一种固态源射频解冻和加热设备制造技术

本发明专利技术涉及射频加热技术领域，具体指一种固态源射频解冻和加热设备；包括腔体、微控制单元和射频模块，所述射频模块包括依次连接的固态源、环形器和收发天线，固态源和环形器之间设有前向检测器，前向检测器与微控制单元连接；所述收发天线设于腔体内，环形器和微控制单元之间设有反向检测器；本发明专利技术结构合理，采用射频915MHz固态源作为射频源，具有更好的穿透性，可实现输出功率的精准控制，并实时检测驻波电场和食物介电特性的匹配关系，通过天线间的调相改变驻波电场，以及通过托盘升降机构来获得食物与驻波电场之间的最优匹配从而提升加热解冻的均匀性效果。升加热解冻的均匀性效果。升加热解冻的均匀性效果。

【技术实现步骤摘要】
一种固态源射频解冻和加热设备


[0001]本专利技术涉及射频加热
，具体指一种固态源射频解冻和加热设备。

技术介绍

[0002]食品加工中的传统热处理依赖于通过热传导和热对流来传递能量，这种传统热处理的方式最大的特征是热量由表面逐渐传导至内部，无法实现食品的内外均匀解冻或加热。随着社会的发展和进步，越来越多的冷冻食品和预制菜产品出现在我们的生活中，无论是商业餐饮还是家庭，包括原材料肉类和海鲜类的冻转鲜，甚至即食类预制菜的冻品熟化都越来越普及，这也需要有更先进的解冻和加热解决方案。射频加热也因此得以快速发展。
[0003]射频加热原理是通过极化极性分子(如水)产生频率振荡运动在食品内部产生热量。通过这种方式，克服了传统加热的热传导限制，可以实现食品的内外均匀解冻或加热。射频是指频率范围3KHz
‑
300GHz的电磁波，目前ISM定义用于工业，科学，医疗等应用的常用的电磁波频率主要有13.56MHz、27.12MHz、40.68MHz、433MHz、915MHz和2450MHz等。从频率特性上来说，频率越高波长越短，对食物的穿透深度越小，但相对的能量密度越大。所以目前商用和家用微波炉普遍采用2450MHz，一方面是因为波长较短比较容易在较小的腔体内形成驻波，另一方面2450MHz磁控管的体积和成本相对更容易实现产品的集成。
[0004]但传统的磁控管方案在加热均匀性上无法实现技术突破，主要的原因是2450MHz的频率较高，相对较短的波长对食物的穿透深度有限，且存在较明显的能量牵引效应，在加热均匀性和一致性上存在缺陷；而且磁控管本身只是一个频率能量发生器，其无法监测自身的功率输出状态，更无法获知食物和频率的匹配关系，缺乏技术手段在食物加热过程中随着介电特性变化来优化加热策略。
[0005]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构合理、固态源射频解冻和加热设备。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]本专利技术所述的一种固态源射频解冻和加热设备，包括腔体、微控制单元和射频模块，所述射频模块包括依次连接的固态源、环形器和收发天线，固态源和环形器之间设有前向检测器，前向检测器与微控制单元连接；所述收发天线设于腔体内，环形器和微控制单元之间设有反向检测器。
[0009]根据以上方案，所述射频模块至少有两组。
[0010]根据以上方案，还包括调相电路，所述调相电路与微控制单元连接，调相电路由微控制单元控制调节两组射频通道间的相位关系。。
[0011]根据以上方案，所述固态源的频率范围为902MHz
‑
928MHz。
[0012]根据以上方案，所述腔体内设有升降机构和托盘，升降机构可驱动托盘在腔体内
改变高度，所述收发天线设于腔体的顶壁或侧壁上。
[0013]本专利技术有益效果为：本专利技术结构合理，采用射频915MHz固态源作为射频源，具有更好的穿透性，可实现输出功率的精准控制，并实时检测驻波电场和食物介电特性的匹配关系，通过天线间的调相改变驻波电场，以及通过托盘升降机构来获得食物与驻波电场之间的最优匹配从而提升加热解冻的均匀性效果。
附图说明
[0014]图1是本专利技术的原理图；
[0015]图2是本专利技术的腔体以及收发天线安装结构示意图。
[0016]图中：
[0017]1、腔体；2、微控制单元；3、射频模块；11、托盘；21、调相电路；31、固态源；32、环形器；33、收发天线；34、前向检测器；35、反向检测器。
具体实施方式
