CN103004287B

CN103004287B - 损耗剖面分析

Info

Publication number: CN103004287B
Application number: CN201180030216.7A
Authority: CN
Inventors: 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
Original assignee: Goji Ltd
Current assignee: Goji Ltd
Priority date: 2010-05-03
Filing date: 2011-05-03
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2031-05-03
Also published as: EP2446706B1; CN103039123A; US9132408B2; EP2446703B1; WO2011138679A2; US20130146590A1; EP2446704A1; KR101922736B1; KR20130084602A; CN103004287A; US20150346335A1; MX2012012706A; JP2016129141A; JP6012107B2; JP5885265B2; JP5920993B2; EP2446704B1; US9459346B2; US20190297690A1; US9807823B2

Abstract

在此披露了一种用于将电磁能施加到能量施加带中的物体上的设备和方法。至少一个处理器可被配置为使电磁能以多个电磁场场图被施加给该能量施加带中的该物体。该处理器可进一步被配置为针对该多个场图中的每一者而确定在该能量施加带耗散的功率量值。该处理器也可被配置为基于当该多个场图施加到该能量施加带时耗散的功率量值而确定该能量施加带的至少一部分上的能量吸收特性的空间分布。

Description

损耗剖面分析

本申请要求以下各案的权益：于2010年5月3日提交的第61/282,980号美国临时专利申请；于2010年5月3日提交的第61/282,981号美国临时专利申请；于2010年5月3日提交的第61/282,983号美国临时专利申请；于2010年5月3日提交的第61/282,984号美国临时专利申请；于2010年5月3日提交的第61/282,985号美国临时专利申请；以及于2010年5月3日提交的第61/282,986号美国临时专利申请。这些申请中的每一者都以全文完全结合在此。

技术领域

本申请涉及用于施加电磁能给物体的设备和方法。

背景技术

电磁波一般用于施加能量给物体。典型地，这样的物体位于被配置为接收电磁能的腔体中。然而，由于电磁场分布可能取决于物体的性质(例如，物体的大小)、位置和定向以及施加能量的源的特性，所以通常难以用可控的方式施加电磁能。电磁能施加装置的一个实例是微波炉。在微波炉中，使用微波通过空气将来自能量源的电磁能施加给物体。随后，电磁能被物体吸收并且转化为热能，从而使物体的温度升高。微波炉不能区分加热空间中的一个区与另一个区，而将受控的能量量值递送到这些区。也就是说，对于正被加热的物体，典型的微波炉是“盲的”，并且既不能分辨物体的位置又不能分辨其能量吸收特性。

发明内容

本披露的一些示例性方面可针对一种用于将电磁能施加给能量施加带中的物体的设备和方法。该设备可包括至少一个处理器，该处理器被配置为使得将电磁能以多个电磁场场图施加给能量施加带中的物体。该处理器可进一步被配置为针对该多个场图中的每一者而确定在能量施加带耗散的功率量值。处理器也可被配置为基于当该多个场图施加到能量施加带时耗散的功率量值，而确定能量施加带的至少一部分上的能量吸收特性的空间分布。

处理器可进一步被配置为基于与多个场图中的每一者关联的电磁场强以及在多个场图中的每一者下能量施加带中耗散的功率中的至少一者，来计算能量吸收特性的分布。

在此所使用的物体(例如，处理器)被描述为被配置为执行某个任务(例如，计算分布)，前提是(至少在一些实施方案中)该物体在操作中确实执行此任务。类似地，当某个任务(例如，控制电磁能的分布)被描述为用来实现某个目标结果(例如，为了将多个电磁场场图施加给物体)时，这意味着(至少在一些实施方案中)执行该任务可实现该目标结果。

在一些实施方案中，处理器可被配置为反复确定能量吸收特性的分布。能量吸收特性分布的两次确定之间的时延，例如，两次连续的确定之间的时延，可为先前两次确定中所测量的分布之间的差的幅度的函数。例如，第二次与第三次确定之间的时延可为第一次与第二次确定中所测量的分布之间的差的幅度的函数。在一些实施方案中，两个分布之间的差的幅度可被确定为这两个分布的函数。这样的函数的实例可包括这两个分布中施加到给定位置的能量的量之间的差，以及在某区上的多次分布之间的能量差的平均值。可替代地或额外地，能量吸收特性分布的两次连续确定之间的时延可为物体的特性的函数。

此外，处理器可被配置为基于能量吸收特性的分布使得将不同的能量量值施加到能量施加带的不同部分。处理器也可被配置为使受控的能量量值在物体中的不同位置处被吸收。

本披露的一些示例性方面可针对一种用于将电磁能施加给物体的设备和方法。该设备可包括一个电磁能来源。此外，该设备可包括能量施加带。此外，该设备可包括至少一个处理器。该处理器可被配置为使电磁能以多个电磁场场图被施加给能量施加带中的物体。该处理器也可被配置为针对该多个场图中的每一者而确定在能量施加带中耗散的功率量值。此外，该处理器可被配置为基于当该多个场图施加到能量施加带时耗散的功率量值而确定物体的至少一部分上的能量吸收特性的空间分布。

本披露的一些示例性方面可针对一种用于经由至少一个辐射元件将射频范围中的电磁能(RF能量)施加到能量施加带的设备和方法。该设备可包括至少一个处理器。该处理器可被配置为控制RF能量的分布，以使至少两个互不相同的电磁场场图被施加到能量施加带。此外，该处理器可被配置为针对电磁场场图中的每一者而确定在能量施加带中耗散的功率量值。此外，该处理器可被配置为基于针对每个场图所确定的功率量值，而确定能量施加带的至少一部分上的能量吸收特性的空间分布。

本披露的一些示例性方面可针对一种用于将电磁能施加到物体上的方法，该方法包括：使一个电磁能来源将多个电磁场场图施加给一个能量施加带中的该物体；对于该多个电磁场场图中的每一者，确定在该能量施加带中耗散的功率量值；以及基于在该多个电磁场场图下耗散的功率量值来确定该物体的至少一部分上的能量吸收特性的空间分布。

前面的概述仅旨在为读者提供本发明的几个方面的简述，而不旨在以任何方式限制所要求发明的范围。此外，应理解，前面的大体描述以及以下的详细描述都只是示例性和说明性的，而不限制所要求的发明。应指出，术语“示例性”在此以充当实例、例子或例证的意义来使用。

附图说明

结合在本说明书中并构成本说明书一部分的附图，图示了本发明的各实施方案和示例性方面，并且与描述一起阐明了本发明的原理。在附图中：

图1是根据本发明的一些示例性实施方案的用于施加电磁能到物体的设备的示意图；

图2图示了根据本发明的一些示例性实施方案的满足模态条件的模态腔体；

图3A和图3B图示了与本发明的一些实施方案一致的模态腔体中的示例性场图；

图3C和图3D图示了与本发明的一些实施方案一致的模态腔体中的示例性场图；

图4图示了与本发明的一些实施方案一致的示例性调制空间；

图5A是根据本发明的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5B是根据本发明的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示意图；

图6是根据本发明的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7A是根据本发明的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7B是根据本发明的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示意图；

图8A至图8C图示了根据本发明的一些实施方案的示例性能量施加带离散化策略；

图9图示了与本发明的一些实施方案一致的以图像形式的示例性损耗剖面；

图10A和图10B图示了与本发明的一些实施方案一致的以查找表形式的示例性损耗剖面；

图11是与本发明的一些实施方案一致的施加电磁能到能量施加带的示例性步骤的流程图；

图12A至图12C图示了可在能量施加带中激发的模式的场强分布；

图13A和图13B示出可在腔体中以同一频率激发的两种模式的归一化电场幅度的计算值；

图14是根据一些实施方案的被配置为基于来自能量施加带的反馈而构建损耗剖面的处理器的简化框图。

具体实施方式

一些实施方案的示例性方面包括确定能量施加带的损耗剖面。损耗剖面可为介电性质从能量施加带中的一处到另一处改变的方式的任何表示。能量施加带可为电磁能可施加到的任何体积的空间。能量施加带可为空的，或可包括物体或物体的一部分。能量施加带中的物体可占据该带的全部或部分。

损耗剖面的一个实例可为图或表，该图或表示出介电常数或任何其他吸收性质和/或与能量施加带内的给定位置相关联(例如随到给定点的距离而变)的有关参数。损耗剖面的另一实例是三维图，其中能量施加带中具有不同能量吸收性质的体积部分显现出不同的颜色。随能量施加带中的位置而变的这些或其他介电/吸收性质中的一者或多者的任何其他表示可用作损耗剖面。此外，术语“损耗剖面”可指一个或多个介电性质的空间分布的近似。例如，实际空间分布可在某个有限的精确度下计算、模拟或测量，以获得损耗剖面，该精确度有时可能相当低。

在一些实施方案中，损耗剖面可由电子数字处理器来确定。该处理器可通过对检测器所收集的数据(或表示数据的信号)应用特定的规则(例如，计算)来确定损耗剖面，该检测器可放在能量施加带的内部、附近和/或外部。损耗剖面可通过运行计算机程序来确定，该计算机程序使用此数据作为输入并且提供损耗剖面作为输出。该数据可包括表示给定位置处的电磁能的吸收的任何值。在一些实施方案中，电磁能可通过在该带中激发不同的电磁场场图而供应给能量施加带，并且该数据可包括当激发不同的场图时检测到的能量可吸收性的不同值。在能量施加带中激发场图可通过向能量施加带施加电磁波而实现，该电磁波具有特定频率、相位和/或对应于场图的其他特性。在此所使用的术语“激发”可与“产生”“生成”和“施加”互换。

例如，如果能量施加带由两个区组成，一个吸收能量，另一个基本上不吸收能量，那么只与第一区重合的场图将被吸收，而只与第二区重合的场图将不被吸收。因此，这两个区的位置可从哪些场图引起能量吸收以及哪些场图不引起能量吸收的信息来推断出。在更复杂的情况下，如下文所论述，可通过求解(例如)等式(1)来应用类似的考虑方案。

现将详细参考本发明的示例性实施方案，附图中图示了这些实施方案的实例。适当的时候，在附图中使用相同参考数字来指代相同或相似的零件。

如图1、图5A、图5B、图6、图7A和7B所示，本发明的实施方案可包括电磁能的源(例如，包括电源12和/或振荡器22、26等结构)。该来源可由处理器30来调节，以使能量可施加到能量施加带。诸如电源12和振荡器22、26等结构可用于经由一个或多个辐射元件18来施加电磁能到位于能量施加带中的负载(诸如物体50)，该能量施加带在图中图示为腔体20。处理器30可被配置为控制电磁能的分布。例如，处理器可直接控制该来源。可替代地或额外地，处理器30可控制从该来源发出的或在该来源下游的信号。

处理器30可被配置为控制电磁能的空间分布，以使多个电磁场场图施加给能量施加带中的物体。如稍后更详细地论述，通过更改可影响能量施加带中的场图的一个或多个可变参数(例如，频率、振幅等，在此被称为“调制空间元素”(MSE))，可改变能量施加带中(例如，腔体20中)的场图。因此，这些变量的连续调整可引起施加到能量施加带20的场图的相关连续变化。

场图的此类变化通常影响物体的吸收，因为(例如)不同的场图可在物体中不同地被吸收。例如，将在与物体重合的的区域处具有高能量强度的场图改变为在与物体重合的区域处具有较低能量强度的场图可减少由物体吸收的能量的量。图3A和图3B是说明性的，它们各自在概念上描绘不同的场图。在图3A中，场图的高强度区域62(也叫作“热点”)与物体66重合。相比之下，对于图3B的场图，不存在与物体66的此类重合。因此，物体66在施加图3A的场图时很可能比在施加图3B的场图时吸收更多能量。

如稍后更详细论述，未吸收能量可被反射或否则透射到辐射元件18并且使用检测器40来检测。通过从检测器40接收信号，对于每个施加的场图，该处理器能够计算在能量施加带20中耗散的功率量值。并且通过聚集在各个场图中由能量施加带耗散的功率量值，处理器30随后可确定该物体的至少一部分上的能量吸收特性的空间分布。

能量吸收特性的所确定的空间分布(也可称为所确定的损耗剖面)可充当对随着能量施加继续物体可如何吸收能量的指示符。因此，一旦能量吸收特性剖面已知或已估计出，处理器就能够控制能量施加，以实现物体中希望的能量吸收剖面。

当与物体50的能量吸收有关的反馈信息同关于引起反馈的多个已知场图的信息组合时，处理器30能够估计能量施加带20中物体50的位置。因此，通过一系列反复的所施加场图，处理器30能够识别存在负载的区域以及不存在负载的区域。通过聚集此信息，可确定负载的大体位置。并且随着所施加的场图的量以及相关的反馈增加，分辨率可提高。在一些实施方案中，分辨率可提高到可构造负载的物理轮廓(包括，例如，它的外形)的程度。

在某些方面，本发明可涉及用于将电磁能施加到能量施加带中的物体的设备和方法。在此所使用的术语“设备”用其最广泛的意义可包括在此所描述的任何部件或部件群组。例如，在此广泛使用的“设备”可以只是指处理器，诸如处理器30，例如在图1和图5A、图5B、图6、图7A以及图7B中所示。可替代地或额外地，“设备”可包括以下各项的组合：一个处理器以及一个或多个辐射元件；一个腔体以及一个或多个辐射元件；一个电磁能来源；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；或在此所描述的部件的任何其他组合。

在此所使用的术语“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，所施加的电磁能可包括具有100km到1mm的波长的RF能量，100km到1mm的波长分别是3KHz到300GHz的频率。在一些情况下，可施加在较窄频率范围内的RF能量，例如，1MHz-100GHz。例如，微波和超高频(UHF)能量都在RF范围内。尽管在此结合RF能量的施加来描述本发明的实例，但是提供这些描述是为了说明本发明的少量示例性原理，而不旨在将本发明限制为电磁谱的任何特定部分。然而，所描述的方法和设备尤其可用于处理小于所施加电磁能的波长的物体。此外，所描述的方法和设备尤其可用于能量施加带包含模态腔体的情况，如下所定义。

