CN107567129A - 具有介电谐振器天线阵列的固态微波加热设备及其操作和制造方法 - Google Patents

Abstract

微波加热设备的实施例包括：固态微波能量来源；腔室；介电谐振器天线，其具有激励器介电谐振器一种馈送结构；以及一个或多个额外的介电谐振器，其各自放置在所述激励器谐振器的距离内以形成介电谐振器天线阵列。所述距离被选择为使得每个额外的谐振器与所述激励器谐振器紧密地电容式耦合。所述馈送结构从所述微波能量来源中接收激励信号。所述激励器谐振器被配置成响应于所述激励信号产生第一电场，并且所述第一电场可以直接地冲击所述额外的谐振器。所述第一电场的冲击可以使得所述额外的谐振器中的每一个产生第二电场。所述电场被引导到所述腔室中以增大在所述腔室内的负载的热能。

Description

具有介电谐振器天线阵列的固态微波加热设备及其操作和制 造方法

技术领域

本文中所描述的标的物的实施例大体上涉及固态微波加热设备以及所述设备的操作和制造方法。

背景技术

多年来，磁控管已普遍用于微波炉中以产生出于加热食物、饮料或其它物品的目的的微波能源。磁电管基本上由具有围绕它的边缘间隔开的多个圆柱形腔室的圆形腔室、构建到腔室中心中的阴极和被配置成产生磁场的磁体构成当并入到微波系统中时，阴极耦合到直流(DC)电源，所述电源被配置成将高电压电势提供到阴极。磁场和圆柱形腔室在腔室内产生电子以在腔室中诱发谐振、高频射频(RF)场，并且可以通过探针从腔室中提取场的一部分。耦合到探针的波导将射频能量引导到负载。举例来说，在微波炉中，负载可以为加热腔室，所述加热腔室的阻抗可以受在加热腔室内的物体的影响。

尽管磁控管在微波和其它应用中很好地起作用，但是它们并不是没有其自身的缺点。举例来说，磁控管通常需要非常高的电压来操作。此外，磁控管可能易受在延长的操作周期上的输出功率降级的影响。因此，包括磁控管的系统的性能可能随时间推移而降低。另外，磁控管趋于是对振动敏感的大体积且沉重的组件，因此使得它们不适合在便携式应用中使用。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种微波加热设备，包括：

固态微波能量来源；

第一介电谐振器天线，其包括第一激励器介电谐振器和接近所述第一激励器介电谐振器的第一馈送结构，其中所述第一激励器介电谐振器具有顶部表面和相对的底部表面，其中所述第一馈送结构电耦合到所述微波能量来源以从所述微波能量来源中接收第一激励信号，并且其中所述第一激励器介电谐振器被配置成响应于提供到所述第一馈送结构的所述激励信号产生第一电场；以及

一个或多个第二介电谐振器，其放置在所述第一激励器介电谐振器的距离内以形成介电谐振器天线阵列，其中选择所述距离使得当提供所述激励信号时所述第二介电谐振器中的每一个与所述第一激励器介电谐振器紧密地电容式耦合。

在一个或多个实施例中，当提供所述激励信号时，由所述第一激励器介电谐振器产生的所述第一电场直接地冲击所述第二介电谐振器中的每一个，使得所述第二介电谐振器中的每一个响应于所述第一电场的冲击产生第二电场。

在一个或多个实施例中，所述一个或多个第二介电谐振器中的每一个是并不从馈送结构直接地接收激励信号而是替代地仅响应于所述第一电场的所述冲击产生所述第二电场的寄生介电谐振器。

在一个或多个实施例中，当提供所述激励信号时，所述第一电场包括周向电场，并且其中所述第一激励器介电谐振器和所述第二介电谐振器布置在共平面配置中，使得所述周向电场的一部分直接地冲击所述第二介电谐振器。

在一个或多个实施例中，所述第一馈送结构包括延伸到所述第一激励器介电谐振器中的馈送。

在一个或多个实施例中，所述第一介电谐振器天线包括在所述第一激励器介电谐振器中的一个或多个额外的馈送，其中所述一个或多个额外的馈送电耦合到所述微波能量来源以从所述微波能量来源中接收一个或多个额外的激励信号。

在一个或多个实施例中，所述第一馈送结构包括孔隙耦合到所述第一激励器介电谐振器的导体。

在一个或多个实施例中，所述介电谐振器天线阵列进一步包括一个或多个额外的介电谐振器天线，其中所述一个或多个额外的介电谐振器天线中的每一个包括额外的激励器介电谐振器和接近所述额外的激励器介电谐振器的额外的馈送结构。

在一个或多个实施例中，所述第一激励器介电谐振器和所述一个或多个第二介电谐振器中的每一个具有选自圆柱形、圆盘、圆锥、平行六面体、球体和圆顶中的形状。

在一个或多个实施例中，所述距离小于所述第一激励器介电谐振器的谐振频率的波长的五分之一。

在一个或多个实施例中，所述距离在零毫米与12.5毫米之间。

在一个或多个实施例中，所述距离小于所述第一激励器介电谐振器的谐振频率的波长的十分之一。

在一个或多个实施例中，所述距离在零毫米与3.0毫米之间。

在一个或多个实施例中，所述微波加热设备进一步包括：

接地平面，其放置在所述介电谐振器天线阵列的第一侧处；以及

腔室，其放置在所述介电谐振器天线阵列与所述接地平面的相对侧处，其中所述腔室被配置成包含负载。

在一个或多个实施例中，在不存在所述介电谐振器天线阵列的情况下所述腔室将低于截止值。

在一个或多个实施例中，所述微波加热设备进一步包括基板，所述基板具有第一侧和第二侧，其中所述第一激励器介电谐振器和所述一个或多个第二介电谐振器物理地耦合到所述基板的所述第一侧以维持所述第一激励器介电谐振器与所述一个或多个第二介电谐振器之间的固定空间关系。

在一个或多个实施例中，所述微波加热设备进一步包括接地平面，其中所述基板与所述接地平面可滑动地啮合。

在一个或多个实施例中，所述微波加热设备进一步包括覆盖所述第一激励器介电谐振器和所述一个或多个第二介电谐振器的保形材料。

在一个或多个实施例中，所述第一激励器介电谐振器和所述一个或多个第二介电谐振器具有相同的几何形状并且是大体上相同大小的。

在一个或多个实施例中，所述第一激励器介电谐振器中的两个或更多个和所述一个或多个第二介电谐振器具有不同的几何形状。

在一个或多个实施例中，所述第一激励器介电谐振器中的两个或更多个和所述一个或多个第二介电谐振器具有大体上不同的大小。

在一个或多个实施例中，所述介电谐振器天线阵列中的介电谐振器的数量在二到三十的范围内。

在一个或多个实施例中，所述固态微波能量来源包括：

放大器布置，其包括晶体管，所述晶体管具有晶体管输入和晶体管输出，其中所述放大器布置被配置成在2.3吉赫兹(GHz)到2.6GHz的范围内的微波频率处产生所述激励信号。

在一个或多个实施例中，所述放大器布置形成振荡器子系统的一部分，所述振荡器子系统进一步包括：

谐振电路，其沿着所述晶体管输出与所述晶体管输入之间的反馈路径，其中所述谐振电路的谐振频率是所述微波频率。

根据本发明的第二方面，提供一种微波加热设备，包括：

腔室，其被配置成包含负载，其中所述腔室部分由具有内部腔室壁表面和外部腔室壁表面的第一腔室壁限定；

固态微波能量来源；

第一介电谐振器天线，其包括第一激励器介电谐振器和接近所述第一激励器介电谐振器的第一馈送结构，其中所述第一激励器介电谐振器具有顶部表面和相对的底部表面，其中所述第一馈送结构电耦合到所述微波能量来源以从所述微波能量来源中接收第一激励信号，并且其中所述第一激励器介电谐振器被配置成响应于提供到所述第一馈送结构的所述激励信号产生第一电场；以及

一个或多个第二介电谐振器，其放置在所述第一激励器介电谐振器的距离内以形成介电谐振器天线阵列，其中选择所述距离使得当提供所述激励信号时所述第二介电谐振器中的每一个与所述第一激励器介电谐振器紧密地电容式耦合。

在一个或多个实施例中，在不存在所述介电谐振器天线阵列的情况下所述腔室将低于截止值。

在一个或多个实施例中，所述腔室的截面形状是选自圆、椭圆和矩形的。

在一个或多个实施例中，当提供所述激励信号时，所述第一电场包括周向电场，并且其中所述第一激励器介电谐振器和所述第二介电谐振器布置在共平面配置中，使得所述周向电场的一部分直接地冲击所述第二介电谐振器。

在一个或多个实施例中，所述距离小于所述第一激励器介电谐振器的谐振频率的波长的五分之一。

在一个或多个实施例中，所述距离小于所述第一激励器介电谐振器的谐振频率的波长的十分之一。

根据本发明的第三方面，提供一种操作包括微波产生模块的微波系统的方法，所述方法包括：

通过所述微波产生模块产生传送到第一射频(RF)馈送结构的第一激励信号，其中所述第一射频馈送结构接近第一介电谐振器放置；

通过所述第一介电谐振器响应于通过所述第一射频馈送结构传送的所述第一激励信号产生直接地冲击第二介电谐振器的第一电场，所述第二介电谐振器与所述第一介电谐振器紧密地电容式耦合；以及

通过所述第二介电谐振器响应于所述第一电场的冲击产生第二电场，其中所述第二电场被引导朝向包含近场负载的腔室。

在一个或多个实施例中，所述方法进一步包括：

产生传送到第二射频馈送结构的第二激励信号，其中所述第二射频馈送结构接近所述第一介电谐振器、所述第二介电谐振器或第三介电谐振器放置；以及

通过所述第一介电谐振器、第二介电谐振器或第三介电谐振器响应于所述第二激励信号产生第三电场。

在一个或多个实施例中，所述第一和第二激励信号是同时产生的或分阶段的。

在一个或多个实施例中，所述第一和第二激励信号具有大体上相同的频率或不同的频率。

根据本发明的第四方面，提供一种制造微波系统的方法，所述方法包括：

将具有谐振频率的第一介电谐振器耦合到第一基板；

将一个或多个额外的介电谐振器耦合到所述第一基板使得所述第一介电谐振器与所述一个或多个额外的介电谐振器中的每一个之间的距离是紧密地电容式耦合的，其中所述第一介电谐振器和额外的介电谐振器形成介电谐振器天线阵列；

