具有倒f型天线的rf烘箱的制作方法
【专利说明】具有倒F型天线的RF烘箱
[0001]本申请要求于2012年9月13日提交的美国临时申请号61/700，478的优先权，该申请的披露内容通过引用以其全部内容明确结合在此。
技术领域
[0002]本披露涉及一种用于通过施加射频(RF)范围内的电磁能量来加热物体的设备，并且更具体地，但非排他性地涉及一种配置用于向空腔施加电磁能量(例如，射频能量)的天线和/或涉及一种包括这种天线的加热设备(例如，微波炉)。
背景
[0003]倒F型天线传统上用于通信领域中。一个倒F型天线(IFA)典型地包括定位在一个接地平面上方的一个矩形平面元件、一个短路板或接脚、以及用于该矩形平面元件的一个馈送机构。IFA是单极天线的一个变型，其中顶部部段被向下折叠成与该接地平面平行。这种折叠是为了降低天线的高度，同时维持一个谐振迹线长度。平行部段实质上将一个电容性负载引入到天线的输入阻抗中，该输入阻抗是通过实施一个短路短柱来补偿的。短柱的一端通常连接到该接地平面上。
[0004]电磁能量(例如，微波能量)已经被用于在不同的应用中向物体供应能量。例如，一个微波炉使用微波能量来加热食物。微波能量通常经由波导传递到一个微波空腔中。当电磁能量将由一个能量辐射装置(例如，一个天线)传递到一个空腔中以便处理放置在该空腔中的一个物体时，可能希望维持该能量辐射装置与包含该物体的该空腔之间的良好耦合，以便实现高效率。
SM
[0005]本发明的一些实施例可以包括一种用于通过向容纳物体的一个空腔施加某一频率范围的RF能量来处理该物体的设备。该空腔可以支持施加该RF能量所处频率范围内的电磁驻波和/或电磁行波。该设备可以包括该空腔；以及用于从一个功率馈送器向该空腔施加电磁能量的一个辐射元件。该辐射元件可以驻留在该空腔中。该辐射元件可以包括一个馈送部段；一个接地部段；以及一个辐射部段。该馈送部段和该接地部段可以基本上在一个第一平面内延伸。该辐射部段可以与该馈送部段和该接地部段处于电联通。在一些实施例中，该辐射部段可以包括在该馈送部段与该辐射部段的一个远端之间的至少一个弯曲部。该至少一个弯曲部可以在不同于该第一平面的一个第二平面内延伸。在一些实施例中，该第一平面和第二平面基本上彼此垂直。
[0006]本发明的一些实施例可以包括一个辐射元件，该辐射元件用于施加射频(RF)能量以用于处理放置在一个空腔中的一个物体。该辐射元件可以包括一个馈送部段、一个接地部段、以及一个辐射部段。该馈送部段和该接地部段可以基本上在一个第一平面内延伸。该辐射部段可以与该馈送部段和该接地部段处于电联通，其中该辐射部段可以包括在该馈送部段与该辐射部段的一个远端之间的至少一个弯曲部。该至少一个弯曲部可以在不同于该第一平面的一个第二平面内延伸。该辐射元件可以被描述为具有一个修改的倒F型天线结构。如在此所使用，一个修改的倒F型天线指代具有对基础倒F型天线的以下各项的至少一项修改的一个天线:形状、大小、取向、材料、电特性、机械特性、和/或控制/驱动方法。
[0007]本发明的一些其他方面可以包括具有上文披露的馈送部段和接地部段的一个辐射元件。另外，该辐射元件可以具有与该馈送部段和该接地部段处于电联通的一个辐射部段，该辐射部段包括至少一个弯曲部，该至少一个弯曲部被配置用于改变在该辐射部段中流动的一个电流的一个方向，这样使得该电流在不同于该第一平面的一个第二平面内流动。该辐射元件还可以被描述为具有一个修改的倒F型天线结构。
[0008]在一些实施例中，具有一个修改的倒F型天线结构的至少一个辐射元件可以定位在一个空腔中以用于使用电磁能量(例如，RF能量)处理一个物体。该至少一个辐射元件可以被配置用于从一个或多个源接收电磁能量，并且可以将电磁波(例如，处于多个频率、处于多个相位和/或处于一个或多个幅值)辐射到该空腔中。在一些实施例中，该空腔可以包括多个辐射元件，每个辐射元件被配置用于从一个或多个源接收电磁能量，并且辐射具有多个频率的电磁波。该多个辐射元件可以具有相同结构和/或尺寸，或可以具有不同结构和/或尺寸。该多个辐射元件可以辐射具有相同带宽或不同带宽的电磁波。在一些实施例中，可以向该多个辐射元件中的至少两个辐射元件施加一个相位差。在一些实施例中，RF能量施加可以通过一个处理器来控制。该处理器可以被配置用于控制从一个或多个源供应给这些辐射元件的电磁能量，并且控制这些辐射元件以便辐射电磁波(例如，具有多个频率)。在一些实施例中，该处理器可以确定辐射具有相同频率的电磁波的两个辐射元件之间的一个相位差。在一些实施例中，该处理器可以根据从该空腔接收的一个EM反馈来确定该相位差和/或发射频率。
