专利名称：模态分析的制作方法
技术领域：
本申请案涉及用于向物体施加电磁能的设备以及方法。
背景技术：
电磁波常用于向物体施加能量。典型地，此类物体位于被配置为接收电磁能的腔体中。然而，因为电磁场分布可能依赖于物体的性质(例如，物体的大小)、位置以及取向，以及从其施加能量的来源的特性，所以通常难以按照可控方式来施加电磁能。电磁能施加装置的一个实例是微波炉。在微波炉中，使用微波通过空气向物体施加来自一个能量来源的电磁能。电磁能随后被物体吸收并且转换成热能，从而使物体的温度升高。
发明内容
本披露的一些示例性方面可以是针对一种设备，这种设备用于经由至少一个辐射元件向一个能量施加带中的一个物体施加在射频(RF)范围中的电磁能。该设备可以包括至少一个处理器。该(些)处理器可以被配置为对来源进行调节以便向该能量施加带中的第一区施加第一预定量的RF能量并且向该能量施加带中的第二区施加第二预定量的RF能量。该第一预定能量量值可以不同于该第二预定能量量值。如在此使用的，预定值(例如，能量量值)可以是在能量施加之前确定(例如，通过处理器)的值。在一些实施方案中，预定值可以是在一个能量施加循环开始之前进行确定。另外地或可替代地，预定值可以是在一个能量施加循环期间通过处理器来进行确定，并且稍后在相同的和/或随后的能量施加循环中被处理器使用。确定可以包括在多个选项中进行选择。确定可以是通过处理器(例如)基于从使用者和/或从检测器接收到的输入信息来做出，这些检测器位于能量施加带之中、四周、或附近。至少一个处理器可以被配置为确定该第一区以及该第二区的位置。该处理器还可以被配置为确定指示物体在能量施加带中的空间位置的信息；识别第一场图，该第一场图具有与物体的空间位置的第一区域对应的第一高强度区；以及识别第二场图，该第二场图具有与物体的空间位置的第二区域对应的第二高强度区，其中该第一区域不同于该第二区域。另外地，该处理器可以被配置为在能量施加带中激励一个或多个驻波。这些驻波中的每一个都可以具有至少一个高强度区以及至少一个低强度区，其中与高强度区相关联的场强度高于与低强度区相关联的场强度。该处理器可以被配置为使这些驻波中的一个或多个的至少一个高强度区与物体的位置重合。另外，该处理器可以被配置为激励多个驻波，并且选择该多个驻波中具有与物体的位置重合的高强度区的至少一部分驻波。如在此使用的，术语“激励的”可与“生成的”、“产生的”以及“施加的”互换。本披露的另一个方面可以是针对一种方法，这种方法用于使用通过处理器进行调节的电磁能来源向能量施加带中的物体施加在射频范围中的电磁能。该方法可以包括确定能量施加带中的第一区以及第二区的位置；确定将向该第一区施加的第一能量量值以及将向该第二区施加的第二能量量值；以及对来源进行调节以向该第一区施加该第一能量量值以及向该第二区施加该第二能量量值。该第一能量量值可以不同于该第二能量量值。本披露的另一个方面可以是针对一种设备，这种设备用于经由辐射RF能量的至少一个辐射元件在能量施加带中激励目标电磁场强度分布。该设备可以包括一个处理器。该处理器可以被配置为基于目标电磁场强度分布从多个电磁场场图中选择一个或多个场图；以及使该至少一个辐射元件在能量施加带中激励一个或多个所选的场图。本披露的另一个方面可以是针对一种方法，这种方法经由辐射RF能量的至少一个辐射元件在能量施加带中激励目标电磁场强度分布。该方法可以包括基于目标电磁场强度分布从多个电磁场场图中选择一个或多个场图，该多个电磁场场图包括至少三个线性独立的场图的线性组合；对所选的场图进行加权，使得经加权的场图的场强度分布的和等于目标场强度分布；以及根据一个或多个所选场图的权重在能量施加带中激励该一个或多个所选场图。本披露的一些实施方案的一个方面涉及电磁波的使用，这些电磁波与能量施加带的尺寸具有某些关系。在一些实施方案中，能量施加带可以是一个腔体，并且向该腔体施加的EM波的波长与该腔体的一个或多个尺寸之间可能存在一个关系。这个关系在此被称作“模态条件”，在下文加以详细论述。一种进行操作以满足模态条件的设备在此被称作“模态设备”，并且一个模态设备的能量施加带或腔体在此被称作“模态腔体”。与不满足模态条件的设备相比，模态设备可以允许对加热或EM能量分布的更好空间控制。一些实施方案可以包括损失剖面的使用和/或建构。损失剖面可以包括能量施加带或物体吸收其体积上的能量的能力的任何表示。