KR910006200B1 - 마이크로파 위상변환장치 - Google Patents

마이크로파 위상변환장치 Download PDF

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해롤드 스미스 피터
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제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

내용 없음.

Description

마이크로파 위상변환장치
제1도는 마이크로파 오븐의 전면투시도.
제2도는 제1도의 2-2라인을 따라 취한 마이크로파의 전면개요도.
제3도는 제2도의 3-3라인을 따라 취한 하측도 파관내의 슬롯을 상세하게 도시된 개요도.
제4도는 제1도의 마이크로파 오븐에 대한 측면도.
제5a도 및 제5b도는 제4도에 대한 메카니즘의 확대단면도.
제6도는 이동장치가 그것에 제1위치에 있을 때 쿠킹판에서 하측 도파관으로부터의 방사형태를 나타낸 도면.
제7도는 위상 이동장치가 그것에 의해 제2위치에 있을 때 쿠킹판에서 하측 도파관으로부터의 방사형태를 나타낸 도면.
제8도는 도시된 실시예의 오븐에서 이동면에서 에너지 분포형태.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
24 : 쿠킹 공동 46 : 상속도파관분기
50 : 도파관 90 : 방사용 개구
98, 100, 108, 110 : 플러그 116 : 전동
118 : 장착브랫킷 B-1-B-7 : 슬롯
A-1-A-7 : 슬롯 144 : 컴프레션 스프링
본 발명은 도파관내로 전파되는 마이크로파 에너지의 위상을 이동시키기 위한 장치에 관한 것으로 특히 마이크로파 쿠킹장치에 적용되는 그와 같은 장치에 관한 것이다. 마이크로파 오븐의 쿠킹공동(cavity)내 비균일하게 마이크로파 에너지가 분배되므로써 상기 장치에 대한 긴정재파의 문제가 된다.
이와 같은 문제를 해결하기 위한 하나의 방법은 공급도파관내 위상이동장치를 사용하는 것이다. 이와 같은 방법은 미합중국 특허출원 제4,301,347호에 언급되어 있는데 여기에서 위상이동기(또는 이상기)는 회전타원 극성을 갖는 조절공동내로 마이크로파 에너지를 방사시키기 위한 환상형 분극소자와 함께 사용된다.
이 이상기는 기계적 이상기로서 도파관의 좁은 벽내에 저널된 축에 고정된 공진루프를 포함하며 상기축은 마그네트록 냉각공기에 의해 회전된다.
바카노브스키 및 그의 동문들에 의해 1982년 8월 25일 출원된 미합중국 특허원 제411,153호에서, 슬롯은 정재파에 대한 제1위상관계는 도파관내에 존재할 때의 제1정지방사형태와 제2위상관계가 도파관내에 존재할 때의 제2방사형태를 지지하기 위해 도파관을 따라 배열된다. 이상기는 조절공동내의 방사형태를 스위치시키기 위해 위상관계를 주기적으로 변화시키는데 사용된다. 상기 출원된 장치내에 사용된 기계적 이상기는 도파관 단말부로부터 1/4λ에 위치한 솔레노이드 활성 플런저를 포함하고 있는데 이는 단부벽으로부터 플런저 위치까지 단락회로단말부를 이동시키기 위해 도파관내로 삽입된다. 또한 회전가능한 평면도전베인(Vane)을 포함하는데 이는 넓은 벽에 평행한 방향을 할 때는 정재파의 위상에 최소한의 영향을 미치며 벽에 직각인 방향을 할 때는 단락회로 종단을 나타낸다. 바카노브스키시스템내에 사용된 것과 같은 기계적 이상기는 바람직한 위상 이동을 제공하나 바람직하지 못한 특징으로 포함한다. 금속 프로브나 베인의 물리적 이동에 의해 도파관벽에 상당히 밀접하게 접근하거나 금속과 접촉이 일어나므로써 전류 아킹(arcing) 및 접촉 내구성을 나타낸다.
도파관의 도전 단부벽을 이동하는 길이방향으로 이동 가능한 금속 종단장치는 도파관내 정재파의 위상이동을 선택적으로 변화시키는데 이용될 수 있다. 그러나 아킹문제는 도파관측벽의 간섭에 의해 나타나는데 특히 종래에서는 도파관에 대한 높이 대폭이 작은 마이크로파 오븐 보파관내 일어나 결과적으로 전압경도/유니트 높이는 상대적으로 높게 되었다. 또한 금속상으로의 금속의 이동에 의한 높은 마찰계수를 극복해야만 한다. 삽입된 이동량은 금속종단장치의 길이방향의 이동과 동일하다. 그러므로 1/4파 위상이동을 하기 위해 장치는 1/4의 도파관 파장과 동일한 거리를 이동해야만 한다. 흔히, 그와 같은 장치는 복잡한 이동수단을 요하며 장치를 이동시키기 위한 수단을 수용하기 위한 공간이 본 실시예보다 더 많이 요구된다.
유전물질을 가이드내의 정재파 위상을 변화시키기 위해 도파관내로 삽입시키는 것은 공지된 기술에 의해 수행된다. 그러나 도파관 영역내로 위상을 이동시키는 것은 가이드내 재료의 존재시나 비존재시에 따라 재료로부터 떨어지게 된다. 그러므로 종래 도파관내의 유전슬랩의 길이방향의 이동은 슬랩으로부터 떨어진 가이드의 영역내의 정재파의 위상을 적절히 변화시킬 수 없다. 그러므로 유전슬랩이 이동가능한 도전금속부를 갖는 금속내구성문제와 아킹문제, 마찰력문제를 피하게 해주는 반면 종래 형태의 유전슬랩의 사용은 도파관내의 슬랩의 이동에 의해 도파관을 통해 정재파의 위상을 선택적으로 변화시키는 능력은 없다.
