修正S参数测量及在固态RF烤箱电子器件中的使用的制作方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年3月6日提交的美国申请no.62/467,442和于2018年2月23提交的美国申请no.15/903,219的优先权，其全部内容通过引用整体并入本文。
示例性实施例总体涉及烤箱，并且更具体地涉及使用由固态电子部件提供的射频(rf)加热的烤箱以及在这种烤箱中使用的设备的校准。
背景技术：
能够使用一个以上的热源(例如对流、蒸汽、微波等)进行烹饪的组合烤箱已经使用了几十年。每种烹饪源具有其本身独有的一组特征。因此，组合烤箱通常可以利用每种不同烹饪源的优点来试图提供在时间和/或质量方面有改进的烹饪过程。
然而，即使利用微波和气流的组合，传统微波烹饪相对于食品渗透的局限性可能仍然使得这种组合不那么理想。此外，典型的微波在其对食品施加能量的方式方面有点任意或难以控制。因此，可能希望提供对操作者获得优异的烹饪结果的能力的进一步的改进。因此，已花费精力来形成一种烤箱，这种烤箱具有与用可控的rf能量对食品进行烹饪有关的改进的能力。
可控的rf能量可以单独地或与对流能量的施加组合地用于获得优异的结果。然而，如果所施加的rf能量的水平不是准确已知的，则通过允许对rf能量的施加进行控制所提供的优势可能很快就丧失或减小。如此，为了真正获得优异的烹饪结果，必须能够准确地知晓正被施加在烤箱的烹饪腔内的rf能量水平。因此，可能希望提供用于准确地校准烤箱的部件的方法和/或部件。为了相同的目的，以前已使用过s参数计算。然而，s参数通常是通过网络分析器计算出的，该网络分析器具有用于在封闭系统中测量被测装置的前向功率和反射功率的两个端口。然而，对于烤箱腔，一般不可能识别出有效导致可以传统方式测量s参数的封闭系统的端口。因此，可能期望一种用于确定修正s参数的新方法。
技术实现要素：
因此，一些示例性实施例可提供用于将热量施加到烤箱内的食品的改进的结构、方法和/或系统。此外，这类改进可能需要新的配置以支持或运作这些结构或系统。具体地说，对于使用固态部件而非磁控管来产生rf能量的烤箱，可能希望限定一种计算可用于校准这些烤箱部件的修正s参数的方法。
在示例性实施例中，提供了一种烤箱。烤箱可包括：烹饪室，该烹饪室被配置成接纳负载；以及，rf加热系统，该rf加热系统被配置成使用固态电子部件将rf能量提供到烹饪室内。固态电子部件可包括功率放大器电子器件，该功率放大器电子器件被配置成经由天线组件将信号提供到烹饪室内。功率放大器电子器件可包括至少第一功率放大器和第二功率放大器，第一功率放大器和第二功率放大器通过天线组件中的第一天线和第二天线中的相应天线可操作地耦接至烹饪室。第一天线和第二天线可分别经由第一耦接结构和第二耦接结构可操作地耦接至第一功率放大器和第二功率放大器中的相应功率放大器。定向耦接器可被设置在端口部，该端口部被限定在第一耦接结构和第二耦接结构中的至少一个处。定向耦接器可被配置成向测量组件提供前向功率参数和反射功率参数，该测量组件被配置成计算在端口部的修正s参数。
在示例性实施例中，提供了一种用于烤箱的测量组件。烤箱可包括烹饪室和射频(rf)加热系统，该烹饪室被配置成接纳负载，且该rf加热系统被配置成使用固态电子部件将rf能量提供到烹饪室内。固态电子部件可包括功率放大器电子器件，该功率放大器电子器件被配置成经由天线组件将信号提供到烹饪室内。测量组件可包括设置在端口部的定向耦接器，该端口部被限定在第一耦接结构，该第一耦接结构将功率放大器电子器件的第一功率放大器可操作地耦接至天线组件的第一天线。定向耦接器可被配置成被动地从端口部提取前向功率参数和反射功率参数到测量组件，该测量组件被配置成计算端口部处的修正s参数。
一些示例性实施例可改善通过采用示例性实施例的烤箱进行烹饪时的烹饪性能或操作者体验。
附图说明
已经如此以概括的方式描述了本发明，现在将参考附图，附图不一定按比例绘制，并且在附图中：
图1例示根据示例性实施例的能够采用至少两个能量源的烤箱的立体图；
图2例示根据示例性实施例的图1的烤箱的功能框图；
图3示出根据示例性实施例的通过从烤箱前部通向烤箱背部的平面得到的烤箱的横截面图；
图4是根据示例性实施例的烤箱的顶格区域的俯视图；
图5例示根据示例性实施例的天线组件的一些部分和烤箱的烹饪室的框图，以便于对端口识别的描述；
图6a例示根据示例性实施例的单端口修正s参数计算技术的框图；
图6b例示根据示例性实施例的双端口修正s参数计算技术的框图；
图7例示根据示例性实施例的被配置成确定修正s参数的测量组件的框图；
图8例示根据示例性实施例的使用修正s参数的单端口简化校准的结构；
图9例示根据示例性实施例的两个系统端口以及可被建立以执行传输校准程序的连接；
图10是根据示例性实施例的用于提供用于实例化校准系统的电子电路的控制电子器件的框图。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更全面地描述一些示例性实施例，附图中示出了一些而不是所有的示例性实施例。实际上，本文描述和图示的示例不应被解释为限制本公开的范围、适用性或配置。相反，提供这些示例性实施例以便本公开将满足适用的法律要件。相同的附图标记始终表示相同的要素。此外，如本文所使用的，术语“或”应被解释为每当其操作数中的一者或多者为真时结果为真的逻辑运算符。如本文所使用，可操作耦接应当被理解为涉及直接或间接连接，在任一情况下，所述直接或间接连接能够实现可操作地彼此耦接的部件的功能性互连。