损失剖面可以(例如)通过矩阵、表格或其他2D或3D表示或腔体的图来表示，其中该图的每个部分都可以根据该部分吸收能量的能力来进行注释(例如，使用记号、交叉影线、颜色等)。在能量施加带的情况下，损失剖面可以包括在具有或不具有物体的情况下在其体积上的此类表示。在下文使用调制空间(MS)和/或调制空间元素(MSE)的概念来描述一些实施方案。术语“调制空间”或“MS”是用以统称可能影响能量施加带中的场图的所有参数以及其所有组合。此类参数的实例可以包括向能量施加带施加的电磁波的频率、就限定能量施加带的某一壁来说此波的相位，以及在使用一个以上的辐射元件的情况下，从每个辐射元件发射能量时所用的相对振幅。术语“调制空间元素”或“MSE”可以指调制空间中的可变参数的一组特定值，例如，具有900MHz的频率以及30°的相位的一个波的组合特征可以形成一个MSE。在下文更详细地论述术语MS以及MSE。如在此使用的，如果一个机器(例如，处理器)被描述为“被配置为”执行一个任务(例如，被配置为致使施加一个预定的场图)，那么，至少在一些实施方案中，该机器在操作期间执行这个任务。类似地，当一个任务被描述为被进行“以便”建立一个目标结果(例如，以便向物体施加多个电磁场场图)，那么，至少在一些实施方案中，进行该任务将会完成目标结果。前面的概述只意在向读者提供本发明的少许方面的非常简短的概述，并且不意在以任何方式限制权利要求书的范围。另外地，应当理解，前面的一般描述以及以下的详细描述都只是示例性以及解释性的，并且不是对权利要求书的限制。
并入于并构成本说明的一部分的附图绘示了本披露的各个实施方案以及示例性方面，并且与描述一起解释本发明的原理。在附图中图1是根据一些实施方案的用于向物体施加电磁能的设备的示意图；图2A以及图2B根据所披露的示例性实施方案分别绘示在笛卡尔坐标系中的矩形腔体以及在柱面坐标系中的圆柱形腔体；图3A到图3C绘示与一些实施方案的原理一致的在模态腔体中的示例性场图；图4A到图4D绘示与一些实施方案的原理一致的在模态腔体中的示例性场图；图5绘示与一些实施方案的原理一致的示例性调制空间；图6A是根据一些实施方案的被配置为对供应给能量施加带的电磁波执行频率调制的设备的示意图；图6B是根据一些实施方案的被配置为对供应给能量施加带的电磁波执行频率调制的设备的另一个示意图；图6C是根据一些实施方案的被配置为对供应给能量施加带的电磁波执行相位调制的设备的示意图；图6D是根据一些实施方案的被配置为对供应给能量施加带的电磁波执行振幅调制的设备的示意图；图6E是根据一些实施方案的被配置为对供应给能量施加带的电磁波执行振幅调制的设备的另一个示意图；图7绘示根据一些实施方案的示例性损失剖面；图8A到图SC绘示根据一些实施方案的示例性能量施加带离散化策略；图9A是根据一些实施方案的产生损失剖面的示例性步骤的流程图；图9B是根据一些实施方案的用于向能量施加带的指定区施加指定能量的示例性方法的流程图；图9C示出根据一些实施方案的处理器的简化框图，该处理器被配置为对电磁能来源进行调节以向能量施加带供应能量；图10是根据一些实施方案的用于向能量施加带施加电磁能的示例性方法的流程图；图1lA到图1lC绘示根据示例性实施方案的在退化腔体中的示例性天线放置/选择策略；图12A以及图12B示出示例性正规化磁场量值曲线；图13示出根据示例性实施方案的用于向能量施加带施加电磁能的示例性方法的流程图；图14A到图14D绘示根据示例性实施方案的退化腔体；图15示出根据示例性实施方案的用于向能量施加带施加电磁能的示例性方法的另一个流程图；以及图16示出根据示例性实施方案的在能量施加带中激励目标电磁场强度分布的示例性方法的流程图。
