DE4034160C1 - Directional coupler for domestic microwave oven - has stripline structure terminated by HF diode and wave resistance - Google Patents
Directional coupler for domestic microwave oven - has stripline structure terminated by HF diode and wave resistanceInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Mikrowellen-Haushaltgerät, unter Verwendung eines Hohlleiters, wobei im Bereich des Hohl leiters ein auf einer elektromagnetischen Zweiloch-Kopplung beruhender Mikrowellen-Richtkoppler angeordnet ist.The invention relates to a microwave household appliance, below Use of a waveguide, being in the area of the hollow conductor on an electromagnetic two-hole coupling based microwave directional coupler is arranged.
In der Haushalttechnik sind Mikrowellenherde oder Mikro wellenöfen mit oder ohne zusätzlichen thermischen Heizquellen in Verwendung, die durch einen Mikrowellen-Generator, meistens einem Magnetron, über Hohlleiter die Mikrowellenenergie in einen mikrowellendicht abgeschlossenen Garraum ein speisen. Die dafür zugelassene Mikrowellenfrequenz beträgt 2,45 GHz. Die Obergrenze der in den Garraum eingekoppelten Mikrowellenenergie beträgt üblicherweise 600 bis 700 Watt. Je nach Art und Beschaffenheit des Gargutes dringt die Mikrowellenenergie mehr oder weniger intensiv in dieses Gargut ein. Damit ist diese Energieform für Garungs- und Auftau prozesse vorteilhaft anwendbar.In household technology are microwave ovens or micro wave furnaces with or without additional thermal heating sources in use by a microwave generator, mostly a magnetron, the microwave energy via waveguide in a microwave-proof sealed cooking space Food. The microwave frequency allowed for this is 2.45 GHz. The upper limit of the coupled in the cooking space Microwave energy is usually 600 to 700 watts. Depending on the type and nature of the food, it penetrates Microwave energy more or less intense in this food a. This makes this form of energy for cooking and defrosting processes can be used advantageously.
Um die in den Garraum eingespeiste Mikrowellenenergie in Abhängigkeit von der Last, d. h. dem Gargut, steuern zu können, sind verschiedene Verfahren beschritten worden.To the microwave energy fed into the cooking space in Dependence on the load, i.e. H. the food to be able to control various procedures have been followed.
In der Höchstfrequenztechnik ist es weiterhin bekannt, mit Hilfe von sogenannten Richtungskopplern, die aus einer Nebenleitung, die an die Hauptleitung durch ein oder mehrere Löcher bzw. durch einen Schlitz gekoppelt ist, Mikrowellen energie auszukoppeln. Solche Richtkoppler können sowohl als Hohlleiter - als auch als Streifenleitungsrichtkoppler ausgebildet sein. (S. z. B. Kummer: Grundlagen der Mikro wellentechnik, VEB-Verlag Technik, Berlin 1986, S. 241-248).In ultra-high frequency technology, it is still known with With the help of so-called directional couplers, which consist of a Branch line connected to the main line by one or more Holes or coupled through a slot, microwaves decouple energy. Such directional couplers can both as a waveguide - as well as a stripline directional coupler be trained. (See e.g. Kummer: Basics of Micro wellentechnik, VEB-Verlag Technik, Berlin 1986, pp. 241-248).
Durch die DE 37 43 919 C2 ist ein Verfahren bekannt geworden, das sich zur Steuerung der Mikrowellenenergie eines Richtkopplers bedient. Dieses Verfahren zur wärmetechnischen Behandlung von Lebensmitteln ist dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Hohlleiters ein Mikrowellen-Richtkoppler angeordnet ist, der die Ansteuerung des Mikrowellen-Generators über eine Auswerteschaltung beeinflußt und dieser Meßwerte liefert, die der zum bzw. vom Garraum fließenden Mikro wellenleistung entsprechen.A method has become known from DE 37 43 919 C2, which is used to control microwave energy Directional coupler operated. This process for thermal Treatment of food is characterized in that a microwave directional coupler in the area of the waveguide is arranged, the control of the microwave generator influenced by an evaluation circuit and these measured values delivers that of the micro flowing to or from the cooking space correspond to shaft power.
Durch die DE 38 43 919 C2 ist ein Richtkoppler, der eine Auswerteschaltung ansteuert, bekanntgeworden. Es handelt sich aber um keinen abgleichbaren, in Streifenleittechnik ausgeführten Richtkoppler.DE 38 43 919 C2 is a directional coupler, the one Controlled evaluation circuit, become known. It deals but not a matchable, in strip control technology executed directional coupler.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen abgleich baren Mikrowellen-Richtkoppler für 2,45 GHz in raumsparender Ausführung zu entwickeln.The object of the present invention is to carry out a comparison Microwave directional coupler for 2.45 GHz in a space-saving way To develop execution.
