RU2253193C2

RU2253193C2 - Microwave oven and method for optimizing its design characteristics

Info

Publication number: RU2253193C2
Application number: RU2003122979/09A
Authority: RU
Inventors: ров О.И. Стол (RU); О.И. Столяров
Original assignee: Санкт-Петербургский государственный университет
Priority date: 2003-07-21
Filing date: 2003-07-21
Publication date: 2005-05-27
Also published as: RU2003122979A

Abstract

FIELD: microwave engineering; treatment of foodstuff, materials, and parts effectively using microwave energy.

SUBSTANCE: phase shifter as one of components designed for matching magnetron and foodstuff chamber is shown to possess greater functional capabilities when used in set of two parallel waveguides. Provision is also made for creating mode of operation in which minimal reflection from empty chamber is attained when the latter is selected according to proposed algorithm. Proposed design of microwave oven is distinguished by optimized characteristics for phase shifter and chamber. Variable easy-to-get-at phase shifter makes it possible to keep watch on cooking process. Method for optimizing design characteristics based on results of simulation is given in description of invention.

EFFECT: reduced cooking time, extended service life of oven handling comprehensive range of foodstuff.

8 cl, 28 dwg

Description

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ), повышает эффективность использования источника СВЧ энергии при его работе на нестандартную нагрузку, в частности магнетрона в микроволновой печи. Это позволяет сократить время обработки продуктов, увеличить срок службы печи, управлять процессом обработки.The invention relates to techniques for ultra-high frequencies (microwave), increases the efficiency of using a microwave energy source when it is working at a non-standard load, in particular a magnetron in a microwave oven. This allows you to reduce the processing time of products, increase the life of the furnace, to control the processing process.

Существует проблема, связанная с особенностями работы источника СВЧ энергии на нестандартную нагрузку. Для микроволновых печей такой нагрузкой является экранированная камера, куда загружаются продукты, подвергаемые обработке. По количеству и характеру взаимодействия с электромагнитным полем продукты могут быть самые разнообразные, поэтому нагрузка может изменяться в широких пределах, в том числе может отличаться от стандартной, создающей согласованный режим. Количественно нагрузка характеризуется импедансом - комплексным сопротивлением. При полном согласовании импеданс нагрузки равен волновому сопротивлению волновода. Режим магнетрона и характер движения электронов внутри его колебательной системы зависят от нагрузки. Связанные с изменением нагрузки явления начали изучать довольно давно. Наиболее полные сведения, отражающие эти явления для конкретного экземпляра магнетрона, дает так называемая диаграмма Рике, измеряемая обычно на предприятии-изготовителе магнетрона. Эта диаграмма представляет собой два семейства кривых на координатной плоскости. В качестве полярных координат часто выбирают фазу и модуль коэффициента отражения около вывода магнетрона, зависящих от импеданса нагрузки. Одно семейство кривых показывает систему кривых постоянной выходной мощности, другое - систему кривых постоянной частоты (изочастот). Параметром изочастоты служит отклонение частоты Δf от частоты в режиме полного согласования выхода магнетрона. Кривые постоянной мощности показаны на этом рисунке для некоторых трех значений мощности Р, причем P₁<Р₂<Р₃. Область фаз коэффициента отражения, где отдаваемая мощность достигает максимального значения, носит название фазы нагрузки. Аналогично, область фаз, где мощность достигает минимального значения, носит название фазы разгрузки. Для дальнейшего изложения существенно отметить, что при фазе нагрузки у многорезонаторных магнетронов наблюдается значительное ухудшение стабильности работы. При фазе разгрузки работа магнетрона более стабильна, но наблюдаются и исключения из этого правила. При изменении загрузки камеры продуктами изменяется нагрузка магнетрона и коэффициент отражения в тракте, подключенном к магнетрону, а рабочая точка на диаграмме Рике, отражающая режим работы, перемещается. Выбор оптимальной связи магнетрона с камерой микроволновой печи является одной из главных задач при разработке печей последнего поколения. Ниже при описании аналогов приведены примеры решения этой задачи. Под эффективным использованием магнетрона следует понимать не только получение достаточно большой мощности, но и создание режима, благоприятного для длительной эксплуатации прибора.There is a problem associated with the peculiarities of the operation of a microwave energy source for a non-standard load. For microwave ovens, such a load is a shielded chamber where the products to be processed are loaded. By the number and nature of interaction with the electromagnetic field, the products can be very diverse, so the load can vary widely, including may differ from the standard, creating a consistent mode. Quantitatively, the load is characterized by impedance - complex resistance. When fully matched, the load impedance is equal to the wave impedance of the waveguide. The magnetron regime and the nature of the motion of electrons inside its oscillatory system depend on the load. The phenomena associated with changes in the load began to be studied for a long time. The most complete information reflecting these phenomena for a specific instance of a magnetron is provided by the so-called Ricket diagram, usually measured at the manufacturer of a magnetron. This diagram represents two families of curves on the coordinate plane. As the polar coordinates, the phase and the modulus of the reflection coefficient near the output of the magnetron, depending on the load impedance, are often chosen. One family of curves shows a system of curves of constant output power, another - a system of curves of constant frequency (isofrequencies). The isofrequency parameter is the deviation of the frequency Δf from the frequency in the mode of complete matching of the magnetron output. Constant power curves are shown in this figure for some three power values P, with P ₁ <P ₂ <P ₃ . The phase domain of the reflection coefficient, where the power delivered reaches its maximum value, is called the load phase. Similarly, the phase region where the power reaches its minimum value is called the unloading phase. For further discussion, it is essential to note that during the loading phase, multiresonator magnetrons exhibit a significant deterioration in the stability of operation. During the unloading phase, the operation of the magnetron is more stable, but exceptions to this rule are observed. When the camera loading changes with the products, the magnetron load and the reflection coefficient in the path connected to the magnetron change, and the operating point on the Rike diagram, which reflects the operating mode, moves. The choice of the optimal connection between the magnetron and the microwave chamber is one of the main tasks in the development of the latest generation of furnaces. Below, when describing analogues, examples of solving this problem are given. The effective use of a magnetron should be understood not only to obtain a sufficiently large power, but also to create a regime favorable for long-term operation of the device.

В микроволновой печи известно использование четвертьволнового трансформатора для согласования камеры с волной H₀₁ прямоугольного волновода. Трансформирующие свойства фильтра использованы для согласования импедансов - выходного импеданса магнетрона и импеданса камеры, подключенной к волноводу.In a microwave oven, it is known to use a quarter-wave transformer to align the camera with the H ₀₁ wave of a rectangular waveguide. The transforming properties of the filter are used to match the impedances — the output impedance of the magnetron and the impedance of the camera connected to the waveguide.

Для согласования магнетрона с нагруженной камерой может использоваться неотражающий фазовращатель в подводящем волноводном фидере. Геометрия фазовращателя выбирается так, чтобы подобрать импеданс камеры с учетом загрузки к требуемому для магнетрона, регулируя только электрические характеристики волновода без потребности в изменении физической конфигурации печи или волновода.To match the magnetron with the loaded chamber, a non-reflective phase shifter can be used in the inlet waveguide feeder. The phase shifter geometry is chosen so as to select the camera impedance taking into account the load to the magnetron required, adjusting only the electrical characteristics of the waveguide without the need to change the physical configuration of the furnace or waveguide.

Приведены также сведения о микроволновой печи, обеспечивающей введение микроволновой энергии по двум волноводам к камере для приготовления пищи через каждую из двух противоположных стенок. Микроволновая энергия подается от одиночного микроволнового источника, один из волноводов удлиняют, чтобы обеспечить "эффект длинной линии", под которым понимается эффект взаимной компенсации отраженных волн в каждом из волноводов.Information is also provided on a microwave oven that provides microwave energy through two waveguides to a cooking chamber through each of two opposite walls. Microwave energy is supplied from a single microwave source, one of the waveguides is extended to provide a "long line effect", which is understood as the effect of mutual compensation of reflected waves in each of the waveguides.

Улучшенная система питания для микроволновой печи может включать дополнительные элементы, выступающие в камеру печи и служащие для согласования лопастей мешалки, способствующей возбуждению в камере большего числа мод (собственных полей) для более равномерной обработки продуктов.An improved microwave oven power supply system may include additional elements protruding into the furnace chamber and serving to coordinate the mixer blades, which contributes to the excitation of a larger number of modes (proper fields) in the chamber for more uniform processing of the products.

Одним из вариантов фазовращателя для микроволновой печи служит установленная в питающем волноводе диэлектрическая лопасть, вращаемая проходящим через него потоком воздуха. Кроме согласующего эффекта подобная лопасть оказывает эффект пространственного сканирования поля в объеме камеры, улучшая равномерность распределения энергии.One of the variants of the phase shifter for the microwave oven is a dielectric blade mounted in the supply waveguide and rotated by an air stream passing through it. In addition to the matching effect, such a blade has the effect of spatial scanning of the field in the chamber volume, improving the uniformity of energy distribution.

Описанные элементы выравнивания импедансов камеры и магнетрона объединены с элементом их связи по СВЧ-полю. Такая конструкция позволяет обеспечить увеличенное излучение в центральной части нагревающегося объема, куда помещаются продукты.The described elements of the alignment of the impedances of the chamber and magnetron are combined with the element of their coupling in the microwave field. This design allows for increased radiation in the central part of the heating volume where the products are placed.

