[发明专利]一种直耦杯状微波馈能天线及其阵列微波加热装置

说明书

技术领域

本发明属于微波能应用技术领域，涉及工业微波加热技术，特别适用于需要大面积均匀 加热应用场合，如用于沥青混凝土公路建设与养路中的加热或路面除冰用加热。

背景技术

在工业微波加热技术应用中，微波加热装置分为谐振型(单模腔或多模腔)，传输型(基 模或高模)，辐射型(封闭式或开放式)，慢波型(表面波)等许多结构，以适应不同形状、 体积及特殊要求的加热对象。通常，被加热的物料都安置在微波加热装置中，可以在腔型微 波加热装置中断续加热生产，也可在多模隧道型微波加热装置连续加热生产，这些被加热物 料一般是块状、颗粒状、条状、片状或丝状等结构，而且是可搬动的。对于像公路、机场跑 道、结冰路面等被加热对象则具有特殊性，一是面积大，二是无法移动或搬动，在这种情况 下，采用微波加热方法时，就必须使用特殊的微波加热装置。对这种特殊的微波应用器，有 几点基本要求，这就是：1、被加热对象的质量保证；2、加热的均匀性；3、加热效率即微波 功率的利用率；4、加热温度的可控性；5、加热时的安全性。

由于路面或跑道的面积较大，且无法移动或搬动，因此，只能采用由多个微波天线组成 的天线阵列，置于路面上一定距离处，阵列中每个天线同时向路面辐射微波功率，路面在微 波功率辐照下，由于材料本身的介质损耗，从而吸收微波功率使得物料温度升高，达到加热 升温或除冰的目的。

现有的适用于路面加热的微波加热装置都是基于角锥喇叭状微波馈能天线阵列的，但大 都存在效率低、加热不均匀等缺点；且现有的微波加热装置采用的是工业用大功率连续波磁 控管，再用功率分配网络给每个单元天线馈能，这种方式使得现有的微波加热装置成本高昂。

发明内容

本发明提供一种直耦杯状微波馈能天线及其阵列微波加热装置，具有加热均匀性好，加 热效率高等特点。

一种直耦杯状微波馈能天线，如图1所示，包括微波磁控管1、输出同轴线段4和杯状 天线。所述输出同轴线段4安装于微波磁控管1的安装法兰盘3上，并与微波磁控管1的输 出天线头2保持相同的中心轴。所述杯状天线由杯状天线筒体5、杯状天线顶盖6构成，所 述杯状天线顶盖6上偏心地开有一与输出同轴线段4外孔径形同的孔；所述杯状天线顶盖6 与所述杯状天线筒体5相焊接。所述杯状天线通过杯状天线顶盖6上的偏心孔与输出同轴线 段4相焊接。

上述技术方案中，所述微波磁控管1采用微波炉用连续波磁控管。

一种直耦杯状微波馈能天线阵列微波加热装置，如图2所示，包括直耦杯状微波馈能天 线阵列，所述直耦杯状微波馈能天线阵列由若干个直耦杯状微波馈能天线按品字形紧密错位 排列而成。所述直耦杯状微波馈能天线结构如图1所示。

所述直耦杯状微波馈能天线阵列可整体安装在金属板11上，以保证所有直耦杯状微波馈 能天线的微波辐射口在阵列中处于同一水平面。

本发明所述的直耦杯状微波馈能天线阵列微波加热装置在具体应用时，为了防止加热过 程中负载升温时产生的水汽或其它废气等污染物对直耦杯状微波馈能天线(内壁及磁控管) 可能造成的危害，可用云母或聚四氟乙烯等耐高温介质板12将直耦杯状微波馈能天线微波辐 射口密封，或在阵列天线下端辐照面上整体将所有直耦杯状微波馈能天线遮住(如图3所示)。

本发明所属的直耦杯状微波馈能天线阵列微波加热装置在具体应用时，为了防止微波功 率向四周泄漏造成对环境及人员干扰与伤害，可在金属板11下放的直耦杯状微波馈能天线阵 列四周设置一防护板13(如图3所示)。

本发明的特点及效果：

本发明提供的直耦杯状微波馈能天线，其磁控管输出微波功率直接耦合在杯状天线内激 发起横磁波(TM模)的传输模式，其基模的磁场在与轴线相垂直的截面上，而电场则与轴 线平行，在天线端口及离端口不太远的距离内，微波场强沿角向分布是均匀对称的。由于每 个单元天线的输入驻波比很低，因此，大大提高了磁控管的输出功率和耦合效率。