專利名稱：模態(tài)分析的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請案涉及用于向物體施加電磁能的設(shè)備以及方法。
背景技術(shù)：
電磁波常用于向物體施加能量。典型地，此類物體位于被配置為接收電磁能的腔體中。然而，因為電磁場分布可能依賴于物體的性質(zhì)(例如，物體的大小)、位置以及取向，以及從其施加能量的來源的特性，所以通常難以按照可控方式來施加電磁能。電磁能施加裝置的一個實例是微波爐。在微波爐中，使用微波通過空氣向物體施加來自一個能量來源的電磁能。電磁能隨后被物體吸收并且轉(zhuǎn)換成熱能，從而使物體的溫度升高。

發(fā)明內(nèi)容
本披露的一些示例性方面可以是針對一種設(shè)備，這種設(shè)備用于經(jīng)由至少一個輻射元件向一個能量施加帶中的一個物體施加在射頻(RF)范圍中的電磁能。該設(shè)備可以包括至少一個處理器。該(些)處理器可以被配置為對來源進行調(diào)節(jié)以便向該能量施加帶中的第一區(qū)施加第一預(yù)定量的RF能量并且向該能量施加帶中的第二區(qū)施加第二預(yù)定量的RF能量。該第一預(yù)定能量量值可以不同于該第二預(yù)定能量量值。如在此使用的，預(yù)定值(例如，能量量值)可以是在能量施加之前確定(例如，通過處理器)的值。在一些實施方案中，預(yù)定值可以是在一個能量施加循環(huán)開始之前進行確定。另外地或可替代地，預(yù)定值可以是在一個能量施加循環(huán)期間通過處理器來進行確定，并且稍后在相同的和/或隨后的能量施加循環(huán)中被處理器使用。確定可以包括在多個選項中進行選擇。確定可以是通過處理器(例如)基于從使用者和/或從檢測器接收到的輸入信息來做出，這些檢測器位于能量施加帶之中、四周、或附近。至少一個處理器可以被配置為確定該第一區(qū)以及該第二區(qū)的位置。該處理器還可以被配置為確定指示物體在能量施加帶中的空間位置的信息；識別第一場圖，該第一場圖具有與物體的空間位置的第一區(qū)域?qū)?yīng)的第一高強度區(qū)；以及識別第二場圖，該第二場圖具有與物體的空間位置的第二區(qū)域?qū)?yīng)的第二高強度區(qū)，其中該第一區(qū)域不同于該第二區(qū)域。另外地，該處理器可以被配置為在能量施加帶中激勵一個或多個駐波。這些駐波中的每一個都可以具有至少一個高強度區(qū)以及至少一個低強度區(qū)，其中與高強度區(qū)相關(guān)聯(lián)的場強度高于與低強度區(qū)相關(guān)聯(lián)的場強度。該處理器可以被配置為使這些駐波中的一個或多個的至少一個高強度區(qū)與物體的位置重合。另外，該處理器可以被配置為激勵多個駐波，并且選擇該多個駐波中具有與物體的位置重合的高強度區(qū)的至少一部分駐波。如在此使用的，術(shù)語“激勵的”可與“生成的”、“產(chǎn)生的”以及“施加的”互換。本披露的另一個方面可以是針對一種方法，這種方法用于使用通過處理器進行調(diào)節(jié)的電磁能來源向能量施加帶中的物體施加在射頻范圍中的電磁能。該方法可以包括確定能量施加帶中的第一區(qū)以及第二區(qū)的位置；確定將向該第一區(qū)施加的第一能量量值以及將向該第二區(qū)施加的第二能量量值；以及對來源進行調(diào)節(jié)以向該第一區(qū)施加該第一能量量值以及向該第二區(qū)施加該第二能量量值。該第一能量量值可以不同于該第二能量量值。本披露的另一個方面可以是針對一種設(shè)備，這種設(shè)備用于經(jīng)由輻射RF能量的至少一個輻射元件在能量施加帶中激勵目標電磁場強度分布。該設(shè)備可以包括一個處理器。該處理器可以被配置為基于目標電磁場強度分布從多個電磁場場圖中選擇一個或多個場圖；以及使該至少一個輻射元件在能量施加帶中激勵一個或多個所選的場圖。本披露的另一個方面可以是針對一種方法，這種方法經(jīng)由輻射RF能量的至少一個輻射元件在能量施加帶中激勵目標電磁場強度分布。該方法可以包括基于目標電磁場強度分布從多個電磁場場圖中選擇一個或多個場圖，該多個電磁場場圖包括至少三個線性獨立的場圖的線性組合；對所選的場圖進行加權(quán)，使得經(jīng)加權(quán)的場圖的場強度分布的和等于目標場強度分布；以及根據(jù)一個或多個所選場圖的權(quán)重在能量施加帶中激勵該一個或多個所選場圖。本披露的一些實施方案的一個方面涉及電磁波的使用，這些電磁波與能量施加帶的尺寸具有某些關(guān)系。在一些實施方案中，能量施加帶可以是一個腔體，并且向該腔體施加的EM波的波長與該腔體的一個或多個尺寸之間可能存在一個關(guān)系。這個關(guān)系在此被稱作“模態(tài)條件”，在下文加以詳細論述。一種進行操作以滿足模態(tài)條件的設(shè)備在此被稱作“模態(tài)設(shè)備”，并且一個模態(tài)設(shè)備的能量施加帶或腔體在此被稱作“模態(tài)腔體”。與不滿足模態(tài)條件的設(shè)備相比，模態(tài)設(shè)備可以允許對加熱或EM能量分布的更好空間控制。一些實施方案可以包括損失剖面的使用和/或建構(gòu)。損失剖面可以包括能量施加帶或物體吸收其體積上的能量的能力的任何表示。