[发明专利]用于微波应用的返回功率

说明书

本发明涉及在微波能传输期间使用返回功率(RP)的测量以实施一个或多个功能的装置和方法。例如，微波装置和系统包括一个或多个特征，以测量返回的微波能。可使用对返回微波能的一次或多次测量，以获得关于天线形状、系统状态和系统性能中一个或多个的信息。也可使用对返回微波能成形元件的一次或多次测量，以获得关于目标材料的一个或多个性能的信息。本发明也公开了用于传输微波能至多个目标材料以取得多个期望的微波效应的装置和方法。

本申请是申请日为2014年04月01日、申请号为201380028062.7、发明名称为“用于微波应用的返回功率”的申请的分案申请。

相关申请数据的交叉引用

本申请要求2012年3月31日提交的序号为61/686,125的美国临时申请的优先权，其通过引用方式整体并入于此。

技术领域

本发明涉及在微波能传输期间使用返回功率(RP)测量值以实施一个或多个功能的装置和方法。

背景技术

设计为传输微波能的典型的微波天线包括一个或多个金属导体，所述导体通过传输线被电连接至微波发生器。在使用时，天线起到了在微波源和介质之间的阻抗变压器的作用，系统传输微波能至所述介质。从电路的观点来看，介质相当于来自微波发生器的微波能被最终储存的负载。

天线的阻抗典型地与微波源的阻抗匹配，从而使功率传输最大或使来自天线和介质的微波功率的反射最小。对于典型的50欧姆的系统，在天线的谐振频率下，天线阻抗对于传输线而言以纯粹50欧姆的阻抗来表示自己。在远离谐振频率的频率下，天线的阻抗可以偏离纯粹阻抗并且也可具有电抗分量：即电容或电感。因此，所述系统在谐振频率下最有效地工作，即传输最大量的功率。在实际使用时，微波发生器典型地在适当限定的频率范围(即工作带宽)内产生微波能。因此，典型地设计天线，使得天线的谐振频率大致在该频率范围。因此，在使用时周围介质或天线自身的任何变化都可引起天线谐振频率的足够大改变，使得系统性能变差或相反发生变化。

因此，需要改进设计以避免上面所述的问题。

例如，改进的装置和/或方法可以确定在使用时周围介质或天线的改变的变化，并利用该信息，如果必要的话采取附加步骤来改进微波能的传输。

发明内容

本说明书公开了天线设计、系统、结构、装置和相关方法的多种变化，其例示了本发明的各个方面。此处所公开的各种微波天线和微波工程原理也可用于各种工业应用中。例如，此处所公开的微波天线的近场和/或远场可用于目标材料，比如食物、矿物、工业产品、半导体等。此处所公开的微波天线的近场和/或远场可用于数据传输和其它通信，烹饪或加热食物，在工业处理中用于干燥和处理产品，在半导体加工和/或制造中(例如，用于产生用于加工工艺的等离子体。比如反应离子蚀刻和等离子体增强化学气相沉积(PECVD))，在电气或机械零件的制造和/或测试和/或检验期间，测量围绕天线的介质的性能和/或尺寸，或仅仅使用RP反馈来确定天线的配置或形状和/或周围介质的性质。

本发明公开了可选择地包括一个或多个辐射元件和一个或多个成形元件的天线的实施例。在使用时，一个或多个辐射元件和/或一个或多个成形元件的形状可相对于天线轴变化。这导致了辐射元件和/或成形元件相对于周围介质、传输线的屏蔽元件的远端区域、天线电介质(如果有的话)、辐射部件附近的悬浮导体(如果有的话)和辐射元件和/或成形元件的其它区域的位置的变化。由于由一个或多个辐射元件发出的微波能与周围的电介质、屏蔽元件的远端区域、天线电介质(如果有的话)、辐射部件附近的悬浮导体(如果有的话)和辐射元件和/或成形元件的其它区域中的一个或多个的交互作用的变化，这相应地导致了天线的电长度的变化。天线的电长度变化和天线阻抗和谐振频率的相应变化通过返回功率(RP)的变化而检测到。RP的变化可被用于实施在该说明书中所公开的各种功能。