Известный вариант согласования камеры печи, Через апертуру (окно с подобранными размерами) в корпусе камеры поступает микроволновая энергия. Металлический лоток или вращающийся столик с обрабатываемым продуктом расположен определенным образом относительно апертуры. Это расположение выбрано так, чтобы при отсутствии продукта не происходило эффективной передачи мощности в рабочий объем. В результате продукт является нагрузкой для магнетрона и способствует увеличению поступающей в рабочий объем мощности, передача мощности автоматически увеличивается пропорционально загрузке продовольствия в камере. Аналогичная идея использована, но обращается внимание еще на предотвращение опасности типа аварийного облучения за счет поступления в пустую камеру уменьшенного потока СВЧ-энергии.A well-known option for matching the furnace chamber. Microwave energy is supplied through the aperture (a window with selected dimensions) in the chamber body. The metal tray or rotating table with the processed product is located in a certain way relative to the aperture. This arrangement is chosen so that in the absence of the product there is no efficient transfer of power to the working volume. As a result, the product is a load for the magnetron and contributes to an increase in the power supplied to the working volume, the power transfer automatically increases in proportion to the load of food in the chamber. A similar idea was used, but attention is also being paid to the prevention of hazards such as accidental exposure due to the arrival of a reduced microwave energy stream into an empty chamber.

Целям лучшего согласования магнетрона с обрабатываемым продуктом служит и специальная пленка, из которой делается пакет для обрабатываемого продукта. Такой пакет способствует лучшему проникновению энергии в продукт без нагревания самой пленки. Подобный способ согласования продуктов нашел широкое распространение, что подтверждается серией патентов, в которых использован тот же принцип с вариациями его конкретной реализации (ЕР 0650905, JP 7231846, DE 69413492).The purpose of better coordination of the magnetron with the processed product is also a special film, from which the bag for the processed product is made. This package contributes to better energy penetration into the product without heating the film itself. A similar method of harmonization of products is widespread, as evidenced by a series of patents that use the same principle with variations of its specific implementation (EP 0650905, JP 7231846, DE 69413492).

Известна микроволновая печь, которая включает датчик для считывания данных о загрузке продовольствия, микроЭВМ для управления печью, устройство согласования по импедансу, привод механизма согласования. В результате обеспечивается генерация микроволн максимальной выходной мощности под контролем микропроцессора для каждого режима, выбираемого пользователем. Датчик чувствует изменение нагрузки в процессе приготовления пищи и передает данные на микроЭВМ. Использование данных о загрузке продуктов предложено коллективом авторов (CHOI JOON S. (KR), KANG HYOUNG J. (KR); LEE YOUNG M (KR)) и получило распространение при проектировании микроволновых печей. Имеется серия эквивалентных патентов тех же авторов (JP 2627730B2, JP 7176378, CN 1063608B, CN 1108023).A microwave oven is known, which includes a sensor for reading food loading data, a microcomputer for controlling the oven, an impedance matching device, and a matching mechanism drive. The result is the generation of microwaves of maximum output power under the control of a microprocessor for each mode selected by the user. The sensor senses a load change during cooking and transmits data to the microcomputer. The use of product loading data was proposed by a team of authors (CHOI JOON S. (KR), KANG HYOUNG J. (KR); LEE YOUNG M (KR)) and has gained widespread use in the design of microwave ovens. There is a series of equivalent patents by the same authors (JP 2627730B2, JP 7176378, CN 1063608B, CN 1108023).

Волноводный трансформатор, преобразующий линейно поляризованную волну H₀₁ прямоугольного волновода в волну круговой поляризации, одновременно может служить и для целей согласования импедансов.A waveguide transformer that converts a linearly polarized wave H _{01 of a} rectangular waveguide into a wave of circular polarization can simultaneously serve for the purpose of matching impedances.

Известно устройство для введения микроволновой энергии в камеру для нагрева материалов и продуктов, в котором согласующая часть имеет поперечное сечение, увеличивающееся в сторону нагревающейся камеры.A device is known for introducing microwave energy into a chamber for heating materials and products, in which the matching part has a cross section that increases towards the heating chamber.

Известна система передачи и распределения энергии для микроволновой печи, для которой в пределах камеры рядом с апертурой установлена отражающая диафрагма, чтобы более эффективно шло предохранение от прямого засвечивания камеры микроволновой энергией. Это способствует более слабому проникновению энергии в камеру при слабой загрузке, не требующей максимальной мощности.A known system for transmitting and distributing energy for a microwave oven, for which a reflective diaphragm is installed within the chamber next to the aperture, is more effective in protecting against direct exposure of the chamber to microwave energy. This contributes to a weaker penetration of energy into the chamber with a weak load that does not require maximum power.

Согласующее устройство микроволновой печи известно и представляет собой прямоугольный волновод стандартного поперечного сечения со стороны магнетрона и расширяющийся в плоскости широкой стенки до размера, способствующего возбуждению волны Н₀₅. Два возбуждающих отверстия камеры для продуктов располагаются на расстоянии четверти длины волны в волноводе от стенок.The matching device of the microwave oven is known and is a rectangular waveguide of standard cross section on the side of the magnetron and expanding in the plane of the wide wall to a size that facilitates the excitation of the H ₀₅ wave. Two exciting holes of the product chamber are located at a quarter of the wavelength in the waveguide from the walls.

В устройстве для СВЧ-нагрева обрабатываемый СВЧ-энергией продукт является согласованной нагрузкой полуоткрытой коаксиальной линии, а коэффициент стоячей волны при отсутствии продукта равен бесконечности.In the device for microwave heating, the product processed by microwave energy is the coordinated load of the half-open coaxial line, and the standing wave coefficient in the absence of the product is infinity.

Для повышения напряженности СВЧ-поля в зоне расположения биологического объекта предложена конкретная конструкция камеры из радиопрозрачного материала.To increase the intensity of the microwave field in the area of the biological object, a specific design of the chamber is made of radiolucent material.

Для улучшения равномерности распределения поля в зоне расположения продукта предложены различные распределители поля, например в виде вибраторов на радиопрозрачном предохранительном колпаке, отделяющем волновод от камеры по воздушной среде.To improve the uniformity of the field distribution in the product location zone, various field distributors are proposed, for example, in the form of vibrators on a radio-transparent safety cap that separates the waveguide from the chamber in air.

Режим бегущей волны для пустой камеры реализуется в микроволновой печи, снабженной металлическим отражателем и диэлектрической подложкой по форме отражателя с нанесенным резистивным слоем, в котором происходит поглощение энергии.The traveling wave mode for an empty chamber is realized in a microwave oven equipped with a metal reflector and a dielectric substrate in the form of a reflector with a resistive layer deposited in which energy is absorbed.

Этот слой используется как дополнительный источник инфракрасного излучения.This layer is used as an additional source of infrared radiation.

Излучающая известная система микроволновой печи снабжена набором доступных для пользователя сменных элементов, позволяющих изменять распределение энергии с учетом особенностей обрабатываемого продукта, в том числе продукта малого объема.The known microwave system is equipped with a set of replaceable elements available to the user, which allows changing the energy distribution taking into account the characteristics of the processed product, including the small volume product.

Расширение области равномерного нагрева за счет оптимизации поля в камере микроволновой печи, возбуждаемой двумя излучающими элементами, также известно.The expansion of the uniform heating region by optimizing the field in the chamber of a microwave oven excited by two radiating elements is also known.

Устройство для СВЧ-нагрева выполнено с использованием экранированных ленточных линий с переменным волновым сопротивлением, связанных с коаксиальным выходом генератора СВЧ. Геометрия линий выбрана таким образом, что для большого количества разнообразных продуктов КСВ в тракте генератора не превышает 2.The device for microwave heating is made using shielded tape lines with variable wave impedance associated with the coaxial output of the microwave generator. The geometry of the lines is chosen in such a way that for a large number of various products of SWR in the generator path does not exceed 2.

В микроволновой печи, имеющей функцию настройки импеданса, предусмотрено размещение датчика электрического поля камеры и поворотного металлического отражателя в волноводе. Устройство, чувствительное к выходному сигналу датчика, изменяет угол поворота отражателя в соответствии с изменением загрузки камеры. Начальный угол поворота соответствует выбранной за стандартную водяной загрузке в 300-500 мл. Датчик интенсивности поля в камере предложен коллективом авторов (KINOSHITA HIROSHI (JP); FUKUI MASATUGU (JP); UNO MASAYUKI (JP); MINAKAWA HIROSHI (JP)), они являются авторами ряда эквивалентных патентов (ЕР 0552807, AU 3198593, AU 657032, KR 9601673, DE 69306002).In a microwave oven having an impedance adjustment function, it is provided that the electric field sensor of the camera and the rotary metal reflector are placed in the waveguide. A device that is sensitive to the output signal of the sensor changes the angle of rotation of the reflector in accordance with the change in camera load. The initial angle of rotation corresponds to 300-500 ml selected for a standard water load. The field intensity sensor in the chamber was proposed by a team of authors (KINOSHITA HIROSHI (JP); FUKUI MASATUGU (JP); UNO MASAYUKI (JP); MINAKAWA HIROSHI (JP)), they are the authors of several equivalent patents (EP 0552807, AU 3198593, AU 65703293, AU 65703293, AU 65703293 KR 9601673, DE 69306002).

Основной недостаток перечисленных выше известных устройств состоит в невозможности обеспечения эффективной работы магнетрона при изменении загрузки камеры микроволновой печи в широких пределах. Этот недостаток обусловлен особенностями магнетрона, которые пояснены ниже.The main disadvantage of the above known devices is the inability to ensure the effective operation of the magnetron when changing the load of the chamber of the microwave oven over a wide range. This disadvantage is due to the features of the magnetron, which are explained below.

