具有反射能量调向的电烤箱的制作方法

本申请要求于2017年6月9日提交的美国申请No.15/619,390的优先权，该美国申请要求2016年12月14日提交的美国临时申请No.62/434,179和2016年6月13日提交的美国临时申请No.62/349,367的权益，所有这些都出于所有目的通过引用整体并入本文。

背景技术：

电烤箱通过将物品暴露在强电磁场中加热腔室内的物品。在典型的微波炉情况下，电磁场是来自磁控管的微波辐射的结果，并且，最常采用频率为2.45Ghz或915MHz的波的形式。这些辐射形式的波长分别为12cm和32.8cm。在加热时，磁控管供电的微波炉的腔室内的电磁波可能在短时间内漂移或跳频，其通常在+/-5％的范围内。出于本公开的目的，电磁波的平均时间波长被称为相关电磁波的“主波长(dominant wavelength)”，并且给出电烤箱的尺寸所相对的电磁波的频率或波长是指该电磁波的主波长的频率或波长。

微波炉内未由被加热物品吸收的波在腔室内反射并引起驻波。驻波是由相干但在不同方向上行进的波的相长干涉和相消干涉引起的。反射波的组合效应产生高和低微波场强度的局部区域、或波腹和波节。波可能在波节处相消地干涉，以产生很少或没有能量可用于加热的点。波在波腹处相长地干涉，以产生峰值能量可用的点。与在物品被加热期间热量在物品内扩散的长度尺度相比，辐射的波长是可观的。因此，与传统方法相比，电烤箱往往不均匀地加热食物。

由于它们将热量引入被加热的物品的特定体积的机制，电烤箱也易于不均匀地加热食物。微波炉中的电磁波使极化分子(例如水)来回旋转，从而以动能的形式将能量传递给物品。因此，水在微波炉中被非常有效地加热，但是不包括极化分子的物质将不会被有效地加热。这加剧了不均匀加热的问题，因为单个物品的不同部分可能被加热到高温而其他部分则不会。例如，具有高蔗糖和水含量的果冻甜甜圈的内部将变得非常热，而外部面团则不会。

处理电烤箱中不均匀烹饪的传统方法包括将正在加热的物品移动到旋转托盘上并用旋转搅拌器均匀化电磁能的分布。这些方法防止电磁波的波腹被施加到物品上的特定点，从而防止不均匀的加热。然而，这两种方法在处理波腹的相对位置和物品本身时基本上是随机的。它们也没有解决在微波炉中不均匀地加热的特定物品的问题。在这些方法中，施加到腔室的热量不是基于正在被加热的物品的位置或特定内部特征而调整的。

附图说明

图1示出了在元件的两个不同相位设定下，当能量从可变反射率元件反射出来时，腔室中的能量分布的局部极大的空间关系，以及该元件附近的能量的驻波包络线。

图2示出了在元件相对于入射波的极化的两个不同相位设定下，当能量从可变反射率元件反射出来时，腔室中的能量分布的局部极大的空间关系，以及该元件附近的能量的驻波包络线。

图3示出了处于分解状态并且附接到驱动电机的可变反射率元件。

图4示出了电烤箱的壁，其基于两个可变反射率元件的状态在反射的电磁波中引入不同的相移。

图5示出了在两个状态下的电烤箱的腔室中的RF响应LED阵列，其以两个不同的配置在一组可变反射率元件的影响下从微波能量源接收能量。

图6a和6b示出了电烤箱中的能量源和可变反射率元件的相对位置的四种配置。

图7示出了具有一组驱动电机的印刷电路板，用于改变一组可变反射率元件的取向。该图包括印刷电路板的前侧的俯视图和印刷电路板的后侧的等距视图。

图8示出了将可变反射率元件安装到印刷电路板的细节，以及可变反射率元件相对于电烤箱的腔室的表面的方式。

图9示出了电烤箱的具有一组可变反射率元件的顶板和位于电烤箱的腔室的表面上的传统模式搅拌器。

图10示出了与图9相同的视图，其中附加了RF透明塑料盖以隐藏和保护可变反射率元件。

图11示出了用于加热腔室中的物品的一组方法的流程图，以及两个可变反射率元件如何基于其状态改变局部极大的位置的图示。

图12示出了用于执行图11中的步骤之一的一组方法的流程图。

图13示出了用于执行图11中的步骤之一的一组方法的流程图和框图。

图14从侧视图和平面图示出了可变反射率元件。

图15从侧视图和平面图示出了具有两个导电结构的可变反射率元件。

图16从侧视图和平面图示出了两个可变反射率元件。

图17从平面图示出了经由可变阻抗装置的网络连接的一组可变反射率元件。

图18从侧视图和平面图示出了具有槽配置的可变反射率元件。

图19从侧视图和平面图示出了具有由腔室壁中的穿孔形成的槽配置的可变反射率元件。

图20示出了具有变化的相对取向的可变反射率元件的阵列。

图21示出了可变反射率元件的侧视图和平面图，其具有的反射元件从第一位置物理地移动到第二位置。

图22示出了具有变化高度的一组可变反射率元件。

图23示出了使用相同量的时间和能量加热的两组蛋，但是使用可变反射率元件加热一组更均匀地分配腔室中的热量。

技术实现要素：

本文公开了一种电烤箱以及相关联的方法，所述电烤箱具有一组可变反射率元件，用以控制所述电烤箱中的热量分布。

所述电烤箱包括腔室、联接到所述腔室中的注入端口的能量源、以及位于所述腔室中的一组可变反射率元件。在一些公开的方法中，所述可变反射率元件是非辐射性的。

所述电烤箱的控制系统可以配置为改变所述可变反射率元件的状态，从而改变和控制所述腔室内的能量分布。

在一种方法中，具有用于控制电烤箱中的热量分布的一组反射元件的电烤箱包括腔室、联接到该腔室中的注入端口的微波能量源、延伸穿过该腔室中的一组穿孔的一组介电心轴、以及连接到该组介电心轴的一组电机。该组反射元件通过该组介电心轴保持在所述腔室的表面的上方。该组电机经由该组介电心轴旋转该组反射元件。该组电机、该组反射元件和该组介电心轴各自是具有至少三个单元的组。

在另一种方法中，电烤箱包括加热腔室、在所述加热腔室中的一组反射元件、配置为向所述加热腔室施加极化的电磁波的微波能量源、延伸穿过所述加热腔室的外壁的一组介电心轴、以及一组电机，其在具有第一取向的第一位置和具有第二取向的第二位置之间经由该组介电心轴独立地旋转该组反射元件。所述极化的电磁波的主极化垂直于所述第一取向。所述极化的电磁波的主极化平行于所述第二取向。

在另一方法中，一种加热电烤箱的腔室中的物品的方法包括从能量源向所述腔室施加第一极化的电磁波到所述腔室中的一组反射元件。该组反射元件通过一组介电心轴保持在所述腔室的表面的上方。所述方法还包括使用一组电机和该组介电心轴独立地旋转该组反射元件中的每个反射元件。独立地旋转每个反射元件包括将该组反射元件中的第一反射元件从第一位置旋转到第二位置。所述方法还包括，当所述第一反射元件处于所述第一位置时，将所述第一极化的电磁波从该组反射元件反射到所述物品。所述反射将能量的局部极大(local maximum)置于所述物品上的第一位置处。所述方法还包括，在将该组反射元件中的第一反射元件旋转到所述第二位置时，从所述能量源向所述腔室施加第二极化的电磁波；以及，当所述第一反射元件处于所述第二位置时，将所述第二极化的电磁波从该组反射元件反射到所述物品。所述反射将所述能量的局部极大置于所述物品上的第二位置处。所述第一位置和所述第二位置是不同的。所述第一反射元件在所述第一位置具有第一取向，且在所述第二位置具有第二取向。所述第一极化的电磁波的主极化垂直于所述第一取向。所述第二极化的电磁波的主极化平行于所述第二取向。所述第一极化的电磁波的主极化等于所述第二极化的电磁波的主极化。

具体实施方式

现在将详细参考所公开的发明的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。通过解释本技术提供每个示例，而不是作为对本技术的限制。实际上，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对本技术进行修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一个实施例一起使用以产生另外的实施例。因此，本主题旨在涵盖所附权利要求及其等同物的范围内的所有这些修改和变化。

本文公开的方法和系统允许在电烤箱中调向(steering)电磁能。这些方法和系统可用于在腔室中加热物品时改变由腔室中的波节和波腹的模式产生的电磁能的分布。在一些方法中，改变该分布以在整个加热过程中更均匀地加热物品。所公开的系统可以包括腔室内的可变反射率元件的反射阵列，其允许控制腔室内的能量的强度和分布。