附图简要说明
[0009]图1A-1D是根据本发明的一些实施例的辐射元件的图解表示；
[0010]图2A是根据本发明的一些实施例的一个空腔的图解表示；
[0011]图2B是根据本发明的一些实施例的定位在一个空腔中的一个辐射元件的图解表示；并且
[0012]图3A和图3B是根据本发明的一些实施例的用于通过RF能量处理物体的设备的图解表示。
示例性实现方式的描述
[0013]现在将详细参照本发明的示例性实施例，这些实施例的例子在附图中示出。适当的时候，在附图中使用相同参考数字来指代相同或相似的零件。
[0014]本发明的一些方面可以涉及将某一频率范围内的RF能量施加(例如，发射、福射)到一个空腔中。一个空腔可以是被配置用于支持以所施加的频率范围内的频率激励电磁(EM)模式(例如，EM场的模式)的任何空隙或容积。该空腔可以包括限定空腔边界的多个壁。这些壁可以包括底壁、顶壁、以及侧壁。在一些实施例中，空腔壁可以包含对RF能量不透过和/或能够反射RF能量的一种材料。例如，这些空腔壁可以由任何导电材料(例如，金属合金如不锈钢、Al-Si合金等)构造，或可以至少部分地涂布有一种导电材料。该空腔可以具有一个矩形形状(例如，图2A中所示的空腔200)、一个圆柱形形状，或可以具有任何其他适合的形状。例如，该空腔可以采用以下形状:用于烹饪食物的一个烹饪烘箱、用于处理液体的一个圆柱形储槽、用于使聚合物固化或使零件烧结的一个工业炉、包括流动流体或气体的一个管子等。在一些实施例中，该空腔可以容纳将要在该空腔中处理的一个物体。一个物体可以包括液体、半液体、固体、半固体、或气体，这取决于所利用的具体方法。物体还可以包括复合物或处于不同相的物质混合物。因此，通过非限制性实例的方式，术语物体可以涵盖如将要解冻或烹饪的食物此类的物质；将要干燥的衣物或其他潮湿材料；将要融化的冷冻器官；将要反应的化学品；将要燃烧的燃料或其他易燃材料；将要脱水的水合材料，将要膨胀的气体；将要加热、煮沸或蒸发的液体，或希望施加(甚至是名义上施加)电磁能量的任何其他材料。
[0015]在一些方面，本披露涉及用于施加射频(RF)能量的设备。如在此所使用，术语RF能量包括通过电磁辐射可传送的处于10km至Imm的(自由空间内的)波长的能量，这分别对应于3KHz至300GHz的频率。在一些实例中，术语RF能量在此用于包括通过电磁辐射可传送的处于Im至30mm的(自由空间内的)波长的能量，这分别对应于300MHz至1GHz。在一些其他实例中，所施加的RF能量可以落在500MHz至1500MHz之间、或700MHz至1200MHz之间、或800MHz至IGHz之间的频带内。例如，微波能量和超高频(UHF)能量都在RF能量范围内。在一些其他实例中，所施加的电磁能量可以仅落在一个或多个工业、科学和医学(ISM)频带内，例如，在 433.05MHz 与 434.79MHz 之间、在 902MHz 与 928MHz 之间、在 2400MHz与2500MHz之间、和/或在5725MHz与5875MHz之间。本发明不局限于RF能量谱的任何特定部分。
[0016]一些实施例可以包括用于向一个空腔施加电磁能量(例如，RF能量)的一个辐射元件。该辐射元件可以定位在该空腔中，这样使得RF能量可以从该辐射元件施加到该空腔的内部部分。该辐射元件可以包括一个天线。该辐射元件可以被配置用于携带或发射RF功率，该RF功率具有适用于RF加热的功率水平，例如，50W、100W、500W、1000W的功率水平或中间功率水平。因此，在一些实施例中，该辐射元件可以包括具有Imm或更多，例如2_、3_、或4mm等的厚度(例如，当一部分具有一个板还形状时)或直径(例如，当一部分具有一个导线形状时)的部分。
[0017]该福射元件可以包括