損失剖面可以(例如)通過矩陣、表格或其他2D或3D表示或腔體的圖來表示，其中該圖的每個部分都可以根據(jù)該部分吸收能量的能力來進行注釋(例如，使用記號、交叉影線、顏色等)。在能量施加帶的情況下，損失剖面可以包括在具有或不具有物體的情況下在其體積上的此類表示。在下文使用調(diào)制空間(MS)和/或調(diào)制空間元素(MSE)的概念來描述一些實施方案。術(shù)語“調(diào)制空間”或“MS”是用以統(tǒng)稱可能影響能量施加帶中的場圖的所有參數(shù)以及其所有組合。此類參數(shù)的實例可以包括向能量施加帶施加的電磁波的頻率、就限定能量施加帶的某一壁來說此波的相位，以及在使用一個以上的輻射元件的情況下，從每個輻射元件發(fā)射能量時所用的相對振幅。術(shù)語“調(diào)制空間元素”或“MSE”可以指調(diào)制空間中的可變參數(shù)的一組特定值，例如，具有900MHz的頻率以及30°的相位的一個波的組合特征可以形成一個MSE。在下文更詳細地論述術(shù)語MS以及MSE。如在此使用的，如果一個機器(例如，處理器)被描述為“被配置為”執(zhí)行一個任務(wù)(例如，被配置為致使施加一個預(yù)定的場圖)，那么，至少在一些實施方案中，該機器在操作期間執(zhí)行這個任務(wù)。類似地，當一個任務(wù)被描述為被進行“以便”建立一個目標結(jié)果(例如，以便向物體施加多個電磁場場圖)，那么，至少在一些實施方案中，進行該任務(wù)將會完成目標結(jié)果。前面的概述只意在向讀者提供本發(fā)明的少許方面的非常簡短的概述，并且不意在以任何方式限制權(quán)利要求書的范圍。另外地，應(yīng)當理解，前面的一般描述以及以下的詳細描述都只是示例性以及解釋性的，并且不是對權(quán)利要求書的限制。


并入于并構(gòu)成本說明的一部分的附圖繪示了本披露的各個實施方案以及示例性方面，并且與描述一起解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1是根據(jù)一些實施方案的用于向物體施加電磁能的設(shè)備的示意圖；圖2A以及圖2B根據(jù)所披露的示例性實施方案分別繪示在笛卡爾坐標系中的矩形腔體以及在柱面坐標系中的圓柱形腔體；圖3A到圖3C繪示與一些實施方案的原理一致的在模態(tài)腔體中的示例性場圖；圖4A到圖4D繪示與一些實施方案的原理一致的在模態(tài)腔體中的示例性場圖；圖5繪示與一些實施方案的原理一致的示例性調(diào)制空間；圖6A是根據(jù)一些實施方案的被配置為對供應(yīng)給能量施加帶的電磁波執(zhí)行頻率調(diào)制的設(shè)備的示意圖；圖6B是根據(jù)一些實施方案的被配置為對供應(yīng)給能量施加帶的電磁波執(zhí)行頻率調(diào)制的設(shè)備的另一個示意圖；圖6C是根據(jù)一些實施方案的被配置為對供應(yīng)給能量施加帶的電磁波執(zhí)行相位調(diào)制的設(shè)備的示意圖；圖6D是根據(jù)一些實施方案的被配置為對供應(yīng)給能量施加帶的電磁波執(zhí)行振幅調(diào)制的設(shè)備的示意圖；圖6E是根據(jù)一些實施方案的被配置為對供應(yīng)給能量施加帶的電磁波執(zhí)行振幅調(diào)制的設(shè)備的另一個示意圖；圖7繪示根據(jù)一些實施方案的示例性損失剖面；圖8A到圖SC繪示根據(jù)一些實施方案的示例性能量施加帶離散化策略；圖9A是根據(jù)一些實施方案的產(chǎn)生損失剖面的示例性步驟的流程圖；圖9B是根據(jù)一些實施方案的用于向能量施加帶的指定區(qū)施加指定能量的示例性方法的流程圖；圖9C示出根據(jù)一些實施方案的處理器的簡化框圖，該處理器被配置為對電磁能來源進行調(diào)節(jié)以向能量施加帶供應(yīng)能量；圖10是根據(jù)一些實施方案的用于向能量施加帶施加電磁能的示例性方法的流程圖；圖1lA到圖1lC繪示根據(jù)示例性實施方案的在退化腔體中的示例性天線放置/選擇策略；圖12A以及圖12B示出示例性正規(guī)化磁場量值曲線；圖13示出根據(jù)示例性實施方案的用于向能量施加帶施加電磁能的示例性方法的流程圖；圖14A到圖14D繪示根據(jù)示例性實施方案的退化腔體；圖15示出根據(jù)示例性實施方案的用于向能量施加帶施加電磁能的示例性方法的另一個流程圖；以及圖16示出根據(jù)示例性實施方案的在能量施加帶中激勵目標電磁場強度分布的示例性方法的流程圖。
