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如今,微波炉在人们的生活中已经成为不可或缺的部分,磁控管作为微波炉的核心部件,其在微波炉的发展过程中一直扮演着重要的角色,但其输出频率固定且不可控使得微波加热的均匀性一直以来都难以得到有效提升。近年来大功率固态微波源开始逐渐应用到微波加热领域,一方面采用固态源的微波炉相比于传统微波炉有着极低的工作电压,操作更加安全;更重要的是固态源微波炉可以精确的控制其输出微波的功率、频率、相位等,食物的加热更加的精细和深入,微波加热均匀性、效率可以得到有效提升。固态微波炉逐渐成为了未来微波炉研究的重要方向。本论文首先完成大功率高效率固态功放的仿真设计,利用HFSS仿真软件仿真完成微波炉天线设计和腔体匹配,并且加工测试。最后使用设计好的腔体模型利用COMSOL和MATLAB联合仿真,将土豆作为加热负载完成多物理场仿真,之后搭建测试平台完成微波加热实验。主要完成了以下工作:1.根据固态功率放大器的设计流程,首先确定了功率放大器的设计指标、完成器件的选型。利用ADS软件及功率放大器的模型完成了末级功率放大器的前后级的输入输出匹配、偏置电路的设计、整体电路的大信号和小信号仿真、原理图与版图的联合仿真。仿真结果显示放大器在2.45GHz的P1dB在42dBm左右,效率高于55%,最后利用Altium Designer绘制PCB版图、加工和测试工作。2.利用原有的腔体模型完成仿真之前的简化工作。将5杯100mL水作为微波加热的匹配负载,然后利用三维仿真软件HFSS完成PIFA天线设计仿真工作,随后加工天线和腔体,将天线安装在腔体顶部,对比仿真与实测结果,天线的性能基本满足设计要求。3.在多物理场仿真软件COMSOL中建立同比例的三维几何模型,考虑土豆的介电性能随温度的变化,设置材料参数、边界条件、网格划分。建立电磁-热耦合模型,随后利用MATLAB控制脚本程序,研究了土豆在单、双端口下的多频率扫描和相位扫描下的多物理场仿真。最后,搭建测试平台完成单端口、双端口下的频率和相位扫描的微波加热实验,仿真与实验结果大致相当。