本發(fā)明涉及微波加熱技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種耦合裝置及微波加熱裝置。

背景技術(shù)：

微波爐從上世紀(jì)40年代發(fā)明至今大多是使用磁控管發(fā)出微波加熱食物，微波頻率以2450±50MHz為主。通過高壓變壓器、電容、二極管等提供約4000V高壓供磁控管工作。磁控管、變壓器耗費(fèi)大量銅、硅鋼等，且體積大、重量高。磁控管工作壽命短、微波頻率不可調(diào)整、材料標(biāo)準(zhǔn)要求高、制造難度大，限制了目前微波爐能效進(jìn)一步提升及成本降低。

為了解決磁控管微波爐存在的問題，本領(lǐng)域技術(shù)人員開始研究將半導(dǎo)體微波技術(shù)應(yīng)用于微波爐。目前半導(dǎo)體微波技術(shù)主要應(yīng)用在通信上，與微波加熱應(yīng)用主要區(qū)別是頻段差異。半導(dǎo)體微波應(yīng)用于加熱一直存在很高的技術(shù)難度，主要包括功率小、效率低、成本高、饋入腔體困難等問題。但隨著半導(dǎo)體微波技術(shù)發(fā)展日新月異，半導(dǎo)體微波效率越來越高、成本越來越低、重量越來越輕、單位體積功率密度越來越大，其在微波爐上的應(yīng)用是半導(dǎo)體微波技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)備，該設(shè)備能夠使微波源產(chǎn)生的微波高效的傳遞到被加熱食物上。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種耦合裝置，該耦合裝置包括：饋入段和螺旋天線桿，其中所述螺旋天線桿包括螺旋部和桿部；所述饋入段一端連接微波源同軸輸出端的內(nèi)導(dǎo)體，另一端與所述螺旋天線桿的螺旋部連接；所述螺旋天線桿的桿部連接所述微波源同軸輸出端的外導(dǎo)體并接地；以及所述饋入段與所述微波源同軸輸出端的外導(dǎo)體絕緣。

進(jìn)一步地，所述饋入段包括饋入天線桿和平行天線桿，其中所述饋入天線桿一端連接所述微波源同軸輸出端的內(nèi)導(dǎo)體，另一端與所述平行天線桿的一端垂直連接；以及所述平行天線桿的另一端與所述螺旋天線桿的螺旋部連接；

進(jìn)一步地，所述饋入天線桿與所述平行天線桿之間和/或所述平行天線桿與所述螺旋天線桿之間通過焊接連接或者通過卡口連接。

進(jìn)一步地，所述饋入段連接所述內(nèi)導(dǎo)體的一端從所述外導(dǎo)體的開口穿出，以及所述饋入段與所述螺旋部的連接位置與所述外導(dǎo)體的距離范圍為9-15mm。

進(jìn)一步地，所述螺旋天線桿的螺旋部的螺旋間距為5-10mm，螺旋高度為4-10mm。

進(jìn)一步地，所述螺旋天線桿的螺旋部的螺旋圈數(shù)為2-5.5。

進(jìn)一步地，該耦合裝置的阻抗為50Ω或75Ω。

進(jìn)一步地，所述饋入段和所述螺旋天線桿的材料為銅。

本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種微波加熱設(shè)備，該微波加熱設(shè)備包括加熱室、微波源以及上述的耦合裝置，其中所述耦合裝置用于將來自所述微波源的微波饋入所述加熱室。

進(jìn)一步地，所述微波源同軸輸出端為半導(dǎo)體微波源的輸出端或射頻連接器的輸出端，其中所述射頻連接器的輸入端連接半導(dǎo)體微波源的輸出端。

通過上述技術(shù)方案，提供的耦合裝置通過饋入段與螺旋天線桿的配合連接，能夠使微波源產(chǎn)生的微波高效的傳遞到被加熱食物上。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施方式提供的耦合裝置組成結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式提供的耦合裝置組成結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施方式提供的耦合裝置的一個(gè)示例駐波曲線圖，其中橫坐標(biāo)為h，縱坐標(biāo)為駐波值；

