2위상 쉬프터
140A,140B; 제1,2전력 증폭부 150A,150B; 제1,2안테나
151; 사각 패치부 152; 제1접지 스트립
153; 제2접지 스트립 154; 급전부
160; 쿠킹 캐비티 161; 도어면
162; 후면 163,164; 좌,우면
165,166; 상,하면100; Oven with uniform heating
110;
121;
140A, 140B; First and second
151; A
153; A
160; A
162;
165,166; Upper, lower
Claims (13)
상기 쿠킹 캐비티의 내면에 상기 제1안테나로부터 이격되어 설치된 제2안테나를 포함하고,
상기 제1,2안테나는 각각 상기 쿠킹 캐비티의 내면으로부터 이격되어 평행하게 설치되며, 길이와 폭을 갖는 사각판 형태의 사각 패치부; 상기 사각 패치부의 대향되는 양측변과 양측 하부 모서리에 각각 설치되며 폭을 갖는 사각판 형태인 한쌍의 제1접지 스트립; 상기 사각 패치부의 하변 중앙에 설치되며 폭을 갖는 사각판 형태인 제2접지 스트립; 및 상기 한쌍의 제1접지 스트립의 사이로서 상기 제2접지 스트립과 마주보는 상기 사각 패치부의 한 영역에 설치된 직경을 갖는 원기둥 형태의 급전부를 포함하며, 상기 제1,2접지 스트립의 폭이 상기 급전부의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 균일한 가열이 가능한 오븐용 다중 안테나.A first antenna provided on an inner surface of the cooking cavity; And
And a second antenna disposed on the inner surface of the cooking cavity so as to be spaced apart from the first antenna,
Wherein the first and second antennas are disposed in parallel to each other, spaced apart from the inner surface of the cooking cavity, and each have a rectangular plate shape having a length and a width; A pair of first ground strips in the form of a rectangular plate, each of which is provided at both opposite sides of the rectangular patch portion and at both lower edges thereof; A second grounding strip in the form of a square plate having a width, which is provided at the lower center of the rectangular patch portion; And a cylindrical feed part having a diameter provided in an area of the square patch part facing the second ground strip between the pair of first ground strips, wherein a width of the first and second ground strips And the diameter of the feeding part is larger than the diameter of the feeding part.
상기 제1,2안테나에 각각 인가되는 위상이 상호간 다른 것을 특징으로 하는 균일한 가열이 가능한 오븐용 다중 안테나.The method according to claim 1,
Wherein the phases applied to the first and second antennas are different from each other.
상기 제1,2안테나에 각각 인가되는 파워가 상호간 다른 것을 특징으로 하는 균일한 가열이 가능한 오븐용 다중 안테나.The method according to claim 1,
Wherein the power applied to the first and second antennas are different from each other.
상기 제1,2안테나에 각각 인가되는 주파수가 상호간 다른 것을 특징으로 하는 균일한 가열이 가능한 오븐용 다중 안테나.The method according to claim 1,
Wherein the frequencies applied to the first and second antennas are different from each other.
상기 쿠킹 캐비티의 내면은
도어면;
상기 도어면과 대향되는 뒷쪽에 설치된 후면;
상기 도어면과 후면 사이의 좌,우측에 각각 설치된 좌면과 우면; 및
상기 도어면과 후면 사이의 상,하측에 각각 설치된 상면과 하면을 포함함을 특징으로 하는 균일한 가열이 가능한 오븐용 다중 안테나.The method according to claim 1,
The inner surface of the cooking cavity
Door surface;
A rear surface opposed to the door surface;
A seating surface and a right surface provided respectively on the left and right sides between the door surface and the rear surface; And
And an upper surface and a lower surface provided on upper and lower sides between the door surface and the rear surface, respectively.
상기 제1,2안테나는 상기 상면에 설치되거나,
상기 제1안테나는 상기 상면에 설치되고, 상기 제2안테나는 상기 좌면 또는 우면에 설치된 것을 특징으로 하는 균일한 가열이 가능한 오븐용 다중 안테나.The method according to claim 6,
The first and second antennas may be installed on the upper surface,
Wherein the first antenna is installed on the upper surface, and the second antenna is installed on the seating surface or the right surface.
