KR20000050530A - Slot antenna for microwave oven - Google Patents
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- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/64—Heating using microwaves
- H05B6/72—Radiators or antennas
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Abstract
Description
본 발명은 전자레인지의 슬롯 안테나(Slot antenna)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마그네트론에서 발생된 전자파를 적어도 세 개 이상의 슬롯이 형성된 방형 도파관(Waveguide)을 통해 원편파로 방사하도록 한 전자레인지의 슬롯 안테나에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a slot antenna of a microwave oven, and more particularly, to a slot of a microwave oven that radiates electromagnetic waves generated by a magnetron through circular waveguides having at least three slots. Relates to an antenna.
주지와 같이, 전자레인지는 대전력 전자파 에너지를 이용하는 조리기기로서, 자극의 자계에 의해 공동 공진기 내에서 전자가 회전 운동을 하여 그 에너지를 발진 출력하는 마그네트론으로부터 마이크로파를 얻고 있다.As is well known, a microwave oven is a cooking apparatus using high-power electromagnetic energy, and microwaves are obtained from a magnetron in which electrons rotate in a cavity resonator and oscillate and output the energy by a magnetic field of a magnetic pole.
도 1은 상기와 같이 마그네트론이 적용된 일반적인 전자레인지의 구성도이고, 도 2는 슬롯 안테나의 구조도로서, 마그네트론(1)에 가속용 전압, 예컨대 4.2㎸가 인가되면 안테나에서 매우 높은 주파수, 예컨대 2.45㎓의 에너지를 발생시키며, 이 전자파가 슬롯 안테나(2)의 방형 도파관(2a)을 거쳐 슬롯(2b)을 통해 캐비티(3) 내의 조리실로 안내·방사되어 음식물(4)이 가열·조리되고, 이와 아울러 턴테이블(5)이 회전되어 음식물(4)이 균일하게 조리되도록 한다.1 is a configuration diagram of a general microwave oven to which a magnetron is applied as described above, and FIG. 2 is a structural diagram of a slot antenna. When an acceleration voltage, for example, 4.2 GHz is applied to the magnetron 1, a very high frequency, such as 2.45 GHz, is applied to the magnetron 1. Energy is guided and radiated through the rectangular waveguide (2a) of the slot antenna (2) through the slot (2b) to the cooking chamber in the cavity (3), whereby the food (4) is heated and cooked. In addition, the turntable 5 is rotated so that the food 4 is uniformly cooked.
한편, 전자레인지의 성능을 평가하는데 있어서 가장 기준이 되는 것은 음식물을 얼마만큼 균일하게 조리할 수 있는 가, 즉 균일가열 성능으로 단언할 수 있다.On the other hand, the most criterion in evaluating the performance of the microwave oven can be asserted by how uniformly the food can be cooked, that is, uniform heating performance.
그런데, 마그네트론에서 발생되는 전자파는 근본적으로 진행방향에 대해 편파면이 일정한 직선편파이므로, 이러한 경우에 음식물의 균일가열 성능을 높이는데 있어서는 캐비티 내의 전자파 간섭 효과로 인한 제약이 따른다.However, since the electromagnetic wave generated in the magnetron is essentially a linear polarization of which the polarization plane is constant with respect to the traveling direction, in this case, there is a restriction due to the effect of electromagnetic interference in the cavity to increase the uniform heating performance of the food.
상기 직선편파는 전자계가 일정한 방향으로 향하는 편파면이 시간적으로 일정한 전자파를 말하고 있다. 즉 전자파의 간섭으로 인하여 전자파가 강한 부분(hot point)과 약한 부분(weak point)이 발생하고, 이와 같은 조건에 따라 균일가열 성능을 높이는 데 있어서는 한계가 있는 것이다.The linearly polarized wave refers to an electromagnetic wave whose temporal polarization plane in which the electromagnetic field is directed in a constant direction is constant. In other words, due to the interference of electromagnetic waves, a strong point (hot point) and a weak point (weak point) occurs, there is a limit in increasing the uniform heating performance according to such conditions.
따라서, 근래에는 직선편파와는 달리 전계의 편파면이 전파의 진행방향에 대하여 시간에 따라 회전하는 원편파가 적용된 전자레인지가 다수 안출되고 제품화되는 추세이다.Therefore, in recent years, unlike the linear polarization, a large number of microwave ovens to which circular polarization, in which the polarization plane of the electric field rotates with respect to the propagation direction of the radio wave, is applied and commercialized.