마이크로파 쿠킹장치내 비균질 에너지 분배의 문제 및 상기 목적을 위한 기계적 이상장치의 결점의 관점에서 기계적 이상기는 저렴하고 도파관내의 정재파의 위상을 선택적으로 이동시키기 위한 비금속 이동부가 고도로 바람직하다. 따라서, 본 발명의 목적은 바람직한 위상이동을 제공하는 비도전 이동부를 가지며 가격이 저렴한 마이크로파 쿠킹장치에 적용할 수 있는 이상기를 제공하는 것이다.
구형도파관내 정재파 위상을 변화시키기 위한 개선된 이상기는 마이크로파 쿠킹장치에 적용할 수 있다.
금속격막은 도파관의 좁은벽에 평행한 인접 도파관 단부벽으로부터 도파관으로 연장된 마이크로파 전원으로부터 떨어진 도파관의 단부에 형성되어 전기적으로 도파관의 넓은 벽과 접촉한다. 따라서 도파관은 두 개의 도파관으로 분할되며, 각각은 동작 주파수에서의 컷오프 특성을 나타낸다. 격막의 리딩(leading) 연부는 도파관에 단락종단을 제공한다. 이동부는 한쌍의 유전 플리스를 포함하는데 이들 각각은 부도파관내 각각수용되어 부도파관내의 기준위치에서 한 개 이상의 위상 이동위치로 세로방향으로 선택적 이동을 하는데 여기에서 플러그는 마이크로파 전원을 향하여 격막 리딩연부의 상향으로 이동된다. 정재파의 위상이동은 격막리딩연부에 대한 플러그의 상향이동에 따라 선형적으로 변화된다. 원하는 위상이동을 제공하기 위해 부도파관내의 기준위치에 대해 세로방향으로 플러그를 이동시키기 위한 수단이 제공된다.
본 발명에 의한 위상이동장치는 마이크로파 쿠킹장치의 시스템내에 포함된다. 제1도 내지 제4도에 따르면 여기에는 마이크로파 오븐(10)이 나타나 있다. 외부 캐비닛은 상하측벽(12)(14)과, 뒷벽(16)과 두 개의 측벽(18)(20)과 제어판넬(23) 및 지지문(22)으로 이루어진 앞벽을 포함하는 6개의 캐비닛벽으로 이루어져 있다. 외부캐비닛내의 공간은 쿠킹공동(24)과 제어부분(26)으로 나누어져 있다. 쿠킹공동(24)은 도전상측벽(28), 도전하측벽(30), 도전측벽(32)(34), 도전뒷벽으로 이루어져 있는데 뒷벽은 캐비닛벽(16)이며, 앞벽은 문(22)의 내표면(36)에 의해 규정된다. 공동(24)의 정격치수는 16인치이고, 폭은 13.67인치, 높이 13.38인치이다.
＂파이로세람＂ 이나 ＂니오세람＂의 상품으로 시판되는 마이크로파의 유전물질의 지지판(37)은 하부 캐비닛벽(14)에 평행한 공동(24)의 하부영역내에 배치된다. 지지판(37)은 음식을 지지하기 위한 수단을 제공하여 공동(24)내를 가열시킨다. 또한 지지판은 쿠킹판을 규정한다. 판(27)은 공동(24)을 둘러싸는 지지스트립(38)으로부터 지지된다. 스트립(38)은 공동측벽(32)(34)를 따라 앞뒤로 고정되며, 하부벽(30)과 측벽(32)(34)의 앞 뒤 연부를 따라 이간된 작은 구멍(도시되지 않음)을 통해 돌출된 태브(도시되지 않음)에 의해 하측벽(30)로부터 측대측으로 고정된다.
공동(24)용 마이크로파 에너지원은 제어부분(26)내에 장착된 마그네트론(40)이다. 마그네트론(40)은 가정용 120볼트 AC 전원에 연결될 때 이의 출력 프로브(42)에서 거의 2450MHz의 중심주파수를 갖는다. 마그네트론에 연결되어 송풍기는 마그네트론 냉각 수직안전판(44)을 거쳐 흐르는 냉각공기를 공급한다. 제어부분(26)의 전면개구는 제어판넬(23)에 의해 둘러싸인다. 다수의 다른 부품이 완전한 마이크로파 오븐내에 요구된다. 그러나 도면의 간단성을 위해 필수적인 부품만을 도시하였다.
마이크로파 에너지는 마그네트론(40)으로부터 수평적으로 연장되는 상측 공급분기(46) 및 수직방향으로 갖는 측분기(48)와 측벽(34)으로부터 연장된 종단부(52)와 쿠킹공동(24)의 하부를 가로질러 연장된 하부(51)로 이루어진 하부공급분기등을 갖는 도파관을 통해 오븐공동(24)내에 제공된다.
도파관부(46)(48)(50)는 종래에 TE1모드로 2450MHz의 마이크로파 에너지를 전파하기 위한 크기를 가진다. 이는 오븐의 앞 뒤 크기의 폭을 1/2 내지 1파장으로 선택하고 인접 공동벽에 수직한 높이는 1/2파장보다 작게 선택하므로써 수행한다. 이와 같은 실시예에서, 부분(46)(48)(50)의 높이는 정격으로 0.75인치이며 폭은 3.66인치이다.
