固态烹饪设备制造技术

本发明专利技术涉及一种固态烹饪设备。本发明专利技术还涉及一种用于优选地向固态烹饪设备的烹饪腔体施加电磁波的场施加器。场施加器包括正交耦合器，该正交耦合器用于将射频信号分解在一对天线元件上。正交耦合器的隔离端口连接到预定负载。固态烹饪设备可在第一模式和第二模式中的至少一个模式下运行，其中，在第一模式下，预定负载等于RF短路或RF开路，在第二模式下，预定负载等于虚拟负载，该虚拟负载被配置为耗散在正交耦合器的隔离端口处接收的信号。

Solid state cooking equipment

【技术实现步骤摘要】
固态烹饪设备
本专利技术涉及一种固态烹饪设备。本专利技术还涉及一种用于优选地向固态烹饪设备的烹饪腔体施加电磁波的场施加器。
技术介绍
基于磁控管的常规烹饪设备，即所谓的微波炉，越来越多地被固态烹饪(SSC)设备所取代。在这些设备中，功率产生元件不是由磁控管形成，而是由基于半导体的射频(RF)功率放大器(PA)系统形成。这些PA系统包括功率放大器。这种放大器的示例是基于硅的横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)放大器或氮化镓场效应晶体管(FET)。在固态烹饪系统中，由于不可预测的负载而使烹饪腔体的输入回波损耗可能很差。在家用应用中需要烹饪不同类型和数量的食物。此外，食物的RF特性在烹饪过程中例如由于含水量的变化而不断变化。此外，烹饪腔体中可能偶尔会载有高反射度的材料，诸如金属盘、罐。PA的RF性能取决于放大器输出端处呈现的输出负载。通常，对PA进行调谐，以在与频率无关的负载(通常为50欧姆)下提供最佳性能。然而，实际上，在烹饪过程中，通过PA所见的有效负载会严重偏离该标称阻抗。这种失配会导致效率和输出功率降低，甚至可能会导致对PA或放大路径中使用的其他器件造成损坏。为了防止在使用过程中对PA造成损坏，已知的SSC系统配备有铁氧体环行器或隔离器。这些元件将从烹饪腔体反射的功率重导入到可以耗散该功率的负载中。环行器的主要缺点是损耗增加、成本增加以及在高功率水平下可靠性低。EP2182774A1公开了根据权利要求1的前序部分的固态烹饪设备。从EP3136001A1中可知晓另一种固态烹饪设备。<br>
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种固态烹饪设备，其中至少部分地消除了上述问题中的至少一些问题。该目的通过如权利要求1所限定的固态烹饪设备来实现，该固态烹饪设备包括：烹饪腔体；功率放大器系统，用于产生射频“RF”信号；以及场施加器，该场施加器被配置为基于所产生的RF信号向烹饪腔体中提供电磁波。场施加器包括：分解元件，用于将所产生的射频信号分解为第一信号和第二信号；第一天线元件，用于基于第一信号向烹饪腔体中发射第一波；以及第二天线元件，用于基于第二信号向烹饪腔体中发射第二波。第一波和第二波优选分别是线性极化电磁波。第一线性极化电磁波和第二线性极化电磁波优选一起地在烹饪腔体中形成圆极化电磁波或椭圆极化电磁波。优选地形成圆极化波，但是在第一信号和第二信号之间的振幅或相位关系上的小到大的偏差可能会导致椭圆极化电磁波。分解元件包括正交耦合器，该正交耦合器具有连接至功率放大器系统的输入端口、连接至预定负载的隔离端口、连接至第一天线元件的第一输出端口以及连接至第二天线元件的第二输出端口。此外，固态烹饪设备可在第一模式和第二模式中的至少一个模式下操作，其中，在第一模式下，预定负载等于RF短路或RF开路，并且在第二模式下，预定负载等于被配置为耗散正交耦合器的隔离端口处接收的信号的虚拟负载。正交耦合器被配置为使得输入到输入端口和隔离端口中的一个端口的信号被分解成在第一输出端口处和第二输出端口处发出并且相位相隔90度的两个信号。类似地，输入到第一输出端口和第二输出端口中的一个端口的信号被分解成在输入端口处和隔离端口处发出并且相位相差90度的两个信号。正交耦合器的一个特定示例是信号被均匀分解的3dB混合耦合器。另外的或其他类型的正交耦合器包括分支线耦合器、Lange耦合器、波导耦合器、基板集成波导(SIW)耦合器和叠加耦合器。通常，使用具有特定特征阻抗的传输线来设计正交耦合器。当预定负载旨在耗散在隔离端口处发出的功率时，该预定负载可以具有等于该特征阻抗的阻抗。另一方面，当预定负载旨在将从隔离端口发出的功率反射回正交耦合器时，负载可以是RF短路或RF开路。在这里应注意，在实际情况下，RF频率并不存在真正的短路或开路。