CN108668395B - 用于rf加热系统的平面电感器 - Google Patents

Abstract

固态加热设备可结合到独立电器或其它系统中。所述加热设备可包括耦合在电极与射频(RF)源之间的阻抗匹配网络。所述阻抗匹配网络可以是可在加热操作期间调整的可变阻抗匹配网络。所述阻抗匹配网络可包括由安置在基板的任一侧的图案化导电层形成的平面电感器。

Description

用于RF加热系统的平面电感器

技术领域

本文中所描述的主题的实施例大体上涉及运用射频（RF）能量来解冻和/或加热负载的设备和方法。

背景技术

常规的电容性食物加热（或解冻或融化）系统包括加热室内所包含的大型平面电极。在将食物负载放置在电极之间且使电极与食物负载接触之后，将低功率电磁能供应到电极以使食物负载平缓地加温。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种系统，包括：

射频（RF）信号源，所述RF信号源被配置成产生RF信号；

阻抗匹配网络，所述阻抗匹配网络包括：

第一平面电感器；

第一电极，所述第一电极通过所述阻抗匹配网络的所述平面电感器而电气耦合到所述RF信号源；以及

第二电极。

在一个或多个实施例中，所述阻抗匹配网络进一步包括第二平面电感器，且其中所述系统进一步包括：

接地参考端，其中所述第一电极通过所述阻抗匹配网络的所述第二平面电感器而电气耦合到所述接地参考端。

在一个或多个实施例中，所述阻抗匹配网络进一步包括：

第三平面电感器，其中所述第一电极通过所述第一平面电感器和所述第三平面电感器而电气耦合到所述RF信号源。

在一个或多个实施例中，所述阻抗匹配网络进一步包括第四平面电感器，且其中所述系统进一步包括：

可变电感器网络，其中所述第一电极通过所述第三平面电感器、所述第四平面电感器和所述可变电感器网络而电气耦合到所述接地参考端。

在一个或多个实施例中，所述接地参考端耦合到所述第二电极，且其中所述第二电极被配置成抑制由所述第一电极、所述第一平面电感器和所述第二平面电感器生成的RF信号。

在一个或多个实施例中，所述阻抗匹配网络进一步包括具有第一表面且具有与所述第一表面相对的第二表面的基板，其中所述第一平面电感器包括：

第一导电层，所述第一导电层形成在所述基板的所述第一表面上；

第二导电层，所述第二导电层形成在所述基板的所述第二表面上；以及

多个内部导电层，所述多个内部导电层安置在所述第一导电层与所述第二导电层之间的所述基板内部。

在一个或多个实施例中，所述第一平面电感器进一步包括：。

通孔，所述通孔延伸通过所述基板且包括电气耦合到所述第一导电层、所述第二导电层和所述多个内部导电层的导电侧壁。

在一个或多个实施例中，所述第一平面电感器进一步包括：

交叉区，所述交叉区包括所述第一导电层和所述第二导电层且排除所述多个内部导电层。

在一个或多个实施例中，所述基板安置在所述RF信号源与所述第一电极之间的气腔中。

根据本发明的第二方面，提供一种射频（RF）加热系统，包括：

RF信号源，所述RF信号源被配置成产生RF信号；

电极，所述电极被配置成从所述RF信号源接收所述RF信号；以及

阻抗匹配网络，所述阻抗匹配网络包括：

基板，所述基板安置在所述RF信号源与所述电极之间；以及

第一平面电感器，所述第一平面电感器安置在所述基板上，其中所述RF信号源通过所述第一平面电感器而电气耦合到所述电极。

在一个或多个实施例中，所述阻抗匹配网络进一步包括第二平面电感器，且其中所述系统进一步包括：

接地参考端，其中所述电极通过所述阻抗匹配网络的所述第二平面电感器而电气耦合到所述接地参考端。

在一个或多个实施例中，所述阻抗匹配网络进一步包括：

第三平面电感器，其中所述电极通过所述第一平面电感器和所述第三平面电感器而电气耦合到所述RF信号源。

在一个或多个实施例中，所述阻抗匹配网络进一步包括第四平面电感器，且其中所述系统进一步包括：

可变电感器网络，其中所述电极通过所述第三平面电感器、所述第四平面电感器和所述可变电感器网络而电气耦合到所述接地参考端。

在一个或多个实施例中，所述基板具有第一表面且具有与所述第一表面相对的第二表面，其中所述第一平面电感器包括：

第一导电层，所述第一导电层安置在所述基板的所述第一表面上；。

第二导电层，所述第二导电层安置在所述基板的所述第二表面上；以及

多个内部导电层，所述多个内部导电层安置在所述第一导电层与所述第二导电层之间的所述基板内部。

在一个或多个实施例中，所述第一平面电感器进一步包括：

导电通孔，所述导电通孔通过所述多个内部导电层而将所述第一导电层电气耦合到所述第二导电层。

在一个或多个实施例中，所述第一平面电感器进一步包括：

交叉区，所述交叉区包括所述第一导电层和所述第二导电层且排除所述多个内部导电层。

根据本发明的第三方面，提供一种阻抗匹配网络，包括：

基板，所述基板具有第一表面且具有与所述第一表面相对的第二表面；

第一节点，所述第一节点安置在所述基板上；

第二节点，所述第二节点安置在所述基板上；

第三节点，所述第三节点安置在所述基板上；

第一平面电感器，所述第一平面电感器安置在所述基板上且电气耦合到所述第一节点；

第二平面电感器，所述第二平面电感器安置在所述基板上且电气耦合到所述第二节点；以及

第三平面电感器，所述第三平面电感器安置在所述基板上且电气耦合到所述第三节点，其中所述第一节点通过所述第一平面电感器和所述第三平面电感器而电气耦合到所述第三节点，且其中所述第二节点通过所述第二平面电感器和所述第三平面电感器而电气耦合到所述第三节点，且其中所述第一节点通过所述第一平面电感器和所述第二平面电感器而电气耦合到所述第二节点。

在一个或多个实施例中，所述第一节点是被配置成电气耦合到外部射频（RF）信号源的输入节点，其中所述第二节点被配置成通过外部可变阻抗网络而电气耦合到外部接地参考端，且其中所述第三节点是被配置成电气耦合到外部电极的输出节点。