본 출원인은 대한민국 특허출원 98년 제12150호와 98년 제28215호 및 98년 제28216호에서 상기와 같은 원편파를 방사하는 전자레인지의 슬롯 안테나를 제안한 바 있다.The present applicant has proposed a slot antenna of a microwave oven for emitting such circular polarizations in Korean Patent Application No. 12150 No. 98, No. 28215 No. and No. 28216 No. 98.
상기한 출원 명세서에 제시된 슬롯 안테나의 구조는, 방형 도파관에 형성된 두 개의 슬롯에 의한 두 편파, 즉 제1 슬롯에 의한 수평편파와 제2 슬롯에 의한 수직편파와의 합성으로 원편파가 형성되어 캐비티 내로 방사된다.The structure of the slot antenna presented in the above-described application specification is a cavity in which a circular polarization is formed by combining two polarizations by two slots formed in a rectangular waveguide, that is, a horizontal polarization by a first slot and a vertical polarization by a second slot. Radiated into.
이와 같이 캐비티 내로 방사되는 원편파의 전계 방향은 시간에 따라 주기적으로 그 분포를 달리하므로 캐비티 내에서의 반사각 역시 계속해서 바뀌게 되어 보다 넓은 범위에 걸쳐 전자파가 흩뿌려지므로 음식물이 고르게 가열된다.As such, the electric field direction of the circularly polarized radiation radiated into the cavity is periodically changed in time, and thus the angle of reflection in the cavity is continuously changed, so that the electromagnetic waves are scattered over a wider range, so that the food is heated evenly.
전술한 바와 같이 원편파를 형성하는 전자레인지의 슬롯 안테나는 방형 도파관에 수평 방향과 수직 방향으로 두 개의 슬롯이 형성됨을 알 수 있다.As described above, it can be seen that the slot antenna of the microwave oven forming the circularly polarized wave has two slots formed in a horizontal waveguide and a vertical direction.
그런데, 상기와 같은 슬롯 안테나를 전자레인지에 적용하면 음식물의 균일가열 성능은 크게 향상되나, 슬롯의 설계 자유도가 높지 못하며 도파관의 크기를 축소시키기 어려워 슬롯 안테나와 캐비티와의 결합 시에 결합 자유도가 그리 높지 않았다.However, when the slot antenna as described above is applied to the microwave oven, the uniform heating performance of the food is greatly improved, but the degree of freedom in designing the slot is not high and the size of the waveguide is difficult to be reduced. Not high.
또한, 슬롯에 걸리는 강한 전류의 흐름으로 전류 손실이 열로 변하여, 경우에 따라서는 슬롯 주위가 변색되었다.In addition, the current loss turns into heat due to the strong current flowing through the slot, and in some cases, discoloration around the slot.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 미비점을 보완하기 위한 전자레인지의 슬롯 안테나로서, 마그네트론에서 발생된 전자파를 적어도 세 개 이상의 슬롯이 형성된 방형 도파관을 통해 원편파로 방사함으로써,Accordingly, the present invention is a slot antenna of a microwave oven to compensate for the above-mentioned defects, by radiating electromagnetic waves generated in the magnetron in a circular polarized wave through a rectangular waveguide having at least three slots,
첫째: 슬롯을 자유롭게 설계 가능하게 하고,First: freely design slots,
둘째: 도파관의 크기를 축소하기 쉽도록 하며,Second: make it easier to reduce the size of the waveguide,
셋째: 슬롯에 걸리는 전류가 최소화되도록 하는데 그 목적이 있다.Third, the aim is to minimize the current in the slot.
도 1은 일반적인 전자레인지의 구성도이고,1 is a configuration diagram of a general microwave oven,
도 2는 도 1에 도시된 슬롯 안테나의 구조도이며,2 is a structural diagram of a slot antenna shown in FIG.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯 안테나의 사시도이고, 도 3b는 정면도이며, 도 3c는 전자파의 페이서도이고,3A is a perspective view of a slot antenna according to an embodiment of the present invention, FIG. 3B is a front view, FIG. 3C is a pacer diagram of electromagnetic waves,
도 4a 및 도 4b는 도 3에 도시된 슬롯 안테나에서 발생되는 전자파의 페이서도이며,4A and 4B are phaser diagrams of electromagnetic waves generated by the slot antenna shown in FIG. 3.