При оценке эффективности приведенных выше технических решений полезно обратиться к диаграмме Рике. Максимальная выходная мощность получается в фазе нагрузки и эта мощность возрастает при росте модуля коэффициента отражения, отсчитываемого по диаграмме. Однако такой режим характеризуется интенсивным отражением энергии СВЧ в колебательную систему магнетрона, возрастанием в ней электромагнитного поля и существенным изменением характера движения электронов. В сильном поле так называемые "правильнофазные электроны" с большей энергией ударяются об анод, возникающее дополнительное разогревание анода можно уменьшить введением более мощного радиатора, предусмотренного конструкцией магнетрона. Другая часть электронов (неправильнофазная) в сильном поле с большей энергией ударяется о катод и компенсация этого эффекта конструкцией магнетрона не предусмотрена. Эта первая особенность, которую надо учитывать при выборе рабочей точки на диаграмме Рике. Этой особенностью в значительной степени объясняется упомянутая выше нестабильная работа магнетрона в режиме фазы нагрузки.When evaluating the effectiveness of the above technical solutions, it is useful to refer to the Rike diagram. The maximum output power is obtained in the load phase and this power increases with the increase of the reflection coefficient module, which is measured according to the diagram. However, such a regime is characterized by intense reflection of microwave energy into the oscillatory system of the magnetron, an increase in the electromagnetic field in it, and a significant change in the nature of the motion of electrons. In a strong field, the so-called "right-phase electrons" hit the anode with greater energy, the additional heating of the anode that occurs can be reduced by introducing a more powerful radiator provided by the magnetron design. Another part of the electrons (wrong phase) in a strong field with a higher energy hits the cathode, and the magnetron is not intended to compensate for this effect. This is the first feature to consider when choosing an operating point on a Rike diagram. This feature largely explains the aforementioned unstable operation of the magnetron in the load phase mode.

Вторая особенность работы магнетрона на нагрузку, которая явно не отражается на диаграмме Рике, состоит в том, что вдоль кривых постоянной мощности изменяются модуль и фаза коэффициента отражения, но ряд параметров, характеризующих подводимую мощность от источника питания и КПД, остаются неизменными. В классическом варианте построения диаграммы Рике постоянным остается ток от источника питания. Если на последнее обратить внимание, то напрашивается вывод о том, что уменьшенная микроволновая мощность при фазе разгрузки совсем не должна сопровождаться уменьшением поля в колебательной системе магнетрона с вытекающими отсюда последствиями в отношении стабильности работы. Бомбардировка катода электронами уменьшает срок службы магнетрона.The second feature of the magnetron's work on the load, which is not clearly reflected in the Rike diagram, is that along the constant power curves the modulus and phase of the reflection coefficient change, but a number of parameters characterizing the supplied power from the power source and efficiency remain unchanged. In the classic version of the construction of the Rike diagram, the current from the power source remains constant. If we pay attention to the latter, we can conclude that the reduced microwave power during the unloading phase should not be accompanied by a decrease in the field in the magnetron oscillatory system with the ensuing consequences regarding the stability of operation. Electron bombardment of the cathode reduces the life of the magnetron.

Третья особенность, которую следует учесть при оценке эффективности приведенных выше технических решений, состоит в конструкции вывода энергии магнетрона. Вывод энергии обычно сопрягается с выбранным стандартным волноводным трактом, элементы настройки устройства связи магнетрона с трактом обычно не учитывают особенности подключения тракта к камере печи. Разумным ориентиром в выборе выходного сопротивления магнетрона, связанного с определенным трактом передачи энергии, является волновое сопротивление тракта.The third feature that should be taken into account when evaluating the effectiveness of the above technical solutions is the construction of magnetron energy output. The energy output is usually interfaced with the selected standard waveguide path, the settings for connecting the magnetron with the path usually do not take into account the features of connecting the path to the furnace chamber. A reasonable guideline in choosing the output impedance of a magnetron associated with a particular energy transfer path is the wave impedance of the path.

На основании изложенного следует вывод, что оптимальной рабочей областью для магнетрона является область малого по модулю коэффициента отражения. С помощью устройства согласования, которое не имеет элементов настройки, доступных для пользователя микроволновой печи, как правило, невозможно обеспечить эффективную работу магнетрона на нагрузку при изменении нагрузки в широких пределах. Иначе говоря, такие устройства согласования не обеспечивают эффективной обработки продуктов при произвольной их загрузке в камеру печи. В этом заключается главный недостаток технических решений, использующих неперестраиваемые устройства согласования. Несогласованность импедансов пустой камеры и магнетрона полезна с точки зрения безопасности пользователя (защиты его от излучения вне печи), но не обеспечивает эффективной работы магнетрона в том понимании эффективности, которое было приведено выше. Сложность подбора согласующей пленки для произвольных продуктов является недостатком этого технического решения.Based on the foregoing, it follows that the optimal working region for the magnetron is the region of a small modulus of reflection coefficient. With the matching device, which does not have tuning elements available for the user of the microwave oven, as a rule, it is impossible to ensure the effective operation of the magnetron on the load when the load changes over a wide range. In other words, such matching devices do not provide efficient processing of products during their arbitrary loading into the furnace chamber. This is the main drawback of technical solutions using non-tunable matching devices. The inconsistency of the impedances of the empty chamber and the magnetron is useful from the point of view of user safety (protecting it from radiation outside the furnace), but does not ensure the effective operation of the magnetron in the sense of efficiency that was given above. The complexity of the selection of matching film for arbitrary products is the disadvantage of this technical solution.

Недостатком устройств, в которых применено автоматическое согласование загруженной камеры, является использование довольно сложных и дорогих устройств, сам элемент согласования не приспособлен к широкой вариации загрузки, а индикация загрузки камеры по количеству и форме продукта или интенсивности суммарного поля в определенном месте очень приблизительно связана с реальной нагрузкой магнетрона. О реальной нагрузке магнетрона обычно судят по интенсивности отраженной волны.The disadvantage of devices that use automatic matching of a loaded camera is the use of rather complex and expensive devices, the matching element itself is not adapted to a wide load variation, and the indication of camera loading by the quantity and shape of the product or the intensity of the total field in a certain place is very approximately related to the real magnetron load. The actual magnetron load is usually judged by the intensity of the reflected wave.

Ряд усовершенствований, посвященных улучшению равномерности распределения поля в зоне расположения продукта, не гарантирует достаточно малую мощность, отраженную в магнетроне. В этом заключается недостаток. Следует отметить, что использование набора доступных для пользователя сменных элементов не рассчитано на улучшение режима согласования, хотя в принципе позволяет поставить задачу согласования магнетрона с широким набором загружаемых в камеру продуктов.A number of improvements dedicated to improving the uniformity of field distribution in the product location zone do not guarantee a sufficiently low power reflected in the magnetron. This is the disadvantage. It should be noted that the use of a set of replaceable elements available to the user is not designed to improve the matching mode, although in principle it allows us to set the task of matching the magnetron with a wide range of products loaded into the camera.

Предложенный вариант согласования магнетрона в значительной степени (особенно для стадии обработки, близкой к готовности продукта) заменяет СВЧ-обработку инфракрасной. Последнее более просто и дешевле достигается с использованием источника энергии постоянного тока или тока промышленной частоты. В этом недостаток предложенного варианта согласования.The proposed option for matching the magnetron to a large extent (especially for the processing stage close to the readiness of the product) replaces the microwave treatment with infrared. The latter is more simply and cheaper achieved using a direct current energy source or industrial frequency current. This is the disadvantage of the proposed coordination option.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство, описанное в US 4079221, выбранное в качестве прототипа. Микроволновая печь имеет магнетронный источник СВЧ-энергии, камеру для загрузки обрабатываемых продуктов, соединенную с источником волноводным фидером. Для согласования камеры используется неотражающий фазовращатель, помещенный в фидере. С помощью фазовращателя электрические характеристики фидера настраиваются так, чтобы магнетрон функционировал эффективно и безопасно. Геометрия фазовращателя выбрана из условия согласования импеданса камеры печи с учетом загрузки к требуемому для магнетрона. Такая корректировка по импедансу может быть выполнена без потребности в изменении физической конфигурации печи или волновода. Конструкция фазовращателя рассчитана для настройки к среднему импедансу загруженной камеры. С помощью фазовращателя удается также скорректировать режим согласования и для слабой загрузки (слабого поглощения СВЧ-энергии в камере), чтобы магнетрон функционировал в безопасном режиме. Фазовращатель, таким образом, не только помогает в достижении максимума мощности, но также служит для защиты магнетрона от отраженной энергии.Closest to the proposed invention is the device described in US 4079221, selected as a prototype. The microwave oven has a magnetron source of microwave energy, a chamber for loading processed products, connected to a source by a waveguide feeder. To coordinate the camera, a non-reflective phase shifter located in the feeder is used. Using a phase shifter, the electrical characteristics of the feeder are adjusted so that the magnetron functions efficiently and safely. The geometry of the phase shifter is selected from the condition of matching the impedance of the furnace chamber, taking into account the load required for the magnetron. Such impedance correction can be performed without the need to change the physical configuration of the furnace or waveguide. The design of the phase shifter is designed to adjust to the average impedance of a loaded camera. Using the phase shifter, it is also possible to adjust the matching mode for weak loading (weak absorption of microwave energy in the chamber) so that the magnetron functions in a safe mode. Thus, the phase shifter not only helps to achieve maximum power, but also serves to protect the magnetron from reflected energy.

Недостатком известного устройства является ограниченная эффективность использования магнетрона при вариации загрузки камеры продуктами, обусловленная ограничениями диапазона согласуемых импедансов, налагаемыми возможностью регулировки только фазы, в то время как для выхода по диаграмме Рике в область желаемого рабочего режима требуется регулировка помимо фазы и модуля коэффициента отражения. Говоря иначе, имеются определенные ограничения на загрузку камеры печи, соответствующую эффективному использованию магнетрона. Для потребителя этот недостаток проявляется в менее эффективной обработке продукта, увеличении времени обработки, снижении ресурса и срока службы магнетрона, а также самой микроволновой печи по сравнению с работой магнетрона на согласованную нагрузку.A disadvantage of the known device is the limited efficiency of using a magnetron when varying the loading of the camera with products, due to the limitations of the range of matched impedances imposed by the ability to adjust only the phase, while to go out according to the Rike diagram to the region of the desired operating mode, adjustment is required in addition to the phase and the reflection coefficient module. In other words, there are certain restrictions on the loading of the furnace chamber, corresponding to the effective use of the magnetron. For the consumer, this drawback is manifested in less efficient product processing, increased processing time, reduced resource and service life of the magnetron, as well as the microwave oven itself, compared with the operation of the magnetron for a coordinated load.

