接口220和电源230。例如，系统控制器210可以包括一个或多个通用或专用处理器(例如，微处理器、微控制器、专用集成电路(ASIC)等)、易失性和/或非易失性存储器(例如，随机存取存储器(RAM)、只读存储器(R0M)、闪存、各种寄存器等等)、一个或多个通信总线和其他部件。根据实施例，系统控制器210配置为对经由用户接口 220接收的用户输入加以指示的信号，并且使电源230在与所接收的用户输入相对应的持续时间和功率级别下向微波功率发生模块250-252供电。
[0025]电源230可以根据从系统控制器210接收的控制信号将电源电压选择性地提供至每一个微波功率发生模块250-252。当利用来自电源230的适当电源电压来供电时，每一个微波功率发生模块250-252将产生辐射到加热室240中的微波能量。如上所述，加热室240限定了空气腔。定位于加热室240中的空气腔和任意物体(例如，食品、液体等)与由微波功率发生模块250-252产生的微波能量的负载相对应。空气腔和空气腔内的物体对于每一个微波功率发生模块250-252表现出阻抗。
[0026]根据实施例，每一个微波功率发生模块250-252包括振荡器子系统260、调频电路280、阻抗匹配元件282、谐振元件284和偏置电路290。根据实施例，振荡器子系统260包括输入节点262、输出节点264、放大器结构270和谐振电路266。此外，振荡器子系统260可以包括分别耦接在晶体管272和输入节点262和/或输出节点264之间的输入阻抗匹配电路268和/或输出阻抗匹配电路269。
[0027]在实施例中，振荡器子系统260是功率微波振荡器，其原因在于所述振荡器子系统260的元件配置为在输出节点264处以相对较高的输出功率(例如，输出功率的范围在约100瓦(W)至约200W或更多)产生具有微波频谱中的频率的振荡电信号。沿输出节点264和输入节点262之间的反馈路径耦接的谐振电路266完成了谐振反馈回路，所述谐振反馈回路使得由放大器结构270产生的已放大电信号在谐振电路266的谐振频率下或附近振荡。在实施例中，谐振电路266配置为在微波频谱中的频率下谐振。根据更具体的实施例，谐振电路266配置为在约2.45GHz的频率下谐振。因此，在输出节点264处由放大器结构270产生的已放大电信号在2.45GHz处或附近振荡。应该注意的是，实际上，谐振电路266的实施例可以配置为按照不同的频率谐振，以适合利用微波系统200的具体应用的需要。
[0028]根据实施例，谐振电路266包括环形振荡器。例如，谐振电路266可以包括一对弯曲的电感元件，这对弯曲的电感元件彼此相对以提供环形结构。如这里所使用的，“环形结构”应该理解为指的是具有中空内部的环状结构。在各种实施例中，弯曲的电感元件具有实质上相同和互补的形状和/或尺寸，并且在它们相对的末端彼此电容性地耦接。在其他实施例中，振荡器子系统260可以实现除了环形振荡器之外的类型的振荡器(例如，机械或压电谐振器或另一种类型的谐振器)。
[0029]在图2所示的实施例中，放大器结构270被实现为具有耦接至放大器输入节点274的输入端(或控制端)和耦接至放大器输出节点276的输出端的晶体管272。在所示实施例中，晶体管272包括N型场效应晶体管(FET)，所述N型场效应晶体管的栅极端子连接至放大器输入节点274，漏极端子连接至放大器输出节点276，以及源极端子连接至配置为接收接地参考电压(例如约0伏，但是在一些实施例中接地参考电压可以高于或低于0伏)的节点278。尽管图2示出了源极端子直接接地，但是一个或多个中间电力部件可以耦接在源极端子和地之间。在实施例中，晶体管272包括侧向扩散的金属氧化物半导体FET(LDMOSFET)晶体管。然而，应该注意的是，晶体管272并非倾向于局限于任意具体的半导体技术，并且在其他实施例中，晶体管272可以实现为氮化镓(GaN)晶体管、另一种类型的M0SFET晶体管、双极结型晶体管(BJT)或者利用另一种半导体技术的晶体管。
[0030]在图2中，放大器结构270被描绘为包括按照具体的方式与其他电路部件耦接的单个晶体管272。在其他实施例中，放大器结构270可以包括其他放大器拓扑和/或放大器结构270可以包括多个晶体管或各种类型的放大器。例如，放大器结构270可以包括单端放大器、双端放大器、推挽式放大器、多赫蒂放大器、开关模式功率放大器(SMPA)或另一种类型的放大器。
[0031]调频电路280包括电容元件、电感元件和/或电阻元件，其配置为调节由振荡器子系统260产生的振荡电信号的振荡频率。在示范性实施例中，调频电路280耦接在接地参考电压节点和振荡器子系统260的输入节点262之间。