在一个或多个实施例中，所述阻抗匹配网络进一步包括：

第四节点，所述第四节点安置在所述基板上；

第五节点，所述第五节点安置在所述基板上；以及

第四平面电感器，所述第四平面电感器安置在所述基板上且电气耦合在所述第四节点与所述第五节点之间。

在一个或多个实施例中，所述第四节点是被配置成电气耦合到所述外部接地参考端的接地参考节点，且其中所述第五节点是被配置成电气连接到所述外部电极的额外的输出节点。

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

通过在结合以下各图进行考虑时参考具体实施方式和权利要求书，可取得对主题的更完整理解，图中类似的参考号在各图中指代相似的元件。

图1是根据例子实施例的加热电器的透视图。

图2是包括加热系统的其它例子实施例的制冷机/冷冻机电器的透视图。

图3是根据例子实施例的加热设备的简化框图。

图4是根据例子实施例的可变电感匹配网络的示意图。

图5是根据例子实施例的可变电感网络的示意图。

图6是描绘可变阻抗匹配网络的实施例中的多个电感可如何使输入腔阻抗与RF信号源匹配的史密斯圆图的例子。

图7是根据例子实施例的加热系统的横截面侧视图。

图8A是根据例子实施例的安置在基板上的平面电感器电路的俯视图。

图8B是根据例子实施例的安置在基板上的平面电感器电路的仰视图。

图9是根据例子实施例的包括多层平面电感器电路迹线的印刷电路板的横截面侧视图。

具体实施方式

以下具体实施方式本质上仅仅是说明性的，且并不意欲限制主题的实施例或此类实施例的应用和用途。如本文中所使用，词语“示例性”和“例子”意指“充当例子、实例或说明”。本文中被描述为示例性或例子的任何实施方案未必应被认作比其它实施方案优选或有利。此外，不希望受到先前技术领域、背景技术或以下具体实施方式中所呈现的任何所表达或所暗示的理论束缚。

本文中所描述的主题的实施例涉及可结合到独立电器中或结合到其它系统中的固态加热设备。如下文更详细地所描述，示例性加热系统是使用以下各项而实现：第一电极，第一电极安置在腔中；放大器布置（包括一个或多个晶体管）；以及阻抗匹配网络，阻抗匹配网络耦合在放大器布置的输出与第一电极之间，阻抗匹配网络包括平面电感器。在实施例中，阻抗匹配网络是可在加热操作期间调整以改善放大器布置与腔之间的匹配的可变阻抗匹配网络。

如本文中所使用，术语“加热”更广泛地意指通过向负载（例如食物负载或其它类型的负载）提供RF功率而增加负载的热能或温度的过程。因此，在各种实施例中，可对具有任何初始温度（例如高于或低于0℃的任何初始温度）的负载执行“加热操作”，且可在高于初始温度的任何最终温度（例如包括高于或低于0℃的最终温度）下停止加热操作。即便如此，本文中所描述的“加热操作”和“加热系统”可替换的是也可被称为“热增加操作”和“热增加系统”。术语“解冻”意指使经冷冻的负载（例如食物负载或其它类型的负载）的温度升高到负载不再冷冻的温度（例如处于或接近于0℃的温度）。因此，“解冻操作”是一种类型的“加热操作”，且“解冻系统”是一种类型的“加热系统”。术语“解冻”不应被认作将本发明的应用限于仅能够使经冷冻的负载的温度上升到处于或接近于0℃的温度的方法和系统。应注意，在本公开中，对“食物负载”所进行的参考是作为用于加热系统的负载的例子，且应理解，对食物负载的参考还可指代可由加热系统加热的其它类型的负载（例如液体、非消耗性材料）。

在一些食物加热系统中，电磁能通过阻抗匹配网络而供应到电极。一些食物加热系统包括结合大型螺旋电感器的阻抗匹配网络。这些螺旋电感器可能昂贵且难以制造和调谐到所要电感。另外，一旦安装在系统中，螺旋电感器就可能会对由过度的振动造成的其电气特性（例如电感）改变敏感。由于螺旋电感器通常是由铜制成，故过度的热可造成螺旋电感器膨胀，这也可导致螺旋电感器的电气特性改变。这些电气特性改变可潜在地引起系统效率缩减（例如通过改变阻抗匹配网络的阻抗）。另外，大尺寸的螺旋电感器可需要按比例大量的空间以容纳阻抗网络。因而，因此可能有利的是使用包括利用平面电感器而非螺旋电感器的阻抗网络的加热系统，使得成本、制造难度和系统尺寸可相对地缩减，同时可使所述系统更稳固以抵御过度的振动和温度。

图1是根据例子实施例的加热系统100的透视图。加热系统100包括加热腔110、控制面板120、一个或多个射频（RF）信号源（例如RF信号源340，图3）、电源（例如电源350，图3）、第一电极170、功率检测电路系统（例如功率检测电路系统380，图3）和系统控制器（例如系统控制器330，图3）。加热腔110是由顶、底、侧和后腔壁111、112、113、114、115的内表面以及门116的内表面限定。在门116关闭的情况下，加热腔110限定封闭式气腔。如本文中所使用，术语“气腔”可意指包含空气或其它气体的封闭式区域（例如加热腔110）。

根据实施例，第一电极170被布置成紧接于腔壁（例如顶壁111），第一电极170与剩余的腔壁（例如壁112到壁115和门116）电气隔离，且剩余的腔壁接地。在此类配置中，系统可被简单化地建模为电容器，其中第一电极170充当一个导电板，接地腔壁（例如壁112到壁115）充当第二导电板（或电极），且气腔（包括其中所包含的任何负载）充当第一导电板与第二导电板之间的电介质。尽管图1中未示出，但是非导电阻障（例如阻障314，图3）也可包括在系统100中，且非导电阻障可用于使负载与底腔壁112电气和物理隔离。尽管图1示出第一电极170紧接于顶壁111，但是第一电极170可替换的是可紧接于其它壁112到115中的任一个壁，如由可替换的电极172、173、174、175所指示。

根据实施例，在加热系统100的操作期间，用户（未示出）可将一个或多个负载（例如食物和/或液体）放置到加热腔110中，且任选地可经由控制面板120而提供指定负载的特性的输入。举例来说，指定的特性可包括负载的大致重量。另外，指定的负载特性可指示供形成负载的材料（例如肉类、面包、液体）。在可替换的实施例中，可以某一其它方式来获得负载特性，例如通过扫描负载包装上的条形码或从在负载上或嵌入在负载内的射频识别（RFID）标签接收RFID信号。不管怎样，如稍后将更详细地所描述，关于此类负载特性的信息都使系统控制器（例如系统控制器330，图3）能够在加热操作开始时建立系统的阻抗匹配网络的初始状态，其中初始状态可相对接近于使最大RF功率能够传送到负载中的最佳状态。可替换的是，在加热操作开始之前可能并不键入或接收负载特性，且系统控制器可建立阻抗匹配网络的默认初始状态。