而是，RF开路应被视为是在隔离端口(预定的负载接口)处造成较大反射的较大的、主要是电容性的阻抗。类似地，RF短路应被视为是在隔离端口(预定的负载接口)处造成较大反射的较小的、主要是电感性的阻抗。该设备可以进一步包括切换单元，该切换单元将RF短路、RF开路或虚拟负载之一连接到正交耦合器的隔离端口。该设备可以另外包括控制器，该控制器用于根据固态烹饪设备的所需操作模式来控制切换单元。控制器可以被配置为基于已经使用测量值确定的一个或多个参数来控制切换单元。例如，可以基于测量的电压、电流、功率和/或阻抗来控制切换单元。固态烹饪设备可以配备有功率估算系统，该功率估算系统包括估算功率量的一个或多个功率估算单元。该功率量可以与从烹饪腔体反射回来并在第一输出端口和/或第二输出端口处接收到的功率有关。替代性地，一个或多个功率估算单元被配置为确定在预定负载中耗散或由其反射的功率，或由功率放大器系统输出的功率。基于所估算的一个或多个功率，控制器可以控制切换单元。控制器可以被配置为当所估算的一个或多个功率中的至少一个超过第一阈值时将操作模式从第一模式切换到第二模式。此外或替代性地，控制器可以被配置为当所估算的一个或多个功率中的至少一个低于第二阈值时将操作模式从第二模式切换到第一模式。可以将第二阈值设置为低于第一阈值，以防止过度切换。例如，控制器可以被配置为当从烹饪腔体反射回来并在第一输出端口和/或第二输出端口接收到的功率和/或由预定负载反射或在其中耗散的功率超过第一阈值时，将操作模式从第一模式切换到第二模式。可以将所确定的不同功率水平分别与相应的阈值进行比较。替代性地，将所确定的不同功率水平组合成单一值，然后将该单一值与第一阈值进行比较。替代性地，控制器可以被配置为当从烹饪腔体反射回来并在第一输出端口和/或第二输出端口接收到的功率和/或由预定负载反射或在其中耗散的功率低于第二阈值时，将操作模式从第二模式切换到第一模式。可以以如下的方式设置第一阈值：当反射功率变得太高，而可能对功率放大器系统造成危险条件时，进行到第二模式的切换以使得反射功率能够被耗散。另一方面，可以以如下的方式设置第二阈值：当反射功率低太低时，进行到第一模式的切换。在这种模式下，反射功率重新进入腔体中，从而提高了烹饪和/或系统效率。为了执行功率测量功能，功率估算单元可以各自包括定向耦合器，优选地是双定向耦合器。此外或替代性地，可以使用附接到虚拟负载的电压表或电流表来确定虚拟负载中耗散的功率。在另一个示例中，由功率放大器系统输出的功率是基于功率放大器系统或该功率放大器系统中的功率放大器中耗散的直流(DC)功率以及该系统或放大器的温度来确定的。例如，可以通过从输入的DC功率中减去耗散的功率来计算输出的RF功率，其中，基于测量的温度来计算消耗的功率。每个功率估算单元可以被布置在a)第一输出端口和第一天线元件之间，或者b)第二输出端口和第二天线元件之间，或者c)隔离端口和预定负载之间。至少一个功率估算单元可以被配置为确定在虚拟负载中耗散的功率，其中，至少一个功率估算单元包括联接到虚拟负载的电流表或电压表。切换单元、控制器和功率估算单元中的至少一个可以被包括在场施加器中。固态本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固态烹饪设备(10)，所述固态烹饪设备包括：/n烹饪腔体(11)；/n功率放大器系统(110；110A，110B)，所述功率放大器系统用于产生射频“RF”信号；/n场施加器(100；200；200A，200B；300)，所述场施加器被配置为基于所产生的所述RF信号向所述烹饪腔体中提供电磁波，所述场施加器包括：/n分解元件，所述分解元件用于将产生的射频信号分解为第一信号和第二信号；/n第一天线元件(130)，所述第一天线元件用于基于所述第一信号向所述烹饪腔体中发射第一波；/n第二天线元件(131)，所述第二天线元件用于基于所述第二信号向所述烹饪腔体中发射第二波；/n其特征在于，所述分解元件包括正交耦合器(120；161；261)，所述正交耦合器具有连接到所述功率放大器系统的输入端口(1)、连接到预定负载的隔离端口(2)、连接到所述第一天线元件的第一输出端口(3)以及连接到所述第二天线元件的第二输出端口(4)；/n以及，所述固态烹饪设备能够在第一模式和第二模式中的至少一个模式下运行，其中，在所述第一模式下，所述预定负载等于RF短路(142)或RF开路(141)，并且，在所述第二模式下，所述预定负载等于虚拟负载(143；143A，143B)，所述虚拟负载被配置为耗散在所述正交耦合器的所述隔离端口处接收的信号。/n...

