控制方法和微波烹饪设备与流程

1.本发明涉及到微波加热领域，更具体而言，涉及到一种控制方法和微波烹饪设备。


背景技术：

2.在相关技术中，电子、家电类产品都需要满足emc测试要求，对应用ism频段的微波信号的家电产品，不仅要满足常规30mhz～1ghz的限值，还需要满足高次谐波的限值要求。而抑制微波源的高次谐波的常规方法一是调整炉门上门齿的结构尺寸加强微波泄露抑制，方法二加强整机的外壳接地，提升外壳的微波抑制度，方法三是调整微波源中的末级放大器的输入输出匹配电路，降低谐波的输出幅度。
3.然而，上述方法一和方法二需要调整整机结构设计，而且需要大量试验测试验证，并且不同平台和机型没有可复制性，属于盲调优化。方法三通过调整微波源中的末级放大器的输入输出匹配电路，在抑制谐波幅度的同时，对有用信号功率和效率也会有所恶化，在谐波幅度、输出功率、模块效率三个参数上需要权衡折中处理。


技术实现要素：

4.本发明实施方式提供一种控制方法和微波烹饪设备。
5.本发明实施方式的一种控制方法，用于微波烹饪设备，所述微波烹饪设备包括微波源、放大器和天线，所述放大器连接所述微波源和所述天线，所述微波源包括数字信号链路单元，所述控制方法包括：对所述数字信号链路单元产生的中频信号进行预失真处理，以使得输入所述放大器的微波信号在谐波频段相位与所述放大器输出的微波信号的相位相反且幅度相同，进而抵消所述放大器产生的高次谐波。
6.上述控制方法中，预失真处理可在设计阶段进行仿真，指导实际设计，抑制度可量化设计，预失真处理算法无需增加硬件成本，对有用信号功率造成损失的较小。
7.在某些实施方式中，所述微波源包括微波信号发生器，所述控制方法包括：对所述中频信号进行数模转换以得到模拟中频信号；使所述模拟中频信号与所述微波信号发生器产生的微波信号混频并产生输入所述放大器的微波信号。
8.在某些实施方式中，所述微波烹饪设备包括耦合器和检测器，所述耦合器连接所述放大器和所述天线，所述检测器连接所述耦合器，所述控制方法包括：根据所述检测器输出的电信号控制所述微波源的运行。
9.在某些实施方式中，根据所述检测器输出的电信号控制所述微波源的运行，包括：根据所述检测器输出的电信号，确定是否需要调节所述数字信号链路单元输出的信号幅度，或确定是否需要调节所述放大器的增益，或确定是否需要调节所述数字信号链路单元输出的信号幅度和调节所述放大器的增益。
10.在某些实施方式中，所述微波烹饪设备包括滤波器，所述滤波器连接所述放大器的输出端和所述天线。
11.本发明实施方式的一种微波烹饪设备，包括微波源、放大器、天线和处理器。所述
处理器连接所述微波源，所述放大器连接所述微波源和所述天线，所述微波源包括数字信号链路单元。所述处理器用于对所述数字信号链路单元产生的中频信号进行预失真处理，以使得输入所述放大器的微波信号在谐波频段相位与所述放大器输出的微波信号的相位相反且幅度相同，进而抵消所述放大器产生的高次谐波。
12.上述微波烹饪设备中，预失真处理可在设计阶段进行仿真，指导实际设计，抑制度可量化设计，预失真处理算法无需增加硬件成本，对有用信号功率造成损失的较小。
13.在某些实施方式中，所述微波源包括微波信号发生器、数模转换器和混频器，所述数模转换器连接所述数字信号链路单元和所述混频器，所述混频器连接所述微波信号发生器，所述数模转换器用于对所述中频信号进行数模转换以得到模拟中频信号；所述混频器用于使所述模拟中频信号与所述微波信号发生器产生的微波信号混频并产生输入所述放大器的微波信号。
14.在某些实施方式中，所述微波烹饪设备包括耦合器和检测器，所述耦合器连接所述放大器和所述天线，所述检测器连接所述耦合器，所述处理器用于根据所述检测器输出的电信号控制所述微波源的运行。
15.在某些实施方式中，所述处理器用于根据所述检测器输出的电信号，确定是否需要调节所述数字信号链路单元输出的信号幅度，或确定是否需要调节所述放大器的增益，或确定是否需要调节所述数字信号链路单元输出的信号幅度和调节所述放大器的增益。
16.在某些实施方式中，所述微波烹饪设备包括滤波器，所述滤波器连接所述放大器的输出端和所述天线。
17.本技术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，或通过本技术的实施方式的实践了解到。
附图说明
18.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：