为了开始加热操作，用户可经由控制面板120而提供输入。作为响应，系统控制器致使RF信号源（例如RF信号源340，图3）向第一电极170供应RF信号，第一电极170响应地将电磁能辐射到加热腔110中。电磁能增加负载的热能（即，电磁能致使负载升温）。

在加热操作期间，负载的阻抗（且因而，腔110加负载的总输入阻抗）随着负载的热能增加而改变。阻抗改变会更改负载对RF能量的吸收，且因而更改反射功率的量值。根据实施例，功率检测电路系统（例如功率检测电路系统380，图3）连续地或周期性地测量沿着RF信号源（例如RF信号源340，图3）与第一电极170之间的传输路径（例如传输路径348，图3）的前向和反射功率。基于这些测量，系统控制器（例如系统控制器330，图3）可检测加热操作的完成，如下文将详细地所描述。根据另外的实施例，阻抗匹配网络是可变的，且基于前向和反射功率测量，系统控制器可在加热操作期间更改阻抗匹配网络的状态以增加负载对RF功率的吸收。

加热系统的组件可结合到其它类型的系统或电器中。举例来说，图2是包括加热系统210、220的其它例子实施例的制冷机/冷冻机电器200的透视图。更具体地说，加热系统210被示出为结合在系统200的冷冻室212内，且加热系统220被示出为结合在系统的制冷室222内。实际的制冷机/冷冻机电器很可能将包括加热系统210、220中的仅一个加热系统，但是这两个加热系统都在图2中示出以简明地传达这两个实施例。

相似于加热系统100，加热系统210、220中的每个加热系统包括加热腔、控制面板214、224、一个或多个RF信号源（例如RF信号源340，图3）、电源（例如电源350，图3）、第一电极（例如电极370，图3）、功率检测电路系统（例如功率检测电路系统380，图3）和系统控制器（例如系统控制器330，图3）。举例来说，加热腔可由抽屉的底、侧、前和后壁的内表面以及抽屉在其下方滑动的固定搁架216、226的内顶表面限定。在抽屉完全地在搁架下方滑动的情况下，抽屉和搁架将腔限定为封闭式气腔。在各种实施例中，加热系统210、220的组件和功能性可与加热系统100的组件和功能性大体上相同。

另外，根据实施例，加热系统210、220中的每个加热系统可分别与被安置有系统210的冷冻室212或被安置有系统220的制冷室222进行充足的热连通。在此类实施例中，在加热操作完成之后，负载可维持在安全温度（即，延缓食物腐败的温度），直到从系统210、220中移除负载。更具体地说，在基于冷冻机的加热系统210完成加热操作后，内部包含经加热的负载的腔可与冷冻室212进行热连通，且如果不即时地从腔中移除负载，那么负载可能会再次冷冻。相似地，在基于制冷机的加热系统220完成加热操作后，内部包含经加热的负载的腔就可与制冷室222进行热连通，且如果不即时地从腔中移除负载，那么负载可在制冷室222内的温度下维持加热状态。

本领域的技术人员基于本文中的描述应理解，加热系统的实施例也可结合到具有其它配置的系统或电器中。因此，独立电器、微波烘炉电器、冷冻机和制冷机中的加热系统的上述实施方案并不意指将实施例的用途仅限于那些类型的系统。

尽管加热系统100、200被示出为其组件相对于彼此处于特定相对定向，但是应理解，各种组件也可不同地定向。另外，各种组件的物理配置可不同。举例来说，控制面板120、214、224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。另外，尽管图1中示出大体上立方体加热腔110，但是应理解，在其它实施例中，加热腔可具有不同形状（例如圆柱形等等）。另外，加热系统100、210、220可包括图1、2中未具体地描绘的额外的组件（例如风扇、静止或旋转板、托盘、电线等等）。

图3是根据例子实施例的加热系统300（例如加热系统100、210、220，图1、图2）的简化框图。在实施例中，加热系统300包括加热腔310、用户接口320、系统控制器330、RF信号源340、电源和偏置电路系统350、可变阻抗匹配网络360、电极370和功率检测电路系统380。另外，在其它实施例中，加热系统300可包括温度传感器、红外（IR）传感器和/或重量传感器390，但是可排除这些传感器组件中的一些或全部。应理解，图3是出于阐释和描述简易的目的的加热系统300的简化表示，且实际实施例可包括其它装置和组件以提供额外的功能和特征，和/或加热系统300可以是较大电气系统的部分。

用户接口320可对应于：控制面板（例如控制面板120、214、224，图1、图2），举例来说，控制面板使用户能够将关于加热操作的参数（例如待加热的负载的特性等等）的输入提供到系统；启动和取消按钮；机械控件（例如门/抽屉打开闩）等等。另外，用户接口可被配置成提供指示加热操作的状态的用户可感知输出（例如倒数计时器、指示加热操作的进展或完成的可见标志，和/或指示加热操作的完成的可听音调）和其它信息。

系统控制器330可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。根据实施例，系统控制器330耦合到用户接口320、RF信号源340、可变阻抗匹配网络360、功率检测电路系统380和传感器390（如果包括的话）。系统控制器330被配置成接收指示经由用户接口320而接收的用户输入的信号，且从功率检测电路系统380接收前向和反射功率测量。响应于接收到的信号和测量，且系统控制器330将控制信号提供到电源和偏置电路系统350且提供到RF信号源340的RF信号生成器342。另外，系统控制器330将控制信号提供到可变阻抗匹配网络360，这致使网络360改变其状态或配置。

加热腔310包括具有第一和第二平行板电极的电容性加热布置，第一和第二平行板电极通过内部可被放置待加热的负载316的气腔而分离。举例来说，第一电极370可安放在气腔上方，且第二电极可由密闭结构312的部分提供。更具体地说，密闭结构312可包括底、顶和侧壁，它们的内表面限定腔310（例如腔110，图1）。在一个实施例中，第二电极（例如密闭结构312）可接地。在另一实施例中，第一和第二电极可形成平衡系统的部分，其中大约180度异相的RF信号被提供到电极。在此实施例中，第一和第二电极通过可变阻抗匹配网络和平衡-不平衡转换器（balun）而耦合到放大器346。

