射频加热装置制造方法及图纸

一种射频(RF)加热装置和包括RF加热装置的微波炉。所述装置包括用于容纳要加热的物体的腔体。所述装置还包括用于产生被引入腔体的RF辐射的多个通道。每个通道包括频率合成器、功率放大器和天线。每个通道可操作用于使用公共相位参考信号产生RF辐射。每个通道可以可控地操作用于产生具有不同的相应频谱的RF辐射。可以提供正向和反向信号检测电路，正向和反向信号检测电路可操作来确定与所述腔体内的RF辐射有关的幅值、频率和/或相位信息。可以将这种信息用于自适应地控制由每个通道产生的RF辐射。

【技术实现步骤摘要】
射频加热装置
本专利技术涉及一种射频(RF)加热装置。本专利技术还涉及一种包括RF加热装置的微波炉。
技术介绍
诸如家用或工业微波炉等传统射频(RF)加热装置使用磁控管(magnetron)来产生RF辐射。通常，这些装置以单一频率产生辐射或者在特定频带内伪随机地产生辐射。这些装置还是体积较大的，受限于这些装置提供的引入腔体内的辐射的可控程度，其中在所述腔体内物体(例如，食物)将被加热。最近，提出了使用固态半导体组件产生RF辐射的装置。一些传统装置使用功率分配器架构，功率分配器架构使用多路径的相位相干信号来放大并传送到腔体(例如，参照EP2,182,774A1和EP2,205,043A1)。尽管构思简单，然而这些实现方案具有若干缺点。例如，功率分配器架构迫使在该装置内的所有天线以相同频率向腔体提供功率，这可能是需要的或可能是不需要的。此外，在具有多个天线的系统中，天线位置往往由加热腔体的物理特性决定。由该腔体的物理特性决定的天线的理想位置可能需要相对较长的RF分布路径。RF频率下较长的分布路径产生较大损耗，还可能妨碍天线之间的相位对准。由于这个问题，在设计装置时，功率分配器架构可以施加不希望的限制。一些传统装置试图基于反射信号调整向加热装置腔体引入的辐射的产生。例如，EP2,205,043A1描述了一种微波加热装置，能够通过基于以下操作来加热物体：减小基于具有不同配置、类型、尺寸和数量的待加热物体而产生的反射功率，在加热室的壁面内布置第一馈送部件并布置第二馈送部件以向加热室辐射由第一馈送部件接收到的反射功率从而再次加热物体，其中第二馈送部件用作多个微波供给装置，每个微波供给装置都具有辐射微波的功能。在另一示例中，EP2,434,837A1描述了一种微波加热装置和微波加热方法，其中可以通过控制部件防止由反射功率对微波产生部件的损害，控制部件从功率检测部件接收反射功率信号和供给功率信号。在加热操作期间，控制部件执行对指定频带的频率扫描操作，频率扫描功率低于向功率馈送部件提供的额定供给功率，从而设置振荡频率并控制振荡部件的振荡频率和功率放大器部件的输出，在所述振荡频率下最小反射功率变得最小。EP2,549,832A1描述了一种微波加热装置。US5,081,425描述了一种电压驻波比(VSWR)自适应功率放大器系统。WO2009/020530描述了一种针对气体和液体色谱的微波系统发生器和控制器。CN103152889描述了一种用于控制频率可变微波炉的功率的电路和控制方法。US4,504,718描述了一种具有固态微波振荡装置的微波加热装置。US3,953,702描述了一种固态微波炉电源。US2004/206755描述了一种使用分布式半导体源的微波加热装置。
技术实现思路
所附独立权利要求和从属权利要求中描述了本专利技术的多个方面。可以适当地合并来自从属权利要求的特征的组合与独立权利要求的特征，不仅限于权利要求明确描述的特征。根据本专利技术的方面，提供了一种射频(RF)加热装置。RF加热装置包括用于容纳要加热的物体的腔体。RF加热装置包括用于产生被引入腔体的RF辐射的多个通道。每个通道包括频率合成器。每个通道还包括功率放大器。每个通道还包括天线。每个通道可操作用以使用公共相位参考信号产生RF辐射。通过将RF加热装置的辐射产生组件分布在多个通道中，每个通道具有自己的使用公共相位参考信号的频率合成器，可以提供对引入所述装置腔体内的辐射的更好控制。例如，可以以高度灵活性将每个通道的组件布置在所述装置中。例如，本专利技术实施例可以允许将通道的组件(诸如，功率放大器)布置为靠近每个天线。这与传统装置相反，传统装置中，辐射产生组件的位置可能受到需要提供较长的有损分布路径的限制，这种需要还可能抑制同步。在一些实施例中，可以使用相对便宜的缆线分布公共相位参考信号，与此同时仍允许在频率合成器之间进行相位分布。在一些示例中，可以独立地控制通道(例如，其频率合成器)。这可以允许精细地调谐引入所述腔体内的RF辐射。本文所述类型的射频加热装置可以产生频率为300MHz≤f≤30GHz的RF辐射。可以根据应用确定频率。例如，在微波炉的领域中，通常选择操作频率以避免干扰诸如无线电和移动电话的通信装置。消费型微波炉通常使用2.4GHz到2.5GHz范围内的频率，尽管大型工业/商业型微波炉使用915MHz频带内的频率。此外，设想加热应用在433MHzISM频带内。在一些示例中，每个通道还可以设置有相移器和/或可变的增益放大器。所述装置可以包括用于产生公共相位参考信号的振荡器。所述通道可以布置为不同架构，以便分布公共相位参考信号。信号发生器可以设置在通道之一中。在一个示例中，通道可以布置为菊花链架构。在另一示例中，通道可以布置为星形架构。在该示例中，信号发生器可以布置在星形的中心点处。公共相位参考信号的频率可以低于由通道产生的RF辐射的频率。例如，公共相位参考信号可以在1-100MHz范围内。可以通过用于产生RF辐射的每个通道，将低频的公共相位参考信号上变频为较高频率。低频的公共相位参考信号的分布可以允许使用相对便宜的线缆，从而降低制造成本。RF加热装置可以设置有控制电路。控制电路可以独立操作以便控制多个通道中的每个通道改变由每个相应通道产生的RF辐射的频率、相位和幅值中的至少一个。这样允许密切控制向该腔体引入的RF辐射。每个通道可以可控地操作用于产生具有不同的相应频谱的RF辐射。相较于传统装置，这可以构成额外参数或自由度以用于控制向腔体内引入的RF辐射，其中传统装置的天线通常操作在公共频率下。在设置有检测电路的情况下这还可以允许检测电路使用频率分析来区分由该装置的每个通道产生的辐射。在一些示例中，RF加热装置可以包括正向和反向信号检测电路。正向和反向信号检测电路可以操作用于确定与腔体内的RF辐射相关的幅值、频率和/或相位信息。正向和反向信号检测电路可以包括多个检测电路，每个检测电路用于确定每个相应通道的幅值、频率和/或相位信息。例如，这可以允许复阻抗加热处理状态检测以便使能对加热处理的优化。作为另一示例，可以针对加热装置腔体使用S参数数据。在一些示例中，所述装置可操作用于分析由正向和反向信号检测电路确定的信息，并且独立自适应地控制多个通道中的每个通道以便响应于该分析而改变由每个相应通道产生的RF辐射的幅值、频率或相位中的至少一个。所述分析可以包括从反射信号分量中分离出串扰分量。针对给定通道，例如可以通过以下操作来实现这一点：将频率与该通道的工作频谱相相应的信号分量识别为该通道的反射信号分量；以及将频率与该装置的另一通道的工作频谱相相应的信号分量识别为串扰分量。根据本专利技术的另一方面，提供了一种包括上述类型的RF加热装置的微波炉。微波炉可以是家用微波炉或备选地是工业用微波炉。此外，设想将根据本专利技术实施例的RF加热装置应用于工业过程中，或应用于照明、医疗、工业加热、汽车、船舶或航空推进系统。附图说明下文中，将参考附图示意性地描述本专利技术的实施例，其中相似的附图标记用于表示相似的元件，附图中：图1示出了根据本专利技术实施例的RF加热装置；图2示出了根据本专利技术另一实施例的RF加热装置；图3示出了根据本专利技术另一实施例的RF加热装置；图4示出了根据本专利技术另一实施例的RF加热装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种射频RF加热装置，包括：腔体，用于容纳要加热的物体；多个通道，用于产生要引入所述腔体的RF辐射，其中每个通道包括：频率合成器；功率放大器；以及天线其中每个通道可操作用于使用公共相位参考信号来产生所述RF辐射。