[0032]根据实施例，振荡器子系统260也可以包括耦接在振荡器子系统260的输入节点262和放大器输入端274之间的放大器输入阻抗匹配电路268。阻抗匹配电路268配置为在谐振电路266的谐振频率下将放大器结构270(放大器输入节点274)的输入阻抗与(节点262处)谐振电路266和调频电路280的阻抗相匹配。类似地并且根据实施例，振荡器子系统260也可以包括耦接在放大器输出端276和输出节点264之间的放大器输出阻抗匹配电路269，配置为在谐振电路266的谐振频率下，将(放大器输出节点276处的)放大器结构270的输出阻抗与谐振电路266的阻抗相匹配。
[0033]偏置电路290耦接在放大器结构270和配置为(例如从电源230)接收正(或电源)电压的节点254之间。在实施例中，节点254处的电源电压和接地电压节点278之间的电压差小于约50伏。在其他实施例中，电压差可以大于50伏。根据实施例，偏置电路290配置为控制晶体管272的栅极和漏极端子处的直流(DC)或额定偏置电压，以便在振荡器子系统260的操作期间导通晶体管272或者保持晶体管272按照激活模式操作。在这一方面，偏置电路290在放大器输入节点274处耦接至放大器结构270的晶体管272的栅极端子，并且在放大器输出节点276处耦接至晶体管272的漏极端子。根据实施例，偏置电路290包括温度传感器292和温度补偿电路294，配置为感测或者以其他方式检测晶体管272的温度，并且响应于晶体管272或放大器结构270的温度增加和/或降低来调节放大器输入节点274处的栅极偏置电压。在这种实施例中，偏置电路290可以配置为响应于温度变化来针对晶体管272保持实质上恒定的静态电流。
[0034]此外，在实施例中，偏置电路290可以包括功率检测电路296。功率检测电路296耦接在振荡器子系统260的输出节点264和谐振元件284的远端之间(例如在各种实施例中，功率检测电路296可以耦接至输出节点264、阻抗匹配元件282或者谐振元件284)。功率检测电路296配置为监测、测量或者以其他方式检测在输出节点264处提供的振荡信号的功率。在实施例中，功率检测电路296也配置为监测或以其他方式测量来自谐振元件284的反射信号的功率。响应于检测到信号反射的功率超过阈值，功率检测电路296可以使偏置电路290关断或者以其他方式禁用放大器结构270。按照这种方式，功率检测电路296和偏置电路290协同地配置为响应于谐振元件284处的阻抗变化，保护放大器结构270免受信号反射。
[0035]阻抗匹配元件282耦接在振荡器子系统260的输出节点264和谐振元件284之间，并且谐振元件284耦接至阻抗匹配元件282。阻抗匹配元件282配置为执行从振荡器子系统260(或者放大器结构270或晶体管272)的阻抗到中间阻抗的阻抗变换，并且谐振元件284配置为执行从中间阻抗到加热室240(或者由加热室240限定的空气腔)的阻抗的进一步阻抗变换。换句话说，阻抗匹配元件282和谐振元件284的组合配置为执行从振荡器子系统260(或者放大器结构270或晶体管272)的阻抗到加热室240(或者由加热室240限定的空气腔)的阻抗的阻抗变换。
[0036]谐振元件284配置为将微波能量辐射到加热室240中。更具体地，谐振元件284包括一个或多个天线、波导和/或其他硬件部件，所述其他硬件部件配置为将振荡器输出节点264处的振荡电信号转换为谐振电路266的谐振频率下的电磁微波信号。例如，在谐振电路266配置为产生2.456Hz谐振频率的信号的微波炉应用中，谐振元件284将振荡器输出节点264处的振荡电信号转换为2.456Hz的微波电磁信号，并且将微波信号导引至微波炉200的加热室240中。谐振元件284可以包括例如偶极天线、贴片天线、微带天线、缝隙天线或者适用于辐射微波能量的另一种类型的天线。在图3-5所示的实施例中，谐振元件284被描绘为贴片天线。然而，应该理解的是本发明的主题也包含其他类型的天线。
[0037]图2示出了包括多个微波功率发生模块250-252的微波炉200。如前所示，微波炉的其他实施例可以包括少至一个微波功率发生模块，或者可以包括多于三个微波功率发生模块。当微波炉包括多个微波功率发生模块时，微波功率发生模块可以相同地配置(例如，它们可以在相同的频率下谐振，在相同的功率级别下辐射微波能量等等)，并且可以同时地或者按照定义的序列操作。替代地，微波功率发生模块可以不同地配置(例如，它们可以在不同的频率下谐振，并且/或者可以辐射不同的功率级别的微波能量)。在这些替代实施例中，微波功率发生模块可以同时地或者按照定义的序列操作。
[0038]图3-5示出了微波功率发生模块(例如，图2的微波功率发生模块250-252)的各种实施例。更具体地，图3是根据示例实施例的集成微波功率发生模块300(例如图2的微波功率发生模块250-252之一)的顶视图，图4是图3的集成微波功率发生模块沿4-4线的截面侧视图，以及图5是根据另一个实施例的集成微波功率发生模块的截面侧视图。将首先描述与图3和图4相对应的实施例，然后将描述与图5相对应的替代实施例。
[0039]首先参考图3和图4，在实施例中，微波功率发生模块300包括输入端子362、耦接至输入端子362的放大器结构370