控制系统可以被配置为改变可变反射率元件的状态并从而改变分布。可变反射率元件的阵列可包括由控制系统控制的相关的可变阻抗元件的阵列。可以将可变阻抗元件的阻抗设定为不同的阻抗值。改变阻抗值可以改变可变反射率元件的反射率。特别地，可以改变反射率以调节引入特定波长的反射电磁能的相移。可变反射率元件阵列还可以包括可以从一个位置移动到另一个位置的一组电反射元件。可以改变该组电反射元件中的元件的位置以改变腔室中的能量分布。特别地，可以改变反射元件的位置以调节反射元件相对于腔室中的电磁波的主极化的取向。

如将在下文描述的，改变可变反射率元件的反射率可以改变腔室中的能量的分布和强度。为此，控制系统可以被配置为单独地控制阵列中的每个可变阻抗元件，或者连同阵列中的元件的特定子组。在某些方法中，控制系统可以独立地控制至少两个可变阻抗元件。以类似的方式，在腔室包括可以在不同位置之间移动的一组至少两个反射元件的方法中，控制系统可以独立地控制至少两个反射元件的位置。

图1提供了如何改变可变反射率元件的反射率可以改变腔室中的能量的分布和强度的示例。图1包括嵌入腔室101的壁中的可变反射率元件100。可变反射率元件100被来自能量源的入射电磁波102和103轰击。电磁能的剂量在不同时间施加。能量反射离开元件100到物品104。物品104是由电烤箱中的电磁能加热的物品。波形114和115表示在可变反射率元件100的不同相位设定下的可变反射率元件100附近的驻波包络线。图1左侧的图像示出了腔室中的能量分布的局部极大的位置与可变反射率元件100的状态的空间关系。当施加电磁能的波102时，可变反射率元件100处于第一状态，并且局部极大位于物品104上的位置105处。当施加电磁能的波103时，可变反射率元件100处于第二状态，并且局部极大位于物品104上的位置106处。结果，局部极大的位置将从物品104上的一个位置移动到另一个位置，而能量源不需要改变其产生的能量的特性。实际上，电磁能的波102和103可以简单地是由跨两个不同的时间段的单个不变的能量流施加的能量。

可变反射率元件100可以包括可变阻抗元件107。在该方法中，可以通过将可变阻抗元件的阻抗从第一阻抗值改变为第二阻抗值来改变可变反射率元件的状态。如图所示，可变阻抗元件107将可变反射率元件100的本体联接到腔壁。然而，可变阻抗元件可以替代地将可变反射率元件100的本体联接到不同的可变反射率元件。出于说明的目的，可变反射率元件100是表现出接近完美反射率的理想导体。因此，波形114的入射波108与可变反射率元件100的表面处的出射波109相加为零。

参考图1，可以示出可变阻抗元件的阻抗变化如何能够改变腔室内的能量分布。入射波108和出射波109的组合在位置110处产生具有波腹的驻波，在该点处产生能量的局部极大。然而，如果可变阻抗元件107的阻抗变为第二值，则可以改变驻波的相位。如图所示，入射波111和输出波112在可变反射率元件100的表面处仍然加和为零，但是波腹的位置已经移位到位置113。因此，通过调节可变阻抗元件的阻抗，可以修改腔室中的局部极大的分布。

图2提供了如何改变可变反射率元件的反射率可以改变腔室中的能量的分布和强度的另一示例。图2包括腔室101的壁上的可变反射率元件200。来自图1的相同元件在图2中相应地标记并且根据上面的公开。与图1一样，图2左侧的图像示出了腔室中的能量分布的局部极大的位置与可变反射率元件200的状态的空间关系。当施加电磁能102的波时，可变反射率元件200处于第一状态，并且局部极大位于物品104上的位置105处。当施加电磁能103的波时，可变反射率元件200处于第二状态，并且局部极大位于物品104上的位置106处。结果，局部极大11的位置将从物品104上的一个位置移动到另一个位置，而能量源不需要改变其产生的能量的特性。实际上，电磁能的波102和103可以简单地是由跨两个不同的时间段的单个不变的能量流施加的能量。

可变反射率元件200的特性与图1的不同。如图所示，与电磁波103相比，在接收到电磁波102时的状态变化的特征在于可变反射率元件200的物理移动。反射的相位取决于入射波极化的相对取向和可变反射率元件的轴线。施加到腔室的电磁波可以是极化的或部分极化的电磁波。因此，通过改变可变反射率元件的取向，可以改变腔室中的能量分布。当可变反射率元件200处于具有第一取向的第一位置时，引起分布214。当可变反射率元件200处于具有第二取向的第二位置时，引起分布215。在该示例中，入射电磁波102和103的极化是相同的。当可变反射率元件200的取向平行于波极化时，引起分布214。当可变反射率元件200的取向垂直于波极化时，引起分布215。

可变反射率元件200可包括电反射元件，例如导电条或金属片。反射元件可以附接到介电心轴201。介电心轴201可以延伸穿过腔室101的壁中的穿孔202。电机203可以配置为向介电心轴201施加力。例如，电机可以配置为旋转介电心轴201，从而旋转电反射元件。在替代方法中，可变反射率元件可以以各种方式物理地重新定位，如在别处提到的，例如通过任何形式的旋转或平移。而且，可变反射率元件可以使用任何形式的线性或旋转致动器进行物理上地重新定位。

参考图2，可以示出可变反射率元件的取向变化如何能够改变腔室内的能量分布。入射波108和出射波109的组合在位置110处产生具有波腹的驻波，在该点处产生能量的局部极大。这是因为可变反射率元件的取向垂直于入射波108的极化，因此波基本上忽略了反射元件，而是替代地由腔室101的壁反射。如图所示，电磁波108和109在腔室的表面处加和为零。然而，如果可变反射率元件200的取向变为第二值，则可以改变驻波的相位。如图所示，入射波111和输出波112在反射元件200的表面处替代地加和为零，而波腹的位置已经移位到位置113。这是因为可变反射率元件的取向平行于入射波111的极化，因此波完美地反射离开反射元件。因此，通过改变可变反射率元件的取向，可以修改腔室中的局部极大的分布。

图1和图2所示的操作可以概念化为对于特定入射极化虚拟地重新调整腔室的大小。仔细阅读图1和图2，以及每个图中的位置110和113的比较，说明了如何改变可变阻抗装置107的阻抗或可变反射率元件200的位置可以具有与物理移动腔室壁的位置相同的效果。无论是否存在可变反射率元件，电磁波都会反射离开电磁炉的腔室壁。在没有可变反射率元件的情况下，反射的模式将导致所谓的腔室内的固有分布。如果要重新调整腔室的大小，固有分布将会改变。电磁能的波的特征在于其波长和极化。由于来自导电表面的反相反射，波通常在腔室壁处具有波节。因此，局部极大会随着腔室壁的移动而移动。然而，如图1中那样改变反射波的相位实现了局部极大的相同运动而没有任何运动部件。如图1所示，改变用于反射电磁波102和103的相位之间的相位实现了与物理移动腔室壁等于所施加能量的波长的四分之一的距离的相同结果。换句话说，腔室的大小虚拟地已经重新调整了四分之一波长。另外，改变反射元件的取向同样用于虚拟地重新调整腔室的大小。如图2所示，改变用于反射电磁波102和103的反射元件的取向实现了与物理移动腔室壁相同的结果。在这种情况下，该变化将等于反射元件从壁偏离的距离，其可能被设定为四分之一波长。

图3中提供了可变反射率元件的具体实施方式，其示出了处于分解状态300和组装状态310的元件。可变反射率元件包括介电心轴301，其具有一组连接叉302和驱动轴连接筒303。介电心轴可以由塑料形成。介电心轴可以是注射模制的。可变反射率元件包括反射元件304。在该示例中，反射元件是冲孔的铝金属片的桨叶，但是可以使用其他导电材料，例如钢或铜。反射元件304包括第一表面306和第二表面307。当组装并放置在电烤箱中时，第一表面306和第二表面307将远离介电心轴延伸并且基本上平行于腔室的表面。第一表面和第二表面都具有大于1：2的纵横比。在该示例中，桨叶具有6cm的长度和1cm的宽度。反射元件的材料可以易于冲孔，同时仍保持足够的结构刚度和长期耐久性。在图示的情况下，桨叶厚0.6mm，因此易于冲孔。桨叶还具有半径为0.5cm的圆角。取决于介电心轴定位的角度，两个表面将以非常不同的方式与腔室中的电磁波相互作用。