类似地，本披露含有用于加热的电磁能的多个实例。同样，提供这些描述是为了说明本发明的示例性原理。所描述和要求的本发明可为涉及能量施加的各种产品和工业、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的上升。例如，电磁能可施加到物体用于加热、燃烧、解冻、除霜、烹调、弄干、加速反应、膨胀、蒸发、熔化，引起或改变生物过程、医学治疗、防止冻结或冷却、将物体保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，对电磁能所施加到的“物体”(也称为“负载”)的提及不限于特定形式。“物体”可包括液体、固体或气体，这取决于本发明用于的特定过程，并且物体可包括处于一个或多个不同相的物质的组合物或混合物。此外，尽管术语“物体”为单数，但它可指多个物品或分开的零件或部件。因此，作为非限制性实例，术语“物体”可包括这样的物质，如：待解冻或烹调的食物；待弄干的衣物或其他材料；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、煮沸或蒸发的液体；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(甚至是名义上地)施加电磁能的任何其他材料。

根据本发明的一些实施方案，一种设备或方法可涉及“能量施加带”的使用。能量施加带可为在其中可施加电磁能的任何空处、位置、区或区域。它可包括空穴，和/或可用液体、固体、气体或其组合来填充或部分地填充。只作为实例，能量施加带可包括罩壳的内部、部分罩壳的内部(例如，传送带式烤炉)、管道的内部、开放空间、固体或部分固体，其允许电磁波的存在、传播和/或谐振。该区可为固定的或可为临时构成用于施加能量的。为便于论述，所有这样的替代性能量施加带可替代性地称为腔体，应理解术语“腔体”暗示除了可在其中施加电磁能的区域以外没有其他特定的物理结构。

能量施加带可位于烤炉、腔室、储槽、干燥器、解冻器、脱水器、反应器、熔炉、厨柜、引擎、化学或生物处理设备、焚化炉、材料塑形或成形设备、传送带、燃烧区或可能希望施加能量的任何区域中。因此，与一些实施方案一致，电磁能施加带可为电磁谐振器(也称为腔体谐振器、谐振腔体或简称为“腔体”)。当物体或其一部分位于能量施加带中时，电磁能可递送给物体。

能量施加带可具有预定的形状或者是否则可确定的形状，只要其空间形式或外形的物理方面在施加能量的时候是已知的。能量施加带可采取准许电磁波在能量施加带内传播的任何形状。例如，所有或部分能量施加带可具有的横截面为球形、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，或任何其他形状或各形状的组合。在此也考虑了，能量施加带可以是封闭的(例如被导体材料完全包围)、至少部分地限界、或开放的(例如，具有未限界的开口)。本发明的一般方法不限于任何特定的腔体形状、配置或能量施加带的封闭程度，尽管在一些应用中，高的封闭程度或具体的形状可能是优选的。

作为实例，能量施加带，诸如腔体20，在图1中概略地进行图示，其中物体50定位在腔体20中。应理解，物体50不需要完全位于能量施加带中。也就是说，如果物体50的至少一部分位于能量施加带中，那么便可认为该物体“处于”该带中。

与一些当前披露的实施方案一致，至少一个波长的电磁波可在能量施加带中谐振。换句话说，能量施加带可支持至少一个谐振波长。例如，腔体20可设计成具有一定尺寸，以准许其在预定的频率范围(例如，UHF或频率的微波范围，例如，在300MHz与3GHz之间，或在400MHz与1GHZ之间)中谐振。取决于预期的应用，腔体20的尺寸可设计成准许在电磁谱中的其他频率范围内的谐振。术语“谐振的”或“谐振”是指电磁波在能量施加带中在某些频率(称为“谐振频率”)下与在其他频率下相比以较大的振幅来振荡的趋势。以特定的谐振频率谐振的电磁波可具有对应的“谐振波长”，该谐振波长与谐振频率成反比，通过λ＝c/f来确定，其中λ为谐振波长，f为谐振频率，以及c为能量施加带中电磁波的传播速度。传播速度可取决于波传播通过的介质而变化。因此，当能量施加带包括一种以上材料(例如，负载和空处)时，c可能不会被唯一地定义。但是，可使用略微不同的关系而唯一确定谐振波长，例如，使用基于主要成分的c的估计或混杂成分的c的平均值，或本领域已知的任何其他技术。

在能量施加带所支持的谐振波长中，可存在最大的谐振波长。最大的谐振波长可由该带的几何形状唯一地确定。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的谐振波长可(例如)用实验方法、用数学方法和/或通过模拟来确定或估计。在一些实施方案中，最大的谐振波长可提前已知(例如，从存储器检索或编程到处理器中)。作为实例，图2图示了矩形腔体20，所述矩形腔体20的尺寸为长度a、宽度b以及高度c。腔体20可支持多个谐振波长，其中最大的谐振波长为λ₀。如果a＞b＞c，那么最大的谐振波长λ0为作为另一实例，如果能量施加带是尺寸为a×a×a的立方体，那么最大的谐振波长由给出。在又另一实例中，如果能量施加带为半径a和长度d的圆柱体(例如，如图2所示)，那么最大的谐振波长由(如果2a＞d)以及(如果2a＜d)给出。在另一实例中，如果能量施加带是半径为a的球体，那么最大的谐振波长由给出。前面的实例仅仅意在说明不管什么形状，每个能量施加带都可具有至少一个谐振尺寸。

与当前披露的实施方案一致，一种设备或方法可涉及来源的使用，该来源被配置为将电磁能递送给能量施加带。“源”可包括适于产生和供应电磁能的任何部件。与当前披露的实施方案一致，电磁能可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(也称为电磁辐射)。在此所使用的“传播电磁波”可包括谐振波、驻波、隐失波以及以任何其他方式行进通过介质的波。电磁辐射携带能量，该能量可传给(或耗散到)与其相互作用的物质。

作为实例，并且如图1所示，该来源可包括一个或多个电源12，该电源12被配置为产生携带电磁能的电磁波。例如，电源12可为磁控管，该磁控管被配置为产生在至少一个预定波长或频率下的微波波。在一些实施方案中，该磁控管可被配置为产生高功率微波。可替代地或额外地，电源12可包括半导体振荡器，诸如压控振荡器，该振荡器被配置为产生具有可控频率的AC波形(例如，AC电压或电流)。AC波形可包括正弦波、方波、脉冲波、三角波，和/或具有交变极性的其他类型的波形。额外地或可替代地，电磁能的源可包括任何其他电源，诸如，电磁场发生器、电磁通量发生器，或用于使电子振动的任何机构。

在一些实施方案中，该设备可包括至少一个调制器14，该调制器被配置为用可控的方式修改由电源12产生的电磁波的一个或多个特性参数。该调制器可或可不为该来源的一部分。例如，调制器14可被配置为修改周期性波形的一个或多个参数，包括振幅(例如，不同辐射元件之间的振幅差)、相位以及频率。

在一些实施方案中，调制器14可包括相位调制器、频率调制器以及振幅调制器中的至少一者，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。这些调制器在稍后结合图5A、图5B、图6以及图7B更详细地进行论述。在一些实施方案中，调制器14可整合为电源12或源的一部分，以使由电源12产生的AC波形随着时间可具有变化的频率、变化的相位以及变化的振幅中的至少一者。

该设备也可包括放大器16用于(例如)在AC波形被调制器14修改之前或之后放大AC波形。该放大器可或可不为该来源的一部分。放大器16可为(例如)包括一个或多个功率晶体管的功率放大器。作为另一实例，放大器16可为在次级绕组中比在初级绕组中具有更多匝数的升压变压器。在其他实施方案中，放大器16也可为功率电子装置，诸如AC至DC至AC转换器。可替代地或额外地，放大器16可包括被配置为将输入信号按比例增加到所希望的电平的任何其他装置或电路。

该设备也可包括被配置为将电磁能发射到物体50的至少一个辐射元件18。辐射元件18可包括一个或多个波导和/或一个或多个天线(也称为功率馈给)用于将电磁能供应给物体50。例如，辐射元件18可包括槽孔天线。额外地或可替代地，辐射元件18可包括任何其他种类或形式的波导或天线，或可自其发射电磁能的任何其他合适结构。

电源12、调制器14、放大器16以及辐射元件18(或其各部分)可为分开的部件，或它们的任何组合可整合为单个部件。电源12、调制器14、放大器16以及辐射元件18(或其各部分)可为源的部分。例如，磁控管可用作电源12以产生电磁能，并且波导可实体地附接到磁控管用于发射能量到物体50。可替代地或额外地，辐射元件可与磁控管分开。类似地，可使用其他类型的电磁发生器，其中辐射元件可(例如)与发生器实体地分开或为发生器的一部分或否则连接到发生器。

在一些实施方案中，可提供一个以上辐射元件。辐射元件可定位在界定能量施加带的一个或多个表面上。可替代地，辐射元件可定位在能量施加带内和/或外。当辐射元件定位在该带外时，它们可耦合到将允许辐射的能量到达能量施加带的元件。用于允许辐射的能量到达能量施加带的元件可包括(例如)波导和/或天线。每个辐射元件的定向和配置可不同或相同，如获得导向目标(例如，在能量施加带中施加所希望的能量分布)可能需要的。此外，每个辐射元件的位置、定向和/或配置可在施加能量到物体50之前预定，或在施加能量时使用处理器动态地调整。本发明不限于具有特定结构或必须定位在特定区域或区中的辐射元件。在一些实施方案中，辐射元件可放在某些地方，或从不同辐射元件发射的波的振幅可根据辐射元件的位置、定向和/或配置来进行选择。

可选地，除了辐射电磁能以外，一个或多个辐射元件18还可被配置为接收电磁能。换句话说，在此所使用的术语“辐射元件”广泛地指可自其辐射电磁能和/或可接收电磁能的任何结构，不管该结构起初是否被设计为用于辐射或接收能量的目的，并且不管该结构是否用于任何额外的功能。因此，与当前披露的实施方案一致的设备或方法可涉及一个或多个检测器的使用，这些检测器被配置为检测与一个或多个辐射元件所接收的电磁波相关联的信号。例如，如图1所示，检测器40可耦合到辐射元件18，辐射元件18在用作接收器时从腔体20接收电磁波。

在此所使用的术语“检测器”可包括对与电磁波相关联的一个或多个参数进行测量的电路。例如，这样的检测器可包括：功率计，该功率计被配置为检测与入射的、反射的和/或透射的电磁波相关联的功率(也分别称为“入射功率”、“反射功率”以及“透射功率”)的电平；振幅检测器，该振幅检测器被配置为检测波的振幅；相位检测器，该相位检测器被配置为检测相对于预定参考点的波的相位、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；频率检测器，该频率检测器被配置为检测波的频率；和/或适用于检测电磁波的特性的任何其他电路。

入射功率可从源供应到用于发射功率到能量施加带20中的辐射元件。入射功率的一部分可由物体耗散(在此称为“耗散功率”)。另一部分可在辐射元件处反射(在此称为“反射功率”)。反射功率可包括(例如)经由物体和/或能量施加带而反射回到辐射元件的功率。反射功率也可包括由辐射元件的口保留的功率(例如，由天线发射但不流到该带中的功率)。除了反射功率和耗散功率以外的剩余入射功率可透射到一个或多个用作接收器的辐射元件(在此称为“透射功率”)。能量也可通过门等漏到其他地方，诸如漏到腔体的壁中。为了简化，在此不论述能量的这些部分。在一些实施方案中，可估计能量的这些部分基本上很少并且可能是可忽略的。

在一些实施方案中，检测器可为定向耦合器，该定向耦合器被配置为当辐射元件用作发射器时(例如，当辐射元件辐射能量时)允许信号从放大器流到辐射元件，并且当辐射元件用作接收器时(例如，当辐射元件接收能量时)允许信号从辐射元件流到放大器。额外地或可替代地，定向耦合器可进一步被配置为测量流动信号的功率。在一些实施方案中，检测器也可包括对口处的电压和/或电流进行测量的其他类型的电路。

与一些当前披露的实施方案一致，源可被配置为将预定波长(表示为λ₁)的电磁能递送给能量施加带中的物体，其中预定波长大于能量施加带所支持的最大谐振波长(表示为λ₀)的约四分之一。最大谐振波长与递送的电磁能的波长之间的这个关系(表达为λ₁≥λ₀/4)可称为“模态条件”。在其他实施方案中，可应用由源供应的所施加的电磁能的波长与能量施加带支持的最大的谐振波长之间的不同关系，以满足模态条件。在一些实施方案中，当激发低阶模式时满足模态条件，例如当m*n小于30、40或50时(其中m和n为表示不同的轴线(例如，x和y)上模式数量的整数)。源不一定限于供应单个预定波长的电磁能的配置。可选地，源可被配置为供应一组波长的电磁能给腔体20，该组波长可在能量施加开始之前确定。当源以不同频率供应能量给腔体时，其中最大的波长可表示为λ₁，并且模态条件可描绘为λ₁≥λ₀/4。在一些实施方案中，λ₁也可具有上限，例如，它可更小或等于λ₀。

可替代地，模态条件可从频率方面表达。由于在波长λ₁和λ₀与它们的对应频率f₁和f₀之间存在一定关系，使得f₁＝c/λ₁以及f₀＝c/λ₀，所以模态条件λ₁≥λ₀/4可表达为f₁≤4f₀，也就是说，为了在模态条件下操作，电磁能可以某个频率施加，该频率低于能量施加带中最低谐振频率的约4倍。

此外，由于最大谐振波长λ₀与能量施加带的尺寸具有唯一关系，所以模态条件也可表达为能量施加带的尺寸与所施加的波长λ₁之间的关系。例如，对于长度、宽度以及高度分别为a、b及c并且其中a＞b＞c的矩形腔体20，模态条件可表达为作为另一实例，对于具有a×a×a尺寸的立方体腔体，模态条件可表达为作为另一实例，对于具有半径a的球形腔体，模态条件可表达为关于供应给腔体的电磁能，尺寸满足“模态条件”的腔体在此称为“模态腔体”。

就其本质而言，电磁场趋向于在能量施加带中以不均匀的场图进行分布。也就是说，能量施加带中的电场强的空间分布可为不均匀的。场图可随着时间在空间中基本上稳定或随着时间在空间中变化。场图随着时间的变化方式可为已知的。场图可产生具有相对较高振幅的电场强(对应于场振幅中的最大值或最小值)的区域，在此称为“热点”。热点的实例如图3A至图3D中的阴影区所示。场图也可产生具有相对较低振幅的电场强(例如，0或近0场值)的区域，在此称为“冷点”。冷点的实例如图3A至图3D中的非阴影区域所示。由此应指出，尽管热点在图中概略地图示为具有清晰且确定的边界，但是实际上强度在热点与冷点之间以更缓和的方式变化。实际上，到物体的能量转移可出现在物体中与场图的区重合的所有区中，其中场图具有非零场强并且不一定限于与热点重合的区域。加热物体的程度可取决于(除了别的之外)物体所曝露在的场的强度以及曝露的持续时间。

场图本身可随许多因素而变(如稍后论述)，包括(例如)能量施加带的物理特性和尺寸。热点中相对较高振幅的电场强可高于第一阈值并且冷点中相对较低振幅的电场强可低于第二阈值。第一阈值可与第二阈值相同或不同。在图3A至图3B中，第一阈值和第二阈值是相同的。在一些实施方案中，这些阈值可为预定的，以使低于一个阈值的场强不可以有效地施加能量给物体。例如，第二阈值可被选择为接近场强的最小值。在此所使用的术语“振幅”可与“幅度”互换。

在能量施加带中，特定的区可由一些场图的相对较高振幅的电场强覆盖(热点)，并且由一些其他场图的相对较低振幅的电场强覆盖(冷点)。可选择性地对场图进行选择，以将能量对准能量施加带中的所选区进行递送。例如，如果能量需要施加到能量施加带中的第一区而不是第二区，那么可选择一个或多个场图，其中这些场图的热点基本上与第一区重合并且冷点基本上与第二区重合。因此，与一些当前披露的实施方案一致，源可被配置为用一个或多个场图来递送电磁能，这些场图在能量施加带的预定区域中具有热点和冷点。在一些实施方案中，控制器可对源进行调节以使用这样的场图施加能量，从而实现目标能量分布。在模态腔体60中，如图3A和图3B所示，可激发场图，以使其各自都有具有高振幅的强度的多个区域(热点)62和64(阴影区域)以及具有低振幅的强度的区域(冷点；非阴影区域)。

可在能量施加带中激发的一些场图称为“模式”。模式形成一组特殊的场图，这些场图彼此线性独立并且互相正交。如在此所指，如果与能量施加带上的两种模式相关联的两个场的标量积的积分为零，那么这两个场图彼此正交。模式或模式组合(例如，一般场图)可为任何已知的类型，包括传播的、隐失的以及谐振的。在一些实施方案中，所激发的场图包括模式的组合。

在图3A和图3B中，物体66和68放在能量施加带60中。如果希望只施加能量到物体66并且避免施加能量到物体68，那么可选择图3A的场图。可替代地，如果希望施加能量到物体68并且避免施加能量到物体66，那么可选择图3B的场图。

可在能量施加带中激发的任何场图都可在数学上表示为模式的线性组合。这些模式可包括无限数量的隐失模式以及有限数量的传播模式(其中的一些可为谐振模式)。一般而言，在模态腔体中比在非模态腔体中可激发更少的传播模式。换句话说，一般而言，模态腔体可比非模态腔体支持更少的传播模式。同样，一些支持的传播模式可为谐振模式。就其本质而言，隐失模式具有用于激发场图的总功率(或能量)中非常小百分比的功率(或能量)，而总功率(和能量)的大部分由传播模式携带。

如下文更详细说明，在一些实施方案中，可放置一个或多个辐射元件，以使得可拒绝一些不希望的模式。例如，可通过单个频率在能量施加带中有效地激发两个或更多个传播模式。如果以该频率发射电磁波的辐射元件定位在这些模式中的一者的零位处(即，在这些模式中的一者具有零场的位置处)，那么此模式可被消除(即，被拒绝)。

模态条件和对应的模态腔体(即，满足模态条件的腔体)可在控制能量施加带中的场图(或更具体而言，模式)中显示出优势。如上文所论述，在模态腔体中，传播模式的数量可小于在非模态腔体中的数量。因此，控制这些传播模式可相对较容易，因为在满足模态条件时用于消除不希望的模式的天线的数量和密度可能较低。此外，与在非模态腔体中相比，在模态腔体中控制的较小偏差可对热点选择产生较不显着的总体影响，在非模态腔体中，相对较大数量的模式可能需要较精确控制以实现一个传播模式被激发而其他模式未被激发的条件。

一方面，本发明的一方面可涉及使用可变参数(在此称为MSE)的特定组合，这些可变参数可影响在能量施加带中激发的场图，以有目的地在能量施加带中的指定区域中实现冷点(例如，具有相对较低振幅的电场强的区域)。接着，这些区域准许能量的受控施加，因为当希望避免施加能量到物体的一部分时，可使该部分与冷点对准。可替代地，可操作装置，使得激发具有与物体中希望施加能量的一部分对准的热点(例如，相对较高振幅的电场强)的电磁场。例如，通过选择激发如图3A所示的场图，可加热物体66而避免加热物体68；而通过选择激发如图3B所示的场图，可加热物体68而避免加热物体66。因此，当希望施加能量到能量施加带中的物体的一部分时，可使场图的较高强度区域与物体的该部分对准。虽然模态条件可与MSE控制结合使用，但是即使不与MSE控制一起使用模态条件也可提供益处，并且相反地，即使不满足模态条件也可应用MSE控制。

如果用户希望施加到物体66的能量的量是物体68的两倍，那么可使用图3A和图3B的场图，前者以同一功率电平施加两倍的时间量、对于相同量的时间以两倍的功率电平施加，或对于对应于经由图3A的场图比经由图3B的场图供应两倍能量的任何其他时间/功率对(假定各场在阴影区域中具有类似的强度)。如果在阴影区域中场强不同，那么可考虑该差异，以实现能量施加带或物体中的所希望的能量施加剖面，例如，能量施加带或物体中的所希望的能量吸收分布。

当按顺序地激发两个场图时，在能量施加带中形成的场图的时间平均值可表示为两个被激发场图的总和。如果同时激发这些场图，那么可发生干扰并且时间平均值可能不同于该总和。然而，如果两个场图彼此正交(例如，模式)，那么按顺序的和同时的施加可各自具有相同的结果。

为了控制施加到两个不同区的能量的量，可能希望首先确定这两个区的能量吸收特性。能量施加带中的不同区可具有不同的能量吸收特性。例如，在用RF能量加热面包和蔬菜的情况下，主要含有面包的区与主要含有蔬菜的另一区相比可能具有较少吸收性。在另一实例中，只与特征为第一频率的场图重合的面包部分可具有与第二面包部分不同的能量吸收特性，该第二面包部分只与特征为第二频率的场图重合，该第二频率不同于第一频率。

在一些实施方案中，本发明的设备或方法可涉及一个或多个处理器，这些处理器被配置为确定至少部分地放置在能量施加带中的任何给定物体的能量吸收特性。能量吸收特性的确定可通过反馈而完成(例如，经由反射，如稍后更详细论述)。可替代地，在能量施加带中的物体的吸收特性已知的情况下，与当前披露的实施方案一致的设备不需要确定能量吸收特性。相反，相关的信息可预编程或否则提供给处理器，例如，使用机器可读标签。

在此所使用的术语“处理器”可包括执行一个或多个指令的电路。例如，此处理器可包括一个或多个集成电路、微芯片、微控制器、微处理器、所有或部分的中央处理器(CPU)、图形处理单元(GPU)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)或适用于执行指令或执行逻辑操作的其他电路。

由处理器执行的指令可(例如)预加载到处理器中或可存储在分开的存储单元中，这些存储单元诸如RAM、ROM、硬盘、光盘、磁介质、快闪存储器、其他永久性的、固定的或易失的存储器，或能够提供指令给处理器的任何其他机构。处理器可定制用于特定用途，或可被配置用于一般目的用途并且通过执行不同的软件而执行不同的功能。

如果使用一个以上处理器，那么所有的处理器可具有类似的构造，或者它们可具有彼此电连接或分离的不同构造。它们可为分开的电路或整合在单个电路中。当使用一个以上处理器时，它们可被配置为独立地或联合地操作。它们可电气地、磁力地、光学地、声学地、机械地或通过准许它们互相作用的其他方式而耦合。

可提供单个或多个处理器用于确定能量施加带上的能量吸收特性的分布的唯一目的。可替代地，除了提供其他功能之外，单个或多个处理器还可具备确定能量吸收特性的功能，。例如，相同的处理器也可用于对源进行调节或整合到一个控制电路中，该控制电路提供额外的控制功能给源以外的部件。

与当前披露的实施方案一致，至少一个处理器可被配置为将多个电磁场场图施加给能量施加带中的物体。术语“场图”可指能量施加带中的电场强的空间分布。场图可随着时间在空间中基本上稳定或随着时间在空间中变化。场图随着时间发生变化的方式可为已知。能量分布的型式可随以下各项而变：能量施加带的物理特性；能量源的可控方面；辐射元件的类型、配置、定向和/或放置；场更改结构(例如，场调整元件和/或电介质透镜)的存在；以及可影响场图的任何其他变量。场调整元件可为可经控制以影响在能量施加带中激发的场(例如，以选择性地将来自一个或多个辐射元件的电磁能引导到物体中的方式)的任何元件。

通过调节与源有关的变量(包括频率、相位、相对振幅、天线选择，和/或天线定向中的一者或多者)，处理器能够使多个不同的场图被施加到能量施加带和/或该带中的物体。类似地，处理器能够通过其他变量而引起多个不同的场图，诸如通过调整FAE(场调整元件)；调整电介质透镜；或通过其他方式。所有这样的可控变量/参数/方法和/或它们的组合(它们可在能量施加带中实现一组预定的场图)在此都称为“调制空间”或“MS”。

术语“调制空间”或“MS”用于统称可影响能量施加带中的场图的所有参数以及其所有组合。在一些实施方案中，“MS”可包括可使用的所有可能部件和它们的可能设置(绝对的或相对于其他的)以及与这些部件相关联的可调整参数。例如，“MS”可包括多个可变参数，天线的数量、它们的定位和/或定向(如果可修改)、可用的带宽、所有可用频率的组以及其任何组合、功率设置、相位等。MS可具有任何数量的可能可变参数，范围为只有一个参数(例如，只限于频率或只限于相位-或其他单个参数的一维MS)、两个或更多个维度(例如，在同一MS中一起变化的频率和振幅)或更多。

可影响调制空间的与能量施加带有关的因素的实例包括能量施加带的尺寸和形状以及构成能量施加带的材料。可影响调制空间的与能量源有关的因素的实例包括能量递送的振幅、频率以及相位。可影响调制空间的与辐射元件有关的因素的实例包括辐射元件的类型、数量、大小、形状、配置、定向以及放置。

与MS相关联的每个可变参数可被视为一个MS维度。作为实例，图4图示了三维调制空间400，其中三个维度被指定为频率(F)、相位以及振幅(A)。也就是说，在MS400中，电磁波的频率、相位和振幅在能量施加期间可进行调制，而所有其他参数在能量施加期间可为预定和固定的。MS也可为一维的，其中在能量施加期间只有一个参数变化，或可以含有许多变化的维度。在图4中，调制空间被描绘为三维的，只是为了便于论述。MS可以具有更多维度。

术语“调制空间元素”或“MSE”可指MS中可变参数的一组特定的值。例如，图4图示了三维MS400中的MSE401。MSE401具有特定频率F(i)、特定相位以及特定振幅A(i)。即使这些MSE变量中只有一个改变，新的组也将界定另一MSE。例如，(3GHz，30°，12V)和(3GHz，60°，12V)表示两个不同的MSE，因为相位分量改变了。因此，如果MSE可被设想为调制空间中的一点，那么所有MSE的集合界定调制空间。这些MS元素的不同组合可导致能量施加带上的不同场图以及物体中的不同能量分布型式。例如，在被供应到多个辐射元件的能量的相对振幅方面，两个MSE可互不相同，并且这些差异可导致不同的场图。多个MSE可按顺序或同时执行，以在能量施加带中激发特定的场图。

MSE的顺序(和/或同时)选择可称为“能量递送方案”。例如，能量递送方案可由三个MSE(F(1)，A(1))、(F(2)，A(2))、(F(3)，A(3))组成。由于存在实际上无限数量的MSE，所以存在实际上无限数量的不同能量递送方案，从而在任何给定的能量施加带中产生实际上无限数量的不同场图(尽管不同的MSE有时可引起高度相似或甚至相同的场图)。当然，不同能量递送方案的数量可(部分地)随可用MSE的数量而变。本发明不限于任何特定数量的MSE或MSE组合。相反，可使用的选项的数量可小到二或多达设计者所希望的，这取决于各种因素，诸如预期用途、所希望的控制水平、硬件或软件分辨率以及成本。例如，激发较大数量的不同场图(这可允许能量施加带中的场图设计更加巧妙)可能需要较大数量的MSE。在这种情况下，可能需要至少3个MSE，例如，3、4或5个MSE。在一些实施方案中，MSE的数量非常大，但是其中只有少量可用于激发。例如，400个不同的频率可用，而在给定的能量施加循环中只使用其中5个。这五个频率可为(例如)使能量施加带中不同的谐振模式激发的MSE。