도 5a 및 도 5b는 도 3에 도시된 슬롯 안테나에서 발생되는 전자파의 편파 특성을 결정하는 인자들을 표시한 도면이고,5A and 5B are diagrams showing factors for determining polarization characteristics of electromagnetic waves generated in the slot antenna shown in FIG. 3.
도 6은 종래 기술에 의한 직선편파와 본 발명에 의한 원편파의 시간에 따른 전계 방향을 나타낸 도면이며,6 is a view showing the electric field direction according to the time of the linear polarization according to the prior art and the circular polarization according to the present invention,
도 7a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬롯 안테나의 사시도이고, 도 7b는 정면도이며, 도 7c는 전자파의 페이서도이다.7A is a perspective view of a slot antenna according to another embodiment of the present invention, FIG. 7B is a front view, and FIG. 7C is a pacer diagram of electromagnetic waves.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
100,200 : 슬롯 안테나101,201 : 방형 도파관100,200: slot antenna 101,201: rectangular waveguide
102,202 : 제1 수평슬롯103,203 : 제2 수평슬롯102,202: first horizontal slot 103,203: second horizontal slot
104,204 : 제1 수직슬롯205 : 제2 수직슬롯104,204: first vertical slot 205: second vertical slot
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자레인지의 슬롯 안테나는, 가속 고전압에 의해 발진하는 마그네트론에서 발생된 전자파를 이용하여 캐비티 내의 음식물을 가열·조리하는 전자레인지에 있어서:In the microwave oven slot antenna according to the present invention for achieving the above object, in the microwave oven for heating and cooking food in the cavity using the electromagnetic waves generated by the magnetron oscillated by the acceleration high voltage:
(1) 상기 전자파를 상기 캐비티 내로 안내하는 도파관;(1) a waveguide for guiding the electromagnetic wave into the cavity;
(2) 상기 도파관의 상기 캐비티와의 접촉면에 상기 전자파가 진행하는 방향으로 형성된 제1 슬롯;(2) a first slot formed in a direction in which the electromagnetic waves travel on a contact surface of the waveguide with the cavity;
(3) 상기 제1 슬롯에서 소정거리로 이격되어 동일 방향으로 형성된 제2 슬롯;(3) a second slot spaced apart from the first slot by a predetermined distance and formed in the same direction;
(4) 상기 제1 슬롯과 제2 슬롯과의 사이에 소정의 각도로 형성된 제3 슬롯을 포함한 것을 특징으로 한다.(4) a third slot formed at a predetermined angle between the first slot and the second slot.
바람직하게는, 상기 제1 슬롯에서 소정거리로 이격되어 동일 방향으로 형성된 제4 슬롯을 더 포함한 것을 특징으로 한다.Preferably, the method further comprises a fourth slot spaced apart from the first slot by a predetermined distance and formed in the same direction.
선택적으로, 상기 제3 슬롯은 상기 제1 슬롯의 중심축에 대해 직각으로 형성된 것을 특징으로 한다.Optionally, the third slot is formed at right angles to the central axis of the first slot.
바람직하기로, 상기 제3 슬롯은 상기 제1 슬롯의 중심축에 대해 45°내지 135°의 범위 내에서 형성된 것을 특징으로 한다.Preferably, the third slot is characterized in that formed in the range of 45 ° to 135 ° with respect to the central axis of the first slot.
바람직하기로, 상기 제3 슬롯의 중심은 상기 제1 슬롯의 길이 범위 내에 위치된 것을 특징으로 한다.Preferably, the center of the third slot is located within the length range of the first slot.
이와 같이하면, 제1 슬롯 및 제2 슬롯을 통해 방사되는 전자파의 합성으로 수평편파가 발생되며, 제3 슬롯을 통해 방사되는 수직편파와의 전체 합성 또는 제3 슬롯 및 제4 슬롯을 통해 방사되는 전자파의 합성으로 발생된 수직편파와의 전체 합성으로 원편파 또는 타원편파가 형성되어 캐비티 내로 방사됨을 알 수 있다.In this way, horizontal polarization is generated by the synthesis of electromagnetic waves radiated through the first slot and the second slot, and the total synthesis with the vertical polarization radiated through the third slot or radiated through the third slot and the fourth slot. It can be seen that circular or elliptical polarization is formed and radiated into the cavity by total synthesis with vertical polarization generated by the synthesis of electromagnetic waves.
