本發(fā)明涉及一種便攜式微波爐，尤其是涉及一種使用GaN（氮化鎵）微波功率源并采用分布式天線系統(tǒng)的便攜式固態(tài)微波爐。

背景技術(shù)：

目前的家用微波爐是由磁控管產(chǎn)生微波，其結(jié)構(gòu)如附圖1所示，包括爐門101、爐腔102、波導(dǎo)管103、爐蓋104、磁控管105、冷卻風(fēng)扇106、高壓系統(tǒng)107及爐窗108、微波攪拌器109等部分構(gòu)成。其中高壓系統(tǒng)107是整個家用微波爐系統(tǒng)的核心，包括高壓變壓器、高壓保險、高壓電容、高壓二極管、燈絲變壓器等部分。高壓系統(tǒng)107正常工作時，給磁控管105提供所需的4000V的脈動直流陽極電壓和3-4V的燈絲電壓，磁控管105發(fā)射微波并經(jīng)過波導(dǎo)管103導(dǎo)向爐腔102，微波與爐腔102中的被加熱物質(zhì)發(fā)生作用起到快速加熱的目的。

上述家用磁控管微波爐由于高壓部分的存在，具有成本高、體積大、重量大及電壓高等問題，而磁控管本身體積巨大、工作條件苛刻（需要高電壓及冷卻裝置）、輸出效率低、工作壽命短、制造難度大，限制了微波爐向高效、節(jié)能方向上的發(fā)展。市售的家用磁控管微波爐，爐腔102通常為矩形方腔，為使自波導(dǎo)管103導(dǎo)入的微波在爐腔102內(nèi)分布均勻并生產(chǎn)諧振，使用微波攪拌器109旋轉(zhuǎn)將微波反射到爐腔102，并且食物放置托盤下設(shè)置旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使食物在加熱過程中旋轉(zhuǎn)，達(dá)到均勻加熱的目的。這類機(jī)構(gòu)使得運動部件增多，設(shè)計與制造復(fù)雜。并且矩形爐腔內(nèi)空間利用率不高，無法縮小體積，做成便攜式微波爐。雖然有新式的平板式微波爐取消了底部的旋轉(zhuǎn)托盤和微波攪拌器，但底部平板依然需要設(shè)置旋轉(zhuǎn)的實體天線來將磁控管發(fā)射的微波盡量均勻的導(dǎo)入爐腔，同樣需要復(fù)雜的運動部件。

目前產(chǎn)生微波的技術(shù)除了采用磁控管外，還有半導(dǎo)體器件能夠產(chǎn)生微波。但目前基于半導(dǎo)體的微波技術(shù)主要應(yīng)用在雷達(dá)與通信技術(shù)方面。用于雷達(dá)與通信方面的微波與用于加熱的微波主要區(qū)別僅僅是頻段的不同。微波加熱應(yīng)用規(guī)定的ISM（Industrial Scientific Medical工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段為915MHz及2450MHz。915MHz多用于工業(yè)微波加熱，家用微波爐采用的是2450MHz的頻率。通常半導(dǎo)體微波爐使用的微波功率源，都是采用源、放大原理。在實際使用的過程中多采用專用的微波產(chǎn)生器，如基于鎖相環(huán)及壓控振蕩器來產(chǎn)生所需頻率的微波。如圖2所示，信號源201所產(chǎn)生的2450Mhz微波經(jīng)過預(yù)放大模塊202進(jìn)行初次放大成為小功率微波信號，再經(jīng)過功率分配模塊203和平衡負(fù)載210后，進(jìn)入1 路或是多路的二級LDMOS（Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor，橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體）功率放大管204、209，得到大功率微波信號，經(jīng)過功率合成器205及輸出平衡負(fù)載208后，輸出到微波爐工作腔體206中。功率檢測模塊207通常用于采用檢波二極管檢測電壓駐波比來檢測微波的反射功率，進(jìn)行功率控制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提出了一種結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕的便攜式固態(tài)微波爐，克服了傳統(tǒng)的磁控管式微波爐存在的體積大、成本高及高電壓、設(shè)計與制造復(fù)雜等問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案：