19.图1是本发明实施方式的微波烹饪设备的模块示意图；
20.图2至图4是本发明实施方式的微波烹饪设备的频谱示意图；
21.图5至图6是本发明实施方式的微波烹饪设备的模块示意图；
22.图7是本发明实施方式的微波烹饪设备的电压与功率关系对应示意表；
23.图8至图10是本发明实施方式的微波烹饪设备的模块示意图；
24.图11是本发明实施方式的微波烹饪设备的滤波器的电路示意图；
25.图12是本发明实施方式的微波烹饪设备的微波频率与抑制度关系图。
26.主要元件符号说明：微波烹饪设备100；
27.微波源10、数字信号链路单元12、微波信号发生器14、数模转换器16、混频器18、放大器20、腔体30、天线40、处理器50、耦合器60、检测器70、滤波器80。
具体实施方式
28.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。
29.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
30.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一个或者更多个特征。在本的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
31.在本说明书中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
32.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。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。
33.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。
34.本发明实施方式的一种控制方法，用于微波烹饪设备100。请参图1，微波烹饪设备100包括微波源10、放大器20和天线40。放大器20连接微波源10和天线40，微波源10包括数字信号链路单元12。控制方法包括：对数字信号链路单元12产生的中频信号进行预失真处理，以使得输入放大器20的微波信号在谐波频段相位与放大器20输出的微波信号的相位相反且幅度相同，进而抵消放大器20产生的高次谐波。
35.请参考图1，本发明实施方式的控制方法可由本发明实施方式的微波烹饪设备100实现。具体地，微波烹饪设备100包括微波源10、放大器20、天线40和处理器50。处理器50连接微波源10，放大器20连接微波源10和天线40。微波源10包括数字信号链路单元12。处理器50用于对数字信号链路单元12产生的中频信号进行预失真处理，以使得输入放大器20的微波信号在谐波频段相位与放大器20输出的微波信号的相位相反且幅度相同，进而抵消放大器20产生的高次谐波。
36.上述控制方法和微波烹饪设备100中，预失真处理可在设计阶段进行仿真，指导实
际设计，抑制度可量化设计，预失真处理算法无需增加硬件成本，对有用信号功率造成损失的较小。
37.具体地，请参考图1，微波烹饪设备100可包括腔体30，腔体30可用于容纳需要烹饪的食物，天线40安装在腔体30。微波源10可为半导体微波源10，微波源10可用于产生对食物加热的微波能量。其中，微波源10包括数字信号链路单元12，数字信号链路单元12可为数字信号发生器，数字信号链路单元12可实现任意波形的信号输出，通过数字信号链路单元12可输出预失真处理后的中频信号，也就是输出中频信号。处理器50通过连接微波源10，可对数字信号链路单元12产生的中频信号进行预失真处理，从而使得输入放大器20的微波信号在谐波频段相位与放大器20输出的微波信号的相位相反且幅度相同，进而抵消放大器20产生的高次谐波，从而将经放大器20放大的微波信号输入到天线40，使得天线40将微波信号辐射到腔体30中，对腔体30内的食物进行烹饪。其中，在本发明实施方式中，放大器20为末级放大器20。幅度相同，可以理解为，幅度完全相同或偏差在期望的范围。