제3,4안테나를 더 포함하고,
상기 제3,4안테나는 상기 상면에 설치되거나,
상기 제3안테나는 상기 후면에 설치되고, 상기 제4안테나는 제2안테나의 반대면에 설치된 것을 특징으로 하는 균일한 가열이 가능한 오븐용 다중 안테나.8. The method of claim 7,
Further comprising third and fourth antennas,
The third and fourth antennas may be installed on the upper surface,
Wherein the third antenna is installed on the rear surface, and the fourth antenna is installed on the opposite surface of the second antenna.
상기 제1,2안테나 사이의 위상 차이는 0도 내지 180도인 것을 특징으로 하는 균일한 가열이 가능한 오븐용 다중 안테나.The method according to claim 1,
Wherein the phase difference between the first and second antennas is 0 to 180 degrees.
상기 제1,2안테나 사이의 파워 차이는 0와트 내지 3000와트인 것을 특징으로 하는 균일한 가열이 가능한 오븐용 다중 안테나.The method according to claim 1,
Wherein the power difference between the first and second antennas is 0 watts to 3000 watts.
상기 제1,2안테나는 각각 10 MHz 내지 10 GHz의 주파수를 갖는 전자기파를 출력함을 특징으로 하는 균일한 가열이 가능한 오븐용 다중 안테나.The method according to claim 1,
Wherein the first and second antennas output electromagnetic waves each having a frequency of 10 MHz to 10 GHz.
상기 전원 공급부로부터 전원을 공급받아 주파수 제어 신호 및 증폭 제어 신호를 각각 출력하는 제어부;
상기 제어부의 주파수 제어 신호를 입력받아 전자기파 신호를 출력하는 신호 발생부;
상기 신호 발생부로부터 전자기파 신호 및 상기 제어부로부터 증폭 제어 신호를 각각 입력받아 상기 전자기파를 증폭하여 상기 제 1 항 내지 제 4 항 및 제 6 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 제1안테나에 출력하는 제1전력 증폭부; 및
상기 신호 발생부로부터 전자기파 신호 및 상기 제어부로부터 증폭 제어 신호를 각각 입력받아 상기 전자기파를 증폭하여 상기 제 1 항 내지 제 4 항 및 제 6 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 제2안테나에 출력하는 제2전력 증폭부를 포함함을 특징으로 하는 균일한 가열이 가능한 오븐.A power supply unit for supplying DC power;
A control unit receiving power from the power supply unit and outputting a frequency control signal and an amplification control signal, respectively;
A signal generator for receiving the frequency control signal of the controller and outputting an electromagnetic wave signal;
An amplifying control signal from the signal generator and an amplification control signal from the controller to amplify the electromagnetic wave and output the amplified electromagnetic wave to the first antenna according to any one of claims 1 to 4 and 6 to 11 A first power amplifier unit for receiving the first power amplifier unit; And
An amplification control signal from the signal generator and an amplification control signal from the controller, amplifies the electromagnetic wave, and outputs the amplified electromagnetic wave to the second antenna according to any one of claims 1 to 4 and 6 to 11 And a second power amplifying unit that is connected to the first power amplifying unit.
상기 신호 발생부와 상기 제1전력 증폭부 사이에는 상기 제어부에 의해 위상 쉬프트되는 제1위상 쉬프터가 연결되고,
상기 신호 발생부와 상기 제2전력 증폭부 사이에는 상기 제어부에 의해 위상 쉬프트되는 제2위상 쉬프터가 연결된 것을 특징으로 하는 균일한 가열이 가능한 오븐.13. The method of claim 12,
A first phase shifter that is phase-shifted by the control unit is connected between the signal generating unit and the first power amplifying unit,
And a second phase shifter which is phase-shifted by the control unit is connected between the signal generating unit and the second power amplifying unit.
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