一種便攜式固態(tài)微波爐，包括爐體上蓋（301），爐體（303）以及爐體底座（306），所述爐體上蓋（301）與爐體（303）活動配合連接，所述爐體底座（306）內(nèi)置供電部件及GaN微波功率源（304），爐體底座（306）上端面設(shè)有或從中引出與所述GaN微波功率源（304）連接的1～n個微波同軸電纜輸出接頭（305），爐體內(nèi)膽下方或其圓周設(shè)置分布式天線系統(tǒng)，所述分布式天線系統(tǒng)通過微波同軸電纜輸出接頭（305）與爐體底座（306）內(nèi)的GaN微波功率源（304）連接，n為自然數(shù)。

所述的便攜式固態(tài)微波爐，分布式天線系統(tǒng)采用波導(dǎo)寬邊縫隙天線，爐體內(nèi)膽圓周均布1～n片圓弧波導(dǎo)（501），每片圓弧形波導(dǎo)（501）內(nèi)側(cè)分布有水平縫隙（502）及垂直縫隙（503），所述水平縫隙（502）及垂直縫隙（503）為正交分布，共同構(gòu)成波導(dǎo)寬邊縫天線，在每片圓弧形波導(dǎo)內(nèi)部設(shè)有用于微波耦合的天線頭（506）及用于與GaN微波功率源（304）對接的同軸電纜接頭（504）。

所述的便攜式固態(tài)微波爐，分布式天線系統(tǒng)采用1～n旋臂平面螺旋天線，天線平面由等角螺旋部分（601）和阿基米德螺旋（602）復(fù)合構(gòu)成；所述平面螺旋天線（604）置于爐體內(nèi)膽下方，平面螺旋天線（604）背部設(shè)有拋物型反射面（606），平面螺旋天線中部對應(yīng)設(shè)有1～n個水滴型饋電點（603），所述水滴型饋電點向下通過阻抗變換器（605）與同軸電纜接頭（607）相連。

所述的便攜式固態(tài)微波爐，爐體（303）采用圓柱形爐體，爐體上蓋（301）與爐體（303）鉸接并設(shè)有固定搭扣（302），爐體內(nèi)膽包括上內(nèi)膽（318）與下內(nèi)膽（319），上內(nèi)膽（318）設(shè)置于爐體上蓋（301）內(nèi)，所述上內(nèi)膽（318）與下內(nèi)膽（319）共同形成圓柱形微波諧振工作腔體，爐體上蓋（301）與爐體下內(nèi)膽（319）的結(jié)合部分設(shè)有電磁鐵裝置（320），電磁鐵裝置（320）與固定搭扣（302）聯(lián)動。

所述的便攜式固態(tài)微波爐，圓柱形微波諧振工作腔體內(nèi)徑125mm-150mm，高度為225-250mm。

所述的便攜式固態(tài)微波爐，爐體上蓋（301）上端面設(shè)置有LCD顯示屏或數(shù)碼管（316）以及功能按鍵（315）；爐體上蓋（301）內(nèi)設(shè)有溫度傳感器（317）及IR溫度單元，所述IR溫度單元由紅外熱電堆感應(yīng)器及信號調(diào)節(jié)芯片組合封裝而成，輸出數(shù)字信號供控制系統(tǒng)的MCU處理。

所述的便攜式固態(tài)微波爐，爐體底座（306）內(nèi)，GaN微波功率源（304）置于供電部件之上，供電部件由市電輸入模塊（408）、直流DC輸出模塊（413）組成，市電輸入模塊（408）通過直流DC輸出模塊（413）給GaN微波功率源（304）提供0-50V的工作電壓以及提供控制系統(tǒng)所需的12V、5V、3.3V直流工作電壓。

