微波加热组件和微波加热设备的制作方法

本发明涉及到微波设备领域，更具体而言，涉及到一种微波加热组件和微波加热设备。

背景技术：

目前，微波加热设备可采用半导体微波源来产生微波对食物进行烹饪。在相关技术中，半导体微波源的输出功率调整是由数控衰减器实现的，具体地，数控衰减器是通过数字并行接口或者spi串口配置衰减器的衰减值，从而实现输出功率根据需求调整的功能。然而，这样调整输出功率的方式使得微波加热设备控制功率的精度较低，不能满足微波加热设备应用的需求，也会导致微波加热设备的成本上升。

技术实现要素：

本发明实施方式提供一种微波加热组件和微波加热设备。

本发明实施方式的一种微波加热组件，包括加热单元、辐射单元和控制单元，所述加热单元包括微波源，所述微波源包括功率放大器，所述辐射单元用于使所述功率放大器输出的微波信号辐射，所述控制单元连接所述功率放大器，所述控制单元用于向所述功率放大器输出控制信号，并调整所述控制信号以调整所述微波信号的输出功率。

上述微波加热组件，通过调整控制信号来调整微波信号的输出功率，这样可无需增加额外的元件(如数控衰减器)，就可实现输出功率的灵活变化，达到控制微波信号的输出功率的目的，并通过对控制信号的精确控制可提升控制功率的精度，同时也降低了微波加热组件的成本。

在某些实施方式中，所述微波信号的输出功率的调整步进由所述控制信号的精度决定。如此，可根据控制信号的精度，精确地调整微波信号的输出功率。

在某些实施方式中，所述微波加热组件设有多个电压范围，每个电压范围对应所述功率放大器的工作状态，所述功率放大器的工作状态与所述微波信号的输出功率相关，所述控制单元用于控制所述控制信号的电压处于不同的所述电压范围以调整所述微波信号的输出功率。如此，使得确定微波信号的输出功率的效率较高，进而由控制控制信号的电压处于不同的电压范围，可快速确定微波信号的输出功率。

在某些实施方式中，所述多个电压范围包括第一电压范围、第二电压范围和第三电压范围，所述第一电压范围的电压小于所述第二电压范围的电压，所述第二电压范围的电压小于所述第三电压范围的电压，

在所述控制信号的电压处于所述第一电压范围的情况下，所述功率放大器处于截止状态；

在所述控制信号的电压处于所述第二电压范围的情况下，所述功率放大器处于放大状态；

在所述控制信号的电压处于所述第三电压范围的情况下，所述功率放大器处于饱和状态。如此，控制单元能够根据控制信号所处的具体电压范围来快速确定微波信号的输出功率，可靠快速地控制微波信号的输出功率。

在某些实施方式中，所述微波加热组件包括采集单元，所述采集单元包括定向耦合器和检波件，所述定向耦合器连接所述功率放大器和所述辐射单元，所述检波件连接所述定向耦合器，所述控制单元用于通过所述检波件接收所述微波信号的输出功率和所述微波信号的反射功率。如此，通过采集单元，可采集经辐射单元采向腔体内馈入的微波信号的输出功率和腔体内反射的微波信号的反射功率。

在某些实施方式中，所述定向耦合器包括前向耦合器和反向耦合器，所述检波件包括第一检波件和第二检波件，所述前向耦合器连接所述第一检波件，所述反向耦合器连接所述第二检波件，所述第一检波件用于输出所述微波信号的输出功率，所述第二检波件用于输出所述微波信号的反射功率。如此，可经过定向耦合器对微波信号进行耦合采集，经过检波件对微波信号的输出功率和反射功率进行输出。

在某些实施方式中，所述功率放大器作为所述微波加热组件的末级放大器。如此，可减少微波加热组件的器件数量，进一步降低微波加热组件和微波加热设备的成本。

在某些实施方式中，所述控制单元包括数模转换器，所述数模转换器用于输出所述控制信号。如此，通过数模转换器，利用数字信号即可控制功率放大器，进而可较为精确地控制微波信号的输出功率。

