Резонансная система СВЧ ортогонального типа Советский патент 1982 года по МПК H01P7/00 H05B6/64 

(54) РЕЗОНАНСНАЯ СИСТЕМА СВЧ ОРТОГОНАЛЬНОГО ТИПА

Изобретение относится к электронной технике, в частности к конструк ции резонаторов ортогонального типа используемых в СВЧ печах прёдназначенных для обработки сверхвысокой частотой пищевых продуктов. Известно устройство для :Сублимационной сушки, содержащее резонатор ортогонального типа, в котором возникают две стоячие волны, частично перекрывающие одна другую в простран стве 1 3В результате образования стоячих волн чередующиеся большие и малые . электрические поля -стремятся распределиться по всему объёму резонансной камеры. Объем резонатора, предназначенного для обработки больших количеств продуктов, должен быть существенно больше, чем в эксперимента с одномодовым резойатором. Наиболее близкой к предлагаемой является резонансная система СВЧ ортогональногр типа, содержащая поляризационные ранетки со взаимно перпендикулярными стержнями, образующими резонаторную камеру в форме параллелепипеда и расположенными на росстоянии четверти рабочей длины волны от торцовых стенок резонатора 2. Стержни действуют как торцовые стенки резонаторов для соответствующей поляризации волны, но являются прозрачными для волны с. противоположной поляризацией. Основным недостатком известной конструкции является то, что область однородного СВЧ-поля сосредоточена в узкой части объема резонатора ортогонального типа вдоль его геометричеркой оси. Параметр степени однородности распределения СВЧ Р), например, для волновода с квадратным сечением, определяемый для типов воли R,Q и HO как отношение « If Ex+Ev sln(l)0+sln(). р , где Е- - напряженность электрического поля на центрёшьной оси волновода; Е., - составляющая электрического поля волны Е - составляющая электрическо го поля волны , показывает, что область однородного СВЧ поля сосредоточена вдоль оси волновода и спадает к стенкам волновода на 50%. Следовательно, такой резонатор нельзя использовать для равномерного СВЧ нагрева предметов с.геометрическими размерами, превышающими область однородного СВЧ по i ля. Цель изобретения - расширение области, занимаемой однородным СВЧ по лем. Поставленная цель достигается тем .что в резонансной системе СВЧ ортого нального типа, содержащей поляризационные решетки со взаимно перпендикулярными стержнями, образующими резонаторную камеру в форме параллелепипеда и расположенными на расстоЯНИН четверти рабочей длины волны от торцовых стенок резонатора, резонаторная камера образована путем пересечения прямоугольных резонаторов. При этом все грани камеры представляют собой поляризационные решетки. На фиг.1 и 2 представлены два варианта предлагаемой системы. Система содержит прямоугольный резонатор 1, вертикальные решетки 2 горизонтальные решетки 3, возбуждаю щие штыри 4, резонаторная камера 5, с однородным распределением СВЧ поля. Конструкция резонатора ортогонал ного типа образована пересечением трех взаимна перпендикулярных резонаторов 1, например, квадратного се чения,- а область однородного СВЧ по ля получается в результате наложени шести электромагнитных волн с попар но ортогональными компонентами вектора электрического поля Е, сдвинутых по отношению друг к другу на расстояние четверти длины волны и распространяющихся вдоль координатных осей X, у, Z. .Компоненты электрич.еского поля, например, для воли Hjy, и Н распрос раняюеаихся вдоль оси z навстречу др другу и сдвинутых по фазе на , запишутся соответственно E, Dfsln((-. E3 4)fsIn( . где D - константа; ш - круговая частота; а - размер стороны квадратного сечения волновода; р-.фазовая постоянная. Записав аналогичные выражения для остальных компонентов, электрического поля волн, ргкэтространяющихся вдоль осей X, у, получим для параметра (Р) , определякхцего степень, од нородности СВЧ поля, следующее выра «ЦГАЫША P §is ll: i±si23ll li§ls ilfl 2 Из анализ (2) вытекает, что в объеме резонаторной камеры 5 СВЧ по ле практически однородно и спадает у поверхности стенки резонаторной камеры на величину порядка 34%. Таким образом, используя наложение волн Я о и в объеме резонаторной камеры 5, возможно получить практически однородное распределение СВЧ поля. Кроме того, для уменьшения количества возбуждающих штырей 4 конструкция резонатора ортогонального типа может быть образована путем пересечения двух взаимно перпендикулярных рямоуго;пьных резонаторов 1, смешенных относительно друг друга на расстояние Л/4 в трех взаимно перпендикулярных измерениях. .Такой резонатор ортогонального типа изображен на фиг.2. Необходимо отметить, что, используя многовидовой режим колебаний в резонаторной камере, можно существенно увеличить ее геометрические размеры, сохранив при этом сравнительно равномерное распределение .видов колебаний, в случае, когда резонаторная камера представляет собой куб и на его ребре укладывается целое число длин волн, то область однородного СВЧ поля в резонаторной камере представляет собой суммарное распределение однородных СВЧ полей в элементарных кубических структурах на основном типе колебаний. Экспериментально проверялось распределение электромагнитного поля вдоль оси z на макете, настроенным на частоту МГц. На длине резонаторной камеры в одном измерении (вдоль оси z) укладывалось два максймума стоячей волны. В точках с координатамиiaa ai га а () 2, 2, 2J 12, 2,} {2, 5,° параметр и СВЧ поле строго однородно. Ближе к стенкам резонаторной камеры параметр степени однородности Р падает и составляет величину 0,5. При образовании резонаторной камеры путем пересечения прямоугольных волноводов по трем взаимно перпендикулярным направлениям параметр Р повышается и составляет величину 0,66. Эффективность работы предлагаемой системы определяется практически однородным распределением СВЧ энергии в объ&ле резонаторной камеры. Экспериментальная проверка распределения Электромагнитного поля вдоль оси на макете показывает, что предлагаемый резонатор ортогонального типа может быть использован в СВЧ печах для нагрева тел с протяженными геометрическими размерами. Предлагаемая конструкция резонатора позволяет по.лучить лучшую степень однородности СВЧ поля во всем рабочем объеме резонаторной

камеры по сравнению с известными конструкциями резонаторов ортогонального типа.

Формула изобретения

Резонансная система СВЧ ортогонального типа, содержащая пол яризациомные решетки со взаимно перпендикулярными стержнями, образуквдими резонаторную камеру в форме параллелепипеда и расположенными на расстоянии четверти рабочей длины волны от торцовых стенок резонатора, оттем, что,

личающаяся

целью расширения области, занимаемой

однородным СВЧ полем, резонаторная камера образjB Ha путем пересечения прямоугольных резонаторов, при этом все грани камеры представляют собой поляризацнонные решетки.,

Исто:1ники информации, принятые во внимание при экспертизе

Г. Hoover M.W., Markantohatos А., Parker W.H, Experimental and englnee. ring aspects of accelerated freeze

P drying of boods by means of OHF dielectric heating. Food Technol 1966/ Inne, p.p. 103-110.

2. Патент США 3.189.722, кл. 219-10,55, опублик. 1965 (прото5тип) .