一种能连续平移微波腔内电磁场的微波谐振腔及实现方法技术

本发明专利技术公开了一种能连续平移微波腔内电磁场的微波谐振腔及实现方法，包括金属腔体和可调全反射体，所述的金属腔体上设有微波馈入口，所述的可调全反射体设置于金属腔体内并作为金属腔体的内壁，且能够通过整体移动或者改变自身形状来使金属腔体内的电磁场波节点和波腹点的空间位置发生变化，从而使微波腔内电磁场实现平移。磁场实现平移。磁场实现平移。

A microwave resonator capable of continuously translating the electromagnetic field in the microwave cavity and its implementation method

【技术实现步骤摘要】
一种能连续平移微波腔内电磁场的微波谐振腔及实现方法


[0001]本专利技术涉及微波
，特别涉及一种能连续平移微波腔内电磁场的微波谐振腔及实现方法。

技术介绍

[0002]微波处理如微波消菌杀毒、微波杀虫、微波加热、微波干燥等具有高效、快速、节能以及整体处理等众多优点，已被广泛应用于工业、农业、医疗和食品加工等领域。
[0003]为了防范微波泄露带来的电磁污染和电磁干扰，微波处理通常在金属腔内进行。由于微波腔内电磁场谐振模式的电磁功率空间分布不均，这经常导致有些物料已经过处理(如过热)，有些物料还欠处理(如未被加热起来),从而大大限制了微波处理在更多领域的推广和应用。如何有效地改善微波处理均匀性已成为微波能应用推广的重要课题。
[0004]从微波腔体的角度改善微波处理均匀性主要有两种方法。一种是在微波腔内设置旋转载物托盘。该方法是现今提高微波处理均匀性最简单而有效的方法之一，但该方案往往因为旋转轴固定而导致转盘中心位置过处理或欠处理。虽然组合式旋转托盘可以丰富被处理物料的空间运动轨迹，改善转盘中心过处理或欠处理问题，但其结构过于复杂。而且，这种旋转载物托盘特别是组合式旋转托盘，非常不便于腔内清洁。另一种是平板式微波腔。该腔的移动部件(即电磁搅拌器)被陶瓷板隔离，腔内无移动部件，从而解决了旋转托盘导致的腔内清洁不便等问题。在这种平板腔中，被加热物料静置腔内，其加热均匀性主要依赖于电磁搅拌器对腔内模式的搅动能力以及各模式电磁场空间分布的互补性。但现今市面上大部分平板式微波腔的均匀性不如旋转托盘式微波腔，平板式微波腔的均匀性尚有很大的提升空间。
[0005]此外，从微波源的角度也可以改善微波处理均匀性。同一腔体中不同频率电磁波模式的空间功率分布不同，合理地利用宽带微波源或多个不同工作频率的微波源来激励微波腔，也可以有效地改善微波处理均匀性。但采用宽带微波源(本身就非常昂贵)或多个不同频率的微波源，无疑大大增加了微波处理设备的成本。
[0006]传统微波谐振腔内电磁场的不均匀性主要源于腔内各模式驻波场的波节点和波腹点是固定不动的。因此，一种能连续平移腔内电磁场的微波谐振腔，对于改善微波处理均匀性，提升家用微波炉品质，进而拓展微波处理(如微波消菌、微波杀虫等)在其他对均匀性敏感领域的应用具有重要价值。
[0007]人工电磁材料，也称电磁超材料，是一种针对特定工作波长人工设计的微结构电磁材料，可以实现许多天然材料在该波段不具有的电磁特性如负折射、光子禁带等。电磁超材料因其独特的电磁特性，已被广泛地应用于天线设计、光场操控等领域。