Известны способы оптимизации конструктивных элементов микроволновых печей. Соотношение между согласуемыми импедансами известны для четвертьволнового трансформатора, фильтра, различных моделей пленки. Согласующие свойства плавных переходов также использованы. Недостатком этих известных способов согласования является сложность их применения в условиях вариации согласуемой нагрузки, которые возникают при изменении загрузки камеры продуктами.Known methods for optimizing the structural elements of microwave ovens. The relationship between matched impedances is known for a quarter-wave transformer, filter, and various film models. Matching properties of smooth transitions are also used. The disadvantage of these known matching methods is the difficulty of their application in conditions of variation of the coordinated load that occurs when the camera load changes with products.

Способ, основанный на создании системы автоматического регулирования, также известен. Его недостатком является неоптимальный выбор параметров, от которых зависит сигнал управления для микрокомпьютера (микропроцессора). Размер и вес загруженных в камеру продуктов влияют на режим согласования камеры с магнетроном весьма опосредованно. Непосредственным показателем режима согласования и доли отраженной мощности в магнетрон являются коэффициенты отражения или стоячей волны в волноводе, к которому подключен магнетрон. Аналогичное утверждение относится и к интенсивности микроволнового поля в определенном месте камеры.A method based on the creation of an automatic control system is also known. Its disadvantage is the non-optimal choice of parameters on which the control signal for the microcomputer (microprocessor) depends. The size and weight of the products loaded into the camera affect the mode of matching the camera with the magnetron very indirectly. A direct indicator of the matching mode and the fraction of reflected power in the magnetron are the reflection coefficients or of the standing wave in the waveguide to which the magnetron is connected. A similar statement applies to the intensity of the microwave field at a specific location in the chamber.

Способ согласования резонатора с подводящим волноводом использован для измерения поверхностного сопротивления высокопроводящих и сверхпроводящих материалов. Способ основан на достижении критической связи волновода и резонатора с помещенным в него образцом, последний по поглощающим свойствам мало отличается от металлических стенок. Применительно к микроволновой печи это означает принципиальную возможность согласования пустой (не загруженной продуктами) камеры с магнетроном.The method of matching the resonator with the input waveguide is used to measure the surface resistance of highly conductive and superconducting materials. The method is based on achieving a critical connection between the waveguide and the resonator with the sample placed in it; the latter differs little from the metal walls in absorbing properties. In the case of a microwave oven, this means that it is possible in principle to coordinate an empty (not loaded with food) chamber with a magnetron.

Наиболее близким аналогом к предложенному способу оптимизации конструктивных параметров микроволновой печи является способ, использованный в прототипе.The closest analogue to the proposed method for optimizing the design parameters of the microwave oven is the method used in the prototype.

В микроволновой печи, имеющей волновод для подачи энергии с фазовращателем, использованы известные соотношения между согласуемыми импедансами для неотражающего фазовращателя. Недостатком его является упомянутое ограничение на диапазон согласуемых импедансов. В качестве примера можно привести крайний случай, когда выход магнетрона согласован с волноводом, но не согласован с камерой. В этом случае изменение фазы, вносимое фазовращателем, эквивалентное изменению длины волновода, не оказывает согласующего эффекта. Как и при описании известных устройств, для потребителя указанный недостаток проявляется в менее эффективной обработке продукта, увеличении времени обработки, снижении ресурса и срока службы магнетрона по сравнению с согласованным режимом, а также срока службы самой микроволновой печи.In a microwave oven having a waveguide for supplying energy with a phase shifter, the known relations between the matched impedances for a non-reflective phase shifter are used. Its disadvantage is the mentioned limitation on the range of coordinated impedances. As an example, we can cite the extreme case when the magnetron output is matched to the waveguide but not matched to the camera. In this case, the phase change introduced by the phase shifter, equivalent to the change in the waveguide length, does not have a matching effect. As with the description of known devices, for the consumer, this drawback is manifested in a less efficient processing of the product, an increase in processing time, a decrease in the life and service life of the magnetron compared with the agreed mode, as well as the service life of the microwave oven itself.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности обработка продукта, сокращение времени обработки, увеличение срока эксплуатации печи и ресурса магнетрона до значений, приближающихся к значениям в согласованном режиме.The technical result of the invention is to increase the efficiency of product processing, reducing processing time, increasing the life of the furnace and the life of the magnetron to values approaching values in a consistent mode.

Этот технический результат относится и к современным микроволновым печам, имеющим несколько (до 10) режимов обработки по напряжению, которые определяются напряжением, подаваемым на анод магнетрона. При большей величине и более постоянном во времени напряжении обработка продуктов производится более интенсивно даже при значительных отражениях от камеры, а при достижении порога нагрева магнетрона в некоторых вариантах печей предусмотрено срабатывание реле и отключение питания печи. Полученный технический результат относится к каждому из режимов по напряжению и позволяет избежать указанного перегрева.This technical result applies to modern microwave ovens that have several (up to 10) voltage processing modes, which are determined by the voltage supplied to the magnetron anode. With a larger value and a more constant voltage over time, the products are processed more intensively even with significant reflections from the camera, and when the magnetron heating threshold is reached, in some furnace options a relay is activated and the furnace is turned off. The technical result obtained relates to each of the voltage modes and avoids the specified overheating.

Технический результат достигается тем, что в известной микроволновой печи, состоящей из камеры для загрузки продуктов, магнетрона, соединенного с камерой фидером в виде прямоугольного волновода, содержащего неотражающий фазовращатель, в соответствии с изобретением волновод со стороны камеры симметрично разделен на два парциальных волновода продольной перегородкой из высокопроводящего материала, установленной параллельно широкой стенке волновода, а фазовращатель размещен в одном из парциальных волноводов.The technical result is achieved by the fact that in the known microwave oven, consisting of a chamber for loading products, a magnetron connected to the camera by a feeder in the form of a rectangular waveguide containing a non-reflective phase shifter, in accordance with the invention, the waveguide from the side of the chamber is symmetrically divided into two partial waveguides by a longitudinal partition from highly conductive material mounted parallel to the wide wall of the waveguide, and the phase shifter is placed in one of the partial waveguides.

Технический результат достигается также тем, что перегородка и узкие стенки парциальных волноводов имеют выступы.The technical result is also achieved by the fact that the partition and narrow walls of the partial waveguides have protrusions.

Технический результат достигается также тем, что изгибы волновода выполнены в плоскости широкой стенки.The technical result is also achieved by the fact that the bends of the waveguide are made in the plane of the wide wall.

Технический результат достигается также тем, что фазовращатель, размещенный в одном из парциальных волноводов, выполнен в виде неперестраиваемого фазовращателя и имеет параметры для создания оптимального сдвига фазы, обеспечивающего малые отражения в магнетрон при вариации загрузки камеры в широких пределах.The technical result is also achieved by the fact that the phase shifter, located in one of the partial waveguides, is made in the form of a non-tunable phase shifter and has parameters for creating an optimal phase shift, which provides small reflections to the magnetron when the camera load varies over a wide range.

Технический результат достигается еще и тем, что параметры неперестраиваемого фазовращателя определяются по графику зависимости коэффициента отражения от частоты при излучении парциальных волноводов в открытое пространство из условия совпадения частоты минимума коэффициента отражения с частотой магнетрона.The technical result is also achieved by the fact that the parameters of the non-tunable phase shifter are determined from the graph of the reflection coefficient versus frequency when partial waveguides are emitted into open space from the condition that the frequency of the minimum of the reflection coefficient coincides with the magnetron frequency.

Технический результат достигается еще и тем, что неперестраиваемый фазовращатель, размещенный в одном из парциальных волноводов, выполнен в виде двух оппозитных высокопроводящих вставок, имеющих форму трапеции в продольном сечении и закрепленных вдоль узких стенок парциального волновода, а определяемым по графику параметром является толщина вставок, отсчитываемая в направлении, ортогональном узким стенкам.The technical result is also achieved by the fact that the non-tunable phase shifter located in one of the partial waveguides is made in the form of two opposed highly conductive inserts having a trapezoidal shape in longitudinal section and fixed along the narrow walls of the partial waveguide, and the thickness determined by the graph is the parameter in the direction orthogonal to the narrow walls.

Технический результат достигается еще и тем, что в волновод со стороны магнетрона помещен индикатор отраженной волны, а фазовращатель, расположенный в одном из парциальных волноводов, выполнен в виде перестраиваемого фазовращателя.The technical result is also achieved by the fact that the reflected wave indicator is placed in the waveguide from the side of the magnetron, and the phase shifter located in one of the partial waveguides is made in the form of a tunable phase shifter.

Технический результат достигается кроме того тем, что камера для загрузки продуктов имеет оптимальные размеры, определяемые из условия близости к нулю коэффициента отражения от пустой камеры на частоте магнетрона.The technical result is achieved in addition to the fact that the chamber for loading products has optimal sizes, determined from the condition that the reflection coefficient from an empty chamber at zero frequency of the magnetron is close to zero.