一些示例性实施例可以改进烤箱的烹饪性能和/或可以改进采用示例性实施例的个人的操作者体验。就这而言，基于在控制电子器件的指令下施加rf能量，烤箱可以相对快速和均匀地烹饪食品，该控制电子器件被配置成采用本文描述的校准策略和结构。
散射参数或s参数是散射矩阵或s矩阵的具体元素，该散射矩阵或s矩阵被用来描述对由电信号提供的各种刺激的电网络响应。s参数一般使用匹配的负载来表征使用根据波电压或耦接电压(例如前向波和反射波)测得的量的电网络。尝试被测量或理解的散射是理解当rf能量及其运行电压和电流遇到在常见情况下由从网络去往传输线所引起的中断时该rf能量及其运行电压和电流如何受到影响的一种尝试。然而，在示例性实施例中，这种中断一般是不同的，因为它是在从功率放大器、传输线和天线转变到烹饪腔时遇到的中断。因此，示例性实施例提供一些机构，借助这些机构来计算修正s参数，这些修正s参数表述烤箱腔内产生的独有特性并可用于校准烤箱部件。
具体地说，示例性实施例可允许识别向烹饪腔馈送rf能量的部件链内的正确位置以将其识别为端口，在该端口处作出修正s参数测量。一旦识别出端口，就可作出对应的测量以允许计算修正s参数。此后，修正s参数可用于校准目的，使得能够准确地达成对rf能量施加的控制(这是烤箱的特有特征)。在下文中，将在使用rf能量和用于加热的另一种形式的能量施加(例如对流加热)两者的组合烤箱的背景下描述具体示例。然而，应当理解，示例性实施例也可结合任何固态rf能量烹饪器具来实践，而不管rf能量是所采用的烹饪机构的唯一能量还是仅为所采用的烹饪机构的一种能量。
图1例示根据示例性实施例的烤箱1的立体图。如图1所示，烤箱100可以包括烹饪室102，食品可以放置在烹饪室102中，以供由烤箱100可以采用的至少两个能量源中的任一个能量源施加热量。烹饪室102可以包括门104和接口面板106，当门104关闭时，接口面板106可以位于门104附近。门104可通过手柄105操作，手柄105可平行于地面跨烤箱100的前部延伸。在一些情况下，在替代实施例中，接口面板106可以基本上位于门104上方(如图1所示)或在门104旁边。在示例性实施例中，接口面板106可以包括触摸屏显示器，其能够向操作者提供视觉指示并且还能够接收来自操作者的触摸输入。接口面板106可以是向操作者提供指令的机构，也可以是向操作者提供关于烹饪过程状态、选项和/或类似物的反馈的机构。
在一些实施例中，烤箱100可以包括多个搁架，或可以包括搁架(或盘部)支撑件108或引导槽以便于容纳有待烹饪的食品的一个或多个搁架110或盘部的插入。在示例性实施例中，空气输送孔口112可以被定位成邻近这些搁架支撑件108(例如，在一个实施例中在这些搁架支撑件的水平的正下方)，以使得能够经由热空气循环风扇(图1中未示出)迫使热空气进入烹饪室102中。热空气循环风扇可经由设置在烹饪室102的背壁或后壁(即，与门104相对的壁)处的室出口端口120从烹饪室102吸入空气。空气可以经由空气输送孔口112从室出口端口120循环回到烹饪室102中。在经由室出口端口120从烹饪室102移除之后，空气可以被其他部件清洁、加热并且推动通过系统，然后清洁的、热的和速度受到控制的空气返回到烹饪室102。包括室出口端口120、空气输送孔口112、热空气循环风扇、清洁部件以及它们之间的所有管道的该空气循环系统可以形成烤箱100内的第一空气循环系统。
在示例性实施例中，可以至少部分地使用射频(rf)能量来加热放置在盘部或搁架110之一上(或者在不使用搁架110的实施例中仅仅是放置在烹饪室102的底部上)的食品。同时，可提供的气流可被加热以实现待完成的进一步的加热或甚至褐变。注意，金属盘可以放置在一些示例性实施例的搁架支撑件108或搁架110中的一个上。然而，烤箱100可以被配置成采用频率和/或缓解策略来检测和/或防止原本通过将rf能量与金属部件一起使用可产生的任何电弧。
在示例性实施例中，rf能量可以经由设置在烹饪室102附近的天线组件130被传输到烹饪室102。在一些实施例中，可以在天线组件130中提供多个部件，并且这些部件可以被放置在烹饪室102的相对侧上。天线组件130可以包括被配置成将rf能量耦接到烹饪室102中的功率放大器、发射器、波导、带状传输线、同轴电缆和/或类似物的一个或多个实例。
烹饪室102可以被配置成在其五个侧面(例如，顶侧、底侧、后侧以及右侧和左侧)上提供rf屏蔽，但门104可包括阻流器140以为前侧提供rf屏蔽。因此，阻流器140可以配置成与在烹饪室102的前侧处限定的开口紧密配合，以当门104关闭并且rf能量经由天线组件130被施加到烹饪室102中时防止rf能量从烹饪室102泄漏。
在示例性实施例中，可以提供密封垫142以围绕阻流器140的周缘延伸。在这方面，密封垫142可以由诸如丝网、橡胶、硅之类的材料形成，或者由可以在门104和进入烹饪室102的开口的周缘之间具有某种程度可压缩性的其它这样的材料形成。在一些情况下，密封垫142可以提供基本上气密的密封。然而，在其他情况下(例如，在采用丝网的情况下)，密封垫142可以允许空气从中穿过。特别是在密封垫142基本上气密的情况下，可能希望提供与上述第一空气循环系统相联系的空气净化系统。
天线组件130可以配置成使用固态部件产生进入烹饪室102中的可控rf放射。因此，烤箱100可以不采用任何磁控管，而改为仅使用固态部件来产生和控制被施加到烹饪室102中的rf能量。固态部件的使用可以提供独到的优点，因为使用固态部件相比使用磁控管可允许rf能量的特性(例如，功率/能量水平、相位和频率)更大的程度地受到控制。然而，由于烹饪食品需要相对高的功率，固态部件本身也将产生相对高的热量，为了保持固态部件冷却并避免对其的损坏，必须有效地去除该相对高的热量。为了冷却固态部件，烤箱100可以包括第二空气循环系统。
