一种固态微波功率源及采用该固态微波功率源的固态微波炉制造技术

本发明专利技术涉及一种固态微波功率源及微波炉。一种固态微波功率源，包括信号源，预放大器，功率分配器以及功率分配器平衡负载，微波功率模块使用1～n路固态半导体元件GaN功率放大管对微波源信号进行放大，所述信号源由PLL及VCO构成本地振荡电路，信号源产生的微波信号经过预放大器放大，然后经过功率分配器分配为1～n路微波信号送到GaN功率放大管，经过放大后的1～n路大功率微波信号通过RF输出模块连接微波发射天线。一种固态微波炉，包括炉盖、炉体以及微波控制系统，功率源采用前述固态微波功率源。采用该固态微波功率源的固态微波炉，比采用LDMOS半导体功率放大管效率提高10%，功率密度提高3‑4倍，可使天线体积更小，进一步减少微波炉的体积。

Solid state microwave power source and solid state microwave oven using the same

The invention relates to a solid state microwave power source and a microwave oven. A solid-state microwave power source, including signal source, pre amplifier, power divider, power divider load balance, 1 ~ n solid semiconductor element GaN power amplifier to amplify the microwave source signals using microwave power module, the signal source of PLL and VCO. The oscillation circuit cost, microwave signal generated by signal source the pre amplifier, and then through the power distributor is 1 ~ n road microwave signals to GaN power amplifier, amplified 1 ~ n high power microwave signal through the RF output module is connected with the microwave transmitting antenna. The utility model relates to a solid state microwave oven, which comprises a furnace cover, a furnace body and a microwave control system. Solid state microwave oven adopts the solid-state microwave power source, using LDMOS semiconductor power amplifier efficiency is increased by 10%, the power density is increased by 3 4 times, can make the antenna smaller, further reduce the volume of microwave oven.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微波功率模块及微波炉，尤其是涉及一种使用固态半导体元件GaN（氮化镓）功率放大管对微波信号源进行放大的微波功率源及使用该微波功率源的固态微波炉。
技术介绍
目前的家用微波炉及微波功率模块是由磁控管产生微波，其结构如附图1所示，包括炉门101、炉腔102、波导管103、炉盖104、磁控管105、冷却风扇106、高压系统107及炉窗108、微波搅拌器109等部分构成。其中高压系统107是整个家用微波炉系统的核心，包括高压变压器、高压保险、高压电容、高压二极管、灯丝变压器等部分。高压系统107正常工作时，给磁控管105提供所需的4000V的脉动直流阳极电压和3-4V的灯丝电压，磁控管105发射微波并经过波导管103导向炉腔102，微波与炉腔102中的被加热物质发生作用起到快速加热的目的。使用上述微波功率模块的家用磁控管微波炉由于高压部分的存在，具有成本高、体积大、重量大及电压高等问题，而磁控管本身体积巨大、工作条件苛刻（需要高电压及冷却装置）、输出效率低、工作寿命短、制造难度大，限制了微波炉向高效、节能方向上的发展。