New configurations and design techniques for multimode microwave filters for use in industrial microwave ovens and other devices

Abstract

[ESP] La energía de microondas se emplea habitualmente en muchas aplicaciones industriales, científicas y médicas, las cuales requieren frecuentemente la participación de personas en contacto directo con los equipos de microondas. Específicamente, los hornos industriales de microondas suelen emplear puertos abiertos en guía de onda para permitir un flujo continuo del material a procesar. Por esta razón, las cuestiones de seguridad son un aspecto primordial en estos sistemas, con el fin de evitar posibles efectos peligrosos en tejidos humanos debidos a fugas de energía de microondas. Varias alternativas para lidiar con este problema se han propuesto en la literatura técnica. Una de las elecciones más efectivas está basada en filtros corrugados reactivos, los cuales reflejan hacia atrás la energía que intenta escapar del aplicador. Pero en esta tesis se han encontrado algunas limitaciones de estas estructuras, particularmente en lo que se refiere a las propiedades dieléctricas del material procesado. La presente tesis aborda el objetivo de mejorar estos filtros reactivos cuando el horno requiere un flujo continuo de material. Para ello, se proponen nuevas estructuras que solucionan los inconvenientes que presentan los filtros tradicionales, así como algoritmos de optimización que reducen el tiempo de diseño. Adicionalmente, se proponen nuevas técnicas de calibración y caracterización aplicadas a dispositivos en guía de onda. [ENG] Microwave energy is extensively used in many industrial, scientific and medical applications, which frequently require the participation of human beings in direct contact with microwave equipment. Specifically, industrial microwave ovens often employ open-ended waveguide ports in order to allow a continuous flow of the material to be processed. For this reason, safety issues become a main concern in such systems to prevent possible dangerous effects on human tissues due to microwave energy leakage. Some alternatives to deal with this leakage problem have been proposed in technical literature. One of the most effective choices is based on corrugated reactive filters which reflect back the energy escaping from the applicator. But some limitations have been found in this work for those traditional structures, particularly regarding the dielectric properties of the processed material. The present thesis addresses the goal of improving these reactive filters when the oven requires a continuous-flow of the material to be processed. In order to do that, new structures are proposed which solve the inconveniences that traditional filters show, along with the use of optimization algorithms that reduce the design time. Additionally, some innovative calibration and characterization techniques are proposed and applied to waveguide devices.