38.预失真处理可对微波信号经过放大器20时产生的失真信号进行提前处理，当微波源10发出的小信号经过放大器20放大后，由于放大器20的非线性效应会产生很多失真产物，例如杂散和高次谐波，那么在进入放大器20之前，对微波信号进行预失真处理，对微波信号附加可以抵消失真的频率成分，使得带有附加频率的微波小信号经放大器20后，微波信号的附加频率成分与放大器20产生的失真产物相位相反、幅度相同，也就是使附加频率成分与失真产物叠加后幅度为0，相互抵消，进而抵消放大器20产生的高次谐波等失真产物，使得微波烹饪设备100能够有效地抑制高次谐波的同时，不增加任何硬件成本，且不会对有用的微波信号功率造成损失，同时保证微波源10的加热效率。
39.请参考图2至图4，图2是没有预失真处理的微波源10输出频谱图，横坐标为微波信号的频率，纵坐标为微波信号的幅度，图2中所示可知，没有进行预失真处理的情况下，基带中频频谱与微波源10输出频谱一致，基带中频频谱的绝对频率低，微波源10输出频谱的绝对频率高；图3是预失真处理的基带中频频谱图，横坐标为中频信号的频率，纵坐标为中频信号的幅度，图4是预失真处理后的微波源10输出频谱图，横坐标为微波信号的频率，纵坐标为微波信号的幅度，图3中所示可知，进行预失真处理的情况下，基带中频频谱比微波源10输出频频谱多了两边的相位相反的谐波频率成分。如此，预失真处理后的基带中频信号经放大器20放大的过程中，可抵消因放大器20产生的高次谐波等失真产物，使得微波烹饪设备100能够有效地抑制高次谐波。
40.请参考图5，在某些实施方式中，微波源10包括微波信号发生器14，控制方法包括：
41.对中频信号进行数模转换以得到模拟中频信号；
42.使模拟中频信号与微波信号发生器14产生的微波信号混频并产生输入放大器20的微波信号。如此，通过数模转换器16将经过预失真处理后的数字信号转换为模拟中频信号，使得模拟中频信号能够与微波信号在混频器18中进行混频调节，将模拟中频信号上变频为有用的微波信号(射频信号)。
43.本发明实施方式的控制方法可由本发明实施方式的微波烹饪设备100实现。具体地，微波源10包括微波信号发生器14、数模转换器16和混频器18。数模转换器16连接数字信号链路单元12和混频器18，混频器18连接微波信号发生器14，数模转换器16用于对中频信号进行数模转换以得到模拟中频信号。混频器18用于使模拟中频信号与微波信号发生器14
产生的微波信号混频并产生输入放大器20的微波信号。
44.请参考图7，数字信号链路单元12的输出端与数模转换器16的输入端相连接，数字信号链路单元12输出的中频信号可在数模转换器16中进行数模转换，经数模转换器16的输出端输出，进而得到模拟中频信号。混频器18设有两个输入端，分别连接数模转换器16与微波信号发生器14。数模转换器16可产生模拟中频信号，微波信号发生器14可产生微波信号，模拟中频信号与微波信号可在混频器18中进行调制混频，进而得到射频信号。放大器20可与混频器18相连接，混频器18输出的射频信号将输入到放大器20中，在放大器20中进行功率的放大，也就是说，在本发明实施方式中，射频信号可以理解为输入放大器20的微波信号。
45.在某些实施方式中，请参图6，微波烹饪设备100包括耦合器60和检测器70。耦合器60连接放大器20和天线40，检测器70连接耦合器60。控制方法包括：根据检测器70输出的电信号控制微波源10的运行。如此，通过耦合器60的取样，可使得检测器70检测微波信号的电信号，进而可控制微波源10的运行。
46.请参考图6，本发明实施方式的控制方法可由本发明实施方式的微波烹饪设备100实现。具体地，微波烹饪设备100包括耦合器60和检测器70，耦合器60连接放大器20和天线40，检测器70连接耦合器60，处理器50用于根据检测器70输出的电信号控制微波源10的运行。耦合器60、检测器70和处理器50设有输入端和输出端。耦合器60设有两个输出端和一个输入端。耦合器60的输入端连接着放大器20的输出端，耦合器60的其中一个输出端连接着天线40，另一个输出端连接着检测器70的输入端。耦合器60可输出部分入射腔体30的射频信号，并经检测器70将射频信号转换为电信号，从而检测器70可输出电信号，进而控制微波源10的运行。其中，耦合器60对部分射频信号进行取样，将部分射频信号输入到检测器70中进行转换。电信号可为电压信号或电流信号。
47.在某些实施方式中，根据检测器70输出的电信号控制微波源10的运行，包括：根据检测器70输出的电信号，确定是否需要调节数字信号链路单元12输出的信号幅度，或确定是否需要调节放大器20的增益，或确定是否需要调节数字信号链路单元12输出的信号幅度和调节放大器20的增益。如此，通过调节数字信号链路单元12输出的信号幅度和/或调节放大器20的增益，可有效地抑制微波烹饪设备100的微波源10输出的高次谐波。
