集成固态微波功率发生模块制造技术

微波功率发生模块的实施例包括放大器结构、阻抗匹配元件和谐振元件。放大器结构包括具有晶体管输入端和晶体管输出端的晶体管。阻抗匹配元件由平面导电结构形成。平面导电结构具有近端和远端，并且近端电耦接至晶体管输出端。所述谐振元件具有电耦接至平面导电结构的远端的近端，并且所述谐振元件配置为辐射具有范围在800兆赫兹(MHz)至300千兆赫兹(GHz)的微波频率的电磁能量。阻抗匹配元件和谐振元件的组合配置为执行晶体管的阻抗和空气腔的阻抗之间的阻抗变换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
这里描述的主题的实施例通常涉及电路，更具体地，涉及结合微波炉和其他系统使用的固态微波功率发生子系统。
技术介绍
多年来，磁控管已经常用于微波炉中以产生用于加热食物、饮料或其他物品的目的的微波能量。磁控管也可以用于其他目的(例如，用于雷达应用、无线通信用用等)。磁控管实质上包括具有绕着圆形腔室的边缘间隔开的多个圆柱形腔体的圆形腔室、内置到腔室中央的阴极以及配置为产生磁场的磁体。当合并到微波系统中时，阴极耦接至直流(DC)电源，所述DC电源配置为向阴极提供高电压电势。在微波炉中，例如可能要求电源向阴极提供4千伏或以上。磁场和圆柱形腔体使得腔体内的电子在所述腔体中感应出谐振高频射频(RF)场，并且可以经由探针从所述腔体中提取所述场的一部分。耦接至探针的波导将RF能量导引至负载。例如在微波炉中，负载可以是加热室，所述加热室的阻抗可能受到加热室内的物体的影响。尽管磁控管在微波和其他应用中作用良好，但是它们也并非是没有缺点。例如，磁控管典型地需要非常高的电压来操作。此外，磁控管可能在延长的操作时间段易受到输出功率退化的影响。因此，包括磁控管的系统的性能可能随着时间而退化。另外，磁控管趋向于是对于振动敏感的庞大笨重的部件，从而使得它们无法在便携应用中使用。附图说明可以通过参考结合以下附图考虑的详细描述和权利要求来得出对于主题的更加全面的理解，其中贯穿附图类似的附图标记表示类似r>的元件。图1是根据示例实施例的微波炉的透视图；图2是根据示例实施例的包括集成微波功率发生模块的微波系统的简化框图；图3是根据示例实施例的集成微波功率发生模块的顶视图；图4是根据示例实施例的图3的集成微波功率发生模块沿4-4线的截面侧视图；图5是根据另一个示例实施例的安装至腔壁的集成微波功率发生模块的截面侧视图；以及图6是根据示例实施例的制造包括集成微波功率发生模块的微波系统的方法的流程图。具体实施方式以下详细描述本质上只是说明性的，并不旨在限制主题的实施例或这些实施例的应用和使用。如这里所使用的，词语“示范性的”和“示例”意思是“用作示例、实例或说明”。这里描述为示范性的或者示例的任意实施方式不必解释为相比其他实施方式优选或者有利。另外，也并不旨在受到在前述
、背景或下文的详细描述中展示的任何明示或暗示理论的限制。这里描述的主题的实施例涉及在微波炉和其他类型的系统中使用的固态微波功率发生模块。如下面更加详细地描述的，示范性微波功率发生模块使用放大器结构(包括一个或多个晶体管)、耦接至放大器结构的输出端并且由平面导电结构构成的阻抗匹配元件以及耦接至阻抗匹配元件并且配置为辐射具有微波范围内的波长的电磁能量的谐振元件来实现。阻抗匹配元件和谐振元件一起配置为执行晶体管的阻抗和空气腔(例如，微波炉的加热室)的阻抗之间的阻抗变换。尽管这里的描述详细地讨论了固态微波功率发生模块的各种实施例在微波炉应用中的使用，但是应该理解的是，固态微波功率发生模块的各种实施例也可以用于其他类型的微波系统(例如，雷达系统、通信系统等)。因此，这里详细描述的应用并非意欲将各种实施例的应用只是局限于微波炉应用。