用于微波应用的返回功率制造技术

本发明专利技术涉及在微波能传输期间使用返回功率(RP)的测量以实施一个或多个功能的装置和方法。例如，微波装置和系统包括一个或多个特征，以测量返回的微波能。可使用对返回微波能的一次或多次测量，以获得关于天线形状、系统状态和系统性能中一个或多个的信息。也可使用对返回微波能成形元件的一次或多次测量，以获得关于目标材料的一个或多个性能的信息。本发明专利技术也公开了用于传输微波能至多个目标材料以取得多个期望的微波效应的装置和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及在微波能传输期间使用返回功率(RP)的测量以实施一个或多个功能的装置和方法。例如，微波装置和系统包括一个或多个特征，以测量返回的微波能。可使用对返回微波能的一次或多次测量，以获得关于天线形状、系统状态和系统性能中一个或多个的信息。也可使用对返回微波能成形元件的一次或多次测量，以获得关于目标材料的一个或多个性能的信息。本专利技术也公开了用于传输微波能至多个目标材料以取得多个期望的微波效应的装置和方法。【专利说明】用于微波应用的返回功率相关申请数据的交叉引用本申请要求2012年3月31日提交的序号为61/686，125的美国临时申请的优先权，其通过引用方式整体并入于此。
本专利技术涉及在微波能传输期间使用返回功率(RP)测量值以实施一个或多个功能的装置和方法。
技术介绍
设计为传输微波能的典型的微波天线包括一个或多个金属导体，所述导体通过传输线被电连接至微波发生器。在使用时，天线起到了在微波源和介质之间的阻抗变压器的作用，系统传输微波能至所述介质。从电路的观点来看，介质相当于来自微波发生器的微波能被最终储存的负载。 天线的阻抗典型地与微波源的阻抗匹配，从而使功率传输最大或使来自天线和介质的微波功率的反射最小。对于典型的50欧姆的系统，在天线的谐振频率下，天线阻抗对于传输线而言以纯粹50欧姆的阻抗来表示自己。在远离谐振频率的频率下，天线的阻抗可以偏离纯粹阻抗并且也可具有电抗分量:即电容或电感。因此，所述系统在谐振频率下最有效地工作，即传输最大量的功率。在实际使用时，微波发生器典型地在适当限定的频率范围(即工作带宽)内产生微波能。因此，典型地设计天线，使得天线的谐振频率大致在该频率范围。因此，在使用时周围介质或天线自身的任何变化都可引起天线谐振频率的足够大改变，使得系统性能变差或相反发生变化。 因此，需要改进设计以避免上面所述的问题。 例如，改进的装置和/或方法可以确定在使用时周围介质或天线的改变的变化，并利用该信息，如果必要的话采取附加步骤来改进微波能的传输。
技术实现思路
本说明书公开了天线设计、系统、结构、装置和相关方法的多种变化，其例示了本专利技术的各个方面。此处所公开的各种微波天线和微波工程原理也可用于各种工业应用中。例如，此处所公开的微波天线的近场和/或远场可用于目标材料，比如食物、矿物、工业产品、半导体等。此处所公开的微波天线的近场和/或远场可用于数据传输和其它通信，烹饪或加热食物，在工业处理中用于干燥和处理产品，在半导体加工和/或制造中(例如，用于产生用于加工工艺的等离子体。比如反应离子蚀刻和等离子体增强化学气相沉积(PECVD))，在电气或机械零件的制造和/或测试和/或检验期间，测量围绕天线的介质的性能和/或尺寸，或仅仅使用RP反馈来确定天线的配置或形状和/或周围介质的性质。 本专利技术公开了可选择地包括一个或多个辐射元件和一个或多个成形元件的天线的实施例。在使用时，一个或多个辐射元件和/或一个或多个成形元件的形状可相对于天线轴变化。这导致了辐射元件和/或成形元件相对于周围介质、传输线的屏蔽元件的远端区域、天线电介质(如果有的话)、辐射部件附近的悬浮导体(如果有的话)和辐射元件和/或成形元件的其它区域的位置的变化。由于由一个或多个辐射元件发出的微波能与周围的电介质、屏蔽元件的远端区域、天线电介质(如果有的话)、辐射部件附近的悬浮导体(如果有的话)和辐射元件和/或成形元件的其它区域中的一个或多个的交互作用的变化，这相应地导致了天线的电长度的变化。天线的电长度变化和天线阻抗和谐振频率的相应变化通过返回功率(RP)的变化而检测到。RP的变化可被用于实施在该说明书中所公开的各种功能。 