그 결과, 슬롯을 자유롭게 설계할 수 있고 도파관의 크기를 쉽게 축소할 수 있어서 슬롯 안테나와 캐비티와의 결합 시에 결합 자유도가 높아 진다.As a result, the slot can be freely designed and the size of the waveguide can be easily reduced to increase the degree of coupling freedom in coupling the slot antenna and the cavity.
그리고, 도파관에 다수의 슬롯이 형성되므로 슬롯에 걸리는 전류가 최소화되어 전류 손실에 의해 슬롯 주위가 변색될 우려가 배제되는 이점이 있다.In addition, since a plurality of slots are formed in the waveguide, there is an advantage in that the current applied to the slot is minimized and the possibility of discoloration around the slot due to current loss is excluded.
본 발명의 실시 예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 가장 바람직한 실시 예에 따른 전자레인지의 슬롯 안테나를 상세히 설명하기로 한다.There may be a plurality of embodiments of the present invention. Hereinafter, the slot antenna of the microwave oven according to the most preferred embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이 바람직한 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 잘 이해할 수 있게 된다.This preferred embodiment allows for a better understanding of the objects, features and advantages of the present invention.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯 안테나의 사시도이고, 도 3b는 정면도이며, 도 3c는 전자파의 페이서도이다.3A is a perspective view of a slot antenna according to an embodiment of the present invention, FIG. 3B is a front view, and FIG. 3C is a pacer diagram of electromagnetic waves.
이에 도시된 슬롯 안테나(100)는, 마그네트론(도시 생략됨)으로부터 발생된 전자파를 캐비티(도시 생략됨) 내로 안내하는 방형 도파관(101)의 캐비티와의 접촉면에 전자파가 진행하는 방향으로 제1 수평슬롯(102)이 형성되며, 이 제1 수평슬롯(102)에서 소정거리로 이격되어 동일 방향으로 제2 수평슬롯(103)이 형성되고, 제1 수평슬롯(102)과 제2 수평슬롯(103)과의 사이에 소정의 각도로 제1 수직슬롯(104)이 형성된다.The slot antenna 100 shown in the drawing has a first horizontal direction in a direction in which electromagnetic waves travel to a contact surface with a cavity of a rectangular waveguide 101 that guides electromagnetic waves generated from a magnetron (not shown) into a cavity (not shown). A slot 102 is formed, and a second horizontal slot 103 is formed in the same direction, spaced apart from the first horizontal slot 102 by a predetermined distance, and the first horizontal slot 102 and the second horizontal slot 103 are formed. ), The first vertical slot 104 is formed at a predetermined angle.
도면 중 미설명 부호 105는 마그네트론의 안테나와 삽입 결합되는 결합구이다.Reference numeral 105 in the figure is a coupler that is inserted and coupled to the antenna of the magnetron.
이와 같이 구성된 상태에서 마그네트론으로부터 발생된 전자파가 슬롯 안테나(100) 내로 토출되면 방형 도파관(101)에 의해 안내되어 제1, 2 수평슬롯(102,103) 및 제1 수직슬롯(104)을 통해 캐비티 내로 방사되어 음식물을 가열·조리하게 된다.When the electromagnetic wave generated from the magnetron is discharged into the slot antenna 100 in the above-described configuration, it is guided by the rectangular waveguide 101 and radiated into the cavity through the first and second horizontal slots 102 and 103 and the first vertical slot 104. The food is then heated and cooked.
이때, 방형 도파관(101)에 제1, 2 수평슬롯(102,103)을 전자파의 진행 방향과 평행하게 배열하고 제1 수직슬롯(104)을 직각 또는 임의 각으로 배열함으로써, 세 개의 슬롯(102,103,104)으로 토출되는 전자파는 평면파 간의 합성으로 원편파(또는 타원편파)가 형성되어 캐비티 내로 방사된다.At this time, by arranging the first and second horizontal slots 102 and 103 in the rectangular waveguide 101 in parallel with the traveling direction of the electromagnetic waves, and arranging the first vertical slots 104 at right angles or arbitrary angles, the three slots 102, 103 and 104 are arranged. The emitted electromagnetic waves are circularly polarized (or elliptically polarized) formed by synthesizing between plane waves and radiated into the cavity.
