[发明专利]一种用于微波炉的微波表面波均匀加热装置

说明书

本发明公开了一种用于微波炉的微波表面波均匀加热装置，包括介质表面波天线，介质表面波天线包括金属接地板、设置在金属接地板上的至少一个介质条，设置在介质条上表面中部的至少两个馈电结构。本发明的技术方案具有较高的纵向表面波高度，且受微波炉腔顶部金属反射的影响较小，使得炉腔内的能量分布更加均匀，进一步提高了加热效率，缩短了加热时间。

技术领域

本发明属于微波加热设备技术领域，尤其涉及一种用于微波炉的微波表面波均匀加热装置。

背景技术

自微波炉问世以来，现在几乎成为每个家庭厨房的必备品。然而随着技术的飞速发展，人们对生活品质的进一步追求，对微波炉的加热效率提出了更高的要求。众所周知，微波炉是利用电磁波与食物分子之间的相互作用来实现加热的目的。具体来讲，当外电场与食物分子相作用时，会使得分子发生极化。电磁波频率较低时，分子的极化方向会随着电场方向的变化而变化。电磁波频率较高时，分子极化方向的变化不能和电场方向的变化保持一致，分子之间会发生碰撞，从而消耗一部分能量，这部分能量转化成分子的内能，宏观表现就食物的温度升高，最后实现加热的目的。当电磁波的频率过高时，在极短的时间里，分子经受了多次电场方向的变化，宏观上分子并没有转动，所以也没有吸收电磁波能量，食物也不会被加热。

目前微波炉的加热方式是通过磁控管产生电磁波，然后馈入炉腔，在金属腔壁来回反射形成驻波场，驻波场中的电磁能量被食物分子吸收，从而实现加热过程。然而驻波场的能量分布极不均匀，在波峰处的能量达到最大值，而在波节处的能量为零。这样的一种场分布会造成处在波峰位置附近的食物加热充分，而处在波节点附近的食物则难以获得更多的热量。

目前常见的两种实现均匀加热的方法。第一种是在炉腔内安装转盘，通过转盘的旋转来实现食物的均匀受热。另外一种方法是在炉腔内旋转天线，利用天线的旋转以及天线的近场辐射能够将电磁波辐射或者反射到微波炉腔内的各个位置，提升微波炉的加热均匀性。

微波炉加热食物时，食物放在转盘上，通过转盘的旋转能够实现食物的均匀受热。然而，液态物质，比如水和油脂在加热时由于旋转可能发生贱漏的现象，并且由于贱漏造成的污渍难以清洗。此外，随着使用时间的增加，电机传动轴与炉腔之间的密封性会变差，带来一定的安全隐患。

采用旋转天线的方式能够实现炉腔内各个角落都有能量分布。然而，天线的近场辐射是球面波，其在微波炉腔内必然存在多次复杂的反射，利用其反射只能保证各个位置存在微波能量，但不能保证每个位置的微波能量分布保持一致，同时，对天线的旋转会对天线的性能产生很大的影响，加速天线内部结构的损毁。

发明内容

为了解决解决食物在目前的加热方式下受热不均匀的问题，本发明提出一种微波炉表面波均匀加热结构，采用介质表面波天线阵列把产生的表面波在炉腔内进行均匀加热。本发明的具体技术方案如下：

一种用于微波炉的微波表面波均匀加热装置，包括介质表面波天线，所述介质表面波天线包括金属接地板、设置在所述金属接地板上的至少一个介质条，设置在所述介质条上表面中部的至少两个馈电结构，其中，

所述金属接地板放置于微波炉内部，尺寸与微波炉的炉腔相适应；

所述馈电结构是电容加载的单极子馈电结构，在单极子的顶部设置圆形金属板，在所述金属接地板边缘设置接地引脚连接所述金属接地板和地。

进一步地，所述介质条的厚度h满足：其中，λ为天线在自由空间中工作频率下的波长，ε_r为介质条的介电常数；所述介质条的宽度W满足：

进一步地，在所述介质条的两端分别设置L型金属格挡，包括垂直设置的侧金属格挡和顶金属格挡，其中，

所述侧金属格挡与所述介质条垂直布置，所述顶金属格挡与所述介质条平行布置，所述顶金属格挡的长度b为天线工作电磁波在介质中的波长的1/2，所述顶金属格挡与所述介质条之间的距离a为天线工作电磁波在介质中的波长的1/4。