在某些实施方式中，所述功率放大器包括横向扩散金属氧化物半导体或氮化镓晶体管。如此，可灵活选择功率放大器的类型。

本发明实施方式的一种微波加热设备，包括腔体和上述任一实施方式的微波加热组件，所述辐射单元用于使所述功率放大器输出的微波信号馈入至所述腔体内。

上述微波加热设备，通过调整控制信号来调整微波信号的输出功率，这样可无需增加额外的元件(如数控衰减器)，就可实现输出功率的灵活变化，达到控制微波信号的输出功率的目的，并通过对控制信号的精确控制可提升控制功率的精度，同时也降低了微波加热组件的成本。

本发明的实施方式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，或通过本发明的实施方式的实践了解到。

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例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微波加热设备的模块示意图；

图2是本发明实施方式的微波加热设备的控制信号与输出功率的关系示意图；

图3是本发明实施方式的微波加热设备的另一模块示意图；

图4是本发明实施方式的微波加热设备的又一模块示意图；

图5是本发明实施方式的微波加热设备的再一模块示意图；

图6是本发明实施方式的微波加热设备的再一模块示意图。

主要元件符号说明：微波加热设备100；

微波加热组件10、加热单元12、微波源122、功率放大器1222、辐射单元14、控制单元16、数模转换器162、腔体18、采集单元20、定向耦合器202、前向耦合器2022、反向耦合器2024、检波件204、第一检波件2042、第二检波件2044。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，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，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。

此外，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。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置进行描述。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置之间的关系。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。

请参考图1，本发明实施方式提供一种微波加热组件10和微波加热设备100。本发明实施方式的一种微波加热组件10，包括加热单元12、辐射单元14和控制单元16，加热单元12包括微波源122，微波源122包括功率放大器1222，辐射单元14用于使功率放大器1222输出的微波信号辐射，控制单元16连接功率放大器1222，控制单元16用于向功率放大器1222输出控制信号，并调整控制信号以调整微波信号的输出功率。

本发明实施方式还提供一种微波加热设备100，其包括腔体18和微波加热组件10，辐射单元14用于使功率放大器1222输出的微波信号馈入至腔体18内。

上述微波加热组件10及微波加热设备100，通过调整控制信号来调整微波信号的输出功率，从而可无需增加额外的元件(如数控衰减器)，就可实现输出功率的灵活变化，达到控制微波信号的输出功率的目的，并通过对控制信号的精确控制可提升控制功率的精度，同时也降低了微波加热组件10和微波加热设备100的成本。

在相关技术中，微波加热组件大多采用数控衰减器来实现对输出功率的调整，数控衰减器连接在微波源信号与功率放大器之间，通过数控衰减器，微波信号的输出功率的调整步进为0.5db，功率调整动态范围20db，从而，使得微波信号的输出功率能进行调整，如此，既增加了微波加热设备的复杂性，又对数控衰减器配置的衰减器衰减值有较高的要求，极大地影响了微波加热设备整体的生产成本，而且不能满足微波加热设备应用的需求。为了既能达到理想的加热效果和灵活调整微波信号的输出功率，又能降低微波加热设备的成本，有必要对微波加热设备进行改善。

具体地，请参考图1，在本实施方式中，微波加热组件10发出微波信号，实现对位于腔体18内的食物进行加热，腔体18可用于容纳需要加热的食物，工作时，加热单元12中的微波源122发出低功率的微波信号，微波信号经微波源122的功率放大器1222放大输出至辐射单元14中，辐射单元14进而将微波信号馈入至腔体18中，从而对腔体18中的食物进行加热。控制单元16可用于控制控制信号的电压大小，进而调整功率放大器1222的微波信号的输出功率，这样无需要额外增加数控衰减器(例如，省去一个数控衰减器可节约rmb30元成本)，就可实现更加具体精准地调整输出功率的大小。

微波源122可包括半导体微波源。半导体微波源包括半导体微波信号发生器和散热装置等，半导体微波信号发生器可产生微波信号，功率放大器1222的输入端与半导体微波信号发生器相连，微波信号经功率放大器1222的输入端输入，经放大后由功率放大器1222的输出端输出。散热装置可对微波源122进行散热。控制信号可以理解为功率放大器1222的栅压控制信号。

在某些实施方式中，功率放大器1222包括横向扩散金属氧化物半导体(laterally-diffusedmetal-oxidesemiconductor，ldmos)或氮化镓或(gan)晶体管。如此，可灵活选择功率放大器1222的类型。

