一种喇叭激励介质表面波均匀加热装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种喇叭激励介质表面波均匀加热装置，包括波导喇叭天线和设置在波导喇叭天线喇叭口末端的至少一个介质条，介质条的上方设有载物台。通过本发明专利技术的技术方案，把磁控管产生的微波通过微波炉底部的介质条阵列形成均匀的表面波，并对微波炉腔内的食物进行均匀加热，旨在提升微波炉的加热均匀性和效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种喇叭激励介质表面波均匀加热装置


[0001]本专利技术属于微波均匀加热
，尤其涉及一种喇叭激励介质微波表面波均匀加热装置。

技术介绍

[0002]与传统加热技术相比，微波加热具有更好的性能，例如更短的加热时间、更高的清洁环境以及较低的制造成本。为了优化微波炉设计以提高产品质量，避免由于局部过热造成结构材料的损毁，进行了许多微波加热性能的研究，尤其是微波炉或烤箱腔体内电磁场的均匀化研究。传统微波炉采用转盘方式，通过将食物在不均匀的电磁场中不断移动来解决此问题。但随着平板微波炉的出现，传统微波炉的均匀加热方式已经不再适用，为了解决磁控管产生的微波能量通过波导直接传送至微波炉腔内造成腔体各部分加热速率差异，需要新的提升加热均匀性的方案。
[0003]目前平板微波炉主要的提升加热均匀性的方案为模式搅拌器和双频双磁控管方法。
[0004]模式搅拌器方法是将模式搅拌器放置在微波能量馈入的端口处，微波炉内腔相当于一个在2.45GHz频段下工作的混响室，通过模式搅拌器不断的转动，腔体内部的电尺寸相应的不断改变，使得腔体内部产生不同的模式分布。平板上方的受热点位置不断改变，使得食物能够均匀受热。
[0005]双频双磁控管方法采用两个频率不同的低电压磁控管对食物进行加热。与单磁控管相比，双磁控管可以充分利用家用电源的总功率，提升加热效率。同时，由于二者频率的差异，磁控管通过波导传送的微波能量在腔体内的传输路径不同，使得能量在腔体内部分布的更均匀，提高加热均匀性。
[0006]搅拌器的不同结构和位置会导致不同的实际工作容积并影响腔体内部的均匀性，因此理论上搅拌器尺寸应该越大越好。但搅拌器尺寸受到微波炉实际尺寸的限制，因此其对微波炉腔内模式分布的影响十分有限。同时其在放置在微波炉中平板下方，能量馈入的端口处，会有一部分能量反射回波导和磁控管。造成能量利用率降低并损耗磁控管。
[0007]双频双磁控管方法中虽然双磁控管的工作频率存在差异，但其工作频率必须在2.45GHz频段内，因此其频率差值不会很大。因此在微波能量的馈入端口会存在较大的耦合，虽然可以通过改变馈入端口的排布或者对馈入端口的结构进行设计，以降低互耦合的影响。但在设计过程中需要较多的结构尺寸优化以及调试过程。双磁控管的同时工作也对微波炉磁控管的散热性能提出了更大的挑战，所以与单个磁控管馈入能量的微波炉相比，双磁控管方案必须要降低磁控管的工作电压，这势必会对馈入的微波能量以及微波炉的工作效率造成影响。