즉, 제1 수평슬롯(102)과 제2 수평슬롯(103)에서 토출되는 전자파의 합성으로 수평편파가 발생되고, 제1 수직슬롯(104)에서 토출되는 전자파가 수직편파로 발생되며, 수평편파와 수직편파의 전체 합성으로 원편파가 합성된다.That is, horizontal polarization is generated by combining electromagnetic waves emitted from the first horizontal slot 102 and the second horizontal slot 103, and electromagnetic waves emitted from the first vertical slot 104 are generated as vertical polarized waves. Circular polarization is synthesized by the total synthesis of and vertical polarization.
원편파는 종래 기술에서 언급한 바와 같이 직선편파와는 달리 전계의 편파면이 전파의 진행 방향에 대하여 시간에 따라 회전하는 전파로서, 캐비티 내로 방사되는 전자파가 원편파로 형성되면 전계의 방향이 시간에 따라 계속하여 바뀌므로 캐비티 내에서의 반사각 역시 계속하여 바뀌게 되어 보다 넓은 범위에 걸쳐 전파가 흩뿌려지게 되어 음식물을 고르게 가열할 수 있다.Circular polarization, as mentioned in the prior art, is a radio wave in which the polarized plane of the electric field rotates with respect to the propagation direction of the electric wave, as opposed to the linear polarization. When the electromagnetic wave radiated into the cavity is formed as a circular polarization, the direction of the electric field is As it changes continuously, the reflection angle in the cavity also changes continuously, so that radio waves can be scattered over a wider range, thereby heating the food evenly.
이하에서는 원편파의 형성원리를 간략하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the formation principle of circular polarization will be briefly described.
먼저, 임의의 방향으로 진행하는 평면파는 그 진행 방향에 대해 수직한 면에서의 전자계 벡터의 합으로 나타낼 수 있다.First, the plane wave traveling in an arbitrary direction may be represented by the sum of the electromagnetic field vectors in a plane perpendicular to the traveling direction.
지금 Z축의 정(正)의 방향으로 진행하는 파를 가정하면 아래의 수학식 1과 수학식 2와 같은 두 개 파의 합성으로 나타낼 수 있다.Assuming that the wave proceeds in the positive direction of the Z axis, it can be expressed as a combination of two waves as shown in Equations 1 and 2 below.
상기 수학식 1과 수학식 2를 합성하면 아래의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.When Equation 1 and Equation 2 are synthesized, it can be expressed as Equation 3 below.
위의 식에서 E1과 E2및 θ의 조건에 따라 여러 가지 형태의 평면파를 나타낼 수 있다.In the above equation, various types of plane waves can be expressed according to the conditions of E 1 , E 2, and θ.
만약, E1= E2= E0, θ = 0 이면 아래의 수학식 4와 같이 표현되고,If E 1 = E 2 = E 0 , θ = 0, it is expressed as Equation 4 below.
이는 전계 벡터가 X축과 45°의 각을 이루고, 그 크기는 E = E0cos(ωt)인 직선편파를 나타내며, 이를 페이서도로 나타내면 도 4a와 같다.This indicates a linear polarization of which the electric field vector forms an angle of 45 ° with the X axis, and the magnitude thereof is E = E 0 cos (ωt), which is shown in FIG. 4A.
만약, E1= E2= E0, θ = π/4 이면, 그 때의 전계 벡터의 크기 및 위상은 아래의 수학식 5와 수학식 6과 같이 표현할 수 있다.If E 1 = E 2 = E 0 , θ = π / 4, the magnitude and phase of the electric field vector at this time can be expressed as in Equations 5 and 6 below.
위의 식을 보면 위상차 θ에 의해 전계의 벡터 방향이 시간에 따라 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전한다는 것을 알 수 있다.From the above equation, it can be seen that the vector direction of the electric field rotates clockwise or counterclockwise with time by the phase difference θ.
한편, 방형 도파관(101)에서 발생되는 전자파의 편파 특성은 도 5a와 도 5b에 도시된 바와 같은 제1 수평슬롯(102)과 제2 수평슬롯(103) 및 제1 수직슬롯(104)의 배치 상태에 따라 변화된다.On the other hand, the polarization characteristics of the electromagnetic wave generated in the rectangular waveguide 101 is the arrangement of the first horizontal slot 102, the second horizontal slot 103 and the first vertical slot 104 as shown in Figs. 5a and 5b. It depends on the state.