具體實施例方式現(xiàn)在將詳細參考本披露的示例性實施方案，這些實施方案的實例繪示于附圖中。在合適時，在諸圖中使用相同的參考數(shù)字來提及相同或相似的部分。在一個方面，本披露的一些實施方案可能涉及用于向能量施加帶中的物體施加電磁能的設(shè)備以及方法。如在此使用的，術(shù)語“設(shè)備”在其最廣泛的意義上可以包括在此描述的任何部件或部件群組。例如，如在此廣泛地使用，一個“設(shè)備”可以只是指一個處理器，諸如處理器30，如(例如)圖1所示?？商娲兀粋€“設(shè)備”可以包括一個處理器與一個或多個輻射元件的組合；一個處理器、一個腔體以及一個或多個輻射元件的組合；一個處理器與一個電磁能來源的組合；一個處理器、一個腔體、一個或多個輻射元件以及一個電磁能來源的組合；或在此描述的部件的任何其他組合。如在此使用的，術(shù)語電磁能包括電磁譜的任何或所有部分，包括但不限于，射頻(RF)、紅外線(IR)、近紅外線、可見光、紫外線等。在一些情況下，所施加的電磁能可以包括波長是IOOkm到Imm的RF能量，IOOkm到Imm的波長分別是3KHz到300GHz的頻率。在一些情況下，可以施加在較窄頻率范圍(例如，IMHz-lOOGHz)內(nèi)的RF能量。例如，微波以及超高頻(UHF)能量均在RF范圍內(nèi)。盡管在此結(jié)合RF能量的施加來描述本披露的實例，但是提供這些描述是為了說明少許示例性原理，并且這些描述不意在將本發(fā)明限于電磁譜的任何特定部分。類似地，對于示例性目的，本披露含有用于加熱的電磁能的多個實例。同樣地，提供這些描述是為了說明本披露的示例性原理。如所描述以及所要求，所披露的實施方案可以為涉及能量施加的各種產(chǎn)品以及工業(yè)、商業(yè)以及消費過程提供益處，不管能量的施加是否導(dǎo)致溫度升高。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將了解到，在此論述的能量施加的核心、創(chuàng)新原理可適用于除了加熱之外或包括加熱在內(nèi)的各種目的。例如，電磁能還可以被施加給物體，用于加熱、燃燒、解凍、除霜、烹飪、烘干、加速反應(yīng)、膨脹、蒸發(fā)、熔化、引起或更改生物過程、醫(yī)學(xué)治療、防凍或防冷、使物體維持在希望的溫度范圍內(nèi)、或希望施加能量的任何其他應(yīng)用。此外，對被施加電磁能的“物體”(亦被稱作“負載”)的提及不限于特定形式?！拔矬w”可以取決于與該實施方案一起利用的特定過程而包括液體、固體或氣體，并且物體可以包括處于一個或多個不同的相的物質(zhì)的復(fù)合物或混合物。另外，雖然術(shù)語“物體”是單數(shù)，但是它也可以指多個物品或分開的部分或部件。因此，作為非限制性實例，術(shù)語“物體”可以包含諸如以下物質(zhì)待解凍或烹飪的食物；待烘干的衣服或其他材料；待解凍的冰凍材料(例如，器官)；待反應(yīng)的化學(xué)品；待燃燒的燃料或其他可燃材料；待脫水的含水材料，待膨脹的氣體；待解凍、加熱、蒸煮或蒸發(fā)的液體，待解凍和/或加溫的血液或血液成分(例如，血漿或紅血球)，待制造的材料，待連接的部件，或希望(即使是在名義上)施加電磁能的任何其他材料。根據(jù)一些實施方案，一種設(shè)備或方法可能涉及“能量施加帶”的使用。能量施加帶可以是可以在其中施加電磁能的任何位置、區(qū)、空隙、或區(qū)域。它可以包括空穴，和/或可以填滿或部分填充有液體、固體、氣體或其組合。只通過舉例，能量施加帶可以包括封閉體的內(nèi)部、部分封閉體(例如,傳送帶式烤爐)的內(nèi)部、導(dǎo)管的內(nèi)部、開放空間、固體或部分固體，上述各者允許電磁波的存在、傳播和/或諧振。該帶可以是永久的，或可以為了能量施加的目的而臨時構(gòu)成。為便于論述，可替代地，所有此類能量施加帶可以被稱作腔體，其中要理解術(shù)語“腔體”暗示除了可以在其中施加電磁能的區(qū)域之外沒有特定的物理結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將了解到，在此論述的能量施加的核心、創(chuàng)新原理可適用于各種形式的能量施加帶。
能量施加帶可以位于烤爐、腔室、儲槽、烘干機、解凍裝置、脫水器、熔爐、櫥柜、反應(yīng)器、引擎、化學(xué)或生物處理設(shè)備、焚化裝置、材料塑形或成形設(shè)備、傳送器、燃燒帶(combustion zone)、或可能希望在其中施加能量的任何區(qū)域中。因此,與一些實施方案一致，電磁能施加帶可以是電磁諧振器(也被稱作腔體諧振器、諧振腔體、或簡稱為“腔體”)。當一個物體或其部分位于能量施加帶中時，可以向該物體施加電磁能。能量施加帶可以具有預(yù)定形狀，該預(yù)定形狀否則是可確定的，只要在能量施加時知道其形狀的物理方面便可。能量施加帶可以采取在能量施加帶之內(nèi)準許電磁波傳播的任何形狀。例如，整個或部分的能量施加帶所具有的橫截面可以是球形、半球形、矩形、環(huán)形、圓形、三角形、卵形、五邊形、六邊形、八邊形、橢圓形、或任何其他形狀或形狀組合。在此也考慮了，能量施加帶可以是封閉的(即，完全被導(dǎo)體材料圍起)、至少部分受限制的、或開放的(即，具有無界限的開口)。雖然在一些應(yīng)用中，高封閉程度可能是優(yōu)選的，但是本發(fā)明的一般方法不限于能量施加帶的任何特定腔體形狀、配置、或封閉程度。通過舉例,在圖1中示意性地繪示一個能量施加帶，諸如腔體20,其中物體50位于腔體20中。應(yīng)當理解，物體50無需完全位于能量施加帶中。即，如果物體50的至少一部分位于能量施加帶中，那么便認為該物體“處于”該帶中。根據(jù)一些實施方案，能量施加帶可以支持至少一個諧振波長(例如，至少一個波長的電磁波可以在能量施加帶中諧振)。例如，腔體20可以設(shè)計有準許其在預(yù)定頻率范圍(例如，UHF或微波頻率范圍，例如在300MHz與3GHz之間，或在IOOMHz與IGHZ之間)中諧振的尺寸。取決于既定的應(yīng)用，腔體20的尺寸也可以被設(shè)計為準許在電磁譜的其他頻率范圍中諧振。