[发明专利]用于检测向RF信号施加的相移的电路

说明书

一种用于检测向RF信号施加的相移量的RF电路和方法。RF加热装置包括所述RF电路。所述RF电路包括可操作用于向参考信号施加相移以便产生经移相的参考信号的移相器。RF电路还包括可操作用于检测经移相的RF信号和经移相的参考信号之间的相位差的相位检测器。所述相位检测器在经移相的RF信号的频率处具有减小的输入范围。RF电路还包括控制器，可操作用于控制移相器以设置经移相的参考信号的相位，使得在经移相的RF信号和经移相的参考信号之间的相位差落入所述相位检测器的减小的输入范围内。

技术领域

本发明涉及用于检测向RF信号施加以在RF信号路径中产生经移相的RF信号的相移量的RF电路及其对应方法。本发明还涉及包括所述RF电路的RF加热装置。本发明还涉及操作RF加热装置的方法。

背景技术

目前对高功率固态放大器的制造的改善引起了在新领域中的应用，例如微波烹饪、点火发动机效率以及医疗器件和疗法。

通常，诸如微波炉等的RF加热装置使用熟知为磁控管(magnetron)的器件产生要引入腔体中的RF功率。磁控管是通常仅在单一频率(例如，2.5GHz)提供RF能量的振荡放大器。

由微波炉提供的加热效率依赖于引入烤炉腔体的RF能量中由正在加热的食物或饮料实际吸收的比例。一般地，引入腔体中的RF能量的至少一部分被反射回磁控管，由此减小了加热装置的功率效率。公知的是腔体内RF能量的反射依赖于多个因素，例如RF辐射的波长、相位和幅度；食物或饮料的尺寸、形状和横截面；以及腔体本身的尺寸和形状。

因此，公知的一种用于对由正在加热的食物或饮料吸收的RF能量的大小进行优化的方式是调整(trim)RF辐射的物理参数以最小化反射信号。这些参数包括辐射的幅度、频率和/或相位。尽管磁控管是相对便宜的组件，但是它不允许进行这种类型的调整。另一方面，固态器件可以提供调整，这是由于它们可以使用多个路径实现多频率、多相位的操作。

图1示出了包括固态组件的RF电路10的示例，可以使用固态组件来实现上述类型的调整。电路10包括多个路径A、B、C。每个路径包括锁相环(PLL)2A、2B、2C，以产生RF信号。如虚线所示，在一些示例中，PLL 2B和2C可以是被禁用的(或简单地省略的)，使得PLL 2A可以用于针对每个路径提供RF信号。在这些示例中，PLL2A因而是由每一路径A、B、C共享的公共PLL，并且路径A、B、C中的每一个路径通常将在同一频率(即，PLL 2A的操作频率)操作。在针对每一路径提供单独的PLL(例如，2A、2B、2C)的情况下，可以实现多频率操作。

PLL 2A、2B、2C中的每一个的输出端(或如上所述，公共或共享PLL 2A的输出端)连接到移相器4A、4B、4C。移相器4A、4B和4C可用于在微控制器14的控制下，向每一路径的RF信号施加相移。因此，微控制器14可以调整每一路径的相位，以调整由系统产生的RF辐射。应注意，微控制器还可以控制PLL 2A、2B、2C以调整路径A、B、C中的每一路径中的RF信号的频率。

然后，可以将经移相的信号提供给可变增益放大器6A、6B、6C，然后将其提供给功率放大器8A、8B、8C，以便随后通过相应天线12A、12B、12C将RF辐射引入加热装置的腔体。

当每一路径工作在同一操作频率时，重要的是，路径之间的相位是准确的且不随时间变化的。通常，只有在以下情况下才能实现这种特性：路径之一向其他路径中的每一路径提供相位参考(例如，由PLL2A使用的参考信号)，使得可以在本地且单独的基础上向移相器4A、4B、4C提供相位相干信号，而无需改变全局相位相干性。

图2示出了上述类型的RF信号的调整和优化。具体地，对于多个信号路径，图2说明对信号路径之间的相位的严密且精确的控制对于高效地进行调整是十分重要的。在操作频率Fopt和相对相位φopt下获得图2中的最佳加热效率(尽管这里假定两个路径，但是这里所述的原理理所当然地可以扩展到三个或更多个路径)。