具体地，ldmos晶体管具有功率大效率高的特点，可以大功率地放大输出功率，效率高是指增益、线性度、开关性能、散热性能较佳，相比于普通晶体管，ldmos晶体管能在较高的反射功率下运行，而没有破坏ldmos晶体管，ldmos晶体管有一个低且无变化的互调电平到饱和区，也是说，ldmos晶体管会处于截止状态、线性放大状态和饱和状态。ldmos晶体管能够高效率大功率地放大输出功率，满足用户的需求。

氮化镓晶体管是由氮和镓的化合物组成的半导体，具有良好的耐热性能，高电子迁移率、高电子饱和漂移速率和以及高工作频率，使得氮化镓晶体管能够稳定高效地放大输出功率。可根据具体的需求来选择上述两种晶体管。

在某些实施方式中，微波信号的输出功率的调整步进由控制信号的精度决定。如此，可根据控制信号的精度，精确地调整微波信号的输出功率。

具体地，微波信号的输出功率的调整步进可以理解为每次调整输出功率的大小幅度，以一个具体的例子加以说明，在输出功率为250w的情况下，输出功率的调整步进为10w，则微波信号的输出功率将会以每次调整的幅度为10w作增大或减少，例如260w、270w、260w、250w、240w、230w、220w等。对应不同的输出功率的调整步进，控制信号的精度越高，则对应的输出功率的调整步进越小，也就是功率调整得越精确。控制信号的精度可以理解为每次调整控制信号的大小幅度。可将控制信号的精度与输出功率的调整步进的对应关系预先设定并存储。通过控制信号调整功率放大器1222的输出功率，可以实现将功率调整步进由原来的112w改善最小精度到1w，可以根据需求调整功率变化步进，实现高精度的输出功率的调整。

在某些实施方式中，微波加热组件10设有多个电压范围，每个电压范围对应功率放大器1222的工作状态，功率放大器1222的工作状态与微波信号的输出功率相关，控制单元16用于控制控制信号的电压处于不同的电压范围以调整微波信号的输出功率。如此，使得确定微波信号的输出功率的效率较高，进而由控制控制信号的电压处于不同的电压范围，可快速确定微波信号的输出功率。

具体地，控制信号的电压在不同的电压范围可对应功率放大器1222不同的工作状态，功率放大器1222不同的工作状态与输出功率相关，控制单元16可根据用户输入或默认设置对控制信号的电压进行调整以处于不同的电压范围，调整为合适的微波信号的输出功率，进而对微波信号的输出功率的精确控制，缩减硬件成本。更具体地，控制单元16可接收用户设置或默认设置的输出功率，并根据输出功率和控制信号的对应关系，控制控制信号的电压大小，使得微波信号的输出功率与所需求的输出功率相匹配。

电压范围的个数可根据微波加热组件10对调整精度或需求等因素来确定。在以下的某些实施方式中，多个电压范围可包括三个电压范围。需要说明的是，本发明实施方式并不作具体限定。

在某些实施方式中，多个电压范围包括第一电压范围、第二电压范围和第三电压范围，第一电压范围的电压小于第二电压范围的电压，第二电压范围的电压小于第三电压范围的电压，

在控制信号的电压处于第一电压范围的情况下，功率放大器1222处于截止状态；

在控制信号的电压处于第二电压范围的情况下，功率放大器1222处于放大状态；

在控制信号的电压处于第三电压范围的情况下，功率放大器1222处于饱和状态。如此，控制单元16能够根据控制信号所处的具体电压范围来快速确定微波信号的输出功率，可靠快速地控制微波信号的输出功率。

具体地，第一电压范围的电压小于第二电压范围的电压，第二电压范围的电压小于第三电压范围的电压，也就是说，第一电压范围、第二电压范围和第三电压范围可按连续区间的电压来分段设置，也可按中间间隔有某个或某些电压来分段设置。电压范围可预先设在微波加热组件10的控制单元16或其它部件中。

在一个例子中，第一电压范围可认为是功率放大器1222处于截止状态所对应的电压范围，在控制信号的电压处于第一电压范围的情况下，功率放大器1222处于截止状态，输出功率为零。第二电压范围可认为是功率放大器1222处于线性放大状态所对应的电压范围，是功率放大器1222的常用工作区。在控制信号的电压处于第二电压范围的情况下，控制信号的电压大小与微波信号的输出功率大小呈线性放大关系，控制信号的电压增大，输出功率也随着增大，同样的，控制信号的电压减少，输出功率也随着减少。第三电压范围可认为是功率放大器1222处于饱和状态所对应的电压范围，在控制信号的电压处于第三电压范围的情况下，功率放大器1222处于饱和状态。如此，功率放大器1222所处的工作状态与功率放大器1222的输出功率相关，控制单元16能够控制控制信号的电压处于不同电压范围，控制功率放大器1222所处的工作状态，进而调整微波信号的输出功率。