상측 도파관분기(46)는 도시된 바와 같이 쿠킹공동의 상측벽(28)을 중심으로 가동되며 이는 쿠킹공동(24)의 상측벽(28)에 용접하는 것처럼 적절한 수단에 의해 부착된 형 횡단부를 갖는 가늘고 긴 부재(54)에 의해 형성된다. 도파관분기(46)는 벽(28)내에 위치한 두 개의 결합구멍(56)을 갖는데 이 구멍을 통해 마이크로파 에너지는 쿠킹공동(24)의 상속 영역내로 전달된다. 슬롯(56)는 가이드(46)의 길이치수에 평행하게 연장된다.
또한 도파관부(46)는 프로브(42)에서 시작되는 마이크로파 에너지에 대한 발사영역으로 동작하는 영역(61)을 둘러싸기 위해 마그네트론(40)의 방향으로 공동(24)을 넘어 연장되는 부분(58)(60)을 포함한다. 도전벽(60)은 영역(61)에 대한 단락회로 도파관 종단으로 작용하며 종래에서는 프로브(42)로부터 1/6가이드 파장으로 이간되어 있다.
측도파관분기(48)는 쿠킹공동측벽(32)의 수직방향으로 가동하며 마그네트론(40)으로부터 하측공급도파관분기(50)로 마이크로파 에너지를 결합하기 위해 동작한다. 도파관분기(48)는 공동측벽(32) 및 형 횡단부를 갖는 가늘고 긴 부재(62)와 측벽(32)에 부착시키기 위한 플랜지에 의해 형성된다.
우측 각휨은 부분(48)에서 부분(50)으로 에너지를 충분히 결합시키기 위해 부분(48)의 하측단부에서 벽부(49)에 의해 형성된다.
마그네트론(40)의 프로브(42)의 근방에서 발사영역(61)으로부터의 마이크로파 에너지는 부분(46)(48)에 사이에서 분할되는데 이는 상기 부분시에 안정한 전력 슬플리트를 제공하도록 동작하는 분할기(80)에 의해 이루어진다. 분할기(80)는 가이드부(46)(48), 발사영역(61)으로 이루어진 세 개의 도파관 부분의 접합에 위치한다. 수평으로 연장된 분할기(82)의 상측표면(81)과 스텝(83)으로 이루어진 분할기(80)의 상측부는 가이드부(46)의 임피던스를 최대 전력 이동을 위해 발사영역(61)에 매치시키기 위해 1/4파장 변환기로서 작용한다. 이와 같은 목적을 위해서 상측표면(81)에 대한 수평길이는 1/4가이드 파장이 된다. 스텝부(83)의 높이는 가이드(46) 및 1/4파장변환기에 따르는 발사영역의 높이의 함수로서 선택된다. 분할기(80)의 하측부는 측도파관부(48)와의 적당한 임피던스 정합을 위해(84)에 종래의 코너를 제공한다.
하측공급도파관부(50)의 수평적으로 연장된부(51)는 상측 도파관부(46) 아래의 공동(24)의 하측벽(30)의 중심을 가로질러 가동되며 측도파관부(48)으로부터 측벽(34)까지 연장된 단부(52)내에서 종단된다.
하측 도파관부(51)는 쿠킹공동(24)의 하측벽(30)의 편평한 중심부(70)에 부착된 형 횡단부재(68)로 이루어진다. 형 부재(68)는 상측벽(72)을 포함한다. 측벽(74)은 종래 방법대로 하측벽(30)에 부착을 용이하게 하기 위한 플랜지(76)을 갖는다. 부분(51)의 개방단부(64)는 마이크로파 에너지를 수용하기 위해 측분기(48)와 연결되어 있다. 부분(51)의 반대단부에서, 우측 각휨은 수직적으로 연장된 단부(52)에 에너지를 충분히 결합시키기 위해 벽부(66)에 의해 형성된다.
제3도에 도시된 바와 같이, 가이드부(50)의 상측벽(72)은 방사개구의 배열(88)을 형성한다. 구멍(88)은 쿠킹공동(24)내 상이한 정지방사형태를 공급하기 위해 배열된다. 본 발명에 따른 위상이동장치는 도파관(50)내 정재파의 위상관계를 변화시키기 위해 사용된다. 따라서 쿠킹판에서 도파관(50)으로부터 방사형태가 변화된다.
앞에서 간단히 설명되었듯이, 도파관에 한 개의 유전체 슬래브를 삽입하게 되면 그속에서 전파되는 정재파의 위상이 변하게 된다. 그러나, 일단 삽입하고 나면, 도파관안의 슬래브를 움직여도, 유전체 슬래브로부터 반파장 정도보다 상대적으로 먼 도파관 부근의 정재파의 위상은 변하지 않는다. 그러나 도파관안이 제1전파모드를 막는 모덜 필터(modol filter)로 본질적으로 작용하고 도파관의 끝부분을 두 개의 아(亞)도파관으로 나누는 전도성 격벽으로 도파관을 끝내고, 각각의 아 도파관안으로 한쌍의 유전체 플러그를 삽입함으로써 플러그가 도파관안에서 세로로 직렬로 움직일대의 격벽의 리딩 에지(leading edge)와 상대적인 플러그의 앞쪽으로의 이동에 따라, 1보다 아주 작은 비례 상수를 가지고 직선적으로 변하는 위상편이를 도입할 수 있다.