具体实施例方式现在将详细参考本披露的示例性实施方案，这些实施方案的实例绘示于附图中。在合适时，在诸图中使用相同的参考数字来提及相同或相似的部分。在一个方面，本披露的一些实施方案可能涉及用于向能量施加带中的物体施加电磁能的设备以及方法。如在此使用的，术语“设备”在其最广泛的意义上可以包括在此描述的任何部件或部件群组。例如，如在此广泛地使用，一个“设备”可以只是指一个处理器，诸如处理器30，如(例如)图1所示。可替代地，一个“设备”可以包括一个处理器与一个或多个辐射元件的组合；一个处理器、一个腔体以及一个或多个辐射元件的组合；一个处理器与一个电磁能来源的组合；一个处理器、一个腔体、一个或多个辐射元件以及一个电磁能来源的组合；或在此描述的部件的任何其他组合。如在此使用的，术语电磁能包括电磁谱的任何或所有部分，包括但不限于，射频(RF)、红外线(IR)、近红外线、可见光、紫外线等。在一些情况下，所施加的电磁能可以包括波长是IOOkm到Imm的RF能量，IOOkm到Imm的波长分别是3KHz到300GHz的频率。在一些情况下，可以施加在较窄频率范围(例如，IMHz-lOOGHz)内的RF能量。例如，微波以及超高频(UHF)能量均在RF范围内。尽管在此结合RF能量的施加来描述本披露的实例，但是提供这些描述是为了说明少许示例性原理，并且这些描述不意在将本发明限于电磁谱的任何特定部分。类似地，对于示例性目的，本披露含有用于加热的电磁能的多个实例。同样地，提供这些描述是为了说明本披露的示例性原理。如所描述以及所要求，所披露的实施方案可以为涉及能量施加的各种产品以及工业、商业以及消费过程提供益处，不管能量的施加是否导致温度升高。本领域的普通技术人员将了解到，在此论述的能量施加的核心、创新原理可适用于除了加热之外或包括加热在内的各种目的。例如，电磁能还可以被施加给物体，用于加热、燃烧、解冻、除霜、烹饪、烘干、加速反应、膨胀、蒸发、熔化、引起或更改生物过程、医学治疗、防冻或防冷、使物体维持在希望的温度范围内、或希望施加能量的任何其他应用。此外，对被施加电磁能的“物体”(亦被称作“负载”)的提及不限于特定形式。“物体”可以取决于与该实施方案一起利用的特定过程而包括液体、固体或气体，并且物体可以包括处于一个或多个不同的相的物质的复合物或混合物。另外，虽然术语“物体”是单数，但是它也可以指多个物品或分开的部分或部件。因此，作为非限制性实例，术语“物体”可以包含诸如以下物质待解冻或烹饪的食物；待烘干的衣服或其他材料；待解冻的冰冻材料(例如，器官)；待反应的化学品；待燃烧的燃料或其他可燃材料；待脱水的含水材料，待膨胀的气体；待解冻、加热、蒸煮或蒸发的液体，待解冻和/或加温的血液或血液成分(例如，血浆或红血球)，待制造的材料，待连接的部件，或希望(即使是在名义上)施加电磁能的任何其他材料。根据一些实施方案，一种设备或方法可能涉及“能量施加带”的使用。能量施加带可以是可以在其中施加电磁能的任何位置、区、空隙、或区域。它可以包括空穴，和/或可以填满或部分填充有液体、固体、气体或其组合。只通过举例，能量施加带可以包括封闭体的内部、部分封闭体(例如,传送带式烤炉)的内部、导管的内部、开放空间、固体或部分固体，上述各者允许电磁波的存在、传播和/或谐振。该带可以是永久的，或可以为了能量施加的目的而临时构成。为便于论述，可替代地，所有此类能量施加带可以被称作腔体，其中要理解术语“腔体”暗示除了可以在其中施加电磁能的区域之外没有特定的物理结构。本领域的普通技术人员将了解到，在此论述的能量施加的核心、创新原理可适用于各种形式的能量施加带。
能量施加带可以位于烤炉、腔室、储槽、烘干机、解冻装置、脱水器、熔炉、橱柜、反应器、引擎、化学或生物处理设备、焚化装置、材料塑形或成形设备、传送器、燃烧带(combustion zone)、或可能希望在其中施加能量的任何区域中。因此,与一些实施方案一致，电磁能施加带可以是电磁谐振器(也被称作腔体谐振器、谐振腔体、或简称为“腔体”)。当一个物体或其部分位于能量施加带中时，可以向该物体施加电磁能。能量施加带可以具有预定形状，该预定形状否则是可确定的，只要在能量施加时知道其形状的物理方面便可。能量施加带可以采取在能量施加带之内准许电磁波传播的任何形状。例如，整个或部分的能量施加带所具有的横截面可以是球形、半球形、矩形、环形、圆形、三角形、卵形、五边形、六边形、八边形、椭圆形、或任何其他形状或形状组合。在此也考虑了，能量施加带可以是封闭的(即，完全被导体材料围起)、至少部分受限制的、或开放的(即，具有无界限的开口)。虽然在一些应用中，高封闭程度可能是优选的，但是本发明的一般方法不限于能量施加带的任何特定腔体形状、配置、或封闭程度。通过举例,在图1中示意性地绘示一个能量施加带，诸如腔体20,其中物体50位于腔体20中。应当理解，物体50无需完全位于能量施加带中。即，如果物体50的至少一部分位于能量施加带中，那么便认为该物体“处于”该带中。