術(shù)語“諧振的”或“諧振”是指電磁波在能量施加帶中在一些頻率(被稱作“諧振頻率”)下與在其他頻率下相比以較大振幅振蕩的趨勢。在特定諧振頻率下諧振的電磁波可以具有對應(yīng)的“諧振波長”，該“諧振波長”與諧振頻率成反比，經(jīng)由X=c/f來確定，其中λ是諧振波長，f是諧振頻率，并且c是電磁波在能量施加帶中的傳播速度。傳播速度可以取決于波傳播通過的介質(zhì)而改變。因此，當能量施加帶包括一種以上的材料時，c可能不會被唯一地定義。不過，可以使用稍有不同的關(guān)系，包括(例如)使用基于主要成分的c或混雜成分的c的平均值的估計，或本領(lǐng)域中已知的任何其他技術(shù)來唯一地確定諧振波長。在能量施加帶所支持的諧振波長中，可能存在最大諧振波長。該最大諧振波長可以通過能量施加帶的幾何形狀來唯一地確定。在一些實施方案中，如本領(lǐng)域中已知，任何給定的能量施加帶的最大諧振波長可以在實驗上、在數(shù)學(xué)上和/或通過模擬來進行確定或估計。通過舉例，圖2A繪示具有長度a、寬度b以及高度c等尺寸的矩形腔體20。腔體20可以支持多個諧振波長，其中的最大諧振波長可以被稱為入”如果力於^那么最大諧振波長
λ O由;給出。再通過舉例，如果能量施加帶是尺寸為aXaXa的立方體，那么最大諧振
波長由給出。在又另一個實例中，如圖2B所示，能量施加帶可以是具有半徑a以及長度
Zna
d的圓柱體。在這種情況下,最大諧振波長由Ina (如果2a>d)以及Ji 84j2+(2￡)2(如果2a〈d) 給出。在另一個實例中，如果能量施加帶是具有半徑a的球體，那么最大諧振波長由 給
Z./44·出。根據(jù)一些實施方案，一種設(shè)備或方法可能涉及電磁能來源的使用，電磁能來源在此也被簡稱為“來源”，被配置為向能量施加帶遞送電磁能。一個“來源”可以包括適合于生成并且供應(yīng)電磁能的任何部件，例如電源、波導(dǎo)和/或輻射元件。與一些實施方案一致，電磁能可以在預(yù)定的波長或頻率下以傳播電磁波的形式供應(yīng)給能量施加帶(也被稱作電磁輻射)。如在此使用的，“傳播電磁波”可以包括諧振波、倏逝波以及以任何其他方式穿過介質(zhì)的波。電磁輻射載運可以被給予(或耗散到)與之相互作用的物質(zhì)的能量。通過舉例，在圖1所示的實施方案中，來源可以包括一個電源12以及多個輻射元件18中的一個或多個。為圖式的簡單起見，在圖中未明確地標出該來源。電源12可以被配置為生成載運電磁能的電磁波。例如，電源12可以包括電磁能生成部件，例如，被配置為在預(yù)定的波長或頻率下生成高功率微波波的磁控管?？商娲鼗蛄硗獾?，電源12可以包括一個半導(dǎo)體振蕩器，諸如壓控振蕩器，該半導(dǎo)體振蕩器被配置為生成具有可控頻率的AC波形(例如，AC電壓或電流)。AC波形可以包括正弦波、方波、脈沖波、三角波、或任何其他類型的波形，可能具有交替的極性?？商娲鼗蛄硗獾?，一個電磁能來源可以包括任何其他電源，諸如電磁場生成器、電磁通量生成器、或用于生成振動電子的任何機構(gòu)。在一些實施方案中，該設(shè)備可以包括至少一個調(diào)制器14，該至少一個調(diào)制器被配置為按照受控方式修改由電源12生成的電磁波的一個或多個特性參數(shù)。該調(diào)制器可以是或可以不是該來源的部分。例如，調(diào)制器14可以被配置為修改一個周期波形的一個或多個參數(shù)，包括振幅(例如，由不同的輻射元件同時供應(yīng)的不同的波之間的振幅差)、相位以及頻率。在一些實施方案中，調(diào)制器14可以包括一個相位調(diào)制器、一個頻率調(diào)制器以及一個振幅調(diào)制器中的至少一個，這些調(diào)制器被配置為分別修改AC波形的相位、頻率以及振幅。在一些實施方案中，調(diào)制器14可以作為電源12或該來源的部分而集成，使得由電源12生成的AC波形可以具有一個隨著時間變化的頻率、一個隨著時間變化的相位以及一個隨著時間變化的振幅中的至少一個。該設(shè)備還可以包括一個放大器16，用于在AC波形通過調(diào)制器14修改之前或之后(例如)對AC波形進行放大。該放大器可以是或可以不是該來源的部分。放大器16可以是(例如)包括一個或多個功率晶體管的功率放大器。作為另一個實例，放大器16可以是在次級繞組中比在初級繞組中具有更多匝的升壓變壓器。在其他實施方案中，放大器16還可以是電力電子裝置，諸如AC至DC至AC轉(zhuǎn)換器?？商娲鼗蛄硗獾?，放大器16可以包括被配置為將輸入信號按比例擴大到希望的電平的任何其他裝置或電路。該設(shè)備還可以包括被配置為向物體50傳輸電磁能的至少一個輻射元件18。該輻射元件可以是或可以不是該來源的部分。輻射元件18可以包括用于向物體50供應(yīng)電磁能的一個或多個波導(dǎo)和/或一個或多個天線(也被稱作功率饋送)。例如，輻射元件18可以包括槽形天線。另外地或可替代地，輻射元件18還可以包括任何其他種類或形式的波導(dǎo)或天線，或者可以自其發(fā)射電磁能的任何其他合適的結(jié)構(gòu)。電源12、調(diào)制器14、放大器16以及輻射元件18 (或其部分)可以是分離的部件?？商娲?，這些元件中的一個或多個的任何組合可以集成為單個部件。