DE102015104523A1

DE102015104523A1 - Verfahren zur Steuerung eines Mikrowellen-Gargeräts sowie Mikrowellen-Gargerät

Info

Publication number: DE102015104523A1
Application number: DE102015104523.0A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Topinox SARL
Current assignee: Topinox SARL
Priority date: 2015-03-25
Filing date: 2015-03-25
Publication date: 2016-09-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Mikrowellen-Gargeräts (2) mit den folgenden Schritten: einer erste Antenne (16; 101) und mindestens einer zweiten Antenne (15) wird Mikrowellenstrahlung zugeführt, die von einem Halbleiterverstärker (10, 11) stammt und von den Antennen (16, 15) in einen Garraum (3) des Gargeräts (2) eingestrahlt wird. Ein rücklaufendes Signal, das vom Garraum (2) in die Antenne (16, 15) eingekoppelt wurde, wird erfasst. Die Phasenlage der Mikrowellenstrahlung der beiden Antennen (16, 15) relativ zueinander wird so gesteuert, dass die Leistung des rücklaufenden Signals minimiert ist. Die Erfindung betrifft auch ein Gargerät mit einem Mikrowellengenerator (25), mindestens einem Halbleiterverstärker (10, 11), mindestens zwei Antennen (16, 15), die Mikrowellenstrahlung in den Garraum (3) einkoppeln können, mindestens einem Phasenschieber (20), der mindestens einer der Antennen (16, 15) zugeordnet ist, und einer Steuerung (30), die mit dem Phasenschieber (20) gekoppelt ist, um die Phasenlage des an eine der Antennen (16, 15) gelieferten Signals relativ zur Phasenlage des an eine andere Antenne (16, 15) gelieferten Signals zu variieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Mikrowellen-Gargeräts sowie ein Mikrowellen-Gargerät. Die Erfindung betrifft dabei insbesondere Mikrowellen-Gargeräte für den professionellen Einsatz, wie sie in Kantinen, Restaurants und der Großgastronomie verwendet werden.
Es ist seit Langem bekannt, dass Nahrungsmittel mit Mikrowellenstrahlung gegart werden können. Meist wird die Mikrowellenstrahlung mittels eines Magnetrons erzeugt.
Es ist mittlerweile auch bekannt, dass Mikrowellenstrahlung zum Garen von Nahrungsmitteln dadurch erzeugt werden kann, dass ein von einem Mikrowellengenerator bereitgestelltes Hochfrequenzsignal von einem Halbleiterverstärker verstärkt wird. Das Ausgangssignal des Halbleiterverstärkers kann über eine oder mehrere Antennen in einen Garraum des Gargeräts eingekoppelt werden.
Ein Beispiel für ein solches Gargerät, bei dem die Halbleitertechnologie verwendet wird, findet sich in der US 8,338,763 B2 . Hierin ist beschrieben, dass die Feldverteilung im Garraum gemessen und für die Steuerung der Feldverteilung genutzt wird, um ein möglichst gleichmäßiges Garergebnis zu erzielen. Die Signale, die für die Feldüberwachung genutzt werden, sind bestimmten Moden im Garraum zugwiesen.
Dieser Ansatz ist aufgrund der Größe des Garraums in einem professionellen Gargerät, beispielsweise einem Combi-Dämpfer, kaum einsetzbar. Kleinste Änderungen der Garraumgeometrie z.B. durch Zubehör, führen zu unvorhersehbaren Änderungen der Feldverteilung im Garraum und erschweren daher die Nutzung der Messsignale erheblich.
In der US 2013/0334215 A1 ist beschrieben, dass in einem Mikrowellengerät mit einer Mehrzahl von Antennen im Garraum über die Anpassung der Impedanz der Leitungen zu den Antennen der Wirkungsgrad und damit die in das Gargut gekoppelte Leistung maximiert werden kann.
Allerdings beschränkt sich die Anpassung an Reflektionen aus dem Garraum auf eine Anpassung der Leitungsimpedanz oder eines Anpassungsnetzwerks, das aus schaltbaren Spulen und/oder Kondensatoren besteht.
In der WO 2011/058538 ist das Garen mittels Mikrowellen beschrieben. Diskutiert werden mehrere Anwendungsfälle, in den sogenannte „Modulation Space Entities“ (MSE) als Mess- und Steuerwerte für die Steuerung des Garprozesses mit Mikrowellen genutzt werden. Zu einer „MSE“ zählen Frequenz, Amplitude und Phase.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Garen mit Mikrowellen sowie ein Mikrowellen-Gargerät zu schaffen, mit denen der Wirkungsgrad eines Mikrowellen-Garprozesses optimiert werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Verfahren zur Steuerung eines Mikrowellengargeräts mit den folgenden Schritten vorgesehen: Einer ersten und mindestens einer zweiten Antenne wird Mikrowellenstrahlung zugeführt, die von einem Halbleiterverstärker stammt und von den Antennen in einen Garraum des Gargeräts eingestrahlt wird. Dann wird ein rücklaufendes Signal, das vom Garraum in die Antenne eingekoppelt wurde, erfasst. Anschließend wird die Phasenlage der Mikrowellenstrahlung der beiden Antennen relativ zueinander so gesteuert, dass die Leistung des rücklaufenden Signals minimiert ist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß auch ein Gargerät mit einem Mikrowellengenerator vorgesehen, mindestens einem Halbleiterverstärker und vorzugsweise mindestens zwei Halbleiterverstärkern, mindestens zwei Antennen, die Mikrowellenstrahlung in den Garraum einkoppeln können, mindestens einem Phasenschieber, der mindestens einer der Antennen zugeordnet ist, und einer Steuerung, die mit dem Phasenschieber gekoppelt ist, um die Phasenlage des an eine der Antennen gelieferten Signals relativ zur Phasenlage des an eine andere Antenne gelieferten Signals zu variieren.
Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, die Leistung des rücklaufenden Signals als Indikator für den Wirkungsgrad des Mikrowellen-Garprozesses zu verwenden. Die Leistung des rücklaufenden Signals kann dabei mit geringem Aufwand durch Ändern der Phasenlage der (mindestens) zwei Hochfrequenz-Signale geändert werden, die von den beiden Antennen in den Garraum eingekoppelt werden. Hierfür können vergleichsweise einfach aufgebaute elektronische Komponenten und leicht zugängliche Messwerte genutzt werden, sodass die erfindungsgemäße Lösung zuverlässig und kostengünstig ist und die mehreren Antennen in Echtzeit steuern und optimieren kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass mit Signalen gearbeitet werden kann, die für alle Antennen dieselbe Frequenz haben. Somit ist es möglich, einen einzigen Mikrowellengenerator zu verwenden, dessen Signal dann mehreren Halbleiterverstärkern zugeführt wird, denen jeweils eine Antenne zugeordnet ist. Insgesamt kann somit mit geringem Aufwand die in den Garraum bzw. das sich dort befindende Gargut eingekoppelte Gesamtleistung maximiert werden. Weiterhin kann die in das Gargut eingekoppelte Leistung dynamisch an das jeweils zu garende Gargut angepasst werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Phasenlage der Mikrowellenstrahlung, die einer ersten Antenne zugeführt wird, als konstant angenommen wird und die Phasenlage der Mikrowellenstrahlung, die einer zweiten Antenne zugeführt wird, relativ zur Phasenlage der der ersten Antenne zugeführten Mikrowellenstrahlung variiert wird. Hierdurch verringert sich der Steuerungs- und Regelungsaufwand.
Um die Leistung des rückwärtslaufenden Signals einer Antenne zu erfassen, ist vorzugsweise ein Richtkoppler zwischen dem Halbleiterverstärker und der Antenne vorgesehen. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Richtkoppler an einen Detektor angeschlossen ist, der wiederum an die Steuerung angeschlossen ist. Dies ermöglicht es, die Leistung des rücklaufenden Signals mit geringem Aufwand zu bestimmen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mehrere Antennen vorgesehen, die auf unterschiedlichen, räumlich definierten Niveaus in den Garraum einstrahlen. Bei den definierten räumlichen Niveaus handelt es sich insbesondere um solche Niveaus, die durch die Einschubebenen beispielsweise eines Einhängegestells vorgegeben sind. Somit kann jeder Einschubebene eine Antenne (oder auch ein Paar von Antennen) spezifisch zugeordnet werden, sodass die Mikrowellenstrahlung, die von der Antenne (oder den Antennen) eines betrachteten Niveaus eingestrahlt wird, hauptsächlich auf das Gargut oder die Gargüter fällt, das bzw. die sich in der entsprechenden Einschubebene befindet bzw. befinden. Hierdurch können gezielt bestimmte Gargüter stärker als andere gegart werden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass Amplitude und Phasenlage eines vorwärtslaufenden Signals einer Antenne, die einem nicht zu erwärmenden Gargut im Garraum zugeordnet ist, so angepasst werden, dass die rückwärtslaufenden Signale dieser Antenne minimal sind. Dies ermöglicht es, die unbeabsichtigte Kopplung zwischen einer Antenne, die zum gezielten Erwärmen eines bestimmten Garguts verwendet wird, und einem nicht zu erwärmenden Gargut zu minimieren.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuerung mindestens einen PID-Regler enthält. Mit diesem kann mit geringem Aufwand sehr zuverlässig die Phasenlage der Hochfrequenz-Signale in der gewünschten Weise geregelt werden.
Die Erfindung wird nach folgend anhand zweier Ausführungsbeispiele beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:
1 schematisch in einer Schnittansicht ein Gargerät gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 einen Ausschnitt aus dem Gargerät gemäß 1; und
3 schematisch ein Gargerät gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
In 1 ist schematisch ein Gargerät 2 gezeigt, das für den professionellen Einsatz vorgesehen ist, beispielsweise in Kantinen, Restaurants und der Großgastronomie.
Es kann sich dabei um einen sogenannten Kombidämpfer handeln, der einen Garraum 3 aufweist, der von einer Tür 4 verschlossen werden kann. Im Garraum 3 können zu garende Nahrungsmittel in einer Garraumatmosphäre gegart werden. Die wesentlichen Parameter der Garraumatmosphäre sind ihre Temperatur, ihre Feuchte und ihre Umwälzgeschwindigkeit. Diese Parameter können beeinflusst werden mittels einer Heizung, die Heißluft bereitstellt, einem Dampfgenerator, der Dampf erzeugt, und einem Lüfter, der die Garraumatmosphäre umwälzt.
Es ist aber nicht zwingend erforderlich, dass das Gargerät 2 ein Garen mit einer bestimmten Garraumatmosphäre erlaubt. Relevant im Rahmen der Erfindung ist, dass das Gargerät 2 ein Garen mittels Mikrowellenstrahlung ermöglicht.
Hierzu ist eine schematisch dargestellte Mikrowellen-Garbaugruppe 5 vorgesehen, die einen Mikrowellengenerator, eine Steuerung und weitere Bauteile enthält und mittels zweier Antennen 15, 16 Mikrowellenstrahlung in den Garraum 3 einstrahlen kann.
Die Antenne 16 werden mit hoher Mikrowellenleistung, zum Beispiel mit 300 Watt, aus einen Halbleiterverstärker 10 gespeist (siehe 2), der Teil der Mikrowellen-Garbaugruppe 5 ist. Der Halbleiterverstärker 10 empfängt ein Eingangssignal von einem Mikrowellengenerator 25, der ein Signal z.B. bei 2,45 GHz erzeugt.
Es ist ein zweiter Halbleiterverstärker 11 vorgesehen, der ebenfalls vom Mikrowellengenerator 25 gespeist wird und der die Antenne 15 speist. Im Unterschied zum ersten Halbleiterverstärker ist zwischen dem Mikrowellengenerator 25 und dem Halbleiterverstärker 11 ein Phasenschieber 20 angeordnet, mit dem die Phasenlage beeinflusst werden kann.
Die Halbleiterverstärker 10, 11 haben den höchsten Wirkungsgrad im stark nicht-linearen Betrieb (z.B. Klasse E). In diesem Betriebszustand und aufgrund der thermischen Last am Halbleiterverstärker 10, 11 kann die Phase des Signals der Halbleiterverstärker 10, 11 gegenüber die Phase des Signals vom Mikrowellengenerator 25 unkontrolliert variieren, wenn diese nicht über ein Regelkreis kontrolliert und im Falles des Halbleiterverstärkers 11 mittels des Phasenschiebers 20 gesteuert wird. Grundsätzlich gilt, dass die Phase am Ausgang des Halbleiterverstärkers 10 frequenz-, temperatur- und leistungsabhängig ist.