根据一些实施方案，能量施加带可以支持至少一个谐振波长(例如，至少一个波长的电磁波可以在能量施加带中谐振)。例如，腔体20可以设计有准许其在预定频率范围(例如，UHF或微波频率范围，例如在300MHz与3GHz之间，或在IOOMHz与IGHZ之间)中谐振的尺寸。取决于既定的应用，腔体20的尺寸也可以被设计为准许在电磁谱的其他频率范围中谐振。术语“谐振的”或“谐振”是指电磁波在能量施加带中在一些频率(被称作“谐振频率”)下与在其他频率下相比以较大振幅振荡的趋势。在特定谐振频率下谐振的电磁波可以具有对应的“谐振波长”，该“谐振波长”与谐振频率成反比，经由X=c/f来确定，其中λ是谐振波长，f是谐振频率，并且c是电磁波在能量施加带中的传播速度。传播速度可以取决于波传播通过的介质而改变。因此，当能量施加带包括一种以上的材料时，c可能不会被唯一地定义。不过，可以使用稍有不同的关系，包括(例如)使用基于主要成分的c或混杂成分的c的平均值的估计，或本领域中已知的任何其他技术来唯一地确定谐振波长。在能量施加带所支持的谐振波长中，可能存在最大谐振波长。该最大谐振波长可以通过能量施加带的几何形状来唯一地确定。在一些实施方案中，如本领域中已知，任何给定的能量施加带的最大谐振波长可以在实验上、在数学上和/或通过模拟来进行确定或估计。通过举例，图2A绘示具有长度a、宽度b以及高度c等尺寸的矩形腔体20。腔体20可以支持多个谐振波长，其中的最大谐振波长可以被称为入”如果力於^那么最大谐振波长
λ O由;给出。再通过举例，如果能量施加带是尺寸为aXaXa的立方体，那么最大谐振
波长由给出。在又另一个实例中，如图2B所示，能量施加带可以是具有半径a以及长度
Zna
d的圆柱体。在这种情况下,最大谐振波长由Ina (如果2a>d)以及Ji 84j2+(2￡)2(如果2a〈d) 给出。在另一个实例中，如果能量施加带是具有半径a的球体，那么最大谐振波长由 给
Z./44·出。根据一些实施方案，一种设备或方法可能涉及电磁能来源的使用，电磁能来源在此也被简称为“来源”，被配置为向能量施加带递送电磁能。一个“来源”可以包括适合于生成并且供应电磁能的任何部件，例如电源、波导和/或辐射元件。与一些实施方案一致，电磁能可以在预定的波长或频率下以传播电磁波的形式供应给能量施加带(也被称作电磁辐射)。如在此使用的，“传播电磁波”可以包括谐振波、倏逝波以及以任何其他方式穿过介质的波。电磁辐射载运可以被给予(或耗散到)与之相互作用的物质的能量。通过举例，在图1所示的实施方案中，来源可以包括一个电源12以及多个辐射元件18中的一个或多个。为图式的简单起见，在图中未明确地标出该来源。电源12可以被配置为生成载运电磁能的电磁波。例如，电源12可以包括电磁能生成部件，例如，被配置为在预定的波长或频率下生成高功率微波波的磁控管。可替代地或另外地，电源12可以包括一个半导体振荡器，诸如压控振荡器，该半导体振荡器被配置为生成具有可控频率的AC波形(例如，AC电压或电流)。AC波形可以包括正弦波、方波、脉冲波、三角波、或任何其他类型的波形，可能具有交替的极性。可替代地或另外地，一个电磁能来源可以包括任何其他电源，诸如电磁场生成器、电磁通量生成器、或用于生成振动电子的任何机构。在一些实施方案中，该设备可以包括至少一个调制器14，该至少一个调制器被配置为按照受控方式修改由电源12生成的电磁波的一个或多个特性参数。该调制器可以是或可以不是该来源的部分。例如，调制器14可以被配置为修改一个周期波形的一个或多个参数，包括振幅(例如，由不同的辐射元件同时供应的不同的波之间的振幅差)、相位以及频率。在一些实施方案中，调制器14可以包括一个相位调制器、一个频率调制器以及一个振幅调制器中的至少一个，这些调制器被配置为分别修改AC波形的相位、频率以及振幅。在一些实施方案中，调制器14可以作为电源12或该来源的部分而集成，使得由电源12生成的AC波形可以具有一个随着时间变化的频率、一个随着时间变化的相位以及一个随着时间变化的振幅中的至少一个。该设备还可以包括一个放大器16，用于在AC波形通过调制器14修改之前或之后(例如)对AC波形进行放大。该放大器可以是或可以不是该来源的部分。放大器16可以是(例如)包括一个或多个功率晶体管的功率放大器。作为另一个实例，放大器16可以是在次级绕组中比在初级绕组中具有更多匝的升压变压器。