在图3中，反射元件304包括三个心轴连接器308。心轴连接器可以在形成元件的整体形状的同时形成。心轴连接器308接受来自介电心轴301的连接叉302。在连接叉是塑料的并且反射元件是金属的情况下，通过短暂地施加热量来熔化塑料以在心轴和反射元件之间形成永久性结合，可以容易地组装元件。如组装状态310所示，塑料已经熔化到桨叶的平面，使得桨叶的第一表面形和第二表面形成一个有效连续的平面，其纵横比为1：6。

以组装状态310示出的可变反射率元件示出为具有驱动电机312。驱动电机312可以是用于将指示针定位在标准汽车仪表板显示器中的测量电机(gauge motor)。利用测量电机的方法表现出某些益处，因为电机可广泛使用，可PCB安装，并且设计成以测量电机的控制器已知的特定角度定位。该特性是有益的，因为它固有地为控制器提供关于给定控制条件下反射元件的位置的信息。由于本文描述的某些控制系统依赖于保持跟踪每个可变反射率元件的特定取向，因此从测量电机获得该信息的容易性是有益的。驱动电机311可包括电机驱动轴，其与驱动轴连接筒303配合，如参考线311所示。可以选择驱动轴连接筒303的半径以允许电机驱动轴滑入连接圆筒中并形成摩擦连接。

图4示出了与由单个可变反射率元件提供的一维情况相比，两个可变反射率元件的简单阵列如何能够以更大的自由度操纵能量分布的局部极大。图4示出了处于第一状态400的电烤箱的壁。该壁包括两个相移元件401和402。在第一状态400中，相移元件处于中性状态，其响应于电磁能403的入射波在电烤箱的腔室中产生固有的或基线的能量分布。

图4还示出了处于第二状态404的电烤箱的壁，其中通过相移元件402的状态的变化虚拟地重新调整腔室的大小。如图所示，相移元件402的状态已被改变，使得腔室已被虚拟地重新调整大小，好像相移元件402的反射发生在用虚线405标记的位置处。同时，相移元件401的状态已经保持不变。通过相移元件401和402的控制系统能够独立地修改相移元件的状态事实促进了这种情况。例如，用于旋转与相移元件401和402相关联的可变反射率元件的电机可以在保持元件401静止的同时旋转元件402。响应于与403相同的电磁能的入射波，第二状态404中的壁将产生弯曲的反射模式406，其将局部极大407置于距壁的距离408处。注意，没有参考状态400示出局部极大407，但是第一状态400的局部极大可能更接近相移元件402。而且，局部极大407不是由电磁能403的波从腔室的壁反射离开而产生的唯一的局部极大。

图4还示出了处于第三状态409的电烤箱的壁，其中通过相移元件401的状态的改变和相移元件402的状态的另一改变，再次虚拟地重新调整腔室的大小。在从状态404到409的转变中，相移元件401和402已经改变到相同的程度。作为示例，如果相移元件各自与可变阻抗装置相关联，则这两个可变阻抗装置的阻抗值将在从状态404到409的转变中以相等的程度改变。作为这种修改的结果，局部极大407将保持与两个相移元件大致相同的横向距离，但是将被从壁移出并远离其移动到大于距离408的新距离413。如这三种状态所示，在阵列中使用多个相移元件在改变腔室中的能量分布的局部极大的位置的能力方面呈现出增加的自由度。

随着可变反射率元件的数量增加，电烤箱的控制系统可用的自由度继续增加。当元件数量超过三个时，并且当元件数量进一步超过五个时，控制器能够在腔室中产生复杂的能量分布，以更均匀地加热腔室中的物品，或者加热腔室中的异质物品，其热量分布适于不同地处理物品的不同部分。图5包括具有反射元件的电烤箱的内部的两张照片500和510。在照片中，烤箱扩增了一系列RF响应LED，当它们被电磁能量轰击时会发光。因此，LED的亮度提供了用于评估腔室中的电磁能分布的表示。如图所示，两张照片中的能量分布完全不同，且两种模式之间的热点520的分布差异很复杂。在微波能量源不变且反射元件可以各自仅被分配给两个位置中的一个的基本实现方式中，潜在的能量分布的数量仍将超过五十万个特定的分布。

可以应用变化分布和许多元件的阵列以最大化控制系统的灵活性。例如，阵列中的元件可以放置在电烤箱的壁上的每平方英寸的中心。可以应用元件与能量源的分布和相对位置的许多其他示例。阵列可以是直阵列或六边形阵列。阵列不需要是规则的。阵列可以是二维的。阵列可以是二维且不规则的。阵列也可以被中断，以适应电烤箱的其他功能。例如，阵列可以是均匀的5×5阵列，但是可以省略阵列中的特定单元以形成用于以下的空间：腔室表面中的波导印模、连接到与阵列的元件相同的腔室表面的模式搅拌器、相机或任何其他元件。

可变反射率元件的阵列可以以周期“P”隔开，该周期“P”被设定为产生可用于改变腔室中的电磁能分布的衍射效应。衍射光栅的反射可用光栅方程描述：P(sinθm-sinθi)＝mλ。在该方程中，θm是反射波束的角度，θi是即将发生的波束的入射角，P是光栅周期，m是衍射级，λ是波长。例如，以最短波长施加到腔室的能量波的波长。对于P为λ/2或更大的方法，可获得益处。值得注意的是，如下所述，阵列的不同部分可以被激活或停用，以便改变提供给腔室的能量的波长的情况下改变光栅周期。

在电烤箱中反射和重新分配电磁能的局部极大的固有分布的增加的能力在控制器通过加热过程将热量均匀地施加到物品的能力的方面提供了许多益处。另外，相同的方面允许控制器有目的地以不均匀的方式将热量施加到异质物品上，该物品需要物品的不同部分被加热到不同的程度。根据本文公开的方法，可以在没有任何移动部件的情况下实现这些益处。实际上，本文描述的某些方法允许将热量可变地在空间上施加到电烤箱中的物品，而没有沿着从主电源电压一直到被加热的物品的整个能量供应路径的任何移动部件。此外，在本文公开的某些方法中，腔室可以具有最小的注入端口的组，因为仅需要在一个点处将能量施加到室。在某些方法中，可变反射率元件是纯粹反射性的，并且除了通过经由腔室的自由空间之外不接收任何能量。换句话说，元件仅反射能量，它们不会将额外的能量引入腔室中。

以下公开内容分为三个部分。第一部分描述腔室的一般结构和相对位置、能量源和可变反射率元件的不同选项。第二部分提供可变反射率元件的阵列的功能的描述。第三部分提供可变反射率元件的结构的各种选项的描述。

电烤箱结构和阵列位置

下面描述电烤箱和阵列的不同的可能配置。图6a和6b示出了电烤箱的能量源和可变反射率元件的相对位置的多种配置，但是许多其他配置也是可能的。每个图中的相同特征都标有相同的附图标记，因为电烤箱的许多特征对于图示的配置是共通的。在图7-10中示出了在可以放置在不同物理位置的反射元件的情况下将阵列安装到电烤箱的实施方式。

每个电烤箱包括用于向腔室602供应能量的能量源601。能量源可以是磁控管和支持功率转换电路，其将能量从AC电源电压(mains voltage)转换为微波能量。能量源也可以是固态RF发生器。腔室壁可以由导电或非常高介电常数材料形成，以便将电磁能保持在腔室中。来自腔室中的能量源的能量分布可以在腔室内产生具有局部极大和局部极小的电磁能605的分布。这些局部极大和局部极小可以对应于在腔室中由电磁能的驻波形成的波腹和波节。

微波能量可以包括提供给腔室的电磁能量波。该波可以是具有波长和极化的极化电磁波。微波能量的频率可以是915MHz或2.45GHz。然而，微波能量的频率可以变化。频率变化可以增强电烤箱的波束调向能力，因为相同的相移会基于施加到腔室的能量的频率产生能量分布的不同的空间变化。由于频率与波长成比例，因此弧度相同的相移将产生以米为单位的不同空间移位。

沿着从能量源601到物品606的能量路径提供能量。每个电烤箱包括位于腔室602的第一表面上的注入端口603。能量源601经由注入端口603向腔室602施加能量。换句话说，注入端口603位于从能量源601到物品606的能量路径上。能量路径还可以包括波导604，其将能量源601的输出连接到注入端口603。波导可以是电烤箱或同轴电缆的传统波导。注入端口可以连接到容纳在腔室内的天线。天线可以是单极天线、偶极天线、贴片天线或双贴片天线。注入端口可以位于电烤箱的顶板、底板、或侧壁上。能量路径还包括通过腔室将能量传输到位于腔室602中的一组可变反射率元件608。能量路径还包括从该组可变反射率元件到物品606的该能量的反射。然而，阵列、能量源和物品的相对位置可根据所选的特定配置而变化。