본 발명에 의한 이러한 위상편이장치는 도파관 부분(50)의 한 부분(52)에 예증적으로 실현되어 있다. 도파관 부분(52)의 끝부분을 두 개의 아 도파관(98)과 (100)으로 나누기 위해 좋은 도파관 벽(94)와 (96)에 보통 평행한 부분(52)의 단벽(92)으로부터 안쪽으로 뻗어 있는 금속 격벽 또는 분리벽(90)에 의하여 부분(52)은 끝이 난다. 격벽(90)은, 그들 사이에 저항의 전지적인 연결을 마련하기 위하여 벽(34)과 도파관 부분(52)의 단벽(92)의 일부분인 반대쪽의 넓은 벽(102), (104)에 용접같이 적당한 저 저항 접속 수단에 의하여 연결되어 있다. 이전에 설명되었듯이, 도파관 부분(46), (48), (50)의 폭은 기본적인 TE1모드를 전파하도록 선택되어 있다. 격벽(90)에 의하여 형성된 아 도파관(98), (100)의 폭은 TE1모드를 전파하기에는 너무 좁으며 따라서 2450MHz동작 주파수에서 커트 오프 특성을 나타낸다.
도파관 경로에서 마그네트론(40)에 가장 가까운 가장자리인, 격벽(70)의 저 임피던스 전연(106)는 도파관 부분(50)을 위하여 단락회로 종지 기준점을 마련한다. 격막의 길이가 끝벽(92)으로부터 전연(106)쪽으로 측정하여 파장의 1/4이나 1/2범위에 있을 때 만족할만한 결과가 얻어진다는 것이 실험적으로 결정되었다.
한쌍의 유전체 플러그 또는 블록(108), (110)은 도파관 부분(52)안에서 직렬로 세로로 움직이기 위해서 각각의 아 도파관(98), (100)안에 움직일 수 있도록 장치된다. 예증적인 실시예에서, 플러그는 테트라플루오로 에틸레(＂테플론＂)으로 형성된다. 또 다른 방법으로, 유전율이 4.2이거나 이보다 크다면, 다른 형태의 관례적인 비전도성 물질이 사용되어질 수 있다. 플러그는, 각각의 아 도파관에 꽉 들어끼워졌을 때 플러그(108), (110)가 쉽게 미끄러질 수 있게 하도록 충분한 여유를 가지고 아 도파관을 대체적으로 채우도록 형태 지어진다. 그렇게 끼워지면 플러그(108), (110)의 노출된 표면(112), (114)는 각각 격벽(90)의 전연(106)와 대체적으로 높이가 같아진다. 이제부터 제1위치하고 불리울, 제5a도에 예증된 플러그의 위치에서, 이 플러그는 도파관 부분(50)에서의 정재파에 어떠한 위상편이 효과를 본질적으로 나타내지 않으며, 도파관에서의 정재파의 위상은 격벽의 전연(106)의 물리적인 위치에 의하여 결정된다.
이전에 간단히 언급되었듯이, 도파관 편이에서의 정재파의 위상은 전연(106)에 상대적인 플러그의 앞쪽에서의 이동과 함께(보다 작은 비례상수를 가지고 직선적으로 변한다는 것이 발견되었다. 예증적인 실시예에서, 비례상수는 0.3에서 0.4사이의 값이라는 것이 발견되었다. 이렇게 어떻게 보면 놀라운 결과를 공간이 제한된 구조에서 특히 중대한 장점을 마련한다. 왜냐하면 요구되는 이동의 감소로 인하여 캠 구동장치에 쓸 때 솔레노이드 액츄에이터나 조그만 캠을 쓸 때 짧은 스트로크를 사용할 수 있게 되기 때문이다.
여기에서 사용되었듯이, 앞쪽으로의 이동이란 말은, 플러그(108), (110)의 표면(112), (114)가 각각 전연(106)의 앞쪽에 위치하는 즉, 도파관 경로에 전연(106)보다 마그네트론(40)쪽에 더 가까운 식으로 플러그를 위치시킨다는 것을 의미한다. 그러므로, 본 발명에 따라서 도파관 부분(50)에서의 정재파의 위상관계가 전연(106)과 상대적인 유전체 플러그의 앞쪽으로의 적당한 이동에 의하여 선택적으로 변해질 수 있다. 예증적인 실시예에서, 0의 위상편이를 지니는 하나의 방사형태와 위상이 1/4파장 편이된 제2의 형태를 지지하기 위하여 도파관(50)에는 긴 홈이 나 있다. 원하는 1/4파장 위상편이를 마련하기 위하여, 플러그가 1/4파장 위상편이를 도입하기 위하여 전연(106)로부터 충분히 앞쪽으로 이동된 식으로 제2의 미리 결정된 플러그(98), (100)의 위치가 마련된다. 예증적인 실시예에서, 0.6인치 이동하는 것이 원하는 1/4파장(1.6인치) 위상편이를 마련하는데 충분하다는 것이 결정되었다. 이 플러그(98), (100)의 제2위치가 제5b도에 예증되어 있다.
