K23L平板微波爐天線(xiàn)研究

　　平板微波爐的能效和煮食性能的提升對改善微波爐的總體品質(zhì)具有極其重要的作用。本文采用電磁場(chǎng)仿真軟件HFSS模擬了K23L平板微波爐的電磁特性，提出一種新型天線(xiàn)結構，運用HFSS仿真對比天線(xiàn)與攪拌片的電磁特性，通過(guò)實(shí)驗驗證新型天線(xiàn)提升了K23L平板微波爐的輸出效率和煮食性能。研究表明新型天線(xiàn)的煮食性能提升25%，同時(shí)輸出效率提高4%左右。

　　傳統平板微波爐通過(guò)爐腔底部耦合口將波導中的微波能量耦合到腔體中，并引入模式攪拌器，通過(guò)模式攪拌器的均勻轉動(dòng)，不斷改變平板微波爐的微擾狀態(tài)，周期性影響微波在諧振腔內的分布，從而實(shí)現微波在諧振腔內的均勻分布，提升微波爐的品質(zhì)。

　　相較于傳統模式攪拌器中微波的靜態(tài)特性，天線(xiàn)作為隱藏的微波發(fā)射系統，其微波是動(dòng)態(tài)的，微波天線(xiàn)具有三大優(yōu)勢：①天線(xiàn)具有更高的加熱效率;②采用天線(xiàn)式平板微波爐的磁控管具有較低的陽(yáng)極溫度;③天線(xiàn)有助于平板微波爐開(kāi)發(fā)新的功能。

1、天線(xiàn)理論和結構研究

　　有別于通信等方面的天線(xiàn)，平板微波爐的新型天線(xiàn)是廣義上的天線(xiàn)，其工作頻率為微波波段2.448～2.468GHz，主要通過(guò)其近場(chǎng)特性向微波爐傳遞能量，實(shí)現爐腔內食物的加熱。

　　基于探針耦合理論，由波導管激勵起微波天線(xiàn)，通過(guò)天線(xiàn)的近場(chǎng)輻射把微波能量饋入到諧振腔中。微波天線(xiàn)由驅動(dòng)電機帶動(dòng)均勻旋轉，從而實(shí)現了微波在諧振腔中的均勻分布，因此微波天線(xiàn)具有更高加熱效率。

　　微波天線(xiàn)由兩部分組成：金屬導向片和內導體。金屬導向片實(shí)現微波能量的輻射，其形狀結構直接影響微波輻射的方向。內導體實(shí)現微波能量的耦合，同時(shí)下連驅動(dòng)電機，實(shí)現天線(xiàn)的轉動(dòng)。

　　1.1、金屬導向片

　　金屬導向片結構類(lèi)似于模式攪拌器的金屬片，但是與模式攪拌器不同的是，天線(xiàn)的金屬導向片向外輻射能量，金屬導向片的形狀、結構決定了微波天線(xiàn)輻射的方向。

　　1.2、內導體

　　平板微波爐的內導體通常由中空的圓柱形金屬探針組成，耦合出波導管的能量，實(shí)現天線(xiàn)的激勵。根據探針耦合理論，為使矩形波導中的主模TE10模耦合最緊，內導體通過(guò)腔體底面中央伸入波導。為實(shí)現最大激勵，使內導體處于矩形波導駐波場(chǎng)的最大值，選取矩形波導的短路面波段長(cháng)度l(約為1/4波導波長(cháng))以及內導體深入長(cháng)度d，如圖1所示。

圖1　內導體和矩形波導

4、結論

　　根據微波天線(xiàn)理論和微波爐的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗，通過(guò)仿真和手板測試研究得出的新型天線(xiàn)不僅提升微波爐的輸出效率5.2%左右，而且微波爐的煮食性能得到極大提升———25%左右，可以看出，新型天線(xiàn)能夠全面提升K23L微波爐的品質(zhì)。