[发明专利]微波加热馈能天线及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业微波加热技术领域，具体地说，是关于微波加热馈能天线及其制作方法。

背景技术

在微波能应用技术领域中，广泛使用着国际微波能协会(IMPI)推荐的两个主要频段，即915MHz及2450MHz频段。

而冷冻干燥技术由于其保存物料的热敏成分和生物活性的优点，在食品，药品和生物制品行业已得到广泛的应用。但应用传统热源的冷冻干燥有干燥速率低，时间长，耗能大，成本高的缺点。微波加热属于介电加热，微波真空冷冻干燥技术是微波技术与真空冷冻干燥技术相结合的产物，它是以微波作为热源，避免了传统加热方式的缺点，大大缩短干燥时间，降低能耗。但存在加热均匀性和低压放电的问题。通常的谐振腔的耦合方式在耦合孔区域电场强度高，容易打火放电和物料局部过热。因此，寻找一种大功率馈能既可保证加热时的均匀性，同时又可提高微波耦合效率和防止放电的微波加热馈能天线具有重要的学术上和实用上的价值和意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有的微波加热馈能天线的谐振腔的耦合方式在耦合孔区域电场强度高，容易打火放电和物料局部过热的不足，提供一种大功率馈能的既可保证加热时的均匀性、又可提高微波耦合效率和防止放电的微波加热馈能天线。

为了实现上述目的，本发明的微波加热馈能天线，用于与波导连接，包括

与该波导的接口连接的波导法兰；以及

整体成平板状的谐振腔，该谐振腔的腔体内填充有密封介质层，且该谐振腔的腔壁上设置有将微波辐射出该谐振腔的孔阵列；

其中，该波导法兰位于该谐振腔的一角上，且该波导与该谐振腔之间的激励角度为45°。

上述的微波加热馈能天线，其中，该谐振腔包括网板框架、第一侧网板和第二侧网板，该第一侧网板、第二侧网板与该网板框架相围合形成该谐振腔的腔体，该密封介质层呈平板状嵌入在该网板框架内填满该腔体。

上述的微波加热馈能天线，其中，该波导法兰包括前法兰、过渡法兰、上半法兰和下半法兰，该上半法兰和该下半法兰皆与该网板框架连接且分别位于该第一侧网板和第二侧网板的外侧，该过渡法兰上部与该前法兰连接、下部与该上半法兰和下半法兰连接。

上述的微波加热馈能天线，其中，该前法兰与该过渡法兰之间，该过渡法兰与该上半法兰、下半法兰之间，该上半法兰和该下半法兰之间皆设置有密封件。

上述的微波加热馈能天线，其中，该谐振腔采用TM_mno模或TE_mon模，该TM_mno模或TE_mon模由m列×n行基本场型体元构成，其中，m、n为整数，该基本场型体元的尺寸为a₀×a₀×h，a₀为TM₁₁₀场型体单元尺寸，h介于10～20mm之间。

上述的微波加热馈能天线，其中，该孔阵列位于该腔壁的中央，且该孔阵列中的每一孔的直径为20～25mm。

上述的微波加热馈能天线，其中，该孔阵列为M行×N列，其中，M＝(1～2)×m，N＝(1～2)×n，M、N为整数。

上述的微波加热馈能天线，其中，在该孔阵列中，孔与孔之间的上下左右间距为(1/3～1/2)×a₀。

进一步地，本发明还提供上述微波加热馈能天线的制作方法，其包括如下步骤：

S100：根据标准波导设置波导法兰；

S200：制作谐振腔：首先设计谐振腔模式，然后根据该谐振腔模式确定谐振腔的大小及谐振腔的腔壁上的孔阵列，并于谐振腔的腔体内填充满密封介质；

S300：设计波导导入谐振腔的方式及激励角度，根据该导入谐振腔的方式及激励角度连接波导法兰于谐振腔的一角上。

上述的微波加热馈能天线的制作方法，其中，在该步骤S200中，又包括如下步骤，

S210：设置网板框架；

S220：设置其上具有孔阵列的第一侧网板和第二侧网板；

S230：设置平板状的密封介质层；

S240：将该密封介质层嵌入在该网板框架内，并于该密封介质层的前、后两侧分别设置该第一侧网板和该第二侧网板以构成谐振腔的腔壁。

本发明的有益功效在于，微波从波导经波导法兰以45°激励角度从侧面传入平板状的谐振腔，在谐振腔的密封介质层中振荡形成TM_mno模驻波，再从孔阵列中辐射出去，从而可以提高微波功率输出效率和耦合效率，以及加热的均匀性，并且能抑制放电。