Технический результат достигается, помимо этого, использованием способа оптимизации конструктивных параметров микроволновой печи, согласно которому обеспечение малых отражений в магнетрон при вариации загрузки камеры в широких пределах осуществляют выбором оптимальных параметров неперестраиваемого фазовращателя и размеров камеры, при этом измеряют частотную зависимость коэффициента отражения при излучении парциальных волноводов в открытое пространство, а параметры неперестраиваемого фазовращателя выбирают по их значению при совпадении частоты минимума коэффициента отражения с частотой магнетрона; измеряют коэффициент отражения от исходной незагруженной камеры, определяют частоту близкого к нулю минимума, находят отношение частоты магнетрона к этой частоте и по нему определяют оптимальные внутренние размеры камеры микроволновой печи по формулам a₂=a₁/g, b₂=b₁/g, с₂=c₁/g, гдеThe technical result is achieved, in addition, by using a method for optimizing the design parameters of a microwave oven, according to which the small reflections in the magnetron when varying the loading of the chamber are widely controlled by choosing the optimal parameters of the non-tunable phase shifter and the dimensions of the chamber, while the frequency dependence of the reflection coefficient is measured during the emission of partial waveguides in open space, and the parameters of the non-tunable phase shifter are selected according to their value at confluence frequency minimum of the reflection coefficient with the frequency of the magnetron; measure the reflection coefficient from the initial unloaded chamber, determine the frequency of a minimum close to zero, find the ratio of the magnetron frequency to this frequency and determine the optimal internal dimensions of the microwave chamber by the formulas a ₂ = a ₁ / g, b ₂ = b ₁ / g, c ₂ = c ₁ / g, where

a₁, b₁, c₁ - внутренние размеры исходной камеры;a ₁ , b ₁ , c ₁ - internal dimensions of the original chamber;

a₂, b₂, c₂ - оптимальные внутренние размеры камеры;a ₂ , b ₂ , c ₂ - optimal internal dimensions of the chamber;

g=f_m/f₀;g = f _m / f ₀ ;

f_m - частота магнетрона;f _m is the magnetron frequency;

f₀ - частота близкого к нулю минимума.f ₀ is the frequency of a minimum close to zero.

Общая схема предложенной микроволновой печи представлена на фиг.2 и 3. Печь содержит ряд известных элементов, перечисленных ниже. Прямоугольный корпус микроволновой камеры 1 имеет стенки 2, 3, 4, 5 - соответственно левая, правая, верхняя и нижняя стенки. На нижней стенке расположен поворотный столик 6 для более равномерной во времени обработки продуктов. Корпус 7 магнетронного блока закреплен около верхней и правой стенок, там же может располагаться вентилятор (воздуходувка) 8, поток воздуха от него проходит через радиатор 9 магнетрона и частично направляется в камеру. Коаксиальный возбудитель 10 микроволновой энергии расположен в прямоугольном волноводе 11, с которым образует коаксиально-волноводный переход. Волновод 11 располагается на верхней стенке 4 и имеет на одном конце упомянутый коаксиально-волноводный переход, а на другом конце - прямоугольный изгиб 14 в виде волноводного уголка, чтобы микроволновая энергия направлялась в камеру через отверстие 13 в верхней стенке. Через специальные отверстия в широкой стенке волновода 11 около радиатора 9 (не показанные на рисунке) поток воздуха может частично проникать в этот волновод и по нему через отверстие 13 направляться в камеру. Это способствует дополнительному нагреву продуктов и препятствует проникновению в волновод веществ, возникающих в процессе обработки продуктов. Возможно конструктивное выполнение, когда поток воздуха не направляется в камеру, тогда конец волновода, обращенный к камере, закрывается диэлектрической крышкой, прозрачной для СВЧ-энергии (на рисунках диэлектрическая крышка не показана). Вентилятор 8 может располагаться на основании (станине) 16 микроволновой печи, это показано в виде элемента 15, тогда воздух к радиатору магнетрона поступает по гибкому рукаву, не показанному на рисунке. Пространство правее правой стенки 3 и выше основания 16 предназначено для размещения элементов блока питания магнетрона (трансформатора, выпрямителя, конденсатора) и блоков электронного управления.The general scheme of the proposed microwave oven is presented in FIGS. 2 and 3. The oven contains a number of known elements, listed below. The rectangular housing of the microwave chamber 1 has walls 2, 3, 4, 5 - respectively the left, right, upper and lower walls. On the bottom wall there is a rotary table 6 for a more even processing of products in time. The case 7 of the magnetron block is fixed near the upper and right walls, a fan (blower) 8 can also be located there, the air flow from it passes through the magnetron radiator 9 and is partially directed to the chamber. The coaxial pathogen 10 of microwave energy is located in a rectangular waveguide 11, with which it forms a coaxial waveguide transition. The waveguide 11 is located on the upper wall 4 and has at the one end the coaxial waveguide transition, and at the other end has a rectangular bend 14 in the form of a waveguide corner so that microwave energy is directed into the chamber through the hole 13 in the upper wall. Through special openings in the wide wall of the waveguide 11 near the radiator 9 (not shown in the figure), an air stream can partially penetrate into this waveguide and be directed through the hole 13 into the chamber. This contributes to additional heating of the products and prevents the penetration into the waveguide of substances arising during the processing of products. A constructive implementation is possible when the air flow is not directed into the chamber, then the end of the waveguide facing the chamber is closed by a dielectric cover transparent to microwave energy (a dielectric cover is not shown in the figures). The fan 8 can be located on the base (bed) 16 of the microwave oven, this is shown in the form of an element 15, then the air to the magnetron radiator enters through a flexible sleeve, not shown in the figure. The space to the right of the right wall 3 and above the base 16 is designed to accommodate the elements of the magnetron power supply (transformer, rectifier, capacitor) and electronic control units.

Технический результат в микроволновой печи достигается элементами, расположенными в волноводе 11, а также выбором размеров микроволновый камеры по методике, описанной ниже. Волновод 11 со стороны камеры разделен на два одинаковых парциальных волновода. В одном из парциальных волноводов помещен фазовращатель. Фазовращатель может быть неперестраиваемым, дающим постоянный фазовый сдвиг (фиг.2) или перестраиваемым (фиг.3). Решение ряда задач и результаты экспериментальных исследований, относящихся к предложенному устройству, пока не нашли отражения в литературе и изложены в приложениях.The technical result in the microwave oven is achieved by the elements located in the waveguide 11, as well as by the choice of the size of the microwave chamber according to the procedure described below. The waveguide 11 from the side of the chamber is divided into two identical partial waveguides. A phase shifter is placed in one of the partial waveguides. The phase shifter can be non-tunable, giving a constant phase shift (figure 2) or tunable (figure 3). The solution of a number of problems and the results of experimental studies related to the proposed device have not yet been reflected in the literature and are presented in the applications.

Перестраиваемый фазовращатель 19 располагается в парциальном волноводе основного волновода 11, который продолжен вдоль правой стенки 3 камеры с помощью Н-уголка 14а (фиг.3). В продолженной части 11а волновода 11 имеется отверстие 20 в общей широкой стенке со вспомогательным волноводом 21, который на одном конце имеет согласованную нагрузку 22, а на другом - детекторную секцию 23. Элементы 11а, 20-22 образуют направленный ответвитель. Сигнал с детекторной секции с помощью коаксиального кабеля подается на индикаторный прибор, регистрирующий интенсивность отраженной волны, например на микроамперметр (на фиг.3 не показан). Этот же прибор полезно использовать в качестве очень простого регистратора интенсивности микроволнового поля около печи. Предельные уровни допустимого для человека потока СВЧ-энергии (10 мкВт/см² и несколько меньшие) достаточно просто регистрируются с помощью антенны-витка, СВЧ-детектора и микроамперметра. Виток 24 с детектором располагаются около дверцы и прикрыты декоративным колпачком. Регистрация по микроамперметру уровня отраженной волны либо уровня излучения около дверцы коммутируется переключателем (эти элементы на фиг.3 не показаны, так как связаны с чисто инженерными решениями).The tunable phase shifter 19 is located in the partial waveguide of the main waveguide 11, which is extended along the right wall 3 of the chamber using the H-corner 14a (Fig.3). In the continued part 11a of the waveguide 11 there is an opening 20 in a common wide wall with an auxiliary waveguide 21, which has a matched load 22 at one end and a detection section 23 at the other. Elements 11a, 20-22 form a directional coupler. Using the coaxial cable, the signal from the detector section is fed to an indicator device that records the intensity of the reflected wave, for example, to a microammeter (not shown in FIG. 3). The same device is useful to use as a very simple recorder of the microwave field intensity near the furnace. The maximum levels of a microwave energy flux acceptable for a person (10 μW / cm ² and slightly lower) are quite easily recorded using an antenna coil, a microwave detector, and a microammeter. Turn 24 with the detector are located near the door and covered with a decorative cap. Registration by the microammeter of the level of the reflected wave or the radiation level near the door is switched by a switch (these elements are not shown in Fig. 3, since they are associated with purely engineering solutions).

Функционирование предложенного устройства основано на использовании выявленных при численном моделировании более широких согласующих возможностей фазовращателя, включенного в волноводный тракт, который в направлении распространения волны разделен на два парциальных волновода, на экспериментальном подтверждении этих возможностей на физической модели микроволновой печи, а также на использовании особенностей возбуждения камеры как электромагнитного резонатора вблизи критической связи с подводящим волноводным трактом.The functioning of the proposed device is based on the use of the broader matching capabilities of the phase shifter, which was included in the waveguide path, which is divided into two partial waveguides in the direction of wave propagation, which was experimentally confirmed on the physical model of the microwave oven, and also on the use of the camera excitation features as an electromagnetic resonator near a critical connection with a waveguide path.

Пример конкретной реализации микроволновой печи с неперестраиваемым фазовращателем показан на фиг.2 и 4-6. На фиг.4 изображен участок волновода 11 с дополнительными элементами. Со стороны, обращенной к камере, волновод разделен на два одинаковых парциальных волновода тонкой металлической перегородкой 12. Технологически такое разделение может быть выполнено без изготовления специального волновода путем пропиливания щелей в узких стенках стандартного волновода по толщине перегородки, размещением перегородки соответствующей формы так, чтобы ее края немного выступали снаружи волновода, и припаиванием этих краев к стенкам волновода снаружи.An example of a specific implementation of a microwave oven with a non-tunable phase shifter is shown in FIGS. 2 and 4-6. Figure 4 shows a portion of the waveguide 11 with additional elements. From the side facing the chamber, the waveguide is divided into two identical partial waveguides with a thin metal partition 12. Technologically, such a separation can be performed without making a special waveguide by sawing slots in the narrow walls of a standard waveguide along the thickness of the partition, by placing a partition of the corresponding shape so that its edges protruded slightly outside the waveguide, and by soldering these edges to the walls of the waveguide from the outside.