将第二基板安装到外壳中，其中射频(RF)馈送结构耦合到所述第二基板，并且其中所述外壳限定被配置成具有封闭端部的波导的腔室；以及

将所述第一基板安装到所述外壳中使得所述射频馈送结构足够接近所述第一介电谐振器以能够在向所述射频馈送结构供应合适的射频激励信号时激发所述第一介电谐振器进行谐振。

在一个或多个实施例中，所述方法进一步包括：

使用选自保形材料和罩盖中的结构分离所述介电谐振器天线阵列与所述腔室。

本发明的这些和其它方面将根据下文中所描述的实施例显而易见，且参考这些实施例予以阐明。

附图说明

在结合以下附图考虑时，通过参考详细描述和权利要求书可得到标的物的更透彻理解，其中类似参考标号指代遍及各图的相似元件。

图1和图2是根据示例实施例相应地在打开状态和关闭状态中的便携式微波加热设备的透视图；

图3是根据示例实施例的包括微波功率产生模块和介电谐振器天线(DRA)阵列的微波加热设备的简化的框图；

图4是介电谐振器的透视图；

图5和图6是根据示例实施例的DRA阵列的俯视图和透视图；

图7是表示根据一个实施例的具有三个邻近介电谐振器的DRA的电子特性的电路图；

图8是根据一个实施例描绘DRA阵列的增益带宽的图；

图9是根据示例实施例的图1和图2的便携式微波加热设备的截面侧视图；

图10是根据另一示例实施例的便携式微波加热设备的一部分的截面侧视图；

图11是根据又一示例实施例的便携式微波加热设备的一部分的截面侧视图；

图12是根据另一示例实施例的适用于微波加热设备中的DRA阵列的俯视图；

图13是根据另一示例实施例的适用于微波加热没备中的DRA阵列的俯视图；

图14是根据另一示例实施例的适用于微波加热设备中的DRA阵列的俯视图；

图15是根据又一示例实施例的适用于微波加热设备中的DRA阵列的俯视图；

图16是根据又一示例实施例的适用于微波加热设备中的DRA阵列的透视图；

图17是根据又一示例实施例的适用于微波加热设备中的DRA阵列的透视图；

图18到图23是具有各种形状的介电谐振器的透视图；

图24是根据另一示例实施例的便携式微波加热设备的截面侧视图；

图25是根据示例实施例的操作包括DRA阵列的微波系统的方法的流程图；以及

图26是根据示例实施例制造包括DRA阵列的微波系统的方法的流程图。

具体实施方式

以下详细描述本质上仅为说明性的，且并非意图限制标的物的实施例或此类实施例的应用和使用。如本文中所使用，词语“示例性”和“例子”意味着“充当例子、实例或说明”。本文中描述为示例性或例子的任何实施方案未必应被解释为比其它实施方案优选或有利。此外，并非意图受先前技术领域、背景技术或以下详细描述中呈现的任何所表达或暗示的理论的限定。

本文中所描述的标的物的实施例涉及固态微波加热设备(例如，固定或便携式微波炉、微波除霜器等等)，然而各种实施例也可以在其它系统中使用。如下文更详细地描述，示例性微波加热设备是使用微波产生模块、介电谐振器天线(DRA)阵列和腔室来实现的。微波产生模块将射频能量提供到DRA阵列，且DRA阵列将能量辐射到腔室中，在所述腔室内可放置负载(例如，食物负载或一些其它型的负载)。

如本文所使用，术语“介电谐振器”是指由能够接收射频能量的块状介电材料(例如，陶瓷)组成的物件并且以一个或多个谐振模式在介电谐振器的谐振频率处谐振射频能量。谐振频率是由介电材料的形状和尺寸以及块状介电材料的介电常数确定的。一般而言，介电谐振器被表征为具有相对较高的介电常数和相对较高的Q因数。根据各种实施例，可以在介电谐振器中激发若干类型的谐振模式。

如本文所使用，术语“介电谐振器天线”或“DRA”是指包括介电谐振器和一个或多个射频信号馈送的天线组合件。射频信号馈送被配置成携带射频信号并且相对于介电谐振器放置，使得射频信号激发介电谐振器，并且引起介电谐振器以谐振模式在介电谐振器的谐振频率处谐振射频能量。DRA的谐振特性取决于介电谐振器的形状和大小并且取决于馈送的形状、大小和位置。如本文所使用，通过射频信号从馈送中直接地激发的介电谐振器被称作“激励器介电谐振器”。理想地，射频信号为具有激励器介电谐振器的谐振频率处的频率或接近激励器介电谐振器的谐振频率的频率的振荡信号。

根据若干实施例，DRA包括具有插入到介电材料中的一个或多个金属单极探针(即，馈送)的介电谐振器。在DRA的一侧上存在接地平面使得DRA主要在“向前”方向上(例如，到邻近于DRA的加热腔室中)辐射功率。在替代实施例中，DRA包括安置在接地基板上或接近接地基板的介电谐振器，所述接地基板具有借助于在接地基板中所提供的单极孔隙馈送传递到介电谐振器的能量。还可能直接连接到微带传输线路以及通过微带传输线路激励。

如本文所使用，术语“介电谐振器天线阵列”和“DRA阵列”是指包括至少一个DRA和紧密地电容式耦合到DRA的至少一个额外的介电谐振器的组合件。在一个实施例中，DRA的介电谐振器和额外的介电谐振器布置在共面配置中。换句话说，DRA阵列包括多个紧密地电容式耦合的介电谐振器和一个或多个馈送，所述一个或多个馈送在多个介电谐振器中的一个或多个中或接近多个介电谐振器中的一个或多个以形成阵列中的一个或多个DRA。

根据一个实施例，DRA的介电谐振器被称作“激励器谐振器”，因为它被配置成直接地激发并且通过在馈送上携带的信号引起谐振(即，它直接地从馈送接收电磁能量)。相比之下，DRA阵列中的介电谐振器中的一个或多个可以为“寄生谐振器”，因为它并不直接地从馈送接收电磁能量。在此类实施例中，DRA的一个或多个激励器谐振器和一个或多个寄生谐振器被布置成使得电容耦合出现在DRA的介电谐振器之间，或更具体地说出现在DRA的激励器谐振器和寄生谐振器之间。换句话说，寄生谐振器被布置成使得由激励器谐振器产生的电场(被称作“激励器产生的电场”)直接地冲击一个或多个寄生谐振器，这使得寄生谐振器也进行谐振。换句话说，由于激励器产生的电场冲击寄生谐振器，所以寄生谐振器继而产生“寄生产生的电场”。DRA阵列中的介电谐振器被布置成使得在大体上相同的方向上各自主要地引导激励器产生的电场和寄生产生的电场。在微波加热设备的一个实施例中，在微波加热设备的加热腔室的方向上各自主要地引导激励器产生的电场和寄生产生的电场，其中腔室被配置成包含待加热的负载(例如，食物负载)。如本文所使用，术语“加热”和它的各种衍生词指代增加物质的热能。尽管此类热能的增加(或“加热”)可以将物质的温度升高到明显的高于环境温度的温度，但是“加热”还可以涉及以任何量提升物质的温度(例如，解冻物质以将温度从零下升高到环境温度)。

如下文将更详细地论述，本文所公开的DRA阵列的实施例构成相对宽带的结构，所述结构将来自微波产生模块的射频能量有效地耦合到加热腔室内的负载中。当与用于微波加热应用的常规天线相比较时，由于宽的带宽，DRA阵列的实施例对近场负载很不敏感(例如，由于放置在腔室内的负载)。

图1和图2是根据示例实施例相应地在打开状态和关闭状态中的便携式微波加热设备100的透视图。微波加热设备100包括外壳110、加热腔室120、控制面板130、一个或多个微波功率产生模块(例如，模块350，图3)、一个或多个DRA阵列(例如，DRA阵列500，图5)和在下文中更详细地论述的其它组件。

在一个实施例中，外壳110包括底座部分112、腔室部分114和盖子116。在一个实施例中，底座部分112可以包含微波功率产生模块和至少一个DRA阵列。此外，底座部分112可以包含电源系统，例如对微波功率产生模块和控制面板130供电的可充电电池系统或不可再充电电池系统。当外部连接端口118耦合到对应的缆线(未示出)时，外部接口118可用于接收功率来操作设备100和/或对设备100的可再充电电池系统再充电。此外，外部连接端口118可用于与外部系统通信以接收(例如)软件更新。

加热腔室120位于外壳110的腔室部分114内，并且由内侧壁122、腔室底部表面(例如，表面924，图9)和腔室顶部表面(例如，表面926，图9)限定。如图1中所示，当打开盖子116时，可进入加热腔室120并且可以在腔室120内放置负载140(例如，食物负载或其它负载)。如图2中所示，当关闭盖子116时，加热腔室120变为封闭的空气腔室，所述空气腔室基本上充当具有封闭端部的波导。根据一个实施例，当打开盖子116时解除激活微波产生模块，并且仅当关闭盖子116时可以激活微波产生模块。因此，微波加热设备100可以包括传感器或用于检测盖子116的状态(即，打开或关闭)的其它机构。

为了操作微波加热设备100，用户可以打开盖子116、放置一个或多个物体(例如，负载140)到加热腔室120中、关闭盖子116以及通过规定所需加热持续时间和所需功率电平的控制面板130提供输入。作为响应，系统控制器(例如，控制器310，图3)使得微波功率产生模块(例如，模块350，图3)将激励信号提供到DRA阵列(例如，DRA阵列360，图3)。作为响应，DRA阵列将微波频谱中的电磁能量(在本文中被称作“微波能量”)辐射到加热腔室120中。更具体地说，系统控制器使得微波功率产生模块致使DRA阵列在与用户输入一致的功率电平处将微波能量辐射到加热腔室120中一段时间。微波能量增加了负载140的热能(即，微波能量引起负载变热)。

每个DRA阵列被配置成将微波能量辐射到加热腔室120中。在一个实施例中，辐射能量具有微波频谱中的波长，所述波长具体来说适用于加热液体和固体物体(例如，液体和食物)。举例来说，每个DRA阵列可被配置成将具有在约2.0吉赫兹(GHz)到约3.0GHz的范围内的频率的微波能量辐射到加热腔室120中。更具体地说，在一个实施例中，每个DRA阵列可被配置成将具有约2.45GHz波长的微波能量辐射到加热腔室120中。

如下文将进一步详细描述，每个微波功率产生模块可实施为集成的“固态”模块，在所述模块中每个微波功率产生模块包括产生和辐射微波能量的固态电路配置(而不是包括磁电管)。因此，当与常规的基于磁电管的微波系统相比较时，系统的实施例(其中包括微波功率产生模块的实施例)可在相对较低电压处操作、可不太易受随时间推移的输出功率降级的影响和/或可相对较紧凑。

尽管微波加热设备100经示出其组件相对于彼此呈特定的相对取向，但应理解各种组件也可不同地取向。此外，各种组件的物理配置可以不同。举例来说，控制面板130可具有更多、更少或不同的用户接口元件，和/或用户接口元件可不同地布置。替代地，控制面板130可以位于设备100的底座部分112或盖子部分116内。此外，尽管在图1中示出大体上圆柱形的设备100和加热腔室120，但是应理解在其它实施例中加热腔室可具有不同形状(例如，矩形、椭圆等等)。另外，微波加热设备100可以包括并未在图1中具体地描绘的额外组件。更进一步，尽管在本文中示出且详细地描述“便携式”微波加热设备的实施例，但是本领域的技术人员将理解DRA阵列的发明性实施例还可适用于固定的微波加热设备(例如，大型设备和/或通过外部供电网络(或电网)供电的设备)。