Eine Anordnung, die diesen Anforderungen gerecht wird, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Mikro wellen-Richtkoppler in Streifenleiterstruktur, auf dem ein Substratbett tragenden Hohlleiter angeordnet ist, daß der Mikrowellen-Richtkoppler in die Streifenleiterstruktur inte grierte Abgleichmittel besitzt, daß eine in die Streifenleiter struktur integrierte Richtspannungs-Stichleitung angeordnet ist, wobei die Richtspannungs-Stichleitung einen Richt spannungsabgriff besitzt, und daß die Streifenleiterstruktur des Mikrowellen-Richtkopplers einerseits mit einer Hoch frequenzdiode und andererseits mit einem dem Wellenwiderstand entsprechenden Widerstand abgeschlossen ist.An arrangement that meets these requirements is characterized in that the micro wave directional coupler in stripline structure, on the one Substrate bed-carrying waveguide is arranged that the Microwave directional coupler inte has matched balancing means that one in the stripline Structure-integrated directional voltage spur line arranged is, with the directional voltage stub a dir has voltage tap, and that the stripline structure of the microwave directional coupler on the one hand with a high frequency diode and on the other hand with a characteristic impedance corresponding resistance is completed.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.Advantageous embodiments of the invention are in the Subclaims included.
Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment according to the invention is as follows described in more detail with reference to the drawing. It shows
Fig. 1 einen Mikrowellen-Richtkoppler in Streifen leiterstruktur auf einem Hohlleiter, Fig. 1 is a microwave directional coupler in stripline structure on a waveguide,
Fig. 2 ein Layout eines Mikrowellen-Richtkopplers in Streifenleiterstruktur. Fig. 2 shows a layout of a microwave directional coupler in a stripline structure.
Gemäß Fig. 1 ist ein Hohlleiter 1, ein Energieflußvektor 2, ein Energieflußvektor 3, ein Koppelloch 4, ein Koppelloch 5, ein Substratbett 6 und eine Streifenleiterstruktur 7 ersichtlich. Der Mikrowellen-Richtkoppler beruht auf einer elektromagnetischen Zweilochkopplung 4, 5 zwischen einem Hohlleiterhauptarm 1 und einem Streifenleitungs-Nebenarm 7. Der Energieflußvektor 2 dokumentiert die Energiemenge vor dem Streifenleiterstruktur-Richtkoppler, während der Energieflußvektor 3 die Energiemenge nach dem Mikro wellen-Richtkoppler in Richtung des Garraumes verdeutlicht. Der Abstand der Koppellöcher 4, 5 voneinander, welcher ent scheidend die Richtwirkung bestimmt, beträgt ¼ der Hohl leiter-Wellenlänge λH. Bei der gegebenen Hohlleiterbreite von 73 mm und einer Betriebsfrequenz F=2,45 GHz erhält man für den Abstand d:Referring to FIG. 1, a waveguide 1, a Energieflußvektor 2, a Energieflußvektor 3, a coupling hole 4, a coupling hole 5, a substrate bed 6 and a strip conductor pattern 7 can be seen. The microwave directional coupler is based on an electromagnetic two-hole coupling 4, 5 between a waveguide main arm 1 and a stripline secondary arm 7 . The energy flow vector 2 documents the amount of energy in front of the stripline directional coupler, while the energy flow vector 3 illustrates the amount of energy after the microwave directional coupler in the direction of the cooking space. The distance between the coupling holes 4, 5 from each other, which decisively determines the directivity, is ¼ of the waveguide wavelength λH. Given the waveguide width of 73 mm and an operating frequency F = 2.45 GHz, the distance d is:
Dabei ist λ₀=Freiraum-Wellenlängen von 122,45 mm. Gemäß Fig. 2 ist auf dem Hohlleiter 1 der Mikrowellen-Richt koppler in einer Streifenleiterstruktur 7 angeordnet. Eine Stichleitung 8 als Abgleichmittel, eine Richtspannungs- Stichleitung 9, ein Richtspannungs-Abgriff 10, eine kreis runde Leitungsverdickung 11, ein in einer Leitungsver dickung 11 angeordneter Spalt 12, ein HF-Kondensator 13, ein Widerstand 14, ein Wellenwiderstands-Abschluß 15 und eine Detektordiode 16, sind der Fig. 2 weiterhin entnehmbar. Die elektrische Länge der Streifenleitungsstruktur 7 auf dem Substratbett 6, das ein Keramiksubstrat sein kann, muß ein ungeradzahliges Vielfaches eines Vierteils der Streifen leitungswelle betragen. Die Streifenleitungs-Wellenlänge ist abhängig von der Substratdicke und dem Leitungswellen- Widerstand. Sie beträgt im vorliegenden Falle 47,83 mm. Zur konstruktiven Ausführung wird auf dem 3×1-Zoll großen Substrat eine Streifenleitungslänge von l=7/4λ gewählt. Der Durchmesser der Koppellöcher 4, 5 in der Hohlleiterwand beträgt 5 mm, im 4 mm hohen Substratbett 6 beträgt der Durchmesser bereits 10 mm. Durch die Verdoppelung der Loch größe von 5 mm auf 10 mm wird die Empfindlichkeit der elek trischen Eigenschaften des Streifenleiter-Richtkopplers gegenüber Positionierungsfehlern des Substratbettes 6 auf dem Hohlleiter 1 gemindert. Zur Einkopplung der elektromagne tischen Energie in die Streifenleitung weist die Substrat unterseite (Masseseite) ebenfalls zwei Öffnungen von 10 mm Durchmesser auf. Diese zwingen den Strom zu einem Umweg und bewirken deshalb zwei Serien-Induktivitäten. Die Serien- Induktivitäten werden mit Parallelkapazitäten, realisiert durch kreisrunde Leitungsverdickungen von 5 mm Durchmesser, über den Koppellöchern auf die Substratoberseite kompen siert. Um eine Abgleichmöglichkeit der Richtkoppler-Eigen schaften zu haben, ist eine leerlaufende Stichleitung 8 mit einem Wellenwiderstand von 80 Ohm in der Mitte der Streifen leitung 7 vorgesehen.Here λ₀ = free space wavelengths of 122.45 mm. According to Fig. 2 of the microwave directional coupler is disposed in a strip conductor pattern 7 on the waveguide 1. A stub 8 as a matching means, a Richtspannungs- stub 9, a directional voltage tap 10, a circular line thickening 11, into a Leitungsver thickening 11 disposed gap 12, an HF capacitor 13, a resistor 14, a characteristic impedance termination 15 and a detector diode 16 , can also be seen in FIG. 2. The electrical length of the stripline structure 7 on the substrate bed 6 , which can be a ceramic substrate, must be an odd multiple of a four-part of the stripline wave. The stripline wavelength depends on the substrate thickness and the line wave resistance. In the present case, it is 47.83 mm. For the constructive implementation, a stripline length of l = 7 / 4λ is selected on the 3 × 1 inch substrate. The diameter of the coupling holes 4, 5 in the waveguide wall is 5 mm, in the 4 mm high substrate bed 6 the diameter is already 10 mm. By doubling the hole size from 5 mm to 10 mm, the sensitivity of the electrical properties of the stripline directional coupler to positioning errors of the substrate bed 6 on the waveguide 1 is reduced. To couple the electromagnetic energy into the stripline, the substrate bottom (ground side) also has two openings of 10 mm in diameter. These force the current to take a detour and therefore cause two series inductors. The series inductors are compensated with parallel capacitances, realized by circular thickening of cables with a diameter of 5 mm, over the coupling holes on the top of the substrate. In order to have a possibility of matching the directional coupler properties, an idle stub 8 with a characteristic impedance of 80 ohms in the middle of the strip line 7 is provided.
Durch Verkürzung der geometrischen Länge der Stichleitung 8 kann die elektrische Länge der Streifenleitung 7 um etwa 10% verändert werden. Die Stichleitung 8 besitzt eine Länge von ungefähr der Wellenlänge der sich in der Streifen leitung ausbreitenden Welle, das sind beispielsweise 27 mm, wobei der Wellenwiderstand 80 Ohm beträgt und die Breite der Stichleitung 8=0,2 mm.The electrical length of the strip line 7 can be changed by approximately 10% by shortening the geometric length of the stub line 8 . The stub 8 has a length of approximately the wavelength of the wave propagating in the strip line, that is, for example, 27 mm, the wave impedance being 80 ohms and the width of the stub 8 = 0.2 mm.