【技术特征摘要】
2014.06.03 EP 14170871.91.一种射频RF加热装置，包括：腔体，用于容纳要加热的物体；振荡器，用于产生公共相位参考信号；多个通道，用于产生要引入所述腔体的RF辐射，其中每个通道包括：RF频率合成器；相干正交调制器，用于调制所述RF频率合成器所输出的RF信号；控制器，用于将控制信号输出至所述相干正交调制器以用于控制经调制RF信号的相位和/或幅值；功率放大器，用于放大经调制RF信号；天线，连接至所述功率放大器的输出；第一相干正交解调器；第二相干正交解调器；定向耦合器，连接在所述功率放大器与所述天线之间，该定向耦合器通过正向信号耦合路径和反向信号耦合路径被分别连接至所述第一相干正交解调器和所述第二相干正交解调器，其中，所述第一相干正交解调器被配置成监控通过所述RF频率合成器输出的RF信号引入到所述腔体的RF信号，并且其中，所述第二相干正交解调器被配置成监控通过所述RF频率合成器输出的RF信号从所述腔体反射回来的RF信号；其中，所述第一相干正交解调器和所述第二相干正交解调器被配置成将各自的输出提供至所述控制器；其中，所述控制器被配置成使用来自所述第一相干正交解调器和所述第二相干正交解调器的所述输出以改变所述通道的操作，从而修改引入到所述腔体的RF辐射；并且其中，所述公共相位参考信号被用来在频率和/或相位方面同步每个通道的RF频率合成器。2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗宾·威森，罗格·威廉姆斯，
申请(专利权)人：桑巴控股荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL