一种915 MHz和2450 MHz双频微波加热分析

微波加热作为一种新型的加热方式在许多领域中得到了广泛的应用,与传统的加热方法相比,微波加热具有高效节能、选择加热、清洁无污染等特点。多源微波加热结构是实现微波均匀高效加热的有效手段,也是微波加热领域未来的发展趋势。在工业应用的多源微波加热腔体中,保证加热效率的同时如何提升加热均匀性始终是该领域的研究重点。本文在现有微波加热模型的基础上,提出了一种新型的双端口双频微波加热模型。本文基于有限元方法的多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics 5.4设计了一种915 MHz和2450 MHz的双频微波加热模型,通过端口之间的正交和缝隙滤波器的设计减少了两个端口之间能量的互相耦合,在保证加热效率的同时提高了加热的均匀性。     

基于多物理场计算的微波加热均匀性改善研究

针对微波加热过程中存在温度分布不均匀的问题，提出利用多端口加热方式，通过多物理场耦合计算分析了端口布局、位置、数量以及功率配比对微波加热马铃薯块均匀性的影响。仿真计算结果表明，在四端口馈入时，端口分布于腔体四面，四个端口坐标分别为(-55,-162.5,70)、(162.5,-55,70)、(55,162.5,70)和(-162.5,55,70),且四端口馈入功率比为200∶200∶300∶300时，微波加热均匀性效果最佳。     

管道式固体材料微波加热装置的仿真设计*

为了解决工业上固体材料在微波加热过程中普遍存在的能量不集中、效率低、加热不均匀的问题,提 出了一种管道式固体材料微波加热装置的设计方案。利用多物理场仿真对固体材料微波加热均匀性影响因素进行 分析,并优化了微波馈入装置的分布和管道结构,仿真表明该装置具有较好的加热均匀性和较高的效率。基于优化 后的设计,计算了褐煤在微波加热时的温度分布情况,其温度场的变异系数COV 值达到0.166,表明温度分布具有 良好的均匀性。该装置实现了对褐煤的微波均匀加热,对固体材料微波加热的工业应用具有指导意义。     

微波辅助油炸的加热均匀性研究

为了实现高均匀性的微波和油炸的联合加热，本文设计了一种延展的微波单模腔，扩大了微波加热区域，通过调节矩形加热区域在极化方向的尺寸可获得均匀的电场分布，同时建立了微波加热的多物理场仿真模型来计算腔体内的电磁场分布以及土豆的温度分布。仿真结果表明，在设计的腔体内模拟微波油炸初步实现对土豆油炸效率的提升，模拟土豆在矩形加热腔内做匀速平移运动以及调节上下两个端口之间的相位差随时间不断变化能够进一步提高油炸均匀性，并建立实验系统，验证了所提方法的准确性。还讨论了不同厚度、不同含水量的土豆片对油炸均匀性的影响。     

基于旋转不变子空间均匀圆阵互耦自校正算法

针对均匀圆阵互耦自校正问题,提出了一种基于旋转不变参数估计(ES-PRIT)技术的互耦自校正算法。通过模式空间转换技术将互耦影响下的均匀圆阵流型向量近似等效为存在幅相误差的虚拟均匀线阵流型向量,并且该幅相误差矩阵满足中心对称性。利用该性质并结合ESPRIT技术分别给出了信源方位和互耦向量的闭式解。为了减少模式空间转换偏差的影响,基于Belloni方法,给出了一种互耦影响下抵消模式空间转换偏差的方法。仿真实验验证了新算法的有效性。     

基于变换光学的微波加热用超表面数值研究

由于单个微波源的功率值有限,工业上往往采用多源微波加热以满足大功率需求。然而,额外 的微波馈口将增加端口间耦合,可能引起微波源损坏。因此,提出一种基于变换光学的新型超表面,使微波在 进入加热腔体的方向上正常传播而在相反方向被阻挡,从而减少功率反射和耦合。在二维数值模型中,采用 反向传播神经网络优化了超表面的介电性能,使得单源和双源微波加热的能量效率分别提高了42. 2%和53. 3%,且 均具有较好的加热均匀性。数值计算结果表明,超表面可工作在2. 45 GHz 频率,具有60 MHz 的带宽,工业应用前 景良好。     

基于Y型阵的互耦矩阵与DOA的同时估计方法

基于均匀间隔的Y型阵列,提出了一种自校正算法用于非相干源的DOA估计和阵元间的互耦校正,且无需任何方位已知的校正源.自校正算法利用均匀线阵互耦矩阵的对称Toeplitz性和带状特性,无需任何互耦信息的条件下可以精确估计信源DOA和阵列的互耦矩阵,从而实现阵列的自校正,并进行了参数的模糊性分析.仿真结果验证了提出的自校正算法具有分辨力高、计算量小以及校正精度高的特点.     

基于缝隙波导的多频微波加热研究

微波因其高效、绿色无污染等优点在加热领域应用广泛,但加热均匀性差限制了它的进一步发展。本文基于波导缝隙天线理论和磁控管的非线性响应特性,设计了一个以波导缝隙阵列天线为辐射器的加热系统。利用磁控管的非线性响应特性输出多个频率的微波以丰富电磁场的模式,设计了基于横向缝隙波导和纵向缝隙波导的两种辐射器,建立了微波加热的多物理场模型,以模拟多个频率的微波通过缝隙波导加热物体的效果,并分析了不同参数如缝隙、频差等对加热均匀性及效率的影响。     

非理想馈电端口下的共形阵完备互耦分析与校正

针对非理想馈电端口下共形阵列天线的互耦分析和校正问题,该文提出“结构模式互耦”和“天线模式互耦”的概念,其二者的叠加共同导致了共形阵列的完备互耦效应.论文基于全波数值分析和微波网络理论,提出了共形阵列完备互耦的分析和校正方法.最后,通过全波数值仿真分析了非理想匹配馈电下的12元柱面微带共形阵列天线,有效验证了完备互耦校正方法的有效性.     