Während ein Ende der Streifenleiterstruktur 7 mit einem Widerstand von 50 Ohm wellenwiderstandsrichtig abgeschlossen ist, ist zur Detektion der ausgekoppelten Hochfrequenz leistung das andere Ende mit einer Hochfrequenz-Detektordiode abgeschlossen. Die der Detektordiode zugeführte ausgekoppelte Hochfrequenzleistung wird einer leerlaufenden λ/2 langen Stichleitung entnommen. Diese in der Streifenleiter struktur 7 integrierte Richtspannungs-Stichleitung 9 besitzt bei λ/4, also in der Mitte der λ/2 Länge der Richtspannungs-Stichleitung 9, einen Richtspannungsabgriff 10. In diesem niederohmigen Abschnitt der Richtspannungs- Stichleitung 9 ist eine Parallelkapazität durch eine quadratische Leitungsverbreiterung vorgesehen. Auf dieser quadratischen Leitungsverbreiterung, dem Richtspannungsabgriff 10, kann problemlos die Richtspannung beispielsweise über eine Litze, entnommen werden. Durch die Anordnung des Mikrowellen-Richtkopplers auf dem Hohlleiter 1 ist die Temperaturbelastung bis etwa 200°C nicht vermeidbar. Dadurch ist es erforderlich, sämtliche Bauteile auf dem Substratbett 6 mit einem Silberleitkleber aufzukleben.While one end of the stripline structure 7 is terminated with a resistance of 50 ohms with the correct wave resistance, the other end is closed with a high-frequency detector diode to detect the decoupled high-frequency power. The decoupled high-frequency power supplied to the detector diode is taken from an empty λ / 2 long stub. This directional voltage branch line 9 integrated in the stripline structure 7 has a directional voltage tap 10 at λ / 4, that is to say in the middle of the λ / 2 length of the directional voltage branch line 9 . In this low-resistance section of the directional voltage branch line 9 , a parallel capacitance is provided by a square line widening. On this square line widening, the directional voltage tap 10 , the directional voltage can be easily removed, for example via a wire. Due to the arrangement of the microwave directional coupler on the waveguide 1 , the temperature load of up to approximately 200 ° C. cannot be avoided. This makes it necessary to glue all the components onto the substrate bed 6 with a silver conductive adhesive.
Claims (14)
- - daß der Mikrowellen-Richtkoppler in Streifenleiterstruktur (7), auf dem ein Substratbett (6) tragenden Hohl leiter (1) angeordnet ist,
- - daß der Mikrowellen-Richtkoppler in die Streifenleiter struktur (7) integrierte Abgleichmittel (8) besitzt,
- - daß eine in die Streifenleiterstruktur (7) integrierte Richtspannungs-Stichleitung (9) angeordnet ist, wobei die Richtspannungs-Stichleitung (9) einen Richt spannungsabgriff (10) besitzt und
- - daß die Streifenleiterstruktur (7) des Mikrowellen- Richtkopplers einerseits mit einer Hochfrequenzdiode (16) und andererseits mit einem dem Wellenwiderstand entsprechenden Widerstand (15) abgeschlossen ist.
- - That the microwave directional coupler in stripline structure ( 7 ) on which a substrate bed ( 6 ) carrying hollow conductor ( 1 ) is arranged,
- - That the microwave directional coupler in the stripline structure ( 7 ) has integrated balancing means ( 8 ),
- - That one in the stripline structure ( 7 ) integrated directional voltage branch line ( 9 ) is arranged, the directional voltage branch line ( 9 ) has a directional voltage tap ( 10 ) and
- - That the stripline structure ( 7 ) of the microwave directional coupler is completed on the one hand with a high-frequency diode ( 16 ) and on the other hand with a resistor ( 15 ) corresponding to the characteristic impedance.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19904034160 DE4034160C1 (en) | 1990-10-26 | 1990-10-26 | Directional coupler for domestic microwave oven - has stripline structure terminated by HF diode and wave resistance |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4034160C1 true DE4034160C1 (en) | 1992-04-30 |
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4034160C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10150545C1 (en) * | 2001-06-30 | 2002-11-21 | Samsung Electronics Co Ltd | Microwave oven with magnetic field detection device |
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| DE3743919C2 (en) * | 1987-12-23 | 1989-10-05 | Bosch-Siemens Hausgeraete Gmbh, 8000 Muenchen, De |
-
1990
- 1990-10-26 DE DE19904034160 patent/DE4034160C1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE3743919C2 (en) * | 1987-12-23 | 1989-10-05 | Bosch-Siemens Hausgeraete Gmbh, 8000 Muenchen, De |
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| FR2826713A1 (en) * | 2001-06-30 | 2003-01-03 | Samsung Electronics Co Ltd | Microwave oven has antenna sensor for sensing magnetic field discharged from waveguide, that is placed between pair of openings in printed circuit board arranged on side wall of waveguide |
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