技术实现思路

[0008]针对现有微波处理均匀性不佳的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种能连续平移腔内电磁场的微波谐振腔，进而有效改善微波处理均匀性、提升家用微波炉品质、拓展微
波处理(如微波消菌、微波杀虫等)在其他对均匀性敏感领域的应用。
[0009]为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案是，
[0010]一种能连续平移微波腔内电磁场的微波谐振腔，包括金属腔体和可调全反射体，所述的金属腔体上设有微波馈入口，所述的可调全反射体设置于金属腔体内并作为金属腔体的内壁，且能够通过整体移动或者改变自身形状来使金属腔体内的电磁场波节点和波腹点的空间位置发生变化，从而使微波腔内电磁场实现平移。
[0011]所述的一种能连续平移微波腔内电磁场的微波谐振腔，所述的微波馈入口设置于金属腔体上的任意一个腔壁上。
[0012]所述的一种能连续平移微波腔内电磁场的微波谐振腔，所述的可调全反射体包括两个设置在金属腔体相对的两个内壁上的基板，所述的基板上设置有多块垂直于金属基板表面的竖片以形成光栅结构，且竖片能够改变在基板上朝向金属腔体内一侧的长度。
[0013]所述的一种能连续平移微波腔内电磁场的微波谐振腔，所述的可调全反射体是设置在与微波谐振腔内电磁场分布最不均匀的方向垂直的两个内壁上。
[0014]所述的一种能连续平移微波腔内电磁场的微波谐振腔，所述的可调全反射体由金属制成，所述的金属腔体在垂直于竖片长度变化方向的两个内壁上，分别设有用于遮盖金属腔体内表面的陶瓷片。
[0015]所述的一种能连续平移微波腔内电磁场的微波谐振腔，所述的可调全反射体由具有光子禁带的全介质电磁超材料，或表面包覆有陶瓷层的金属制成。
[0016]所述的一种能连续平移微波腔内电磁场的微波谐振腔，所述的金属腔体为矩形腔，所述的可调全反射体的两个基板设置于矩形腔内任意两个相对内壁上。
[0017]所述的一种能连续平移微波腔内电磁场的微波谐振腔，所述的金属腔体为圆柱形腔，所述的可调全反射体的两个基板设置于圆柱形腔内两个圆形底面上。
[0018]所述的一种能连续平移微波腔内电磁场的微波谐振腔，所述的可调全反射体包括设置在金属腔体内所有内壁上的基板，所述的基板上设置有多块垂直于金属基板表面的竖片以形成光栅结构，且竖片能够改变在基板上朝向金属腔体内一侧的长度。
[0019]一种能连续平移微波腔内电磁场的微波谐振腔实现方法，采用前述的微波谐振腔，包括以下步骤：
[0020]记录相对设置的两个金属基板上金属片朝向金属腔体内的总长度，从而确定谐振腔的工作状态；
[0021]同时改变相对设置的两个金属基板上金属片朝向金属腔体内的长度，且保持总长度不变，从而在维持谐振腔的工作状态不变的同时，改变金属腔体内的电磁场波节点和波腹点的空间位置，以实现微波腔内电磁场的平移。
[0022]本专利技术的技术效果在于，通过连续改变可调全反射体反射电磁波的空间位置实现腔内电磁场的平移，从而达到提高腔内电磁场均匀性的目的。
附图说明
[0023]图1是本专利技术实施例中可连续移动腔内电磁场的微波谐振腔1的三维结构示意图；
[0024]图2是本专利技术实施例中可调全反射体3的三维结构示意图；
[0025]图3是本专利技术实施例中可连续移动腔内电磁场的微波谐振腔1在工作状态1(d1＝
35mm,d2＝65mm)的腔内场强度分布；
[0026]图4是本专利技术实施例中可连续移动腔内电磁场的微波谐振腔1在工作状态2(d1＝45mm,d2＝55mm)的腔内场强度分布；
[0027]图5是本专利技术实施例中可连续移动腔内电磁场的微波谐振腔1在工作状态3(d1＝55mm,d2＝45mm)的腔内场强度分布；
[0028]图6是本专利技术实施例中可连续移动腔内电磁场的微波谐振腔1在工作状态4(d1＝65mm,d2＝35mm)的腔内场强度分布；
[0029]图7是本专利技术实施例中连续协同改变可调全反射体3的厚度时，微波谐振腔内平面4上的平均场强度分布。
具体实施方式
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅为本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在不需要作出创造性劳动前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能连续平移微波腔内电磁场的微波谐振腔，其特征在于，包括金属腔体和可调全反射体，所述的金属腔体上设有微波馈入口，所述的可调全反射体设置于金属腔体内并作为金属腔体的内壁，且能够通过整体移动或者改变自身形状来使金属腔体内的电磁场波节点和波腹点的空间位置发生变化，从而使微波腔内电磁场实现平移。2.根据权利要求1所述的一种能连续平移微波腔内电磁场的微波谐振腔，其特征在于，所述的微波馈入口设置于金属腔体上的任意一个腔壁上。3.根据权利要求1所述的一种能连续平移微波腔内电磁场的微波谐振腔，其特征在于，所述的可调全反射体包括两个设置在金属腔体相对的两个内壁上的基板，所述的基板上设置有多块垂直于金属基板表面的竖片以形成光栅结构，且竖片能够改变在基板上朝向金属腔体内一侧的长度。4.根据权利要求3所述的一种能连续平移微波腔内电磁场的微波谐振腔，其特征在于，所述的可调全反射体是设置在与微波谐振腔内电磁场分布最不均匀的方向垂直的两个内壁上。5.根据权利要求3所述的一种能连续平移微波腔内电磁场的微波谐振腔，其特征在于，所述的可调全反射体由金属制成，所述的金属腔体在垂直于竖片长度变化方向的两个内壁上，分别设有用于遮盖金属腔体内表面的陶瓷片。6.根据权利要求3所述的一种能连续平移微波腔内电磁场的微波谐振腔，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐志祥，刘弋，凌誉清，夏懿嘉，曾益轩，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：