電源12、調(diào)制器14、放大器16以及輻射元件18 (或其部分)可以是該來源的部分。例如，磁控管可以用作電源12以生成電磁能，并且波導(dǎo)可以在物理上附接到該磁控管，用于向物體50傳輸能量。可替代地或另外地，輻射元件可以與磁控管分離。類似地，可以使用其他類型的電磁生成器，其中輻射元件可以(例如)與該生成器在物理上分離或為該生成器的部分，或者否則連接到該生成器。在一些實施方案中，可以提供一個以上的輻射元件。這些輻射元件可以位于限定能量施加帶的一個或多個表面上。可替代地，輻射元件可以位于能量施加帶之內(nèi)和/或之夕卜。當輻射元件位于該帶之外時，它們可以耦合到將允許所輻射的能量到達能量施加帶的元件。用于允許所輻射的能量到達能量施加帶的元件可以包括(例如)波導(dǎo)和/或天線。每個輻射元件的取向以及配置可以是不同的或可以是相同的，如可能是在能量施加帶中獲得希望的能量分布(其也可以被稱作能量施加目標)所需要的。如在此使用的，能量施加目標可以包括任何希望的空間能量分布，和/或隨著時間過去的任何希望的空間能量積聚?？梢韵鄬τ谝粋€物體，或更一般地說，相對于與能量施加帶相關(guān)聯(lián)的空間，來定義能量施加目標。此外，每個輻射元件的位置、取向以及配置可以在向物體50施加能量之前確定，或在施加能量的同時使用處理器來動態(tài)地調(diào)整。本披露的實施方案不限于具有特定結(jié)構(gòu)或必定位于特定區(qū)域或區(qū)中的輻射元件。然而，在某些實施方案中，輻射元件可以放置在某些地方，和/或從不同的輻射元件發(fā)射的波的振幅可以是根據(jù)它們的位置、取向和/或配置來進行選擇。應(yīng)指出，術(shù)語“區(qū)”與“區(qū)域”在此可互換使用，以提及空間或表面區(qū)域的任何特定范圍。除了輻射電磁能之外，一個或多個輻射元件18還可以被配置為接收電磁能。換句話說，如在此使用的，術(shù)語“輻射元件”廣泛地指可以自其輻射電磁能和/或可以用來接收電磁能的任何結(jié)構(gòu)，不管該結(jié)構(gòu)最初是否被設(shè)計為用于輻射或接收能量的目的，以及不管該結(jié)構(gòu)是否起到任何額外的功能。因此，根據(jù)一些實施方案的設(shè)備或方法可能涉及一個或多個檢測器的使用，該一個或多個檢測器被配置為檢測與通過該一個或多個輻射元件接收到的電磁波相關(guān)聯(lián)的信號。例如，如圖1所示，一個檢測器40可以耦合到輻射元件18，輻射元件18在充當接收器時從腔體20接收電磁波。如在此使用的，術(shù)語“檢測器”可以包括對與電磁波相關(guān)聯(lián)的一個或多個參數(shù)進行測量或感測的電路。例如，此種檢測器可以包括一個功率計，該功率計被配置為檢測與入射的、反射的和/或傳輸?shù)碾姶挪ㄏ嚓P(guān)聯(lián)的功率(也分別被稱作“入射功率”、“反射功率”以及“傳輸功率”)的電平；一個振幅檢測器，該振幅檢測器被配置為檢測該波的振幅；一個相位檢測器，該相位檢測器被配置為檢測該波的相位(例如，由兩個輻射元件同時發(fā)射的波之間的相位差，或其他相位差)；一個頻率檢測器，該頻率檢測器被配置為檢測該波的頻率；和/或適合用于檢測電磁波的特性的任何其他電路?？梢酝ㄟ^該來源向充當傳輸器的輻射元件供應(yīng)入射功率，并且隨后通過該傳輸器將該入射功率發(fā)射到或施加到能量施加帶20。該入射功率的一部分可以被該物體耗散或吸收(在此被稱作“耗散功率”)。另一部分可以在輻射元件處反射(在此被稱作“反射功率”)。反射功率可以包括(例如)經(jīng)由物體和/或能量施加帶向福射元件反射回的功率。反射功率還可以包括通過輻射元件的口保留的功率(即，由天線發(fā)射但不流到該帶中的功率)。入射功率中除了反射功率以及耗散功率之外的剩余部分可以傳輸給充當接收器的一個或多個輻射元件(在此被稱作“傳輸功率”)。能量也可以通過門等漏到其他地方，諸如漏到腔體的壁中。為簡單起見，在此不對能量的這些部分進行論述。在一些實施方案中，可以估計到，能量的這些部分基本上較低，并且可能是可以忽略的。在一些實施方案中，檢測器可以包括一個定向I禹合器，該定向I禹合器被配置為在輻射元件充當傳輸器時(例如，在輻射元件輻射能量時)允許信號從放大器流到輻射元件，并且在輻射元件充當接收器時(例如，在輻射元件接收能量時)允許信號從輻射元件流到檢測器。另外地或可替代地，定向耦合器可以進一步被配置為測量流動信號的功率。在一些實施方案中，檢測器還可以包括其他類型的電路，例如，循環(huán)器，這些其他類型的電路測量在口處的電壓和/或電流。根據(jù)一些實施方案，該來源可以被配置為在預(yù)定波長(表示為X1)下向能量施加帶中的物體遞送(供應(yīng))電磁能，其中該預(yù)定波長大于能量施加帶所支持的最大諧振波長(表示為λJ的約四分之一。最大諧振波長與所遞送的電磁能的波長之間的這個關(guān)系可以被稱作“模態(tài)條件”。在一些實施方案中，該來源可以被配置為在一組預(yù)定波長下向腔體20供應(yīng)電磁能，該組預(yù)定波長中的最大波長是λ0。模態(tài)條件可以表征為λ0/4ο在其他實施方案中，可以應(yīng)用由該來源供應(yīng)的所施加電磁能的波長與能量施加帶所支持的最大諧振波長之間的不同關(guān)系，以便滿足模態(tài)條件。