根据可能的MSE选择，处理器可取决于特定应用而确定一组合适的MSE。例如，可选择性地选择一组预定的场图，并且使用所选择的MSE将该组场图施加到能量施加带，以使特定的区可被一个场图的高场强区域覆盖，而被另一场图的低场强区域覆盖。例如，物体66被图3A的场图的高场强区域覆盖，但被图3B的场图的低场强区域覆盖。因此，当测量与图3A的场图有关的被吸收能量时，该测量可指示物体66的能量吸收特性。同样地，与图3B的场图有关的被吸收能量的测量可指示物体68的能量吸收特性。

图1的设备可被配置为对源进行调节，以形成一组不同的MSE并且将它们对应的场图施加到能量施加带。与一些实施方案一致，此调节可通过“MSE”的选择和控制而进行。由于一个特定的场图对应于一个或多个可控变量(例如，MSE)，所以处理器可被配置为更改MSE，从而在能量施加带中实现不同的场图。

例如，如图1所描绘，示例性处理器30可电耦合到源的各个部件，诸如电源12、调制器14、放大器16以及辐射元件18。处理器30可被配置为执行对这些部件中的一者或多者进行调节的指令。例如，处理器30可调节由电源12供应的功率的电平。可替代地或额外地，处理器30可通过切换放大器中的晶体管来调节放大器16的放大率。可替代地或额外地，处理器30可执行对放大器16的脉宽调制控制，以使放大器输出所希望的波形。处理器30可调节由调制器14执行的调制。在另一实例中，处理器30可替代性地或额外地调节每个辐射元件18的位置、定向和配置中的至少一者，例如通过机电装置。这样的机电装置可包括电动机或者用于旋转、枢转、移动、滑动或否则改变一个或多个辐射元件18的定向或位置的其他可移动结构。处理器30可进一步被配置为调节位于能量施加带中的任何场调整元件，以改变该带中的场图。例如，场调整元件可被配置为选择性地引导来自辐射元件的电磁能，或同时匹配用作发射器的辐射元件，以减少到用作接收器的其他辐射元件的耦合。可替代地或额外地，处理器30可选择性地在辐射元件之间分配能量和/或可选择性地只使用可用辐射元件的一个子集。

处理器可根据预定的方案来调节源的一个或多个部件以及与这些部件相关联的参数。例如，当使用相位调制器时，它可经控制以对由辐射元件发射的AC波形执行时间延迟的预定序列，以使AC波形的相位对于一系列时间段中的每一者都增加一定度数(例如，10度)。可替代地或额外地，处理器可动态地和/或自适应地基于来自能量施加带的反馈而对调制进行调节。例如，处理器30可被配置为接收来自检测器40的模拟或数字反馈信号，指示从腔体20所接收的电磁能的量，并且处理器30可基于所接收的反馈信号而动态地确定相位调制器处针对下一时间段的时间延迟。

处理器也可被配置为对频率调制器进行调节，从而更改供应给能量施加带的至少一个电磁波的频率。这样的频率调制器可被配置为调整AC波形的频率。作为实例，频率调制器可为半导体振荡器，诸如图5A中概略地描绘的振荡器22，并且被配置为产生以预定频率振荡的AC波形。预定的频率可与输入电压、电流或其他模拟或数字信号相关联。例如，压控振荡器可被配置为产生频率与输入电压成比例的波形。

与一些实施方案一致，处理器30可被配置为对振荡器22进行调节，以产生具有时变频率的AC波形。AC信号可由放大器24放大并且使天线32和34在腔体20中激发经频率调制的电磁波。

处理器30可被配置为对振荡器22进行调节，以按顺序地产生以预定频带内的各个频率振荡的AC波形。此顺序过程可称为“频率扫掠”。更一般地，处理器30可被配置为对源进行调节以按顺序地产生在各个MSE下(例如，在各个频率、相位、振幅和/或辐射元件的选择下)的波形。此顺序过程可称为“MSE扫掠”。按顺序扫掠的MSE可能不一定彼此相关。相反，它们的MSE变量从MSE到MSE可显著不同(或可为逻辑相关)。在一些实施方案中，MSE变量从MSE到MSE可显著不同，可能在它们中具有少量或没有逻辑关系，但聚集起来，工作MSE的群组可实现所希望的能量施加目标。

在频率扫掠中，每个频率可与一个馈给方案(例如，一个特定的MSE，它是各元素和它们的设置的特定组合)相关联。在一些实施方案中，基于由检测器40提供的反馈信号，处理器30可被配置为从频带选择一个或多个频率，并且对振荡器22进行调节以在这些所选择的频率下按顺序地产生AC波形。

可替代地或额外地，处理器30可被配置为基于反馈信号来对放大器24进行调节，从而调整经由天线32和34递送的能量的量。与一些实施方案一致，检测器40可检测以特定频率从能量施加带反射的能量的量，以及处理器30可被配置为当反射的能量较多时使以该频率施加的能量的量较大。也就是说，处理器30可被配置为当在一个特定频率处反射的能量较多时，使一个或多个天线以该频率将能量施加更长的持续时间。可替代地，处理器30可被配置为当在一个特定频率处反射的能量较少时，使一个或多个天线以该频率将能量施加更长的持续时间。例如，当所测量的反射能量指示存在具有相对较低的吸收特性的物体(例如，冰)时，可能希望以该频率施加更多能量。也可使用反射能量与所施加能量的量之间的其他关系。

如图5B所描绘，本发明的一些实施方案可包括一个以上振荡器，诸如振荡器22和26，用于产生不同频率的AC波形。分别产生的AC波形可分别通过放大器24和28来放大。因此，在任何给定时间，可使天线32和34同时以两个不同频率施加电磁波到腔体20。这两个频率中的每一者可以是时变的。图5B图示了两个振荡器只用于示例性目的，并且在此考虑了可使用两个以上振荡器(和/或两个以上放大器和/或两个以上天线)。

处理器可被配置为对相位调制器进行调节，从而更改供应给能量施加带的两个电磁波之间的相位差。作为实例，相位调制器可包括移相器，诸如图6所示的移相器54。移相器54可被配置为在腔体20内以可控方式在AC波形中引起时间延迟，从而延迟从0到360度之间各处的AC波形的相位。移相器54可包括被配置为提供连续可变的相移或时间延迟的模拟移相器，或移相器54可包括被配置为提供一组离散的相移或时间延迟的数字移相器。

与如图6所示的一些实施方案一致，可提供分路器52以将由振荡器22产生的AC信号分路为两个AC信号(例如，分路信号)。处理器30可被配置为对移相器54进行调节，以按顺序地引起各个时间延迟，以使两个分路信号之间的相位差可随着时间变化。此顺序过程可称为“相位扫掠”。

处理器可被配置为对振幅调制器进行调节，从而更改供应给能量施加带的至少一个电磁波的振幅。作为实例，振幅调制器可包括混频电路，诸如图7A所示的混频器42，该混频器被配置为用另一调制信号对载波的振幅进行调节。经调制的信号(例如，混频器42的输出)可通过放大器44来放大。

与一些实施方案一致，振幅调制器可包括一个或多个移相器，诸如移相器54和56，如图7B所示。振幅调制可通过组合两个或更多个经移相的电磁波来实施。例如，分路器52可将由振荡器22产生的AC信号分路为两个AC信号，诸如正弦波由于它们是从单个信号分路而成，所以这两个分路AC信号可共享基本上相同的频率。一个分路AC信号可由移相器54移动了相位α，以使AC信号变为另一分路AC信号可由移相器56移动了相位-α(或等效地360°-α)，以使AC信号变为

如图7B所示，经移相的AC信号可分别通过放大器24和28而放大，并且用这种方式，可使天线32和34激发具有共享的AC波形的电磁波。天线32和34可定位在预定的位置处，以使由这些天线激发的两个电磁波可组合以根据三角恒等式而形成经振幅调制的波。

尽管为便于论述，图5A至图5B、图6以及图7A至图7B图示用于个别地更改频率、相位和振幅调制的电路，但是在此考虑了这些电路的部件可经组合以实现多个组合，从而提供更大的调制空间。此外，可使用许多辐射元件，并且不同的波型可通过辐射元件的选择性使用而实现。只作为实例，在具有三个辐射元件A、B及C的设备中，振幅调制可用辐射元件A和B来执行，相位调制可用辐射元件B和C来执行，以及频率调制可用辐射元件A和C来执行。可选地，任何调制都可用辐射元件的任何组合(例如，各自具有不同的相位，和/或不同的振幅和/或不同的频率)来执行。可替代地，振幅可保持恒定并且场变化可通过辐射元件之间的切换引起。此外，辐射元件32和34可包括使它们的位置或定向改变，从而使场图改变的装置。这些组合实际上是无限的，并且本发明不限于任何特定组合，而是反映可通过更改调制空间(MS)中的一个或多个参数从而改变MSE来更改场图的观念。

如先前所论述，处理器可在通过变量的调节使多个电磁场场图被施加到物体中起到作用，这些变量更改MSE，并且因此更改所施加的场图。例如，场图可基于所选择的MSE而进行预测。由于测试、模拟和/或分析计算，该预测是有可能的。所得可预测性准许选择一组MSE以实现所希望的能量施加剖面。

使用测试方法，传感器(例如，小天线)可放置在能量施加带中，以测量由给定的MSE产生的场分布。随后，该分布可存储在(例如)查找表中。

在模拟的方法中，可构建虚拟模型以使MSE可以虚拟方式进行测试。例如，能量施加带的模拟模型可基于输入到计算机的一组MSE而在计算机中执行。模拟引擎(诸如CST或HFSS)可用于在数值上计算能量施加带内的场分布。MSE与所得场图之间的相关可用这种方式确立。此模拟方法完全可预先进行并且已知的组合存储在查找表中，或者模拟可在能量施加操作期间根据需要而进行或与能量施加操作相关联。

类似地，作为测试和模拟的替代物，可基于分析模型而执行计算，从而基于所选择的MSE组合来预测场图。例如，给定具有已知尺寸的能量施加带的形状，该至少一个处理器可被配置为从分析等式计算对应于给定MSE的一些基本场图。随后，这些基本场图(例如，“模式”或模式的组合)可用于构建能量递送方案，如早先所定义。与模拟方法一样，分析方法完全可预先进行并且已知的组合存储在查找表中，或者可在能量施加操作过程中或不久之前根据需要而进行。

与一些实施方案一致，场图的计算可在不考虑物体存在的情况下进行。这可基于以下假设，即能量施加带中物体的存在本质上不改变该带中场图的强度分布(称为“玻恩近似”)。玻恩近似在物体的位置、大小和电磁特性在能量施加之前未知的情况下特别有用。当物体的性质提前已知，场图计算也可考虑物体而进行。在负载填充整个能量施加带并且电介质均质的情况下，场计算或模拟可相对简单。

如果负载填充该带的至少90％，那么可认为负载基本上填充整个能量施加带。在一些实施方案中，除了一些被排除空间之外，负载可填充整个带，这些被排除空间例如含有辐射元件(例如，RF馈给)、检测器、温度计或可用于操作设备的其他装备的空间。未被物体填充的一些边缘空间，例如，腔体的角落处，也可存在于基本上被填充的能量施加带中。

均质负载的一个实例是不具有电介质界线的负载。电介质界线是分隔两个区的线或表面，这两个区各自具有明显不同的介电常数(ε_r)。这些区中的每一者的特性大小可为真空中的至少约一个波长左右。可认为损耗角正切的差异是显著的，例如，如果差异为约10％。均质负载的一个实例为水体。应指出，如果水体的不同部分(例如)由于非均匀加热而处于不同的温度，那么不同部分的介电常数可不同。然而，如果此差异大于10％，那么可认为水体是非均质的。

在真空中，可认为油在水中(或任何其他两种材料)的悬浮液是均质的，前提是油滴(或其他悬浮介质的颗粒)小于所施加MSE的波长。尽管油与水之间的介电常数具有较大差异，但情况也可如此。

在其中模式计算或模拟可为简单的另一种情况是在可分离的负载的情况中。可分离负载是包含至少一整层均质材料的负载。均质性和基本上填充的概念可如上文所解释般来理解。各层可由可分离腔体中的腔体壁和两个平行的横截面来定界。可分离腔体是这样一个腔体，在其中激发的电场E(x，y，z)可表达为x、y平面中的场与z方向上的场的乘积，即E(x，y，z)＝E(x，y)*E(z)。可分离腔体包括(例如)具有以下形状的腔体：矩形框、圆柱体、具有直角三角形底的棱柱体或截面圆柱体。可分离负载的一个实例可为(例如)多层蛋糕，其中各层是均质的，并且在蛋糕的圆周处接触腔体壁。

除了记录场图(这些场图对应于引起那些场图的MSE)外，处理器还可进一步被配置为记录对应于能量施加带中的空间位置的每个场图的场分布。场图可使用成像技术而可视化或作为数字数据而存储在计算机中。这些记录可用作输入以作为处理器进行损耗剖面确定的依据。有时可通过离散化来促进损耗剖面确定，如下文所论述。

能量施加带可经离散化，以使唯一的地址与各个离散化成的子区相关联，从而使场图能够在空间中映射到特定地址。图8A至图8C以及图9图示了经离散化能量施加带的实例。术语“离散化”也可(例如)称为划分、分隔或分割。

