[发明专利]一种获取均匀微波场的恒波系统及获取均匀微波场的方法

说明书

本发明公开了一种获取均匀微波场的恒波系统，包括控制器和通过波导连接的固态微波源、激励器、环形器、第一双向定向耦合器、第二双向定向耦合器、反应器、第一大功率匹配负载、第二大功率匹配负载。本发明还公开了一种获取均匀微波场的方法，通过控制器分析反应器其谐振腔内驻波比s并根据驻波比s的情况进行阻抗匹配的调节；进行阻抗匹配调节时通过控制器调节所述恒波系统中第二大功率匹配负载的温度使其达到负载标准温度值并恒定，从而在反应器的谐振腔中获得均匀的微波场；所述负载标准温度值，是指恒波系统中阻抗匹配符合要求时对应第二大功率匹配负载的温度。本发明通过控制功率匹配负载温度使得反应器的谐振腔内形成符合要求的均匀微波场。

技术领域

本发明涉及微波系统领域，具体的说，是一种获取均匀微波场的恒波系统及获取均匀微波场的方法。

背景技术

微波作为一种清洁能源,具有加热速度快,整体加热等特点,在材料高温煅烧、食品干燥、废水处理等领域得到了日益广泛的应用。

阻抗匹配是微波传输技术中的一个重要概念，阻抗匹配的关键是要消除波导管负载的反射波，当波导管负载的电感和电容不相等时，就会在波导管末端产生反射波，该反射波与波导管负载的反射波大小相等、方向相反，因此可以抵消掉波导管负载的反射波，一般微波传输技术中使用的调配器是电抗性元件，在理想的状况下它只产生反射波而没有能量消耗。

在阻抗不匹配的情况下,馈线上同时存在入射波和反射波。在入射波和反射波相位相同的地方，电压振幅相加为最大电压振幅Vmax，形成波腹；而在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Vmin，形成波节；其它各点的振幅值则介于波腹与波节之间。这种合成波称为行驻波。

电压驻波比，英文Standing wave ratio，记为VSWR，用s表示，又称为驻波比、驻波比，指驻波波腹电压与波节电压幅度之比。电压驻波比这个线性标量描述的是驻波最大电压与驻波最小电压的比，与电压反射系数的大小有关，也与输入端口的S11和输出端口的S22的大小有关。驻波比s等于1时，表示馈线和天线的阻抗完全匹配，此时高频能量全部被天线辐射出去，没有能量的反射损耗；驻波比s为无穷大时，表示全反射，能量完全没有辐射出去。

对于输入端口，电压驻波比Sin定义为Sin＝(1+|S11|)/(1-|S11|)；

对于输出端口，电压驻波比Sout定义为Sout＝(1+|S22|)/(1-|S22|)；

为了获得均匀的微波场，需要将输入端口、输出端口阻抗调到接近匹配即可。但理想状态的驻波比s＝1是不可能达到的，一般情况下，驻波比s在(1-1.5)范围内即认为对应的微波场均匀；驻波比s＞1.5即认为对应的微波场不均匀。

在设计微波处理系统之前，都需要对被加热的物品进行分析，常规的方法是分析其复介电常数，了解其介电常数和在微波中的吸收能力，从而设计相应的加热系统。仅用这一个方法，可以非常方便的用于微波对物品干燥处理的领域。例如：对于物品在微波场中的效应问题，常规的方法是将物品放入微波加热装置中，处理一段时间，来了解其理化指标的变化，从而了解微波对该物品的效应问题。但是，由于微波加热装置中微波的不均匀性，处理后的物品效应几乎是随机性的、完全无法重复，严重影响物品效应分析结果的可靠性。因此，微波场的均匀性至关重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种获取均匀微波场的恒波系统，设置有温度可调的水负载，利用水温不同水的介电常数不同则水对微波吸收率不同的特性实现阻抗匹配，使得反应器的谐振腔中具有均匀的微波场，保证物品效应分析结果的可靠性。

本发明的另一目的在于提供一种获取均匀微波场的方法，根据负载标准温度值控制水负载温度恒定而获得阻抗匹配，从而在反应器的谐振腔内形成均匀的微波场，调节方法简单、便于操作。