Две оппозитные металлические вставки 17 образуют фазовращатель. Они прижаты к узким стенкам одного из парциальных волноводов винтами 18. Эти вставки имеют форму прямой четырехгранной призмы с основанием в виде равнобочной трапеции. Более детально форма вставки показана на фиг.5а. Грань, прижатая к стенке волновода, имеет внутреннюю область, чем обеспечивается более полное замыкание токов по контуру грани без заметного проникновения микроволнового поля между этой гранью и стенкой волновода. Такие вставки используются для точного подбора их толщины в режиме измерений.Two opposed metal inserts 17 form a phase shifter. They are pressed against the narrow walls of one of the partial waveguides by screws 18. These inserts are in the form of a straight tetrahedral prism with a base in the form of an isosceles trapezoid. In more detail, the shape of the insert is shown in figa. The face pressed against the waveguide wall has an internal region, which provides a more complete closure of currents along the edge contour without noticeable penetration of the microwave field between this face and the waveguide wall. Such inserts are used to accurately select their thickness in the measurement mode.

Вставки для волноводного тракта от магнетрона к камере реальной микроволновой печи показаны на фиг.5b. Форма вставки в части, расположенной в волноводе, такая же, как описано выше, а небольшое изменение всей формы этой вставки позволяет расположить обе вставки в подготовленных для них отверстиях парциального волновода и припаять снаружи. Это дает возможность использовать вставки при мощности магнетрона.Inserts for the waveguide path from the magnetron to the chamber of a real microwave oven are shown in FIG. 5b. The shape of the insert in the part located in the waveguide is the same as described above, and a slight change in the entire shape of this insert allows you to place both inserts in the holes of the partial waveguide prepared for them and solder them outside. This makes it possible to use inserts with the power of the magnetron.

На фиг.6 показано выполнение изгиба волновода в плоскости магнитного поля в виде Н-уголка и сопряжение волновода с камерой. Согласованный изгиб рассчитывается по известной методике. Конец волновода, расположенный в камере, имеет выступы 25 вдоль узких стенок и выступ 26 общей широкой стенки парциальных волноводов 12 (перегородки). Эти выступы отмечены серым цветом. Такая конструкция обеспечивает одинаковую форму парциальных волноводов на участке изгиба, делает эти волноводы идентичными и способствует лучшему согласованию по сравнению с Е-уголком, а также позволяет уменьшить взаимное проникновение возбуждающих волн в соседние парциальные волноводы. Эти волны имеют определенный сдвиг по фазе и их проникновение в соседние парциальные волноводы не способствует согласованию.Figure 6 shows the implementation of the bending of the waveguide in the plane of the magnetic field in the form of an H-corner and the conjugation of the waveguide with the camera. Coordinated bending is calculated by a known method. The end of the waveguide located in the chamber has protrusions 25 along the narrow walls and a protrusion 26 of the common wide wall of the partial waveguides 12 (partitions). These tabs are grayed out. This design provides the same shape of the partial waveguides in the bending section, makes these waveguides identical and contributes to better matching as compared to the E-corner, and also reduces the mutual penetration of the exciting waves into adjacent partial waveguides. These waves have a certain phase shift and their penetration into neighboring partial waveguides does not contribute to matching.

Способ оптимизации конструктивных параметров микроволновой печи предусматривает измерение коэффициента отражения при излучении парциальных волноводов в открытое пространство и подбор параметров неперестраиваемого фазовращателя до совпадения частоты минимума коэффициента отражения с частотой магнетрона. Способ предусматривает также измерение коэффициента отражения от некоторой исходной прямоугольной незагруженной камеры, в качестве которой целесообразно использовать камеру от уже разработанной микроволновой печи. Камера должна быть рассчитана на возбуждение от прямоугольного волновода выбранного поперечного сечения. В такой камере размеры оптимизированы с точки зрения состава собственных полей и зависящей от этого состава равномерности нагрева продуктов на вращающемся столике. Дополнительная оптимизация размеров камеры производится изменением на одну и ту же относительную величину трех основных размеров исходной камеры для получения критической связи с одним из собственных полей.A method for optimizing the design parameters of a microwave oven involves measuring the reflection coefficient when the partial waveguides are emitted into the open space and selecting parameters of the non-tunable phase shifter until the frequency of the minimum reflection coefficient matches the frequency of the magnetron. The method also includes measuring the reflection coefficient from some initial rectangular unloaded chamber, for which it is advisable to use a camera from an already developed microwave oven. The camera should be designed for excitation from a rectangular waveguide of the selected cross section. In such a chamber, the dimensions are optimized from the point of view of the composition of their own fields and the uniformity of heating of products on a rotating table depending on this composition. Additional optimization of the camera’s size is done by changing the same three basic dimensions of the original camera by one and the same to obtain a critical connection with one of its own fields.

Пример установки для измерения коэффициента отражения приведен на схеме фиг.7. Основными блоками установки являются панорамный измеритель КСВ 27 и макет микроволновой камеры 35, в нашем случае был использован прибор типа Р2-57. Измеритель состоит из нескольких элементов, выполняющих определенные функции, эти элементы показаны на фиг.7. Выходной фланец направленного ответвителя 33 соединяется с макетом микроволновой камеры 35 либо с помощью описанного выше согласующего устройства с оппозитными вставками в парциальном волноводе, либо с помощью отрезка волновода, длину которого можно выбирать. Последнее реализует возможности согласования для прототипа. Вся совокупность элементов, показанных на фиг.7, образует физическую модель микроволновой печи. Параметром, относительно которого происходит моделирование, служит коэффициент отражения.An example installation for measuring reflection coefficient is shown in the diagram of Fig.7. The main units of the installation are the panoramic measuring device KSV 27 and the breadboard model of the microwave chamber 35, in our case a device of the type P2-57 was used. The meter consists of several elements that perform certain functions, these elements are shown in Fig.7. The output flange of the directional coupler 33 is connected to the breadboard of the microwave chamber 35 either using the matching device described above with opposed inserts in the partial waveguide, or using a length of the waveguide, the length of which can be selected. The latter implements matching capabilities for the prototype. The whole set of elements shown in Fig.7, forms a physical model of a microwave oven. The parameter relative to which the simulation takes place is the reflection coefficient.

Предварительный выбор толщины и средней длины вставок проводится по известной формуле, отражающей зависимость волнового числа волны в волноводе от размеров его поперечного сечения. Формула приближенно учитывает изменение волнового числа на участке волновода со вставками. Берется несколько завышенное значение толщины. Это позволяет под контролем в режиме измерений уменьшить толщину до оптимальной величины, о чем сказано ниже. Измерения, относящиеся к подбору толщины вставок, заключаются в определении коэффициента отражения от излучающего конца волновода со вставками, когда вместо магнетрона к волноводу подключен прибор для измерения отражений, например панорамный измеритель КСВ, а излучающий конец располагается не в камере, а в свободном пространстве. Иначе говоря, измерения проводятся по схеме фиг.7, но при отсутствии камеры. В этом случае каждый парциальный волновод на излучающем конце в силу симметрии оказывается нагруженным на одинаковые импедансы с небольшим по модулю коэффициентом отражения. Расчеты свойств тройника, образованного областью разделения волновода на два парциальных волновода, показали, что в этом случае минимум коэффициента отражения как функции частоты получается для определенного сдвига фазы фазовращателя, который можно считать оптимальным для нагрузки, импеданс которой варьируется в широких пределах. Под контролем в режиме измерений следует уменьшить рассчитанную толщину вставок до оптимальной величины, дающей минимум коэффициента отражения на частоте магнетрона. Это иллюстрируется на фиг.8 применительно к волноводу для физической модели микроволновой печи. Для модели частота магнетрона считается равной 4,05 ГГц.A preliminary choice of the thickness and average length of the inserts is carried out according to the well-known formula, which reflects the dependence of the wave number of the wave in the waveguide on the size of its cross section. The formula approximately takes into account the change in the wave number in the section of the waveguide with inserts. A slightly overestimated thickness value is taken. This allows under control in the measurement mode to reduce the thickness to the optimum value, as described below. Measurements related to the selection of the thickness of the inserts consist in determining the reflection coefficient from the radiating end of the waveguide with inserts, when instead of a magnetron a device for measuring reflections is connected to the waveguide, for example, a panoramic SWR meter, and the radiating end is not in the chamber, but in free space. In other words, the measurements are carried out according to the scheme of Fig.7, but in the absence of a camera. In this case, by virtue of symmetry, each partial waveguide at the radiating end is loaded with identical impedances with a small reflection coefficient in absolute value. Calculations of the properties of the tee formed by the region of separation of the waveguide into two partial waveguides showed that in this case the minimum reflection coefficient as a function of frequency is obtained for a certain phase shift of the phase shifter, which can be considered optimal for a load whose impedance varies widely. Under control in the measurement mode, the calculated thickness of the inserts should be reduced to an optimum value that gives a minimum of the reflection coefficient at the magnetron frequency. This is illustrated in FIG. 8 as applied to a waveguide for a physical model of a microwave oven. For the model, the magnetron frequency is considered equal to 4.05 GHz.