将能量施加带离散化成子区可为预定的。在一种情况下，处理器可通过(例如)查找表、存储在存储器中的信息或编码在处理器中的信息，而获取预定的离散化信息。可替代地，离散化可使用至少一个处理器30而动态地发生，例如图1所示。例如，当该带的已知尺寸提供给处理器时，处理器可在该体积上覆盖规则的或不规则的划分型式，将该带划分为子区并且将地址指派给各子区。

离散化策略可取决于许多因素，包括但不限于：所希望的分辨率、损耗剖面的性质以及可用场图。这些区可具有规则的或不规则的形状。例如，在3D的情况下，这些区可为规则的立方体或矩形形状，如图8A所示。在这种情况下，如果该带的大小(例如，体积)为SL，并且所希望的分辨率可能要求物体包含至少100个区，那么每个区的平均大小可为(例如)SL/100。可替代地，这些区可取决于特定需要而为任何不规则的形状。例如，能量施加带可划分为有点随机的区，如图8B所示。在一些实施方案中，可通过考虑物体在带中的位置和/或施加到该带的具体场图的特性而进行划分。

在物体或能量施加带的某些位置中，划分成的区的大小可小于其他位置。换句话说，区的密度可在整个物体或能量施加带上变化。例如，划分策略可取决于以下各项而变化：一个区是否对应于能量施加带中的物体希望施加能量的一部分；该区是否对应于该带中物体没有一部分位于其中的区，或对应于含有物体中不希望施加能量的一部分的区(后两个区中的每一者都可称为“空带”)。在一些情况下，物体中的目标部分可包括整个物体。在一些情况下，该带中的未占据部分可被当作空带的一部分。根据示例性策略，整个空带可被当作单个区。在另一示例性策略中，空带可用与物体内的目标部分类似的方式划分为多个区。在这种情况下，可在整个能量施加带中执行该划分，不管物体的空间占据或物体的目标部分的空间位置如何。可替代地，可对由物体的目标部分占据的带和空带分别执行划分。在又另一实例中，空带可用与物体的目标部分不同的方式划分为多个区。例如，空带中区的平均大小可大于物体的目标部分内的区，如图8C所示。换句话说，空带中区的密度可低于物体(例如，物体50)的目标部分内的区的密度。图8A至图8C的图示只是示例性的。在本发明的范围内可考虑无限数量的离散化策略。

离散化可只发生在被物体占据的区域内，或整个能量施加带可进行离散化。经离散化的能量施加带810的实例在下文中结合图9进行论述。在图9中，能量施加带810可划分为多个区，其中每个区具有基本上相同的规则正方形形状。然而，在此考虑了下文所描述的方法可应用于带810被划分为不规则形状和/或不同大小的区的离散化。这些区从左上角到右下角可标记为1，2，3，...，N_d。物体830可包括一个以上区，例如，区R_a和R_b。在此实例中，可假定一组所选择的MSE可表示为[θ1，θ₂，...θN_m]。如早先所述，每个MSE可对应于能量施加带(例如，带810)内的已知场图。由于能量施加带被离散化为Nd个区，因此，对于每个MSEθ_j，对应的已知场图可表示为一系列局部电场强[I_1，j，I_2，j，I_3，j，...，I_Nd，j]。该带的特定区处的电场强与该区处的电场振幅的平方成比例。对于所有施加的MSE，场图可用矩阵形式统一写为：

[I₁₁，I₂₁，I₃₁，...，I_Nd1；

I₁₂，I₂₂，I₃₂，...，I_Nd2；

I_1Nm，I_2Nm，I_3Nm，...，I_NdNm]

此矩阵，称为I矩阵，可在确定MSE和离散化之后进行确定。

在一些实施方案中，(例如，被施加不同的能量量值的)不同区的分辨率和/或带的离散化(例如，通过将带划分为多个区)的分辨率可为所施加的EM能量的波长的分数，例如，大约λ/10、λ/5、λ/2。例如，对于900MHz，空气(ε＝1)中对应的波长(λ)为33.3cm并且分辨率可为大约3cm，例如，(3cm)³或1(mm)³分辨率。例如，在水中，在同一频率处(900MHz)波长大约短9倍，因此分辨率可约为0.33cm，例如(0.33cm)³。例如，在肉中，对应于900MHz频率的波长大约比在空气中短7倍，并且分辨率可约为0.4cm，例如(0.4cm)³。使用较高频率可实现较高分辨率。例如，在其他频率中，分辨率可约为：0.1cm、0.05cm、0.01cm、5mm、1mm、0.5mm、0.1mm、0.05mm或更小。

对于多个场图中的每一者，处理器可被配置为确定在能量施加带中耗散的功率量值。在能量施加带中耗散的功率量值可为任何能量吸收介质所吸收的功率量值并且可直接或间接地进行测量。作为直接测量的一个实例，温度传感器可放置在该带中的各个位置，并且功率量值可基于温度上升而进行估计。作为间接测量的一个实例，在能量施加带中耗散的功率量值可通过考虑来自辐射元件(例如，辐射元件18)的入射功率并且确定反射回来和/或透射到至少一个辐射元件中的功率而进行测量。反射的/透射的功率可由用作接收器的辐射元件18接收，并且由检测器40检测(例如，见图1、图5A、图5B、图6、图7A及图7B)。随后，耗散的功率量值可确定为入射功率与反射(以及可选地透射)功率之间的差。

所确定的在能量施加带中耗散的功率量值可为能量施加带中耗散的总功率。例如，功率量值可包括由该带中的物体、该带的壁和/或该带中的任何其他能量吸收介质吸收的总功率。功率量值可被确定为(例如)PDI-PRf，其中PDI为施加到能量施加带中的总功率(入射功率)，以及PRf为从能量施加带反射的和/或透射到非发射辐射元件中的总功率。

在一些实施方案中，处理器可被配置为确定只在能量施加带的预定部分中耗散的功率量值。例如，处理器可施加所选择的场图，这些场图具有只覆盖能量施加带的预定部分的高场强区域(热点)。在这种情况下，所确定的在能量施加带中耗散的功率可基本上耗散在预定部分中，因为能量施加带的其他部分由较低场强区域(冷点)覆盖并且可吸收最小量的功率。

该预定部分可包括能量施加带中物体的一个或多个部分。在一些实施方案中，如果物体的位置已知，那么处理器可被配置为选择某些场图，这些场图具有与物体的位置或物体中希望施加能量的一部分对准的高场强区域。因此，所确定的功率量值可基本上耗散在物体的所希望的区域中。

在一些实施方案中，处理器可被配置为区分耗散在物体中的功率与耗散在其他地方的功率，并且将该信息与多个场图中的每一者相关联。在一些情况下，如早先所述，处理器可首先确定耗散在带中的总功率，并且随后将所确定的量分成耗散在物体中的功率量值与耗散在其他地方的功率量值。

处理器可使用与能量施加带结构(例如，腔体壁)相关的损耗值来进行区分。在一些实施方案中，处理器可基于场图的强度分布以及与壁相关的损耗值来计算耗散在带的壁中的功率量值。该计算可基于玻恩近似。在一些其他实施方案中，处理器也可通过测量耗散在其他地方的功率量值来进行区分。同样，此方法也可涉及玻恩近似的使用。

在一些实施方案中，针对整个施加的场图确定的功率量值可存储为向量。例如，假定一组所施加MSE可表示为[θ₁，θ₂，...θ_Nm]，并且针对每个所施加的MSE(θ_j)耗散的功率量值可表示为P_j，那么针对该组MSE耗散的功率量值可形成向量[P₁，P₂，...P_Nm]。与一些实施方案一致，所耗散功率的向量可在能量施加之前预定并且编程到至少一个处理器的存储器中。所耗散功率的向量可为预定的，例如，当类似的物体在烤炉中屡次进行加热时(例如，类似大小、形状和成分的比萨饼)。在一些实施方案中，当所耗散功率的向量为预定时，损耗剖面可在能量施加之前基于预定向量而进行计算，并且编程到至少一个处理器的存储器中。可替代地，所耗散功率的向量可在能量施加过程中动态地进行确定并且存储。在一些实施方案中，所耗散功率的向量可预编程为默认值，并且该向量可在施加能量的过程中动态地进行更新，例如，当用户请求时。

在一些实施方案中，该处理器可被配置为基于当多个场图施加到能量施加带时耗散的功率量值，而确定物体的至少一部分上的能量吸收特性的空间分布。例如，至少一个处理器可被配置为通过计算物体中可吸收电磁能的指示符的分布而确定能量吸收特性的分布。物体在其体积上吸收能量的能力可表达为“损耗剖面”。术语“损耗”可包括不反射回到发射它的辐射元件或不透射到另一辐射元件的任何电磁能。术语“损耗”也可指电介质损耗，这可指在物体中转换成热量的电能。如稍后更详细地论述，术语剖面，也可称为型式、图像、分布等，可包括(例如)能量施加带中的损耗的任何空间分布。

可吸收电磁能的指示符也可称为吸收率系数、损耗值或能量吸收特性，并且可包括指示在物体中可吸收的能量的任何值(例如，指示能量施加带中的介质与所施加电磁能的介电反应的任何值)。吸收率系数的实例包括：由于离子导电造成的电磁损耗(可称为ε_σ”)；由于偶极旋转造成的电磁损耗(可称为ε_d”)；和/或这些或其他损耗分量的组合。在一些实施方案中，吸收率系数可为总损耗ε”，它可表征为(例如)：

ε”＝ε_d”+ε_σ”＝ε_d”+σ′/(ωε₀)

其中σ′为电导率，ω为所施加EM波的角频率，以及ε₀为自由空间或真空的电容率。在下文中，总损耗ε”(在此也称为“损耗参数”)可表示为“σ”。然而，在此所使用的术语“损耗”广泛地用于包括所有种类的吸收率系数。作为实例，如果吸收电磁能的物体定位在能量施加带中，那么损耗可对应于物体的电磁能吸收能力。

在一些实施方案中，吸收率系数可为“损耗角正切”，这可定义为与电场的有损反应与无损反应之间的比率：

tan(δ)＝ε”/ε′＝[ε_d”+σ′/(ωε₀)]/ε′

其中ε′为电容率。对于具有小损耗的电介质，tan(δ)＜＜1，并且因此tan(δ)可近似为δ。这样可有助于求解一个或多个等式。

如早先简要提及，损耗的特征可在于它们的剖面(例如，损耗剖面)。损耗剖面可为随空间中的位置而变的任何吸收率系数的表示。例如，损耗剖面可为地图，从而用不同的颜色示出不同tanδ(或ε”，或任何其他吸收率系数)的区域。在另一实例中，损耗剖面可为矩阵，其中每个单元表示能量施加带中的体积单元，并且矩阵单元内的值为描绘体积单元中介质的吸收率系数的值。损耗剖面可用各种方法表示，从而传达关于能量施加带中能量损耗的分布的信息。损耗剖面可使用成像、分析法、数值法、制表法或能够反映能量损耗的分布或部分分布的任何其他机制来表示。在一些实施方案中，部分分布可指只在能量施加带或物体的一个或多个部分(区)而不一定是整个带中出现的损耗剖面。

当用分析法表示时，损耗剖面可(例如)用一个或多个等式来书写。例如，这样的等式可书写为时间、空间、功率、相位、频率或可能与能量损耗相关的任何其他变量(包括MS的任何变量)中的一者或多者的函数。当用数值表示时，损耗剖面可表达为一个数字或一系列数字。不管表示的方式如何，损耗剖面都可用数字和/或模拟格式来表达。例如，损耗剖面可为存储在存储器中并且可加载到处理器中的数字文件。

该至少一个处理器可被配置为基于与多个场图中的每一者关联的电磁场强和在多个场图中的每一者下能量施加带中耗散的功率，来计算能量吸收特性的分布。能量吸收特性的分布的呈现可取决于应用于能量施加带上的离散化。

正如能量施加带可进行离散化一样，以类似的方式，损耗剖面可进行离散化并且映射到经离散化能量施加带的子区。例如，在图9中，其中能量施加带810被划分为多个区，标记为1，2，3，...，N_d，物体830在区Ra和Rb中可包括两种材料，这两种材料具有不同的损耗参数σ_a和σ_b。在物体外但在能量施加带810内的空区(例如，区R_c)可具有损耗参数σ_c。在一些实施方案中，损耗剖面820可由处理器来生成。损耗剖面820可列出描绘能量施加带810中的不同区的损耗值。例如，区R_a，和R_b分别由吸收率系数σ’_a和σ’_b来描绘，它们近似由σ_a，和σ_b描绘的实际损耗剖面。为了生成此损耗剖面，处理器可将未知的损耗参数σ_i(i＝1，2，3，...，N_d)指派给各区(1至N_d)。这样的经离散化损耗剖面820可为具有用N_d描绘的分辨率的实际损耗剖面的数值表示。例如，如果N_d大于某一给定值，那么在能量施加带内可存在相应较大量的区，并且各区的大小可小于在N_d等于前述给定值的情况下的大小。

对于每个MSE(θ_j)，功率损耗P_j(可定义为每时间单位的能量损耗)可与局部场图强度I_ij有关，如下：1/2(σ₁I_1j+σ₂I_2j+...+σ_NdI_Ndj)＝P_j。因此，在一些实施方案中，该至少一个处理器可被配置为构建以下等式：

1/2σI＝P

对于所有的MSE，其中P为所耗散功率量值的向量，I为场图强度的矩阵，以及σ为损耗剖面，表达为未知损耗值的向量。

与一些实施方案一致，该至少一个处理器可进一步被配置为求解未知的损耗剖面，以使σ可在数学上求解。例如，σ可通过倒置矩阵I并且乘以向量P而求解，如下：

σ＝2PI^-1等式(1)