在一些實施方案中，例如，當激勵了低階模式時，例如，mXn低于30、40或50 (其中m以及η是表示例如χ以及y等不同軸線上的模式數(shù)目的整數(shù))，可以滿足模態(tài)條件。該來源未必限于在單個預(yù)定波長下供應(yīng)電磁能的配置。任選地，該來源可以被配置為在一組波長下向腔體20供應(yīng)電磁能，該組波長可以(例如)在能量施加開始之前確定。當該來源在變化的頻率下向腔體供應(yīng)能量時，這些變化的頻率中的最大波長可以表示為A1，并且模態(tài)條件可以表征為A1S λ c/4。在一些實施方案中，A1還可以具有上限，例如，它可以小于或等于入0?？商娲兀B(tài)條件可以按頻率來表達，因為波長入1和Xci與其對應(yīng)的頻率4和fo之間存在一個關(guān)系，使得ffc/λ i，以及f=c/λ μ由于λ ^是可以在能量施加帶中激勵一個模式的最大諧振波長，因此其對應(yīng)的頻率fo是最低的諧振頻率。在一些實施方案中，最大的諧振波長可以是預(yù)先知道的(例如，編程到處理器中)。因此，模態(tài)條件可以表達為K 4f0,即，可以在比能量施加帶中的最低諧振頻率的約四倍低的預(yù)定頻率下施加電磁倉泛。另外地，因為最大諧振波長λ0與能量施加帶的尺寸具有唯一的關(guān)系，所以模態(tài)條件也可以表達為能量施加帶的尺寸與所施加波長X1之間的關(guān)系。例如，對于長度、寬度以及高度分別為a、b以及c并且其中a>b>c (例如在圖2中示出)的矩形腔體20來說，模態(tài)條件可以表達為
權(quán)利要求
1.一種用于經(jīng)由至少一個輻射元件向能量施加帶中的物體施加在射頻(RF)范圍中的電磁能的設(shè)備，該設(shè)備包括至少一個處理器，該至少一個處理器被配置為確定該能量施加帶中的一個第一區(qū)以及一個第二區(qū)的位置；以及對一個來源進行調(diào)節(jié)以便向該能量施加帶中的該第一區(qū)施加一個第一預(yù)定量的RF能量并且向該能量施加帶中的該第二區(qū)施加一個第二預(yù)定量的RF能量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中該第一預(yù)定能量量值不同于該第二預(yù)定能量量值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中該至少一個處理器被配置為只在某些頻率下施加能量，這些頻率小于該能量施加帶所支持的最低諧振頻率的四倍。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中該至少一個處理器被配置為對該第一區(qū)與該第二區(qū)的位置進行區(qū)分。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中該第一區(qū)以及該第二區(qū)的地址是存儲在連接到該至少一個處理器的一個存儲單元中的不同位置中。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中該至少一個處理器被配置為控制該來源以便在該能量施加帶中選擇性地生成多個不同的電磁場場圖，并且其中該處理器被配置為從該多個電磁場場圖中選擇至少一個電磁場場圖。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中該至少一個處理器被配置為對該來源進行調(diào)節(jié)以便施加具有不同權(quán)重的所選的電磁場場圖。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中該至少一個處理器被配置為順序地選擇多個不同的電磁場場圖。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中該至少一個處理器被配置為基于每個區(qū)中耗散的能量的一個指示來向該第一區(qū)以及該第二區(qū)施加能量。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中該來源被配置為通過多個輻射元件來供應(yīng)電磁能，并且其中該至少一個處理器被配置為對該來源進行調(diào)節(jié)以同時向至少兩個輻射元件供應(yīng)具有不同振幅的能量。
11.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中該至少一個處理器被配置為控制該來源以使得向該第一區(qū)施加的能量量值不同于向該第二區(qū)施加的能量量值，并且該第一區(qū)中吸收的能量與該第二區(qū)中吸收的能量基本上相同。
12.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中該至少一個處理器被配置為通過多個頻率來施加能量，并且其中所施加能量的量是頻率相關(guān)的。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中該至少一個處理器被配置為在一個能量施加循環(huán)期間多次改變該能量量的頻率相關(guān)性。