第二空气循环系统可以在烤箱100的烤箱体150内操作以循环冷却空气，用于防止为烹饪室102的rf能量施加进行供电和控制的固态部件过热。第二空气循环系统可以包括形成在烤箱体150的底部(或底座)部分的入口阵列152。具体地，烤箱体150的底座区域可以是烤箱体150内设置在烹饪室102下方的基本上中空的腔体。入口阵列152可以包括多个入口端口，这些入口端口被设置在烤箱体150的每个相对侧上(例如，当从前方观察烤箱100时布置在右侧和左侧)靠近底座的位置，并且还被设置在烤箱体150的前部上靠近底座的位置。设置在烤箱体150的侧面上的入口阵列152的一些部分可相对于烤箱体150的主体部分成一定角度地被形成在每个相应侧面上。在这方面，设置在烤箱体150的侧面上的入口阵列152的一些部分可以按大约20度(例如，在10度和30度之间)的角度朝向彼此向内倾斜。这种向内倾斜可确保即使当烤箱100被插入到宽度尺寸刚好足以容纳烤箱体150的空间中时(例如，由于壁或其它设备邻近烤箱体150的侧面)，也在底座附近形成空间以允许空气进入入口阵列152。当门104关闭时，在烤箱体150的前部靠近底座的位置处，入口阵列152的相应部分可以位于与烤箱100的前部相同的平面中(或至少位于与烤箱100的前部平行的平面中)。不需要这样的向内倾斜来提供使空气进入在烤箱体150前部的入口阵列152的通道，因为该区域必须保持畅通以允许门104打开。
从底座开始，管道可以为空气提供穿过入口阵列152进入底座以(在来自冷空气循环风扇的影响下)向上移动穿过烤箱体150一直到顶格部分的路径，控制电子器件(例如固态部件)就位于顶格部分之内。顶格部分可以包括用于确保从底座流到顶格并最终经由出口散热孔154离开烤箱体150的空气在控制电子器件附近通过以从控制电子器件移除热量的各种结构。然后，将热空气(即，已经从控制电子器件移除了热量的空气)从出口散热孔154排出。在一些实施例中，出口散热孔154可以设置在烤箱体150的右侧和左侧靠近顶格的位置以及烤箱体150的后部靠近顶格的位置。将入口阵列152布置在底座处并且将出口散热孔154布置在顶格处确保了较热空气上升的正常趋势将防止(从出口散热孔154)排出的空气由于被吸入到入口阵列152而再循环流过系统。此外，由于在烤箱侧面(其包括入口阵列152和出口散热孔154这两部分)，底座的形状为使得入口阵列152的向内倾斜被设置在同样略微内收的壁上以形成阻挡入口和出口之间的任何空气路径的悬伸部158，因此入口阵列152至少部分地与从出口散热孔154开始的任何直通路径隔离。照此，可以可靠地预期吸入到入口阵列152中的空气为环境室温下的空气，而不是再循环的、排出的冷却空气。
图2例示根据示例性实施例的烤箱100的功能框图。如图2所示，烤箱100可以包括至少第一能量源200和第二能量源210。第一能量源200和第二能量源210可以各自对应于各自不同的烹饪方法。在一些实施例中，第一能量源200和第二能量源210可以分别是rf加热源和对流加热源。然而，应当理解，在一些实施例中还可以提供附加的或替代的能量源。此外，一些示例性实施例可以在仅包括单个能量源(例如，第二能量源210)的烤箱的背景下实践。照此，示例性实施例可以在使用例如燃气或电力施加热量以进行加热的其他传统烤箱上实践。
如上所述，第一能量源200可以是被配置成产生相对广谱的rf能量(例如电磁能量)的rf能量源(或rf加热源)，或者可以是特定的窄带相控能量源，以烹饪放置在烤箱100的烹饪室102中的食品。因此，例如，第一能量源200可以包括天线组件130和rf发生器204。一个示例性实施例的rf发生器204可以被配置成以所选择的水平并且以所选择的频率和相位来产生rf能量。在一些情况下，可以在大约6mhz到246ghz的范围内选择频率。然而，在一些情况下可以采用其它rf能量带。在一些实例中，可从ism频带中选择频率以由rf发生器204施加。
在一些情况下，天线组件130可以被配置成将rf能量发射到烹饪室102中以及接收指示各个不同频率在食品中的吸收水平的反馈。然后可以使用吸收水平来控制rf能量的产生，以提供食品的平衡烹饪。然而，不一定在所有实施例中都要采用指示吸收水平的反馈。例如，一些实施例可以采用用于基于针对所选择的烹饪时间、功率水平、食品类型、食谱和/或类似物的特定组合而识别出的预定策略来选择频率和相位的一些算法。在一些实施例中，天线组件130可以包括提供天线组件130和烹饪室102之间的接口连接的多个天线、波导、发射器、带状传输线、同轴电缆和对rf透明的覆盖物。因此，例如，可以提供四个波导，并且在一些情况下，每个波导可以接收由在控制电子器件220的控制下操作的rf发生器204的其自己的相应功率模块或功率放大器产生的rf能量。在替换实施例中，可以采用单个多路复用发生器来将不同的能量输送到每个波导或各对波导中，以将能量提供到烹饪室102中。
在示例性实施例中，第二能量源210可以是能够诱导食品的褐变和/或对流加热的能量源。因此，例如，第二能量源210可以是包括气流发生器212和空气加热器214的对流加热系统。气流发生器212可以被具体化为或者包括热空气循环风扇或能够驱动气流(例如，经由空气输送孔口112)通过烹饪室102的另一装置。空气加热器214可以是电加热元件或其它类型的加热器，其加热要由气流发生器212朝向食品驱动的空气。空气的温度和气流速度两者都将影响使用第二能量源210，以及更具体地使用第一能量源200和第二能量源210的组合实现的烹饪时间。