Для всей предложенной волноводной конструкции микроволновой печи, изображенной на фиг.2 и 3, должно быть выполнено стандартное условие независимой работы отдельных элементов СВЧ-тракта, а именно расстояние между элементами тракта должно быть не очень малым, например превышать половину длины волны в волноводе. Речь идет о таких элементах, как коаксиально-волноводный переход для магнетрона, область разделения волновода на два парциальных волновода, вставки, изгиб волновода, направленный ответвитель. Оценки показывают, что это условие можно выполнить для печи с неперестраиваемым фазовращателем (фиг.2) при расположении волновода 11 вдоль верхней стенки камеры.For the entire proposed waveguide design of the microwave oven shown in FIGS. 2 and 3, the standard condition for the independent operation of individual elements of the microwave path must be met, namely, the distance between the path elements must not be very small, for example, exceed half the wavelength in the waveguide. We are talking about such elements as a coaxial waveguide transition for a magnetron, the region of separation of the waveguide into two partial waveguides, inserts, bending of the waveguide, directional coupler. Estimates show that this condition can be fulfilled for a furnace with a non-tunable phase shifter (Fig. 2) when the waveguide 11 is located along the upper wall of the chamber.

Размеры камеры выбираются так, чтобы на частоте магнетрона возбуждался, по крайней мере, один тип колебаний вблизи критической связи с возбуждающим волноводом. Для этого проводят измерения и подбор размеров камеры по изложенному ниже алгоритму, основанному на свойстве пропорционального изменения собственной длины волны при изменении всех размеров резонатора в одно и то же число раз (на одну и ту же относительную величину). Это свойство часто называют принципом электродинамического моделирования. Ниже приводятся этапы этого алгоритма.The dimensions of the chamber are chosen so that at least one type of oscillation is excited at the magnetron frequency near the critical coupling with the exciting waveguide. To do this, measure and select the size of the camera according to the algorithm described below, based on the property of proportional changes in the natural wavelength when all the dimensions of the resonator are changed in the same number of times (by the same relative value). This property is often called the principle of electrodynamic modeling. The following are the steps for this algorithm.

Этап 1. Для некоторой исходной незагруженной камеры проводятся измерения по схеме фиг.7 и определяются частоты, на которых наблюдается резкое падение коэффициента отражения с частотой. Назовем их критическими частотами. Пример получающейся частотной характеристики приведен на фиг.9 применительно к физической модели.Stage 1. For some initial unloaded camera, measurements are performed according to the scheme of Fig. 7 and frequencies are determined at which a sharp drop in the reflection coefficient with frequency is observed. We will call them critical frequencies. An example of the resulting frequency response is shown in FIG. 9 as applied to a physical model.

Этап 2. Если критических частот не наблюдается на частотах, не слишком далеких от частоты магнетрона, то конструктивно изменяют связь волновода с резонатором и переходят к этапу 1. Если критическая частота выбрана, переходят к этапу 3. Для изменения связи либо варьируют размер h части волновода, заходящей в камеру (показан на фиг.6, но при измерениях изгибы волновода могут отсутствовать), либо угол между стенками волновода и стенками камеры при сохранении ортогональности оси волновода стенке, через которую волновод заходит в камеру. Вариацию угла удобно проводить, если макет камеры возбуждается от измерительного прибора через волновод, не имеющий изгибов.Stage 2. If critical frequencies are not observed at frequencies not too far from the magnetron frequency, then constructively change the connection of the waveguide with the resonator and go to step 1. If the critical frequency is selected, go to step 3. To change the coupling, either vary the size h of the waveguide part 6, entering the chamber (shown in Fig. 6, but there may be no bends in the waveguide during measurements), or the angle between the walls of the waveguide and the walls of the chamber while maintaining the orthogonality of the axis of the waveguide to the wall through which the waveguide enters the chamber. The angle variation is conveniently carried out if the camera model is excited from the measuring device through a waveguide that does not have bends.

Изгибы волновода выполняются при заключительной компоновке всех элементов микроволновой печи.The waveguide bends are performed during the final layout of all elements of the microwave oven.

Этап 3. Находят отношение g частоты магнетрона к критической частоте и изготовляют резонатор, все внутренние размеры которого равны внутренним размерам исходной камеры, поделенным на величину g, в соответствии с формулойStep 3. Find the ratio g of the magnetron frequency to the critical frequency and produce a resonator, all of whose internal dimensions are equal to the internal dimensions of the original chamber, divided by g, in accordance with the formula

a₂=a₁/g, b₂=b₁/g, c₂=c₁/g, гдеa ₂ = a ₁ / g, b ₂ = b ₁ / g, c ₂ = c ₁ / g, where

a₁, b₁, с₁ - внутренние размеры исходной камеры;a ₁ , b ₁ , s ₁ - internal dimensions of the original chamber;

g=f_m/f₀;g = f _m / f ₀ ;

f_m - частота магнетрона;f _m is the magnetron frequency;

Этап 4. Проверяют экспериментально совпадение критической частоты с частотой магнетрона.Step 4. Experimentally verify the coincidence of the critical frequency with the magnetron frequency.

Небольшая расстройка частот устраняется регулировкой степени введения волновода в резонатор либо введением в резонатор прикрепленного к стенке и подобранного металлического образца (это эквивалентно деформации стенки), либо небольшим изменением размера резонатора. Необходимость последнего хорошо ощущается при небольшом прогибе стенки. Если при прогибе стенки внутрь происходит выравнивание упомянутых выше частот и наступают явления, характерные для критической связи и передаваемые кривой 1 на фиг.10а, то размер между соответствующими стенками следует уменьшить. Подбор размеров резонатора полезно проводить на макете резонатора с тонкими стенками для легкого выполнения прогибов.A small frequency mismatch is eliminated by adjusting the degree of introduction of the waveguide into the resonator either by introducing a metal sample attached to the wall and selected into the cavity (this is equivalent to wall deformation), or by a small change in the size of the resonator. The need for the latter is well felt with a slight deflection of the wall. If during the deflection of the wall inward, the above-mentioned frequencies are aligned and the phenomena characteristic of critical coupling occur and transmitted by curve 1 in Fig. 10a, then the size between the corresponding walls should be reduced. It is useful to select the dimensions of the resonator on a prototype of a resonator with thin walls for easy deflection.

Ограничение интервала между частотой магнетрона и частотой минимума связано с необходимостью слабого изменения состава возбуждаемых собственных полей для загруженной камеры. Добротность возбуждаемых собственных полей даже для слабо загруженной камеры, как показали измерения, не превышает 10. Это видно из сопоставления экспериментальных результатов (фиг.11-14) с составом собственных полей для камеры физической модели на фиг.15. Интервал частот по отношению к частоте магнетрона оценивается поэтому величиной 5%.The limitation of the interval between the magnetron frequency and the minimum frequency is associated with the need for a weak change in the composition of the excited eigenfields for a loaded camera. The quality factor of the excited intrinsic fields even for a lightly loaded camera, as shown by measurements, does not exceed 10. This can be seen from a comparison of the experimental results (Figs. 11-14) with the composition of the intrinsic fields for the camera of the physical model in Fig. 15. The frequency interval with respect to the magnetron frequency is therefore estimated at 5%.

Изменение угла между стенками волновода и стенками камеры, которое может потребоваться в п.2, является наиболее сложным, реально приводит к необходимости изготовления макета камеры с подвижной стенкой. Такого изменения желательно избегать. Простейшие оценки изменения состава возбуждаемых собственных полей для загруженной камеры дают ограничение на косинус изменения этого угла, который не должен сильно отличаться от 1. Вариация угла по этой причине возможна в пределах до 20°.The change in the angle between the walls of the waveguide and the walls of the chamber, which may be required in clause 2, is the most complex, which actually leads to the need to make a prototype of the camera with a moving wall. It is advisable to avoid such a change. The simplest estimates of changes in the composition of the excited eigenfields for a loaded camera give a constraint on the cosine of the change in this angle, which should not differ greatly from 1. Variation of the angle for this reason is possible up to 20 °.

Специально говорить о дверце камеры при изменении размеров камеры нет необходимости, если критическая частота не сильно отличается от частоты магнетрона, а дверца рассчитывается на частоту магнетрона.There is no need to specifically talk about the camera door when changing the size of the camera, if the critical frequency does not differ much from the frequency of the magnetron, and the door is calculated on the frequency of the magnetron.

К настоящему времени эффективность действия фазовращателя в виде двух оппозитных вставок в парциальном волноводе проверена экспериментально на физической модели микроволновой печи, схема которой приведена на фиг.7.To date, the effectiveness of the phase shifter in the form of two opposed inserts in a partial waveguide has been experimentally verified on a physical model of a microwave oven, the circuit of which is shown in Fig.7.

Измерения проведены в лаборатории электроники СВЧ НИИ радиофизики Санкт-Петербургского государственного университета и проиллюстрированы на фиг.11-14. На этих рисунках приведены примеры сравнения коэффициентов отражения при наличии согласующего фазовращателя в парциальном волноводе и его отсутствии. Согласующий эффект наблюдается в некоторой области частот вблизи расчетной частоты магнетрона 4,05 ГГц.The measurements were carried out in the electronics laboratory of the microwave research institute of radiophysics of St. Petersburg State University and are illustrated in figures 11-14. The figures show examples of comparison of reflection coefficients in the presence of a matching phase shifter in a partial waveguide and its absence. The matching effect is observed in a certain frequency range near the calculated magnetron frequency of 4.05 GHz.

Предложенная конструкция изгиба волновода в экспериментальной проверке не нуждается, так как хорошо известна возможность создания на одной частоте слабо отражающих изгибов прямоугольного волновода.The proposed waveguide bend design does not need to be experimentally verified, since the possibility of creating weakly reflecting bends of a rectangular waveguide at the same frequency is well known.