도파관 부분(50)에서의 정재파의 위상을 선택적으로 변화하기 위하여 플러그(108), (110)를 선택적으로 또는 주기적으로 움직이는 예증적인 실시예에 사용된 방법이 이제 설명되어질 것이다. 제1무버(prime mover)는 모더 장착 브래킷(118)에 의하여 공동 옆벽(34)의 외측표면으로부터 지지되어 있는 전기 타이머 모터(116)이다. 장착 브래킷(118)은 용접같은 것에 의해 벽(34)에 적당하게 고정되어 있다. 모터(116)는 나사(120)에 의하여 브래킷(118)에 고정되어 있다. 모터 구동축(122)은 기어 하우징(128)안의 관례적인 기어열(도시되어 있지 않음)에 의하여 편심캠(126)의 구동축(124)에 구동적으로 연결되어 있다. 플러그 구동봉(130), (132)는 연결바(134)와 한 몸체로 형성되어 있다. 봉(130), (132)은 끝벽(92)안의 각각의 봉개구(136), (138)를 통하여 들어가 있으며, 고착같은 방법으로 각각의 플러그(108), (110)에 뚫려있는 구멍(140), (142)에 적당하게 고정되어 있다. 플러그 구동봉(130), (132)을 연결하는 연결바(134)는 한쌍의 컴프레션 스프링(144)에 의하여 캠을 따르는 편심캠(126)과의 접촉이 되도록 되어 있으며 각각의 컴프레션 스프링은 플러그 구동봉(130), (132)의 하나를 감싸고 있고 도파관 부분(52)의 단벽(92)과 연결바(134) 사이에 샌드위치되어 있다. 캠(126)은 플러그 운동의 원하는 패턴을 마련하도록 둘레가 윤곽지어져 있다. 예증된 둘레의 윤곽은 플러그가, 제5a도 및 제5b도에 각각 예증된 제1 및 제2위치에 비교적 긴 기간동안 머무르고 또 캠이 일정한 속도로 회전할 때 그들 사이를 비교적 빨리 움직이게 한다. 모터(116)는 플러그(108), (110)을 제1 및 제2위치 사이에서 연속적으로 움직이도록 연속적으로 구동되거나, 각각의 극한의 위치나 사이의 위치에서의 원하는 양의 머무르는 시간을 허락하기 위하여 간간이 구동된다. 여러 위치에서의 미리 결정된 머무르는 시간은 적당한 데드 타임(dead time)기어 연결부재를 사용함으로써 마련되어질 수 있다.
타이머 모터를 사용하면 플러그의 이동에 따른 위상의 직선적인 변화를 유용하게 사용하는 상당한 유연성을 허락한다. 그러나, 플러그를 움직이기 위한 많은 다른 수단이 사용될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 불연속적인 위치 사이에서의 운동만이 원해진다면, 솔레노이드 플런저가 플러그를 선택적으로 위치시키는데 사용되어질 수 있다.
초고주판 오븐(10)에 예증적으로 실시된 본 발명의 유용도를 더욱 음미하기 위해서 도파관 부분(50)의 방사 개구장치가 더욱 자세하게 설명되어질 것이다. 전자기장이 도파관 부분(50)의 위와 아래 사이에 도파관(50)에 지지되며 이 전자기장은 정재파를 특징으로 하고 있다는 것이 상기될 것이다. 이 정재파는 도파관의 기준점에 상대적인 노파관의 노드의 위치나 최대장의 위치에 의해 정해질 수 있는 도파관내의 어떤 일정한 위상관계를 지니고 있다. 예증적인 실시예에서, 기준점은 격벽(90)의 전연(106)에 의하여 마련되는 단락회로 기준점이 된다. 전역(106)에 의해 마련된 밑바닥 필드(feed) 도파관 부분(50)에 대하여 단락회로 종지를 이루는 효과중의 하나는 전연(106)에 정재파 노드 또는 최소장의 위치를 설립하는 것이다.
이것이 도파관(50)안의 정재파에 대한 제1위상 관계를 정한다. 이 관계가 도파관내에 존재할 때, 도파관(50)안의 가능 틈의 특별한 조합이 여기되어 조리공동(24)안에 제1방사형태를 방사한다. 정재파의 위상을 편이하면 위상관계를 변화시킨다. 위상을 1/4 파장만큼 편이시키면 도파관안에 제2위상 관계가 설립된다.
이 제2위상 관계가 도파관 부분(50)안에 존재할 때, 가는 틈의 또 다른 조합이 여기되어 조리 공동(24)안에 제2방사 형태를 방사한다.
다시 제3도를 참조하면, 두가지의 다른 방사형태를 취하는 방사용 개구(90)를 배열하는 것을 지금부터 설명할 것이다. 도시된 실시예에서 각 개구(88)는 연속 슬롯으로 이루어지는데 즉, 슬롯의 가로축은 가이드 부분(50)에서 파전파의 방향을 횡단하여 시작된다. 방사실을 따라 에너지를 균일하게 분포할 목적으로 슬롯의 크기를 정해서 바람직한 임피던스 정합을 제공한다. 특히, 비공진 슬롯을 얻기 위해 도파관의 반파장보다 적게 슬롯의 길이를 택했다. 이것은 에너지가 입구에서 가장 가까운 이들 슬롯에서 부분(50)까지를 먼저 방사하기 보다는 가이드부분(50)의 길이를 따라 비교적 균일하게 분포되는 것을 확실하게 한다.
슬롯(88)은 엇갈리는 두 개의 행들에서 배열되고 일반적이고 A 및 B로 표시된다. 각 행에서 슬롯사이의 가로공간은 관의 4분의 1 파장이다. 슬롯 A-1은 전연(106)에서 가이드의 한 파장으로 위치된다. 이처럼, 행 A의 모든 슬롯은 전연(106)에서
Figure kpo00001
가이드 파장의 정수배에서 중심된다. 관(50)이 전연(106)에서 단락회로에 의해 종단될 때, 즉, 제1위치에서 플러그(108 및 110), 슬롯 A-1, A-3, A-5 및 A-7은 최소전계나 또는 정재파 노드점에서 중심되는데 이 최소 전계나 또는 정재파 노드검은 연속 슬롯에 대해 최대전력 결합점과 일치하고, 한편 슬롯 A-2, A-4 및 A-6은 연속 슬롯에 대해 최소전력 결합점과 일치하는 최대 전계점에서 중심을 이룬다. 가이드(50)에서정재파의 위상이
Figure kpo00002
가이드 파장으로 이동될 때는, 최대전력 결합점에서 중심되는 슬롯 A-2, A-4 및 A-6과 최소 결합점에서 중심되는 슬롯 A-1, A-3, A-5 및 A-7은 역전된다.