图3是根据示例实施例包括一个或多个DRA阵列360的微波加热设备300(例如，微波加热设备100，图1)的简化的框图。此外，微波系统300包括系统控制器310、用户接口330、电源340、加热腔室320和一个或多个微波功率产生模块350。应理解图3为出于解释和易于描述的目的的微波系统300的简化表示，且其实际实施例可包括其它装置和组件以提供额外功能和特征，和/或微波系统300可为大型电力系统的部分。

用户接口330可以对应于控制面板(例如，控制面板130，图1)，举例来说，所述控制面板使用户能够将关于加热操作的参数(例如，加热操作的持续时间、加热操作的功率电平、与特定加热操作参数相关联的代码等等)的输入提供到系统、开始和取消按钮等等。此外，用户接口可被配置成提供指示加热操作的状态的用户可察觉的输出(例如，倒计时器、指示加热操作完成的可听见的音调等等)和其它信息。

系统控制器310耦合到用户接口330且耦合到供电系统340。举例来说，系统控制器310可以包括一个或多个通用或专用处理器(例如，微处理器、微控制器、专用集成电路(ASIC)等等)、易失性和/或非易失性存储器(例如，随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、各种寄存器等等)、一个或多个通信总线和其它组件。根据一个实施例，系统控制器310被配置成接收指示通过用户接口330接收到的用户输入的信号，并且对于持续时间和在对应于接收到的用户输入的功率电平处，使得电源340将能量提供到微波功率产生模块350。

电源340可以根据从系统控制器310接收的控制信号将电源电压选择性地提供到每个微波功率产生模块350。当向每个微波功率产生模块350供应来自电源340的合适的电源电压时，每个微波功率产生模块350将产生射频信号，所述射频信号被传送到形成DRA阵列360的部分的一个或多个馈送结构370(或“馈送”)。作为响应，DRA阵列360将微波能量辐射到加热腔室320中。如先前所提到，加热腔室320基本上充当具有封闭端部的波导。DRA阵列360的介电谐振器、加热腔室320和置于加热腔室320中的任何负载(例如，负载140，图1)对应于由DRA阵列360产生的微波能量的累积的负载。更具体地说，介电谐振器、加热腔室320和加热腔室340内的负载对微波功率产生模块350呈现阻抗。

根据一个实施例，每个微波功率产生模块350可以包括固态振荡器子系统352、频率调谐电路354和偏置电路356。根据一个实施例，振荡器子系统352包括固态放大器(例如，包括一个或多个功率晶体管)和谐振电路。在各种实施例中，振荡器子系统352内的功率放大器可以包括单端放大器、双端放大器、推挽式放大器、多尔蒂放大器、开关模式功率放大器(SMPA)或另一类型的放大器。

在实施例中，振荡器子系统352为功率微波振荡器，在所述功率微波振荡器中振荡器子系统352的元件被配置成在输出节点358处产生振荡电信号，其中所述信号具有微波频谱中的频率，所述微波频谱具有相对较高的输出功率(例如，在约100瓦特(W)到约300W或更高的范围内的输出功率)。沿着功率放大器的输出与输入之间的反馈路径耦合的谐振电路完成谐振反馈回路，所述谐振反馈回路使得由功率放大器产生的放大的电信号在谐振电路的谐振频率处或接近谐振电路的谐振频率振荡。在实施例中，谐振电路被配置成在微波频谱中的频率处(例如，在约2.45GHz的频率处)谐振。由放大器布置产生的放大的电信号在大约谐振电路的谐振频率处振荡。应注意，实际上，谐振电路的实施例可被配置成在不同频率处谐振以适合使用微波系统300的特定应用的需要。

根据一个实施例，功率放大器被实施为单级晶体管或多级晶体管，所述晶体管具有耦合到调谐电路354的输入端(或控制端)和耦合到放大器输出节点358的输出端(例如，漏极端)。举例来说，晶体管可以包括场效应晶体管(FET)，所述场效应晶体管具有连接到调谐电路354的栅极端、连接到放大器输出节点358的漏极端和连接到接地参考电压(例如，约0伏特，尽管在一些实施例中接地参考电压可以高于或低于0伏特)的源极端。举例来说，晶体管可以包括横向扩散的金属氧化物半导体FET(LDMOSFET)晶体管。然而，应注意晶体管并不意图受限于任何特定半导体技术，且在其它实施例中，晶体管可实现为氮化镓(GaN)晶体管、另一类型的MOSFET晶体管、双极结晶体管(BJT)，或使用其它半导体技术的晶体管。

频率调谐电路354包括电容元件、电感元件和/或被配置成调节由振荡器子系统352产生的振荡电信号的振荡频率的电阻元件。在示例性实施例中，频率调谐电路354耦合在接地参考电压与振荡器子系统352的输入之间。

偏置电路356耦合在电源340与振荡器子系统352之间，且被配置成接收来自电源340的正(或电源)电压。根据一个实施例，偏置电路356被配置成在振荡器子系统352内的晶体管的栅极端和/或漏极端处控制直流(DC)或标称偏置电压，以便接通晶体管且在振荡器子系统352的操作期间维持晶体管在活跃模式中操作。尽管没有所示出，但是偏置电路356还可包括温度传感器和温度补偿电路，所述温度补偿电路被配置成感测或检测晶体管的温度并且响应于晶体管的温度的升高和/或降低而调节栅极偏置电压。在此类实施例中，偏置电路356可被配置成响应于温度变化而大体上维持晶体管的恒定的静态电流。

通过一个或多个阻抗匹配电路(未示出)，振荡器子系统352耦合到馈送结构370。如将在下文更详细地阐释，馈送结构370的实施例包括放置在一个或多个DRA阵列360的一个或多个介电谐振器内的传导结构。替代地，馈送结构370可以包括微带线路，所述微带线路孔隙耦合到一个或多个DRA阵列360的一个或多个介电谐振器。

DRA阵列360被配置成将微波能量辐射到加热腔室320中。更具体地说，在振荡器输出节点358处，馈送结构370和DRA阵列360将振荡电信号转换成电磁微波信号。举例来说，在振荡器子系统352被配置成产生在约2.45GHz的频率处的信号的微波加热设备应用中，在振荡器输出节点358处，DRA阵列360将振荡电信号转换为在2.45GHz处的微波电磁信号并且将微波信号引导到微波加热设备300的加热腔室320中。

当微波加热设备300包括多个DRA阵列360时，DRA阵列360可被配置成以相同频率和功率电平谐振，并且可以同时操作或以限定的顺序操作。替代地，DRA阵列360可以不同地配置(例如，它们可以在不同频率处谐振，和/或可以辐射在不同功率电平处的微波能量)。在此类替代实施例中，DRA阵列360可以同时操作或以限定顺序操作。

如将在图5到7和图9到17中更详细地描绘，每个DRA阵列包括被布置成使得至少一个寄生谐振器与至少一个激励器谐振器紧密地电容式耦合的多个介电谐振器。在详细地论述DRA阵列的各种实施例之前，将结合图4论述DRA阵列的基本构建块的实施例，或更具体地说介电谐振器的实施例。

图4是适用于DRA阵列的一个实施例的介电谐振器400的透视图。介电谐振器400由块状介电材料形成，例如，陶瓷、钙钛矿化合物(例如，并入Nd₂O₃、TiO₂、CaO/SrO、BaO、MgO、ZnO、CoO、Ta₂O₅和/或Nb₂O₅等等)或其它合适的材料。根据一个实施例，块状介电材料具有相对较高的介电常数，例如约8与约70之间的介电常数，尽管介电常数还可以更大或更小。另外，在一个实施例中，块状介电材料具有相对较高的品质因子(Q)，例如约40,000与约300,000之间的无负载的Q，尽管块状介电材料还可具有更低或更高的无负载Q。更进一步，在一个实施例中，块状介电材料具有极低的热膨胀系数(例如，约0ppm)。

在示出的实施例中，介电谐振器400具有圆柱形形状，所述圆柱形形状具有顶部表面410、底部表面412和在顶部表面410与底部表面412之间延伸的外部侧壁416。此外，介电谐振器400具有在顶部表面410与底部表面412之间延伸的中心通道或孔420，其中中心孔420由内部侧壁422限定。如稍后将结合图18到图23更详细地论述，具有多种其它形状的介电谐振器可用于DRA阵列的各种其它实施例中。

所示出的介电谐振器400可以用作DRA阵列中的激励器谐振器或寄生谐振器。当用作激励器谐振器时，传导馈送(例如，馈送550，图5)可以从介电谐振器400的底部表面412插入到中心孔420中，并且被提供到馈送的射频信号可用于使得介电谐振器400在介电谐振器400的特性谐振频率处谐振。举例来说，谐振频率可以在约2.0GHz到约3.0GHz的范围内，尽管谐振频率还可以更低或更高。介电谐振器400的谐振频率至少部分由块状介电材料的介电常数以及介电谐振器400的形状和大小(例如，高度430和直径432)限定。一般而言，介电常数越高，则给定谐振频率的介电谐振器可以越小。此外，对于任何给定介电常数和介电谐振器形状，较小介电谐振器与较大介电谐振器相比在较高谐振频率处谐振。

在图4中所示的实施例中，介电谐振器400具有圆形截面区域。因而，当射频信号用于激发介电谐振器400时，通过介电谐振器400产生周向电子场440(在本文中被称作“初级”电场)。此外，当放置在介电谐振器400中的馈送携带合适的射频信号时，还产生垂直或次级电子场442(即，与顶部表面410和/或底部表面412正交的电子场442)。次级或正交电子场442的强度可以至少部分取决于馈送延伸到中心孔420中的距离。无论哪种方式，当通过由馈送携带的射频信号适当地激发时，介电谐振器400可以产生在相对于惯性坐标系的正交轴的三个极化(例如，固定的惯性坐标系450的正交轴“X”、“Y”和“Z”)中所引导的磁能量场。

如上文所提及，可适用于微波加热设备(例如，微波加热设备100、200，图1、2)中的DRA阵列可以包括布置成使得至少一个寄生谐振器与至少一个激励器谐振器紧密地电容式耦合的多个介电谐振器(例如，介电谐振器400的多个实例，图4)。替代地，DRA阵列中的介电谐振器中的每一个可以由馈送直接地激发，这使得所有的介电谐振器可归类为激励器谐振器。

举例来说，图5和图6是根据示例实施例的DRA阵列500的俯视图和透视图。所示出的阵列500包括耦合到基板530的七个介电谐振器510、520。在一个实施例中，介电谐振器510、介电谐振器520物理地耦合到基板530的第一侧以维持介电谐振器510与介电谐振器520之间的固定空间关系。举例来说，基板530可以为具有良好的热导率的刚性的或柔性的非导电材料。举例来说，但是并不作为限制，基板530可以由玻璃纤维(例如，编织玻璃纤维)、聚四氟乙烯(PTFE)、尼龙或其它合适的材料形成。如稍后将结合图9更详细地论述，可以选择基板530材料以提供与基础接地平面的足够的电隔离，基板530可与基础接地平面可滑动地啮合。

