半导体微波加热装置的制作方法

本发明涉及家用电器技术领域，更具体而言，涉及一种半导体微波加热装置。

背景技术：

在相关技术中，半导体微波加热技术不断发展，为了提高加热性能，如加热效率、加热均匀性，大家开始研究多通道的半导体微波加热(微波从多个馈入口馈入腔体)，多通道的微波加热能使加热更加均匀，还能避免大功率从一个馈入口馈入引起的馈入口打火现象。

一个馈入口对应一个天线，多个馈入口则有多个天线，天线将微波源产生并放大的微波发射出来，可经由波导或不经波导传递到腔体，理论上讲，天线具有好的发射微波能力，则其一样具有好的吸收微波的能力，也就是说，多通道的半导体微波加热设备如果设计不好，则会存在通道之间相互发射并吸收微波功率的情况，这样产生的坏处首先是被加热物得到的能量不够，严重时，一个通道会吸收其他通道的微波功率过高，则会烧毁对应的微波源。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明需要提供一种半导体微波加热装置。

一种半导体微波加热装置，包括腔体、第一天线及第二天线，该腔体呈长方体状，该腔体的长度为300mm-360mm，宽度为220mm-280mm，高度为66mm-126mm，该腔体的左侧壁开设有第一馈入口，该腔体的右侧壁开设有第二馈入口。该第一馈入口设置有该第一天线，该第一天线包括第一天线杆，该第一天线杆的馈入端的圆心距该腔体的后面的距离为68mm-78mm，距该腔体的顶面的距离为40mm-50mm，该第一天线杆为圆锥天线。该第二馈入口设置有该第二天线，该第二天线包括第二天线杆及第三天线杆，该第二天线杆与该第三天线杆垂直连接，该第二天线杆的馈入端的圆心距该腔体的后面的距离为145mm-155mm，距该腔体的顶面的距离为55mm-65mm，该第三天线杆与该腔体的底面平行并指向该腔体的前面板。

上述半导体微波加热装置满足上述条件，可在两个馈入口获得较佳的驻波值，同时，第一天线与第二天线的隔离度也满足设计要求，避免吸收的功率烧毁对应的微波源。

在一些实施方式中，该第一天线杆包括馈入段、连接段及发射段，该馈入段包括该馈入端，该连接段连接该馈入段及该发射段，该馈入段与该发射段均呈圆柱状，该发射段的半径大于该馈入段的半径，该连接段呈圆锥台形状且沿该馈入段向该发射段的方向逐渐增大。

在一些实施方式中，该第一天线杆满足以下至少一种条件：该馈入段的直径为2.5mm-3.5mm，长度为10.9mm-11.9mm，该发射段的直径为4.9mm-5.9mm，长度为6.5mm-7.5mm，该连接段的长度为6.5mm-7.5mm。

在一些实施方式中，该第一天线包括与第一天线杆绝缘连接的第一接地板，该第一接地板与该腔体共地并形成有用于供微波传输的第一通孔。

在一些实施方式中，该第一天线杆为一体成型结构。

在一些实施方式中，该半导体微波加热装置包括第一微波源，该第一微波源的功率输出端连接该第一天线杆的馈入端。

在一些实施方式中，该第二天线满足以下至少一种条件：该第二天线杆的长度为7mm-15mm，厚度为1.5mm-4.5mm，该第三天线杆的长度为26mm-34mm，厚度为1.5mm-4.5mm。

在一些实施方式中，该第二天线包括与第二天线杆绝缘连接的第二接地板，该第三天线杆与该第二接地板连接在该第二天线杆的两端，该第二接地板与该腔体共地并形成有用于供微波传输的第二通孔。

在一些实施方式中，该第二天线包括接地天线片，该接地天线片连接该第二接地板与该第三天线杆。

在一些实施方式中，该半导体微波加热装置包括第二微波源，该第二微波源的功率输出端连接该第二天线杆的馈入端。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的半导体微波加热装置的结构示意图。