슬롯 B-1은 전연(106)으로부터
Figure kpo00003
가이드 파장에서 중심을 이룬다. 따라서, 슬롯 B-1에서 B-7은 단벽(65)에서
Figure kpo00004
가이드 기수 정수배에서 각각 중심된다. 이와 같이, 각 슬롯 B-1에서 B-7은
Figure kpo00005
전력 결합점에서, 즉 제1이나 또는 제2위상 관계가 가이드부분(50)에서 존재할 때 인접한 최대전력 결합점 및 최소전력 결합점 사이의 중간에서 중심을 이룬다.
제6도에서 제8도는 도시된 실시예의 오븐에서 이동면에서 에너지 분포형태를 나타내고 한편 제6도 및 제7도는 제1 및 제2위상 관계에 대한 도파관(50)으로부터 이동면에서의 에너지 분포를 나타낸다. 각 도면에서 그물로 표시된 영역은 비교적 고밀도 에너지의 영역을 나타낸다. 이동면에서의 이들 방사형태는 최대 결합점에서 중심된 행 A의 이들 슬롯으로 행 A의 슬롯으로부터 방사하는데 결과적으로 간섭이 나타난다.
특히, 행 A에서 각 최대전력점 슬롯으로 부터의 방사는 행 B의 최대전력점 슬롯의 인접한
Figure kpo00006
전력점 슬롯으로 부터의 방사를 간섭하여서 각 세 개씩의 슬롯군에 대하여 이동면에서 고밀도 에너지의 영역을 형성한다.
제6도는 플러그(108 및 110)가 제1위치(제5a도)에 있을 때 기본 방사형태를 도시한다.
영역 0-1은 슬롯 A-1 및 B-2로부터 방사에 의해 형성되고 영역 0-2은 슬롯 A-3, B-3 및 B-4로 부터의 방사에 의해 형성되고, 영역 0-3은 슬롯 A-5, B-5 및 B-6으로 부터의 방사에 의해 형성되고 영역 0-4은 슬롯 A-7 및 B-7으로 부터의 방사에 의해 형성된다. 제7도는 플러그(108 및 110)가 제2위치(제5B도)에 있을 때의 기본 방사형태를 도시한다. 정재파의 위상은
Figure kpo00007
가이드 파장에 의해 이동되어서, 고밀도 영역 S-1은 슬롯 B-1으로 부터의 방사에 의해 형성되고, 영역 S-2은 슬롯 A-2, B-2 및 B-3로 부터의 방사에 의해 형성되고, 영역 S-3은 슬롯 A-4, B-4 및 B-5로 부터의 방사에 의해 형성되고 영역 S-4은 슬롯 A-6, B-6 및 B-7로 부터의 방사에 의해 형성된다. 플러그(98 및 100)를 제1 및 제2위치 사이에서 주기적으로 움직임에 의해서, 이동면에서의 방사형태는 제1 및 제2형태로 스위치 된다.
도시된 예에서 비록 슬롯 배열이 우선적으로 배치되어져 두 개의 방사형태를 제공하더라도, 본 발명의 위상이동장치가 두 처음과 마지막 위치 사이에서 선형 위상 변화를 제공하기 때문에, B-1에서 B-7은 위상이
Figure kpo00008
가이드 파장에 의해 이동될 때 즉, 플러그가 제1 및 제2위치 사이의 중점에 있을 때 최대전력 결합점에서 위치되어진다는 것에 특히 주의해야 한다. 이처럼, 플러그의 배치는 전동기(116)의 적당히 간혈적인 활성에 의해 제어될 수 있어서 이미 설명된 제1 및 제2위치와 이들 두 위치사이의 중간에서의 제3위치에서 휴지를 제공한다. 이 제3위치에서, 플러그는 제3위치에서 휴지동안 도파관에서 제3위상 관계를 설정하는데 이로 인해서
Figure kpo00009
전력 결합점에서 위치된 인접 A 슬롯과 1차 방사기인 교체 B 슬롯으로 제3방사 형태가 나타난다.
본 발명의 위상이동장치로 제공된 바와 같이 위상의 연속범위에 대한 정재파의 위상을 제어하는 역량을 가진 도파관에서 정재파의 위상함수로서 선택적인 여기에 대한 슬롯의 배열을 배치하는데는 개방회로 및 폐회로 종단사이의 스위칭에 의해
Figure kpo00010
가이드 파상 이산 위상이동을 제공하는 종래의 기계적 위상이동장치를 사용하는 것보다 훨씬 더 용이하다는 것이 명백해진다.
여기서 도시되고 설명된 특정한 실시예는 마이크로파 쿠킹오븐에서 본 발명의 위상이동장치를 포함하기 때문에, 구형도 파관의 정재파에 선형위상 이동역량을 제공하는 다른 필요한 수단을 본 발명의 장치는 가질 수 있는 것은 물론이다. 또한, 본 기술에 능숙한 사람은 많은 수정과 변경을 할 수 있다. 그러므로 본 발명의 사상 및 범주를 벗어남 없이 이런 모든 수정 및 변경은 첨부된 청구범위에서 포함된다.