Bei der Übertragung des Mikrowellensignals von der ersten Antenne 16 auf die zweite Antenne 15 über den Garraum wird Energie an das Gargut 50 im Garraum 3 abgegeben. Diese übertragene Energie dient zum Garen. Die Leistung aus dem Garraum, die über die erste Antenne 16 zurück zum Verstärkerausgang gekoppelt wird, kann mit einer Messeinrichtung, zum Beispiel mit einem Richtkoppler 45 und einem Detektor 36, gemessen werden.
Ein Mikrowellensignal, das vom Halbleiterverstärker 10 zur Antenne 16 übertragen wird, wird teilweise reflektiert und teilweise in den Garraum übertragen. Der übertragene Anteil des Signals wird als „vorwärts laufendes“ Signal bezeichnet. Zusätzlich zum reflektierten Signal kommt ein Anteil des aus der zweiten Antenne 15 gesendeten Signals bei der ersten Antenne 16 an. Die Summe dieser zwei Signale wird als „rückwärts laufendes“ Signal bezeichnet.
Das rückwärts laufende Signal wird am Detektor 36 gemessen. Damit möglichst viel Energie an das Gargut 50 übertragen wird, wird die Phasendifferenz durch den Phasenschieber 20 so optimiert, dass das gemessene Signal am Detektor 36 minimal ist. Bei einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Garverfahrens wird diese Leistung minimiert. Diese Leistung wird minimiert, indem eine Steuerung 30 das Signal vom Detektor 36 auswertet und den Phasenversatz des Phasenschiebers 20 anpasst, damit das Phasenverhältnis zwischen den Signalen an den Antennen 15, 16 zu maximaler Einkopplung der Mikrowellenenergie ins Gargut 50 führt.
Im laufenden Betrieb ändert sich die Phase der Signale nur langsam (Größenordnung von wenigen Sekunden), so dass der Phasenschieber 20 mit üblichen Regelverfahren und Reglern (z.B. PID-Regler) und ohne großen Aufwand geeignet korrigiert werden kann.
Nachfolgend wird dies für den in 2 gezeigten Aufbau mathematisch erläutert. Hierfür werden periodische Signale in der komplexen Ebene definiert: cos(ωt – φ) = Re{e^j(ωt-φ)} wird als e^–jφ abgekürzt.
Das vorwärts laufende Signal vom ersten Halbleiterverstärker 10, das an der ersten Antenne 16 ankommt, wird als V₀ bezeichnet. Der Einfachheit halber kann angenommen werden, dass sich das vorwärts laufende Signal an der zweiten Antenne 15 nur durch den Phasenversatz ϕ vom Phasenschieber 20 und einen unbekannten Phasenversatz θ, der von mehreren Faktoren wie z.B.
Betriebspunkt des Verstärkers, Frequenz oder Temperatur beeinflusst wird, vom vorwärtslaufende Signal an der ersten Antenne unterscheidet.
Das vorwärts laufende Signal an der zweiten Antenne 15 ist daher: V₀e^–j(φ+θ)
Die Streuparameter (engl. „S-Parameter“) beschreiben das Verhältnis des vom Garraum reflektierten Signals an der ersten Antenne (S₁₁) und des übertragenen Signals von der zweiten auf die erste Antenne (S₁₂).
Das rückwärtslaufende Signal der ersten Antenne 16, das über den Richtkoppler 45 am Detektor 36 gemessen wird, kann über die Streuparameter wie folgt ausgedrückt werden: S = V₀(S₁₁ + S₂₁e^j(φ+θ))
Wichtig ist dabei, dass die Streuparameter Eigenschaften des Garraums sind und von dessen geometrischen Aufbau sowie vom Gargut und von den Antennen und deren Anbindung an die Verstärker abhängt.
Der Detektor 36 misst die Leistung des Signals s. Der Einfachheit halber wird der Betrag V₀ für die weitere Rechnung nicht mitgetragen. Die gemessene Leistung am Detektor ist proportional: s∙s* = |s|² ∝ |S₁₁|² + |S₂₁|² + 2Re{S₁₁S₁₂}cos(φ + θ)
Hierbei bedeutet * die Konjugate der komplexen Zahl.
Diese Leistung ist der Anteil der verfügbaren Leistung aus den Halbleiterverstärkern, der nicht an die Last (insbesondere das Gargut 50 im Garraum 3) übertragen wird. Diese Verlustleistung kann durch Änderung der Phase ϕ mit dem Phasenschieber 20 minimiert werden, damit der letzte Term möglichst klein wird. Das heißt: cos(φ + θ)= –1
Somit kann durch Änderung der Phasendifferenz die an das Gargut 50 gelieferte Leistung maximiert werden.
Das Prinzip lässt sich auf eine beliebige Anzahl von Signalen und Antennen übertragen, solange die relative Phase der jeweiligen Signale von der Steuereinheit durch Steuerung von Phasenschieber geändert werden kann. Es können also abweichend von der Darstellung in den 1 und 2 auch mehr als zwei Antennen verwendet werden.
Wenn mehr als 2 Antennen verwendet werden, ergibt sich eine mehrdimensionale Optimierungsaufgabe, um die rückwärtslaufende Leistung an den Antennen mittels Steuerung der Phase gezielt zu minimieren. Dies wird anhand des in 3 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiels erläutert.
In 3 ist schematisch ein Garraum 3 gezeigt, in dem ein Garzubehör 135 (beispielsweise ein Einhängegestell mit mehreren Gargutträgern) angeordnet ist, wobei sich auf den Gargutträgern unterschiedliche Gargüter 130, 131 befinden.
Weiterhin sind mehrere Antennen 101, 102, 103, 104, ... vorgesehen, die auf unterschiedlichen Niveaus im Garraum 3 angeordnet sind. Jeder Antenne ist ein Halbleiterverstärker zugeordnet (145, 146, 147, 148, ...). Zwischen einem Mikrowellengenerator 120 und allen Halbleiterverstärkern (mit Ausnahme eines Halbleiterverstärkers, hier dem Halbleiterverstärker 145) ist jeweils ein Phasenschieber 125, 126, 127, ... angeordnet.
Zwischen jedem Halbleiterverstärker 145, 146, 147, 148, ... und der von ihm gespeisten Antenne 101, 102, 103, 104, ... ist jeweils ein Detektor 115, 116, 117, 118, ... angeordnet.
Das vorwärts laufende Signal an Antenne Nummer „m“ wird mit V + / m bezeichnet, und das rückwärtslaufende Signal wird mit V – / m bezeichnet. Die Phasenschieber 125, 126, 127, ... werden von der (hier nicht gezeigten) Steuereinheit kontrolliert, um die relative Phase der jeweils vorwärts laufenden Signale an den Antennen 102, 103, 104, ... zu ändern. Die rückwärts laufenden Signale an allen Antennen werden von den Detektoren 115, 116, 117, 118, ... gemessen und in der Steuereinheit ausgewertet.
Der unbekannte Phasenversatz der jeweiligen Signale, der im ersten Beispiel als θ bezeichnet wurde, kann der Einfachheit halber in diesem Beispiel in den Streuparameter übernommen werden. Zum Beispiel wird für die Signalübertragung von Antenne m auf Antenne n eine Änderung der Übertragungsstreuparameter S₂₁ mit folgender Anpassung ausgedrückt:
Das rückwärtslaufende Signal, das an der ersten Antenne 101 vom Detektor 115 gemessen wird, wird als Summe der Beiträge aus allen gesendeten Signale ausgedrückt als:
Da das vorwärtslaufende Signal an der ersten Antenne als Bezug für alle Phasenversätze genommen wird, wird ϕ₁ = 0° gesetzt. Die Anzahl der Antennen ist N. Die Detektor 115, 116, 117, 118, ... messen die Leistung der Signale. Ähnlich wie im vorherigen Beispiel kann die gemessene Leistung der rückwärtslaufenden Signale als
ausgedrückt werden.
Eine Optimierung des Wirkungsgrades zielt darauf, diese Verlustleistung zu minimieren. Unter der Annahme, dass die gesendete Leistung an allen Antennen gleich ist, wird durch die Minimierung dieser Summe mittels der Phasenschieber der Wirkungsgrad für den Garprozess maximiert.
Mit dem Verfahren und dem Gargerät lässt sich aber nicht nur der Wirkungsgrad des Garprozesses insgesamt maximieren. Es ist auch möglich, eine teilweise selektive Erwärmung zu realisieren, indem die rückwärtslaufende Leistung gezielt an den Antennen minimiert wird, die in direkter Nähe des zu erwärmenden Garguts befinden. Dieser Ansatz eignet sich besonders für einen größeren Garraum 3, der eine hohe Anzahl an Moden im Garraum 3 ermöglicht.
In diesem Fall bezieht sich die „Größe“ des Garraums auf die Wellenlänge der Mikrowellenenergie. Zum Beispiel ist die Wellenlänge bei 2,45 GHz 12,2 cm. Ein großer Garraum wäre dann 3 × 3 × 3 Wellenlängen und hätte, bei dieser Frequenz, ein Volumen von 50 Litern. Ein quadratischer Garraum dieser Größe würde über 200 Moden ermöglichen.
Anhand von 3 wird nun die räumlich gezielte Erwärmung erläutert. Die gezielte Erwärmung oder gezielte Übertragung von Mikrowellen an das Gargut 130 wird mit einem Mikrowellengenerator 120 und mehreren Verstärkern 145, 146, 147, 148, ... anhand der Messungen in den Detektoren 115, 116, 117, 118, ... und Steuerung der Phase mit den Phasenschiebern 125, 126, 127, ... realisiert.
Es soll hier gezielt ein Gargut 130 erwärmt werden. Ein Gargut 131 soll nicht (oder jedenfalls deutlich weniger) erwärmt werden.
Das Gargut 130 ist relativ zu den Antennen 102 und 103 so angeordnet, dass ein wesentlicher Anteil (30–40 %) der Energie aus den Antennen direkt an das Gargut im Garraum 3 trifft, ohne dass es zu Reflektionen und Streuungen kommt.
Im Falle einer Schlitzantenne, Hornantenne oder offenen Hohlleiter ist die Abstrahlung vorwiegend normal zur Wand des Garraums 3 und zur Öffnung der Antenne. Damit kann die Orientierung der Antennen im Verhältnis zum Gargut spezifiziert werden, um eine direkte Sicht zwischen Antennen und Gargut zu etablieren.
Die Signale aus anderen Antennen 101 und 104 (oder von den weiteren, hier unterhalb liegenden Antennen), die ganz oder teilweise vom gezielt zu erwärmenden Gargut 130 durch das Einhängegestell oder anderes Garzubehör 135 abgeschirmt sind, können dazu genutzt werden, um die gestreute Mikrowellenenergie von den Antennen 102, 103, die auf das hier nicht zu erwärmendes Gargut 131 einfallen, zu minimieren.
Die Antennen 102 und 103 mit bester Sicht zum gezielt zu erwärmenden Gargut 130 werden mit einer hohen Leistung angesteuert. Die Leistung der beiden Antennen 102, 103 bezogen auf das vorwärtslaufende Signal wird gleichgesetzt, damit der Garprozess im gezielt zu erwärmenden Gargut 130 möglichst schnell verläuft.
Genaue Angaben zur Leistung und Garzeit sind vom Gargut und vom Garprozess abhängig. Eine typische Mikrowellenleistung für gezielte Erwärmung liegt zwischen 100 Watt und 300 Watt bei einer Frequenz von 2,45 GHz.
Die Phasendifferenz zwischen den Signalen von den Antennen 102, 103 wird dann angepasst, bis das rückwärtslaufende Signal der jeweiligen Antennen, das mit den Detektoren 116, 117 gemessen wird, minimiert wird.
Ein Anteil der Energie aus den Antennen 102, 103 wird auch auf das nicht zu erwärmende Gargut 131 treffen. Die Antennen 101, 104, die dem nicht zu erwärmenden Gargut 131 am nächsten sind, nehmen diese Bestrahlung aus dem vom Gargut 131 reflektierten Signal auf und erlauben dessen Erfassung mit den Detektoren 115, 118.