在某些方法中，能量路径不涉及移动部件。能量源601和组608可以具有相对于电烤箱的固定物理配置，使得它们在任何时候都不会改变它们相对于电烤箱的形状或位置。如下文所述，组608可以是联接到具有可变阻抗的固态装置的阵列的可变反射率元件的阵列。虽然能量路径不需要任何可移动的部件，但电烤箱整体仍然可以包括可移动的部件以帮助重新分配热量。例如，电烤箱可包括托盘607以保持物品606。托盘可以配置成以圆形或上/下和横向方式移动，使得施加的能量和物品随时间改变它们的空间位置。替代地，托盘607可具有相对于电烤箱的固定物理配置。在这种方法中，托盘不会用于调整能量中的局部极大的位置，而是仅仅用于使物品更容易从烤箱中取出，或者在物品溢出或熔化的情况下使腔室更容易清洁。

在其他方法中，组608的每个元件将涉及移动部件。组中的每个元件可以是可变反射率元件，其可以设定在各种位置以相对于入射电磁波的极化改变元件的取向。例如，每个可变反射率元件可以配置为在一组固定位置之间旋转，例如，取向平行于入射波的极化的位置，以及取向垂直于入射波的极化的位置。下面更详细地描述该方法的具体示例。

在图6a和6b中的每个示出的方法中，能量仅经由单个注入端口施加到腔室。由此，除了来自注入端口603的微波能量之外，腔室602不接收任何微波能量。如图所示，腔室602包括一组可变反射率元件608，但这些元件是非辐射的。也就是说，元件不是将额外的能量辐射到腔室中并用作累积能量源的独立的天线。相反，组608的元件仅反射来自能量源601的能量。作为这种方法的一个益处，腔室不需要额外的注入端口，以便使阵列的元件充当辐射元件并将其自身的功率从外部源广播到腔室中。在下面提到的其他方法中，腔室将包括一个以上的注入端口。然而，即使在这些方法中，每个单独的可变反射率元件也不需要与用于将微波能量注入腔室的注入端口相关联。

电烤箱可包括为操作者提供便利的许多特征。例如，电烤箱可以包括用于将物品606插入腔室602中的屏蔽门或槽。电烤箱还可以包括控制系统、控制面板和其他部件，其位于电烤箱的表面内或表面上，但位于腔室602的外部。

图6a中的电烤箱600示出了电烤箱的第一可能配置。电烤箱600包括腔室602中的物品606。烤箱还包括在腔室的第一壁中的注入端口603。在该方法中，注入端口在腔室的顶部上。电烤箱600还包括在腔室602的壁上的一组可变反射率元件608。在电烤箱600的情况下，组608放置在腔室的单个侧壁上。然而，该组可以延伸跨过腔室的角部并跨越多个侧壁。腔室602还可以包括在单个或多个侧壁上间隔开的单独的组。对于将组放置在腔室壁上的方法产生某些益处，在这种情况下固有分布具有极大或至少局部极大。在这些配置中，调向机构的功效最大化，因为腔室中的较大比例的能量由阵列中的装置的状态控制。电烤箱610示出了相关的配置，其中注入端口603位于腔室602的侧壁上，与组608所在的侧壁相对。该方法可以表现出某些益处，因为来自注入端口603的能量主要指向物品606和组608。

图6b中的电烤箱620示出了电烤箱的另一种可能的配置。在电烤箱620中，在物品606处，从腔室602的顶板上的电烤箱620的顶部再次施加能量。然而，在该配置中，组608位于腔室的假底板(false floor)621的后面。假底板621可以具有腔室的其他壁的外观并且可以提供结构支撑，但是对于引入腔室的电磁能是透明的。如果托盘607包括在该配置中，它可以同样由对于来自能量源601的电磁能透明的材料形成。

在特定方法中，假底板将与腔室的实际底表面间隔开，以确保物品606在从组608和/或腔室的底表面反射的波的近场内。例如，假底板可以定位成小于从腔室的底表面施加到腔室的最短电磁波的波长的0.159倍。在其他方法中，组608可以是与腔室的底表面间隔开的可变反射率元件，并且假底板可以替代地定位为小于从可变反射率元件施加到腔室的最短电磁波的波长的0.159。在任一情况下，所述距离是垂直于假底板测量的垂直距离。这些方法可以表现出某些有益的方面，因为可以通过组608更容易地控制波的近场。这是因为与更加远离元件相比，由反射元件引入的干扰对近场中的能量分布具有更大的影响。利用诸如假底板621的假底板的额外的益处在于物品606被从腔室的实际底部(在此处，腔室中的电磁分布趋于零)抬起。

图6b中的电烤箱630示出了电烤箱的另一种可能的配置。在电烤箱630中，经由腔室602的顶板上的注入端口603再次从烤箱的顶部施加能量。然而，在该方法中，引入腔室602的能量立即面对一组可变反射率元件608，其在物腔606的方向上与腔室的顶板垂直地隔开。由此，组608可以放置在腔室的假顶板631的后面，该假顶板631也可以用作组608的基板。替代的可能的配置是将阵列嵌入在腔室602的顶板上。然而，所示方法的表现不同，因为在第一种情况下，能量在到达腔室之前通过阵列26。结果，阵列可用于以菲涅耳(Fresnel)或波带片(zone plate)聚焦的形式聚焦能量。这种方法(具有对齐且接近的注入端口和在注入端口附近的一组可变反射元件)可以构建在腔室的底板或任何侧壁中而不是顶板中。换句话说，注入端口可以位于腔室的底部上，并且该组元件可以如电烤箱620中那样定位。此外，该方法可以在腔室的多个侧面上使用多个注入端口，并且在该多个侧面上具有用于菲涅耳聚焦的可变反射率元件的附带阵列。

图7提供了印刷电路板701的前侧的平面图700以及印刷电路板701的背面的等距视图710。印刷电路板701配置为安装到电烤箱，使得可变反射率元件的阵列可以用作图6a-6b中的可变反射率元件608的组。所示情况下的印刷电路板呈U形。然而，取决于所使用的可变反射率元件的模式，印刷电路板可采取任何其他形状。印刷电路板701的前侧包括功率调节电路703和控制逻辑电路704。控制逻辑电路704可以是ARM处理器或等同物。印刷电路板的前侧还包括多个驱动电机705，其可以具有与图3中的驱动电机311相同的特征。驱动电机可以基于从控制逻辑电路704提供并存储在那些逻辑电路上的指令单独地旋转阵列702中的对应的可变反射率元件。

图8提供了阵列702中的单独可变反射率元件801的两个详细视图。在视图800中，反射元件显示在PCB 701上，其中电机驱动轴802与介电心轴201的驱动轴连接筒303配合。驱动轴802可以是驱动电机的一部分，并且可以由金属制成。然后安装PCB，使得驱动轴802不延伸到电烤箱的腔室中，并且仅介电心轴的较厚部分803延伸到腔室中。

视图810提供了介电心轴可以如何相对于电烤箱的腔室定位的示例。心轴可以延伸穿过腔室812中的穿孔811。穿孔可以在腔室的表面上冲孔或通过激光切割形成。可以使穿孔足够小，以便用介电心轴803形成紧密密封，以避免任何能量从腔室泄漏出来。介电心轴在其延伸到腔室中的点之上更厚的事实进一步有助于确保能量不会从腔室泄漏。然后，介电心轴的厚部分的长度将设定可变反射率元件的反射元件保持与腔室的表面离开的距离。

图9提供了PCB 701安装到电烤箱的该组反射元件702的视图。视图来自当向上看腔室的顶板时，电烤箱的腔室的底部。可以看到每个介电心轴的厚部分和反射元件延伸穿过表面900中的穿孔。PCB 701从腔室中引出，使得每个介电心轴的厚部分几乎搁置在表面900上。天线901是双贴片天线并且联接到腔室中的注入端口。图10是具有假顶板1000的腔室的相同视图。假顶板可以由塑料制成，例如聚丙烯或对微波能量透明的一些其他材料。天线和反射元件的组是不可见的，因为它们位于假顶板1000的后面，使得它们免受飞溅或其他干扰。