技术实现思路

[0008]为了解决上述已有技术存在的不足，本专利技术提出一种喇叭激励介质表面波均匀加
热装置，把磁控管产生的微波通过微波炉底部的介质条阵列形成均匀的表面波，并对微波炉腔内的食物进行均匀加热，旨在提升微波炉的加热均匀性和效率。本专利技术的具体技术方案如下：
[0009]一种喇叭激励介质表面波均匀加热装置，包括波导喇叭天线和设置在所述波导喇叭天线喇叭口末端的至少一个介质条，所述介质条的上方设有载物台。
[0010]进一步地，所述介质条激发的表面波功率和所述介质条的辐射功率之比最大，所述介质条内只以TM0模式传输，所述介质条支持的表面波最大模式总数为N，N为整数，满足：
[0011][0012]其中，H和ε
r
分别是介质条的厚度和相对介电常数，是表面波波数，由于介质条内只以TM0模式传输，因此N＝1，即介质条的厚度H和相对介电常数ε
r
满足：
[0013][0014]其中，μ0和ε0分别是真空中的介电常数和磁导率，ω是真空中的角频率。
[0015]进一步地，所述介质条的宽度W满足：其中，λ为天线在自由空间中工作频率下的波长。
[0016]进一步地，所述均匀加热装置还包括设置在所述波导喇叭天线喇叭口末端、沿所述波导喇叭天线底面延伸的金属接地板，所述介质条设置在所述金属接地板上表面。
[0017]进一步地，在所述介质条的上方，所述波导喇叭天线馈送端口上沿与所述载物台之间，设置与所述载物台拼接的金属导引板，同样，在所述载物台的末端设置相同的金属导引板，所述金属导引板与所述载物台厚度一致。
[0018]进一步地，所述金属导引板的宽度d1满足
[0019]进一步地，所述介质条为平行排列的两个，两者之间的间隔T1满足
[0020]进一步地，所述介质条为平行排列的四个，中间两个介质条之间的间隔T2满足边缘的介质条与相邻的介质条之间的间隔T3满足
[0021]本专利技术的有益效果在于：
[0022]1.与金属相比，介质条能够产生均匀的表面波的同时，其本身不存在反射，因此在能量馈送的端口不存在微波能量的反射，减小对微波炉的损耗，提高电磁能量的利用率。
[0023]2.本专利技术在微波炉腔底部采用介质条阵列结构相比传统的结构更加简单，易于加工，制造和生产。
[0024]3.本专利技术在横向和纵向截面均能够产生高度较高，强度较大的均匀的微波表面波，且受腔体顶部的反射影响较小。使得炉腔内的能量分布更加均匀，进一步提高了加热效
率。
[0025]4.本专利技术同样适用于其它的高功率电磁加热设备。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
[0027]图1是本专利技术的第一种实施方式的喇叭激励介质条均匀加热装置结构示意图；
[0028]图2是图1所示喇叭激励介质条均匀加热装置主视结构和尺寸示意图；
[0029]图3是图1所示喇叭激励介质条均匀加热装置侧视结构和尺寸示意图；
[0030]图4是本专利技术第二种实施方式的喇叭激励介质条均匀加热装置结构示意图；
[0031]图5是图4所示的喇叭激励介质条均匀加热装置主视结构和尺寸示意图；
[0032]图6是图4所示的喇叭激励介质条均匀加热装置侧视结构和尺寸示意图；
[0033]图7是本专利技术第三种实施方式的喇叭激励介质条阵列均匀加热装置结构示意图；
[0034]图8是图7所示的喇叭激励介质条阵列均匀加热装置主视结构和尺寸示意图；
[0035]图9是图7所示的喇叭激励介质条阵列均匀加热装置侧视结构和尺寸示意图；
[0036]图10是图1所示的喇叭激励介质条均匀加热装置的XOZ面场强分布图；
[0037]图11是图1所示的喇叭激励介质条均匀加热装置的YOZ面场强分布图；
[0038]图12是图7所示的喇叭激励介质条阵列均匀加热装置的XOZ面场强分布图；
[0039]图13是图7所示的喇叭激励介质条阵列均匀加热装置的YOZ面场强分布图。
[0040]附图标记说明：1
‑
波导喇叭天线，2
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种喇叭激励介质表面波均匀加热装置，其特征在于，包括波导喇叭天线(1)和设置在所述波导喇叭天线(1)喇叭口末端的至少一个介质条(6)，所述介质条(6)的上方设有载物台(5)。2.根据权利要求1所述的均匀加热装置，其特征在于，所述介质条(6)激发的表面波功率和所述介质条(6)的辐射功率之比最大，所述介质条(6)内只以TM0模式传输，所述介质条(6)支持的表面波最大模式总数为N，N为整数，满足：其中，H和ε
r
分别是介质条的厚度和相对介电常数，是表面波波数，由于介质条内只以TM0模式传输，因此N＝1，即介质条的厚度H和相对介电常数ε
r
满足：其中，μ0和ε0分别是真空中的介电常数和磁导率，ω是真空中的角频率。3.根据权利要求1或2所述的均匀加热装置，其特征在于，所述介质条(6)的宽度W满足：其中，λ为天线在自由空间中工作频率下的波长。4.根据权利要求1或2所述的均匀加热装置，其特征在于，所述均匀加热装置还包括设置在所述波导喇叭天线...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢拥军，肖鲁寅，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：