被配置成携带射频信号的馈送550被放置在中心介电谐振器510的中心孔512内。如此配置，中心介电谐振器510和馈送550形成介电谐振器天线(DRA)。

当合适的射频信号由馈送550携带时，信号将使得中心介电谐振器510在它的谐振频率处谐振。随后，这将引起中心介电谐振器510产生围绕中心介电谐振器510的圆周的初级电子场(例如，电子场440，图4)。此外，中心介电谐振器510可以产生从中心介电谐振器510的顶部表面向上正交地延伸的次级电子场(例如，电子场442，图4)。

根据一个实施例，中心介电谐振器510和邻近介电谐振器520以共平面方式取向，其中介电谐振器510、介电谐振器520的顶部表面和/或底部表面(或穿过介电谐振器510、介电谐振器520所截取的横截面)是共平面的。此外，中心介电谐振器510和邻近介电谐振器520彼此“紧密地电容式耦合”，方法是在彼此的合理地较小距离540内定位中心介电谐振器510和邻近介电谐振器520。更具体地说，选择介电谐振器510、介电谐振器520的侧壁之间的最小距离540使得当合适的激励信号被提供到馈送550时介电谐振器510、介电谐振器520紧密地电容式耦合。根据一个实施例，中心介电谐振器510和邻近介电谐振器520的侧壁之间的距离540小于中心介电谐振器510的谐振频率的波长的十分之一(或λ的十分之一)。举例来说，对于约2.5GHz的谐振频率，距离540可以是约12.5毫米(mm)或更小。根据另一实施例，距离540小于λ的五十分之一。举例来说，对于约2.5GHz的谐振频率，距离540可以是约3.0mm或更小。在一些实施例中，中心介电谐振器510和邻近介电谐振器520可以相隔约1.0mm和2.0mm之间。在再一实施例中，距离540可为零(即，如图12中示出的，中心介电谐振器510和邻近介电谐振器520可接触)。

如上文所述，当中心介电谐振器510和邻近介电谐振器520非常接近于彼此时，由中心介电谐振器510产生的周向或初级电子场(例如，电子场440，图4)可以直接地冲击邻近介电谐振器520。这继而可以引起邻近介电谐振器520在它们的相应的谐振频率处谐振。因此，中心介电谐振器510可以被归类为“激励器谐振器”。相比之下，在图5中所示的实施例中，没有邻近介电谐振器520由馈送直接地激发。因此，它们可以归类为“寄生谐振器”。

给定合适激励信号，中心介电谐振器510和邻近介电谐振器520电容式耦合到彼此，并且每个介电谐振器510、520在它的谐振频率处谐振。因此，图5和图6的DRA阵列500基本上包括多个电容式耦合的谐振器510、520。每个介电谐振器510、520基本上为可在空间中有效地辐射的天线，因此形成“分布式天线”。如将通过图7的描述变得更清晰的，通过DRA天线(例如，DRA天线500)来实施的分布式天线可以有效地耦合到近场负载(例如，加热腔室内的食物负载)，即使当负载相对较小和/或负载放置在相对于DRA天线500的各种位置中时也是如此。

尽管中心介电谐振器510可以由放置在介电谐振器510的中心孔512内的馈送550激发，但是中心介电谐振器510替代地可孔隙耦合到微带线路560或其它传导结构，所述微带线路560或其它传导结构替代地可用于携带射频信号以用于激发介电谐振器510。另外或替代地，激励器介电谐振器可以由放置在除了中心孔以外的位置中的馈送和/或可用于激发介电谐振器的多个馈送激发。

在图5和图6中所示的实施例中，DRA阵列500包括七个介电谐振器510、520。在替代实施例中，DRA阵列可以包括在2到30或更大的范围内的任何数量的介电谐振器。此外，所有介电谐振器510、520充分地具有相同的大小和形状。假定它们都是由具有相同介电常数的一种或多种材料形成，那么介电谐振器510、520中的每一个将在大体上相同的谐振频率处谐振。在替代实施例中，可选择在不同谐振频率处谐振的介电谐振器。举例来说，这一点可以通过使用不同大小的介电谐振器、不同形状的介电谐振器和/或具有不同介电常数的介电谐振器来实现。

图7是表示根据一个实施例的具有三个邻近介电谐振器的DRA的电子特性的电路图700。更具体地说，第一谐振电路710表示激励器介电谐振器(例如，中心介电谐振器510，图5)，并且第二邻近谐振电路720和第三邻近谐振电路730表示定位成邻近于第一(激励器)谐振器710的寄生介电谐振器(例如，两个介电谐振器520，图5)。根据一个实施例，馈送被放置在激励器介电谐振器(或第一谐振电路710)附近，并且通过电容耦合，激励器介电谐振器(或第一谐振电路710)耦合到寄生介电谐振器(或第二谐振电路720和第三谐振电路730)。

如上所述，寄生介电谐振器放置在足够接近激励器介电谐振器处以确保谐振器紧密地电容式耦合，如由电容器740所表示。基本上，谐振电路710、720、730之间的电容耦合(即，电容器740的值)与由谐振电路710、720、730所表示的介电谐振器之间的距离成反比。介电谐振器之间的不同间隔引起不同强度的电容耦合和不同频率响应。更具体地说，频率响应中的改变可以显著地影响电路700的带宽。在一些实施例中，介电谐振器可以相对于彼此设定大小、设定形状和放置以形成相对地宽带的电路700。换句话说，可以放置个体的介电谐振器(或将其电容式耦合到一起)以给出复合物复合宽带响应。

在图7的电子表示中，每个谐振电路710、720、730包括并联的电感器和电容器(其一起形成谐振器)和表示辐射电阻的电阻(Rr)。更具体地说，因为由电路700表示的DRA阵列用于将能量辐射到加热腔室中，所以辐射电阻表示由远离DRA阵列的能量的辐射所致的到腔室中的能量损失。谐振电路710、720、730中的谐振器中的每一个可以在相同频率处辐射(例如，当介电谐振器相同时)，或谐振电路710、720、730中的谐振器可以在不同频率处谐振(例如，当介电谐振器为不同大小、形状和/或介电常数时)。

图8是根据一个实施例描绘DRA阵列(例如，DRA阵列500，图5)的增益带宽的图。更具体地说，所述图描绘具有约2.45GHz的无负载中心频率的DRA天线的实施例的增益带宽。具有单个介电谐振器的DRA可具有相当的窄带响应(例如，在约2.4GHz与2.5GHz之间)。然而，上文(和稍后)所论述的DRA阵列的实施例包括至少一个DRA和技术地增大天线的孔隙的一个或多个邻近介电谐振器，这引起显著地更宽的频带响应(例如，在-10dB点处，在约2.3GHz与2.6GHz之间约200MHz带宽)。

由于相对的宽带响应且如下文将更详细地论述，与常规的单极天线、接线天线或其它类型的窄带天线相比，DRA阵列的实施例可对近场负载极其不敏感。这使得DRA阵列实施例尤其适合于微波加热应用，在所述应用中加热腔室非常接近于辐射单元(在此情况下，DRA阵列)。如天线理论中已知，大量的近场负载可以使得相对地窄带天线变得去调谐到由天线所产生的能量移位离开所需无负载频带的程度。如果这是微波加热应用中的情况，那么天线将不能把能量发射到加热腔室中。然而，DRA阵列结构的各种实施例的宽带响应确保：DRA阵列结构可以在感兴趣的频带内(在居中围绕2.45GHz的频带内)将大量的能量发射到加热腔室和负载中，即使当负载为近场负载(例如，放置在DRA阵列结构附近的加热腔室中的食物负载)时也是如此。换句话说，即使近场负载使得DRA阵列结构响应于在频率中移动，DRA阵列结构的实施例也是充足的宽带使得响应并不移动到相对地宽带的外部，因此允许高效能量传递到近场负载中。DRA阵列形成宽带频率响应，其对近场负载和放置在加热腔室内的负载极其不敏感。此外，DRA阵列实施例的宽带响应确保能量可被有效地提供到具有多种多样的介电常数的食物负载。由于DRA阵列的各种实施例的宽的带宽，所以发射到邻近加热腔室中的效率可高达95％或更高。

图9是根据示例实施例的图1和图2的便携式微波加热设备100的截面侧视图。微波加热设备900包括外壳910、加热腔室920、系统控制器(例如，系统控制器310，图9中未示出)、用户接口(例如，用户接口330，图9中未示出)、电源系统(例如，电源系统340，图9中未示出)、微波功率产生模块950(例如，模块350，图3)、一个或多个DRA阵列960、962(例如，DRA阵列360、500，图3、图5)和在下文中更详细地论述的其它组件。根据一个实施例且如在下文中将详细地论述，第一DRA阵列960可以放置在外壳910的底座部分912内。在另一实施例中，设备900可以包括一个或多个额外的DRA阵列，例如位于盖子916内的第二DRA阵列962。

在一个实施例中，外壳910包括底座部分912、腔室部分914和盖子916(其在图9中为闭合状态)。在一个实施例中，加热腔室920位于外壳910的腔室部分914内，并且向上延伸到盖子916的内部中。加热腔室920由内侧壁922、腔室底部表面924和腔室顶部表面926限定。图9示出了在腔室920内的负载940(例如，食物负载或其它负载)。如先前所描述，如图9中所示，通过关闭盖子916，加热腔室920是基本上充当具有封闭端部的波导的封闭的空气腔室。在示出的实施例中，加热腔室920具有大体上圆形的截面，这使得加热腔室920为圆柱形波导。在其它实施例中，腔室可具有矩形截面、椭圆形截面或具有其它形状的截面。

在一个实施例中，腔室壁可以由具有良好的热导率的材料形成。举例来说，腔室壁可以由铜、铝、钢或其它合适的材料形成。在一些实施例中，腔室920的内侧壁922可以涂覆有影响腔室920的频率的材料。举例来说，内侧壁922可以涂覆有PTFE、尼龙或可降低或影响腔室920的频率的其它合适的材料。

根据一个实施例，外壳910的底座部分912包含第一DRA阵列960和至少一个电子基板970。举例来说，电子基板970可以包括微波或射频层合物、PTFE基板、印刷电路板(PCB)材料基板(例如，FR-4)、氧化铝基板、瓷砖或另一类型的基板。根据一个实施例，电子基板970包括在电子基板970的第一表面上面或附近的传导接地平面972(例如，图9中的上部表面)和一个或多个其它传导层，所述一个或多个其它传导层中的一些可以被图案化以提供安装到电子基板970的各种组件之间的电互连。举例来说，在一个实施例中，可将对应于系统控制器的组件、用户接口的部分、电源以及微波功率产生模块950安装到电子基板970的第二表面(例如，图9中的下部表面)，并且那些组件可以穿过在第二表面上或下面的图案化传导层电耦合到彼此。