反射元件可以以特定距离保持在腔室的表面上方，该特定距离取决于电磁能的波长，并且被选择为最大化由反射元件引入的干扰。如图所示，反射元件的表面限定了偏离腔室的表面的平面。垂直于腔室的表面和假顶板测量的垂直间距小于引入腔室的最短电磁波的波长的0.6。在图9所示的方法中，由反射元件的表面限定的平面距离腔室的表面约25mm，这相当于图9的电烤箱所设计接收的电磁能的大约四分之一波长的距离。选择间距以最大化在电磁能被引入腔室的情况下由可变反射率元件引入的干扰，并且因此最大化可用于电烤箱的控制系统的腔室中的电磁分布的模式的可变性。如果电烤箱被设计成将不同频率的电磁波引入腔室，则反射元件与腔室的壁保持分开的特定距离可以是可变的。驱动轴可以是机械可延伸的，以实现这种效果。

如图所示，天线同样与腔室的表面隔开。在图9所示的方法中，天线距离腔室表面约13mm。然而，该间距由天线的几何形状设定，并且通常与反射元件的最佳间距无关。因此，从设计角度来看，阵列的间距可以是不规则的这一事实提供了显著的益处，因为如果天线和反射元件在垂直间距的两个区域中发挥最佳性能，则阵列可以被中断以为天线提供空间，否则该区域将发生冲突。

如前所述，该组反射元件可以放置在电烤箱的任何(多个)表面上。然而，反射元件与注入端口位于腔室的同一侧并且与电烤箱430中的待加热物品相对的方法产生某些益处。该益处涉及如下事实，放置在电烤箱中用于加热的大多数物品仅在电磁波的第一次通过时吸收相对少量的能量。例如，放置在电烤箱(其中能量从顶板注入端口输送)中的一杯茶仅在第一次通过时吸收10-15％的电磁能，大约80％的能量被反射回顶板。因此，将该组反射元件放置在顶板上是有益的，因为一旦输出波输送到腔室，它就会干扰输出波，且当大量的能量从物品反射离开时，它与大量的能量直接成直线。对于每个随后的反射，效果继续，并且由于大部分能量垂直于反射元件设定的平面传递而复合(compound)。

在上述方法中，利用单个注入端口将能量引入腔室。然而，可以利用多个注入端口和能量源将能量引入腔室。这些替代方法仍然与图6a和6b的方法一致，只要该组中的元件是非辐射的并且不向腔室引入额外的能量。特别地，腔室可以包括物品606上方的两个注入端口，或物品606上方和下方的注入端口，使得热量可以从多个方向被引导到物品。每个注入端口可以连接到相同的微波能量源，例如单个磁控管，或者可以具有其自身的相关的微波电源。如前所述，除了来自注入端口和第二注入端口的微波能量之外，腔室仍然不会接收任何微波能量。

所示的组608中的元件的间距不是穷举的。如上所述，元件可以以多种方式间隔开。特别地，通过停用阵列的某些元件，可以间隔该组以产生具有可变的反射角的衍射光栅。此外，该组可以间隔开，使得可以停用不同的子组或模式，以用于调向具有不同波长的电磁能。参考上面的间距讨论，元件也可以间隔开，使得它们与能量源间隔开提供给腔室的最短波长的能量的波长的至少一半。同样，该组可以配置成阵列，但是该阵列可以具有电烤箱的特征的中断，例如腔室表面中的波导印模、相机或模式搅拌器。例如，在电烤箱31包括两个注入端口的情况下，可以调整阵列以为微波炉的顶板上的两个偏移天线提供空间。

尽管不规则地间隔开，该组可变反射率元件可以继续在腔室中提供大量有用的能量分布。图9是这种灵活性的一个示例，其中所示的一组反射元件包括5×5阵列中的19个元件，其中元件被移除以为天线901和相机902腾出空间。增加密度确实倾向于增加控制系统的灵活性，但是当间距变得小于引入腔室的最小电磁波的波长的一半时，回报减小并最终降至接近零。在图9所示的情况下，阵列节距为63mm，其为根据微波能量源选择，该微波能量源将2.45Ghz频率的电磁波引入腔室，其对应于59mm的半波长。

阵列功能

可以参考图11中的流程图1100、图示1110和图示1120来描述用于在腔室中加热物品的方法组。流程图1100包括步骤1101，其从能量源向腔室施加第一电磁波到一组可变反射率元件。流程图1100的方法可以应用于上述配置。该组可变反射率元件可包括一组可变阻抗装置或一组可移动反射元件。可变阻抗装置可以是固态装置。步骤1102涉及将来自可变反射率元件组的第一电磁波反射到物品。步骤1101和1102被示出为顺序的步骤，但它们可以以循环和/或同时的方式发生。从这个意义上讲，电磁波可以是能量源在任意时间段内产生的能量。

图1110示出了被输送到第一可变反射率元件1104和第二可变反射率元件1105的第一电磁波1103。第一电磁波可以直接从腔室中的注入端口入射到元件上，或者可以是来自腔室中其他地方的反射。从元件1104和1105辐射出的同心圆表示在步骤1102中产生的反射电磁能。具体地，每个圆表示反射能量的局部极大幅度。在图1110中，两个元件产生具有相同相位的模式，使得该组的最内圈具有相同的半径。结果，两个反射信号组合以在位置1107处产生具有波腹的能量分布模式。能量分布将包括许多这样的局部极大。特别地，能量分布模式可以将能量的局部极大置于腔室中被加热的物品上的第一位置处。

在步骤1115中，改变可变反射率元件之一的反射率。如这里所使用的，术语“反射率(reflectance)”是参考反射系数使用的，如它在电信领域中所定义的。使用反射点处的负载的阻抗和源来计算系数。它是具有幅度和相位的复数。可变反射率元件的反射率可以以多种方式修改，如下所述。特别地，一种方式是改变与可变反射率元件相关联的可选固态装置的阻抗。换句话说，当固态装置阵列中的第一固态装置具有第一阻抗值时，可以进行步骤1102，并且步骤1115可以包括将第一固态装置的阻抗改变为第二阻抗值。在另一个示例中，可变反射率元件的取向可以通过物理地重新定位可变反射率元件来改变。在某些方法中，可变反射率元件的90“旋转将改变从可变反射率元件反射的波的相位。换句话说，当电反射元件第一位置取向时，可以进行步骤1102，并且步骤1115可以包括将反射元件从第一位置旋转到第二位置。

流程图1100然后继续到步骤1121，其中第二电磁波从能量源施加到腔室。第二电磁波和第一电磁波可以是在两个不同时间的相同连续能量供应的两个不同部分。换句话说，能量源不需要在功率和施加方向上变化。因此，参考图示1120，第二电磁波1113可以具有与图示1110中的第一电磁波1103相同的一般特性。

步骤1122涉及将来自该组可变反射率元件的第二电磁波反射到物品。为了说明该步骤，图示1120再次包括可变反射率元件1104和1105。如前所述，第二电磁波1113可具有与第一电磁波1103相同的一般特性。然而，由于元件1104和1105之一的反射率已经改变，所以局部极大的位置已从位置1107移动到位置1114。如图所示，可变反射率元件1105的反射率的变化导致反射率的相移。这由以下事实说明：由元件1105反射的能量的第一局部极大物理上更靠近元件的中心。使用该方法，步骤1122可以使得腔室中的分布的能量模式的局部极大的位置改变它们的位置。特别地，局部极大在被加热的物品上的位置可以从第一位置改变到第二位置，其中第一位置和第二位置是不同的。

在图示1120中，其中反射器是理想的点反射器并且不涉及移动部件，局部极大的位置最多可以被修改多达一个波长。然而，如果阵列中的多个可变反射率元件的反射率可以被修改，则局部极大可以以更大程度的灵活性移动。在基本示例中，流程图1100可以包括步骤1130，其中修改第二可变反射率元件的反射率。该步骤以虚线示出，因为它可以在步骤1115之前、之后或同时进行。根据配置为与可变反射率元件接口连接的控制系统，阵列中的可变反射率元件可以各自独立地修改、可以分组地修改、也可以以相互关联的方式修改。例如，元件1104可以使其反射率与元件1105同时改变，但是在相反方向上具有相位变化以使修改的效果加倍。

每个可变反射率元件的反射率可以根据应用以不同方式改变。例如，可以调整反射率，使得反射率的相位在0°和180°之间连续地调整，例如一度的步长，或者可以硬切换到特定值，例如0°、90°和180°。此外，反射率的相位和幅度都可以改变。每个可变反射率元件可以与可变阻抗装置相关联，以提供相关的反射率变化。特别地，每个可变反射率元件可以与诸如PIN二极管或FET的固态装置相关联，以提供相关的反射率变化。使用FET的示例，可以在两个电压之间连续扫描控制栅极上的电压，以改变设定反射系数的负载的阻抗。再次参考FET示例，电压可以在低参考电压和高参考电压之间切换，以使FET一直接通或断开，从而替代地将可变反射率元件的本体连接到另一个电路波节或使其保持浮置。使用可以移动到各种位置的电反射元件的示例，可以通过相对于入射波的极化改变元件的取向来改变反射率的相位和幅度。元件可以配置为在由可变步长分隔开的物理位置之间切换，所述可变步长对应于反射率的相位的期望变化。替代地，电反射元件可以根据规则模式移动到各种固定位置，例如通过10°、45°或90°间隔以圆圈旋转。控制器可以配置为旋转元件并通过对所采用的固定旋转步数进行加和来保持跟踪其当前位置值。替代地，控制器可以配置为将元件旋转到某些固定位置，并通过存储元件移动到的固定值来直接保持跟踪其当前位置。