在示例性实施例中，第一能量源200和第二能量源210可以直接或间接地由控制电子器件220控制。控制电子器件220可以被配置成接收描述所选择的食谱、食品和/或烹饪条件的输入，以便向第一能量源200和第二能量源210提供指令或控制来控制烹饪过程。在一些实施例中，控制电子器件220可以配置成接收关于食品和/或烹饪条件的静态和/或动态输入。动态输入可以包括关于施加到烹饪室102的rf能量的相位和频率的反馈数据。在一些情况下，动态输入可以包括由操作者在烹饪过程期间作出的调节。静态输入可以包括由操作者输入的作为初始条件的参数。例如，静态输入可以包括食品类型、初始状态或温度、最终期望的状态或温度、待烹饪部分的数量和/或尺寸、待烹饪物品的位置(例如，当采用多个托盘或水平面时)、食谱的选择(例如，限定一系列烹饪步骤)和/或类似物的描述。
在一些实施例中，控制电子器件220可被配置成还向气流发生器212和/或空气加热器214提供控制通过烹饪室102的气流的指令或控制。然而，不是简单地依赖于气流发生器212的控制来影响烹饪室102中的气流的特性，一些示例性实施例还可以采用第一能量源200来另行施加用于烹饪食品的能量，由此通过控制电子器件220来管理由每个源施加的能量的量的平衡或管理。
在示例性实施例中，控制电子器件220可以被配置成访问算法和/或数据表，这些算法和/或数据表定义了用于驱使rf发生器204在对应的时间内以对应的水平、相位和/或频率产生rf能量的rf烹饪参数，这些对应的水平、相位和/或频率和对应的时间由这些算法或数据表基于描述食品的初始条件信息和/或基于定义一系列烹饪步骤的食谱确定。照此，控制电子器件220可以被配置成采用rf烹饪作为用于烹饪食品的主要能量源，而对流加热应用是用于褐变和更快速烹饪的辅助能量源。然而，在烹饪过程中也可以采用其它能量源(例如，第三或其它能量源)。
在一些情况下，可以提供烹饪标记、程序或食谱来定义可以为食品定义的多个潜在烹饪阶段或步骤中的每一个烹饪阶段或步骤要采用的烹饪参数，并且控制电子器件220可以被配置成访问和/或执行烹饪标记、程序或食谱(所有这些在本文可以被统称为食谱)。在一些实施例中，控制电子器件220可以配置成基于除了提供动态输入(即，当程序已经被执行时改变烹饪参数)之外的由用户提供的输入来确定要执行哪个食谱。在示例性实施例中，控制电子器件220的输入还可以包括褐变指令。在这方面，例如，褐变指令可以包括关于空气速度、空气温度和/或设定的空气速度和温度组合的施加时间(例如，对于某些速度和加热组合的开始和停止时间)的指令。褐变指令可以经由操作者可访问的用户接口提供，或者可以是烹饪标记、程序或食谱的一部分。
如上所述，第一空气循环系统可配置成驱动热空气通过烹饪室102以在烹饪室102内维持稳定的烹饪温度。同时，第二空气循环系统可以冷却控制电子器件220。第一空气循环系统和第二空气循环系统可以彼此隔离。然而，每个相应的系统一般使用形成在相应系统中的各个隔间内的压差(例如，由风扇产生)来驱动每个系统所需的相应空气流。当第一空气循环系统的气流旨在加热烹饪室102中的食品时，第二空气循环系统的气流旨在冷却控制电子器件220。照此，冷却风扇290向控制电子器件220提供冷却空气295，如图2所示。
形成空气冷却路径(冷却风扇290经由该空气冷却路径来冷却控制电子器件220)的结构可以被设计成提供冷却空气295到控制电子器件220的有效输送，而且也使得在烤箱100的敏感区域或难以接近和/或清洁的区域中的污垢问题或灰尘/碎屑累积最小化。同时，形成空气冷却路径的结构也可以设计成使得接近和清洁更容易灰尘/碎屑累积的区域的能力最大化。此外，形成空气冷却路径(冷却风扇290经由该空气冷却路径来冷却控制电子器件220)的结构可以被设计成战略性地利用各种自然现象来进一步促成第二空气循环系统的高效和有效操作。就此而言，例如，热空气上升的趋势以及对系统内的风扇操作所必然产生的高压区和低压区的管理可以各自通过各种结构的设计和布置而被战略性地采用，以使难以接近的某些区域保持相对清洁，并使如若不然相对容易接近的其它区域更可能是需要被清洁的区域。
在图3中可以看到典型的气流路径和第二空气循环系统的各种结构。在这方面，图3示出了通过从烤箱100的前部通向后部的平面得到的烤箱100的横截面图。烤箱100的底座(或底座区域300)被限定在烹饪室102下方，并包括入口空腔310。在操作期间，空气通过入口阵列152被吸入到入口空腔310中，并且被进一步吸入到冷却风扇290中，然后被迫使径向向外(如箭头315所示)离开冷却风扇290进入到上升管道330(例如，烟囱)中，该上升管道330从底座区域300延伸到顶格(或顶格区域340)以使空气向上转向(如箭头315所示)。空气被迫使向上通过上升管道330进入到顶格区域340中，该顶格区域340是设置控制电子器件220的部件的地方。随后，空气冷却控制电子器件220的部件，然后经由出口散热孔154离开烤箱100的主体150。控制电子器件220的部件可以包括电力供应器电子器件222、功率放大器电子器件224和显示电子器件226。
当空气到达顶格区域340时，空气一开始从上升管道330被引导到功率放大器外壳350。功率放大器外壳350可以容纳功率放大器电子器件224。特别地，功率放大器电子器件224可以位于电子板上，所有这些部件都安装到该电子板上。因此，功率放大器电子器件224可以包括一个或多个功率放大器，这些功率放大器被安装到电子板上以为天线组件130供电。因此，功率放大器电子器件224可以产生相对大的热负载。为了便于该相对大的热负载的耗散，功率放大器电子器件224可以安装到一个或多个散热器352上。换句话说，电子板可以安装到一个或多个散热器352上。散热器352可包括远离电路板(功率放大器电子器件224安装在其上)延伸的大金属翅片。因此，翅片可以向下(朝向烹饪室102)延伸。翅片也可以沿横向方向远离烤箱100的中心线地(从前到后)延伸，以引导被提供到功率放大器外壳350中的空气并使空气经过散热器352的翅片。