48.本发明实施方式的控制方法可由本发明实施方式的微波烹饪设备100实现。具体地，处理器50用于根据检测器70输出的电信号，确定是否需要调节数字信号链路单元12输出的信号幅度，或确定是否需要调节放大器20的增益，或确定是否需要调节数字信号链路单元12输出的信号幅度和调节放大器20的增益。
49.检测器70的输出端连接着处理器50的输入端，故经耦合器60分离的射频信号可进入检测器70中转换成电信号，检测器70输出的电信号可传输到处理器50中，处理器50可根据电信号的大小(如电压大小)判断信号的幅度，确定是否需要调节数字信号链路单元12输出的信号幅度和/或调节放大器20的增益，进而使得处理器50可对数字信号链路单元12产生的中频信号进行预失真处理，以使得输入放大器20的微波信号在谐波频段相位与放大器20输出的微波信号的相位相反且幅度相同，进而抵消放大器20产生的高次谐波。
50.其中，请参考图7，不同的电压大小对应不同的输出功率等级，微波信号的输出功率也就是微波信号的幅度大小。当处理器50可根据电压的大小判断信号的幅度变大，则可
通过调小数字信号链路单元12输出的信号幅度，或可调小放大器20的增益，或同时调小数字信号链路单元12输出的信号幅度和放大器20的增益。当处理器50可根据电压的的大小判断信号的幅度变小，则可通过调大数字信号链路单元12输出的信号幅度，或可调大放大器20的增益，或同时调大数字信号链路单元12输出的信号幅度和放大器20的增益。需要说明的是，图7所示的数据为本实施方式的一个例子，应该理解为是为了说明功率和电压的关系，而不是对本发明保护范围的限制。
51.请参考图8，在一个具体实施方式中，微波源10的微波信号发生器14可发出微波信号，经混频器18进入到放大器20中进行小信号功率放大，而后经耦合器60耦合进入到检测器70中进行电信号的转换，检测器70可输出电信号到处理器50对微波信号进行预失真处理，以使得输入放大器20的微波信号在谐波频段相位与放大器20输出的微波信号的相位相反且幅度相同，进而抵消放大器20产生的高次谐波。接着，数字信号链路单元12可输出基带数字信号(中频信号)，经数模转换器16可对基带数字信号转变为模拟中频信号，然后经混频器18，将中频信号转换为射频信号。而后，射频信号经放大器20将射频信号的幅度进行放大，幅度放大的射频信号在进入天线40前，又将一小部分的射频能量分离出来，进而传输到检测器70中进行电压信号转换，而后处理器50根据检测器70输出的电信号进而控制微波源10的运行，使得微波烹饪设备100能够有效抑制天线40端口的谐波幅度。
52.请参考图9和图10，在某些实施方式中，微波烹饪设备100包括滤波器80，滤波器80连接放大器20的输出端和天线40。如此，通过滤波器80的滤波，可进一步地对微波源10输出的高次谐波进行抑制。
53.在图10的实施方式中，滤波器80连接在放大器20和耦合器60之间。滤波器80可为无源lc滤波器，滤波器80设有输入端和输出端。滤波器80的输入端可连接微波烹饪设备100的末级放大器20的输出端，滤波器80的输出端可连接天线40。滤波器80可采用多个高功率容量的射频电容和电感搭建而成，请参考图11，在一个例子中，滤波器80可包括三个电容和两个电感，滤波器80的电路图可在仿真软件中搭建。在仿真的过程中，可根据已搭建的电路图进行仿真，通过滤波器80对不同频段的微波信号进行滤波处理，进而可提前了解谐波频段的微波信号抑制度，得到多次谐波信号对应的抑制度曲线图。请参考图12，在图示实施方式中，横坐标表示微波信号的频率，纵坐标表示对应不同频率的滤波器80的抑制度。在一个例子中，微波源10发出的微波信号的频率可为2.5ghz，对应3次谐波的频率为7.5ghz、对应5次谐波的频率为12.5ghz、对应7次谐波的频率为17.5ghz，如图12可知对应3次谐波、5次谐波和7次谐波的抑制度。当通过实测得知谐波超出限制，即多余的谐波泄露，通过提升滤波器80在相应频点的抑制度，就能够达到有效抑制的效果。从而，可在微波烹饪设备100的设计阶段中进行仿真，指导实际设计，使得抑制度可量化设计。
54.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。
55.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。