이와 같은 인자들은, 제1 수평슬롯의 길이(L1), 제2 수평슬롯의 길이(L2), 제1 수평슬롯의 폭(W1), 제2 수평슬롯의 폭(W2), 제1 수직슬롯의 길이(L3), 제1 수직슬롯의 폭(W3), 제1 수평슬롯과 제1 수직슬롯과의 간격(G1), 제2 수평슬롯과 제1 수직슬롯과의 간격(G2), 제1 수직슬롯의 위치(P), 제1 수직슬롯의 각도(α)가 있으며, 이들 인자의 조합에 따라 직선편파(수평편파, 수직편파) 성분의 크기와 위상차, 임피던스 등을 조절할 수 있고, 마그네트론과 방형 도파관(101) 및 캐비티 사이의 정합도 조절이 가능하다.Such factors include the length L1 of the first horizontal slot, the length L2 of the second horizontal slot, the width W1 of the first horizontal slot, the width W2 of the second horizontal slot, and the width of the first vertical slot. Length L3, width W3 of the first vertical slot, distance G1 between the first horizontal slot and the first vertical slot, distance G2 between the second horizontal slot and the first vertical slot, and first vertical The slot position (P) and the angle (α) of the first vertical slot, and the combination of these factors can adjust the magnitude, phase difference, impedance, etc. of the linearly polarized (horizontal polarization, vertical polarization) components, magnetron and square The degree of registration between the waveguide 101 and the cavity is adjustable.
여기서, 도 5b의 경우에는 제1 수직슬롯(104)의 중심선이 제1 수평슬롯(102)과 제2 수평슬롯(103)의 양단부를 벗어나지 않아야 하며, 그 기울기는 보통 30°이내로 설계되어 제1 수직슬롯(104)은 제1 수평슬롯(102)의 중심축에 대해 45°내지 135°의 범위 내에서 형성되는 것이 바람직하다.Here, in the case of FIG. 5B, the centerline of the first vertical slot 104 should not deviate from both ends of the first horizontal slot 102 and the second horizontal slot 103, and the inclination is usually designed to be within 30 ° so that the first line The vertical slot 104 is preferably formed in the range of 45 ° to 135 ° with respect to the central axis of the first horizontal slot 102.
일 예로서, 제1 수평슬롯의 길이(L1)는 공진 길이보다 짧게(L1 ＜ λ/4)하고, 제2 수평슬롯의 길이(L2)는 공진 길이보다 길게(L2 ＞ λ/4)하며, 제1 수직슬롯의 길이(L3)는 공진 길이(L3 ≒ λ/4)로 하면서 제1, 2 수평슬롯()과는 수직으로 설계하면, 도 3c에 도시된 바와 같이 제1 수직슬롯(104)의 위상은 y축 방향으로 서고, 제1 수평슬롯(102)과 제2 수평슬롯(103)과의 벡터합으로 표현되는 위상은 x축 방향으로 서게 되어, 수직편파와 수평편파의 위상차를 조절할 수 있다.As an example, the length L1 of the first horizontal slot is shorter than the resonance length (L1 <lambda / 4), and the length L2 of the second horizontal slot is longer than the resonance length (L2> lambda / 4). If the length L3 of the first vertical slot is a resonance length (L3 ≒ λ / 4) and is perpendicular to the first and second horizontal slots, the first vertical slot 104 is shown in FIG. 3C. The phase of y stands in the y-axis direction, and the phase represented by the vector sum of the first horizontal slot 102 and the second horizontal slot 103 stands in the x-axis direction, thereby adjusting the phase difference between the vertical polarization and the horizontal polarization. have.
이때, 위상차가 90°이고 크기를 같게 조절하면 원편파를 얻을 수 있고, 수직편파와 수평편파의 크기가 차이가 나고 위상차가 90°가 아닌 임의 값을 갖도록 조절하면 타원편파를 얻을 수 있다.At this time, if the phase difference is 90 ° and the size is adjusted equally, the circular polarization can be obtained. If the magnitude of the vertical polarization and the horizontal polarization is different and the phase difference is adjusted to have an arbitrary value other than 90 °, the elliptic polarization can be obtained.