图4例示顶格区域340的俯视图，并示出了功率放大器外壳350和天线组件130的各种部件，包括发射器组件400和波导组件410的波导。从功率放大器电子器件224向发射器组件400的每个发射器提供功率。发射器组件400可操作地将由功率放大器电子器件224的功率放大器产生的信号耦接到波导组件410的对应的一个波导中，以用于经由如上所述的天线组件130将对应的信号传输到烹饪室102中。
功率放大器电子器件224由多个电子电路部件(包括运算放大器、晶体管和/或类似物)限定，这些电子电路部件被配置成以特定情况或烹饪程序所期望的相应功率水平、频率和相位产生波形。在一些情况下，烹饪程序可选择用于控制功率放大器电子器件224以所选择的功率水平、频率和相位将rf放射引导到烹饪室102中的算法。可发起一个或多个学习过程以选择一个或多个对应的算法来引导功率施加。学习过程可包括检测关于以特定频率(和/或相位)将功率施加到烹饪室102内的效力的反馈。为了确定该效力，在一些情况下，学习过程可测量效率并将该效率与一个或多个阈值进行比较。效率可以被计算为前向功率(pfwd)与反射功率(prefl)之间的差除以前向功率(pfwd)。照此，例如被引入到烹饪室102的功率(即前向功率)可连同反射功率一起被测量，以确定被引入到烹饪室102中的食品(或工作负载)中已吸收的功率量。效率则可被计算为：效率(eff)＝(pfwd–prefl)/pfwd。
如可根据前面的描述理解的，对rf能量到食品的传输效率的测量可有益于确定在将热能输送到食品时被施加到烹饪室102内的rf能量的频率和相位参数的组合(或对)的特定(例如当前)选择的有效程度如何。因此，效率的测量可有益于为能量施加选择最佳组合或算法。因此，还期望效率的测量应当尽可能地准确以确保通过监测效率而施加有意义的控制。然而，如果在测量效率时牵涉到的特定参数的测量是不准确的，那么效率测量的价值可能是打折扣的。因此，希望使用准确的测量。如前面提到的，在测得并用于改善烤箱100的操作的参数中可包含修正s参数。然而，为了准确地测量修正s参数，必须设计和实施独特的和专门的测量范例。
图5例示根据示例性实施例的天线组件130的各个部分和烤箱100的烹饪室102的框图，以便于端口识别的描述。如前所述，s参数测量的理论是众所周知的。然而，相对于用于确定s参数的传统方法来说，诸如烤箱100的烹饪室102之类的开放烹饪腔不是典型的组成部分。在这方面，用于计算s参数的天然端口位置将在天线那里，天线向烹饪室102内进行辐射。然而，这远非理想的端口位置，并且将使通过在该位置处测量s参数而尝试作出的任何校准努力变得极为困难。因此，可使用位于别处的具体端口位置和设备来确定示例性实施例的修正s参数。
如图5所示，烹饪室102(或腔)位于烤箱100内。负载500可被放置在烹饪室102内，并且rf能量510可被提供到烹饪室102内以施加至负载500。在正常操作期间，负载500可以是食品。然而，在校准和/或测试期间，负载500可以是虚假负载或标准测试负载(例如具体量的水)。如上所述，可经由天线组件130及其各个部件——比如发射器组件400、波导组件410、功率放大器电子器件224(例如参见图3和图4)——将rf能量510提供到烹饪室102。功率放大器电子器件224可包括多个功率放大器，这些功率放大器可各自可操作地耦接至相应的rf链，该rf链包括发射器和对应天线的相应实例。在一些情况下，每个rf链也可包括带状传输线、同轴电缆、波导和/或类似物的相应实例，以将rf能量馈送至发射器或直接馈送至烹饪室102内。
在图5的示例中，功率放大器电子器件224的一些部分(参见图3)由第一功率放大器520和第二功率放大器522代表。然而，应当理解，在一些示例中可以使用更多的功率放大器(例如四个)。第一功率放大器520和第二功率放大器522可各自分别经由第一耦接结构540和第二耦接结构542操作地耦接至相应的第一天线530和第二天线532。如前面提到的，第一耦接结构540和第二耦接结构542各自可以是带状传输线、同轴电缆、波导和/或类似物中的一个或多个的实例。系统端口位置可以被定义在端口部550，该端口部550被设置在第一功率放大器520、第二功率放大器522的输出与第一天线530、第二天线532之间。
现在将参照图6a和图6b来描述修正s参数定义。图6a例示根据示例性实施例的单端口修正s参数计算技术的框图。图6b例示根据示例性实施例的双端口修正s参数计算技术的框图。如图6a所示，可相对于第一功率放大器520(pa_i)来定义第一端口(即端口i)。端口i的前向功率(或入射功率)被表示为ai。同时，端口i的反射功率被表示为bi。在此示例中，具有n个源，并且n不等于i。如图6a所示，可从这种布置确定的端口i的修正s参数(sii)是bi与ai之比。因此，每一端口处的修正s参数可被计算为与可归因于该端口的功率有关的反射功率与前向功率之比。然而，当存在多个端口时，在其它端口处也会体验到反射功率的贡献。因此，图6b展示也可在考虑另一端口处的反射功率的情况下计算修正s参数。
如图6b所示，端口i的前向功率是ai并且端口i的反射功率是bi，而端口j的反射功率(在第二功率放大器522(pa_j)处测得)是bj。可从这种布置确定的端口j的修正s参数(sji)是bj与ai之比。