尽管倒置I可构成用于求解等式的有效方法，但是与本发明一致，可使用其他数学方法。这些其他方法可包括(例如)各种定常迭代方法，诸如雅可比(Jacobi)法、高斯赛德尔(Gauss-Seidel)方法以及逐次超松弛法等；以及各种克雷洛夫子空间法，诸如共轭梯度法(CG)、广义最小残量方法(GMRES)以及双共扼梯度法(BiCG)等。可替代地，等式也可使用优化方法来求解，例如，最小化残量|1/2σI-P|，例如使用线性的或二次的编程。当难以直接倒置I时，或当倒置I可能会在解中引起较大不准确性时(例如，当等式系统在数学上为劣条件的、病态的和/或奇异矩阵时)，迭代方法和优化方法可尤其有用。

如早先所描述，“损耗”也可由除了σ之外的吸收率系数表示。在一些实施方案中，这些吸收率系数可基于σ′而计算。例如，损耗角正切可确定为tan(δ)＝σ′/ωε′。

在一些实施方案中，该至少一个处理器可进一步被配置为使能量吸收特性的分布被存储为查找表。当用制表法表示时，损耗剖面可采取表的形式，该表含有物理空间与在该空间中具体位置处吸收的能量之间的相关性。例如，查找表可指示能量施加带的多个区与它们对应的吸收率系数之间的关系。所存储的吸收率系数σ和tan(δ)的示例性查找表在图10A和图10B中示出。根据带的离散化，各查找表的左栏列出能量施加带中的区(例如，体积)的标记。右栏列出各区的对应σ或tan(δ)。

在一些实施方案中，该至少一个处理器可进一步被配置为引起对能量施加带的至少一部分中的能量吸收特性的分布的显示(例如，作为图像)。只作为实例，损耗剖面可显示为2D图像，如图9的右侧所示。当通过使用任何成像技术而显示为图像时，损耗剖面可采取以下形式：黑白图像、灰度图像、彩色图像、表面剖面图像、体积图像图像或任何其他图形描绘。应理解图9中所示的2D图像是为便于论述的简化实例。就图形而言，损耗剖面可表示为图像，例如，以一维、二维、三维和/或四维，其中第四维可指时间(例如，可显示随着时间过去的3D空间损耗剖面)。

在一些实施方案中，至少一个处理器可被配置为基于能量吸收特性的分布而确定物体的位置。例如，所确定的损耗剖面σ可映射到能量施加带。

在图9中，损耗剖面820映射到能量施加带810。损耗剖面820可反映能量施加带810中的损耗(σ)的空间分布。例如，损耗剖面可反映位于能量施加带810中的物体830的能量吸收性质。由于物体区通常与不同于空区的能量吸收特性的能量吸收特性相关联，所以处理器可基于损耗剖面820而确定物体830的位置。例如，处理器可确定物体830相对于能量施加带810的坐标。

在一些实施方案中，至少一个处理器可被配置为基于由多个场图中的每一者产生的高场强的已知位置(热点)而确定物体的位置。如早先所描述，场图可通过测试、模拟或分析计算基于所施加的MSE而进行确定或预测。预测可联机进行，例如在能量施加过程中，或可预先进行，例如在能量施加循环开始之前。根据本发明的实施方案，这些预测可保存(例如)在查找表中，从而允许处理器在操作过程中使用这些预测。场图可在能量施加带中产生一个或多个高场强区域，在这些区域中场强和/或损耗较高。在此所使用的术语“高场强区域”和“热点”指电磁场强基本上高于周围区的一个区。换句话说，这些术语指这样的区，在其中电磁功率集中并且因此在其中电磁能从电磁波到物体的转移比在类似吸收率系数的周围区域中更加有效。类似地，“冷点”或低场强的区域指电磁场强基本上低于周围区的一个区。因此，在低场强区域中电磁能的转移没有在较高场强的区域中那么有效，前提是吸收率系数是类似的。

与一些实施方案一致，处理器可获知各场图中的各热点的坐标或可预编程有这些坐标。这是可实现的，因为如早先所论述，MSE产生具有可预测的高场强区域的可预测型式。热点的坐标可指示热点的位置和大小。

如早先所描述，处理器可被配置为接收一个指示，指示检测器已接收到与特定场图下的能量吸收相关联的反馈。处理器可进一步被配置为确定物体定位在与该特定场图对应的高场强区域中的一者中。施加到能量施加带的场图越多，处理器可获得的关于能量施加带中的物体的位置和吸收性质的信息就越多。通过用不同MSE进行的一系列此类测量，处理器可窄化物体在空间中的位置和/或能量施加带中的吸收性质的空间分布。

作为实例，图3C示出能量施加带20中具有两个高场强区域84的场图。能量施加带20中除高场强区域84以外的区域可称为低场强区域或冷点。图3C中所示的场图可为预定的，并且因此，两个热点84的位置可预先已知。物体82可定位在能量施加带20中并且能够吸收电磁能。处理器可被配置为从检测器接收反馈信息以指示能量吸收，诸如在能量施加带20中耗散的功率量值，如早先所描述。如果至少一个热点与物体的位置重合，那么在能量施加带中吸收的能量的量可基本上大于热点不与物体的位置重合的情况。因此，处理器可确定物体82与热点84中的至少一者重合，因此位于至少一个热点的区域中。

图3D示出具有两个热点86的场图，其中之一与能量施加带20中物体82所处的区域重合。因此，处理器可被配置为接收反馈信息以指示与图3D的场图相关联的能量吸收，并且确定物体82的位置在由两个水平高场强区域86覆盖的区域中的至少一者内。因此，使用所获得的与图3C及图3D相关联的位置信息，处理器随后可确定物体在由高场强区域84和86的交集覆盖的区域内，如图3D所示，其中虚线对应于图3C的场图中的高场强区域84。通过以类似的方式接收来自额外场图的反馈，处理器可更精确地锁定物体82的位置。通过施加更多的场图，处理器能够确定物体82的大体形状或甚至准确形状。反馈信息也可提供物体特性的指示符，尤其是当物体的损耗剖面已知时，并且处理器仅需要基于从能量施加带接收到的反馈信息来识别物体的位置和定向。

在一些实施方案中，处理器可进一步被配置为使得基于能量吸收特性的分布将不同的能量量值施加到能量施加带的不同部分。例如，可将不同的能量量值递送给物体830内的区R_a和R_b(图9所示)。

在一些实施方案中，不同的能量量值可基于能量施加带中的能量吸收特性的分布而确定。也就是说，一旦物体在其体积上吸收能量的能力确定，那么能量可以受控的方式施加给物体以实现所希望的目标。例如，如果目标是施加能量使得它在物体体积上被均匀地吸收，那么处理器可选择在物体上引起均匀的能量吸收的MSE组合。例如，较小量的能量可施加到物体中与较高吸收率相关的部分并且较大量的能量可施加到物体中与较低吸收率相关的另一部分，这样，由这两个区吸收的能量的量基本上相同。如果另一方面，希望非均匀能量施加，那么处理器可用场图中的每一者施加能量的量，以使实现总能量吸收对应于能量吸收的所希望的非均匀性。例如，较大量的能量可施加到含有水的区以使物体中的水变干，而不加热物体中的其他成分。更一般地，较大量的能量可施加到含有特定物质的区，从而比其他物质更密集地处理该特定物质。

处理器可被配置为对源进行调节，从而将不同的预定量的能量递送给能量施加带。例如，如先前所论述，由于分布能量的方式是随多个可控变量和它们的可能设置(例如，MSE)的量而变，所以处理器可被配置为更改MSE，从而在能量施加带中实现不同的能量分布。如图1、图5A、图5B、图6、图7A及图7B所示的示例性设备可用于更改MSE并且施加所希望的场图。

在一些实施方案中，可根据能量施加带中辐射元件的定位选择辐射元件用于激发特定模式。可选择辐射元件的位置以有效地激发所希望的模式和/或拒绝不希望的模式。一些实施方案的这个和其他任选特征在下文中参考图12A、图12B、图12C、图13A及图13B进行说明。

拒绝模式的概念可通过图12A和图12B说明，它们示出了在腔体1800中激发的两种模式1802和1806的X-Y横截面。模式1802为TM₁₁模式，而模式1806为TM₂₁模式。模式TM₁₁可在等于或大于较低的截止频率f₁₁的每一频率下激发，而TM₂₁可在等于或大于较高的截止频率f₂₁的每一频率下激发。因此，在f₁₁与f₂₁之间的中间频率下，可激发TM₁₁而不激发TM₂₁，但是不存在可激发TM₂₁而不激发TM₁₁的频率。因此，如果希望以高于f₂₁的频率激发TM₁₁而不激发TM₂₁，那么可需要拒绝TM₂₁。在当前论述中，拒绝一个模式可指防止或基本上减少对该模式的激发。

在一些实施方案中，可激发所希望的模式，并且可通过为该激发选择定位在不希望的模式的零位处或附近并且在所希望的模式的最大值处或附近的辐射元件而同时拒绝不希望的模式。模式的零位为能量施加带中该模式的场强永久地(或在所有阶段中)为零的任何位置，而模式的最大值为该模式的场强在所有阶段(或在每一时刻)都达到总体最大值的任何位置。定位在模式的零位处的辐射元件不激发该模式(不管所施加的频率如何)，而定位在零位附近的辐射元件只可小程度地激发该模式。例如，在图12B中，平面1803为模式TM₂₁的零点的集合；因此，定位在沿此线的任何点处的辐射元件都不可激发模式TM₂₁，即使是用高于f₂₁的频率。然而，由于线1809(它沿着平面1803)不在模式TM₁₁(1802)的零位处，所以模式1802可由定位在线1809处的辐射元件激发。实际上，辐射元件可定位在平面1803上的任何地方而不激发模式1806。然而，在一些实施方案中，辐射元件可定位在腔体的上(和/或下)底处在XY平面内的位置处。

拒绝一个模式的另一方法可包括使用位于将被拒绝的模式的电场的幅度具有相反的正负号的两个或更多个位置处的两个或更多个辐射元件。例如，图13A描绘了沿线1805模式1806的电场的(归一化)幅度。如图所示，在x＝0.5(平面1803上的一点)处场为0，在x＝0.25处场为+1以及在x＝0.75处场为-1。因此，在一些实施方案中，可选择两个辐射元件，一个在x＝0.25处并且另一个在x＝0.75处(或在场具有相反的正负号和相等的幅度的任何其他两个点处)，从而以相同的振幅和相位辐射RF波以彼此消除，并且因此拒绝不希望的模式。如果这两个辐射元件的位置处的场具有相反的正负号和不同的绝对值，那么它们仍然可用于拒绝不希望的模式，前提是(例如)它们的振幅经调整以使得每个辐射元件位置处场与振幅的乘积的总和为零。应指出，尽管以上论述集中于沿着X轴的不同点，但是也可对具有不同y值和/或z值的点应用类似的考虑。

在一些实施方案中，所希望的模式可通过经由两根天线发射能量来激发，这两根天线彼此反向平行定向，或彼此平行定向但在彼此之间以180°相移发射波，并且定位在场图具有相反的正负号的点处。类似地，在一些实施方案中，模式可通过经由两根天线发射能量来拒绝，这两根天线彼此反向平行定向，或彼此平行定向但在彼此之间以180°相移发射波，并且定位在场图具有相同的正负号的点处。

图13B描绘了沿线1805模式1802的电场的(归一化)幅度。如图所示，在x＝0.5处场为最大值，并且在x＝0.25处的场等于(幅度和正负号)x＝0.75处的场。因此，以相同的振幅和相位进行发射的两根天线，一个在x＝0.25处并且另一个在x＝0.75处，可趋向于激发模式1802。然而，彼此反向平行定向或彼此平行定向但在彼此之间具有180°相移的两根天线，可拒绝模式1802。因此，天线和相位的后一个组合可激发模式TM₂₁并且拒绝模式TM₁₁。

在一些实施方案中，所希望的和/或不希望的模式为谐振模式。谐振模式可在电磁波的频率f以本领域已知的方式对应于能量施加带的尺寸时激发。例如，在为矩形腔体的能量施加带中，谐振模式可在电磁波所沿着传播的尺寸(在此称为h_z)等于N*(λ/2)时激发，其中N为整数(例如，0、1、2、3)并且λ为波长，由等式λ＝c/f给出，c为腔体中的光速。谐振模式通常用三个索引号来标记，其中第三个索引号为N。

当单个谐振模式以给定频率激发时，激发所携带的大部分功率可由谐振模式携带，而其他模式(可为传播的或隐失的)可携带较小部分的功率(可能是可忽略的)。因此，当激发单个谐振模式时，可能很少需要或不需要拒绝非谐振模式。例如，当h_z＝c/f₂₁时(即当N＝2时)，天线和频率可经选择以激发模式TM₂₁，可能很少需要拒绝(例如)模式TM₁₁，因为尽管模式TM₁₁可用所施加的频率激发，但是与由谐振模式TE₂₁₂携带的功率量相比，它可能只携带少量的功率。因此，在一些实施方案中，谐振模式可用于实现目标场强分布。这样可有助于控制所激发的模式，前提是有足够的带宽和频率控制。

在一些实施方案中，模式激发可进一步通过使用简并腔体(degeneratecavity)而促进(例如，通过放松来自带宽和频率控制的要求)。简并腔体为这样一种腔，在其中至少一个截止频率为同一族的两个或更多个模式(例如，两个TE模式)的截止频率。类似地，每个谐振频率(有时除了最低的一个以外)可激发同一族中的两个或更多个谐振模式。简并腔体的一些形状可包括(例如)圆柱体和球体。

