[发明专利]一种高效率微波加热腔馈电激励系统

说明书

技术领域

本发明属于微波加热应用技术领域，尤其涉及一种高效率微波加热腔馈电激励系统。

背景技术

微波加热是一种高效节能的加热方式，基本原理是通过大功率微波对目标的照射，使被照射目标自内到外产生振荡电流，并产生热量实现加热。由于微波加热系统无污染、效率高、加热速度快，并能同步实现对目标的杀菌，被广泛的用于粮食烘干加热、饲料加工加热、食品生产加热等各个方面。但需要强调的是在涉及工业生产的大功率微波加热领域，还面临着一些问题：(1)由波导直接激励加热腔体时，由于腔体馈电口的输入阻抗和馈电系统的阻抗差异较大，造成微波功率传输匹配较差引起微波能量反射率过高。不仅馈电效率较低，形成能量浪费，而且造成微波源被反射功率烧毁的风险；(2)由于腔体馈电口的输入阻抗与腔体内被加热的对象特性-如加热目标的介电常数、电导率等参数-有很大的关系。因此受加热对象动态变化的影响，很难将腔体馈电口的输入阻抗和馈电系统的阻抗直接匹配。(3)部分加热目标仅对一个极化的电磁波具有较好加热效果，固定极化的入射波，加热效果不能保障。这些因素导致目前的腔体类微波加热系统在实际的动态工作中存在馈电系统匹配差、馈电效率较低、加热效果受目标影响波动较大的问题；这也导致了整个微波加热系统效率较低，存在微波源易被反射功率烧毁的缺陷。

综上所述，现有技术存在的问题是：目前的腔体类微波加热系统在存在馈电系统匹配差、馈电效率较低、加热效果受目标影响波动较大；导致整个微波加热系统效率较低，微波源易被反射功率烧毁。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种高效率微波加热腔馈电激励系统。

本发明是这样实现的，一种高效率微波加热腔馈电激励系统，所述高效率微波加热腔馈电激励系统包括：微波激励源；

所述微波激励源的输出口通过第一连接波导连接到环行器第一端口，环行器第二端口通过连接第二连接波导提供第一输出口；环行器的第三端口与切角弯波导的一端连接，切角弯波导的另一端经与极化扭转波导的一端连接，极化扭转波导的另一端通过连接第三连接波导提供第二输出口。

本发明的另一目的在于提供一种简化微波加热腔馈电激励系统，其特征在于，所述简化微波加热腔馈电激励系统包括：微波激励源；

所述微波激励源的输出口通过第一连接波导连接到环行器第一端口，环行器第二端口通过连接第二连接波导提供第一输出口；环行器的第三端口通过连接第三连接波导提供第二输出口；

本发明的另一目的在于提供一种加热腔体，其特征在于，所述加热腔体与单个或多个并联的高效率微波加热腔馈电激励系统的输出端口连接；

本发明的另一目的在于提供一种微波杀菌空气净化腔体，其特征在于，所述微波杀菌空气净化腔体与单个或多个并联的高效率微波加热腔馈电激励系统的输出端口连接；

本发明的另一目的在于提供一种微波激励紫外无极灯阵腔体，其特征在于，所述微波激励紫外无极灯阵腔体与单个或多个并联的高效率微波加热腔馈电激励系统的输出端口连接；

本发明的优点及积极效果为：充分利用环行器的单向流动特性，环行器引导由腔体反射回来的能量不流向微波激励源；通过环行器端口及另一路波导再次进入腔体产生激励；因此对该部分反射能量进行了利用，提升了系统的能量利用效率：腔体直接馈电反射效率为50％时，本发明可以将其提高到75％左右，当直接馈电反射效率为75％时，本发明可以将其提高到93％左右。因此，由于能量不直接流向微波激励源避免了微波激励源受扰动形成的烧毁风险；可以避免由反射功率形成了磁控管模式跳转和烧毁。采用极化扭转波导，使馈入腔体的两路微波在极化上呈现正交的特性，避免了某些目标仅对一个极化方向电波敏感而造成的加热效果不高、腔体输入口反射大的情形。采用双输入口，可以激励起腔体内的更加丰富的模式结构，例如矩形腔体中的各种TE_mnp和TM_mnp模式，这些模式场分布各不相同，造成了目标的多重吸收，增强了目标的加热均匀性。在波导的弯曲部位引入切角结构，确保波导传输过程中反射控制在最小。

综上所述，与现有技术相比，在常见的直接反射率约50％-75％的范围，本发明的微波能量馈送效率可以提高20％左右，此外该系统对目标的加热效率、加热均匀性也有同步提升；并避免了高功率微波源被反射功率烧毁大大提升了系统的整体性能。

附图说明

图1是本发明实施例提供的高效率微波加热腔馈电激励系统结构示意图；