在已如前所述地定义了端口部550处的系统端口位置后，必须建立一种机构，籍此执行测量。将参照图7描述这种机构的一个示例，图7例示根据示例性实施例的用于确定修正s参数的测量组件600的理念框图。值得注意的是，测量组件600在图7中是结合仅一个系统源(即第一功率放大器520)而示出的。然而应当理解，在各示例性实施例中，相等数量的测量组件600的实例可被提供给该数量的系统源。
测量组件600可经由定向耦接器610操作地耦接至端口部550。定向耦接器610可用于从端口部550提取测量数据，而不会影响越过端口部550的任何信号。照此，定向耦接器610可被配置成基于端口部550处的前向波(ai)和反射波(bi)在第一测量脚612中提取前向波参数(例如b-fwd)并在第二测量脚614中提取反射波参数(b-rfl)。在由定向耦接器610进行的提取之后，可将所提取的波参数传递通过(相应测量脚的)自适应衰减器620和相应的连接结构630并使其到达(相应测量脚的)下变频器640。第一测量脚612和第二测量脚614中的每一个测量脚的下变频器640可操作地耦接至模数转换器(adc)650。adc650的输出可以是定标向量(b_mis)，其与所提取的实际波参数(b-fwd或b-rfl)成比例，这取决于哪个测量脚被选择输出至adc650。
如图7所示，测量组件600可被定位成使得定向耦接器610从耦接结构(例如第一耦接结构540和第二耦接结构542)的隔离部分提取数据。隔离可例如通过循环器660来提供，该循环器660可被设置在功率放大器(例如第一功率放大器520)和端口部550之间。循环器660可确保任何反射波不影响或到达相应的功率放大器电路。
使用上文所述的端口定义，可计算修正s参数。此后，可基于修正s参数的校准来执行烤箱100的校准。图8和图9展示了示出根据示例性实施例的系统部件及其用于校准的使用的框图。如前所述，通过以下步骤来计算修正s参数：从上文定义的端口部550提取数据，并确定入射波(或前向波)参数与反射波参数之比(例如当ak＝0时，sij＝bi/aj，其中k≠i)。
校准可基于提取任何系统端口处的实际波参数(例如ai和bi)以确定测量的参数b_mis来执行。校准项可补偿向量的任何定标和测量误差补偿，例如定向耦接器610的方向性。许多类型的修正s参数校准能够在已确定修正s参数之后执行。然而，对于本文所述的烤箱100，可根据一系列步骤来执行校准程序，这些步骤包括：1)执行单端口校准，之后2)执行传输校准。单端口校准可适用于任何单个端口。单端口校准可用于校准反射参数测量并使得能够得到任何端口处的反射系数的准确测量。可使用一组标准校准负载来执行此校准。传输校准可用来校准任何耦接的系统端口之间的传输并可补偿传输损失和转移相位(transferphase)。
图8示出使用修正s参数(例如sii参数评估)的单端口简化校准的示例性结构。在该校准步骤中可采用短路/开路/负载(sol)技术来在可用的am和bm测量值的基础上计算比值b1/a1。在图8的示例中，可补偿端口失配和任何耦接器方向性误差以使这些测量相比简单标量参数评估更为精确和可靠。误差参数矩阵可将测量的反射系数
如可从上面的描述理解的那样，端口部的定义可以在相对于放大器输出和任何波导和/或天线部的战略性位置作出。随着端口的位置从微带状线部移动至波导部或天线部，校准基准的格式可改变。图8上的点(1、2、3和4)具有与其相关联的相应的不同的参数值(例如a-0，a-1，b-0，b-1,b-3和b-4)，这些点可表示出现在每一相应点上的、在根据耦接结构540的性质执行校准程序时要考虑的不同参数。在这个方面，或在微带状线部上，短路可以通过将输出微带状线上的选定位置短路至地来形成，并且开路可以通过中断同一微带状线部中的微带状线来形成。可能需要去除中断，由此将可靠的连续性给予微带状线的输出。对于波导部，短路部和开路部可使用要被布置在端口位置的金属平面和铁素体平面来形成。对于天线部，短路/开路/负载的定义变得难以界定，即使在理论上这是定义腔体激励端口的理想部。在实践中，可选择微带状线部来降低系统复杂度和成本，具有提高的可靠性和稳定性，同时还具有高的方向性和良好的匹配。校准端口部可以被限定在定向耦接器之后，并且刚好在转变到驱动烹饪室102的天线结构的之前。可在校准会话期间施加针对任何端口的校准基准(开路/短路/负载)，该校准会话是在电子组件测试期间形成的。在烤箱的电子设备的使用期限内，可计算校准参数和误差参数并将其存储在电子控制器内。
图9例示根据示例性实施例的两个系统端口以及可被建立以执行传输校准程序的连接。如图9所示，可在端口i和端口j之间提供基准连接700。基准连接700可被具体化为同轴电缆，该同轴电缆的损失和转移相位属性已在之前表征过，或者被具体化为基准波导连接(也在之前表征过)。
在该系统的n个端口中的任一端口处的单端口校准(按照图8)之后，可使用针对任何端口和基准连接700计算出的校正参数来校准传输s参数sii。于是，传输s参数sii可基于a_m-i、b_m-i、a_m-j和b_m-j的可用测量计算出。这些测量可通过将下变频器交替地连接至i端口和j端口的定向耦接器来执行。传输参数的向量格式与反射参数的向量格式都是可得的。一旦已如上所述对烤箱100进行了校准，这组sii和sij向量型s参数可供烤箱100使用。
图10是根据示例性实施例的用于提供用于实例化校准系统的电子电路的控制电子器件220的框图。在一些实施例中，控制电子器件220可包括处理电路800或与处理电路800通信，该处理电路800可配置成执行根据本文所述的示例性实施例的动作。照此，例如可归因于处理电子器件220的功能可由处理电路800执行。