在一些实施方案中，一个所希望的谐振模式以及一个或多个不希望的谐振模式可用同一频率激发，并且不希望的模式可如上所述来拒绝。例如，激发模式TM₂₁₂(它的横截面在图12B中所示为1806)的同一频率也可激发模式TM₂₁₂(它的横截面在图12C中所示为1808)。然而，如果经由定位在模式1808的零位(不是模式1806的零位)处的辐射元件来激发，那么只可激发模式1808。例如，如果辐射元件在线1809处(如图12B和图12C所示)以频率f₁₂＝f₂₁辐射，那么只可激发模式1808。

因此，根据本发明的一些实施方案，提供一种设备，用于基于当多个预定的模式施加到能量施加带时耗散的功率量值来确定能量施加带的至少一部分上能量吸收特性的空间分布。例如，如上所述，除了预定模式以外的模式可被拒绝。

在一些实施方案中，用于获得能量吸收特性剖面(也称为能量吸收特性的空间分布)的相同场图可用于施加不同的能量量值给物体。例如，图1、图5A、图5B、图6、图7A或图7B的设备可用于施加经频率调制的电磁波到该带，用于测量能量吸收特性的分布以及用于将能量递送给该带中的物体。在一些实施方案中，为了递送不同的能量量值到物体而施加的场图可不同于那些经选择以获得能量吸收特性剖面的场图。例如，频率调制(例如，用图5A的设备获得的)可用于测量能量吸收特性的分布，而相位调制(例如，用图6的设备)可用于将能量递送给该带中的物体。此外，可使用任何组合。例如，相位调制(例如，使用图6的设备)可用于测量能量吸收特性的分布，而相位和频率调制的组合可用于递送能量给该带中的物体。

在一些实施方案中，该至少一个处理器可进一步被配置为反复确定能量吸收特性的分布(例如，在加热过程等能量施加过程中的几次)。当(例如)能量吸收特性的分布随着时间改变时这可能是令人希望的，如可发生在(例如)物质的温度上升时；相变化发生(例如，冰融化成水)时；湿气蒸发时；或物体的其他性质改变时。在这些和其他情况下，处理器可用于在能量施加过程中反复确定能量吸收特性的分布。

能量吸收特性的两次反复确定的分布之间的时延可为预定的。只作为实例，处理器可经预先编程以每隔5秒、1秒、零点几秒或以某一更小或更大间隔来确定分布。可替代地或额外地，能量吸收特性的两次反复确定的分布之间的时延可基于能量施加过程的某些特性而动态地改变。

能量吸收特性的两次反复确定的分布之间的时延可随先前确定的能量吸收特性的两个或更多个分布之间的差的幅度而变。例如，对从损耗剖面的第二次确定到第三次的时延的判定可取决于第一次与第二次确定的剖面的结果之间的差。在一些实施方案中，“差”可为数值度量，例如，该带的所有区处的吸收率系数的差的总和。在一些实施方案中，“差”可为图形度量，例如，在显示为图像时两个分布之间的距离。差的幅度可表明该带中能量吸收特性的变化有多大。因此，如果分布变化非常大，那么分布可按较高速率更新。

在一些实施方案中，时延可与差的幅度成反比。例如，当差为1×10^-6时，时延可为1秒，而当差为2×10^-6时，时延可为0.5秒。应理解，时延也可使用其他数学关系而与差成反比，并且前述内容只是实例。

在一些实施方案中，能量吸收特性的两次反复确定的分布之间的时延可随物体的物理特性而变。例如，当物体含有大量的蛋白质和脂肪(例如，肉)时，时延可较大，而当物体主要含有水或冰时可较小，反之亦然。

图14为根据一些实施方案的处理器630的简化框图，该处理器630被配置为构建能量施加带(例如，图1的腔体20)的至少一部分的损耗剖面。处理器630可与处理器30相同，可包括处理器30或可为处理器30的一部分。额外地或可替代地，处理器630可添加到处理器30。

所示处理器630包括用于存储数据的存储装置632(也可称为存储器)以及用于处理数据(例如存储在存储装置632中的数据)的几个处理模块。存储空间632可为连续的、分段的或可具有本领域中已知的用于电子地存储数据的任何其他配置。模块可使用硬件和/或软件来实施并且可包括(例如)软件例程。在一些实施方案中，图14中所示的两个或更多个模块可合并到单个模块，该单个模块执行这两个模块的任务；或可散布在几个模块中。

处理器630可连接到接口610，用于经由该接口接收数据。例如，可用不同的MSE获得的场图可从该接口接收，并且存储在存储装置632中，例如，在专用存储空间634中。存储空间634也可存储MSE，以使每个所存储的MSE可与一个所存储的场图相关联，该场图被预测为在以该MSE将能量施加到该带时在能量施加带中激发。与MSE相关联的场图可用空的能量施加带获得，和/或用具有标准负载在其中的能量施加带获得。标准负载可经选择以类似于预期用于能量施加带中的典型负载(例如，通常在烤炉中烹调的或烤炉预期经常烹调的一种或多种食物)。

在一些实施方案中，存储装置632也可具有存储空间636，用于存储能量施加带或能量施加带的一(多)部分的损耗剖面。例如，存储空间636可存储在先前损耗剖面重建循环中获得的能量施加带的损耗剖面。额外地或可替代地，存储空间636可存储预测的损耗剖面。该预测可基于能量施加带中物体的资料(它的成分、位置、定向、温度和/或可影响损耗剖面的任何其他参数)而获得。所存储的损耗剖面可发送到存储空间636，例如，从接口610，从另一接口(未图示)，或从以下描述的等式求解模块648发送。例如，所存储的损耗剖面可由另一设备和/或在更早的日期进行计算或否则预测，并且经由接口610发送到存储空间636。存储装置632也可具有存储空间638用于存储在能量施加过程中在能量施加带中获得的能量分布和/或场强分布。

处理器630可包括MSE确定模块642。此模块可被配置为(例如，通过运行合适的软件)确定哪些可用MSE将用于操作的任一阶段(例如，在能量施加过程中)。在一些实施方案中，默认情况下所有可用MSE都可使用，并且MSE确定模块642可被省略。在其他实施方案中，模块642可(例如)基于所预测的损耗剖面来确定待使用的MSE。模块642可检索存储在存储空间636上的所预测的损耗剖面数据。可替代地或额外地，模块642可选择相对较容易激发和/或控制的MSE，并且只有在(例如)容易激发的MSE不提供令人满意的结果时才可选择其他MSE。

模块642可连接到控制模块660，该控制模块660可控制电磁能的源650以激发所选择的MSE。源650可包括电源、调制器、放大器，和/或辐射元件或其部分(例如图1中所示的电源12、调制器14、放大器16以及辐射元件18)。在一些实施方案中，可测量由于激发而在能量施加带中获得的能量分布。这些测量可由一个或多个检测器(共同显示为640)进行。一个或多个检测器640可为源650的一部分，而其他的(如果有)可与源650分开和/或独立。应指出，源650和检测器640实际上可实施在相同部分中，例如，相同天线可用于供应能量给能量施加带以及用于测量所激发的场图，即使不一定是同时。测量的结果可存储在存储空间638上。

处理器630也可包括离散化模块644，该离散化模块644被配置为将能量施加带划分为多个区，例如，如图8A、图8B或图8C中所描绘。离散化模块644可根据存储在存储空间636中的损耗剖面来划分能量施加带。例如，模块644可在所预测的损耗剖面中存在更陡的损耗变化的情况下更密集地划分该带。在一些实施方案中，所预测的损耗剖面可根据给定的离散化来提供(例如)为值的矩阵，每个矩阵与能量施加带的一部分相关联。随后，模块644可根据提供预测剖面的离散化来对能量施加带进行离散化。模块644可从存储空间636检索数据，以保存预测剖面。例如，模块644可划分能量施加带，以使特征为类似损耗的体积将包括在单个区中。离散化模块644也可根据预定的离散化方案(例如，默认离散化方案)来划分能量施加带。一种可能的默认离散化方案如图8A所示。

处理器630也可包括等式构建模块646，该模块646被配置为根据(例如)待求解的等式2(下文)来构建等式以获得损耗剖面。模块646可在能量施加带通过模块644划分成的各区中界定可由模块642选择的每个MSE的场强，并且可考虑存储在存储空间638处的测量结果。

一旦等式由模块646构建，等式求解模块648便可求解这些等式，例如，通过线性编程或本领域中已知的用于求解线性等式的任何其他方式。如果等式求解模块648确定等式是不可解的或解不令人满意，例如不够稳定，那么模块648可触发模块642和/或模块644来修改所选择的MSE和/或离散化。

如果等式已求解，那么所获得的损耗剖面可保存(例如)在存储装置636处，用于其他用途。一种其他用途可以是作为将来的损耗剖面的预测，例如，在物体温度改变之后。另一将来用途可为引导能量施加到能量施加带。

本发明可包括一种用于将电磁能施加到物体的方法。这样的能量施加可(例如)通过至少一个处理器(例如，处理器30或630)实施一系列步骤(诸如，如图11的流程图中所示的过程1000中所示的步骤)来完成。过程1000可用于动态地确定给定能量施加带的损耗剖面820，该能量施加带可包括物体，例如物体830(图9)。

过程1000可包括使电磁能的源将多个电磁场场图施加到能量施加带，该能量施加带可包括物体。如图11所示，处理器可确定一组MSE用于在步骤1010中使用。如先前所论述，一个MSE可与一个已知的场图相关。因此，通过确定一组MSE，处理器可控制电磁能到能量施加带的施加并且在该带中产生一组已知的场图。在一些实施方案中，可使用所有可用MSE并且步骤1010可被省略。

从一组预定的场图在能量施加带内构建受控的EM场图的方法可称为“EM空间滤波”。术语“滤波”指用一组已知的EM场图区分空间位置以及其场强的能力。并且由于该组预定的场图中的每一者可与一个或多个可控的MSE相关，所以用一个或多个MSE可表示受控的EM场图。应理解，可存在可用于实现给定场图的一个以上MSE或MSE组合。为了实现特定场图而进行的MSE选择可以是应用相关的，例如，希望施加EM能量的位置。

在步骤1010中，可确定适于该过程的一组MSE。例如，处理器可控制能量源以多个频率供应EM能量。在这种情况下，该多个频率在此过程中可作为可控的MSE变量。可替代地或额外地，处理器可控制能量源以多个振幅供应EM能量。在这种情况下，振幅在该过程中可作为可控的MSE变量。如早先所描述，所选择的MSE可存储为MSE矩阵。

处理器可通过执行所选择的MSE(步骤1030：施加MSE)而使源将所希望的场图施加到能量施加带(例如，图8中的810)。与一些实施方案一致，如图1、图5A、图5B、图6、图7A和/或图7B所示的示例性设备可用于施加场图。

在步骤1020中，可应用离散化策略而将能量施加带(例如图9中的810)划分为多个区。在一些实施方案中，该过程可用以下逻辑来离散化该空间。首先，可应用默认的离散化策略(例如，方案)。例如，能量施加带可划分为具有相等大小和形状的预定数量的区。每个此种区的典型大小可根据在能量施加过程中预期施加的MSE(例如，频率)来确定。例如，这些区可为矩形的，其中每条边的大小为在能量施加过程中预期施加的最长波长的一半、1/4或其他部分。例如，在能量施加带中的光速未知的情况下，用于设置初始区大小的波长可为空气中的波长。从能量施加带获得的反馈随后可用于确定每个区的吸收率系数特性。随后，被识别为比其他区更好地吸收能量的区可离散化成更小的区，以提高分辨率。显示非常低的能量吸收的区可合并。该过程可继续，直到获得所需分辨率，直到最小的区具有某个预定大小，或满足任何其他停止准则时。

在一些实施方案中，可使用其他离散化策略。例如，可(例如)从用户和/或从使能量施加带成像的照相机(例如)使用可见光获得关于物体的定位和定向的一些初始信息，并且随后进行离散化，以使由物体占据的区域离散化为比其他区域更小的区。在一些实施方案中，当反复进行损耗剖面确定时，在先前确定中获得的损耗剖面可用作输入用于确定接下来的损耗剖面确定中的离散化。

前述内容只是一些离散化策略，而本发明不限于任何特定的离散化策略。相反，根据当前披露的实施方案的离散化策略可包括用于使处理器将能量施加带或其中的物体表示为多个区的任何合适方法。图9只是经离散化能量施加带810的一个实例，其中物体830占据多个区。

给定一个离散化，物体的位置和/或能量施加带的损耗剖面可如下进行确定。

首先，处理器可获知或可被预编程有与每个MSE对应的每个场图中的每个热点的坐标。这是可实现的，因为如早先所论述MSE产生具有可预测的热点的可预测的场图。因此，当处理器接收到指示，指示检测器已接收到指示特定MSE条件下的吸收的反馈时，处理器可确定一个物体部分可能与对应于该MSE条件的一个热点重合。针对反馈进行测试的MSE越多，处理器获知关于能量施加带中物体的位置和吸收性质的信息就越多。通过用不同MSE进行一系列此类测量，处理器可窄化物体在空间中的位置和/或每个离散区中的吸收性质。

在步骤1030中，处理器被配置为施加MSE并且控制待供应到能量施加带中的EM能量。对于每个所施加的MSE，可测量能量施加带中的能量损耗。例如，此能量损耗可通过比较施加到能量施加带的入射能量的量与检测到的离开能量施加带的能量的量而进行测量，该离开能量施加带的能量的量可包括反射能量(由发射入射能量的同一辐射元件进行检测)和透射能量(由其他检测器进行检测)。入射能量与反射和/或透射能量的总和之间的差可对应于能量施加带中的能量损耗。

在一些实施方案中，能量损耗可由施加持续时间和功率损耗P来表示。功率损耗可从入射、反射以及透射功率确定，因为对于每个MSE(θj)，功率损耗Pj可与局部强度Iij相关，如下：

1/2(σ₁I_1j+σ₂I_2j+...+σ_NdI_Ndj)＝P_j，

所测量的功率损耗P、矩阵I以及未知的损耗剖面σ可满足以下等式，该等式从所测量的功率损耗P和已知的强度Iij构建：

1/2σI＝P。等式(2)