图1是根据示例实施例的微波炉100的透视图。微波炉100包括加热室110、控制面板120、一个或多个微波功率发生模块131、132、133、134、135、136、电源(例如图2的电源230)和系统控制器(例如，图2的系统控制器210)。加热室110由顶部、底部、侧面和背侧腔壁111、112、113、114、115的内表面和门116的内表面限定。在门116关闭时，加热室110限定了封闭的空气腔。如这里所使用的，术语“空气腔”可以表示包含空气或其他气体的封闭区域(例如，加热室110)或者开放空间的区域。根据实施例，微波功率发生模块131-136136中的每一个设置在腔壁111-115或门116附近。根据实施例，在微波炉100的操作期间，用户(未示出)可以将一个或多个物体(例如食物和/或液体)放置于加热室110中，并且可以经由控制面板120来提供输入，所述输入可以规定所需的加热持续时间和所需的功率级别。响应于此，系统控制器(未示出)使微波功率发生模块131-136136将微波频谱内的电磁波能量(这里称作“微波能量”)辐射到加热室110中。更具体地，系统控制器使微波功率发生模块131-136136在与用户输入相一致的时间段和功率级别下，将微波能量辐射到加热室110中。微波能量增加了物体的热能(即，微波能量使物体加热)。在图1中所示的实施例中，微波功率发生模块131-136136设置在腔壁111-115和门116中的每一个附近。在替代实施例中，可能在系统中存在较少的微波功率发生模块，包括少到单个腔壁或门116附近只有一个微波功率发生模块。在其他替代实施例中，多个微波功率发生模块可以在任意给定的腔壁和/或门116附近。在任意情况下，微波炉100包括设置在至少一个腔壁111-115和/或门116附近的至少一个微波功率发生模块131-136。如这里所使用的，当表示微波功率发生模块131-136相对于腔壁111-115或门116的相对位置时，术语“附近”指的是可以将微波功率发生模块131-136附着至腔壁111-115或门116的内表面(即，将微波功率发生模块131-136定位于加热室110内)，或者微波功率发生模块131-136可以附着或者定位于腔壁111-115或门116的外表面的外部(即，将微波功率发生模块131-136定位于加热室110的外部)。在后一个实施例中，微波功率发生模块131-136的谐振元件(例如，图2的谐振元件284)可以通过腔壁111-115或门116中的孔或开口而暴露至加热室110。在这种实施例中，腔壁111-115中的开口可以用盖子(例如，板)覆盖，所述盖子配置为在不会实质上阻挡由谐振元件产生的微波能量进入加热室110的同时保护所述谐振元件(例如，免受食物泼溅)。根据另一个实施例，可以将微波功率发生模块131-136按照微波功率发生模块131-136与腔壁111-115或门116齐平(即实质上共面)的方式附着至腔壁111-115或门116。在其他实施例中，可以将微波功率发生模块131-136的部分(例如，至少谐振元件)定位于加热室110内，并且可以将微波功率发生模块13本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微波功率发生模块，包括：放大器结构，所述放大器结构包括具有晶体管输入端和晶体管输出端的晶体管；由第一平面导电结构形成的阻抗匹配元件，其中所述第一平面导电结构具有近端和远端，并且所述近端电耦接至所述晶体管输出端；以及谐振元件，其中所述谐振元件具有电耦接至所述第一平面导电结构的所述远端的近端，并且所述谐振元件配置为辐射具有800兆赫兹(MHz)至300千兆赫兹(GHz)的范围内的微波频率的电磁能量，以及其中所述阻抗匹配元件和所述谐振元件的组合配置为执行所述晶体管的阻抗和空气腔的阻抗之间的第一阻抗变换。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种微波功率发生模块，包括：