加热腔310和安放在加热腔310中的任何负载316（例如食物、液体等等）呈现用于由第一电极370辐射到腔310中的电磁能（或RF功率）的累积负载。更具体地说，腔310和负载316向系统呈现在本文中被称为“腔输入阻抗”的阻抗。腔输入阻抗在加热操作期间随着负载316的温度增加而改变。随着食物负载从冷冻状态转变为解冻状态，许多类型的食物负载的阻抗相对于温度以略微可预测的方式改变。根据实施例，基于来自功率检测电路系统380的反射和前向功率测量，系统控制器330被配置成识别在解冻操作期间腔输入阻抗的改变速率指示负载316正接近0℃时的时间点，此时系统控制器330可终止解冻操作。

在实施例中，第一电极370通过可变阻抗匹配网络360和传输路径348而电气耦合到RF信号源340。如稍后将更详细地所描述，可变阻抗匹配电路360被配置成执行从RF信号源340的阻抗到如由负载316所修改的加热腔310的输入阻抗的阻抗变换。在实施例中，可变阻抗匹配网络360包括无源组件（例如电感器、电容器、电阻器）的网络。根据更特定的实施例，可变阻抗匹配网络360包括安放在腔310内且电气耦合到第一电极370的多个定值电感器（例如电感器412到415、709、812到815，图4、图7、图8）。这些定值电感器中的一些或全部可被实施为形成在基板上的平面螺旋电感器。另外，可变阻抗匹配网络360包括可位于腔310内部或外部的多个可变电感网络（例如网络410、411、500，图4、图5）。由每个可变电感网络提供的电感值是使用来自系统控制器330的控制信号而建立，如稍后将更详细地所描述。在任何情况下，通过在整个加热操作过程中改变可变阻抗匹配网络360的状态以动态地匹配不断改变的腔输入阻抗，可使负载316吸收的RF功率的量维持在高电平，而不管在加热操作期间的负载阻抗变化。

根据实施例，RF信号源340包括RF信号生成器342和功率放大器（例如包括一个或多个功率放大级344、346）。响应于由系统控制器330提供的控制信号，RF信号生成器342被配置成产生具有在工业、科学和医学（industrial, scientific, and medical；ISM）频带中的频率的振荡电信号，但是系统也可被修改以支持在其它频带中的操作。在各种实施例中，RF信号生成器342可被控制以产生不同功率电平和/或不同频率的振荡信号。举例来说，RF信号生成器342可产生在约3.0兆赫（MHz）到约300 MHz的范围内振荡的信号。一些合意频率可以是例如13.56 MHz（+/- 5%）、27.125 MHz（+/- 5%）和40.68 MHz（+/- 5%）。在一个特定实施例中，举例来说，RF信号生成器342可产生在约40.66 MHz到约40.70 MHz的范围内振荡且处于约10分贝（dB）到约15 dB的范围内的功率电平的信号。可替换的是，振荡频率和/或功率电平可低于或高于上文所给出的范围或值。

在图3的实施例中，功率放大器包括驱动器放大级344和最终放大级346。功率放大器被配置成从RF信号生成器342接收振荡信号，且放大所述信号以在功率放大器的输出处产生显著较高功率的信号。举例来说，输出信号可具有在约100瓦到约400瓦或更大的范围内的功率电平。由功率放大器施加的增益可使用由电源和偏置电路系统350向每个放大级344、346提供的栅极偏置电压和/或漏极供应电压予以控制。更具体地说，电源和偏置电路系统350根据从系统控制器330接收的控制信号而将偏置和供应电压提供到每个RF放大级344、346。

在实施例中，每个放大级344、346被实施为功率晶体管，例如场效应晶体管（FET），功率晶体管具有一个输入端（例如栅极或控制端）和两个载流端（例如源极和漏极端）。在各种实施例中，阻抗匹配电路（未示出）可在驱动级与最终放大级346之间耦合到驱动器放大级344的输入（例如栅极），和/或耦合到最终放大级346的输出（例如漏极端）。在实施例中，放大级344、346的每个晶体管包括侧向扩散金属氧化物半导体FET（LDMOSFET）晶体管。然而，应注意，晶体管并不意欲限于任何特定半导体技术，且在其它实施例中，每个晶体管可被实现为氮化镓（GaN）晶体管、另一类型的MOSFET晶体管、双极结晶体管（BJT），或利用另一半导体技术的晶体管。

在图3中，功率放大器布置被描绘为包括以特定方式耦合到其它电路组件的两个放大级344、346。在其它实施例中，功率放大器布置可包括其它放大器拓扑，和/或放大器布置可包括仅一个放大级或多于两个放大级。举例来说，功率放大器布置可包括以下各项的各种实施例：单端放大器、双端放大器、推挽式放大器、杜赫放大器、开关模式功率放大器（SMPA），或另一类型的放大器。

在实施例中，功率检测电路系统380沿着RF信号源340的输出与输入之间的传输路径348而耦合到可变阻抗匹配网络360。在可替换的实施例中，功率检测电路系统380可耦合到可变阻抗匹配网络360的输出与第一电极370之间的传输路径349。不管怎样，功率检测电路系统380都被配置成监测、测量或以其它方式检测沿着传输路径348行进的前向信号（即，从RF信号源340朝向第一电极370）和反射信号（即，从第一电极370朝向RF信号源340）的功率。

功率检测电路系统380将传达前向和反射信号功率的量值的信号供应到系统控制器330。系统控制器330又可计算反射信号功率对前向信号功率的比率，或S11参数。如下文将更详细地所描述，在反射对前向功率比率超过阈值时，这指示系统300未充分地匹配，且负载316的能量吸收可以是次最佳的。在此类情形下，系统控制器330编排更改可变阻抗匹配网络的状态的过程，直到反射对前向功率比率减小到所要水平，因而重新建立可接受的匹配且促进负载316进行较最佳的能量吸收。

如上文所提及，加热系统300的一些实施例可包括温度传感器、IR传感器和/或重量传感器390。温度传感器和/或IR传感器可安放在使能够在加热操作期间感测负载316的温度的位置。在提供到系统控制器330时，温度信息使系统控制器330能够更改由RF信号源340供应的RF信号的功率（例如通过控制由电源和偏置电路系统350提供的偏置和/或供应电压），以调整可变阻抗匹配网络360的状态和/或确定何时应终止加热操作。重量传感器安放在负载316下方，且被配置成将负载316的重量的估计提供到系统控制器330。系统控制器330可使用此信息，例如以确定由RF信号源340供应的RF信号的所要功率电平，确定可变阻抗匹配网络360的初始设置，和/或确定加热操作的大致持续时间。