在一个实施例中，第一DRA阵列960可类似于DRA阵列500(图5)配置，尽管它也可以不同地配置。当类似DRA阵列500(图5)配置第一DRA阵列960时，第一DRA阵列960可以包括一个或多个激励器谐振器964和邻近寄生谐振器966，其中如先前描述，寄生谐振器966紧密地电容式耦合到激励器谐振器964。如结合图5所描述，激励器谐振器964和寄生谐振器966可耦合到DRA阵列基板980(例如，基板530，图5)，所述DRA阵列基板980滑动地与电子基板970的第一表面(例如，与接地平面972)啮合。根据一个实施例，非导电罩盖982安置于第一DRA阵列960与腔室920之间。罩盖982用于保护DRA阵列960免受湿气和其它污染物(例如，食物飞溅物)的影响，并且限定腔室920的底部表面924。

在示出的实施例中，被配置成携带射频信号的馈送968放置在激励器谐振器964的中心孔内。根据一个实施例，馈送968的直径小于中心孔的直径，使得馈送968在它经受热膨胀时并不压紧中心孔的内侧壁且潜在地引起激励器谐振器964开裂。如此配置，激励器谐振器964和馈送968形成DRA，且DRA和寄生谐振器966形成第一DRA阵列960。

如先前所描述，微波功率产生模块950包括调谐电路(例如，调谐电路354，图3)、偏置电路(例如，偏置电路356，图3)和振荡器子系统(例如，振荡器子系统352，图3)。在一个实施例中，振荡器子系统包括一个或多个功率晶体管952。为了有助于将振荡射频信号提供到馈送968，功率晶体管952的输出(例如，漏极端)(或功率放大器的输出)通过传导传输线路954电耦合到馈送968，所述传导传输线路954在电子基板970的第二表面上或低于电子基板970的第二表面。馈送968延伸穿过电子基板970中的孔、延伸穿过DRA阵列基板980中的孔且延伸到激励器谐振器964中的中心孔中。

响应于由用户接口(例如，由控制面板130，图1)提供的用户输入，系统控制器(例如，控制器310，图3)使得微波功率产生模块950将一个或多个激励信号提供到DRA阵列960、962。作为响应，每个DRA阵列960、962将电磁能量(由遮蔽区990指示)辐射到加热腔室920中。微波能量增加负载940的热能并且可以使得负载变热。

如上文所述，当激励器谐振器964由在馈送968上所携带的射频信号适当地激发时，激励器谐振器964在谐振频率处谐振并且产生周向电子场(例如，电子场440，图4)和垂直电子场(例如，电子场442，图4)。根据一个实施例，周向电子场直接地冲击寄生谐振器966，使得它们在它们的谐振频率处谐振。这使得寄生谐振器966也产生周向电子场和垂直电子场。基本上，DRA阵列960的每个谐振器964、966具有辐射图案。给定电子场的本质和接地平面972的存在，累积辐射以相当的定向波束被引导朝向腔室920且进入到腔室920中。换句话说，DRA阵列960充当将电磁能量的相当狭窄的固定波束引导到腔室920中的天线阵列。

如先前所提到，腔室920基本上充当具有封闭端部的电磁波导，其中在腔室920内的电磁波一般在从DRA阵列960到腔室920的顶部表面926的方向上传播。更具体地说，电磁波可以穿过腔室920以一个或多个传播模式传播，所述一个或多个传播模式包括一个或多个横向电场(TE)模式、横向磁场(TM)模式和/或混合的横向电场和横向磁场(TEM)模式。然而，仅当由DRA阵列960、962产生的电磁能量的频率超过下限阈值或腔室920的最小频率(通常被称为截止频率)时，电磁波将在腔室920中传播。

腔室920的截止频率由腔室920的大小(例如，由高度和直径限定)和形状(例如，圆柱形、矩形、椭圆形等等)限定。根据一个实施例，且不考虑由于DRA阵列960、962的存在而出现的负载或在腔室920内存在的负载940，腔室920的大小和形状将腔室920呈现为低于截至值。换句话说，在用于微波加热的操作所需的频带中(例如，在2.3GHz与2.6GHz之间，并且参考在下文中称为“微波加热频带”)并且不存在DRA阵列960、962和负载940，腔室920被配置成使得对于微波加热频带内的电磁能量在腔室920中没有模式可以传播，而与它如何被激发无关。举例来说，当无负载时，腔室920可具有在由3.0GHz以下的电磁能量激发时可能不支持任何传播模式的大小和形状。

然而，在微波加热设备900中并且部分由于介电谐振器964、966的较高的介电常数，DRA阵列960、962用于以一定的方式加载腔室920，所述方式使得一个或多个模式能够在微波加热频带中在腔室920内传播。换句话说，由DRA阵列960、962提供的负载将腔室920带到在微波加热频带内的谐振频率(即，当通过DRA阵列960、962加载时腔室920并不低于截止值)。换句话说，在一个实施例中，通过将DRA阵列960、962包括在腔室920内，另外的低于截止值的腔室920的截止频率降低到微波加热频带内。因此，当通过在微波加热频带内的电磁能量(来自DRA阵列960、962)激发腔室时，一个或多个模式可在腔室920内传播，即使无负载腔室920可能太小而不能支持那些模式的传播也是如此。

在一个实施例中，取决于加载腔室920的形状、大小和截止频率，将几乎自然地找到传播的最佳模式。理想地，腔室920被设计成支持混合的和/或复杂的模式，这在以下情况中可为有利的：其中当在腔室920内形成电磁混沌时可强化插入的负载940的均匀加热。换句话说，当在腔室920中传播多个模式和/或高阶模式时，可更加容易地实现跨越负载940的均匀加热。由于馈送968可使得电子场在三个正交方向(例如，X、Y和Z)中产生，可以自动地激发腔室920中的主模式。

在一些实施例中，基本上，DRA阵列960、962被配置成将能量有效地耦合到腔室920中，即使腔室920可能低于截止值也是如此。如上文所述，尽管微波加热设备900的实施例可以包括低于截止值的无负载的腔室920，但是在其它实施例中，无负载的腔室920可经大小和形状设定以将腔室920呈现为高于截止值(或当在微波加热频带内由电磁能量激发时，能够支持一个或多个传播模式，即使在无通过DRA阵列960、962加载存在的情况下也是如此)。

在操作期间，除通过DRA阵列960、962提供的负载外，在腔室920中负载940(例如，食物负载)还提供额外的负载。更具体地说，当如图9中所示的放置时，负载940在DRA阵列960的近场中。使用常规的天线(例如，单极天线或片状天线)，此类近场负载可以将天线去调谐到天线可以并不将能量耦合到腔室或负载中的程度。然而，如预先详细地论述，DRA阵列960、962的宽带特性使得它们对近场负载极其不敏感。因此，即使存在近场负载940，DRA阵列960、962可以将能量有效地耦合到腔室920和负载940中。

在图9的实施例中，DRA阵列960通过安置于DRA阵列960与腔室920之间的非导电罩盖982与腔室920分离，其中罩盖982用于保护DRA阵列960免受湿气和其它污染物的影响。在替代实施例(例如在图10中示出的实施例)中，可以使用保形涂层1082来保护DRA阵列1060。举例来说，图10是根据另一示例实施例的便携式微波加热设备1000的一部分的截面侧视图。更具体地说，微波加热设备1000的部分对应于设备1000的底座部分1012。

设备1000的底座部分1012与底座部分912(图9)相似，在所述底座部分1012中组合件包括DRA阵列1060和基板1070。DRA阵列1060可以包括一个或多个激励器谐振器1064和邻近寄生谐振器1066，其中如先前描述，寄生谐振器1066紧密地电容式耦合到激励器谐振器1064。如结合图5所描述，激励器谐振器1064和寄生谐振器1066可耦合到DRA阵列基板1080(例如，基板530，图5)，所述DRA阵列基板1080滑动地与电子基板1070的第一表面(例如，与接地平面1072)啮合。

基板1070包括在基板1070的第一表面上或附近的传导接地平面1072(例如，图10中的上部表面)和一个或多个其它传导层，所述一个或多个其它传导层中的一些可以被图案化以提供安装到基板1070的各种组件之间的电互连。举例来说，在一个实施例中，可将对应于系统控制器的组件、用户接口的部分、电源和微波功率产生模块1050安装到基板1070的第二表面(例如，图10中的下部表面)，并且那些组件可以穿过图案化传导层电耦合到彼此，所述图案化传导层在第二表面上或低于第二表面。

与图9的微波加热设备900相对比，使用保形涂层1082来保护DRA阵列1060免受湿气和其它污染物的影响。举例来说，保形涂层1082可以包括非传导包封材料，例如，热固性塑料、ABS塑料、环氧树脂、PTFE或其它合适的材料。根据一个实施例，保形涂层1082可以限定放置在底座部分1012上面的腔室(未示出)的底部表面1024。

如先前所提到，微波加热设备的替代实施例可以包括介电谐振器，所述介电谐振器孔隙耦合到射频信号源而不是通过放置在DRA阵列的激励器谐振器(例如，谐振器964)内的馈送(例如，馈送968，图9)耦合。举例来说，图11是根据另一示例实施例的便携式微波加热设备1100的一部分的截面侧视图，所述便携式微波加热设备1100包括孔隙耦合的DRA阵列1160。更具体地说，微波加热设备1100的部分对应于设备1100的底座部分1112。

设备1100的底座部分1112与底座部分912(图9)相似，在所述底座部分1112中组合件包括DRA阵列1160和基板1170。DRA阵列1160可以包括一个或多个激励器谐振器1164和邻近寄生谐振器1166，其中如先前描述，寄生谐振器1166紧密地电容式耦合到激励器谐振器1164。如结合图5所描述，激励器谐振器1164和寄生谐振器1166可耦合到DRA阵列基板1180(例如，基板530，图5)，所述DRA阵列基板1180滑动地与电子基板1170的第一表面(例如，与接地平面1172)啮合。

基板1170包括在基板1170的第一表面(例如，图11中的上部表面)上或附近的传导接地平面1172和一个或多个其它传导层，所述一个或多个其它传导层中的一些可以被图案化以提供安装到基板1170的各种组件之间的电互连。举例来说，在一个实施例中，可以将对应于系统控制器的组件、用户接口的部分、电源和微波功率产生模块1150安装到基板1170的第二表面(例如，图11中的下部表面)，并且那些组件可以穿过图案化传导层电耦合到彼此，所述图案化传导层在第二表面上或低于第二表面。

根据一个实施例，接地平面1172包括位于激励器谐振器1164下面的开口或孔隙1174。此外，在电子基板1170的表面(例如，图11中的下部表面)上或低于电子基板1170的表面(例如，图11中的下部表面)的微带线路1176或其它传导结构下伏于接地平面1172中的孔隙1174，并且还下伏于激励器谐振器1164。

在一个实施例中，微带线路1176电耦合到振荡器子系统(例如，振荡器子系统352，图3)的输出，且更具体地说电耦合到振荡器子系统的功率晶体管1152的输出(例如，漏极端)。当向微带线路1176提供合适的射频信号时，微带线路1176产生穿过电子基板1170(且更具体地说，穿过接地平面1172中的孔隙1174)耦合到激励器谐振器1164的电磁能量。当耦合的射频能量足够使得激励器谐振器1164谐振且产生其自身的电子场时，那些电子场可以直接地冲击寄生谐振器1166。寄生谐振器1166继而可以谐振并且产生额外的电子场。同样，由激励器谐振器1164和寄生谐振器1166产生的电子场可以延伸到腔室(未示出)中且与腔室耦合，所述腔室放置在底座部分1112上面。