图2是本发明实施方式的半导体微波加热装置的第一天线的平面示意图。

图3是本发明实施方式的半导体微波加热装置的第一天线杆的立体示意图。

图4是本发明实施方式的半导体微波加热装置的第一天线杆的尺寸示意图。

图5是本发明实施方式的半导体微波加热装置的第一天线与微波源的连接示意图。

图6是本发明实施方式的半导体微波加热装置的第一天线与微波源的另一连接示意图。

图7是本发明实施方式的半导体微波加热装置的另一结构示意图。

图8是本发明实施方式的半导体微波加热装置的又一结构示意图。

图9是本发明实施方式的半导体微波加热装置的第二天线的立体示意图。

图10是本发明实施方式的半导体微波加热装置的第二天线与微波源的连接示意图。

图11是本发明实施方式的半导体微波加热装置的第二天线的尺寸示意图。

图12是本发明实施方式的半导体微波加热装置的第二天线与微波源的另一连接示意图。

图13是本发明实施方式的半导体微波加热装置的再一结构示意图。

图14是本发明实施方式的半导体微波加热装置的又再一结构示意图。

图15是本发明实施方式的半导体微波加热装置的第一天线与第二天线的驻波值曲线图。

图16是本发明实施方式的半导体微波加热装置的第一天线与第二天线的隔离度曲线图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设定进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设定之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参图1、图2及图9，本发明实施方式的一种半导体微波加热装置100，包括腔体102、第一天线104及第二天线106，腔体102呈长方体状，腔体102的长度a为300mm-360mm，宽度b为220mm-280mm，高度h为66mm-126mm，腔体102的左侧壁108开设有第一馈入口110，腔体102的右侧壁112开设有第二馈入口114。

第一馈入口110设置有第一天线104，第一天线104包括第一天线杆116，第一天线杆116的馈入端117的圆心距腔体102的后面118的距离D1为68mm-78mm，距腔体102的顶面120的距离D2为40mm-50mm，第一天线杆116为圆锥天线。

第二馈入口114设置有第二天线106，第二天线106包括第二天线杆122及第三天线杆124，第二天线杆122与第三天线杆124垂直连接，第二天线杆122的馈入端125的圆心距腔体102的后面118的距离D3为145mm-155mm，距腔体102的顶面120的距离D4为55mm-65mm，第三天线杆124与腔体102的底面126平行并指向腔体102的前面板。

因此，上述半导体微波加热装置100满足上述条件，可在两个馈入口110、114获得较佳的驻波值，同时，第一天线104与第二天线106的隔离度也满足设计要求，避免吸收的功率烧毁对应的微波源。

具体地，在本发明实施方式中，腔体102的后面118是指腔体背板的内表面，腔体102的顶面120是指腔体顶板的内表面，腔体102的底面126是指腔体底板的内表面，腔体的前面板是指开设有腔体开口的面板。腔体开口可供用户取放被加热食物。

在本发明实施方式中，第一天线104及第二天线106的工作频段均可设置为2.4GHz—2.5GHz。图15为在此频段下的第一天线104及第二天线106的驻波图。

可用驻波值衡量天线的传输效率，驻波值为1到1.04，传输效率为100％，是理论值，通常比较难达到。具体地，在一个例子中，驻波值为1.3，表示此时的微波传输效率为98.3％，驻波值为1.6时，传输效率为94.7％，驻波值为2时，传输效率为88.9％。

微波传输效率是衡量腔体设计是否优良的一个重要指标，需要检测在设定频段，如在2.4GHz-2.5GHz频段各个馈入口的驻波值，图15为实验测得本发明实施方式的腔体两个馈入口110、114的驻波值，测试时腔体102内放置1Kg水。

其中，在图15，第一曲线300为第一天线104的驻波曲线图，其在2.49GHz附近驻波值接近2，大部分频点接近1.2(即微波传输效率为99.2％)。第二曲线302为第二天线106的驻波曲线图，全频段的驻波值均低于1.4(即微波传输效率为97.2％)

进一步地，本发明实施方式中，微波加热装置100包括两个天线104、106，所以还需要衡量第一天线104及第二天线106的隔离度。例如，当隔离度为10dB，表示两个通道之间功率传递的衰减倍数为10倍，若两个通道同时工作，第一通道发射的功率为100W，则有10W被第二通道接收，没有到达被加热物，反之第二通道发射的功率为100W，也有10W被第一通道接收。

因此，隔离度越高(20dB为100倍，30dB为1000倍等)则说明各通道之间相互吸收的微波功率越少，最后到达被加热物的微波功率也越多；另一方面，也会降低各通道的反射功率，防止反射功率烧毁微波源。图16为实验测得的第一天线104与第二天线106的隔离度曲线304。

由图16可以看出，第一天线104与第二天线106隔离度的最大值为18dB(衰减63倍)。满足设计要求。

在一些实施方式中，请参图3，第一天线杆116包括馈入段128、连接段130及发射段132，馈入段128包括馈入端117，连接段130连接馈入段128及发射段132，馈入段128与发射段132均呈圆柱状，发射段132的半径大于馈入段128的半径，连接段130呈圆锥台形状且沿馈入段128向发射段132的方向逐渐增大。

如此，微波从馈入段128的馈入端117馈入至第一天线104后，经呈圆锥台形状的连接段130扩散延伸向发射段32传输，使得输出的微波能够均匀、高效地发射至腔体102内。故第一天线104的指向性好，传输效率高。

具体地，馈入段128的末端为馈入端117，其作为信号馈入口。请结合图5，馈入口与微波源200的功率输出端连接，连接方式可以为间接连接或直接连接。间接连接是指通过射频连接器等连接装置连接，直接连接为将馈入端117直接与微波源200的功率输出端接触。第一天线104的阻抗按标准阻抗设计(如为50欧姆或75欧姆)。