14.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中該至少一個處理器被配置為通過多個相位來施加能量，并且其中所遞送能量的量值是相位相關(guān)的。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中該至少一個處理器被配置為在一個能量施加循環(huán)期間多次改變該能量量的相位相關(guān)性。
16.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，進一步包括該能量施加帶以及至少一個輻射元件。
17.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，進一步包括一個電磁能來源。
18.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中該至少一個處理器被配置為確定指示該物體在該能量施加帶中的空間位置的信息；識別一個第一場圖，該第一場圖具有與該物體的該空間位置的一個第一區(qū)域?qū)?yīng)的一個第一高強度區(qū)；識別一個第二場圖，該第二場圖具有與該物體的該空間位置的一個第二區(qū)域?qū)?yīng)的一個第二高強度區(qū)，其中該第一區(qū)域不同于該第二區(qū)域；以及控制該來源以向該能量施加帶施加該第一場圖以及該第二場圖。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中該至少一個處理器被配置為根據(jù)該第一區(qū)域以及該第二區(qū)域來確定該能量施加帶中的該第一區(qū)以及該第二區(qū)的位置。
20.一種用于使用通過處理器進行調(diào)節(jié)的電磁能來源向能量施加帶中的物體施加在射頻范圍中的電磁能的方法，該方法包括通過該處理器確定該能量施加帶中的一個第一區(qū)以及一個第二區(qū)的位置；確定將向該第一區(qū)施加的一個第一能量量值以及將向該第二區(qū)施加的一個第二能量量值；以及對該來源進行調(diào)節(jié)以向該第一區(qū)施加該第一能量量值以及向該第二區(qū)施加該第二能量量值，其中該第一能量量值不同于該第二能量量值。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中確定該第一能量量值以及該第二能量量值是通過該處理器進行。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的方法，其中施加包括在該能量施加帶中提供兩個或更多個駐波，這些駐波中的每一個都具有至少一個高強度區(qū)以及至少一個低強度區(qū)，其中與高強度區(qū)相關(guān)聯(lián)的場強度高于與低強度區(qū)相關(guān)聯(lián)的場強度，并且其中調(diào)節(jié)包括選擇這些駐波中其至少一個高強度區(qū)與該物體的至少一部分的位置重合的至少一個駐波，并且向該能量施加帶施加這些駐波中的所選的至少一個駐波。
23.根據(jù)權(quán)利要求20到22中任一項所述的方法，該方法包括確定指示該物體在該能量施加帶中的空間位置的信息；識別一個第一場圖，該第一場圖具有與該物體的該空間位置的一個第一區(qū)域?qū)?yīng)的一個第一高強度區(qū)；識別一個第二場圖，該第二場圖具有與該物體的該空間位置的一個第二區(qū)域?qū)?yīng)的一個第二高強度區(qū)，其中該第一區(qū)域不同于該第二區(qū)域；以及控制該來源以向該能量施加帶施加該第一場圖以及該第二場圖。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，進一步包括根據(jù)該第一區(qū)域以及該第二區(qū)域來確定該能量施加帶中的該第一區(qū)以及該第二區(qū)的位置。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，進一步包括控制該來源，使得該第一區(qū)域中吸收的能量與該第二區(qū)域中吸收的能量基本上相同。
26.根據(jù)權(quán)利要求20到23中任一項所述的方法，進一步包括控制該來源，使得該第一區(qū)中吸收的能量與該第二區(qū)中吸收的能量基本上相同。
27.根據(jù)權(quán)利要求20到25中任一項所述的方法，其中施加該電磁能是通過某些頻率來進行，這些頻率小于該能量施加帶所支持的最低諧振頻率的四倍。
28.一種用于經(jīng)由輻射RF能量的至少一個輻射元件在能量施加帶中激勵目標電磁場強度分布的設(shè)備，該設(shè)備包括一個處理器，該處理器被配置為基于該目標電磁場強度分布從多個電磁場場圖中選擇一個或多個場圖；以及使該至少一個輻射元件在該能量施加帶中激勵該一個或多個所選的場圖。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其中該處理器被配置為對這些所選的場圖進行加權(quán)，使得這些經(jīng)加權(quán)場圖的場強度分布的和等于該目標場強度分布。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中該處理器被配置為使該至少一個輻射元件根據(jù)這些所選的場圖的權(quán)重在該能量施加帶中激勵該一個或多個所選的場圖。
