[发明专利]具有介电谐振器天线阵列的固态微波加热设备及其操作和制造方法

说明书

微波加热设备的实施例包括：固态微波能量来源；腔室；介电谐振器天线，其具有激励器介电谐振器一种馈送结构；以及一个或多个额外的介电谐振器，其各自放置在所述激励器谐振器的距离内以形成介电谐振器天线阵列。所述距离被选择为使得每个额外的谐振器与所述激励器谐振器紧密地电容式耦合。所述馈送结构从所述微波能量来源中接收激励信号。所述激励器谐振器被配置成响应于所述激励信号产生第一电场，并且所述第一电场可以直接地冲击所述额外的谐振器。所述第一电场的冲击可以使得所述额外的谐振器中的每一个产生第二电场。所述电场被引导到所述腔室中以增大在所述腔室内的负载的热能。

技术领域

本文中所描述的标的物的实施例大体上涉及固态微波加热设备以及所述设备的操作和制造方法。

背景技术

多年来，磁控管已普遍用于微波炉中以产生出于加热食物、饮料或其它物品的目的的微波能源。磁电管基本上由具有围绕它的边缘间隔开的多个圆柱形腔室的圆形腔室、构建到腔室中心中的阴极和被配置成产生磁场的磁体构成当并入到微波系统中时，阴极耦合到直流(DC)电源，所述电源被配置成将高电压电势提供到阴极。磁场和圆柱形腔室在腔室内产生电子以在腔室中诱发谐振、高频射频(RF)场，并且可以通过探针从腔室中提取场的一部分。耦合到探针的波导将射频能量引导到负载。举例来说，在微波炉中，负载可以为加热腔室，所述加热腔室的阻抗可以受在加热腔室内的物体的影响。

尽管磁控管在微波和其它应用中很好地起作用，但是它们并不是没有其自身的缺点。举例来说，磁控管通常需要非常高的电压来操作。此外，磁控管可能易受在延长的操作周期上的输出功率降级的影响。因此，包括磁控管的系统的性能可能随时间推移而降低。另外，磁控管趋于是对振动敏感的大体积且沉重的组件，因此使得它们不适合在便携式应用中使用。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种微波加热设备，包括：

固态微波能量来源；

第一介电谐振器天线，其包括第一激励器介电谐振器和接近所述第一激励器介电谐振器的第一馈送结构，其中所述第一激励器介电谐振器具有顶部表面和相对的底部表面，其中所述第一馈送结构电耦合到所述微波能量来源以从所述微波能量来源中接收第一激励信号，并且其中所述第一激励器介电谐振器被配置成响应于提供到所述第一馈送结构的所述激励信号产生第一电场；以及

一个或多个第二介电谐振器，其放置在所述第一激励器介电谐振器的距离内以形成介电谐振器天线阵列，其中选择所述距离使得当提供所述激励信号时所述第二介电谐振器中的每一个与所述第一激励器介电谐振器紧密地电容式耦合。

在一个或多个实施例中，当提供所述激励信号时，由所述第一激励器介电谐振器产生的所述第一电场直接地冲击所述第二介电谐振器中的每一个，使得所述第二介电谐振器中的每一个响应于所述第一电场的冲击产生第二电场。

在一个或多个实施例中，所述一个或多个第二介电谐振器中的每一个是并不从馈送结构直接地接收激励信号而是替代地仅响应于所述第一电场的所述冲击产生所述第二电场的寄生介电谐振器。

在一个或多个实施例中，当提供所述激励信号时，所述第一电场包括周向电场，并且其中所述第一激励器介电谐振器和所述第二介电谐振器布置在共平面配置中，使得所述周向电场的一部分直接地冲击所述第二介电谐振器。

在一个或多个实施例中，所述第一馈送结构包括延伸到所述第一激励器介电谐振器中的馈送。

在一个或多个实施例中，所述第一介电谐振器天线包括在所述第一激励器介电谐振器中的一个或多个额外的馈送，其中所述一个或多个额外的馈送电耦合到所述微波能量来源以从所述微波能量来源中接收一个或多个额外的激励信号。

在一个或多个实施例中，所述第一馈送结构包括孔隙耦合到所述第一激励器介电谐振器的导体。