[發明專利]一種獲取均勻微波場的恒波系統及獲取均勻微波場的方法

有效

• 申請號: 201710317311.4
• 申請日: 2017-05-04
• 公開（公告）號: CN106993347B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 周曉軍;黎曉云;肖思林;夏欣然;劉韜
• 申請（專利權）人: 成都千牛信息技術有限公司
• 主分類號: H05B6/64
• 分類號: H05B6/64;H05B6/68
• 代理公司: 成都君合集專利代理事務所(普通合伙) 51228
• 代理人: 張鳴潔

本發明公開了一種獲取均勻微波場的恒波系統，包括控制器和通過波導連接的固態微波源、激勵器、環形器、第一雙向定向耦合器、第二雙向定向耦合器、反應器、第一大功率匹配負載、第二大功率匹配負載。本發明還公開了一種獲取均勻微波場的方法，通過控制器分析反應器其諧振腔內駐波比s并根據駐波比s的情況進行阻抗匹配的調節；進行阻抗匹配調節時通過控制器調節所述恒波系統中第二大功率匹配負載的溫度使其達到負載標準溫度值并恒定，從而在反應器的諧振腔中獲得均勻的微波場；所述負載標準溫度值，是指恒波系統中阻抗匹配符合要求時對應第二大功率匹配負載的溫度。本發明通過控制功率匹配負載溫度使得反應器的諧振腔內形成符合要求的均勻微波場。

技術領域

本發明涉及微波系統領域，具體的說，是一種獲取均勻微波場的恒波系統及獲取均勻微波場的方法。

背景技術

微波作為一種清潔能源,具有加熱速度快,整體加熱等特點,在材料高溫煅燒、食品干燥、廢水處理等領域得到了日益廣泛的應用。

阻抗匹配是微波傳輸技術中的一個重要概念，阻抗匹配的關鍵是要消除波導管負載的反射波，當波導管負載的電感和電容不相等時，就會在波導管末端產生反射波，該反射波與波導管負載的反射波大小相等、方向相反，因此可以抵消掉波導管負載的反射波，一般微波傳輸技術中使用的調配器是電抗性元件，在理想的狀況下它只產生反射波而沒有能量消耗。

在阻抗不匹配的情況下,饋線上同時存在入射波和反射波。在入射波和反射波相位相同的地方，電壓振幅相加為最大電壓振幅Vmax，形成波腹；而在入射波和反射波相位相反的地方電壓振幅相減為最小電壓振幅Vmin，形成波節；其它各點的振幅值則介于波腹與波節之間。這種合成波稱為行駐波。

電壓駐波比，英文Standing wave ratio，記為VSWR，用s表示，又稱為駐波比、駐波比，指駐波波腹電壓與波節電壓幅度之比。電壓駐波比這個線性標量描述的是駐波最大電壓與駐波最小電壓的比，與電壓反射系數的大小有關，也與輸入端口的S11和輸出端口的S22的大小有關。駐波比s等于1時，表示饋線和天線的阻抗完全匹配，此時高頻能量全部被天線輻射出去，沒有能量的反射損耗；駐波比s為無窮大時，表示全反射，能量完全沒有輻射出去。

對于輸入端口，電壓駐波比Sin定義為Sin＝(1+|S11|)/(1-|S11|)；

對于輸出端口，電壓駐波比Sout定義為Sout＝(1+|S22|)/(1-|S22|)；

為了獲得均勻的微波場，需要將輸入端口、輸出端口阻抗調到接近匹配即可。但理想狀態的駐波比s＝1是不可能達到的，一般情況下，駐波比s在(1-1.5)范圍內即認為對應的微波場均勻；駐波比s＞1.5即認為對應的微波場不均勻。

在設計微波處理系統之前，都需要對被加熱的物品進行分析，常規的方法是分析其復介電常數，了解其介電常數和在微波中的吸收能力，從而設計相應的加熱系統。僅用這一個方法，可以非常方便的用于微波對物品干燥處理的領域。例如：對于物品在微波場中的效應問題，常規的方法是將物品放入微波加熱裝置中，處理一段時間，來了解其理化指標的變化，從而了解微波對該物品的效應問題。但是，由于微波加熱裝置中微波的不均勻性，處理后的物品效應幾乎是隨機性的、完全無法重復，嚴重影響物品效應分析結果的可靠性。因此，微波場的均勻性至關重要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種獲取均勻微波場的恒波系統，設置有溫度可調的水負載，利用水溫不同水的介電常數不同則水對微波吸收率不同的特性實現阻抗匹配，使得反應器的諧振腔中具有均勻的微波場，保證物品效應分析結果的可靠性。

本發明的另一目的在于提供一種獲取均勻微波場的方法，根據負載標準溫度值控制水負載溫度恒定而獲得阻抗匹配，從而在反應器的諧振腔內形成均勻的微波場，調節方法簡單、便于操作。