31.根據(jù)權(quán)利要求28到30中任一項所述的設(shè)備，其中該處理器被配置為確定該目標場強度分布。
32.根據(jù)權(quán)利要求28到30中任一項所述的設(shè)備，其中該處理器被配置為基于一個希望的場強度分布來確定該目標場強度分布。
33.根據(jù)權(quán)利要求28到32中任一項所述的設(shè)備，其中該處理器被配置為從多個輻射元件中選擇至少一個輻射元件用于激勵這些所選的場圖中的每一個。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其中該處理器被配置為基于該所選的輻射元件的位置來選擇該輻射元件。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其中該處理器被配置為基于該所選的輻射元件的位置以及在該所選的輻射元件的該位置處的場圖的值來選擇該輻射元件。
36.根據(jù)權(quán)利要求28到35中任一項所述的設(shè)備，其中該處理器被配置為從預(yù)定場圖中選擇這些場圖。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其中這些預(yù)定場圖包括至少三個線性獨立的場圖的線性組合。
38.根據(jù)權(quán)利要求28到37中任一項所述的設(shè)備，其中該處理器被配置為從預(yù)定場圖中選擇這些場圖，這些預(yù)定場圖包括至少三個線性獨立的場圖的線性組合；以及從多個輻射元件中選擇至少一個輻射元件用于激勵這些所選場圖中的每一個，其中該多個輻射元件中所包括的所選的輻射元件的數(shù)目至少與線性獨立的場圖的數(shù)目一樣大。
39.一種經(jīng)由輻射RF能量的至少一個輻射元件在能量施加帶中激勵目標電磁場強度分布的方法，該方法包括通過一個處理器基于該目標電磁場強度分布從多個電磁場場圖中選擇一個或多個場圖，該多個電磁場場圖包括至少三個線性獨立的場圖的線性組合；對這些所選的場圖進行加權(quán)，使得這些經(jīng)加權(quán)的場圖的這些場強度分布的和等于該目標場強度分布；以及根據(jù)該一個或多個所選場圖的權(quán)重在該能量施加帶中激勵該一個或多個所選場圖。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，進一步包括從多個輻射元件中選擇至少一個輻射元件用于激勵這些所選場圖中的每一個。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中選擇至少一個輻射元件包括基于這些所選輻射元件的位置來進行選擇。
42.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中選擇至少一個輻射元件包括基于這些所選輻射元件的位置以及這些所選輻射元件的該位置處的場圖的值來進行選擇。
43.根據(jù)權(quán)利要求40到42中任一項所述的方法，其中從中選擇了該至少一個輻射元件的所選輻射元件的數(shù)目至少與該多個場圖中所包括的線性獨立的場圖的數(shù)目一樣大。
44.根據(jù)權(quán)利要求28到38中任一項所述的設(shè)備，進一步包括該至少一個輻射元件。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的設(shè)備，進一步包括該能量施加帶。
46.根據(jù)權(quán)利要求28到38、44或45中任一項所述的設(shè)備，其中該目標能量分布包括一個第一區(qū)處的一個第一場強度以及一個第二區(qū)處的一個第二場強度，其中該第一場強度以及該第二場強度彼此不同。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的設(shè)備，其中該第一場強度與該第二場強度彼此不同達至少 20%。
48.根據(jù)權(quán)利要求39到43中任一項所述的方法，其中該目標能量分布包括一個第一區(qū)處的一個第一場強度以及一個第二區(qū)處的一個第二場強度，其中該第一場強度與該第二場強度彼此不同。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，其中該第一場強度與該第二場強度彼此不同達至少 20%。
全文摘要
在此披露了用于經(jīng)由至少一個輻射元件向能量施加帶中的物體施加電磁能的設(shè)備以及方法。至少一個處理器可以被配置為確定該能量施加帶中的一個第一區(qū)以及一個第二區(qū)的位置。另外，該處理器可以被配置為對一個來源進行調(diào)節(jié)以便向該能量施加帶中的該第一區(qū)施加第一預(yù)定量的RF能量并且向該能量施加帶中的該第二區(qū)施加第二預(yù)定量的RF能量。該第一預(yù)定能量量值可以不同于該第二預(yù)定能量量值。
文檔編號H05B6/64GK103004288SQ201180030217
公開日2013年3月27日 申請日期2011年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月3日
發(fā)明者平夏斯·艾恩齊格, 艾蘭·本-什穆爾, 亞歷山大·比爾欽斯基, 阿米特·拉貝爾, 丹尼斯·迪卡洛夫, 邁克爾·西加洛夫, 約爾·比勃曼 申請人:高知有限公司