在其他实施方案中，放大器16还可以是电力电子装置，诸如AC至DC至AC转换器。可替代地或另外地，放大器16可以包括被配置为将输入信号按比例扩大到希望的电平的任何其他装置或电路。该设备还可以包括被配置为向物体50传输电磁能的至少一个辐射元件18。该辐射元件可以是或可以不是该来源的部分。辐射元件18可以包括用于向物体50供应电磁能的一个或多个波导和/或一个或多个天线(也被称作功率馈送)。例如，辐射元件18可以包括槽形天线。另外地或可替代地，辐射元件18还可以包括任何其他种类或形式的波导或天线，或者可以自其发射电磁能的任何其他合适的结构。电源12、调制器14、放大器16以及辐射元件18 (或其部分)可以是分离的部件。可替代地，这些元件中的一个或多个的任何组合可以集成为单个部件。电源12、调制器14、放大器16以及辐射元件18 (或其部分)可以是该来源的部分。例如，磁控管可以用作电源12以生成电磁能，并且波导可以在物理上附接到该磁控管，用于向物体50传输能量。可替代地或另外地，辐射元件可以与磁控管分离。类似地，可以使用其他类型的电磁生成器，其中辐射元件可以(例如)与该生成器在物理上分离或为该生成器的部分，或者否则连接到该生成器。在一些实施方案中，可以提供一个以上的辐射元件。这些辐射元件可以位于限定能量施加带的一个或多个表面上。可替代地，辐射元件可以位于能量施加带之内和/或之夕卜。当辐射元件位于该带之外时，它们可以耦合到将允许所辐射的能量到达能量施加带的元件。用于允许所辐射的能量到达能量施加带的元件可以包括(例如)波导和/或天线。每个辐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带中获得希望的能量分布(其也可以被称作能量施加目标)所需要的。如在此使用的，能量施加目标可以包括任何希望的空间能量分布，和/或随着时间过去的任何希望的空间能量积聚。可以相对于一个物体，或更一般地说，相对于与能量施加带相关联的空间，来定义能量施加目标。此外，每个辐射元件的位置、取向以及配置可以在向物体50施加能量之前确定，或在施加能量的同时使用处理器来动态地调整。本披露的实施方案不限于具有特定结构或必定位于特定区域或区中的辐射元件。然而，在某些实施方案中，辐射元件可以放置在某些地方，和/或从不同的辐射元件发射的波的振幅可以是根据它们的位置、取向和/或配置来进行选择。应指出，术语“区”与“区域”在此可互换使用，以提及空间或表面区域的任何特定范围。除了辐射电磁能之外，一个或多个辐射元件18还可以被配置为接收电磁能。换句话说，如在此使用的，术语“辐射元件”广泛地指可以自其辐射电磁能和/或可以用来接收电磁能的任何结构，不管该结构最初是否被设计为用于辐射或接收能量的目的，以及不管该结构是否起到任何额外的功能。因此，根据一些实施方案的设备或方法可能涉及一个或多个检测器的使用，该一个或多个检测器被配置为检测与通过该一个或多个辐射元件接收到的电磁波相关联的信号。例如，如图1所示，一个检测器40可以耦合到辐射元件18，辐射元件18在充当接收器时从腔体20接收电磁波。如在此使用的，术语“检测器”可以包括对与电磁波相关联的一个或多个参数进行测量或感测的电路。例如，此种检测器可以包括一个功率计，该功率计被配置为检测与入射的、反射的和/或传输的电磁波相关联的功率(也分别被称作“入射功率”、“反射功率”以及“传输功率”)的电平；一个振幅检测器，该振幅检测器被配置为检测该波的振幅；一个相位检测器，该相位检测器被配置为检测该波的相位(例如，由两个辐射元件同时发射的波之间的相位差，或其他相位差)；一个频率检测器，该频率检测器被配置为检测该波的频率；和/或适合用于检测电磁波的特性的任何其他电路。可以通过该来源向充当传输器的辐射元件供应入射功率，并且随后通过该传输器将该入射功率发射到或施加到能量施加带20。该入射功率的一部分可以被该物体耗散或吸收(在此被称作“耗散功率”)。另一部分可以在辐射元件处反射(在此被称作“反射功率”)。反射功率可以包括(例如)经由物体和/或能量施加带向福射元件反射回的功率。反射功率还可以包括通过辐射元件的口保留的功率(即，由天线发射但不流到该带中的功率)。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传输给充当接收器的一个或多个辐射元件(在此被称作“传输功率”)。