图12示出了可用于在流程图1100中执行方法步骤1101和1121的一组方法的流程图1200。流程图1200从步骤1201开始，其中从AC电源电压源接收交流电力。该步骤可以通过与可选的功率调节和转换电路组合操作的能量源1101来进行。术语AC电源电压源意味着包括所有全球标准AC电压和频率，其包括在美国使用的60Hz AC的标准120V的电源电压源。

流程图1200继续步骤1202，其中交流电力被转换为微波能量。该步骤可以使用能量源601中的磁控管进行。该步骤可以通过许多其他功率转换选项来进行，例如通过使用逆变器技术和使用固态装置。由此，微波功率的频率、幅度和极化可以通过单个加热会话改变。步骤1202还可以包括在单个电烤箱中使用多个微波能量转换器。

流程图1200继续步骤1203，其中微波能量经由腔室中的注入端口输送到腔室。在步骤1202中产生的微波能量可以使用从微波转换器到注入端口的波导输送到注入端口。注入端口和波导可以是元件603和604。也可以使用多个波导将能量引导到腔室中的多个注入端口。这些方法可以与在步骤1202中使用多个微波转换器的方法相结合。

流程图1200然后返回到流程图1100中的步骤1102或1122，其中所施加的能量从可变反射率元件的组反射。该组可变反射率元件仅经由腔室从能量源产生的能量接收微波能量。例如，在能量源是磁控管的情况下，磁控管产生将被输送到腔室的所有微波能量，并经由腔室中的(多个)注入端口输送所有微波能量。换句话说，附加波导不向可变反射率元件的阵列中的元件提供功率。在这些方法中，除了来自注入端口的微波能量之外，腔室不接收任何微波能量。因此，可变反射率元件的阵列中的元件是非辐射元件。元件无法将能量辐射到腔室中，它们仅反射提供给腔室的能量。

设定成分

腔室中的可变反射率元件的组可以布置为(多个)阵列，具有各种特性，以便服务于其以下目的：改变它们反射的能量的相位，且从而虚拟地重新调整腔室的大小。一组可变反射率元件中的每个可变反射率元件可以对应于可变阻抗装置。一组可变反射率元件中的每个可变反射率元件可以对应于电反射元件。在某些方法中，可变反射率元件中的每个可变反射率元件可以唯一地对应于可变阻抗装置。可变阻抗装置可以是固态装置。可变反射率元件可以包括反射元件，其使用导电或绝缘支撑件附接到腔室的壁。反射元件可以由金属片形成。反射元件可以经由可变阻抗装置连接到接地平面或另一可变反射率元件。可变阻抗装置可以位于腔室的壁上。例如，可变阻抗装置可以位于腔室壁上的PCB上，或者可以容纳在将可变反射率元件的本体连接到壁的结构中。接地平面可以是腔室的壁或印刷电路板上的金属层。金属层可以是铜。

如前所述，可以改变可变反射率元件的反射率以调节反射能量的相位。可以响应位于电烤箱中或电烤箱上的控制系统来调节反射率。为此，可变反射率元件可以从第一状态改变到第二状态。可变反射率元件可以由二进制状态限定，并且用作反射能量的数字调谐器，或者可以能够在大量的状态之间连续转换并且用作反射能量的模拟调谐器。例如，由每个可变反射率元件引入的相移可以从0°到90°并且返回，或者可以是从0°到180°的任何地方，在光谱上的每个灰度之间具有平滑过渡。作为另一示例，每个可变反射率元件相对于入射电磁波的主极化的方向可以从0°改变到90°并返回，或者可以是从0°到180°的任何地方，在光谱上的每个灰度之间具有平滑过渡。值得注意的是，即使在二进制情况下，可变反射率元件仅是一组中的一个元件，因此可以增加元件的数量以提供对反射能量的控制的灵活性，尽管每个单独元件仅具有两个状态。

控制器可以设计为存储每个可变反射率元件的状态，以便使该数据可用于更高级别的控制系统，该控制系统的任务是在任何给定时间确定电烤箱中的最佳能量分布。可以在每次调节后存储该值，以便在改变元件的状态的每次操作之后更新当前状态值。在具有改变其物理位置的电反射元件的可变反射率元件的特定示例中，控制器可以独立地为腔室中使用的该组反射元件中的每个反射元件存储对应的当前位置值。然后，控制器还可以存储指令，该指令响应于该组反射元件的移动(例如旋转)而改变对应的当前位置值。例如，如果可变反射率元件经历从第一位置到第二位置的位置变化，则当前位置值可以从对应于第一位置的值变化到对应于第二位置的值。为了准确地跟踪该信息，需要仔细进行控制器采取的每个动作，以确保可变反射率元件的状态的存储值准确地反映该元件的真实状态。替代地，可以设计用于设定可变反射率元件的状态的机制，以便容易地跟踪，使得单个存储的变量可以反映其当前状态。在由诸如驱动电机311的致动器定位的元件的具体示例中，每个致动器的位置可以是RAM中的存储器位置处的变量。存储器位置可以是致动器可访问的或可由致动器读取的。然后，调整元件的位置将涉及将新值写入该存储器位置，并允许致动器访问存储器位置并将元件移动到新位置。

如前所述，控制器可以是控制逻辑，例如位于电烤箱中的电路板上的ARM处理器，并且反射元件的位置可以由测量电机设定，该电机经由电路板接收来自控制逻辑的指令。在反射元件由薄片金属铝形成的方法中，因为反射元件的重量轻，由测量电机提供的低扭矩不会成为问题。此外，测量电机被设计成接收可靠地旋转到特定位置的指令，使得控制器可以容易地保持跟踪每个反射元件已被旋转到的位置。该特征将有助于电烤箱的整个控制回路的操作。

电反射元件的可能状态可以由控制器事先存储，并且当控制器可操作时被调用。例如，可以存储一组固定位置用于电反射元件，其配置为改变其位置，例如“在90°”或“在基线处”。然后控制器可以调用这些值，并在要将可变反射率元件置于给定条件时使用电机实现它们。

在某些方法中，为了避免可变反射率元件中微波能量的不希望的吸收或耗散，可变反射率元件被设计成在由能量源施加的能量的频率或多个频率下具有基本上无功的阻抗。这确保了入射能量被有效地反射并用于加热物品，而不是在可变反射率元件本身中引起不希望的损耗或加热。在某些方法中，这将涉及维持需要在小于1欧姆的阻抗下改变其相关的可变反射率元件的状态的任何可变阻抗装置的低阻抗状态。

另外，可以采取某些步骤以确保可变反射率元件确实影响反射能量的幅度。在某些方法中，可能有利的是，允许可变反射率元件吸收能量并经由一个或多个可变反射率元件将其拉出腔室，以便在腔室中实现平衡。例如，可变反射率元件的子组可以包括可变阻抗装置，其将可变反射率元件导线连接到腔室壁中的注入端口。可变阻抗装置可以在中性状态下对在施加到腔室的能量的频率下的能量呈现高阻抗，但是当相关元件从腔室移除能量时，在相同频率下呈现低阻抗。

可以改变可变反射率元件的反射率以改变腔室的特性，以便适应施加到腔室的能量的不同频率。在一些方法中，施加到腔室的能量的频率将对该能量如何响应可变反射率元件具有明显的影响。例如，配置为调整以第一频率输送的能量以便在任何方向上将能量的分布式模式的局部极大移动10cm的阵列将不能在第二频率下移动局部极大超过单个cm。结果，阵列将无法明显改变局部极大的位置，以在电烤箱中实现均匀加热。为了缓解这个问题，可以在腔室中形成不同的阵列以处理不同频率的施加能量。不同的阵列可以是彼此的子组，其中当第二阵列操作时，一个阵列的未使用元件被锁定在中性状态。中性状态可以设定为模拟腔室的裸壁在当前施加的能量频率下的反射率，或者可以设定为完美地反射所有能量，而相位或幅度没有变化。

