[其他]利用裂縫天線饋能的微波加熱器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86203345
• 申請(qǐng)日: 1986-05-22
• 公開（公告）號(hào): CN86203345U
• 公開（公告）日: 1987-06-24
• 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
• 主分類號(hào): H05B6/64
• 分類號(hào): H05B6/64;H05B6/72
• 代理公司: 電子工業(yè)部專利服務(wù)中心
• 代理人: 張占榜

本實(shí)用新型是關(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(guó)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(guó)際上已有的微波加熱器，如1977年微波功率雜志（The??Journal??of??Microwave??Power，Vol??12，No3）報(bào)導(dǎo)的作者S.C.Kashyap??and??W.Wyslouzilf的文章“改善微波烘箱加熱均勻性的方法”（Methods??for??Improving??Heating??Uniformty??of??Microwave??Ovens），文中介紹了采用四個(gè)橫向裂縫饋能和一個(gè)模式攪拌器的微波爐，對(duì)2450MHZ家用微波爐的加熱均勻性有了一定程度的改善。又如1984年的美國(guó)專利：專利號(hào)4、463、239；名稱為用于微波爐的旋轉(zhuǎn)裂縫天線裝置（Rotating??Slot??Ontenna??Orrangement??for??Micr－owave??Ovens）；發(fā)明者M(jìn)atthew、S.Miller等人。提出了用四個(gè)園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，對(duì)改善微波加熱的均勻性也有不同程度的改善。

上述的技術(shù)是針對(duì)小型家用的微波爐，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)換效率問題，尚未妥善解決。

本實(shí)用新型介紹了利用裂縫天線饋能的微波加熱器能較好地解決了以上問題。其工作原理如下。

當(dāng)微波能在波導(dǎo)中傳輸時(shí)，在波導(dǎo)內(nèi)壁存在表面電流，如果表面電流被開在波導(dǎo)壁上的裂縫切割，此裂縫就被激勵(lì)，激勵(lì)強(qiáng)度取決于切割電流的密度和它在垂直于電流方向上的投影長(zhǎng)度。在波導(dǎo)壁上裂縫可分為橫向、縱向、傾斜裂縫，當(dāng)饋能器波導(dǎo)尺寸確定后，開在波導(dǎo)壁上的縱向裂縫為橫向裂縫的兩倍，傾斜裂縫加工較復(fù)雜，一般不希望采用，為使加熱均勻，裂縫盡量多些，因此采用開在矩形波導(dǎo)寬邊上的縱向裂縫向加熱器饋能。由于寬邊表面電流沿中心線對(duì)稱，并且方向相反，縱向裂縫按一定規(guī)律開在波導(dǎo)中心線兩側(cè)。

裂縫天線可分為諧振式和非諧振式兩種，相鄰裂縫的距離等于波導(dǎo)波長(zhǎng)λg的1／2稱為諧振式裂縫天線，相鄰裂縫的距離稍大于或稍小于λg／2時(shí)，稱為非諧振式裂縫天線。對(duì)于非諧振式裂縫天線來說，由于相鄰裂縫之間的距離不等于λg／2，入射波對(duì)裂縫的激勵(lì)就不同相，其相位沿裂縫天線按線性變化。裂縫天線的輻射方向偏離裂縫軸的法線。如果入射波所產(chǎn)生的方向圖的最大輻射方向與天線軸的法線成夾角＋θ，有了反射后，就會(huì)在－θ方向上出現(xiàn)波瓣，為消除此現(xiàn)象，通常有吸收負(fù)載。

實(shí)驗(yàn)表明，諧振式裂縫天線與饋電波導(dǎo)的匹配頻帶較窄，不能滿足國(guó)產(chǎn)磁控管的技術(shù)條件，非諧振式裂縫天線與饋電波導(dǎo)的匹配頻帶較寬，可以滿足國(guó)產(chǎn)磁控管的要求，但輻射效率較低，有1／3的能量被終端負(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，與向天空輻射的雷達(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內(nèi)與饋電波導(dǎo)良好匹配的優(yōu)點(diǎn)，用短路板代替終端的吸收負(fù)載，提高了微波能輻射效率，這樣就研制成了既有較寬的匹配頻帶又有較高輻射效率的適于微波加熱用的非諧振式裂縫天線饋能器。

非諧振式裂縫天線結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)、試驗(yàn)結(jié)果如下（參看圖1）：

做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、裂縫排列、終端負(fù)載的影響外，還受加熱箱體的諧振情況、負(fù)載物的影響。為此，我們采用近似的計(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(zhǎng)選出一個(gè)矩形波導(dǎo)作為饋能器波導(dǎo)，求波導(dǎo)波長(zhǎng)λg和基次工作模式的內(nèi)壁電流分布，由裂縫的對(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。