能量也可以通过门等漏到其他地方，诸如漏到腔体的壁中。为简单起见，在此不对能量的这些部分进行论述。在一些实施方案中，可以估计到，能量的这些部分基本上较低，并且可能是可以忽略的。在一些实施方案中，检测器可以包括一个定向I禹合器，该定向I禹合器被配置为在辐射元件充当传输器时(例如，在辐射元件辐射能量时)允许信号从放大器流到辐射元件，并且在辐射元件充当接收器时(例如，在辐射元件接收能量时)允许信号从辐射元件流到检测器。另外地或可替代地，定向耦合器可以进一步被配置为测量流动信号的功率。在一些实施方案中，检测器还可以包括其他类型的电路，例如，循环器，这些其他类型的电路测量在口处的电压和/或电流。根据一些实施方案，该来源可以被配置为在预定波长(表示为X1)下向能量施加带中的物体递送(供应)电磁能，其中该预定波长大于能量施加带所支持的最大谐振波长(表示为λJ的约四分之一。最大谐振波长与所递送的电磁能的波长之间的这个关系可以被称作“模态条件”。在一些实施方案中，该来源可以被配置为在一组预定波长下向腔体20供应电磁能，该组预定波长中的最大波长是λ0。模态条件可以表征为λ0/4ο在其他实施方案中，可以应用由该来源供应的所施加电磁能的波长与能量施加带所支持的最大谐振波长之间的不同关系，以便满足模态条件。在一些实施方案中，例如，当激励了低阶模式时，例如，mXn低于30、40或50 (其中m以及η是表示例如χ以及y等不同轴线上的模式数目的整数)，可以满足模态条件。该来源未必限于在单个预定波长下供应电磁能的配置。任选地，该来源可以被配置为在一组波长下向腔体20供应电磁能，该组波长可以(例如)在能量施加开始之前确定。当该来源在变化的频率下向腔体供应能量时，这些变化的频率中的最大波长可以表示为A1，并且模态条件可以表征为A1S λ c/4。在一些实施方案中，A1还可以具有上限，例如，它可以小于或等于入0。可替代地，模态条件可以按频率来表达，因为波长入1和Xci与其对应的频率4和fo之间存在一个关系，使得ffc/λ i，以及f=c/λ μ由于λ ^是可以在能量施加带中激励一个模式的最大谐振波长，因此其对应的频率fo是最低的谐振频率。在一些实施方案中，最大的谐振波长可以是预先知道的(例如，编程到处理器中)。因此，模态条件可以表达为K 4f0,即，可以在比能量施加带中的最低谐振频率的约四倍低的预定频率下施加电磁倉泛。另外地，因为最大谐振波长λ0与能量施加带的尺寸具有唯一的关系，所以模态条件也可以表达为能量施加带的尺寸与所施加波长X1之间的关系。例如，对于长度、宽度以及高度分别为a、b以及c并且其中a>b>c (例如在图2中示出)的矩形腔体20来说，模态条件可以表达为
权利要求
1.一种用于经由至少一个辐射元件向能量施加带中的物体施加在射频(RF)范围中的电磁能的设备，该设备包括至少一个处理器，该至少一个处理器被配置为确定该能量施加带中的一个第一区以及一个第二区的位置；以及对一个来源进行调节以便向该能量施加带中的该第一区施加一个第一预定量的RF能量并且向该能量施加带中的该第二区施加一个第二预定量的RF能量。
2.根据权利要求1所述的设备，其中该第一预定能量量值不同于该第二预定能量量值。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中该至少一个处理器被配置为只在某些频率下施加能量，这些频率小于该能量施加带所支持的最低谐振频率的四倍。
4.根据以上权利要求中任一项所述的设备，其中该至少一个处理器被配置为对该第一区与该第二区的位置进行区分。
5.根据以上权利要求中任一项所述的设备，其中该第一区以及该第二区的地址是存储在连接到该至少一个处理器的一个存储单元中的不同位置中。
6.根据以上权利要求中任一项所述的设备，其中该至少一个处理器被配置为控制该来源以便在该能量施加带中选择性地生成多个不同的电磁场场图，并且其中该处理器被配置为从该多个电磁场场图中选择至少一个电磁场场图。
7.根据权利要求6所述的设备，其中该至少一个处理器被配置为对该来源进行调节以便施加具有不同权重的所选的电磁场场图。
8.根据权利要求6所述的设备，其中该至少一个处理器被配置为顺序地选择多个不同的电磁场场图。