所述的便攜式固態(tài)微波爐，供電部件包括充電器模塊（412）、電池組（409）、充放電控制器（410）、太陽能電池板（411），供電部件通過電池組（409）給GaN微波功率源（304）提供0-50V的工作電壓以及提供控制系統(tǒng)所需的12V、5V、3.3V直流工作電壓。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明便攜式固態(tài)微波爐，采用低電壓工作的GaN（氮化鎵）微波功率源及分布式天線系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)上減少了傳統(tǒng)磁控管微波爐需要的高壓及帶有復(fù)雜運動部件，體積小，重量輕，適合辦公場所、戶外、車載等不同場合使用?？朔藗鹘y(tǒng)磁控管微波爐本身工作條件苛刻（需要高電壓及冷卻裝置）、輸出效率低、工作壽命短、制造難度大等問題，為微波爐向高效、節(jié)能、輕便、簡化方向上的發(fā)展提供了基礎(chǔ)。

2、本發(fā)明便攜式固態(tài)微波爐，分布式天線系統(tǒng)采用四路波導(dǎo)縫隙天線單元，每路波導(dǎo)的功率及頻率均可通過控制系統(tǒng)獨立調(diào)節(jié)。縫隙天線中的縫隙采用正交分布排列，使得縫隙間的干擾減少，最大限度的保證了圓柱腔內(nèi)的微波分布均勻。是一種效果良好的低成本分布線天線實現(xiàn)。

3、本發(fā)明便攜式固態(tài)微波爐，分布式天線系統(tǒng)采用四旋臂平面螺旋天線，天線背腔中帶拋物面板射板，可以為圓柱型加熱腔中形成相匹配的微波場分布。四旋臂平面螺旋天線體積小，增益高，無任何運行部件。此實例通常用于總發(fā)射功率小于200W的情況下使用。

4、本發(fā)明便攜式固態(tài)微波爐，鎖緊電磁鐵由控制系統(tǒng)通過檢測固定搭扣302內(nèi)部的微動開關(guān)來進(jìn)行控制。當(dāng)固定搭扣302合上，內(nèi)部微動開關(guān)閉合，鎖緊電磁鐵將吸合，使得爐體上內(nèi)膽318與爐體下內(nèi)膽319緊密閉合，防止微波外泄。保障人體安全。

5、本發(fā)明便攜式固態(tài)微波爐，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計與制造簡單，爐體內(nèi)腔內(nèi)空間利用率高，可以縮小微波爐體積，方便做成便攜式微波爐。采用低電壓供電的GaN（氮化鎵）半導(dǎo)體功率放大器件構(gòu)成微波功率源，可以采用內(nèi)置電池供電或是外接直流電源工作，在特定情況下，甚至可以接入太陽能電池板供電工作。小功率微波信號經(jīng)GaN（氮化鎵）半導(dǎo)體功率放大管放大后，無需功率合成，分別采用1路或N路RF輸出，可簡化微波功率源結(jié)構(gòu)，無需高成本的微波功率合成器。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有磁控管微波爐結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是現(xiàn)有LDMOS微波功率源示意圖；

圖3a為本發(fā)明便攜式固態(tài)微波爐整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3b為本發(fā)明便攜式固態(tài)微波爐底座結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3c為本發(fā)明便攜式固態(tài)微波爐爐體上蓋結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4a、圖4b、圖4c為本發(fā)明便攜式固態(tài)微波爐分布式天線之一結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5a、圖5b、圖5c為本發(fā)明便攜式固態(tài)微波爐分布式天線之二結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明便攜式固態(tài)微波爐供電部件原理方框圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

實施例1

參見圖3 a、圖3b、圖3c，本發(fā)明便攜式固態(tài)微波爐，包括爐體上蓋301，爐體303以及爐體底座306，所述爐體上蓋301與爐體303活動配合連接，所述爐體底座306內(nèi)置供電部件及GaN微波功率源304，爐體底座306上端面設(shè)有或從中引出與所述GaN微波功率源304連接的1～n個微波同軸電纜輸出接頭305，爐體內(nèi)膽下方或其圓周設(shè)置分布式天線系統(tǒng)，所述分布式天線系統(tǒng)通過微波同軸電纜輸出接頭305與爐體底座306內(nèi)的GaN微波功率源304連接，所述n為自然數(shù)。