在一些实施方式中，第一天线杆116满足以下至少一种条件：馈入段128的直径C1为2.5mm-3.5mm(毫米)，长度L1为10.9mm-11.9mm，发射段132的直径C2为4.9mm-5.9mm，长度L2为6.5mm-7.5mm，连接段130的长度L3为6.5mm-7.5mm。

具体地，在本发明实施方式中，第一天线杆116均满足上述条件，即馈入段128的直径C1为2.5mm-3.5mm，长度L1为10.9mm-11.9mm，发射段132的直径为4.9mm-5.9mm，长度L2为6.5mm-7.5mm,连接段130的长度L3为6.5mm-7.5mm。

较佳地，馈入段128的直径C1为3mm，长度L1为11.4mm，发射段132的直径C2为5.4mm，长度L2为7mm,连接段130的长度L3为7mm。

在一些实施方式中，第一天线104包括与第一天线杆116绝缘连接的第一接地板134，第一接地板134与腔体102共地并形成有用于供微波传输的第一通孔136。

具体地，可以用绝缘材料将第一接地板134与第一天线杆116隔开以实现第一接地板134与第一天线杆116绝缘连接。

第一天线104的固定方式：1.第一天线104与微波源200的固定：1)间接固定方式，请结合图5，微波源200的功率输出端与射频连接器202的内导体连接，射频连接器202的外导体通过法兰等装置固定在微波源200的外壳或基座上(射频连接器202的外导体需要与微波源200共地)。第一天线杆116的馈入端117与射频连接器204的内导体连接，射频连接器204的外导体通过法兰等装置固定在第一接地板134上。需要指出的是，与微波源00连接的射频连接器202以及与第一天线104连接的射频连接器204必须配对，即当一个为母头时另一个为公头，反之依然。这样连接的好处在于其灵活性，第一天线104与射频连接器204固定后在调试中方便拆卸，而当微波源200不能与第一天线104近距离直接连接时，二者之间还可以增加射频电缆206连接，使结构设计时更加灵活。

2)直接固定方式：请参图6，微波源200的功率输出端与第一天线杆116的馈入端117直接连接，第一接地板134与微波源200共地(与微波源200的外壳或基座连接)。这种连接方式的优势在于结构简单，损耗小，成本低。

2.第一天线104与腔体102的固定，不管第一天线104怎样与微波源00固定(当第一天线104与微波源200的距离过远不能通过射频连接器连接时，可采用射频电缆206连接，见图8)，最后都要固定在腔体102的壁上，第一接地板134须与腔体102共地，腔体102的壁一般由金属材料构成，尽管有时根据设计会增加其他材料，但针对微波特性而言，微波需由金属将其约束在腔体内。所以，认为约束微波的金属为腔体102的地，则第一接地板134须与腔体102紧密连接，且中间不能增加绝缘或非良导体物质，实现电路上的导通。第一接地板134可以位于腔体102的内侧，也可以位于腔体102的外侧。第一接地板134的固定方式可以为焊接、螺钉固定等，需要保证的是，第一接地板134固定后，腔体102的外壁和第一天线104不发生形变。另外，在第一天线104使用时，第一天线杆116直接插入腔体102内，通过增加遮挡件140来保护第一天线杆116，遮挡件140要求使用能穿透微波且不吸收微波的材料，如云母片、塑料、玻璃等，具体请参图7及图8。

在一些实施方式中，第一天线杆116为一体成型结构。如此，能够减少第一天线杆116各部件连接所带来的功率损耗。第一天线杆116可采用金属材料制成。

在一些实施方式中，半导体微波加热装置100包括第一微波源200，第一微波源200的功率输出端连接第一天线杆116的馈入端117。如此，实现了半导体微波加热装置100的微波产生。

具体地，第一微波源202与第一天线104的连接方式可参以上实施方式所述的对应部分，在此不再详细展开。

在一些实施方式中，第二天线106满足以下至少一种条件：第二天线杆122的长度L4为7mm-15mm，厚度T1为1.5mm-4.5mm，第三天线杆124的长度L5为26mm-34mm，厚度T2为1.5mm-4.5mm。

具体地，在本发明实施方式中，第二天线106均满足上述条件，即第二天线杆122的长度L4为7mm-15mm，厚度T1为1.5mm-4.5mm，第三天线杆124的长度L5为26mm-34mm，厚度T2为1.5mm-4.5mm。