9.根据以上权利要求中任一项所述的设备，其中该至少一个处理器被配置为基于每个区中耗散的能量的一个指示来向该第一区以及该第二区施加能量。
10.根据以上权利要求中任一项所述的设备，其中该来源被配置为通过多个辐射元件来供应电磁能，并且其中该至少一个处理器被配置为对该来源进行调节以同时向至少两个辐射元件供应具有不同振幅的能量。
11.根据以上权利要求中任一项所述的设备，其中该至少一个处理器被配置为控制该来源以使得向该第一区施加的能量量值不同于向该第二区施加的能量量值，并且该第一区中吸收的能量与该第二区中吸收的能量基本上相同。
12.根据以上权利要求中任一项所述的设备，其中该至少一个处理器被配置为通过多个频率来施加能量，并且其中所施加能量的量是频率相关的。
13.根据权利要求12所述的设备，其中该至少一个处理器被配置为在一个能量施加循环期间多次改变该能量量的频率相关性。
14.根据以上权利要求中任一项所述的设备，其中该至少一个处理器被配置为通过多个相位来施加能量，并且其中所递送能量的量值是相位相关的。
15.根据权利要求14所述的设备，其中该至少一个处理器被配置为在一个能量施加循环期间多次改变该能量量的相位相关性。
16.根据以上权利要求中任一项所述的设备，进一步包括该能量施加带以及至少一个辐射元件。
17.根据以上权利要求中任一项所述的设备，进一步包括一个电磁能来源。
18.根据以上权利要求中任一项所述的设备，其中该至少一个处理器被配置为确定指示该物体在该能量施加带中的空间位置的信息；识别一个第一场图，该第一场图具有与该物体的该空间位置的一个第一区域对应的一个第一高强度区；识别一个第二场图，该第二场图具有与该物体的该空间位置的一个第二区域对应的一个第二高强度区，其中该第一区域不同于该第二区域；以及控制该来源以向该能量施加带施加该第一场图以及该第二场图。
19.根据权利要求18所述的设备，其中该至少一个处理器被配置为根据该第一区域以及该第二区域来确定该能量施加带中的该第一区以及该第二区的位置。
20.一种用于使用通过处理器进行调节的电磁能来源向能量施加带中的物体施加在射频范围中的电磁能的方法，该方法包括通过该处理器确定该能量施加带中的一个第一区以及一个第二区的位置；确定将向该第一区施加的一个第一能量量值以及将向该第二区施加的一个第二能量量值；以及对该来源进行调节以向该第一区施加该第一能量量值以及向该第二区施加该第二能量量值，其中该第一能量量值不同于该第二能量量值。
21.根据权利要求20所述的方法，其中确定该第一能量量值以及该第二能量量值是通过该处理器进行。
22.根据权利要求20或21所述的方法，其中施加包括在该能量施加带中提供两个或更多个驻波，这些驻波中的每一个都具有至少一个高强度区以及至少一个低强度区，其中与高强度区相关联的场强度高于与低强度区相关联的场强度，并且其中调节包括选择这些驻波中其至少一个高强度区与该物体的至少一部分的位置重合的至少一个驻波，并且向该能量施加带施加这些驻波中的所选的至少一个驻波。
23.根据权利要求20到22中任一项所述的方法，该方法包括确定指示该物体在该能量施加带中的空间位置的信息；识别一个第一场图，该第一场图具有与该物体的该空间位置的一个第一区域对应的一个第一高强度区；识别一个第二场图，该第二场图具有与该物体的该空间位置的一个第二区域对应的一个第二高强度区，其中该第一区域不同于该第二区域；以及控制该来源以向该能量施加带施加该第一场图以及该第二场图。
24.根据权利要求23所述的方法，进一步包括根据该第一区域以及该第二区域来确定该能量施加带中的该第一区以及该第二区的位置。
25.根据权利要求23所述的方法，进一步包括控制该来源，使得该第一区域中吸收的能量与该第二区域中吸收的能量基本上相同。
26.根据权利要求20到23中任一项所述的方法，进一步包括控制该来源，使得该第一区中吸收的能量与该第二区中吸收的能量基本上相同。
27.根据权利要求20到25中任一项所述的方法，其中施加该电磁能是通过某些频率来进行，这些频率小于该能量施加带所支持的最低谐振频率的四倍。
28.一种用于经由辐射RF能量的至少一个辐射元件在能量施加带中激励目标电磁场强度分布的设备，该设备包括一个处理器，该处理器被配置为基于该目标电磁场强度分布从多个电磁场场图中选择一个或多个场图；以及使该至少一个辐射元件在该能量施加带中激励该一个或多个所选的场图。