實施例2

參見圖4a、圖4b、圖4c，本實施例的便攜式固態(tài)微波爐，與實施例1的不同之處在于：所述的分布式天線系統(tǒng)（結(jié)構(gòu)）采用波導(dǎo)寬邊縫隙天線，爐體內(nèi)膽505圓周（或圖3a中下內(nèi)膽319中下部圓周）均布1～n片圓弧波導(dǎo)501，每片圓弧形波導(dǎo)501內(nèi)側(cè)分布有水平縫隙502及垂直縫隙503，所述水平縫隙502及垂直縫隙503為正交分布，共同構(gòu)成波導(dǎo)寬邊縫天線，在每片圓弧形波導(dǎo)內(nèi)部設(shè)有用于微波耦合的天線頭506及用于與GaN微波功率源304對接的同軸電纜接頭504。

實施例3

參見圖5a、圖5b、圖5c，本實施例的便攜式固態(tài)微波爐，與實施例1的不同之處在于：分布式天線系統(tǒng)采用1～n旋臂平面螺旋天線，天線平面由等角螺旋部分601和阿基米德螺旋602復(fù)合構(gòu)成；所述平面螺旋天線604置于爐體內(nèi)膽505（圖4a，圖3a中為下內(nèi)膽319）下方，平面螺旋天線604背部設(shè)有拋物型反射面606，平面螺旋天線中部對應(yīng)設(shè)有1～n個水滴型饋電點603，所述水滴型饋電點向下通過阻抗變換器605與同軸電纜接頭607相連。

實施例4

參見圖3 a、圖3b，本實施例的便攜式固態(tài)微波爐，與前述各實施例不同的是：爐體303采用圓柱形爐體，爐體上蓋301與爐體303鉸接并設(shè)有固定搭扣302，爐體內(nèi)膽包括上內(nèi)膽318與下內(nèi)膽319，上內(nèi)膽318設(shè)置于爐體上蓋301內(nèi)，所述上內(nèi)膽318與下內(nèi)膽319共同形成圓柱形微波諧振工作腔體，爐體上蓋301與爐體下內(nèi)膽319的結(jié)合部分設(shè)有電磁鐵裝置320，電磁鐵裝置320與固定搭扣302聯(lián)動。

實施例5、實施例6

分別參見圖3、圖4或圖3、圖5和圖6。此兩個實施例的便攜式固態(tài)微波爐，由爐體上蓋301、爐體303（采用圓柱形爐及爐腔）、底座306等部件組成。固定搭扣302用于固定上蓋301與爐體303。爐體303置于底座裝置上。

底座裝置內(nèi)置電池、供電部件及GaN（氮化鎵）微波功率源304。供電部件上有交流充電接口307用于充電及供電。GaN（氮化鎵）微波功率源304上有1個或多個微波同軸電纜輸出接頭305。GaN微波功率源304 通過RF輸出模塊輸出對接微波發(fā)射天線，大功率微波信號通過微波發(fā)射天線饋送到微波爐腔體，供加熱食物使用。

爐體上內(nèi)膽318與爐體下內(nèi)膽319共同形成圓柱形微波諧振工作腔體（加熱腔），可放置附帶的工作餐盛放附件。優(yōu)選爐腔內(nèi)徑125mm-150mm，優(yōu)選爐腔高度為225-250mm。