Claims (18)

  1. 서로 대면한 좁고 평행한 한쌍의 벽이 연결되어 있고 정재파 필드에 의해 도파관내의 전장에 외부 소스로부터 마이크로파 에너지를 설정하여 수취하고 그것의 한 단부에서 적용되고 그것의 내부에서 예정된 마이크로파 에너지의 전파 모드를 지원하도록 구성되고, 서로 대면한 넓고 평행한 한쌍의 벽을 포함한 일반적로 횡단면의 속이 빈 도파관내에서 전파되는 마이크로파 에너지의 위상 변화장치에 있어서, 좁은 벽들에 평행한 상기 도파관내에서 연장되고 넓은 벽들에 전기적으로 접속되어 있는 도파관의 타단부에 형성된 격막이, 그 도파관은 두 개의 보조 도파관으로 나누어져 있고, 각 보조 도파관의 총합폭은 미리 예정된 전파 모드를 지지하기에 충분하며, 도파관에 대해 단락회로 종결부를 결정하는 상기 도파관의 한 단부쪽으로 배열되어 있는 주 가장자리를 갖게 구성시키고, 한쌍의 유전체 플러그가 상기 주 가장자리에 대하여 세로 운동을 하도록 각각 상기의 보조 도파관에 장착되어 있고, 상기 주 가장자리에 대한 도파관의 상기 한 단부쪽으로 상기 플러그를 실제적으로 선형으로 변위시켜 정재파의 위상을 변화시키며, 상기 도파관내에서 정재파 필드 형태의 위상을 이상시키기 위해 주 가장자리에 관련된 상기 플러그들을 동작시키는 수단을 특징으로 마이크로파 위상변환장치.
  2. 제1항에 의한 장치에 있어서, 상기 도파관내의 한 단부쪽으로 있는 주 가장자리의 2차 위치방향과 상기 격막의 주 가장자리의 1차위치 분출 사이에서 상기 플러그들의 주기적인 운동과, 도파관내의 정재파 필드 형태의 위상을 주기적으로 이동시키는 수단을 포함한 상기 플러그들을 동작시키는 수단을 특징으로 하는 마이크로파 위상변환장치.
  3. 제1항에 의한 장치에 있어서, 정재파 위상의 이상에서 상기 플러그의 전방변위의 비율이 1 이하인 것을 특징으로 하는 마이크로파 위상변환장치.
  4. 제2항에 의한 장치에 있어서, 상기 도파관에서
    Figure kpo00011
    도파파장 위상의 이상을 하도록 하는 상기 1차위치와 상기 2차위치 사이의 변위를 특징으로 하는 마이크로파 위상변환장치.
  5. 제2항에 의한 장치에 있어서, 상기 보조 도파관들을 상기 1차위치가 실제적으로 채우고 상기 보조 도파관들과 실제적으로 동일한 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로파 위상변환장치.
  6. 서로 대면한 좁고 평행한 한쌍의 벽이 연결되어 있고, 정재파 필드 패턴에 의해 도파관내의 전장에 외부소스로부터 마이크로파 에너지를 설정하여 수취하고, 그것의 한 단부에서 적용되고 그 내부에서 미리 예정된 마이크로파 에너지 전파 모드를 지원하도록 구성되고, 서로 대면한 넓고 평행한 한쌍의 벽을 포함한 일반적으로 직각 횡단면의 속이 빈 도파관내에서 전파되는 마이크로파 에너지의 위상변화장치에 있어서, 격막이 도파관의 타단부에서 형성되고, 상기 넓은 벽에 전기적으로 접속되고 상기 좁은 벽에 평행한 상기 도파관의 내부로 연장되어 있도록 상기 도파관이 두 보조 도파관으로 나누어져 있으며, 각 상기 보조 도파관은 동작주파수에서 컷 오프 특성을 나타내며, 상기 격막이 그 주 가장자리에서 상기 도파관에 대하여 단락회로 종단부를 제공하도록 구성시키고, 한쌍의 유전체 플러그가 상기 보조 도파관들에서 상기 도파관으로 선택적인 세로 운동을 하도록 상기 보조 도파관의 각각에서 수취하도록 구성시키며, 상기 각 보조 도파관에서 상기 도파관으로 상기 플러그들이 선택적으로 평행 운동하도록 하는 수단을 특징으로 하는 마이크로파 위상변환장치.
  7. 제6항에 의한 장치에 있어서, 상기 도파관에서 정재파의 위상이 상기 플러그들이 상기 보조 도파관에서 상기 도파관으로 1보다 작은 위상이상 변위 비율로 동작하는 것과 같이 상기 플러그들의 변위를 실제적으로 선형으로 변화시키는 상기 도파관을 특징으로 하는 마이크로파 위상변환장치.
  8. 제6항에 의한 장치에 있어서, 상기 도파관의 상기 격막의 연장길이가
    Figure kpo00012
    에서
    Figure kpo00013
    의 도파 파장의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 마이크로파 위상변환장치.
  9. 제7항에 의한 장치에 있어서, 상기 플러그가 실제적으로 상기 보조 도파관들에 포함되어 있는 1차위치와 상기 도파관으로 상기 보조 도파관에서 예정된 거리만큼 연장된 상기 플러그들의 2차위치 사이에서 상기 플러그가 작동하도록 상기 플러그를 선택적으로 작동시키는 수단을 특징으로 하는 마이크로파 위상변환장치.
  10. 제9항에 의한 장치에 있어서, 정재파의 위상이 상기 1차위치에서 상기 2차위치로 도파파장의
    Figure kpo00014
    만큼 이동함을 특징으로 하는 마이크로파 위상변환장치.