29.根据权利要求28所述的设备，其中该处理器被配置为对这些所选的场图进行加权，使得这些经加权场图的场强度分布的和等于该目标场强度分布。
30.根据权利要求29所述的设备，其中该处理器被配置为使该至少一个辐射元件根据这些所选的场图的权重在该能量施加带中激励该一个或多个所选的场图。
31.根据权利要求28到30中任一项所述的设备，其中该处理器被配置为确定该目标场强度分布。
32.根据权利要求28到30中任一项所述的设备，其中该处理器被配置为基于一个希望的场强度分布来确定该目标场强度分布。
33.根据权利要求28到32中任一项所述的设备，其中该处理器被配置为从多个辐射元件中选择至少一个辐射元件用于激励这些所选的场图中的每一个。
34.根据权利要求33所述的设备，其中该处理器被配置为基于该所选的辐射元件的位置来选择该辐射元件。
35.根据权利要求33所述的设备，其中该处理器被配置为基于该所选的辐射元件的位置以及在该所选的辐射元件的该位置处的场图的值来选择该辐射元件。
36.根据权利要求28到35中任一项所述的设备，其中该处理器被配置为从预定场图中选择这些场图。
37.根据权利要求36所述的设备，其中这些预定场图包括至少三个线性独立的场图的线性组合。
38.根据权利要求28到37中任一项所述的设备，其中该处理器被配置为从预定场图中选择这些场图，这些预定场图包括至少三个线性独立的场图的线性组合；以及从多个辐射元件中选择至少一个辐射元件用于激励这些所选场图中的每一个，其中该多个辐射元件中所包括的所选的辐射元件的数目至少与线性独立的场图的数目一样大。
39.一种经由辐射RF能量的至少一个辐射元件在能量施加带中激励目标电磁场强度分布的方法，该方法包括通过一个处理器基于该目标电磁场强度分布从多个电磁场场图中选择一个或多个场图，该多个电磁场场图包括至少三个线性独立的场图的线性组合；对这些所选的场图进行加权，使得这些经加权的场图的这些场强度分布的和等于该目标场强度分布；以及根据该一个或多个所选场图的权重在该能量施加带中激励该一个或多个所选场图。
40.根据权利要求39所述的方法，进一步包括从多个辐射元件中选择至少一个辐射元件用于激励这些所选场图中的每一个。
41.根据权利要求40所述的方法，其中选择至少一个辐射元件包括基于这些所选辐射元件的位置来进行选择。
42.根据权利要求40所述的方法，其中选择至少一个辐射元件包括基于这些所选辐射元件的位置以及这些所选辐射元件的该位置处的场图的值来进行选择。
43.根据权利要求40到42中任一项所述的方法，其中从中选择了该至少一个辐射元件的所选辐射元件的数目至少与该多个场图中所包括的线性独立的场图的数目一样大。
44.根据权利要求28到38中任一项所述的设备，进一步包括该至少一个辐射元件。
45.根据权利要求44所述的设备，进一步包括该能量施加带。
46.根据权利要求28到38、44或45中任一项所述的设备，其中该目标能量分布包括一个第一区处的一个第一场强度以及一个第二区处的一个第二场强度，其中该第一场强度以及该第二场强度彼此不同。
47.根据权利要求46所述的设备，其中该第一场强度与该第二场强度彼此不同达至少 20%。
48.根据权利要求39到43中任一项所述的方法，其中该目标能量分布包括一个第一区处的一个第一场强度以及一个第二区处的一个第二场强度，其中该第一场强度与该第二场强度彼此不同。
49.根据权利要求48所述的方法，其中该第一场强度与该第二场强度彼此不同达至少 20%。
全文摘要
在此披露了用于经由至少一个辐射元件向能量施加带中的物体施加电磁能的设备以及方法。至少一个处理器可以被配置为确定该能量施加带中的一个第一区以及一个第二区的位置。另外，该处理器可以被配置为对一个来源进行调节以便向该能量施加带中的该第一区施加第一预定量的RF能量并且向该能量施加带中的该第二区施加第二预定量的RF能量。该第一预定能量量值可以不同于该第二预定能量量值。
文档编号H05B6/64GK103004288SQ201180030217
公开日2013年3月27日 申请日期2011年5月3日 优先权日2010年5月3日
发明者平夏斯·艾恩齐格, 艾兰·本-什穆尔, 亚历山大·比尔钦斯基, 阿米特·拉贝尔, 丹尼斯·迪卡洛夫, 迈克尔·西加洛夫, 约尔·比勃曼 申请人:高知有限公司