Die Amplitude und Phase der vorwärtslaufende Signale an den beiden Antennen 101, 104, die dem nicht zu erwärmenden Gargut am nächsten sind, können angesteuert werden, um die rückwärtslaufende Signale an diesen Antennen 101 und 104 zu minimieren. Aufgrund des allgemein bekannten Reziprozitätsprinzip negieren damit die Signale aus den Antennen 101 und 104 die unbeabsichtigte Kopplung zwischen den dem gezielt zu erwärmenden Gargut 130 zugeordneten Antennen 102, 103 und dem nicht zu erwärmenden Gargut 131.
Auf ähnlicher Art und Weise kann auch die Bestrahlung von anderem, sich im Garraum 3 befindenden Gargut durch die Antennen 102, 103 reduziert werden. Somit wird eine bevorzugte Erwärmung des Garguts 130 gegenüber anderem Gargut 131 im gleichen Garraum realisiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 8338763 B2 [0004]
US 2013/0334215 A1 [0006]
WO 2011/058538 [0008]

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Mikrowellen-Gargeräts (2) mit den folgenden Schritten: – einer erste Antenne (16; 101) und mindestens einer zweiten Antenne (15; 102, 103, 104, ...) wird Mikrowellenstrahlung zugeführt, die von einem Halbleiterverstärker (10, 11; 145, 146, 147, 148, ...) stammt und von den Antennen (16, 15; 101, 102, 103, 104, ...) in einen Garraum (3) des Gargeräts (2) eingestrahlt wird; – ein rücklaufendes Signal, das vom Garraum (2) in die Antenne (16, 15; 101, 102, 103, 104, ...) eingekoppelt wurde, wird erfasst; – die Phasenlage der Mikrowellenstrahlung der beiden Antennen (16, 15; 101, 102, 103, 104, ...) relativ zueinander wird so gesteuert, dass die Leistung des rücklaufenden Signals minimiert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenlage der Mikrowellenstrahlung, die einer ersten Antenne (16; 101) zugeführt wird, als konstant angenommen wird und die Phasenlage der Mikrowellenstrahlung, die einer zweiten Antenne (15; 102, 103, 104, ...) zugeführt wird, relativ zur Phasenlage der der ersten Antenne (16; 101) zugeführten Mikrowellenstrahlung variiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Amplitude und Phasenlage eines vorwärtslaufenden Signals einer Antenne (16, 15; 101, 102, 103, 104, ...), die einem nicht zu erwärmenden Gargut im Garraum zugeordnet ist, so angepasst werden, dass die rückwärtslaufenden Signale dieser Antenne (16, 15; 101, 102, 103, 104 ...) minimal sind.
Gargerät mit einem Mikrowellengenerator (25; 120), mindestens einem Halbleiterverstärker (10, 11; 145, 146, 147, 148, ...), mindestens zwei Antennen (16, 15; 101, 102, 103, 104, ...), die Mikrowellenstrahlung in den Garraum (3) einkoppeln können, mindestens einem Phasenschieber (20; 125, 126, 127, ...), der mindestens einer der Antennen (16, 15; 101, 102, 103, 104, ...) zugeordnet ist, und einer Steuerung (30), die mit dem Phasenschieber (20; 125, 126, 127, ...) gekoppelt ist, um die Phasenlage des an eine der Antennen (16, 15; 101, 102, 103, 104, ...) gelieferten Signals relativ zur Phasenlage des an eine andere Antenne (16, 15; 101, 102, 103, 104, ...) gelieferten Signals zu variieren.
Gargerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Richtkoppler (45) zwischen dem Halbleiterverstärker (10, 11; 145, 146, 147, 148, ...) und der Antenne (16, 15; 101, 102, 103, 104, ...) vorgesehen ist.
Gargerät nach Anspruch 5, dass der Richtkoppler (45) an einen Detektor (36; 115, 116, 117, 118, ...) angeschlossen ist, der wiederum an die Steuerung (30) angeschlossen ist.
Gargerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dass mehrere Antennen (16, 15; 101, 102, 103, 104, ...) vorgesehen sind, die auf unterschiedlichen, definierten räumlichen Niveaus in den Garraum (3) einstrahlen.
Gargerät nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dass die Steuerung (30) mindestens einen PID-Regler enthält.