이와 같이 합성된 원편파를 페이서로 표시하면 도 4b와 같이 도시되며, 시간에 따라 전계의 방향이 x-y 평면상에서 회전하여 계속 변하는 것을 알 수 있다.The synthesized circular polarization is shown as a phaser as shown in FIG. 4B, and it can be seen that the direction of the electric field is continuously changed by rotating on the x-y plane with time.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이 원편파 (가)는 직선편파 (나)와는 달리 전계의 편파면이 전파의 진행 방향에 대하여 시간에 따라 2π의 주기로 회전된다.That is, as shown in FIG. 6, the circularly polarized wave (a), unlike the linearly polarized wave (b), rotates the polarized plane of the electric field at a period of 2π with respect to the propagation direction of the electric wave.
도 7a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬롯 안테나의 사시도이고, 도 7b는 정면도이며, 도 7c는 전자파의 페이서도이다.7A is a perspective view of a slot antenna according to another embodiment of the present invention, FIG. 7B is a front view, and FIG. 7C is a pacer diagram of electromagnetic waves.
이에 도시된 슬롯 안테나(200)는, 마그네트론(도시 생략됨)으로부터 발생된 전자파를 캐비티(도시 생략됨) 내로 안내하는 방형 도파관(201)의 캐비티와의 접촉면에 전자파가 진행하는 방향으로 제1 수평슬롯(202)이 형성되며, 이 제1 수평슬롯(202)에서 소정거리로 이격되어 동일 방향으로 제2 수평슬롯(203)이 형성되고, 제1 수평슬롯(202)과 제2 수평슬롯(203)과의 사이에 소정의 각도로 제1 수직슬롯(204)이 형성되며, 제1 수직슬롯(204)에서 소정거리로 이격되어 동일 방향으로 제2 수직슬롯(205)이 형성된다.The slot antenna 200 shown in FIG. 1 has a first horizontal direction in a direction in which electromagnetic waves propagate to a contact surface with a cavity of a rectangular waveguide 201 for guiding electromagnetic waves generated from a magnetron (not shown) into a cavity (not shown). A slot 202 is formed, and a second horizontal slot 203 is formed in the same direction, spaced apart from the first horizontal slot 202 by a predetermined distance, and the first horizontal slot 202 and the second horizontal slot 203 are formed. The first vertical slot 204 is formed at a predetermined angle between the first vertical slot 204 and the second vertical slot 205 in the same direction, spaced apart from the first vertical slot 204 by a predetermined distance.
도면 중 미설명 부호 206은 마그네트론의 안테나와 삽입 결합되는 결합구이다.In the figure, reference numeral 206 denotes a coupler inserted into and coupled to the antenna of the magnetron.
이와 같이하면, 제1 수평슬롯(202) 및 제2 수평슬롯(203)을 통해 방사되는 전자파의 합성으로 수평편파가 발생되고, 제1 수직슬롯(204) 및 제2 수직슬롯(205)을 통해 방사되는 전자파의 합성으로 수직편파가 발생되며, 도 4c에 도시된 바와 같이 수평편파의 위상은 x축으로 서고 수직편파의 위상은 y축으로 서게 되어, 전술한 원편파 형성원리에 따라 수평편파와 수직편파와의 전체 합성으로 원편파 또는 타원편파가 형성되어 캐비티 내로 방사된다.In this way, a horizontal polarization is generated by the synthesis of electromagnetic waves radiated through the first horizontal slot 202 and the second horizontal slot 203, and through the first vertical slot 204 and the second vertical slot 205. Vertical polarization is generated by the synthesis of the emitted electromagnetic waves, and as shown in FIG. 4C, the phase of the horizontal polarization stands on the x-axis and the phase of the vertical polarization stands on the y-axis. By total synthesis with the vertical polarization, circular or elliptical polarization is formed and radiated into the cavity.
여기서, 제2 수직슬롯(205)은 제1 수직슬롯(204)의 경우와 동일하게 그 기울기는 직각 또는 보통 30°이내로 설계되어 제1 수평슬롯(202)의 중심축에 대해 45°내지 135°의 범위 내에서 형성되는 것이 바람직하다.Here, as in the case of the first vertical slot 204, the second vertical slot 205 is designed such that the inclination of the second vertical slot 204 is perpendicular or usually within 30 degrees to 45 ° to 135 ° with respect to the central axis of the first horizontal slot 202 It is preferable to form in the range of.