在某些方法中，该组可变反射率元件可包括物理上改变其位置的一组电反射元件。例如，可变反射率元件可包括通过电介质支撑件保持在腔室表面上方的反射元件。反射元件可以由金属片形成。电介质支撑件可以是用于旋转反射元件的介电心轴。旋转可围绕垂直于腔室壁的中心轴线或平行于腔室壁的壁进行。轴线也可以以不同的角度从腔室壁偏移。

图13示出了框图，其提供了根据上面刚刚提供的关于可变反射元件的描述如何进行步骤1115的解释。在步骤1300中，将可变反射率元件从第一状态改变为第二状态。这两个状态可以描述可变反射率元件可以呈现的所有状态，或者它们可以是多个状态中的两个状态。在步骤1301中，改变可变阻抗装置的阻抗。可变阻抗装置可以与可变反射率元件对应，并且可以唯一地对应于可变反射率元件。在步骤1302中，可变反射率元件的物理位置从第一位置改变到第二位置。

图13包括可以执行步骤1301的特定方式的框图。在图示1303中，可变反射率元件本体在一种状态下浮置并且在第二状态下接地。结果，改变从装置的一端流动到另一端所需的时间，并且反射率的相位将改变。在由附图标记1304示出的另一种方法中，可变阻抗元件是变容二极管，并且电容的变化改变了反射能量的相位。附图标记1305所示的方法扩展了该概念，以指示可以使任何复阻抗是可变的，以改变可变反射率元件的反射率。以下关于图14-20提供更具体的示例。在图13的图示1306中，可变反射率元件包括电反射元件，其旋转90°以相对于电磁能的入射波的极化改变其取向。在这种情况下，旋转轴线垂直于腔室壁，使得图示1306是该壁的平面图。在图示1307中，可变反射率元件包括电反射元件，其在一端固定，并通过延伸连接到相对端的支撑件而旋转。以下关于图21-22提供更具体的示例。

可变反射率元件的本体可以根据用于各种类型的天线的结构来配置。例如，可以采用贴片、偶极子、单极子、槽或裂环谐振器天线结构来形成可变反射率元件的本体。然而，通常不需要使用与辐射装置相关的附加物理结构。在特定示例中，可变反射率元件可以是单极反射器，其具有经由可变阻抗装置以接地的可选连接。在另一个示例中，可变反射率元件可以配置为蝴蝶结配置的两个相邻单极的单个部分，在两个半部之间具有可变阻抗连接。在这种方法中，单个可变阻抗装置将通过在一种状态下将它们隔离并在另一种状态下将它们导线连接在一起来调节两个可变反射率元件的反射率。阵列可以包括用于其复合元件的不同结构的混合，例如重复模式中的单极子和偶极子的混合。

可变反射率元件可以配置为在两个或更多个状态下操作。其中一个状态可能涉及装置的本体浮置，另一个状态可能涉及本体导线连接以接地。替代地，这些状态中的一个可能涉及装置的本体浮置，而另一个状态可能涉及将本体导线连接到另一个可变反射率元件。在又一种方法中，该装置可以呈现两种以上的状态，并且这些状态可以包浮置、导线连接到地平面，以及导线连接到一个或多个其他可变反射率元件。为了使每个元件可以呈现的多个状态复合，用于在这些不同状态之间转换装置的相关联的可变阻抗装置本身可以呈现两种以上的状态。换句话说，可变阻抗装置可以隔离可变反射率元件的本体，将其导线连接到另一波节，或者经由中间阻抗将其连接到波节。

图14从侧视图(图14的顶部图像)和平面图(图14的底部图像)两者示出了示例可变反射率元件1400。元件1400通过交替地浮置或导线连接到地平面来改变由装置提供的相移。元件1400包括单极天线的形状的主本体1401和嵌入支撑结构1403中的可变阻抗装置1402。支撑结构连接到接地平面1404。接地平面可以是腔室的壁或放置在壁上的印刷电路板上的导电层。可变阻抗装置1402可以是诸如PIN二极管或FET的开关。开关可以在两个状态之间改变，这两个状态同样会导致可变反射率元件1400在具有不同反射率的两个状态之间改变。在第一状态中，开关将是开路的并且具有高阻抗，并且本体1401将是浮置的。在第二状态中，开关将闭合的并具有低阻抗，并且本体1401将导线连接到接地平面1404。地平面1404可以特定于装置1400，或者它可以由多个可变反射率元件共享。如果可以逐渐修改可变阻抗装置1402的阻抗，则具有相同配置的元件也可以呈现多个相移。该装置还可以被修改为具有多个相关联的可变阻抗装置，其可以将装置的本体连接到不同位置的接地平面。

图15从侧视图和平面图示出了另一示例可变反射率元件1500。元件1500通过交替本体1501沿着本体1501的长度的哪个点导线连接到接地平面1502来改变由元件提供的相移。元件1500再次包括嵌入结构1504中的可变阻抗装置1503。然而，元件1500包括额外的导电结构1505，其持续地将本体1501导线连接到接地。可变阻抗装置1503可以呈现与上面的元件1502相同的特性，并且可以响应类似的控制信号。然而，由于本体1501连续地导线连接到接地，因此对可变反射率元件1500的反射率的影响将是不同的。

在一种方法中，元件1500从其在1505处永久端接到接地的点到点1506处的交替端处大约为λ/4长。在这种情况下(仅在一端接地)，元件1500用作谐振元件，并且反射波与入射波同相。当可变阻抗装置1503被切换时，其沿着本体1501的电长度进一步产生到接地平面的附加端接。因此，元件1500从一个状态切换到另一状态。在这种情况下，元件1500变为非谐振的，并且主反射来自导电接地平面。反射波现在与入射波异相，导致反射能量的可观相移。在一种方法中，相移接近180度(π弧度)。

结构1504和1505都可以是支撑结构，或者仅一个可以是支撑结构，而另一个仅提供导电连接。特别地，结构1505可以是将本体1501焊接到接地平面1502的焊接点。

图16从侧视图和平面图示出了一对示例可变反射率元件1600。元件1600通过在连接和未连接状态之间交替来改变由该对可变反射率元件提供的相移。如图所示，一对可变反射率元件1600包括本体1601和本体1602。两个本体搁置在支撑件1603上。支撑件1603是绝缘的，且不传导RF能量。由此，结构1604不需要是接地平面。然而，结构1604仍然可以是腔室的壁或在其上形成的专用表面。该对装置1601和1602与嵌入式可变阻抗装置共享另一结构1605。当可变阻抗装置在打开和闭合状态之间改变时，元件1600的该对可变反射率元件将各自改变它们的反射率，因为它们正在从它们浮置的状态转换到它们导线连接到相邻的可变反射率元件的状态。在所示实施例中，整体结构将保持浮置，但是每个单独元件可以被概念化为不再浮置，因为它连接到将影响其偏置点的外部结构。每个设备也可以被修改为具有多个相关联的可变阻抗装置，这些设备将装置的本体连接到不同位置的另一个装置。

图17从平面图示出了一组示例可变反射率元件1700。该组装置包括四个单极天线元件1701、1702、1703和1704，它们都搁置在单个绝缘支撑结构1705上。如图16所示，底层结构1706不需要是接地平面，但它仍然可以是腔室的壁或在其上形成的专用表面。装置经由可变阻抗装置1707的网络连接在一起。改变网络1707中的开关状态的控制系统能够独立地调整开关。由于每个元件的反射率不仅会受到它所连接的元件的影响，而且还会受到这些元件进而连接到哪些元件的影响，因此该组装置可以呈现的可能的反射率值的数量可以用64种不同的状态来描述。

图18从侧视图和平面图示出了示例可变反射率元件1800。如图所示，该装置包括具有槽1802的槽天线形状的本体1801。槽1802的宽度(图18中的槽1802的垂直尺寸)可以远小于电烤箱施加到腔室的能量的波长。与该波长相比，槽1802的长度(水平尺寸)可以是可观的。特别地，槽1802的长度可以是该波长的一半。本体1801可以是金属片或可以用作接地平面的一些其他导电材料。装置1800还包括将本体1801与层1804分离的支撑结构1803。支撑结构1803可以是单独的结构，或者它们可以是一个连续的材料件的两个部分。支撑结构可以是绝缘材料。层1804可以是腔室的壁或放置在壁上的层。在替代方法中，本体1801本身可以是腔室本身的壁或直接放置在壁上的层。在后一种情况下，槽1802可以是通过去除该层而暴露的壁的一部分。在前一种情况下，槽1802可以是壁的挖开部分，例如壁结构中的断片或墙壁外部的谷形弯曲。元件1800还包括可变阻抗装置1805，其可用于改变赋予即将发生的能量的相移。