市售的家用磁控管微波炉，炉腔102通常为矩形方腔，为使自波导管103导入的微波在炉腔102内分布均匀并生产谐振，使用微波搅拌器109旋转将微波反射到炉腔103，并且食物放置托盘下设置旋转机构，使食物在加热过程中旋转，达到均匀加热的目的。这类机构使得运动部件增多，设计与制造复杂。并且矩形炉腔内空间利用率不高，无法缩小体积，做成便携式微波炉。虽然有新式的平板式微波炉取消了底部的旋转托盘和微波搅拌器，但底部平板依然需要设置旋转的实体天线来将磁控管发射的微波尽量均匀的导入炉腔，同样需要复杂的运动部件。目前产生微波的技术除了采用磁控管外，还有半导体器件能够产生微波。但目前基于半导体的微波技术主要应用在雷达与通信技术方面。用于雷达与通信方面的微波与用于加热的微波主要区别仅仅是频段的不同。微波加热应用规定的ISM（Industrial Scientific Medical工业、科学、医学）频段为915MHz及2450MHz。915MHz多用于工业微波加热，家用微波炉采用的是2450MHz的频率。通常半导体微波炉使用的微波功率源，都是采用源、放大原理。在实际使用的过程中多采用专用的微波产生器，如基于锁相环及压控振荡器来产生所需频率的微波。如图2所示，信号源201所产生的2450Mhz微波经过预放大模块202进行初次放大成为小功率微波信号，再经过功率分配模块203和平衡负载210后，进入1 路或是多路的二级LDMOS（Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor，横向扩散金属氧化物半导体）功率放大管204、209，得到大功率微波信号，经过功率合成器205及输出平衡负载208后，输出到微波炉工作腔体206中。功率检测模块207通常用于采用检波二极管检测电压驻波比来检测微波的反射功率，进行功率控制。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术不足，提出了一种采用GaN（氮化镓）半导体功率放大管的微波功率源，及使用该微波功率源的固态微波炉，比采用LDMOS半导体功率放大管效率提高10%，功率密度提高3-4倍，可使天线体积更小，进一步减少微波炉的体积。本专利技术所采用的技术方案：一种固态微波功率源，包括信号源（401），预放大器（402），功率分配器（403）以及功率分配器平衡负载（405），微波功率模块，所述微波功率模块使用1～n 路固态半导体元件GaN功率放大管对微波源信号进行放大，所述信号源（401）由PLL及VCO构成本地振荡电路，信号源（401）产生的微波信号经过预放大器（402）放大为小功率微波信号，然后经过功率分配器（403）分配为1～n 路微波信号送到GaN功率放大管（404）进行功率放大，经过放大后的1～n 路大功率微波信号通过RF输出模块（406）连接微波发射天线，所述n为自然数。所述的固态微波功率源，微波发射天线采用分布式天线系统，分布式天线系统采用波导宽边缝隙天线，分布式天线系统含有1～n片圆弧形波导（501），每片圆弧形波导（501）内侧分布有水平缝隙（502）及垂直缝隙（503），所述水平缝隙（502）及垂直缝隙（503）为正交分布，共同构成波导宽边缝天线，每片圆弧形波导分别与对应的GaN功率放大管（404）对接。所述的固态微波功率源，分布式天线系统采用1～n旋臂平面螺旋天线，所述平面螺旋天线（604）平面由等角螺旋部分（601）和阿基米德螺旋（602）复合构成；天线平面中部对应设有1～n个水滴型馈电点（603），馈电点通过阻抗变换器（605）分别与对应的GaN功率放大管（404）对接，平面螺旋天线（604）背部设有抛物型反射面（606）。一种固态微波炉，包括炉盖、炉体以及微波控制系统，所述微波功率源由信号源（401）、预放大器（402）、功率分配器（403）、1～n路GaN功率放大管（404）以及功率分配器平衡负载（405）组成，所述信号源（401）由PLL及VCO构成本地振荡电路，信号源（401）产生的微波信号经过预放大器（402）放大为小功率微波信号，再经过功率分配器（403）分配为1～n 路微波信号送到GaN功率放大管（404）进行功率放大，经过放大后的1～n 路大功率微波信号通过RF输出模块（406）连接微波发射天线，馈送大功率微波信号到炉体内腔，n为自然数。所述的固态微波炉，微波发射天线采用分布式天线系统，所述分布式天线系统采用波导宽边缝隙天线，在炉体内胆的外缘均布1～n片圆弧形波导（501），每片圆弧形波导（501）内侧分布有水平缝隙（502）及垂直缝隙（503），所述水平缝隙（502）及垂直缝隙（503）为正交分布，共同构成波导宽边缝天线，在每片圆弧形波导内部有用于微波耦合的天线头（506）及用于与微波功率源（304）对接的同轴电缆接头（504）。