较佳地，第二天线杆122的长度L4为11mm，厚度T1为3mm。第三天线杆124的长度L5为30mm，厚度T2为3mm。

第二天线杆122可制作成圆柱形或长方体形，当第二天线杆122制作成圆柱形时，第二天线杆122的厚度T1是指第二天线杆122的直径；当第二天线杆122制作成长方体形时，长方体的一端面为正方形，第二天线杆122的厚度T1是指第二天线杆122的端面正方形的宽度或高度。

类似地，第三天线杆124可制作成圆柱形或长方体形，当第三天线杆124制作成圆柱形时，第三天线杆124的厚度T2是指第三天线杆124的直径；当第三天线杆124制作成长方体形时，长方体的一端面为正方形，第三天线杆124的厚度T2是指第三天线杆124的端面正方形的宽度或高度。

在本发明示例中，第二天线杆122呈圆柱形，第三天线杆124呈长方体形。

在一些实施方式中，第二天线106包括与第二天线杆122绝缘连接的第二接地板142，第三天线杆124与第二接地板142连接在第二天线杆122的两端，第二接地板142与腔体102共地并形成有用于供微波传输的第二通孔144。

具体地，在本发明实施方式中，第二天线杆122垂直于第二接地板142，第三天线杆124距第二接地板142的垂直距离D5(可理解为第三天线杆124的高度)为7mm-15mm，较佳地为11mm。另外，可以用绝缘材料146将第二接地板142与第二天线杆122隔开以实现第二接地板142与第二天线杆122的绝缘连接。

进一步地，与第二接地板142垂直的第二天线杆122的端口作为第二天线杆122的馈入端125，其作为信号馈入口，馈入口与微波源的功率输出端连接，连接方式可以为间接连接或直接连接。间接连接是指通过射频连接器等连接装置连接，直接连接为将馈入端直接与微波源的功率输出端接触。第二天线106的阻抗按标准阻抗设计(如为50欧姆或75欧姆)。

在一些实施方式中，第二天线106包括接地天线片148，接地天线片148连接第二接地板142与第三天线杆124。

在本发明实施方式中，第二接地板142、第二天线杆122、第三天线杆124及接地天线片148皆为良导体的金属，第三天线杆124不与第二接地板142直接接触，而是通过接地天线片148(接地天线片148的一端连接第三天线杆124，一端连接第二接地板142)实现三者电路上的导通，接地天线片148与第三天线杆124及第二接地板142的连接可以为焊接、螺钉固定、卡扣等各种方式。第二接地板142与接地天线片148的形状尺寸不做具体限定。

第二天线106的固定方式：1.第二天线106与微波源208固定：1)间接固定方式，请结合图10，微波源208的功率输出端与射频连接器210的内导体连接，射频连接器210的外导体通过法兰等装置固定在微波源208的外壳或基座上(射频连接器210的外导体需要与微波源208共地)。第二天线杆122的馈入端125与射频连接器212的内导体连接，射频连接器212的外导体214通过法兰等装置固定在第二接地板142上。需要指出的是，与微波源208连接的射频连接器210以及与第二天线106连接的射频连接器212必须配对，即当一个为母头时另一个为公头，反之依然。这样连接的好处在于其灵活性，第二天线106与射频连接器212固定后在调试中方便拆卸，而当微波源208不能与第二天线106近距离直接连接时，二者之间还可以增加射频电缆连接，使结构设计时更加灵活。

2)直接固定方式：请结合图12，微波源208的功率输出端与第二天线杆122的馈入端125直接连接，第二接地板142与微波源208共地(与微波源208外壳或基座连接)。这种连接方式的优势在于结构简单，损耗小，成本低。

2.第二天线106与腔体102的固定，不管第二天线106怎样与微波源208固定，最后都要固定在腔体102的壁上，第二接地板142须与腔体102共地，腔体102的壁一般由金属材料构成，尽管有时根据设计会增加其他材料，但针对微波特性而言，微波需由金属将其约束在腔体内。所以，认为约束微波的金属为腔体102的地，则第二接地板142必须与腔体102紧密连接，且中间不能增加绝缘或非良导体物质，实现电路上的导通。第二接地板142可以位于腔体102的内侧，如图13所示，也可以位于腔体102的外侧，如图14所示。第二接地板142的固定方式可以为焊接、螺钉固定等，需要保证的是，第二接地板142固定后，腔体102的外壁和第二天线106不发生形变。另外，在第二天线106使用时，第二天线杆122及第三天线杆124直接插入腔体106内，通过增加遮挡件150来保护第二天线杆122及第三天线杆124，遮挡件150要求使用能够穿透微波且不吸收微波的材料，如云母片、塑料、玻璃等，具体请参图13及图14。

在一些实施方式中，半导体微波加热装置100包括第二微波源208，第二微波源208的功率输出端连接第二天线杆122的馈入端125。如此，实现了半导体微波加热装置100的微波产生。

具体地，第二微波源208与第二天线106的连接方式可参以上实施方式所述的对应部分，在此不再详细展开。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。