可变阻抗装置1805可以是诸如PIN二极管或FET的开关。开关可以在两个状态之间改变，这两个状态同样会导致可变反射率元件1800在具有不同反射率的两个状态之间改变。当可变阻抗装置在打开和闭合状态之间改变时，可变反射率元件1800将改变施加到即将发生的能量的相移，因为与波长相比，槽1802的有效长度已被改变。通过本体1801的槽周围的电流现在具有它们可以围绕槽进行的两个环路的事实也将改变装置1800的反射率。

图19从侧视图和平面图示出了示例可变反射率元件1900。侧视图是截面图，并且是在平面图上从参考线A截取的。图示的可变反射率元件1900是上述实施例之一的示例，其中槽1901由穿孔形式的壁1902的挖开部分形成。壁1902可以连续的穿孔金属片的层，其具有像槽1901那样的槽。层1904可以是诸如金属片的实心壁材料。替代地，层1904可以包括在穿孔附近放置在壁1902的背面上的多个凹部中的一个，以防止微波能量从腔室泄漏。槽1901的尺寸可以类似于槽1802的尺寸。槽1901的深度可以是A/4，其中A是施加到腔室的能量的波长。例如，以最短波长施加到腔室的能量波的波长。可变阻抗装置1905可呈现与可变阻抗装置1805相同的物理和操作特性。

阵列的各个元件可以以各种方式跨越腔室壁隔开、分布和定向。如前所述，阵列可能覆盖腔室的每个壁，限于单个壁，或跨越多个壁。腔室中可能还有多个阵列，它们各自具有不同的间距、分布和取向。如前所述，阵列中的元件可以放置在电烤箱的壁上的每平方英寸的中心。然而，密度也可小于每平方英寸一个元件，例如每6平方英寸少于一个元件。就各个元件围绕中心点不对称而言，各个元件相对于彼此的取向可以是恒定的，或者可以在腔室内的元件之间变化。在各个元件的取向恒定的实施方式中，取向可以相对于腔室本身在不同的实施方式中变化。例如，所有元件可以沿着腔室的x、y或z轴取向。

可以在整个阵列中改变各个元件的取向，使得不利于特定的极化。例如，图20提供了图18的样式的可变反射率元件的阵列2000的图示，其以跨越阵列的重复模式以两个不同的取向分布。如图所示，阵列中的一组元件具有第一取向2001，并且阵列中的第二组元件具有第二取向2002。每个元件还包括跨越该元件的槽的可变阻抗元件2003。阵列中的每个元件具有与其邻居的一半相同的取向，并且与其邻居的另一半具有不同的取向。第一取向和第二取向相差90°。在其他方法中，阵列中的元件可以具有两个以上的取向。取向的变化也可以跨越阵列随机分布，或者遵循比图20所示的更复杂的模式。例如，取向可以在从一个邻居到下一个邻居跨越阵列以连续的逐步方式改变小于90°的一定数量的度数。

可变阻抗元件可以是能够在给定频率下呈现不同阻抗值的任何元件。可变阻抗元件可以是机械或机电装置。可变阻抗元件还可以包括无源或有源电子电路。可变阻抗元件可以是螺线管或继电器，其与相关联的可变反射率元件的本体形成可变的物理连接。可变阻抗元件可以是具有可变低阻抗电容连接的机电开关。

可变阻抗元件是固态装置的方法产生某些益处，因为在电烤箱中或电烤箱上操作所需的运动部件会减少。在一个示例中，可变阻抗元件可以是变容二极管或具有可变阻抗的无源装置的网络，诸如电位计或可变电感器。变容二极管可以是设计有电容器板之间的可变距离的电容器，以调节电容器的电容。在另一个示例中，可变阻抗元件可以替代地包括开关，例如场效应晶体管。开关器件可以是任何功率开关装置，例如FET、BJT或PIN二极管。特别地，开关可以是横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)FET，其特别适用于高功率应用。在另一个示例中，可变阻抗装置可以是PIN二极管或用于射频或高功率应用的其他装置。功率装置可以设计成在大于500V的关断状态下保持电压并且提供小于250mΩ的导通状态电阻。

在本文所公开的一些方法中，电烤箱所需的以可变方式将能量输送到被加热的物品移动部件很少。在某些方法中，电烤箱不包括当在步骤1101中施加第一电磁波时和当在步骤1120中施加第二电磁波时之间处于机械运动的任何部件。特别是，如果可变阻抗装置是固态装置，则它们可以响应从控制系统接收的纯电命令改变可变反射率元件的相位，并且在仍然能够修改可变反射率元件的反射率时不需要进行任何机械运动。另外，由于可以使用可变反射率元件的阵列来调向能量的分布，因此可以实现更均匀的加热，而无需使用模式搅拌器或搁置物品的可移动托盘。此外，如果用仅利用固态装置的微波能量转换器代替标准磁控管，则有可能没有移动部件位于从AC电源电压到被加热物品的整个能量路径上。

图21从侧视图(图21的顶部图像)和平面图(图21的底部图像)两者示出了示例可变反射率元件2100。元件2100通过将其物理位置从第一位置改变到第二位置来改变能量分布。元件2100包括反射元件2101，在这种情况下，反射元件2101是相对平坦的导电材料件，其可以由诸如铝、钢或铜的金属片形成。反射元件2101通过介电心轴2103保持在腔室的表面(由腔室壁2102限定)上方，该介电心轴2103延伸穿过腔室壁中的不连续部2104。心轴是电介质的，穿过小的穿孔，并且通常配置为避免产生使微波能量从腔室中泄漏出来的天线。箭头2105所示，通过向心轴施加力，腔室外部的电机能够经由介电心轴2103旋转反射元件2101。该力可以通过附接到心轴2103的转子施加。电机能够在从一组固定位置中选取的一组位置之间旋转心轴。例如，电机可以调节心轴，使得反射元件2101前后旋转900弧度。

图22示出了包括来自图21的可变反射率元件2100的一组可变反射率元件，以及附加的可变反射率元件2200。示出了两个元件以说明在特定实施方式中的一组可变反射率元件可以由控制器独立地处理的事实，并且进一步不需要是一致的元件。在保持在腔室表面上方的反射元件的特定示例中，介电心轴可以将装置保持在不同的高度。一组元件中的每个元件都可以有自己独特的高度。在所示的情况下，为了说明的目的，该组包括两个元件。然而，腔室中的元件组可以是至少三个单元的组，并且在某些实施方式中将包括多于三个单元。提供元件2100和元件2200以示出每个反射元件可以与该元件独有的不连续部、介电心轴和电机相关联。如图所示，元件2200可以在与同时旋转的元件2100的方向相反的方向2202上旋转。

图23提供了根据上述特定方法操作的电烤箱的性能的示例。图23包括两个图像2300和2310。图2300示出了根据总体上根据上述公开内容的电烤箱均匀烹饪的两个蛋。烤箱包括一组19个反射元件，类似于图9中所示的配置，并且被编程为使用红外摄像机评估被加热的物品，并调节反射元件以向蛋均匀地施加热量。图像2310示出了在同一托盘中放置在腔室中的两个蛋，并且在与图像2300中的蛋相同的时间量下暴露于相同的总能量水平。然而，用于烹饪图像2310中的蛋的电烤箱试图通过在传统旋转托盘上的整个加热过程中移动蛋来均匀地分配热量。这些图像相当不言自明。他们表明放在传统旋转托盘上的两个鸡蛋没有均匀烹饪。其中一个蛋的蛋黄破裂了。两个蛋黄的稠度不均匀，并且蛋白在几个地方被烧焦。相反，图像2310中的蛋被均匀地烹饪，蛋黄在整个过程中表现出相同的稠度。

尽管已经关于本发明的特定实施例详细描述了本说明书，但是应该理解，本领域技术人员在理解了前述内容后，可以容易地想到对这些实施例的改变、变化，以及等同。虽然可变反射率元件的特定截面在腔室内显示出相关的可变阻抗装置，但是可变阻抗装置可以在腔室外部，并且经由腔室中的端口电连接到装置的本体。

上面讨论的任何方法步骤都可以由处理器进行，其利用存储用于那些方法步骤的指令的计算机可读非暂时性介质进行操作。计算机可读介质可以是电烤箱内的存储器或网络可访问存储器。尽管本公开中的示例包括通过施加电磁能来加热物品，但是可以组合使用或者替代地使用任何其他形式的加热。术语“物品”不应限于单个的同质元件，而应解释为包括任何待加热物质的集合。在不脱离本发明的范围的情况下，本领域技术人员可以实施对本发明的这些和其他修改和变化，本发明的范围在所附权利要求中更具体地阐述。