Экспериментально проверена также на физической модели микроволновой печи возможность достижения критической связи прямоугольного волновода со слабо загруженной (в том числе пустой) камерой. Камера для микроволновой печи является многомодовой и упомянутая возможность заранее не очевидна. Это позволяет использовать свойства возбуждаемого собственного поля, а именно, уменьшение коэффициента отражения при достижении критической связи, возрастание интенсивности поля при уменьшении поглощения энергии в камере. Последнее способствует выравниванию во времени интенсивности поля в месте расположения продукта при его перемещении вместе с поворотным столиком. Эти эффекты проиллюстрированы на фиг.10.The possibility of achieving a critical connection between a rectangular waveguide and a weakly loaded (including empty) camera was also experimentally verified on a physical model of a microwave oven. The microwave oven is multi-mode and the mentioned feature is not obvious in advance. This allows you to use the properties of the excited intrinsic field, namely, a decrease in the reflection coefficient upon reaching the critical coupling, an increase in the field intensity with a decrease in energy absorption in the chamber. The latter contributes to the equalization in time of the field intensity at the location of the product during its movement together with the turntable. These effects are illustrated in FIG. 10.

Результаты математического моделирования процессов в порциальных волноводах, позволили сделать вывод о возможности достижения еще более оптимальных условий согласования при наличии в парциальном волноводе не постоянного (неперестраиваемого), а переменного (перестраиваемого) фазовращателя и введении в волноводный тракт печи индикатора интенсивности отраженной от камеры и направленной к магнетрону волны. Это видно из примеров на фиг.16 и фиг.17. Если с помощью постоянного фазовращателя приходится ориентироваться на некоторый оптимальный сдвиг фазы при вариации загрузки, то переменный (перестраиваемый) фазовращатель позволяет выбрать сдвиг фазы, оптимальный для конкретной загрузки. В качестве переменного фазовращателя хорошо подходит известная конструкция в виде диэлектрической пластины, расположенной внутри волновода параллельно узкой стенке. Изменение фазового сдвига получают при перемещении пластины ортогонально узкой стенке с помощью двух диэлектрических штырьков, проходящих через эту стенку и разнесенных вдоль волновода на расстояние около четверти длины волноводной волны. Последнее обеспечивает минимальное отражение от штырьков и отверстий. Со штырьками связан механизм перемещения пластины и отсчета ее положения. Как элемент микроволновой печи шкала отсчета положения пластины может быть проградуирована в терминах, характеризующих загрузку камеры.The results of mathematical modeling of processes in partial waveguides led to the conclusion that it is possible to achieve even more optimal matching conditions if the partial waveguide does not have a constant (non-tunable) but a variable (tunable) phase shifter and introduces an intensity indicator reflected from the camera and directed to the waveguide path of the furnace magnetron waves. This can be seen from the examples in FIG. 16 and FIG. If with the help of a constant phase shifter you have to focus on some optimal phase shift with load variations, then a variable (tunable) phase shifter allows you to choose a phase shift that is optimal for a particular load. As a variable phase shifter, the well-known design in the form of a dielectric plate located inside the waveguide parallel to a narrow wall is well suited. A change in the phase shift is obtained by moving the plate orthogonally to a narrow wall using two dielectric pins passing through this wall and spaced along the waveguide at a distance of about a quarter of the waveguide wavelength. The latter provides minimal reflection from pins and holes. A mechanism for moving the plate and counting its position is connected to the pins. As an element of a microwave oven, the reference scale of the position of the plate can be graduated in terms that characterize the loading of the camera.

Основным элементом индикатора отраженной волны является направленный ответвитель (НО). С волноводной системой микроволновой печи хорошо сопрягается простейший по конструкции известный НО с одним круглым отверстием связи и дополнительным волноводом, параллельным основному волноводу. Такой НО использован в конструкции микроволновой печи на фиг.3. При выборе критической длины волны волноводов, в

раз большей длины волны магнетрона в свободном пространстве, направленность НО теоретически обращается в бесконечность, а практически становится весьма высокой. Это существенно для практически полного устранения влияния более мощной падающей волны на работу индикатора. Для выбранной за стандартную частоты магнетрона 2,45 Ггц приведенное выше соотношение между длинами волн выполняется при размере широкой стенки волновода 8,66 см.The main element of the reflected wave indicator is a directional coupler (BUT). The waveguide system of the microwave oven is well matched by the simplest known BUT with a single circular communication hole and an additional waveguide parallel to the main waveguide. Such BUT is used in the design of the microwave oven in figure 3. When choosing the critical wavelength of the waveguides, in

times the wavelength of the magnetron in free space, the directivity of the BUT theoretically goes to infinity, and practically becomes very high. This is essential for the almost complete elimination of the influence of a more powerful incident wave on the operation of the indicator. For the 2.45 GHz frequency selected for the standard magnetron frequency, the above relationship between wavelengths is fulfilled with a wide waveguide wall size of 8.66 cm.

В конструктивном выполнении микроволновой печи, изображенной на фиг.3, по желанию потребителей возможны различия с точки зрения дизайна, доступности управления фазовращателем и наблюдения за показаниями индикаторного прибора. Показания индикаторного прибора для отраженной волны в процессе обработки продуктов изменяются со временем. Периодические изменения связаны с вращением столика, на котором располагается продукт. Кроме того, показания индикатора изменяются по мере готовности продукта. Снижение мощности по мере готовности продукта в печи возможно при минимальном уровне отражений за счет изменения режима по напряжению.In the design of the microwave oven shown in figure 3, at the request of consumers, differences are possible from the point of view of design, the availability of control of the phase shifter and monitoring the readings of the indicator device. The indications of the indicator device for the reflected wave during the processing of products vary with time. Periodic changes are associated with the rotation of the table on which the product is located. In addition, the indicator readings change as the product is ready. Reducing power as the product is ready in the furnace is possible with a minimum level of reflections due to a change in voltage mode.

Волноводное устройство удовлетворяет требованиям по электрической прочности при использовании магнетронов, обычно применяемых в бытовых микроволновых печах с пиковой мощностью до 5 кВт.The waveguide device meets the requirements for electric strength when using magnetrons, usually used in household microwave ovens with peak power up to 5 kW.

Предложенное изобретение позволяет более эффективно проводить обработку продуктов, сократить время обработки, увеличить срок эксплуатации печи. Наличие индикатора отраженной волны дает возможность оптимизировать процесс обработки, своевременно устранять отклонения от нормального режима. Сигнал с индикатора является более информативным и оптимальным по сравнению с аналогами для создания в дальнейшем системы автоматического регулирования режима микроволновых печей с использованием микропроцессора. Возможности последнего, по мнению некоторых специалистов, пока реализуются для печи на 10%. Использование изобретения в фирмах, занятых усовершенствованием микроволновых печей и изготовлением печей нового поколения, будет способствовать прогрессу в применении СВЧ-электроники в бытовых, хозяйственных и производственных целях.The proposed invention allows more efficient processing of products, reduce processing time, increase the life of the furnace. The presence of the reflected wave indicator makes it possible to optimize the processing process, timely eliminate deviations from the normal mode. The signal from the indicator is more informative and optimal in comparison with analogs for the creation in the future of a system of automatic regulation of microwave ovens using a microprocessor. The capabilities of the latter, according to some experts, are so far being implemented for the furnace by 10%. The use of the invention in firms engaged in the improvement of microwave ovens and the manufacture of new generation furnaces will contribute to the progress in the application of microwave electronics for domestic, household and industrial purposes.

Claims

1. A microwave oven, consisting of a chamber for loading products, a magnetron connected to the camera by a feeder in the form of a rectangular waveguide containing a non-reflective phase shifter, characterized in that the waveguide from the side of the chamber is symmetrically divided into two partial waveguides by a longitudinal partition made of highly conductive material installed parallel to a wide the wall of the waveguide, and the phase shifter is located in one of the partial waveguides.

2. The microwave oven according to claim 1, characterized in that the partition and narrow walls of the partial waveguides have protrusions in the chamber.

3. The microwave oven according to claim 1, characterized in that the waveguide bends are made in the plane of the wide wall.

4. The microwave oven according to claim 1, characterized in that the phase shifter, located in one of the partial waveguides, is made in the form of a non-tunable phase shifter with optimal parameters.

5. The microwave oven according to claim 4, characterized in that the non-tunable phase shifter, located in one of the partial waveguides, is made in the form of two opposed highly conductive inserts having a trapezoidal shape in longitudinal section and fixed along the narrow walls of the partial waveguide, and the optimum parameter is the thickness inserts measured in the direction orthogonal to the narrow walls.

6. The microwave oven according to claim 1, characterized in that the reflected wave indicator is placed in the waveguide from the side of the magnetron, and the phase shifter located in one of the partial waveguides is made in the form of a tunable phase shifter.

7. The microwave oven according to claim 1, characterized in that the chamber for loading products has optimal sizes.

8. A method for optimizing the design parameters of a microwave oven containing a magnetron connected to the camera for loading products with a rectangular waveguide, divided from the camera side into two partial waveguides, one of which contains a non-tunable phase shifter, and based on providing small reflections to the magnetron, characterized in that carry out the selection of the optimal size of the camera and the parameters of the phase shifter, while pre-measuring the reflection coefficient from the original unloaded camera, determine the hour tot f ₀ close to zero minimum, find the ratio of the magnetron frequency to this frequency and determine the optimal internal dimensions of the chamber of the microwave oven according to the formulas

a ₂ = a ₁ / g, b ₂ = b ₁ / g, c ₂ = c ₁ / g,

where a ₁ , b ₁ , c ₁ - the internal dimensions of the original chamber;

a ₂ , b ₂ , c ₂ - optimal internal dimensions of the chamber;

g = f _m / f ₀ ;

f _m is the magnetron frequency,

first, the frequency dependence of the reflection coefficient is measured when the partial waveguides are emitted into the open space, and the parameters of the non-tunable phase shifter are selected according to their value when the frequency of the minimum of the reflection coefficient coincides with the magnetron frequency.