射頻加熱裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種射頻(RF)加熱裝置。本發(fā)明還涉及一種包括RF加熱裝置的微波爐。
【背景技術】
[0002]諸如家用或工業(yè)微波爐等傳統(tǒng)射頻(RF)加熱裝置使用磁控管(magnetron)來產(chǎn)生RF輻射。通常，這些裝置以單一頻率產(chǎn)生輻射或者在特定頻帶內偽隨機地產(chǎn)生輻射。這些裝置還是體積較大的，受限于這些裝置提供的引入腔體內的輻射的可控程度，其中在所述腔體內物體(例如，食物)將被加熱。
[0003]最近，提出了使用固態(tài)半導體組件產(chǎn)生RF輻射的裝置。一些傳統(tǒng)裝置使用功率分配器架構，功率分配器架構使用多路徑的相位相干信號來放大并傳送到腔體(例如，參照EP 2，182，774 Al 和 EP 2，205，043 Al)。
[0004]盡管構思簡單，然而這些實現(xiàn)方案具有若干缺點。例如，功率分配器架構迫使在該裝置內的所有天線以相同頻率向腔體提供功率，這可能是需要的或可能是不需要的。
[0005]此外，在具有多個天線的系統(tǒng)中，天線位置往往由加熱腔體的物理特性決定。由該腔體的物理特性決定的天線的理想位置可能需要相對較長的RF分布路徑。RF頻率下較長的分布路徑產(chǎn)生較大損耗，還可能妨礙天線之間的相位對準。由于這個問題，在設計裝置時，功率分配器架構可以施加不希望的限制。
[0006]—些傳統(tǒng)裝置試圖基于反射信號調整向加熱裝置腔體引入的輻射的產(chǎn)生。例如，EP 2，205，043 Al描述了一種微波加熱裝置，能夠通過基于以下操作來加熱物體:減小基于具有不同配置、類型、尺寸和數(shù)量的待加熱物體而產(chǎn)生的反射功率，在加熱室的壁面內布置第一饋送部件并布置第二饋送部件以向加熱室輻射由第一饋送部件接收到的反射功率從而再次加熱物體，其中第二饋送部件用作多個微波供給裝置，每個微波供給裝置都具有輻射微波的功能。
[0007]在另一示例中，EP 2，434，837 Al描述了一種微波加熱裝置和微波加熱方法，其中可以通過控制部件防止由反射功率對微波產(chǎn)生部件的損害，控制部件從功率檢測部件接收反射功率信號和供給功率信號。在加熱操作期間，控制部件執(zhí)行對指定頻帶的頻率掃描操作，頻率掃描功率低于向功率饋送部件提供的額定供給功率，從而設置振蕩頻率并控制振蕩部件的振蕩頻率和功率放大器部件的輸出，在所述振蕩頻率下最小反射功率變得最小。
[0008]EP 2，549，832 Al描述了一種微波加熱裝置。US 5，081，425描述了一種電壓駐波比(VSWR)自適應功率放大器系統(tǒng)。WO 2009/020530描述了一種針對氣體和液體色譜的微波系統(tǒng)發(fā)生器和控制器。CN103152889描述了一種用于控制頻率可變微波爐的功率的電路和控制方法。US 4，504，718描述了一種具有固態(tài)微波振蕩裝置的微波加熱裝置。US3，953，702描述了一種固態(tài)微波爐電源。US 2004/206755描述了一種使用分布式半導體源的微波加熱裝置。

【發(fā)明內容】

[0009]所附獨立權利要求和從屬權利要求中描述了本發(fā)明的多個方面?？梢赃m當?shù)睾喜碜詮膶贆嗬蟮奶卣鞯慕M合與獨立權利要求的特征，不僅限于權利要求明確描述的特征。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的方面，提供了一種射頻(RF)加熱裝置。RF加熱裝置包括用于容納要加熱的物體的腔體。RF加熱裝置包括用于產(chǎn)生被引入腔體的RF輻射的多個通道。每個通道包括頻率合成器。每個通道還包括功率放大器。每個通道還包括天線。每個通道可操作用以使用公共相位參考信號產(chǎn)生RF輻射。
[0011]通過將RF加熱裝置的輻射產(chǎn)生組件分布在多個通道中，每個通道具有自己的使用公共相位參考信號的頻率合成器，可以提供對引入所述裝置腔體內的輻射的更好控制。例如，可以以高度靈活性將每個通道的組件布置在所述裝置中。例如，本發(fā)明實施例可以允許將通道的組件(諸如，功率放大器)布置為靠近每個天線。這與傳統(tǒng)裝置相反，傳統(tǒng)裝置中，輻射產(chǎn)生組件的位置可能受到需要提供較長的有損分布路徑的限制，這種需要還可能抑制同步。在一些實施例中，可以使用相對便宜的纜線分布公共相位參考信號，與此同時仍允許在頻率合成器之間進行相位分布。