如上文所论述，可变阻抗匹配网络360用以匹配加热腔310加负载316的输入阻抗，以在可能的程度上最大化传送到负载316中的RF功率。在加热操作开始时可能不会准确地知道加热腔310和负载316的初始阻抗。另外，负载316的阻抗在加热操作期间随着负载316升温而改变。根据实施例，系统控制器330可将控制信号提供到可变阻抗匹配网络360，这致使修改可变阻抗匹配网络360的状态。这使系统控制器330能够在加热操作开始时建立可变阻抗匹配网络360的初始状态，初始状态具有相对低的反射对前向功率比率，且因而具有负载316对RF功率的相对高的吸收。另外，这使系统控制器330能够修改可变阻抗匹配网络360的状态，使得可在整个加热操作中维持充分的匹配，而不管负载316的阻抗改变。

根据实施例，可变阻抗匹配网络360可包括无源组件的网络，且更具体地说，可包括定值电感器（例如平面螺旋电感性组件）和可变电感器（或可变电感网络）的网络。如本文中所使用，术语“电感器”意指在没有其它类型的介入组件（例如电阻器或电容器）的情况下电气耦合在一起的离散电感器或电感性组件集合。

图4是根据例子实施例的可变阻抗匹配网络400（例如可变阻抗匹配网络360，图3）的示意图。如下文将更详细地所阐释，可变阻抗匹配网络360基本上具有两个部分：用以匹配RF信号源（或末级功率放大器）的一个部分；以及用以匹配腔加负载的另一部分。

根据实施例，可变阻抗匹配网络400包括输入节点402、输出节点404、第一和第二可变电感网络410、411，以及多个定值电感器412到415。在一些实施例中，定值电感器412到415可被实施为平面电感器（例如由安置在大体上平坦的基板上的图案化导电层形成的螺旋电感器）。在结合到加热系统（例如系统300，图3）中时，输入节点402电气耦合到RF信号源（例如RF信号源340，图3）的输出，且输出节点404电气耦合到加热腔（例如加热腔310，图3）内的电极（例如第一电极370，图3）。

在实施例中，在输入节点402与输出节点404之间，可变阻抗匹配网络400包括第一和第二串联耦合电感器412、414。在实施例中，第一和第二电感器412、414在大小和电感值两者上相对大，这是由于其可被设计用于相对低频率（例如约4.66 MHz到约4.68 MHz）和高功率（例如约50瓦（W）到约500 W）的操作。举例来说，电感器412、414可具有在约200毫微亨（nH）到约600 nH的范围内的值，但是在其它实施例中，其值可更低和/或更高。

第一可变电感网络410是耦合在输入节点402与接地参考端（例如接地密闭结构312，图3）之间的第一分路电感性网络。根据实施例，第一可变电感网络410可被配置成匹配RF信号源（例如RF信号源340，图3）的阻抗，或更具体地说，匹配末级功率放大器（例如放大器346，图3）的阻抗。因此，第一可变电感网络410可被称为可变阻抗匹配网络400的“功率放大器匹配部分”。根据实施例，且如将结合图7更详细地所描述，第一可变电感网络410包括可选择性地耦合在一起以提供在约20 nH到约400 nH的范围内的电感的电感性组件的网络，但是所述范围也可延伸到更低或更高的电感值。

与此对比，可变阻抗匹配网络400的“腔匹配部分”是由耦合在第一电感器412与第二电感器414之间的节点420与接地参考端之间的第二分路电感性网络416提供。根据实施例，第二分路电感性网络416包括串联耦合的第三电感器413和第二可变电感网络411，其中中间节点422在第三电感器413与第二可变电感网络411之间。因为可改变第二可变电感网络411的状态以提供多个电感值，所以第二分路电感性网络416可被配置成最佳地匹配腔加负载（例如腔310加负载316，图3）的阻抗。举例来说，电感器413可具有在约400 nH到约800nH的范围内的值，但是在其它实施例中，其值可更低和/或更高。根据实施例，且如将结合图7更详细地所描述，第二可变电感网络411包括可选择性地耦合在一起以提供在约50 nH到约800 nH的范围内的电感的电感性组件的网络，但是所述范围也可延伸到更低或更高的电感值。

最后，可变阻抗匹配网络400包括耦合在输出节点404与接地参考端之间的第四电感器415。举例来说，电感器415可具有在约400 nH到约800 nH的范围内的值，但是在其它实施例中，其值可更低和/或更高。

如将结合图7和8更详细地所描述，包括电感器412到415的固定阻抗匹配网络430可物理上位于腔（例如腔310，图3）内，或至少位于密闭结构（例如密闭结构312，图3）的界限内。这使由电感器412到415产生的辐射能够安全地密闭在系统内，而非辐射到周围环境中。与此对比，在各种实施例中，可变电感网络410、411可能或可能不包含在腔或密闭结构内。

根据实施例，图4的可变阻抗匹配网络400实施例包括“仅有的电感器”以提供用于加热腔310加负载316的输入阻抗的匹配。因而，网络400可被视为“仅电感器”匹配网络。如本文中所使用，短语“仅有的电感器”或“仅电感器”在描述可变阻抗匹配网络的组件时意味着网络并不包括具有显著电阻值的离散电阻器或具有显著电容值的离散电容器。在一些情况下，匹配网络的组件之间的导电传输线可具有最小电阻，和/或最小寄生电容可存在于网络内。此类最小电阻和/或最小寄生电容不应被认作将“仅电感器”网络的实施例转换成还包括电阻器和/或电容器的匹配网络。然而，本领域的技术人员应理解，可变阻抗匹配网络的其它实施例可包括经不同配置的仅电感器匹配网络，以及包括离散电感器、离散电容器和/或离散电阻器的组合的匹配网络。“仅电感器”匹配网络可替换的是可被定义为仅仅使用或主要使用电感性组件来实现电容性负载的阻抗匹配的匹配网络。

图5是根据例子实施例的可结合到可变阻抗匹配网络中（例如作为可变电感网络410和/或411，图4）的可变电感网络500的示意图。网络500包括输入节点530、输出节点532和在输入节点530与输出节点523之间彼此串联耦合的N个离散电感器501到504，其中N可以是介于2与10或更大之间的整数。另外，网络500包括N个开关511到514，其中每个开关511到514遍及电感器501到504中的一个电感器的端而并联耦合。开关511到514可被实施为例如晶体管、机械继电器或机械开关。每个开关511到514的导电状态（即，断开或闭合）是使用来自系统控制器（例如系统控制器330，图3）的控制信号521到524予以控制。