基于选频技术的高效高均匀性微波加热

近年来,微波加热以其高效性和内部加热等优点在各领域得到广泛应用。然而,微波加热的不均匀性限制了其大规模工业应用的发展。高均匀性和高效率是微波加热领域研究的重点。效率低会造成能源的浪费,而不均匀加热会导致加热品质差、甚至热失控等现象。本文提出一种双端口选频加热方法,通过在腔体中内置两个正交极化天线方式进行馈电。并且利用扫频来分析各频点的加热效率以及不同频率对加热效果的影响。最后选择性地对其中高效率的频点进行选频加热,使其在维持加热高效率的前提下提高加热的均匀性。     

基于数值仿真的多馈微波加热温度控制系统

针对常用多模腔加热的不均匀性,对多馈口微波加热进行了研究,提出了一种基于数值仿真分析来设计微波加热系统的方法。通过建立1/2 全尺寸有限元模型进行仿真计算,分析了馈口数量对微波加热的影响,在此基础上采用Bang-Bang 控制策略设计了加热系统。其中,圆柱形谐振腔模型的高度为800 mm,半径为395 mm。腔体周围环形布置10个微波源,通过德拜模型仿真温度变化和测量值进行对比,验证了仿真模型的正确性。不同馈口数的COMSOL仿真结果表明,馈口数为4时,温度变异系数(COV)为0.0897,相比于一个馈口的情况,温度的均匀性提高了10.5%。通过实验测试了微波加热系统性能,实验结果表明,媒质温度能得到合理控制。     

煤炭低温微波提质系统研究与设计

褐煤因其含水率太高无法合理利用。介绍了一种用于褐煤脱水的低温微波装置。该装置采用新型微波加热技术,与传统方法相比,具有高效、安全和无污染的优点。详细介绍了该装置的组成、主要指标。采用多模谐振腔的设计提高了加热均匀性和加热效率,特有的微波漏能抑制器和网孔设计使微波泄漏功率很小。应用微波理论和仿真进行了较深入的分析,仿真也验证了理论分析结果。最后,实验数据表明,该装置的处理能力和加热均匀性均达到预期,性能良好。其研究成果可推广于产业化应用。     

Dielectric Slab Rotman Lens for Microwave/Millimeter-Wave Applications

A new form of a Rotman lens is proposed for microwave/millimeter-wave applications such as a collision-avoidance radar. The proposed lens can be described as a dielectric slab fed by slot lines. The new form is expected to show lower loss and lower mutual coupling than the conventional Rotman lenses fabricated with conducting plates at millimeter-wave frequency. Taking the field distribution inside the dielectric slab into account, the$ TE_0$mode was chosen to excite the dielectric slab lens. The dielectric Rotman lens consists of a dielectric slab, tapered slot structure, and the transitions between the antipodal slots and microstrip lines for subminiature A connectors. The conventional design equations have been modified for use in designing the dielectric slab Rotman lens with a high dielectric material. A prototype was implemented with nine beam ports and nine array ports. Measurements from 10 to 20 GHz show that mutual coupling can be lowered at higher frequency. The obtained efficiency of the dielectric slab lens system is approximately 30%. The efficiency of the lens is comparable to that of the conducting plate lenses even though there is a spillover loss from the dielectric slab.     

新型加工陶瓷材料的微波加热系统

基于圆极化天线原理建立了一种新型的多模谐振腔加热系统。结构设计中采用３ｄＢ电桥及相互垂直的耦合孔,从而在谐振腔内形成极化电磁波,显著改善加热均匀性,与合适的助热保温结构相配合,成功地对ＺＴＡ,ＺｒＯ２,Ｓｉ３Ｎ４等先进陶瓷进行烧结。建立的加热系统加热效率高,结构简单,操作方便。     

综合孔径微波辐射计互耦模型与校正方法

利用阻抗参数法分析天线互耦,根据综合孔径微波辐射成像原理,通过耦合矩阵建立了综合孔径微波辐射计互耦模型。用给出的模型,对互耦引起的反演亮温失真和校正方法进行了深入的理论分析,并给出通过优化天线匹配网络减小互耦影响的方法。仿真结果表明了互耦模型和校正方法的有效性,清晰地反映了互耦造成的反演误差。     

小型无线场强探测传感器研究

近年来,微波加热因其高效性和清洁无污染等优点广泛应用于各个领域。然而,微波加热的不均匀性限制了微波作为高效加热能源的应用。通过测量和分析加热腔中的电场分布情况可以帮助设计人员改进微波加热腔体设计,提高微波加热的均匀性。现有的场强测量设备均为有线设备,应用场景极为有限。因此,本文提出了一种由探头、接收机和上位机三部分组成的无线场强探测传感器。介绍了无线场强探测传感器的结构和原理,采用横电磁波小室进行校准。通过一系列测量实验表明实测值与标准场强仪测量值一致性较好,可满足工程测量需求。