根据本发明的实施例，处理电路800可被配置成执行数据处理、控制功能执行和/或其它处理和管理服务。在一些实施例中，处理电路800可被具体化为芯片或芯片组。换句话说，处理电路800可包括一个或多个物理封装件(例如芯片)，其包括在结构组件(例如基板)上的材料、部件和/或线路。结构组件可提供物理强度、尺寸的节省和/或对包含在其上的部件电路的电气干扰的限制。因此，在一些情况下，处理电路800可被配置成在单个芯片上实现本发明的实施例，或将其实现为单个“片上系统”。照此，在一些情况下，芯片或芯片组可构成用于执行用于提供本文所述的功能的一个或多个操作的装置。
在示例性实施例中，处理电路800可包括处理器810和存储器820中的每一个的一个或多个实例，所述处理器810和存储器820可以与设备接口830和用户接口840通信或以其他方式控制设备接口830和用户接口840。照此，处理电路800可被具体化为电路芯片(例如，集成电路芯片)，该电路芯片(例如，通过硬件、软件或硬件与软件的组合)被配置为执行本文中所描述的操作。然而，在一些实施例中，处理电路800可以被具体化为机载计算机的一部分。
用户接口840(其可被具体化为、包括、或者作为作为接口面板106的一部分)可与处理电路800通信，以接收用户接口840处的用户输入的指示和/或向用户(或操作者)提供听觉输出、视觉输出、机械输出或其它输出。照此，用户接口840可以包括例如显示器(例如，诸如接口面板106之类的触摸屏)、一个或多个硬件或软件按钮或键，和/或其它输入/输出机构。
设备接口830可以包括一个或多个接口机构，用于实现与所连接的设备850的通信，所连接的设备850例如是烤箱100的其他部件、烤箱100的传感器网络中的传感器、可移除的存储器设备、无线或有线网络通信设备、和/或类似物。在一些情况下，设备接口830可以是任何装置，诸如以硬件、或者硬件和软件的组合体现的被配置为从传感器接收数据和/或向传感器传输数据的设备或电路，所述传感器测量多个设备参数中的任何一个，比如频率、相位、温度(例如，在烹饪室102中或在与第二能量源210相关联的空气通道中的温度)、空气速度、和/或类似物。照此，在一个示例中，设备接口830可以至少从上述测量组件600接收输入，或者接收包括上述任何其它参数的输入，以便将这些参数传送到校准管理器860。可替代地或附加地，设备接口830可以为能够与处理电路800进行有线或无线通信的任何设备提供接口机构。在又一些其它替代方案中，设备接口830可以提供连接和/或接口机构，以使得处理电路800能够控制烤箱100的各种部件。
在示例性实施例中，存储器820可包括一个或多个非瞬时存储器设备，例如，可为固定或可移除的易失性和/或非易失性存储器。存储器820可以被配置为存储信息、数据、烹饪标记、程序、食谱、应用、指令或类似物，以使控制电子器件220能够执行根据本发明的示例性实施例的各种功能。例如，存储器820可以配置为缓存输入数据以供处理器810处理。附加地或可选地，存储器820可以被配置为存储供处理器810执行的指令。作为又一替代方案，存储器820可以包括一个或多个数据库，该数据库可以响应于来自传感器网络的输入或者响应于对各种烹饪程序中的任一个的编程来存储各种数据集。在存储器820的内容中，可存储应用程序以供处理器810执行，以便实现与每一相应应用程序相关联的功能。在一些情况下，这些应用程序可以包括控制应用程序，该控制应用程序利用参数数据来控制本文所描述的第一能量源200和第二能量源210对热量的施加。在这方面，例如，这些应用程序可以包括工作指南，该工作指南使用频率、相位、rf能量水平、温度和空气速度的对应表格来定义给定的初始参数(例如，食品类型、尺寸、初始状态、位置和/或类似物)所预期的烹饪速度。因此，可由处理器810执行并存储在存储器820中的一些应用程序可包括定义rf能量参数和空气速度和温度的组合的表格，以确定用于实现某些程度的熟度和/或用于执行特定烹饪食谱的烹饪时间。因此，可以执行不同的烹饪程序以产生不同的rf和/或对流环境，从而获得期望的烹饪结果。在又一些其它示例中，可以存储数据表格以定义校准值和/或诊断值，如前所述。可替代地或附加地，存储器820可以存储用于定义对刺激(包括生成保护性动作和/或通知功能)的响应的应用程序。在又一些其它示例中，存储器820可存储用于确定上文描述的参数以及用于根据本文给出的描述执行校准的算法。
处理器810可以以多种不同的方式来具体化。例如，处理器810可被具体化为各种处理装置，诸如以下中的一者或多者：微处理器或其它处理元件、协处理器、控制器或包括集成电路(例如asic(专用集成电路)、fpga(现场可编程门阵列)和/或类似物)的各种其它计算或处理装置。在示例性实施例中，处理器810可以被配置为执行存储在存储器820中的或者处理器810可以以其他方式访问的指令。照此，无论是通过硬件配置还是通过硬件和软件的组合配置，处理器810都可以表示在被据此配置时能够执行根据本发明示例性实施例的操作的实体(例如，物理地具体化在电路中的——例如处理电路800的形式的实体)。因此，例如，当处理器810的任何实例被具体化为asic、fpga或类似物时，处理器810可以是用于执行本文所描述的操作的专门配置的硬件。可替代地，作为另一示例，当处理器810被具体化为软件指令的一个或更多个执行器时，这些指令可专门地将处理器810配置为执行本文中所描述的操作。
