[其他]利用裂縫天線饋能的微波加熱器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 101986000003424
• 申請(qǐng)日: 1986-05-22
• 公開（公告）號(hào): CN86103424B
• 公開（公告）日: 1988-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃慶發(fā)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子工業(yè)部計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程研究所
• 代理公司: 電子工業(yè)部專利服務(wù)中心
• 代理人: 張占榜

本發(fā)明是利用裂縫天線饋能的微波加熱器，屬于微波加熱技術(shù)領(lǐng)域。本微波加熱器的一壁裝有饋能波導(dǎo)，加熱器壁和饋能波導(dǎo)壁重合的壁上分布著饋能的裂縫天線。該微波加熱器加熱均勻、效率高、進(jìn)出料方便。此種利用裂縫天線饋能的加熱方式，可用于各種微波加熱技術(shù)中。

本發(fā)明是關(guān)于利用裂縫天線饋能的微波加熱器，屬于微波加熱技術(shù)領(lǐng)域。

微波加熱技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活領(lǐng)域正被廣泛采用，箱式加熱器特別是隧道式加熱器，由于進(jìn)出料口大，并能連續(xù)加工，是工業(yè)上普遍采用的一種結(jié)構(gòu)形式。

目前國內(nèi)外這種類型的微波加熱器，其加熱均勻性和匹配性不夠理想，使其應(yīng)用受到某種程度的限制。多年來微波技術(shù)專家做了很多工作：改進(jìn)箱體設(shè)計(jì);選擇諧振模式數(shù)及模式分布;選擇饋能口的位置;采用多口和多波導(dǎo)饋能;安裝模式攪拌器;采用旋轉(zhuǎn)饋能等。使微波加熱器結(jié)構(gòu)逐漸復(fù)雜，成本相應(yīng)提高，但其加熱均勻性和匹配性能改善甚微。

目前國際上已有的微波加熱器，如美國專利US4354083介紹了用裂縫的分支波導(dǎo)饋能的微波爐，微波能從頂壁和底壁饋進(jìn)，在底壁設(shè)有反射板，目的是改善家用微波爐的效率和加熱均勻性。

國際專利WO83/02996，介紹了用帶裂縫的分支波導(dǎo)伸進(jìn)密封箱體內(nèi)進(jìn)行真空干燥和真空冷凍干燥的裝置，該裝置提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和干燥效率。

美國專利US4463239，介紹了用四個(gè)圓弧形裂縫在饋電波導(dǎo)中的取向發(fā)生周期變化，使裂縫輻射的能量也相應(yīng)地變化，不同程度地改善了微波加熱的均勻性。

上述的技術(shù)是針對(duì)小型家用的微波爐和真空冷凍干燥箱，但對(duì)工業(yè)上應(yīng)用的隧道式微波加熱器的加熱均勻性、匹配性能、轉(zhuǎn)換效率等問題，尚未妥善解決。本發(fā)明介紹的利用裂縫天線饋能的微波加熱器，較好地解決了以上問題。其工作原理如下：

裂縫天線可以分為諧振式和非諧振式兩種，相鄰裂縫的距離等于1/2λg（λg為波導(dǎo)波長）稱為諧振式裂縫天線，這種天線的特點(diǎn)是：裂縫的激勵(lì)都是同相的，最大輻射方向與天線軸垂直，終端裝短賂板，匹配頻帶較窄。相鄰裂縫之間的距離較大于或稍小于λg/2的稱為非諧振式裂縫天線。這種天線的特點(diǎn)是：裂縫的激勵(lì)不同相，其相位沿天線按線性變化，最大輻射方向偏離天線軸的法線，為消除反射波瓣，在終端裝短路板。實(shí)驗(yàn)測試表明，諧振式裂縫天線的匹配頻帶很窄，雖經(jīng)測試，未能奏效，不能滿足國產(chǎn)磁控管的技術(shù)條件。非諧振式裂縫天線的匹配頻帶較寬，可以滿足國產(chǎn)磁控管的要求，但輻射的效率較低，有1/3的能量被終端吸收，負(fù)載吸收不能滿足微波加熱器的需要。

鑒于在微波加熱器上使用的裂縫天線是向箱體內(nèi)輻射微波能，與向天空幅射的雷達(dá)上使用的裂縫天線用途不一樣，工作條件也不一樣。后者要求較好的方向性，必須消除反射波形成的波瓣;而前者要求加熱的均勻性和效率，對(duì)方向性要求不太嚴(yán)格。根據(jù)這一特點(diǎn)，我們充分利用非諧振式裂縫天線在較寬頻帶良好匹配的優(yōu)點(diǎn)，用短路板代替終端的吸收負(fù)載，調(diào)節(jié)短路板位置，利用調(diào)諧裝置（圖中未畫出），采用調(diào)匹方法，來使短路板的反射降至最低限度。這樣就研制成功了既有較寬的匹配頻帶又有較高輻射效率的適用微波加熱用的非諧振式裂縫天線饋能器。

作為微波加熱器的裂縫天線，工作條件相當(dāng)復(fù)雜，與饋電波導(dǎo)的匹配除受裂縫天線諧振情況，裂縫的大小和位置，終端短路板的影響外，還受加熱箱體的諧振情況，負(fù)載物料的影響。為此，我們采用近似計(jì)算方法。假定：裂縫之間的相互影響忽略不計(jì);每個(gè)裂縫均工作在諧振狀態(tài);終端短路板的反射影響被忽略;所有裂縫由行波激勵(lì);每個(gè)裂縫輻射能量相等。

首先根據(jù)微波波長選出一個(gè)矩形波導(dǎo)作為饋能器波導(dǎo)，求出波導(dǎo)波長λg和TE10摸式的內(nèi)壁電流分布，根據(jù)箱體和饋能器波導(dǎo)的尺寸和λg，考慮裂縫的對(duì)稱性和均勻性，確定裂縫天線總數(shù)，最后確定裂縫天線的結(jié)構(gòu)尺寸。

1.確定裂縫天線中心線與饋能器波導(dǎo)中心線間的距離X1：隨著微波能沿著波導(dǎo)向前傳輸，裂縫天線不斷向箱體輻射能量，輻射能量的數(shù)量與裂縫的電導(dǎo)G成正比，縱向裂縫的歸一化電導(dǎo)G與X1的關(guān)系式如下：

G′＝2.09（a/b）（λg/λ）｛cos（π/2）（λ/λg）｝sin（πX1/a）

……（1）