本专利技术也公开了实施例，其中在使用此处所公开的天线时周围介质的性质产生了变化。由于周围介质的一个或多个性能的变化而引起信号速度/吸收和波长的变化，这相应地导致了天线的电长度的变化。天线的电长度的变化和天线阻抗的相应变化通过返回功率(RP)的变化来检测。RP的变化可用于实施在该说明书中所公开的各种功能。 本公开也包括提供微波能的方法。例如，一种这样方法可包括将含有柔性辐射元件的天线引入或靠近目标材料；通过天线将微波能传输到目标材料；获得天线的返回功率的测量值；和使用返回功率测量值以确定天线的电长度的变化，并根据电长度的变化来改变微波能的传输。 在一个变型中，改变微波能的传输包括重新定位天线以使天线的变形最小。在一些变型中，获得返回功率的测量值包括获得多个返回功率的测量值，并且其中确定电长度的变化包括确定辐射元件的形状的变化。 在另一个变型中，方法可包括将试验微波能传输到目标材料，并且其中所述方法还包括根据试验微波能的返回功率的测量值，传输较大剂量的微波能。 在另外的变型中，天线被连接到微波发生器，并且其中获得返回功率的测量值包括测量返回至发生器的微波能的大小，并由返回至发生器的微波能的大小来计算返回功率测量值，其中计算包括将通过发生器测量的返回功率除以通过发生器测量的正向功率。 所述方法的变型包括在连接至天线的发生器上设定返回功率判定极限，使得如果满足所述返回功率的判定极限，则将自动改变微波能的传输。 在另外的变型中，在改变辐射元件的形状之后获得返回功率的测量值。 所述方法也可包括使用返回功率测量值以确定辐射元件在目标材料中的适当配置，并且其中改变微波能的传输包括重新定位辐射元件。 返回功率测量值可被用于确定天线在目标材料中的适当配置，并且其中改变微波能的传输包括重新定位天线。可选地，或者另外，返回功率测量值可被用于获得关于目标材料性能的反馈。在一些变型中，返回功率测量值被用于终止微波能传输。 天线还可包括成形元件，并且其中其电长度的变化归因于由辐射元件发出的微波能与成形元件的交互作用的变化。 在另一个变型中，本公开包括用于传输微波能的系统。该系统传输线的一个变型包括屏蔽元件，天线包括连接至传输线的柔性辐射元件，其中所述系统包括与传输线平行并从传输线的远端露出的线性天线轴，适合于产生微波能的发生器；其中发生器被配置为获得天线的返回功率测量值，以确定由于柔性辐射元件相对于天线轴的物理配置的变化而产生的天线电长度的变化。 所述系统的变型包括控制器，其被配置为确定由于元件的方向、位置和/或关系相对于天线轴的变化而产生的天线电长度的变化。控制器也可被配置为根据返回功率的测量值调节微波能的输出参数。 另一个变型包括控制器，其被配置为根据返回功率的测量值和返回功率极限来调节微波能的输出参数。控制器也可被配置为用于根据返回功率的测量值进行天线的阻抗匹配。 在另一个变型中，本公开包括用于提供微波能的一种系统，其包括含有柔性辐射元件的天线，所述柔性辐射元件被配置为放置于目标材料中或靠近目标材料放置；微波能控制器，其被配置为通过天线将微波能传输到目标材料；微波能控制器被配置为获得天线的返回功率测量值并使用返回功率测量值来确定天线电长度的变化，以允许根据电长度的变化改变微波能的传输。 【专利附图】【附图说明】 图1A和IB示出了具有包含柔性辐射元件的微波天线的本专利技术的微波装置的实施例的示意图。 图1C-1D示出了含有柔性辐射元件和一个或多个成形元件的天本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过将含有柔性辐射元件的天线引入或靠近目标材料而提供微波能的方法，所述方法包括：通过所述天线将微波能传输到所述目标材料；获得对所述天线的返回功率的测量值；使用所述返回功率的测量值以确定所述天线的电长度的变化，并根据电长度的所述变化来改变所述微波能的传输。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：进耀·朱，迪内希·I·莫迪，卡坦·绍夫，阿莫瑞什·J·沃克，卡比·蒋，克里斯多夫·阿·纽，克莉丝汀·M·塔特，
申请(专利权)人：微立方有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US