[0018]下面结合附图与实施例对本专利技术的技术方案进行说明。
[0019]如图1
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2所示，本专利技术所述的一种固态源射频解冻和加热设备，包括腔体1、微控制单元2和射频模块3，所述射频模块3包括依次连接的固态源31、环形器32和收发天线33，固态源31和环形器32之间设有前向检测器34，前向检测器34与微控制单元2连接；所述收发天线33设于腔体1内，环形器32和微控制单元2之间设有反向检测器35。所述固态源31采用LDMOS或GaN半导体器件为功率器件，可产生902MHz
‑
928MHz频率范围的功率，功率大小由半导体器件等级决定。输出射频经由环形器32和收发天线33在腔体1内形成驻波电场，驻波电场与腔体1内的食物中的极性分子作用产生能量转换，从而使食物加热和解冻。未转换的能量可经由收发天线吸收，收发天线33吸收反射射频功率经由环形器32被固态源31内置负载吸收，输出射频和反射射频被环形器32隔离。所述前向检测器34检测输出功率，反向检测器35检测反射功率，并将数据返回给微控制单元2。本专利技术采用半导体固态源技术，实现精准控制功率输出，并可通过闭环检测实时获得食物和频率的匹配状态优化加热策略。
[0020]优选的所述射频模块3至少有两组，本专利技术还包括调相电路21，所述调相电路21与微控制单元2连接，调相电路21分别连接两组射频模块3的固态源31。所述微控制模块2为主控单元，通过前向检测器34和反向检测器35返回的数据实时计算，通过对比前向输出功率和反向回收功率的差值，计算食材吸收的实际功率，进而，通过调相电路21改变两组收发天线33的相位关系，从而改变腔体1内的驻波电场分布，改善食物吸收功率的均匀性。本专利技术采用双射频通道天线设计和调相算法，实现密闭腔体内驻波电场变化，提高均匀性。
[0021]所述固态源31的频率范围为902MHz
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928MHz，与传统的2450MHz相比具有更深的穿透能力，从而提升能量的传导效率和均匀性。
[0022]所述腔体1内设有升降机构和托盘11，升降机构可驱动托盘11在腔体1内改变高度，所述收发天线33设于腔体1的顶壁或侧壁上。所述托盘11通过升降机构改变在腔体1内的高度，从而实现食物和电场的更优匹配，获得最优的解冻加热效果。
[0023]本专利技术的腔体1为常规微波炉的内腔结构，通常而言，腔体1具有射频密封性，可防止微波泄漏，腔体1的内壁采用食品级不锈钢材料制作，托盘11可使用玻璃或陶瓷材质。所
述固态源31产生的射频能量通过收发天线33向腔体1内辐射并形成驻波电场，通过改变两根收发天线的相位关系可使得驻波电场发生变化，从而使得食品和驻波电场的匹配也得以改变，这是提高食品的解冻和加热均匀性的有效手段，但因为驻波电场在腔体内呈立体分布，各个高度的驻波电场分布广度和强度均存在差异，本专利技术创造性的设计了高度可变机构，通过改变食品托盘11在腔体1内的相对高度H，使得食品可以匹配在最优的电场分布下获得最好的均匀性效果。
[0024]本专利技术的原理如下：
[0025]同上所述，通过收发天线向腔体内辐射并形成驻波电场，通过改变两根天线的相位关系可使得驻波电场发生变化，从而使得食品和驻波电场的匹配也得以改变，这是提高食品的解冻和加热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固态源射频解冻和加热设备，包括腔体(1)、微控制单元(2)和射频模块(3)，其特征在于：所述射频模块(3)包括依次连接的固态源(31)、环形器(32)和收发天线(33)，固态源(31)和环形器(32)之间设有前向检测器(34)，前向检测器(34)与微控制单元(2)连接；所述收发天线(33)设于腔体(1)内，环形器(32)和微控制单元(2)之间设有反向检测器(35)。2.根据权利要求1所述的固态源射频解冻和加热设备，其特征在于：所述射频模块(3)至少有两组。3.根据权利要求2所述的固态源射频解冻和加热设备，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭高，
申请(专利权)人：深圳市博威射频科技有限公司，
类型：发明
国别省市：