放大器结构，所述放大器结构包括具有晶体管输入端和晶体管输
出端的晶体管；
由第一平面导电结构形成的阻抗匹配元件，其中所述第一平面导
电结构具有近端和远端，并且所述近端电耦接至所述晶体管输出端；
以及
谐振元件，其中所述谐振元件具有电耦接至所述第一平面导电结
构的所述远端的近端，并且所述谐振元件配置为辐射具有800兆赫兹
(MHz)至300千兆赫兹(GHz)的范围内的微波频率的电磁能量，以
及
其中所述阻抗匹配元件和所述谐振元件的组合配置为执行所述
晶体管的阻抗和空气腔的阻抗之间的第一阻抗变换。
2.根据权利要求1所述的微波功率发生模块，其中，所述谐振
元件形成从贴片天线、微带天线、偶极天线和缝隙天线中选择的天线
的至少一部分。
3.根据前述权利要求中任一项所述的微波功率发生模块，其中，
所述谐振元件形成贴片天线的一部分，所述贴片天线还包括通过电介
质与所述谐振元件分离的接地面。
4.根据前述权利要求中任一项所述的微波功率发生模块，还包
括：
衬底，其中所述阻抗匹配元件和所述谐振元件是在所述衬底的表
面上形成的导电层的整体形成的部分。
5.根据前述权利要求中任一项所述的微波功率发生模块，其中，
所述晶体管包括用作所述晶体管输入端的栅极触点、源极触点和用作
所述晶体管输出端的漏极触点，并且所述微波功率发生模块还包括：
耦接在所述漏极触点和所述第一平面导电结构的所述近端之间
的多个接合线。
6.根据权利要求5所述的微波功率发生模块，还包括：
输出阻抗匹配网络，所述输出阻抗匹配网络电耦接在所述漏极触
点和所述第一平面导电结构的所述近端之间，其中所述多个接合线形
成所述输出阻抗匹配网络的一部分，并且所述输出阻抗匹配网络配置
为执行在所述晶体管在所述晶体管输出端处的阻抗和所述阻抗匹配元
件的阻抗之间的第二阻抗变换。
7.根据前述权利要求中任一项所述的微波功率发生模块，其中，
所述晶体管包括用作所述晶体管输入端的栅极触点、源极触点和用作
所述晶体管输出端的漏极触点，并且所述微波功率发生模块还包括：
输入端子；以及
耦接在所述输入端子和所述栅极触点之间的多个接合线。
8.根据权利要求7所述的微波功率发生模块，还包括：
输入阻抗匹配网络，所述输入阻抗匹配网络电耦接在所述输入端
子和所述栅极触点之间，其中所述多个接合线形成所述输入阻抗匹配
网络的一部分，并且所述输入阻抗匹配网络配置为执行在耦接至所述
输入端子的附加电路的阻抗和所述晶体管在所述栅极触点处的阻抗之
间的第二阻抗变换。
9.根据前述权利要求中任一项所述的微波功率发生模块，其中，
所述放大器结构形成振荡器子系统的一部分，所述振荡器子系统还包
括：
沿所述晶体管输出端和所述晶体管输入端之间的反馈路径的谐
振电路，其中所述谐振电路的谐振频率是所述微波频率。
10.根据权利要求9所述的微波功率发生模块，其中，所述微波
频率是约2.45GHz。
11.根据前述权利要求中任一项所述的微波功率发生模块，还包
括：
耦接至RF零点的偏置电路，所述RF零点位于所述晶体管输出端
和所述谐振元件的远端之间。
12.一种微波系统，包括：
结构部件；以及
耦接至所述结构部件的微波功率发...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮埃尔·玛丽·皮尔，大卫·P·莱斯特，莱昂内尔·蒙欣，
申请(专利权)人：飞思卡尔半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US