对于每个并联电感器/开关组合，在电感器的对应开关处于断开或非导电状态时，大体上所有电流流动通过电感器，且在开关处于闭合或导电状态时，大体上所有电流流动通过开关。举例来说，在所有开关511到514断开时，如图5所示出，在输入节点530与输出节点532之间流动的大体上所有电流流动通过串联的电感器501到504。这种配置表示网络500的最大电感状态（即，输入节点530与输出节点532之间存在最大电感值的网络500的状态）。相反地，在所有开关511到514闭合时，在输入节点530与输出节点532之间流动的大体上所有电流绕过电感器501到504且改为流动通过开关511到514以及节点530、532与开关511到514之间的导电互连。这种配置表示网络500的最小电感状态（即，输入节点530与输出节点532之间存在最小电感值的网络500的状态）。理想地，最小电感值将接近于零电感。然而，实际上，由于开关511到514的累积电感以及节点530、532与开关511到514之间的导电互连，在最小电感状态下存在“微量”电感。举例来说，在最小电感状态下，用于可变电感网络500的微量电感可在约20 nH到约50 nH的范围内，但是微量电感也可更小或更大。更大、更小或大体上相似的微量电感也可为每个其它网络状态所固有，其中针对任何给定网络状态的微量电感是电流主要被运载通过网络500所通过的一系列导体和开关的电感的总和。

从所有开关511到514断开的最大电感状态开始，系统控制器可提供控制信号521到524，控制信号521到524引起开关511到514的任何组合闭合，以便通过绕过电感器501到504的对应组合而缩减网络500的电感。在一个实施例中，每个电感器501到504具有大体上相同的电感值，在本文中被称为归一化值I。举例来说，每个电感器501到504可具有在约100nH到约200 nH的范围内的值，或某一其它值。在此类实施例中，网络500的最大电感值（即，在所有开关511到514处于断开状态时）将为约NxI加在网络500处于最大电感状态时可存在于网络500中的任何微量电感。在任何n个开关处于闭合状态时，网络500的电感值将为约(N-n)xI (加微量电感)。在此类实施例中，网络500的状态可被配置成具有N+1个电感值中的任一个电感值。

在可替换的实施例中，电感器501到504可具有彼此不同的值。举例来说，从输入节点530朝向输出节点532移动，第一电感器501可具有归一化电感值I，且串联的每个后续电感器502到504可具有更大或更小的电感值。举例来说，每个后续电感器502到504可具有是最接近的下游电感器501到503的电感值的倍数（例如约两倍）的电感值，但是差值可能未必是整数倍数。在此类实施例中，网络500的状态可被配置成具有2 ^N 个电感值中的任一个电感值。举例来说，在N=4且每个电感器501到504具有不同值时，网络500可被配置成具有16个电感值中的任一个电感值。举例来说，但是并不作为限制，假设电感器501具有值I，电感器502具有值2xI，电感器503具有值4xI，且电感器504具有值8xI，那么以下表1指示网络500的所有16个可能状态的总电感值（未考虑微量电感）：

14	闭合	断开	断开	断开	14x<i>I</i>
						15	断开	断开	断开	断开	15x<i>I</i>

表1—所有可能可变电感网络状态的总电感值

再次参考图4，可变电感网络410的实施例可以具有上述例子特性（即，N = 4且每个连续电感器是前一电感器的电感的约两倍）的可变电感网络500的形式予以实施。假设最小电感状态下的微量电感是约20 nH，且可由网络410实现的电感值范围是约20 nH（微量电感）到约400 nH，那么电感器501到504的值可分别是例如约30 nH、约50 nH、约100 nH和约200 nH。相似地，如果可变电感网络411的实施例是以相同方式予以实施，且假设微量电感是约50 nH，且可由网络411实现的电感值范围是约50 nH（微量电感）到约800 nH，那么电感器501到504的值可分别是例如约50 nH、约100 nH、约200 nH和约400 nH。当然，多于或少于四个电感器501到504可包括在任一个可变电感网络410、411中，且每个网络410、411内的电感器可具有不同值。

尽管以上例子实施例指定网络500中的开关电感的数目等于四，且每个电感器501到504具有为值I的某一倍数的值，但是可变电感网络的可替换的实施例可具有多于或少于四个电感器、不同的相对电感器值、不同数目个可能网络状态，和/或不同配置的电感器（例如经不同连接的并联和/或串联耦合电感器集合）。不管怎样，通过在加热系统的阻抗匹配网络中提供可变电感网络，系统都可更好地能够匹配在加热操作期间存在的不断改变的腔输入阻抗。

图6是描绘可变阻抗匹配网络（例如网络360、400，图3、图4）的实施例中的多个电感可如何使输入腔阻抗与RF信号源匹配的史密斯圆图600的例子。例子史密斯圆图600假设系统是50欧姆系统，且RF信号源的输出是50欧姆。基于本文中的描述，本领域的技术人员应理解史密斯圆图可如何针对具有不同特性阻抗的系统和/或RF信号源予以修改。

在史密斯圆图600中，点601对应于在不存在由可变阻抗匹配网络（例如网络360、400，图3、图4）提供的匹配的情况下负载（例如腔310加负载316，图3）将定位（例如在加热操作开始时）的点。如由负载点601在史密斯圆图600的右下象限中的位置所指示，负载是电容性负载。根据实施例，可变阻抗匹配网络的分路和串联电感朝向最佳匹配点606（例如50欧姆）依序地移动大体上电容性负载阻抗，在最佳匹配点606处，可以最小损失发生到负载的RF能量传送。更具体地说，且还参考图4，分路电感415将阻抗移动到点602，串联电感414将阻抗移动到点603，分路电感416将阻抗移动到点604，串联电感412将阻抗移动到点605，且分路电感410将阻抗移动到最佳匹配点606。

应注意，由可变阻抗匹配网络的实施例提供的阻抗变换的组合将阻抗保持在史密斯圆图600的右下象限内或极接近于史密斯圆图600的右下象限的任一点处。由于史密斯圆图600的这个象限的特征为相对高的阻抗和相对低的电流，故在不将电路的组件暴露到相对高且潜在有损害的电流的情况下实现阻抗变换。因此，如本文中所使用，“仅电感器”匹配网络的可替换的定义可以是仅仅使用或主要使用电感性组件来实现电容性负载的阻抗匹配的匹配网络，其中阻抗匹配网络大体上在史密斯圆图的右下象限内执行变换。