  11. 쿠킹상자의 한쪽벽을 따라 연장된 속이 빈 직각 급송 도파관으로 된 형태의 마이크로파 쿠킹상자 여기장치가 마이크로파 에너지의 소스는 상기 도파관의 대면하는 벽 사이에 전장이 형성되어 있는 도파관의 한 단부에 접속되고 상기 전장은 예정된 정재파 또는 형태에 의해 이루어져 있고, 도파관은 그 내부에서 예정된 전파 모드를 지지하도록 구성되어 있으며, 도파관내에 정재파의 위상에서 변화하는 합수처럼 변하는 상자에서 방사형태를 지지하기 이해 도파관의 길이를 따라 형성된 격리된 구멍의 배열과 다른 방사형태로 선택적으로 방사되도록 정재파의 위상을 선택적으로 이상시키는 수단으로 구성된 쿠킹상자 여기장치에 있어서, 격막이 도파관의 타단부에 형성되어, 직각 도파관의 좁은 벽에 평행으로 연장되고 그의 넓은 벽에 전기적으로 접속되고, 상기 도파관이 두 보조 도파관으로 나누어져 있고, 예정된 전파 모드를 상기 각 보조 도파관의 총합폭이 충분히 지지하도록 되고, 상기 격막이 도파관의 한 단부쪽을 가리키는 주 가장자리를 갖으며, 도파관에 대해 상기 가장자리는 단락회로 종단점을 정의하도록 되고, 한쌍의 유전체 플러그는 상기 주 가장자리에 대한 세로 운동을 하도록 상기 보조 도파관의 각각에 장착되어 있으며, 정재파의 위상이 상기 운동의 함수로서 변하도록 구성되고, 도파관내에서 정재파의 위상을 이상시켜 상기 주 가장자리에 관하여 상기 유전체 플러그가 선택적으로 동작하도록 하는 수단을 특징으로 하는 마이크로파 위상변환장치.
  12. 제11항에 의한 장치에 있어서, 위상을 변화시키는 전방변위비율이 1보다 작은 상기 주 가장자리에 관하여 마이크로파 에너지의 소스쪽으로 상기 플러그들의 전방변위에 따라 정재파의 위상이 선형으로 변하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 위상변환장치.
  13. 11항에 의한 장치에 있어서, 상기 플러그들은 1차위치에서 이동 가능하며 상기 플러그들은 1차위치에서 이동 가능하며 상기 플러그들의 각 한 표면은 상기 도파관의 내부를 향하고 있으며, 상기 주 가장자리에서 실제적으로 방출되며, 상기 한 표면은 도파관내에
    Figure kpo00015
    도파파장 만큼 위상을 이상시키는 상기 주 가장자리에 관하여 전방으로 충분히 변위되도록 구성된 2차위치를 특징으로 하는 마이크로파 위상변환장치.
  14. 쿠킹상자의 한쪽벽을 따라 연장된 속이 빈 직각 급송도파관으로 된 형태의 마이크로파 쿠킹상자 여기장치가 마이크로파 에너지의 소스는 상기 도파관의 대면하는 벽사이에 전장이 형성되어 있는 도파관의 한단부에 접속되고, 상기 전장은 예정된 정재파 필드 형태에 의해 이루어져 있고, 도파관내에 1차 위상관계가 존재할 때 상자에서 1차 방사형태를 지지하고 도파관내에 2차 위상관계가 존재할 때 상자내에 2차 방사형태를 지지하도록 도파관의 길이를 따라 형성된 격리된 구멍 배열을 포함하고, 1차와 2차 위상관계 사이에서 정재파를 주기적으로 이상시키는 수단으로 구성된 쿠킹상자 여기장치에 있어서, 격막이 도파관의 타단부 가까이 형성되고, 도파관이 구형 도파관의 좁은 격막에 평행하게 연장되고 넓은 벽이 전기적으로 접속되며, 상기 도파관은 두 보조 도파관으로 나누어지고, 예정된 전파 모드를 상기 보조 도파관의 총합폭이 충분히 지지하며, 상기 격막이 도파관의 한 단부를 가리키는 주 가장자리를 갖으며, 상기 가장자리는 도파관에 대해 단락회로 종단점을 정의하도록 하고, 한쌍의 유전체 플러그는 마이크로 에너지의 소스 방향으로 상기 1차위치의 전방과 상기 2차위치와 1차위치사이에 수직운동하도록 상기 보조 도파관의 각각에 장착되고, 상기 1차위치는 도파관에서 정재파에 대하여 1차위상관계와 2차위상관계의 종단점을 가능하게 하고, 상기 1차위상관계와 2차위상관계 사이에서 도파관내의 정재파 전파의 위상관계를 주기적으로 이상시키고 따라서 상기 2차위치와 1차위치 사이에 상기 유전체 플러그가 주기적으로 이동하게 하는 왕복운동 수단을 특징으로 하는 마이크로파 위상변환장치.
  15. 제14항에 의한 장치에 있어서, 도파관내의 상기 격막의 연장된 길이가 도파파장의
    Figure kpo00016
    에서
    Figure kpo00017
    사이에 있는 것을 특징으로 하는 마이크로파 위상변환장치.
  16. 제14항에 의한 장치에 있어서, 상기 1차위치와 상기 2차위치 사이의 변위가 도파관의 도파파장 위상 변위를
    Figure kpo00018
    만큼 도입시키는 것을 특징으로 하는 마이크로파 위상변환장치.
  17. 제14항에 의한 장치에 있어서. 정재파의 위상이 상기 1차 및 2차위치 사이에서 움직이는 상기 플러그들과 같이 상기 플러그의 변위에 따라 선형으로 변하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 위상변환장치.
  18. 제17항에 의한 장치에 있어서, 상기 플러그가 상기 1차 위치의 상기 도파관의 내부에 대면한 각 면을 가지며, 상기 플러그가 상기 주 가장자리와 상기 한 표면과 함께 각 보조 도파관을 상기 1차 위치에서 실제적으로 채우는 것을 특징으로 하는 마이크로파 위상변환장치.
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