现在将结合图12到图17描述不同配置的DRA阵列的各种实施例。举例来说，图12是根据另一示例实施例的适用于微波加热设备中的DRA阵列1200的俯视图。与图5的DRA阵列500相似，DRA阵列1200包括耦合到基板1230的七个介电谐振器1210、1220，所述基板1230包括中心激励器谐振器1210和邻近寄生谐振器1220。基板1230可以大体类似于基板530(图5)，所述基板530包括上文所论述的基板530的变体。在一个实施例中，被配置成携带射频信号的馈送1250放置在中心或激励器介电谐振器1210的中心孔内。如此配置，激励器谐振器1210和馈送1250形成DRA。在替代实施例中，激励器谐振器1210替代地可孔隙耦合到微带线路1260或其它传导结构，所述微带线路1260或其它传导结构替代地可用于携带射频信号以用于激发激励器谐振器1210。另外或替代地，激励器谐振器可以由放置在除了中心孔以外的位置中的馈送和/或可用于激发介电谐振器的多个馈送激发。

如同DRA阵列500，当合适的射频信号由馈送1250或微带线路1260携带时，信号将使得激励器谐振器1210在它的谐振频率处谐振。这继而将使得激励器谐振器1210产生围绕激励器谐振器1210的圆周的初级电子场(例如，电子场440，图4)。此外，激励器谐振器1210可以产生从激励器谐振器1210的顶部表面向上正交地延伸的次级电子场(例如，电子场442，图4)。

与DRA 500相对比，激励器谐振器1210和邻近寄生介电谐振器1220通过放置激励器谐振器1210和寄生谐振器1220使得它们实际彼此接触而彼此更加紧密地电容式耦合。更具体地说，介电谐振器1210、1220的侧壁之间的距离是零，使得当合适的激励信号被提供到馈送1250或1260时介电谐振器1210、1220极其紧密地电容式耦合。

如上文所述，当激励器谐振器1210和寄生谐振器1220接触时，由激励器谐振器1210产生的周向或初级电子场(例如，电子场440，图4)可以直接地冲击邻近寄生谐振器1220。这继而可以引起寄生谐振器1220在它们的相应的谐振频率处谐振。

图13是根据另一示例实施例的适用于微波加热设备中的DRA阵列1300的俯视图。DRA阵列1300包括耦合到基板1330的七个介电谐振器1310到1313、介电谐振器1320，包括多个激励器谐振器1310到1313和邻近寄生谐振器1320。基板1330可以大体类似于基板530(图5)，所述基板530包括上文所论述的基板530的变体。在示出的实施例中，被配置成携带一个或多个射频信号的多个馈送1350放置在多个激励器谐振器1310到1313的中心孔内。如此配置，激励器谐振器1310到1313中的每一个以及它的相关联的馈送1350形成DRA。因此，与图5的实施例(其中DRA阵列500仅包括单个DRA)相对比，DRA阵列1300包括多个DRA。在替代实施例中，激励器谐振器1310到1313中的一个或多个替代地可孔隙耦合到微带线路1360或一些其它传导结构，所述微带线路1360或一些其它传导结构替代地可用于携带射频信号以用于激发激励器谐振器1310到1313。在再一替代实施例中，如同针对中心激励器谐振器1310所指示的，多个馈送1350、1352可以放置在给定介电谐振器1310到1313内的不同位置处。在一些实施例中，不同馈送可以耦合到(或被配置成激发)直到在阵列中的所有介电谐振器(例如，所有介电谐振器可为激励器谐振器)。

如同DRA阵列500，当合适射频信号由馈送1350、1352或微带线路1360携带时，信号将使得对应的激励器谐振器1310到1313在它的谐振频率处谐振。这继而将使得激励器谐振器1310到1313产生围绕激励器谐振器1310到1313的圆周的初级电子场(例如，电子场440，图4)。此外激励器谐振器1310到1313可以产生从激励器谐振器1310到1313的顶部表面向上正交地延伸的次级电子场(例如，电子场442，图4)。在一些情况下，激励器谐振器1310到1313可以紧邻(即，紧密地电容式耦合而没有中间结构)另一激励器谐振器1310到1313。在此类情况下，邻近激励器谐振器1310到1313可以充当激励器谐振器和寄生谐振器两者。举例来说，考虑到紧邻彼此的谐振器1310和1311，当激励器谐振器1310是活跃的且产生周向电子场(例如，电子场440，图4)时，电子场可以直接地冲击激励器谐振器1311。在这些时间，激励器谐振器1311可以充当寄生谐振器。如果激励器谐振器1311还接收来自馈送1350或与激励器谐振器1311相关联的微带线路1360的激励，那么同时激励器谐振器1311可以充当激励器谐振器和寄生谐振器两者。

根据一个实施例，所有馈送1350、1352和/或微带线路1360可以接收相同射频信号。在各种替代实施例中，馈送1350、1352和/或微带线路1360可以接收不同射频信号(例如，在不同频率和/或功率电平处的射频信号)和/或可以分阶段将射频信号提供到馈送1350、1352和/或微带线路1360。举例来说，在第一持续时间期间，可以向激励器谐振器1310的第一子集提供来自它们的相关联的馈送1350和/或馈送1352和/或微带线路1360的激励，而激励器谐振器1310的第二且不同的子集可以不接收激励或接收来自它们的相关联馈送1350和/或馈送1352和/或微带线路1360的不同激励。在第二持续时间期间，可以移除或改变提供到激励器谐振器1310的第一子集的激励，并且提供到激励器谐振器1310的第二子集的激励可以保持相同或也可以移除或改变提供到激励器谐振器1310的第二子集的激励。以此方式，由DRA阵列1300产生的累积的电子场可以随时间推移改变方向、强度、频率或其它参数。换句话说，通过提供多个馈送1350、1352和/或微带线路1360并且依序或以各种组合的方式激发它们，可以形成连续地或递增地可操控的波束。更具体地说，通过单独地或以组合的方式激活多个馈送1350、1352和/或微带线路1360，可以在方位角和/或高程中操控微波能量的波束。

图14是根据又一示例实施例的适用于微波加热设备中的DRA阵列1400的俯视图。尽管先前所述的DRA阵列中的每一个已经指示用于包括具有圆形截面的加热腔室(例如，腔室920，图9)的微波加热系统中，但是图14的DRA阵列1400可以具体来说很好地适用于包括具有矩形截面的加热腔室的微波加热设备中。换句话说，DRA阵列1400可很好地适用于包括加热腔室的系统中，所述加热腔室基本上充当具有封闭端部的矩形波导。

在示出的实施例中，DRA阵列1400包括耦合到矩形基板1430的十一个介电谐振器1410到1412、1420，包括多个激励器谐振器1410到1412以及邻近寄生谐振器1420。除了形状之外，基板1430可大体类似于基板530(图5)，所述基板530包括上文所论述的基板530的变体。在示出的实施例中，被配置成携带一个或多个射频信号的多个馈送1450放置在多个激励器谐振器1410到1412的中心孔内。如此配置，激励器谐振器1410到1412中的每一个以及它的相关联的馈送1450形成DRA。因此，DRA阵列1400包括多个DRA。在替代实施例中，激励器谐振器1410到1412中的一个或多个替代地可孔隙耦合到微带线路1460或一些其它传导结构，所述微带线路1460或一些其它传导结构替代地可用于携带射频信号以用于激发激励器谐振器1410到1412。

如同DRA阵列500，当合适射频信号由馈送1450或微带线路1460携带时，信号将使得对应的激励器谐振器1410到1412在它的谐振频率处谐振。这继而将使得激励器谐振器1410到1412产生围绕激励器谐振器1410到1412的圆周的初级电子场(例如，电子场440，图4)。此外，激励器谐振器1410到1412可以产生从激励器谐振器1410到1412的顶部表面向上正交地延伸的次级电子场(例如，电子场442，图4)。

如同图13的实施例并且根据一个实施例，所有馈送1450和/或微带线路1460可以接收相同的射频信号。在各种替代实施例中，馈送1450和/或微带线路1460可以接收不同射频信号(例如，在不同频率和/或功率电平处的射频信号)和/或可以分阶段将射频信号提供到馈送1450和/或微带线路1460。

图15是根据又一示例实施例的适用于微波加热设备中的DRA阵列1500的俯视图。DRA阵列1500与图13中的DRA阵列1300相似，不同之处在于DRA阵列1500包括额外周向放置的介电谐振器的行，而不是仅包括单行周向放置的介电谐振器(如在图13的DRA阵列1300中)。更具体地说，DRA阵列1500包括耦合到基板1530的十九个介电谐振器1510、1512、1520、1522，包括多个激励器谐振器1510、1512和邻近寄生谐振器1520、1522。更具体地说，DRA阵列1500包括居中放置的激励器谐振器1510、紧邻中心激励器谐振器1510的第一周向行的寄生谐振器1520，以及第二周向行的交替的激励器谐振器1512和寄生谐振器1522。

在如同图13的DRA阵列1300，被配置成携带一个或多个射频信号的多个馈送1550放置在多个激励器谐振器1510、1512的中心孔内。如此配置，激励器谐振器1510、1512中的每一个以及它的相关联的馈送1550形成DRA。在替代实施例中，激励器谐振器1510、1512中的一个或多个替代地可孔隙耦合到微带线路1560或一些其它传导结构，所述微带线路1560或一些其它传导结构替代地可用于携带射频信号以用于激发激励器谐振器1510、1512。

如同DRA阵列500，当合适射频信号由馈送1550或微带线路1560携带时，信号将使得对应的激励器谐振器1510、1512在它的谐振频率处谐振。这继而将使得激励器谐振器1510、1512产生围绕激励器谐振器1510、1512的圆周的初级电子场(例如，电子场440，图4)。此外，激励器谐振器1510、1512可以产生从激励器谐振器1510、1512的顶部表面向上正交地延伸的次级电子场(例如，电子场442，图4)。

根据一个实施例，所有馈送1550和/或微带线路1560可以接收相同射频信号。在各种替代实施例中，馈送1550和/或微带线路1560可以接收不同射频信号(例如，在不同频率和/或功率电平处的射频信号)，和/或可以分阶段将射频信号提供到馈送1550和/或微带线路1560。