圖4是本發(fā)明實(shí)施方式提供的耦合裝置的另一個(gè)示例駐波曲線圖，其中橫坐標(biāo)為螺旋圈數(shù)，縱坐標(biāo)為駐波值；以及

圖5是本發(fā)明實(shí)施方式提供的耦合裝置的全頻段駐波曲線圖。

附圖標(biāo)記說明

1 饋入段 2 螺旋天線桿

11 饋入天線桿 12 平行天線桿

3 內(nèi)導(dǎo)體 4 外導(dǎo)體

5 接地板。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

圖1是本發(fā)明實(shí)施方式提供的耦合裝置組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施方式提供一種耦合裝置，該耦合裝置包括：饋入段1和螺旋天線桿2，其中所述螺旋天線桿2包括螺旋部(圖中螺旋天線桿上部)和桿部(圖中螺旋天線桿下部)；所述饋入段1一端連接微波源同軸輸出端的內(nèi)導(dǎo)體3，另一端與所述螺旋天線桿2的螺旋部連接；所述螺旋天線桿2的桿部連接所述微波源同軸輸出端的外導(dǎo)體4并接地；以及所述饋入段1與所述微波源同軸輸出端的外導(dǎo)體4絕緣。

在實(shí)施方式中，接地可以通過連接接地板5實(shí)現(xiàn)。例如，可以將外導(dǎo)體4與接地板5連接，然后將螺旋天線桿2的桿部與外導(dǎo)體4連接；再如，可以將外導(dǎo)體4與接地板5連接，并且將螺旋天線桿2的桿部與接地板5連接。優(yōu)選地，當(dāng)將上述實(shí)施方式中提供的耦合裝置用于微波加熱時(shí)，接地板5要良好接地，最好與微波源和加熱室直接接觸連接?；蛘?，如不能保證與微波源和加熱室都直接連接時(shí)，至少與微波源和加熱室其中之一保持直接接觸。

在實(shí)施方式中，絕緣可以通過設(shè)置絕緣材料實(shí)現(xiàn)。例如，可以在饋入段1與外導(dǎo)體4之間設(shè)置陶瓷材料，以實(shí)現(xiàn)饋入段1與外導(dǎo)體4絕緣；再如，可以在饋入段1與外導(dǎo)體4之間設(shè)置諸如聚四氟乙烯(特氟龍)的高分子聚合材料，以實(shí)現(xiàn)饋入段1與外導(dǎo)體4絕緣。

在實(shí)施方式中，饋入段1連接內(nèi)導(dǎo)體3的一端可以從所述外導(dǎo)體4的開口穿出。其中，外導(dǎo)體4可以為與內(nèi)導(dǎo)體3同軸的桶形結(jié)構(gòu)，外導(dǎo)體4的開口處可以與軸垂直向外延伸，螺旋天線桿2的桿部可以連接(例如，垂直連接)在外導(dǎo)體4的延伸部分上。在實(shí)施方式中，為了便于連接，可以將饋入段1設(shè)置為“L”形狀，以便于從外導(dǎo)體4的開口穿出以及與螺旋天線桿2連接。

通過上述技術(shù)方案，提供的耦合裝置通過饋入段1與螺旋天線桿2的配合連接，能夠使微波源產(chǎn)生的微波高效的傳遞到被加熱食物上。

在實(shí)施方式中，可以將耦合裝置的阻抗配置為50Ω或75Ω，以便于阻抗匹配。在實(shí)施方式中，饋入段的天線桿可以選用金屬且低損耗材質(zhì)，接地板5可以選用金屬且導(dǎo)電性能好的材質(zhì)。優(yōu)選地，饋入段1和螺旋天線桿2的材料為銀、銅或其合金，接地板5的材料為銀、銅或其合金。

圖2是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式提供的耦合裝置組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，在實(shí)施方式中，圖1中所示的饋入段1可以包括饋入天線桿11和平行天線桿12，其中所述饋入天線桿11一端連接所述微波源同軸輸出端的內(nèi)導(dǎo)體3，另一端與所述平行天線桿12的一端垂直連接；以及所述平行天線桿12的另一端與所述螺旋天線桿2的螺旋部連接。