그리고, 전자파의 편파 특성은 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예와 동일하게 제1 수평슬롯(202)과 제2 수평슬롯(203) 및 제1 수직슬롯(204)의 배치 상태에 따라 변화됨은 물론이고 제2 수직슬롯(205)의 배치 상태에 따라서도 변화된다.And, the polarization characteristic of the electromagnetic wave is changed according to the arrangement state of the first horizontal slot 202, the second horizontal slot 203 and the first vertical slot 204, as in the embodiment of the present invention shown in FIG. Of course, it also changes according to the arrangement state of the second vertical slot 205.
또한, 이와 같은 배치 상태에 따른 여러 가지 인자들의 조합에 따라 직선편파(수평편파, 수직편파) 성분의 크기와 위상차, 임피던스 등을 조절할 수 있고, 마그네트론과 방형 도파관(201) 및 캐비티 사이의 정합도 조절이 가능하다.In addition, the size, phase difference, and impedance of the linearly polarized (horizontal and vertically polarized wave) components can be adjusted according to the combination of various factors according to the arrangement state, and the degree of matching between the magnetron, the square waveguide 201, and the cavity is adjusted. Adjustable
한편, 비교 예로서 종래의 기술, 즉 다시 말해서 방형 도파관에 수평 방향과 수직 방향으로 형성된 두 개의 슬롯을 통해 원편파를 형성하는 것과는 달리, 본 발명에 따른 슬롯 안테나는 방형 도파관에 수평 방향으로 형성된 두 개의 슬롯을 통해 수평편파가 발생되며 수직 방향으로 형성된 적어도 하나 이상의 슬롯을 통해 수직편파가 발생되어 수평편파와 수직편파와의 전체 합성으로 원편파가 형성됨을 알 수 있다.On the other hand, as a comparative example, unlike the conventional technique, that is, forming a circular polarization through two slots formed in a horizontal waveguide in a horizontal direction and a vertical direction, the slot antenna according to the present invention has two horizontal waveguides formed in a horizontal waveguide. It can be seen that horizontal polarization is generated through the four slots, and vertical polarization is generated through at least one slot formed in the vertical direction, thereby forming circular polarization by total synthesis of the horizontal polarization and the vertical polarization.
이 결과에서, 본 발명에 의하면 슬롯을 자유롭게 설계할 수 있고 도파관의 크기를 쉽게 축소할 수 있어서 슬롯 안테나와 캐비티와의 결합 시에 결합 자유도가 높아 지며, 도파관에 다수의 슬롯이 형성되므로 슬롯에 걸리는 전류가 최소화되어 전류 손실에 의해 슬롯 주위가 변색될 우려가 배제되는 것이다.As a result, according to the present invention, the slot can be freely designed and the size of the waveguide can be easily reduced, so that the degree of coupling freedom is increased when the slot antenna and the cavity are combined. The current is minimized to eliminate the possibility of discoloration around the slot due to current loss.
그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.In addition, although specific embodiments of the present invention have been described and illustrated above, it is obvious that various modifications may be made by those skilled in the art.
이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.Such modified embodiments should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention, and such modified embodiments should fall within the appended claims of the present invention.
상술한 바와 같이 본 발명은, 슬롯을 자유롭게 설계할 수 있고 도파관의 크기를 쉽게 축소할 수 있어서 슬롯 안테나와 캐비티와의 결합 시에 결합 자유도가 높아 지며, 도파관에 다수의 슬롯이 형성되므로 슬롯에 걸리는 전류가 최소화되어 전류 손실에 의해 슬롯 주위가 변색될 우려가 배제되는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the slot can be freely designed and the size of the waveguide can be easily reduced, so that the degree of coupling freedom is increased when the slot antenna and the cavity are coupled, and a plurality of slots are formed in the waveguide. There is an effect that the current is minimized to eliminate the possibility of discoloration around the slot by the current loss.
Claims (5)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100693156B1 (en) * | 2000-11-27 | 2007-03-13 | 주식회사 엘지이아이 | A wave guide structure for micro wave oven |
| KR100741785B1 (en) * | 2005-08-10 | 2007-07-24 | 엘지전자 주식회사 | Cooking apparatus using microwave |
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1999
- 1999-01-11 KR KR1019990000479A patent/KR100284501B1/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Publication date |
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| KR100284501B1 (en) | 2001-03-15 |
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