在一些替代实施例中，DRA阵列可以包括在不同频率处谐振的介电谐振器。如先前所论述，举例来说，这可以通过使用不同大小的介电谐振器、不同形状的介电谐振器、和/或具有不同介电常数的介电谐振器来实现。图16是根据另一示例实施例的适用于微波加热设备中的DRA阵列1600的透视图，所述DRA阵列1600包括不同大小的介电谐振器1610、1620、1630。与图5的DRA阵列500相似，DRA阵列1600包括耦合到基板1640的七个介电谐振器1610、1620、1630，包括至少一个激励器谐振器(例如，谐振器1610、1620、1630中的任何一个或多个)和邻近寄生谐振器(例如，谐振器1610、1620、1630中的任何其它一个或多个)。基板1640可以大体类似于基板530(图5)，所述基板530包括上文所论述的基板530的变体。在一个实施例中，被配置成携带射频信号的馈送(未示出)放置在每个激励器介电谐振器的中心孔内。如此配置，激励器谐振器和馈送形成DRA。在替代实施例中，每个激励器谐振器替代地可孔隙耦合到微带线路或其它传导结构，所述微带线路或其它传导结构替代地可用于携带射频信号以用于激发激励器谐振器。另外或替代地，激励器谐振器可以由放置在除了中心孔以外的位置中的馈送和/或可用于激发介电谐振器的多个馈送激发。

如同阵列500，当合适射频信号由馈送或微带线路携带时，信号将使得激励器谐振器在它的谐振频率处谐振。这继而将使得激励器谐振器产生围绕激励器谐振器的圆周的初级电子场(例如，电子场440，图4)此外，激励器谐振器可以产生从激励器谐振器的顶部表面向上正交地延伸的次级电子场(例如，电子场442，图4)。

与DRA 500相对比，介电谐振器1610、1620、1630具有不同大小。假定介电谐振器1610、1620、1630由具有相同介电常数的材料形成，大小差引起介电谐振器1610、1620、1630在不同谐振频率处谐振。举例来说，最大介电谐振器1610可以在第一谐振频率处谐振，中间大小的介电谐振器1620可以在第二较高谐振频率处谐振，并且最小介电谐振器1630可以在第三甚至更高谐振频率处谐振。由于谐振频率中的差异，源自DRA阵列1600的累积电子场可以与介电谐振器1610、1620、1630的上部表面(例如，上部表面1640)非正交。

尽管电子场操控是在图16的DRA阵列1600中通过并入不同大小的介电谐振器1610、1620、1630到阵列1600中来实现的(因此谐振器具有不同谐振频率)，相似的波束操控作用可以其它方法实现。举例来说，替代地，电子场操控可以通过如下方法实现：将具有不同介电常数的介电谐振器并入到阵列中、将不同形状的介电谐振器并入到阵列中，或者改变邻近介电谐振器的组之间的间隔且因此改变电容耦合的强度。通过将具有各种谐振频率的介电谐振器并入到DRA阵列中，系统可设计为其中累积电子场在除了与介电谐振器的顶部表面正交的方向之外的一个或多个方向上被引导。

在一些替代实施例，DRA阵列可以包括具有不同物理配置的介电谐振器中以及因此在不同频率处谐振和/或具有不同电子场分布的介电谐振器。举例来说，图17是根据另一示例实施例的适用于微波加热设备中的DRA阵列1700的透视图，所述DRA阵列1700包括不同物理配置的介电谐振器1710、1720、1730。DRA阵列1700包括耦合到基板1740的十一个介电谐振器1710、1720、1730，包括至少一个激励器谐振器(例如，谐振器1710、1720、1730中的任何一个或多个)和邻近寄生谐振器(例如，谐振器1710、1720、1730中的任何其它一个或多个)。基板1740可以大体类似于基板530(图5)，所述基板530包括上文所论述的基板530的变体。在一个实施例中，被配置成携带射频信号的馈送(未示出)放置在每个激励器介电谐振器的中心孔内。如此配置，激励器谐振器和馈送形成DRA。在替代实施例中，每个激励器谐振器替代地可孔隙耦合到微带线路或其它传导结构，所述微带线路或其它传导结构替代地可用于携带射频信号以用于激发激励器谐振器。另外或替代地，激励器谐振器可以由放置在除了中心孔以外的位置中的馈送和/或可用于激发介电谐振器的多个馈送激发。

如同阵列500，当合适射频信号由馈送或微带线路携带时，信号将使得激励器谐振器在它的谐振频率处谐振。这继而将使得激励器谐振器产生从谐振器向外辐射的一个或多个电子场。

与DRA 500相对比，介电谐振器1710、1720、1730具有不同物理配置。具体地说，在示出的实施例中，第一介电谐振器1710具有带中心孔的大体上的圆柱形形状，第二介电谐振器1720具有不带中心孔的大体上的圆柱形形状，并且第三介电谐振器1730具有带中心孔的圆顶形状。假定介电谐振器1710、1720、1730由具有相同介电常数的材料形成，物理配置差异引起介电谐振器1710、1720、1730在不同谐振频率处谐振和/或产生具有不同分布的电子场。

图17的实施例示出在DRA阵列的各种实施例中可以使用多种不同配置的介电谐振器。为了更进一步示出这一点，图18到23是具有各种物理配置的介电谐振器1800、1900、2000、2100、2200、2300的透视图，并且所述介电谐振器可用于DRA阵列中。更具体地说，介电谐振器1800(图18)具有不带中心孔的圆柱形形状，介电谐振器1900(图19)具有带中心孔的扁平圆盘形状，介电谐振器2000(图20)具有带中心孔的圆锥形状，介电谐振器2100(图21)具有带中心孔的平行六面体形状，介电谐振器2200(图22)具有带中心孔的球形形状，且介电谐振器2300(图23)具有不带中心孔的圆顶形状。具有或不具有中心孔或具有其它开口的多种多样的不同配置的介电谐振器中的任一者可替代地用于各种实施例。

如先前所指示，微波加热设备的其它替代实施例可以包括一个以上DRA阵列。举例来说，在图9中，在微波加热设备900的盖子916中描绘额外的DRA阵列962。在该实施例中，两个所包括的DRA阵列960、962被配置成沿着相同的轴引导电磁能量的波束，所述相同的轴具体地说为垂直于加热腔室920的底部表面924和顶部表面926延伸的轴。在替代实施例中，微波加热设备可以包括在不共线的多个方向中引导电磁能量的波束的多个DRA阵列。举例来说，图19是根据另一示例实施例的微波加热设备1900的截面侧视图，所述微波加热设备1900包括在正交方向上引导电磁能量的波束的第一DRA阵列2460和第二DRA阵列2462。

与图9的微波加热设备900相似，微波加热设备2400包括外壳2410、加热腔室2420、系统控制器(例如，系统控制器310，图24中未示出)、用户接口(例如，用户接口330，图24中未示出)，以及电源系统(例如，电源系统340，图24中未示出)。此外，在一个实施例中，外壳2410包括底座部分2412、腔室部分2414和盖子2416(其在图24中为闭合状态)。与图9的微波加热设备900相对比，微波加热设备2400包括两个微波功率产生模块2450、2452(例如，模块350的两个实例，图3)，以及相对于彼此正交地布置的两个DRA阵列2460、2462(例如，DRA阵列360、500的两个实例，图3、5)。更具体的说，第一DRA阵列2460放置在外壳2410的底座部分2412内，且第二DRA阵列2462放置在设备2400的腔室部分2414的侧壁2422内。

加热腔室2420还位于外壳2410的腔室部分2414内。图24示出了在腔室2420内的负载2440(例如，食物负载或其它负载)。再次，如先前所描述，加热腔室2420是基本上充当具有封闭端部的波导的封闭的空气腔室。

根据一个实施例，外壳2410的底座部分2412包含第一DRA阵列2460和容纳第一微波功率产生模块2450的电子基板2470。类似地，外壳2410的腔室部分2414包含第二DRA阵列2462和容纳第二微波功率产生模块2452的电子基板2472。第一微波功率产生模块2450被配置成将射频激励信号提供到第一DRA阵列2460(例如，通过放置在激励器谐振器中的馈送或通过电容耦合)，这使得第一DRA阵列2460在与腔室2420的底部表面2424正交的方向上产生电磁能量的波束，所述方向一般由箭头2480指示。类似地，第二微波功率产生模块2452被配置成将射频激励信号提供到第二DRA阵列2462(例如，通过放置在激励器谐振器中的馈送或通过电容耦合)，这使得第二DRA阵列2462在与腔室侧壁2422正交的方向上产生电磁能量的波束，所述方向一般由箭头2482指示。如从图24中显而易见，由第一DRA阵列2460和第二DRA阵列2462产生的电磁能量的波束具有大体上正交的取向。此外，尽管第一DRA阵列2460和第二DRA阵列2462可以在大体上相同的频率处操作，但是它们可以替代地在不同频率处操作以提供耦合到腔室2420内的负载2440的更多宽带能量。

图25是根据示例实施例的操作包括一个或多个DRA阵列的微波系统(例如，系统100、300、900、2400)的方法的流程图。在块2502中，当系统控制器(例如，系统控制器310，图3)接收指示执行微波加热操作的参数的信息时，开始方法。举例来说，信息可以从通过用户接口(例如，用户接口330，图3)提供的用户输入导出，并且信息可以传送加热操作的持续时间、加热操作的功率电平和/或与加热操作相关的其它参数。

在块2504中，系统控制器使得电源(例如，电源340，图1)以某种方式将功率提供到一个或多个微波产生模块(例如，模块350，图3)，所述方式将使得微波产生模块产生与加热操作所规定的参数一致的一个或多个激励信号。

根据一个实施例，在块2506中，可通过射频馈送(例如，馈送550，图5)或通过微带线路(例如，微带线路1176，图11)将每个激励信号传送到DRA阵列(例如，DRA阵列500、960、1060、1160、1200、1300、1400、1500、1600、1700、2460)。作为响应，在块2508中，DRA阵列产生定向电磁能量波束，所述波束朝向微波系统的加热腔室(例如，加热腔室920)取向。如先前所论述，腔室可以包含近场负载(例如，负载940、2440)。DRA阵列继续产生定向电磁能量波束直至激励信号的供应被中断，此时方法结束。

图26是根据示例实施例制造包括一个或多个DRA阵列的微波系统(例如，系统100、300、900、2400)的方法的流程图。在块2602中，通过将多个介电谐振器(例如，介电谐振器964、966)耦合到DRA基板(例如，DRA基板980)以形成DRA基板组合件，方法开始。在DRA基板组合件中，激励器介电谐振器与邻近介电谐振器之间的距离确保在来自馈送的激励信号存在的情况下激励器介电谐振器和邻近介电谐振器将紧密地电容式耦合(例如，距离小于激励器介电谐振器的谐振频率的波长的五分之一或十分之一)。

在块2604中，一个或多个电子基板(例如，基板970)安装到外壳中(例如，到外壳的底座部分或其它部分中)。外壳包括被配置成包含待加热或解冻的负载(例如，负载940)的加热腔室(例如，腔室920)。根据一个实施例，每个电子基板容纳包括一个或多个馈送结构(例如，馈送968或微带线路1174)的微波产生模块(例如，模块950)。此外，每个电子基板包括接地平面(例如，接地平面972)。