[0012]在一些示例中，可以獨立地控制通道(例如，其頻率合成器)。這可以允許精細地調諧引入所述腔體內的RF輻射。
[0013]本文所述類型的射頻加熱裝置可以產(chǎn)生頻率為300MHz ^ f ^ 30GHz的RF輻射。可以根據(jù)應用確定頻率。例如，在微波爐的領域中，通常選擇操作頻率以避免干擾諸如無線電和移動電話的通信裝置。消費型微波爐通常使用2.4GHz到2.5GHz范圍內的頻率，盡管大型工業(yè)/商業(yè)型微波爐使用915MHz頻帶內的頻率。此外，設想加熱應用在433MHz ISM頻帶內。
[0014]在一些示例中，每個通道還可以設置有相移器和/或可變的增益放大器。
[0015]所述裝置可以包括用于產(chǎn)生公共相位參考信號的振蕩器。
[0016]所述通道可以布置為不同架構，以便分布公共相位參考信號。信號發(fā)生器可以設置在通道之一中。在一個示例中，通道可以布置為菊花鏈架構。在另一示例中，通道可以布置為星形架構。在該示例中，信號發(fā)生器可以布置在星形的中心點處。
[0017]公共相位參考信號的頻率可以低于由通道產(chǎn)生的RF輻射的頻率。例如，公共相位參考信號可以在1-1OOMHz范圍內?？梢酝ㄟ^用于產(chǎn)生RF輻射的每個通道，將低頻的公共相位參考信號上變頻為較高頻率。低頻的公共相位參考信號的分布可以允許使用相對便宜的線纜，從而降低制造成本。
[0018]RF加熱裝置可以設置有控制電路。控制電路可以獨立操作以便控制多個通道中的每個通道改變由每個相應通道產(chǎn)生的RF輻射的頻率、相位和幅值中的至少一個。這樣允許密切控制向該腔體引入的RF輻射。
[0019]每個通道可以可控地操作用于產(chǎn)生具有不同的相應頻譜的RF輻射。相較于傳統(tǒng)裝置，這可以構成額外參數(shù)或自由度以用于控制向腔體內引入的RF輻射，其中傳統(tǒng)裝置的天線通常操作在公共頻率下。在設置有檢測電路的情況下這還可以允許檢測電路使用頻率分析來區(qū)分由該裝置的每個通道產(chǎn)生的輻射。
[0020]在一些示例中，RF加熱裝置可以包括正向和反向信號檢測電路。正向和反向信號檢測電路可以操作用于確定與腔體內的RF輻射相關的幅值、頻率和/或相位信息。正向和反向信號檢測電路可以包括多個檢測電路，每個檢測電路用于確定每個相應通道的幅值、頻率和/或相位信息。例如，這可以允許復阻抗加熱處理狀態(tài)檢測以便使能對加熱處理的優(yōu)化。作為另一示例，可以針對加熱裝置腔體使用S參數(shù)數(shù)據(jù)。
[0021]在一些示例中，所述裝置可操作用于分析由正向和反向信號檢測電路確定的信息，并且獨立自適應地控制多個通道中的每個通道以便響應于該分析而改變由每個相應通道產(chǎn)生的RF輻射的幅值、頻率或相位中的至少一個。所述分析可以包括從反射信號分量中分離出串擾分量。針對給定通道，例如可以通過以下操作來實現(xiàn)這一點:
[0022]將頻率與該通道的工作頻譜相相應的信號分量識別為該通道的反射信號分量；以及
[0023]將頻率與該裝置的另一通道的工作頻譜相相應的信號分量識別為串擾分量。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種包括上述類型的RF加熱裝置的微波爐。
[0025]微波爐可以是家用微波爐或備選地是工業(yè)用微波爐。
[0026]此外，設想將根據(jù)本發(fā)明實施例的RF加熱裝置應用于工業(yè)過程中，或應用于照明、醫(yī)療、工業(yè)加熱、汽車、船舶或航空推進系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0027]下文中，將參考附圖示意性地描述本發(fā)明的實施例，其中相似的附圖標記用于表示相似的元件，附圖中:
[0028]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的RF加熱裝置；
[0029]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的RF加熱裝置；
[0030]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的RF加熱裝置；
[0031]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的RF加熱