在示例性实施例中，处理器810(或处理电路800)可被具体化为、包括或以其他方式控制控制电子器件220和/或校准管理器860。照此，在一些实施例中，处理器810(或处理电路800)可被认为通过以下方式引起结合控制电子器件220和/或校准管理器860描述的每个操作：响应于据此配置处理器810(或处理电路800)的指令或算法的执行而分别引导控制电子器件220和/或校准管理器860承担相应的功能。作为示例，控制电子器件220(或更具体地，校准管理器860)可以被配置为控制对与检测以上参考图5-9讨论的参数和/或值相关联的各种刺激的响应。此外，控制电子器件220可以被配置为确定参数，并使用由该控制电子器件220(或校准管理器860)确定的参数或在控制电子器件220(或校准管理器860)处接收到的参数来执行校准技术。在一些情况下，处理器(或多个处理器)和存储器的不同实例可以与控制电子器件220的不同部分(例如，包括用于控制功率放大器电子器件224和校准管理器860的分开的处理器，但是可能有其它的情形)相关联。
在示例性实施例中，控制电子器件220也可以访问和/或执行用于控制rf发生器204和/或天线组件130以控制向烹饪室102施加rf能量的指令。因此，例如，操作者可以提供用于定义与设置在烹饪室102内的食品相关的类型、质量、数量或其他描述性参数(例如，食谱)的静态输入。然后，控制电子器件220可以利用该静态输入来定位要执行的用于限定要在烹饪室102内施加的rf能量和/或对流能量的施加的算法或其它程序。控制电子器件220还可以监测用于修正将在烹饪过程期间在烹饪室102内施加的rf能量的量、频率、相位或其他特性的动态输入，并且还可以执行如在本文所描述的保护功能。最后，控制电子器件220可以执行用于校准和/或故障分析的指令。因此，例如，控制电子器件220(或更具体地，校准管理器860)可被配置成在本地作用以促成对功率放大器电子器件224的校准。
在示例性实施例中，可以提供一种烤箱。该烤箱可包括：烹饪室，该烹饪室被配置成接纳负载；以及，rf加热系统，该rf加热系统被配置成使用固态电子部件将rf能量提供到烹饪室中。固态电子部件包括功率放大器电子器件，该功率放大器电子器件被配置为经由天线组件将信号提供到烹饪室中。功率放大器电子器件包括至少第一功率放大器和第二功率放大器，第一功率放大器和第二功率放大器通过天线组件的第一天线和第二天线中的相应的可操作地耦接至烹饪室。第一和第二天线分别经由第一耦接结构和第二耦接结构可操作地耦接至第一功率放大器和第二功率放大器中的相应的功率放大器。定向耦接器被设置在端口部处，该端口部被限定在第一耦接结构和第二耦接结构中的至少一个处。定向耦接器被配置成将前向参数(例如前向功率或波参数)和反射参数(例如反射功率或波参数)提供至测量组件，该测量组件被配置成计算端口部处的修正s参数。
在一些实施例中，可包括附加的可选特征或者可以修改或增补上述特征。附加特征、修改或增补中的每一个可以结合上述特征和/或彼此结合来实践。因此，在一些实施例中可以利用附加特征、修改或增补中的一些、全部或不利用附加特征、修改或增补。例如，在一些情况下，定向耦接器可相对于功率放大器电子器件设置在循环器的下游。在一些示例中，测量组件可包括第一测量脚和第二测量脚，第一测量脚被配置成测量前向波参数，且第二测量脚被配置成测量反射波参数。第一测量脚和第二测量脚可以可操作地耦接至定向耦接器的相应的相对两端。然而也应当理解，可以有两个分开的耦接器，一个专门用于前向波而第二个专门用于反射波。照此，两个脚可物理上分开，每个脚相关于专门的定向耦接器，以使第一耦接器耦接前向波而第二耦接器耦接反射波。在示例性实施例中，第一测量脚和第二测量脚可各自包括自适应衰减器、对应的连接结构和下变频器。在该示例中，第一测量脚和第二测量脚中的每一个的下变频器可以可操作地耦接至公共的adc。adc的输出可以是修正s参数并且可与前向波参数或反射波参数中选定的一个参数相关联。在一些情况下，为第一功率放大器计算出的第一修正s参数可包括由第一功率放大器产生并在与第一功率放大器相关联的第一定向耦接器处测得的反射波参数与前向波参数之比。在示例性实施例中，为第二功率放大器计算出的第二修正s参数可包括可归因于第一功率放大器的反射波参数与由第一功率放大器产生并在与第二功率放大器相关联的第二定向耦接器处测得的前向波参数之比。在一些实施例中，测量组件可以可操作地耦接至校准管理器。校准管理器可被配置成接收修正s参数以执行对功率放大器电子器件的校准。在一些情况下，对功率放大器电子器件的校准可包括执行单端口校准，然后执行传输校准。在示例性实施例中，传输校准可至少部分地通过以下方式来执行：当基准连接被设置在与第一功率放大器相关联的第一端口和与第二功率放大器相关联的第二端口之间时，在第二功率放大器断开时接通第一功率放大器。传输校准可包括测量与第一功率放大器和第二功率放大器中的每一相应的功率放大器关联的定向耦接器处的修正s参数。
受益于前述描述和相关附图中所呈现的教导，本发明所属领域的技术人员将想到本文所阐述的本发明的许多修改和其它实施例。因此，应当理解，本发明不限于所公开的特定实施例，并且修改和其它实施例旨在包括在所附权利要求的范围内。此外，尽管前面的描述和相关附图在要素和/或功能的某些示例性组合的背景下描述了示例性实施例，但是应当理解，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以通过替换实施例来提供要素和/或功能的不同组合。在这方面，例如，与上面明确描述的那些要素和/或功能不同的要素和/或功能的组合也被设想为可以在一些所附权利要求中阐述。在本文描述优点、益处或问题的解决方案的情况下，应了解，此类优点、益处和/或解决方案可适用于一些示例性实施例，但未必适用于所有示例性实施例。因此，本文所述的任何优点、益处或解决方案不应被认为对于所有实施例或本文所要求保护的实施例是关键的、必需的或必要的。尽管这里采用了特定的术语，但是它们仅用于一般的和描述性的意义，而不是用于限制的目的。
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