爐體303上部與爐體下內(nèi)膽319的結(jié)合部分設(shè)有電磁鐵裝置320，工作時鎖緊上蓋301與爐體下內(nèi)膽319。電磁鐵裝置320與固定搭扣302聯(lián)動，當(dāng)302扣合時，微動開關(guān)接通，電磁鐵裝置320吸合，將爐體303上部與爐體下內(nèi)膽319結(jié)合部分緊密吸合，防止微波外泄，保障使用人體安全。當(dāng)302打開時，微動開關(guān)斷開，電磁鐵裝置320釋放，此時可以打開爐蓋301，取出或是放置加熱物品進(jìn)入爐體下內(nèi)膽319 。

鎖緊電磁鐵由控制系統(tǒng)通過檢測固定搭扣302內(nèi)部的微動開關(guān)來進(jìn)行控制。當(dāng)固定搭扣302合上，內(nèi)部微動開關(guān)閉合，鎖緊電磁鐵將吸合，使得爐體上內(nèi)膽318與爐體下內(nèi)膽319緊密閉合，防止微波外泄。保障人體安全。

爐蓋301外部設(shè)置顯示加熱時間及工作狀態(tài)以及電池剩余電量等信息的LCD屏或是數(shù)碼管316，另設(shè)有功能按鍵315，用于開蓋、增加、減少、開始、停止等功能操作。

爐體上內(nèi)膽318內(nèi)側(cè)設(shè)有溫度傳感器317及IR溫度單元，所述IR溫度單元由紅外熱電堆感應(yīng)器及信號調(diào)節(jié)芯片組合封裝而成，直接輸出數(shù)字信號供控制系統(tǒng)的MCU處理。溫度傳感器在-40℃----+125℃范圍內(nèi)有0.5度的精度，直接輸出數(shù)字信號給控制系統(tǒng)的MCU進(jìn)行處理。

GaN（氮化鎵）微波功率源304置于供電部件之上，供電部件結(jié)構(gòu)見圖6。供電部件由市電輸入模塊408、充電器模塊412、直流DC輸出模塊413、電池組409、充放電控制器410、太陽能電池板411等部分線路成。市電輸入模塊408通過直流DC輸出模塊給GaN（氮化鎵）微波功率源提供0-50V的工作電壓以及給控制系統(tǒng)提供12V、5V、3.3V直流工作電壓。市電輸入模塊408或是經(jīng)過充電器模塊412給電池組409供電，太陽能電池板411通過充放電控制器410也可以給電池組409供電，由電池組409給GaN（氮化鎵）微波功率源提供0-50V的工作電壓以及給控制系統(tǒng)411提供12V、5V、3.3V直流工作電壓。

實施例5（圖4）采用波導(dǎo)寬邊縫隙天線，RF輸出模塊優(yōu)選為四路輸出。在爐體內(nèi)膽505（圖3a中為下內(nèi)膽319）周邊均分有四片圓弧波導(dǎo)501。在每片圓弧形波導(dǎo)內(nèi)部有用于微波耦合的天線頭506及用于與GaN（氮化鎵）微波功率源304對接的同軸電纜接頭504。

每片圓弧形波導(dǎo)501內(nèi)側(cè)分布有水平縫隙502及垂直縫隙503。502與503均為正交分布，共同構(gòu)成波導(dǎo)寬邊縫天線。

實施例6（圖5）采用四旋臂平面螺旋天線，RF輸出模塊優(yōu)選為四路輸出。平面螺旋天線604置于在爐體內(nèi)膽505（圖3a中為下內(nèi)膽319）底部，天線平面由等角螺旋部分601和阿基米德螺旋602復(fù)合構(gòu)成。天線平面中部設(shè)有四個水滴型饋電點603，饋電點穿過背腔部分由阻抗變換器605與同軸接頭607相連。在背腔內(nèi)部設(shè)有拋物型反射面606。

控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)VCO的可變電容值來調(diào)節(jié)本地振蕩電路的工作頻率在2450±50MHz 范圍內(nèi)，并控制供電部分向1至多路GaN（氮化鎵）功率管提供0-50V工作電壓，并通過工作電壓的調(diào)節(jié)變化，控制GaN（氮化鎵）功率管的輸出功率。