所述的固态微波炉，微波发射天线采用分布式天线系统，所述分布式天线系统采用1～n旋臂平面螺旋天线，所述平面螺旋天线（604）置于炉体内胆的下方，天线平面由等角螺旋部分（601）和阿基米德螺旋（602）复合构成；天线平面中部对应设有1～n个水滴型馈电点（603），馈电点穿过背腔部分由阻抗变换器（605）与同轴接头（607）相连，在背腔内部设有抛物型反射面（606）。所述的固态微波炉，炉体采用圆柱形，上端为炉体上盖（301），炉体内胆包括上内胆（318）与下内胆（319），上内胆（318）设置于炉体上盖（301）内，所述上内胆（318）与下内胆（319）共同形成圆柱形微波谐振工作腔体，炉体上盖（301）与圆柱形炉体（303）铰接并设有固定搭扣（302），炉体上盖（301）与炉体下内胆（319）的结合部分设有电磁铁装置（320），电磁铁装置（320）与固定搭扣（302）联动。所述的固态微波炉，炉体底部设有底座（306），所述底座（306）内置供电部件及微波功率源，微波功率源（304）置于供电部件之上，供电部件给GaN微波功率源提供0-50V的工作电压以及为控制系统提供12V、5V、3.3V直流工作电压；所述底座（306）上端面设有或从中引出与所述固态微波功率源（304）连接的1～n个微波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态微波功率源，包括信号源（401），预放大器（402），功率分配器（403）以及功率分配器平衡负载（405），微波功率模块，其特征在于：所述微波功率模块使用1～n 路固态半导体元件GaN功率放大管对微波源信号进行放大，所述信号源（401）由PLL及VCO构成本地振荡电路，信号源（401）产生的微波信号经过预放大器（402）放大为小功率微波信号，然后经过功率分配器（403）分配为1～n 路微波信号送到GaN功率放大管（404）进行功率放大，经过放大后的1～n 路大功率微波信号通过RF输出模块（406）连接微波发射天线，所述n为自然数。

【技术特征摘要】
1.一种固态微波功率源，包括信号源（401），预放大器（402），功率分配器（403）以及功率分配器平衡负载（405），微波功率模块，其特征在于：所述微波功率模块使用1～n 路固态半导体元件GaN功率放大管对微波源信号进行放大，所述信号源（401）由PLL及VCO构成本地振荡电路，信号源（401）产生的微波信号经过预放大器（402）放大为小功率微波信号，然后经过功率分配器（403）分配为1～n 路微波信号送到GaN功率放大管（404）进行功率放大，经过放大后的1～n 路大功率微波信号通过RF输出模块（406）连接微波发射天线，所述n为自然数。2.根据权利要求1所述的固态微波功率源，其特征在于：微波发射天线采用分布式天线系统，分布式天线系统采用波导宽边缝隙天线，分布式天线系统含有1～n片圆弧形波导（501），每片圆弧形波导（501）内侧分布有水平缝隙（502）及垂直缝隙（503），所述水平缝隙（502）及垂直缝隙（503）为正交分布，共同构成波导宽边缝天线，每片圆弧形波导分别与对应的GaN功率放大管（404）对接。3.根据权利要求1所述的固态微波功率源，其特征在于：分布式天线系统采用1～n旋臂平面螺旋天线，所述平面螺旋天线（604）平面由等角螺旋部分（601）和阿基米德螺旋（602）复合构成；天线平面中部对应设有1～n个水滴型馈电点（603），馈电点通过阻抗变换器（605）分别与对应的GaN功率放大管（404）对接，平面螺旋天线（604）背部设有抛物型反射面（606）。4.一种固态微波炉，包括炉盖、炉体以及微波控制系统，其特征在于：所述微波功率源由信号源（401）、预放大器（402）、功率分配器（403）、1～n路GaN功率放大管（404）以及功率分配器平衡负载（405）组成，所述信号源（401）由PLL及VCO构成本地振荡电路，信号源（401）产生的微波信号经过预放大器（402）放大为小功率微波信号，再经过功率分配器（403）分配为1～n 路微波信号送到GaN功率放大管（404）进行功率放大，经过放大后的1～n 路大功率微波信号通过RF输出模块（406）连接微波发射天线，馈送大功率微波信号到炉体内腔（407），n为自然数。5.根据权利要求4所述的固态微波炉，其特征在于：微波发射天线采用分布式天线系统，所述分布式天线系统采用波导宽边缝隙天线，在炉体内胆的外缘均布1～n片圆弧形波导（501），每片圆弧形波导...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国伟，陈鹏，
申请(专利权)人：陈鹏，
类型：发明
国别省市：河南;41