如先前所论述，负载的阻抗在加热操作期间改变。因此，点601在加热操作期间对应地移动。根据先前所描述的实施例，通过使第一和第二分路电感410、411的阻抗变化来补偿负载点601的移动，使得由可变阻抗匹配网络提供的最终匹配仍可到达或接近于最佳匹配点606。尽管本文中已示出和描述特定可变阻抗匹配网络，但是本领域的技术人员基于本文中的描述应理解，经不同配置的可变阻抗匹配网络可实现与由史密斯圆图600传达的结果相同或相似的结果。举例来说，可变阻抗匹配网络的可替换的性实施例可具有更多或更少的分路和/或串联电感，和/或不同电感可被配置为可变电感网络（例如包括一个或多个串联电感）。因此，尽管本文中已示出和描述特定可变电感匹配网络，但是本发明的主题并不限于所示出和描述的实施例。

现在将结合图7来描述加热系统的特定物理配置。更具体地说，图7是根据例子实施例的加热系统700的横截面侧视图。在实施例中，加热系统700通常包括加热腔774、用户接口（未示出）、系统控制器730、RF信号源740、电源和偏置电路系统（未示出）、功率检测电路系统780、可变阻抗匹配网络760、第一电极770和第二电极772（例如其可以是密闭结构750的部分，或在其它实施例中可嵌入在可移除式抽屉或平台（未示出）中）。另外，在一些实施例中，加热系统700可包括重量传感器790、温度传感器和/或IR传感器792。

在实施例中，加热系统700包含在密闭结构750内。根据实施例，密闭结构750可限定三个内部区域：加热腔774、固定电感器区域776和电路外壳区域778。密闭结构750包括底、顶和侧壁。密闭结构750的一些壁的内表面的部分可限定加热腔774。加热腔774包括具有第一和第二平行板电极770、772的电容性加热布置，第一和第二平行板电极770、772通过内部可被放置待加热的负载716的气腔而分离。举例来说，第一电极770可安放在气腔上方，且第二电极772可由密闭结构750的导电部分（例如密闭结构750的底壁的部分）提供。可替换的是，第二电极772可由相异于密闭结构750的导电板形成（例如作为可移除式抽屉或平台的部分）。根据实施例，可采用非导电支撑结构754以将第一电极770悬挂在气腔上方，使第一电极770与密闭结构750电气隔离，且将第一电极770相对于气腔固持在固定物理定向。

根据实施例，密闭结构750至少部分地由导电材料形成，且密闭结构的导电部分可接地以为系统的各种电气组件提供接地参考。密闭结构750可为系统的各种电气组件提供RF屏蔽，且可防止由这些电气组件（例如第一电极770、电感器709）生成的RF信号离开密闭结构750，或可以其它方式抑制此类RF信号。可替换的是，密闭结构750的对应于第二电极772的至少部分可由导电材料形成且接地。为了避免负载716与第二电极772之间的直接接触，可将非导电阻障756安放在第二电极772上方。

在包括在系统700中时，重量传感器790安放在负载716下方。重量传感器790被配置成将负载716的重量的估计提供到系统控制器730。温度传感器和/或IR传感器792可安放在使能够在加热操作之前、期间和之后都感测负载716的温度的位置。根据实施例，温度传感器和/或IR传感器792被配置成将负载温度估计提供到系统控制器730。

在实施例中，系统控制器730、RF信号源740、电源和偏置电路系统（未示出）、功率检测电路系统780以及可变阻抗匹配网络760的部分710、711的各种组件中的一些或全部可耦合到密闭结构750的电路外壳区域778内的共同基板752。根据实施例，系统控制器730通过在共同基板752上或内的各种导电互连而耦合到用户接口、RF信号源740、可变阻抗匹配网络760和功率检测电路系统780。另外，在实施例中，功率检测电路系统780沿着RF信号源740的输出和输入702之间的传输路径748而耦合到可变阻抗匹配网络760。举例来说，基板752可包括微波或RF层合物、聚四氟乙烯（PTFE）基板、印刷电路板（PCB）材料基板（例如FR-4）、氧化铝基板、陶瓷砖片，或另一类型的基板。在各种可替换的实施例中，各种组件可运用基板与组件之间的电气互连而耦合到不同基板。在又其它可替换的实施例中，一些或全部组件可耦合到腔壁，而非耦合到相异基板。

在实施例中，第一电极770通过可变阻抗匹配网络760和传输路径748而电气耦合到RF信号源740。如先前所论述，可变阻抗匹配网络760包括可变电感网络710、711（例如网络410、411，图4）和多个定值平面电感器709（例如电感器412到415、812到815，图4、图8）。虽然此处将电感器709示出为安置在基板724的单个侧上，但是应注意，在一些实施例中，电感器709也可形成在基板724的相对侧上和/或针对基板724是多层基板的实施例形成在基板724内部的金属化层中。举例来说，基板724可包括微波或RF层合物、聚四氟乙烯（PTFE）基板、印刷电路板（PCB）材料基板（例如FR-4）、氧化铝基板、陶瓷砖片，或另一类型的基板。在实施例中，可变电感网络710、711耦合到共同基板752且位于电路外壳区域778内。与此对比，定值电感器709安放在密闭结构750的固定电感器区域776内（例如共同基板752与第一电极770之间）。导电结构（例如导电通孔或其它结构）可实现电路外壳区域778内的电路系统与固定电感器区域776内的平面电感器709之间的电通信。

为了增强对系统700的理解，现在将使图7所描绘的可变阻抗匹配网络760的节点和组件与图4和8所描绘的阻抗匹配网络400和固定阻抗匹配网络800的节点和组件相关。更具体地说，根据实施例，可变阻抗匹配网络760包括输入节点702（例如输入节点402、802，图4、8）、输出节点704、706（例如输出节点404、804、806，图4、图8）、第一和第二可变电感网络710、711（例如可变电感网络410、411，图4）以及多个定值电感器709（例如电感器412到415、812到815，图4、8）。输入节点702通过各种导电结构（例如导电通孔和迹线）而电气耦合到RF信号源740的输出，且输出节点704、706电气耦合到第一电极770。根据实施例，接地参考节点708（例如其通过密闭结构750而接地）电气耦合到电感器709中的一个或多个电感器（例如电感器812，图8A、图8B）（例如通过基板724上的导电迹线）。