可以理解的，在控制信号的电压处于第三电压范围的情况下，功率放大器1222处于饱和状态，此时微波信号的输出功率为最大输出功率。

此外，请参考图2，在一个实施例中，第一电压范围、第二电压范围和第三电压范围由u0、u1和u3划分，其中0<u0<u3，第一电压范围为[0，u0)，第二电压范围为[u0，u3]，第三电压范围(u3，+∞)。

在0≤u<u0(即控制信号的电压处于第一电压范围)的情况下，功率放大器1222处于截止状态，微波信号的输出功率pout＝0w。

在u0≤u≤u3(即控制信号的电压处于第二电压范围)的情况下，功率放大器1222处于线性放大状态，输出功率与控制信号的电压可由关系式表示pout＝k(u)，k(u)是函数关系，如图2可知，函数关系为线性关系。可以理解，在其它实施方式中，函数关系也可以为非线性关系，满足pout＝k(u)拟合到与实际曲线一致即可。

在该范围时，控制单元16可减小控制信号的电压，使得微波信号的输出功率也减少，控制单元16也可增加控制信号的电压，使得微波信号的输出功率也增大。例如，在图2中，当控制信号的电压u＝u1时，输出功率pout＝p1。当控制信号的电压u＝u2时，输出功率pout＝p2，其中u2>u1，p2>p1。

在u＞u3(即控制信号的电压处于第三电压范围)的情况下，功率放大器1222处于饱和状态，pout＝p3。

下面以一个例子加以说明。

在一个例子中，微波源122的最大输出功率为pmax＝250w，u0＝1.6v，u3＝3.3v。

在控制信号的电压小于1.6v的情况下，功率放大器1222处于截止状态，功率放大器1222处于截止状态，以使微波信号的输出功率为0w。

在控制信号的电压大于或等于1.6v，小于或等于3.3v的情况下，控制控制信号的电压增加，微波信号的输出功率也增加。控制控制信号的电压减少，微波信号的输出功率也减少。

在控制信号的电压大于3.3v的情况下，功率放大器1222处于饱和状态，微波信号的输出功率处于最大输出功率。

在某些实施方式中，请参图3，微波加热组件10包括采集单元20，采集单元20包括定向耦合器202和检波件204，定向耦合器202连接功率放大器1222和辐射单元14，检波件204连接定向耦合器202，控制单元16用于通过检波件204接收微波信号的输出功率和微波信号的反射功率。如此，通过采集单元20，可采集经辐射单元14采向腔体18内馈入的微波信号的输出功率和腔体18内反射的微波信号的反射功率。

具体地，在本发明实施方式中，功率放大器1222连接定向耦合器202，功率放大器1222的微波信号经过定向耦合器202，输出微波信号的输出功率，定向耦合器202连接辐射单元14和检波件204，将微波信号输出至辐射单元14和检波件204，辐射单元14将微波信号馈入至腔体18内，由检波件204对微波信号的输出功率进行检测。馈入至腔体18内反射的微波信号的反射功率经辐射单元14进入定向耦合器202，由检波件204对微波信号的反射功率进行检测。检波件204连接控制单元16，控制单元16则用于通过检波件204接收微波信号的输出功率和微波信号的反射功率，微波信号的输出功率可以理解为，功率放大器1222所输出的微波信号的功率，也可以理解为，馈入至腔体18内的微波信号的入射功率。

采集单元20可经辐射单元14采集的腔体18内反射的微波信号，具体地，辐射单元14可包括射频连接器和天线，射频连接器接收微波信号并由天线将微波信号馈入至腔体18内，腔体18内部会反射馈入的微波信号形成反射的微波信号，反射的微波信号会从天线进入辐射单元14，采集单元20可从辐射单元14采集反射的微波信号，并输出微波信号的反射功率至控制单元16。