在块2606中，DRA基板组合件安装在电子基板上面的外壳中使得DRA基板安置于接地平面与加热腔室之间，并且使得一个或多个馈送结构足够接近激励器介电谐振器(以及在阵列中的可能的其它介电谐振器)以能够在供应有来自微波产生模块的合适的射频激励信号时激发谐振器进行谐振。在块2608中，DRA阵列与腔室分离(例如，为了保护DRA阵列)，方法是将保形材料(例如，保形材料1082)施加到DRA阵列上面、或放置保护罩盖(例如，罩盖982)在DRA阵列上面。

为了简洁起见，本文中可能没有详细地描述与系统的谐振器、放大器、偏置、负载调制、阻抗匹配、功率分配器和/或功率组合器、微波应用和其它功能性方面(以及系统的个体的操作组件)相关的常规技术。本文中包含的各图中所示出的连接线意图表示各种元件之间的示例性功能关系和/或物理耦合。应注意，标的物的实施例中可以存在许多替代或额外的功能关系或物理连接。此外，本文中还可以仅出于参考的目的使用某些术语，且因此这些术语并不意图具有限制性，并且除非上下文清楚地指示，否则指代结构的术语“第一”、“第二”和其它此类数值术语并不暗示顺序或次序。

如本文所使用，“节点”意味着任何内部或外部参考点、连接点、接合点、信号线、等等，在“节点”处存在给定信号、逻辑电平、电压、数据模式、电流或数量。此外，两个或两个以上节点可以通过一个物理元件实现(并且尽管在公共节点处接收或输出，但是仍然可以对两个或两个以上信号进行多路复用、调制或另外区分)。

以上描述指代元件或节点或特征“连接”或“耦合”在一起。如本文所使用，除非以其它方式明确地陈述，否则“连接”意味着一个元件直接接合到另一元件(或直接与另一元件连通)，且不一定以机械方式接合。类似地，除非以其它方式明确地陈述，否则“耦合”意味着一个元件直接或间接接合到另一元件(或直接或间接与另一元件连通)，且不一定以机械方式接合。因此，尽管图中所示的示意图描绘元件的一个示例性布置，但所描绘的标的物的实施例中可存在额外中间元件、装置、特征或组件。

微波加热设备的实施例包括：固态微波能量来源；第一介电谐振器天线，其包括第一激励器介电谐振器和接近第一激励器介电谐振器的第一馈送结构；以及一个或多个第二介电谐振器。第一激励器介电谐振器具有顶部表面和相对的底部表面。第一馈送结构电耦合到微波能量来源以接收来自微波能量来源的第一激励信号。第一激励器介电谐振器被配置成响应于提供到第一馈送结构的激励信号产生第一电场。一个或多个第二介电谐振器放置在第一激励器介电谐振器的距离内以形成介电谐振器天线阵列。选择距离使得当提供激励信号时第二介电谐振器中的每一个与第一激励器介电谐振器紧密地电容式耦合。

根据其它实施例，当提供激励信号时，由第一激励器介电谐振器产生的第一电场直接地冲击第二介电谐振器中的每一个，使得第二介电谐振器中的每一个响应于第一电场的冲击产生第二电场。根据又一其它实施例，一个或多个第二介电谐振器中的每一个是并不直接地从馈送结构中接收激励信号而是替代地仅响应于第一电场的冲击产生第二电场的寄生介电谐振器。根据另一其它实施例，第一激励器介电谐振器和第二介电谐振器布置在共平面配置中，使得周向电场的一部分直接地冲击第二介电谐振器。根据另一其它实施例，距离小于第一激励器介电谐振器的谐振频率的波长的五分之一。根据又一其它实施例，距离在0毫米与12.5毫米之间。

微波加热设备的另一实施例包括：腔室；固态微波能量来源；第一介电谐振器天线，其包括第一激励器介电谐振器和接近第一激励器介电谐振器的第一馈送结构；以及一个或多个第二介电谐振器。腔室被配置成包含负载，并且所述腔室部分由具有内部腔室壁表面和外部腔室壁表面的第一腔室壁限定。第一激励器介电谐振器具有顶部表面和相对的底部表面。第一馈送结构电耦合到微波能量来源以从微波能量来源中接收第一激励信号，并且第一激励器介电谐振器被配置成响应于提供到第一馈送结构的激励信号产生第一电场。一个或多个第二介电谐振器放置在第一激励器介电谐振器的距离内以形成介电谐振器天线阵列。选择距离使得当提供激励信号时第二介电谐振器中的每一个与第一激励器介电谐振器紧密地电容式耦合。

操作包括第一微波产生模块的微波系统的方法的实施例包括通过第一微波产生模块产生传送到第一射频(RF)馈送结构的第一激励信号，其中第一射频馈送结构接近第一介电谐振器放置。所述方法还包括通过第一介电谐振器响应于由第一射频馈送结构传送的第一激励信号产生直接地冲击与第一介电谐振器紧密地电容式耦合的第二介电谐振器的第一电场。所述方法另外包括通过第二介电谐振器响应于第一电场的冲击产生第二电场，其中第二电场被引导朝向包含近场负载的腔室。

制造微波系统的方法的实施例包括将具有谐振频率的第一介电谐振器耦合到第一基板，并且将一个或多个额外的介电谐振器耦合到第一基板使得第一介电谐振器与一个或多个额外的介电谐振器中的每一个之间的距离是紧密地电容式耦合的。第一介电谐振器和额外的介电谐振器形成介电谐振器天线阵列。所述方法另外包括将第二基板安装到外壳中，其中射频馈送结构耦合到第二基板。外壳限定被配置成具有封闭端部的波导的腔室。所述方法另外包括将第一基板安装到外壳中使得射频馈送结构足够接近第一介电谐振器以能够在射频馈送结构供应有合适的射频激励信号时激发第一介电谐振器进行谐振。

尽管以上详细描述中已呈现至少一个示例性实施例，但应了解，存在大量变化。还应了解，本文中所描述的示例性实施例并不意图以任何方式限制所主张的标的物的范围、适用性或配置。实际上，以上详细描述将向本领域的技术人员提供用于实施所描述的一个或多个实施例的方便的指南。应理解，可在不脱离权利要求书所限定的范围的情况下对元件的功能和布置作出各种改变，权利要求书所限定的范围包括在提交本专利请时的已知等效物和可预见的等效物。

Claims (10)

1.一种微波加热设备，其特征在于，包括：

固态微波能量来源；

第一介电谐振器天线，其包括第一激励器介电谐振器和接近所述第一激励器介电谐振器的第一馈送结构，其中所述第一激励器介电谐振器具有顶部表面和相对的底部表面，其中所述第一馈送结构电耦合到所述微波能量来源以从所述微波能量来源中接收第一激励信号，并且其中所述第一激励器介电谐振器被配置成响应于提供到所述第一馈送结构的所述激励信号产生第一电场；以及

一个或多个第二介电谐振器，其放置在所述第一激励器介电谐振器的距离内以形成介电谐振器天线阵列，其中选择所述距离使得当提供所述激励信号时所述第二介电谐振器中的每一个与所述第一激励器介电谐振器紧密地电容式耦合。

2.根据权利要求1所述的微波加热设备，其特征在于，当提供所述激励信号时，由所述第一激励器介电谐振器产生的所述第一电场直接地冲击所述第二介电谐振器中的每一个，使得所述第二介电谐振器中的每一个响应于所述第一电场的冲击产生第二电场。

3.根据权利要求1所述的微波加热设备，其特征在于，当提供所述激励信号时，所述第一电场包括周向电场，并且其中所述第一激励器介电谐振器和所述第二介电谐振器布置在共平面配置中，使得所述周向电场的一部分直接地冲击所述第二介电谐振器。

4.根据权利要求1所述的微波加热设备，其特征在于，所述介电谐振器天线阵列进一步包括一个或多个额外的介电谐振器天线，其中所述一个或多个额外的介电谐振器天线中的每一个包括额外的激励器介电谐振器和接近所述额外的激励器介电谐振器的额外的馈送结构。

5.根据权利要求1所述的微波加热设备，其特征在于，进一步包括：

接地平面，其放置在所述介电谐振器天线阵列的第一侧处；以及

腔室，其放置在所述介电谐振器天线阵列与所述接地平面的相对侧处，其中所述腔室被配置成包含负载。

6.根据权利要求1所述的微波加热设备，其特征在于，进一步包括基板，所述基板具有第一侧和第二侧，其中所述第一激励器介电谐振器和所述一个或多个第二介电谐振器物理地耦合到所述基板的所述第一侧以维持所述第一激励器介电谐振器与所述一个或多个第二介电谐振器之间的固定空间关系。

7.一种微波加热设备，其特征在于，包括：

腔室，其被配置成包含负载，其中所述腔室部分由具有内部腔室壁表面和外部腔室壁表面的第一腔室壁限定；

固态微波能量来源；

第一介电谐振器天线，其包括第一激励器介电谐振器和接近所述第一激励器介电谐振器的第一馈送结构，其中所述第一激励器介电谐振器具有顶部表面和相对的底部表面，其中所述第一馈送结构电耦合到所述微波能量来源以从所述微波能量来源中接收第一激励信号，并且其中所述第一激励器介电谐振器被配置成响应于提供到所述第一馈送结构的所述激励信号产生第一电场；以及

一个或多个第二介电谐振器，其放置在所述第一激励器介电谐振器的距离内以形成介电谐振器天线阵列，其中选择所述距离使得当提供所述激励信号时所述第二介电谐振器中的每一个与所述第一激励器介电谐振器紧密地电容式耦合。

8.一种操作包括微波产生模块的微波系统的方法，其特征在于，所述方法包括：

通过所述微波产生模块产生传送到第一射频(RF)馈送结构的第一激励信号，其中所述第一射频馈送结构接近第一介电谐振器放置；

通过所述第一介电谐振器响应于通过所述第一射频馈送结构传送的所述第一激励信号产生直接地冲击第二介电谐振器的第一电场，所述第二介电谐振器与所述第一介电谐振器紧密地电容式耦合；以及

通过所述第二介电谐振器响应于所述第一电场的冲击产生第二电场，其中所述第二电场被引导朝向包含近场负载的腔室。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括：

产生传送到第二射频馈送结构的第二激励信号，其中所述第二射频馈送结构接近所述第一介电谐振器、所述第二介电谐振器或第三介电谐振器放置；以及

通过所述第一介电谐振器、第二介电谐振器或第三介电谐振器响应于所述第二激励信号产生第三电场。

10.一种制造微波系统的方法，其特征在于，所述方法包括：

将具有谐振频率的第一介电谐振器耦合到第一基板；

将一个或多个额外的介电谐振器耦合到所述第一基板使得所述第一介电谐振器与所述一个或多个额外的介电谐振器中的每一个之间的距离是紧密地电容式耦合的，其中所述第一介电谐振器和额外的介电谐振器形成介电谐振器天线阵列；

将第二基板安装到外壳中，其中射频(RF)馈送结构耦合到所述第二基板，并且其中所述外壳限定被配置成具有封闭端部的波导的腔室；以及

将所述第一基板安装到所述外壳中使得所述射频馈送结构足够接近所述第一介电谐振器以能够在向所述射频馈送结构供应合适的射频激励信号时激发所述第一介电谐振器进行谐振。