在實(shí)施方式中，饋入天線桿11與平行天線桿12之間和/或平行天線桿12與螺旋天線桿3之間可以通過焊接連接或者通過卡口連接。其中，通過焊接連接可以保證良好的連接質(zhì)量，采用這種連接方式的耦合裝置可以具有較好的抗震能力；通過卡口連接，則可以實(shí)現(xiàn)模塊化生產(chǎn)，便于零部件組裝和替換，提高生產(chǎn)效率。

在實(shí)施方式中，耦合裝置還可以包括外殼或外罩(未示出)，設(shè)置在耦合裝置的上述組件外部以保護(hù)組件。該外殼或外罩的材料可以是不影響微波傳輸?shù)牟Ａ?、陶瓷以及塑料?/p>

本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種微波加熱設(shè)備，該微波加熱設(shè)備包括加熱室、微波源以及上述的耦合裝置，其中所述耦合裝置用于將來自所述微波源的微波饋入加熱室。在實(shí)施方式中，耦合裝置與同軸線的內(nèi)導(dǎo)體3的連接方式可以為間接連接或直接連接。在直接連接的方式中，內(nèi)導(dǎo)體3連接的微波源同軸輸出端為半導(dǎo)體微波源的輸出端。在間接連接的方式中，內(nèi)導(dǎo)體3連接的微波源同軸輸出端為射頻連接器的輸出端，其中所述射頻連接器的輸入端可以連接半導(dǎo)體微波源的輸出端。

圖3是本發(fā)明實(shí)施方式提供的耦合裝置的一個(gè)示例駐波曲線圖，其中橫坐標(biāo)為h，縱坐標(biāo)為駐波值。在圖3所示的實(shí)施方式中，饋入段1(或平行天線12)與螺旋天線桿3的連接位置與外導(dǎo)體4的距離h為變量，當(dāng)螺旋天線桿的圈數(shù)為5圈，螺旋間距為5mm，螺旋的高度為8mm，水平天線桿的長度為10mm時(shí)，可以得到如圖3所示的h-駐波值關(guān)系圖。其中，變量h也可以描述為是平行天線12與外導(dǎo)體4的距離。

用駐波衡量傳輸效率，駐波為1到1.04，傳輸效率為100％，是理論值，很難達(dá)到。駐波為1.3，表示此時(shí)的微波傳輸效率為98.3％；駐波為1.6時(shí)的微波傳輸效率為94.7％；駐波為2時(shí)，傳輸效率為88.9％。一般來說，為了保證整個(gè)微波加熱系統(tǒng)的高效率，耦合裝置的效率需要在90％以上，在這種情況下，可以選擇h為9mm到15mm。

圖4是本發(fā)明實(shí)施方式提供的耦合裝置的另一個(gè)示例駐波曲線圖，其中橫坐標(biāo)為螺旋圈數(shù)，縱坐標(biāo)為駐波值。在圖3所示的實(shí)施方式中，螺旋天線桿的圈數(shù)為變量，當(dāng)固定h為15mm，螺旋間距為5mm，螺旋的高度為8mm，水平天線桿的長度為10mm時(shí)，可以得到如圖4所示的螺旋圈數(shù)-駐波值關(guān)系圖。可以看出在2圈到5.5圈的范圍內(nèi)，駐波值都能滿足要求，其中，3圈及5.5圈時(shí)，駐波值最好。

通過發(fā)明人實(shí)測，本發(fā)明實(shí)施方式提供的耦合裝置中饋入段與螺旋部的連接位置與外導(dǎo)體的距離范圍可以為9-15mm，螺旋天線桿的螺旋部的螺旋間距可以為5-10mm，螺旋高度可以為4-10mm，螺旋天線桿的螺旋部的螺旋圈數(shù)可以為2-5.5。

圖5是本發(fā)明實(shí)施方式提供的耦合裝置的全頻段駐波曲線圖。如圖5所示，本發(fā)明實(shí)施方式提供的耦合裝置駐波值在全頻段都接近1.3，性能良好。

本發(fā)明實(shí)施方式提供的耦合裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，效率高，在全頻段內(nèi)阻抗特性一致的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，在不同的應(yīng)用中調(diào)諧程度強(qiáng)。本發(fā)明實(shí)施方式提供的微波加熱設(shè)備因裝備有上述耦合裝置，因而具有相似的優(yōu)點(diǎn)。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。