【技术特征摘要】
20181123 NL NL20220641.一种固态烹饪设备(10)，所述固态烹饪设备包括：
烹饪腔体(11)；
功率放大器系统(110；110A，110B)，所述功率放大器系统用于产生射频“RF”信号；
场施加器(100；200；200A，200B；300)，所述场施加器被配置为基于所产生的所述RF信号向所述烹饪腔体中提供电磁波，所述场施加器包括：
分解元件，所述分解元件用于将产生的射频信号分解为第一信号和第二信号；
第一天线元件(130)，所述第一天线元件用于基于所述第一信号向所述烹饪腔体中发射第一波；
第二天线元件(131)，所述第二天线元件用于基于所述第二信号向所述烹饪腔体中发射第二波；
其特征在于，所述分解元件包括正交耦合器(120；161；261)，所述正交耦合器具有连接到所述功率放大器系统的输入端口(1)、连接到预定负载的隔离端口(2)、连接到所述第一天线元件的第一输出端口(3)以及连接到所述第二天线元件的第二输出端口(4)；
以及，所述固态烹饪设备能够在第一模式和第二模式中的至少一个模式下运行，其中，在所述第一模式下，所述预定负载等于RF短路(142)或RF开路(141)，并且，在所述第二模式下，所述预定负载等于虚拟负载(143；143A，143B)，所述虚拟负载被配置为耗散在所述正交耦合器的所述隔离端口处接收的信号。


2.根据权利要求1所述的固态烹饪设备，
其中，所述第一波和所述第二波均为线性极化电磁波，第一线性极化电磁波和第二线性极化电磁波一起在所述烹饪腔体中形成圆极化电磁波或椭圆极化电磁波；和/或
其中，正交混合耦合器包括3dB混合耦合器，和/或
其中，所述RF短路或所述RF开路被配置为将从所述正交耦合器的所述隔离端口接收的信号经由所述隔离端口反射回所述正交耦合器。


3.根据权利要求1或2所述的固态烹饪设备，所述固态烹饪设备还包括切换单元(140)，所述切换单元将所述RF短路、所述RF开路或所述虚拟负载中的一个连接到所述正交耦合器的所述隔离端口。


4.根据权利要求3所述的固态烹饪设备，所述固态烹饪设备还包括控制器(150)，所述控制器用于根据所述固态烹饪设备的所需的运行模式来控制所述切换单元。


5.根据权利要求4所述的固态烹饪设备，所述固态烹饪设备还包括功率估算系统，所述功率估算系统包括一个或多个功率估算单元(P)，所述一个或多个功率估算单元用于估算：
从所述烹饪腔体反射回来并在所述第一输出端口和/或所述第二输出端口被接收的功率量；和/或
在所述预定负载中被耗散或被所述预定负载反射的功率量；和/或
由所述功率放大器系统输出的功率量；
其中，所述控制器被配置为基于所估算的一个或多个功率来控制所述切换单元。


6.根据权利要求5所述的固态烹饪设备，
其中，所述控制器被配置为当从所述烹饪腔体反射回并在所述第一输出端口和/或所述第二输出端口被接收的功率和/或由所述预定负载反射的功率超过第一阈值时，将所述运行模式从所述第一模式切换到所述第二模式；和/或
其中，所述控制器被配置为当从所述烹饪腔体反射回并在所述第一输出端口和/或所述第二输出端口被接收的功率和/或由所述预定负载反射的功率低于第二阈值时，将所述运行模式从所述第二模式切换到所述第一模式；和/或
其中，每个功率估算单元被布置在所述第一输出端口和所述第一天线元件之间，或布置在所述第二输出端口和所述第二天线元件之间，或布置在所述隔离端口和所述预定负载之间；和/或
其中，至少一个功率估算单元被配置为确定在所述虚拟负载中耗散的功率，所述至少一个功率估算单元包括联接到所述虚拟负载的电流表或电压表；
其中，所述功率估算单元优选地每个都包括定向耦合器。


7....

【专利技术属性】
技术研发人员：耶夫根·季莫菲耶夫，
申请(专利权)人：安普林荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL