[發(fā)明專利]一種能連續(xù)平移微波腔內(nèi)電磁場的微波諧振腔實(shí)現(xiàn)方法

有效

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• 申請日: 2022-04-07
• 公開（公告）號: CN114709586B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐志祥;劉弋;凌譽(yù)清;夏懿嘉;曾益軒
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號: H01P7/06
• 分類號: H01P7/06
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 歐陽迪奇

本發(fā)明公開了一種能連續(xù)平移微波腔內(nèi)電磁場的微波諧振腔及實(shí)現(xiàn)方法，包括金屬腔體和可調(diào)全反射體，所述的金屬腔體上設(shè)有微波饋入口，所述的可調(diào)全反射體設(shè)置于金屬腔體內(nèi)并作為金屬腔體的內(nèi)壁，且能夠通過整體移動或者改變自身形狀來使金屬腔體內(nèi)的電磁場波節(jié)點(diǎn)和波腹點(diǎn)的空間位置發(fā)生變化，從而使微波腔內(nèi)電磁場實(shí)現(xiàn)平移。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微波技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種能連續(xù)平移微波腔內(nèi)電磁場的微波諧振腔及實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

微波處理如微波消菌殺毒、微波殺蟲、微波加熱、微波干燥等具有高效、快速、節(jié)能以及整體處理等眾多優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療和食品加工等領(lǐng)域。

為了防范微波泄露帶來的電磁污染和電磁干擾，微波處理通常在金屬腔內(nèi)進(jìn)行。由于微波腔內(nèi)電磁場諧振模式的電磁功率空間分布不均，這經(jīng)常導(dǎo)致有些物料已經(jīng)過處理(如過熱)，有些物料還欠處理(如未被加熱起來),從而大大限制了微波處理在更多領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用。如何有效地改善微波處理均勻性已成為微波能應(yīng)用推廣的重要課題。

從微波腔體的角度改善微波處理均勻性主要有兩種方法。一種是在微波腔內(nèi)設(shè)置旋轉(zhuǎn)載物托盤。該方法是現(xiàn)今提高微波處理均勻性最簡單而有效的方法之一，但該方案往往因?yàn)樾D(zhuǎn)軸固定而導(dǎo)致轉(zhuǎn)盤中心位置過處理或欠處理。雖然組合式旋轉(zhuǎn)托盤可以豐富被處理物料的空間運(yùn)動軌跡，改善轉(zhuǎn)盤中心過處理或欠處理問題，但其結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜。而且，這種旋轉(zhuǎn)載物托盤特別是組合式旋轉(zhuǎn)托盤，非常不便于腔內(nèi)清潔。另一種是平板式微波腔。該腔的移動部件(即電磁攪拌器)被陶瓷板隔離，腔內(nèi)無移動部件，從而解決了旋轉(zhuǎn)托盤導(dǎo)致的腔內(nèi)清潔不便等問題。在這種平板腔中，被加熱物料靜置腔內(nèi)，其加熱均勻性主要依賴于電磁攪拌器對腔內(nèi)模式的攪動能力以及各模式電磁場空間分布的互補(bǔ)性。但現(xiàn)今市面上大部分平板式微波腔的均勻性不如旋轉(zhuǎn)托盤式微波腔，平板式微波腔的均勻性尚有很大的提升空間。

此外，從微波源的角度也可以改善微波處理均勻性。同一腔體中不同頻率電磁波模式的空間功率分布不同，合理地利用寬帶微波源或多個(gè)不同工作頻率的微波源來激勵(lì)微波腔，也可以有效地改善微波處理均勻性。但采用寬帶微波源(本身就非常昂貴)或多個(gè)不同頻率的微波源，無疑大大增加了微波處理設(shè)備的成本。

傳統(tǒng)微波諧振腔內(nèi)電磁場的不均勻性主要源于腔內(nèi)各模式駐波場的波節(jié)點(diǎn)和波腹點(diǎn)是固定不動的。因此，一種能連續(xù)平移腔內(nèi)電磁場的微波諧振腔，對于改善微波處理均勻性，提升家用微波爐品質(zhì)，進(jìn)而拓展微波處理(如微波消菌、微波殺蟲等)在其他對均勻性敏感領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要價(jià)值。

人工電磁材料，也稱電磁超材料，是一種針對特定工作波長人工設(shè)計(jì)的微結(jié)構(gòu)電磁材料，可以實(shí)現(xiàn)許多天然材料在該波段不具有的電磁特性如負(fù)折射、光子禁帶等。電磁超材料因其獨(dú)特的電磁特性，已被廣泛地應(yīng)用于天線設(shè)計(jì)、光場操控等領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有微波處理均勻性不佳的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種能連續(xù)平移腔內(nèi)電磁場的微波諧振腔，進(jìn)而有效改善微波處理均勻性、提升家用微波爐品質(zhì)、拓展微波處理(如微波消菌、微波殺蟲等)在其他對均勻性敏感領(lǐng)域的應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，

一種能連續(xù)平移微波腔內(nèi)電磁場的微波諧振腔，包括金屬腔體和可調(diào)全反射體，所述的金屬腔體上設(shè)有微波饋入口，所述的可調(diào)全反射體設(shè)置于金屬腔體內(nèi)并作為金屬腔體的內(nèi)壁，且能夠通過整體移動或者改變自身形狀來使金屬腔體內(nèi)的電磁場波節(jié)點(diǎn)和波腹點(diǎn)的空間位置發(fā)生變化，從而使微波腔內(nèi)電磁場實(shí)現(xiàn)平移。

所述的一種能連續(xù)平移微波腔內(nèi)電磁場的微波諧振腔，所述的微波饋入口設(shè)置于金屬腔體上的任意一個(gè)腔壁上。

所述的一種能連續(xù)平移微波腔內(nèi)電磁場的微波諧振腔，所述的可調(diào)全反射體包括兩個(gè)設(shè)置在金屬腔體相對的兩個(gè)內(nèi)壁上的基板，所述的基板上設(shè)置有多塊垂直于金屬基板表面的豎片以形成光柵結(jié)構(gòu)，且豎片能夠改變在基板上朝向金屬腔體內(nèi)一側(cè)的長度。