在某些实施方式中，请参考图4，定向耦合器202包括前向耦合器2022和反向耦合器2024，检波件204包括第一检波件2042和第二检波件2044，前向耦合器2022连接第一检波件2042，反向耦合器2024连接第二检波件2044，第一检波件2042用于输出微波信号的输出功率，第二检波件2044用于输出微波信号的反射功率。如此，可经过定向耦合器202对微波信号进行耦合采集，经过检波件204对微波信号的输出功率和反射功率进行输出。

具体地，前向耦合器2022用于输出微波信号的输出功率并通过前向耦合器2022的输出端，使微波信号的输出功率传输到第一检波件2042，反向耦合器2024用于输出微波信号的反射功率并通过反向耦合器2024的输出端，使微波信号的反射功率传输到第二检波件2044。

控制单元16连接第一检波件2042和第二检波件2044，采集微波信号的输出功率和反射功率，使微波加热组件10感知目前的端口失配情况。在微波加热组件10工作的情况下，微波信号经过功率放大器1222，放大所需的功率水平，一部分微波信号输出至辐射单元14，由辐射单元14馈入至腔体18内，另一部分微波信号经前向耦合器2022耦合，进入第一检波件2042中进行微波信号参数的检测，第一检波件2042将微波信号转换为直流电压信号，也就是前向功率检测信号，可反馈至控制单元16，使得控制单元16采集了微波信号的输出功率，并感知当前功率放大器1222发射的微波信号的前向发射功率值。当微波信号馈入至腔体18内时，腔体18内会反射一定量的微波信号至辐射单元14，反射的微波信号进入反向耦合器2024中，反向耦合器2024连接的第二检波件2044，可将反射的微波信号的反射功率转换为直流电压信号，也就是反向功率检测信号，输入至控制单元16，使得控制单元16能够感知目前微波信号的反射功率的大小，进而对微波信号的输出功率进行控制。这样既保护功率放大器1222不被过大的反射功率损毁，又可保证功率放大器1222可输出较佳的输出功率。

在某些实施方式中，所述功率放大器1222作为所述微波加热组件10的末级放大器。如此，可减少微波加热组件10的器件数量，进一步降低微波加热组件10和微波加热设备100的成本。

具体地，功率放大器1222作为末级放大器对微波信号的输出功率进行末级放大，放大后的微波信号的输出功率可无需再经其它放大器放大就可馈入至腔体18内。这样可减少微波加热组件10的器件数量，进一步降低微波加热组件10和微波加热设备100的成本。同时，也可自简化微波加热组件10和微波加热设备100的结构和电路的设计。

在某些实施方式中，请参图5，控制单元16包括数模转换器162，数模转换器162用于输出控制信号。如此，通过数模转换器162，利用数字信号即可控制功率放大器1222，进而可较为精确地控制微波信号的输出功率。

具体地，数字信号的控制精度高，通过数字信号来设定控制信号的电压大小，易于实现且也可提升输出功率的调节精度高。

请参考图6，在本发明的一个具体实施例中，在微波加热组件10工作的情况下，微波信号发生器13发射的低频率微波信号经功率放大器1222放大，输出至定向耦合器202进行耦合采集，再由辐射单元14进行辐射，其中，前向的微波信号经过前向耦合器2022，将一定的微波信号馈入至第一检波件2042中，第一检波件2042对前向的微波信号的参数进行检测，进而控制单元16通过第一检波件2042得到微波信号的输出功率。而反射的微波信号经反向耦合器2024进行耦合采集，将一定的微波信号馈入至第二检波件2044中，同样地，第二检波件2044可对反射的微波信号的参数进行检测，进而控制单元16通过第二检波件2044得到微波信号的反射功率。控制单元16用于接收第一检波件2042的输出和接收第二检波件2044输出的，进而采集到微波信号的输出功率和反射功率。

本发明实施方式的一种微波加热设备100，包括腔体18和上述任一实施方式所述的微波加热组件10，辐射单元14用于使所述功率放大器1222输出的微波信号馈入至所述腔体18内。

上述微波加热设备100，通过调整控制信号来调整微波信号的输出功率，从而可无需增加额外的元件(如数控衰减器)，就可实现输出功率的灵活变化，达到控制微波信号的输出功率的目的，并通过对控制信号的精确控制可提升控制功率的精度，同时也降低了微波加热组件10的成本。

需要说明的是，上述对微波加热组件10的实施方式和有益效果的解释说明，也适用于本实施方式的微波加热设备100，为避免冗余，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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。