在步骤1040中，处理器被配置为构建等式，例如，处理器可根据等式2来构建等式用于求解未知的损耗剖面σ。尽管未知的损耗剖面σ可从以上等式在数学上求解，但是不保证该等式是可解的，例如，I矩阵可为奇异矩阵。在一些其他情况下，尽管等式是可解的，但是解可能不准确，因为(例如)I矩阵在数学方面可为劣条件和/或病态的。因此，在步骤1050中，可执行检查以确定等式是否可以所希望的准确度来求解(在此称为“可解的”)。例如，处理器可计算I矩阵的行列式并且确定它是否为奇异矩阵。作为另一实例，处理器可计算I矩阵的条件数以确定它是否为劣条件的。

如果以上等式是可解的(步骤1050：是)，那么在步骤1070中，如早先所论述，损耗剖面σ可使用诸如直接倒置等方法或各种迭代方法从该等式求解。如果该等式是不可解的(步骤1050：否)，那么可进行步骤1060，其中MSE和/或离散化策略被修改并且过程1000回到步骤1030。例如，可选择一组新的MSE并且将其施加到该带，并且可针对每个新MSE，相应地测量该带中耗散的功率。

上述过程也可为用于能量施加过程的依据，其中能量是根据所获得的损耗剖面而施加。此能量施加过程可包括(例如)任选步骤1080和1090。

在步骤1080中，电磁能可基于损耗剖面而施加到能量施加带。在一些实施方案中，多个不同量的电磁能可选择性地施加到能量施加带的不同区。例如，处理器可首先选择待施加的多个MSE，并且该多个MSE中的每一者可能会在能量施加带中产生不同的场图。随后，处理器可基于待施加到每个区的所希望的电磁能的量和步骤1070中生成的损耗剖面来确定待用于施加每个MSE的功率量值和/或针对每个MSE用于供应功率的时间的量。

在步骤1090中，可确定是否需要新的损耗剖面。在一些实施方案中，在预定的时间间隔(诸如，每隔5秒或其他间隔)，可能需要新的损耗剖面。在一些其他实施方案中，该确定可基于两个反复确定的损耗剖面之间的差的幅度。在又一些其他实施方案中，该确定可基于物体的特性，诸如，物体的大小、位置、形状和/或物体中含有的物质。在一些实施方案中，该确定可基于损耗剖面的质量，例如，如果损耗剖面不具有足够的分辨率，那么过程1000可重复，可选地在步骤1010处开始，其中基于手头的低分辨率损耗剖面来确定MSE。在一些实施方案中，如果需要新的损耗剖面(步骤1090：是)，那么过程1000可回到步骤1030以确定新的损耗剖面。如果不需要新的损耗剖面(步骤1090：否)，那么过程1000可终止。

在一些示例性实施方案中，处理器可对源进行调节以将能量重复地施加到能量施加带。例如，处理器可施加一个MSE并且在预定的时间段内在能量施加带中引起其对应的场图，随后施加另一MSE并且在另一预定的时间段内在能量施加带中引起另一场图。这样的能量施加持续时间和/或能量施加速率可发生变化。例如，在一些实施方案中，能量可每秒120次地施加到能量施加带。可使用较高(例如200/秒、300/秒)或较低(例如100/秒、20/秒、2/秒、1/秒、30/分钟)速率，还可使用不均匀的能量施加速率。

在一些实施方案中，可在一段时间内按顺序施加一组MSE(在此称为“MSE扫描”)。在此所使用的“MSE扫描”与“MSE扫掠”是可互换的。“扫描”和“扫掠”都可包括在一个维度或多个维度上改变MSE。例如，一维扫描可指通过只改变频率、相位或振幅来改变MSE。多维扫描可指通过改变频率、相位以及振幅或可包括在一个MSE中的任何其他变量中的两者或更多者来改变MSE。MSE扫描也可按预定速率或在预定的时间间隔之后重复。有时，可执行一个或多个扫描的序列，例如，每隔0.5秒一次或每5秒一次或以任何其他速率。不同扫描中的MSE选择可或可不相同。

在给定量的能量(例如，预定量的焦耳或千焦耳，例如，10kJ或更少或1kJ或更少或数百焦耳或甚至100J或更少)传输或耗散到负载中或到负载的给定部分(例如，以重量计，诸如100g或以百分比计，诸如负载的50％)中之后，可执行新的扫描。

在本发明的一些示例性实施方案中，能量施加速率或扫描速率(例如，在一个扫描内在各MSE处能量施加的持续时间、每个扫描的总持续时间、扫描之间的能量施加干预等)可取决于在扫描之间来自能量施加带的反馈改变的速率。例如，能量施加可从试用扫描速率开始，并且如果连续扫描之间的反馈的差异大于预定的上阈值，那么可增加扫描速率。如果变化小于下阈值(可与上阈值相等或低于上阈值)，那么可减小扫描速率。例如，可提供耗散变化的阈值(例如，总和积分10％的变化)或不同的变化速率与不同的能量施加/扫描速率相关联，例如，使用表格。在另一实例中，可确定的是能量施加/扫描之间的变化率(例如，当能量施加/扫描之间的平均变化小于最后两次能量施加/扫描之间的变化时)。这样的变化可用于在能量施加过程中一次或更多次地调整能量施加/扫描之间的时间段。可选地或可替代性地，系统中的变化(例如，物体的移动或用于固持物体的结构)可影响能量施加/扫描率(通常大的变化增加该率，小的或没有变化减小该率)。

在前面的对示例性实施方案的描述中，各种特征在单个实施方案中被归类到一起以简化本披露。这种披露方法不应被解释为反映所要求的发明需要比每项权利要求中所明确叙述的特征多的特征的意图。相反，如以下权利要求书所反映，本发明的各方面不在于单个前面披露的实施方案的所有特征。因此，以下权利要求书在此并入对示例性实施方案的此描述中，其中每项权利要求作为本发明的单独的实施方案而独立存在。

此外，本领域的普通技术人员通过考虑说明书和本披露的实践将明白，在不脱离所要求的发明的范围的情况下可对所披露的系统和方法作出各种修改和改变。因此，希望说明书和各实例只是被当作示例性的，而本披露的实际范围由随附权利要求书以及其等效物来指示。

Claims

1.一种用于经由至少一个辐射元件将电磁能施加到能量施加带中的物体上的设备，该设备包括：

至少一个处理器，该至少一个处理器被配置为：

使得将电磁能以多个电磁场场图施加给该能量施加带中的该物体；

对于该多个电磁场场图中的每一者，确定在该能量施加带中耗散的功率量值；以及

基于当该多个电磁场场图中的每一者施加到该能量施加带时耗散的功率量值而确定该能量施加带的至少一部分上的能量吸收特性的空间分布；

其中所述电磁能是RF能量，以及该至少一个处理器被配置为通过使RF能量以多个调制空间元素θ_j被施加来使该电磁能以多个电磁场场图被施加，每个调制空间元素定义该能量施加带的每个区R_i内的场强度I_ij的特定的RF场图；并且

其中该至少一个处理器被配置为基于以每个调制空间元素在该能量施加带中耗散的该功率量值和该场强度I_ij确定能量吸收特性的该空间分布。

2.根据权利要求1所述的设备，其中该至少一个处理器进一步被配置为确定该物体的至少一部分上的能量吸收特性的空间分布。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中该电磁能是在射频(RF)范围内。

4.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基于

与该多个电磁场场图中的每一者关联的电磁场强和

在该多个电磁场场图中的每一者下该能量施加带中耗散的功率来计算能量吸收特性的该空间分布。

5.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基于能量吸收特性的该空间分布来确定该物体的位置。

6.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基于由激发该多个电磁场场图中的每一者而产生的高场强区域的已知位置来确定该物体的位置。

7.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反复确定能量吸收特性的该空间分布。

8.根据权利要求7所述的设备，其中能量吸收特性的空间分布的两次确定之间的时延为能量吸收特性的空间分布的其他两次确定之间的差值大小的函数。

9.根据权利要求8所述的设备，其中能量吸收特性的空间分布的两次确定之间的时延为该物体的特性的函数。

10.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中对于该多个电磁场场图中的每一者，该至少一个处理器被配置为区分该物体中耗散的功率与其他地方耗散的功率。

11.根据权利要求10所述的设备，其中该至少一个处理器被配置为使用与一个能量施加带结构相关联的损耗值来进行区分。

12.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进一步被配置为使得基于能量吸收特性的该空间分布而将不同的能量量值施加到该能量施加带的不同部分。

13.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进一步被配置为使得将不同的能量量值施加到该能量施加带的不同部分，以使类似的能量量值被施加到具有类似能量吸收特性的区，而不同的能量量值被施加到具有不同能量吸收特性的区。

14.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进一步被配置为使得将不同的能量量值施加到该能量施加带的不同部分，以使类似的能量量值被具有不同能量吸收特性的区吸收。

15.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进一步被配置为使得将不同的能量量值施加到该能量施加带的不同部分，以使在该能量施加带中获得能量吸收的预定空间分布。

16.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进一步被配置为使受控的能量量值在该物体中的不同区处被吸收。

17.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确定只在该能量施加带的一个预定部分中耗散的功率量值。

18.根据权利要求17所述的设备，其中该预定部分包括该能量施加带中的该物体的一个或多个部分。

19.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进一步被配置为使得将能量吸收特性的该空间分布存储为一个查找表。

20.根据权利要求19所述的设备，其中该查找表表示该能量施加带的各区与它们对应的吸收率系数之间的关系。

21.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进一步被配置为使得将该能量施加带的至少一部分中的能量吸收特性的该空间分布显示为一个图像。

22.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，进一步包括一个电磁能来源，其中该来源包括相位调制器、频率调制器和振幅调制器中的至少一者。

23.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，进一步包括至少一个辐射元件，该至少一个辐射元件被配置为将电磁能施加到该能量施加带。

24.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，进一步包括一个电磁能来源，其中该来源包括至少一个辐射元件，该至少一个辐射元件被配置为将电磁能施加到该能量施加带。

25.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中该能量施加带为一个谐振腔体。

26.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中该能量施加带为一个模态腔体。

27.一种用于将电磁能施加到物体上的设备，该设备包括：

一个电磁能来源；

一个能量施加带；以及

至少一个处理器，该至少一个处理器被配置为：

基于当该多个电磁场场图中的每一者施加到该能量施加带时耗散的功率量值而确定该物体的至少一部分上的能量吸收特性的空间分布；

28.一种用于将电磁能施加到物体上的方法，该方法包括：

使一个电磁能来源将多个电磁场场图施加给一个能量施加带中的该物体；

基于被确定为在该多个电磁场场图中的每一者下耗散的功率量值来确定该物体的至少一部分上的能量吸收特性的空间分布；

其中所述电磁能是RF能量，以及使电磁能的该来源施加该多个电磁场场图包括以多个调制空间元素θ_j使RF能量被施加，每个调制空间元素定义该能量施加带的每个区R_i内的场强度I_ij的特定的RF场图；并且

其中确定能量吸收特性的该空间分布是基于被确定为以每个调制空间元素θ_j耗散的该功率量值和该场强度I_ij。

29.根据权利要求28所述的方法，其中能量吸收特性的该空间分布是基于与该多个电磁场场图中的每一者关联的电磁场强分布和在该多个电磁场场图中的每一者下该能量施加带中耗散的功率来进行确定。

30.根据权利要求28或29中任一项所述的方法，进一步包括基于能量吸收特性的该空间分布来确定该物体的位置。

31.根据权利要求28或29所述的方法，进一步包括反复确定能量吸收特性的该空间分布。

32.根据权利要求31所述的方法，其中能量吸收特性的空间分布的两次反复确定之间的时延为能量吸收特性的两次确定的空间分布之间的差值大小的函数。

33.根据权利要求31所述的方法，其中能量吸收特性的空间分布的两次确定之间的时延为该物体的特性的函数。

34.根据权利要求28或29所述的方法，进一步包括使得基于能量吸收特性的该空间分布而将不同的能量量值施加到该能量施加带的不同部分。

35.根据权利要求28或29所述的方法，进一步包括使受控的能量量值在该物体的不同区处被吸收。

36.根据权利要求28或29所述的方法，进一步包括将能量吸收特性的该空间分布存储为一个查找表。

37.根据权利要求28或29所述的方法，进一步包括将该能量施加带的至少一部分中的能量吸收特性的该空间分布显示为一个图像。

38.根据权利要求1或2所述的设备，进一步包括一个电磁能来源，其中该至少一个处理器进一步被配置为对该来源进行调节，从而以0.5秒与5秒之间的一个时间间隔反复地将能量施加到该能量施加带。

39.一种用于经由至少一个辐射元件将射频范围内的电磁能施加到能量施加带的设备，该设备包括：

至少一个处理器，该至少一个处理器被配置为：

控制RF能量的分布，以使至少两个互不相同的电磁场场图被施加到该能量施加带；

对于这些电磁场场图中的每一者，确定在该能量施加带中耗散的功率量值；以及

基于针对这些电磁场场图中的每一者而确定的功率量值来确定该能量施加带的至少一部分上的能量吸收特性的空间分布；

40.根据权利要求1、27或39所述的设备，其中该至少一个处理器被配置为将该能量施加带中耗散的功率量值确定为输入功率和输出功率之间的差值。

41.根据权利要求28或29所述的方法，其中确定以每个调制空间元素在该能量施加带中耗散的该功率量值是确定输入功率和输出功率之间的差值。

42.根据权利要求27所述的设备，其中该至少一个处理器进一步被配置为对该来源进行调节，从而以0.5秒与5秒之间的一个时间间隔反复地将能量施加到该能量施加带。