在输入节点702与输出节点704、706（例如输入和输出节点402、404、802、804、806，图4、图8A、图8B）之间，在实施例中，可变阻抗匹配网络760包括安放在固定电感器区域776内的四个电感器709（例如电感器412到415、812到815，图4、图8A、图8B）。

第一可变电感网络710（例如网络410，图4）电气耦合在输入节点702与接地参考端（例如接地密闭结构750）之间。最后，第二分路可变电感网络711（例如网络411，图4）电气耦合在第二中间节点722与接地参考端之间。第二中间节点722可通过共同基板752中的一个或多个通孔而电气耦合到节点707，且可电气耦合到电感器709中的一个或多个电感器（例如电感器813，图8A，图8B）。

现在结合图8A和图8B来描述可例如用于图7的加热系统700的固定阻抗网络的特定物理配置（例如此处被认为包括基板724、电感器709、输出节点704、706、节点707、接地参考节点708和输入节点702，图7）。更具体地说，图8A是根据实施例的固定阻抗网络800的俯视图，而图8B是固定阻抗网络800的仰视图。应注意，如此处所使用，术语“俯视图”和“顶侧”主要是参考基板824的被形成有固定阻抗网络800的导电元的第一侧而使用，且术语“仰视图”和“底侧”主要是参考基板824的与基板824的第一侧相对且被形成有固定阻抗网络800的额外的导电元件的第二侧而使用。修饰语“顶”和“底”并不意欲需要固定阻抗网络800在加热系统中实施时具有任何特定布置。

固定阻抗网络800（例如固定阻抗匹配网络430，图4）通常包括基板824，平面电感器812到815、通孔829、830、832、834、836、838、840、输入节点802、节点807、输出节点804、806、接地参考节点808和节点820安置在基板824上/中。基板824（例如基板724，图7）可安置在加热系统（例如加热系统700）的密闭结构（例如密闭结构750，图7）的电感器腔（例如腔776，图7）中。电感器815（例如电感器414，图4）电气耦合在接地参考节点808（例如接地参考节点708，图7）与输出节点806（例如输出节点706，图7）之间。接地参考节点808可例如电气耦合到供实施固定阻抗网络800的加热系统的密闭结构的接地导电部分。电感器815可通过一个或多个键合线826而耦合到输出节点806，一个或多个键合线826可安置在基板824的顶侧和/或底侧上。输出节点806可例如电气耦合到电极（例如电极770，图7）。电感器814（例如电感器414，图4）电气耦合在输出节点804（例如输出节点404、704，图4、图7）与节点820（例如节点420，图4）之间。电感器814可例如通过一个或多个键合线828而电气耦合到输出节点804，一个或多个键合线828可安置在基板824的顶侧和/或底侧上。输出节点804可例如电气耦合到输出节点806耦合到的同一个电极（例如电极770，图7）（但是可在电极上的不同位置处发生相应物理耦合）。电感器812（例如电感器412，图4）电气耦合在输入节点802与节点820之间。输入节点802可例如通过传输路径（例如传输路径748，图7）而电气耦合到RF信号源（例如RF信号源730，图7）。电感器812可包括交叉区822，其中基板824的底侧上的电感器路径与基板824的顶侧上的两个电感器路径交叉。对于基板824是包括供形成电感器812的部分的内部导电层的多层基板的实施例，可从交叉区822排除内部导电层。电感器813（例如电感器413，图4）电气耦合在节点807（例如节点707，图7）与节点820之间。节点807可例如通过中间节点（例如中间节点422、722，图4、图7）而电气耦合到可变电感器网络（例如可变电感器网络411、711，图4、图7）。电感器813可包括交叉区823，其中基板824的底侧上的电感器路径与基板824的顶侧上的两个电感器路径交叉。对于基板824是包括供形成电感器813的部分的内部导电层的多层基板的实施例，可从交叉区823排除内部导电层。

构成并连接电感器812到815、输入节点802、节点807、输出节点804、806、接地参考节点808和节点820的导电层可包括多个小通孔829。这些导电层可以是铜、涂敷银的铜，或任何其它适用导电材料。较大通孔830、832、834、836、838（例如大于通孔829）可分别包括在节点806、804、808、802、807处，且可用于将这些节点电气耦合到加热系统（例如如上文所描述）中的外部电路系统以及用于将基板824装配在加热系统中（例如通过使用螺丝、螺钉或穿过较大通孔830、832、834、836、838的其它适当附接硬件元件而将基板824附接到加热系统）。通孔840还可包括在电感器814、815的相应中心处的基板824中，且还可用于将基板824装配在加热系统中（例如使用螺丝、螺钉或穿过通孔840的其它适当附接硬件）。通孔829、830、832、834、836、838可在基板824的顶侧与后侧之间延伸，且可包括将基板824的不同导电层电气耦合在一起的导电侧壁。另外，通孔829、830、832、834、836、838、840可充满空气，这可为固定阻抗匹配网络800提供散热。

可优化电感器812到815的布局以最小化电感器812到815之间的耦合，同时还满足预定阻抗特性。这些预定阻抗特性可取决于将供使用固定阻抗匹配网络800的特定加热系统而变化。

电感器812到815、输入节点802、节点807、输出节点804、806、接地参考节点808和节点820可由安置在基板824中和/或上的一个或多个导电层形成。现在结合图9来描述示出可用以在基板824是多层基板的实施例中形成这些元件中的一些或全部的导电层的横截面图。

更具体地说，图9是基板924（例如固定阻抗网络800的基板824，图8A、图8B）的区段900的横截面侧视图。基板924可例如包括微波或RF层合物、聚四氟乙烯（PTFE）基板、印刷电路板（PCB）材料基板（例如FR-4）、氧化铝基板、陶瓷砖片，或另一类型的基板。导电层904可形成在基板924的顶表面上。在一些实施例中，导电层904可部分地或完全地嵌入在基板924的顶表面中。导电层910可形成在基板924的底表面上。在一些实施例中，导电层910可部分地或完全地嵌入在基板924的底表面中。导电层906、908可以是形成在基板924的内部层中或上的内部导电层。导电层904、906、908、910（例如导电层）可由铜、涂敷银的铜或任何其它适用导电材料形成。导电层904、906、908、910可分别形成可用以运载电信号（例如由RF信号源740生成的RF信号，图7）的导电迹线。导电通孔929（例如通孔829，图8A、图8B）可将导电层904、906、908、910中的每个导电层电气耦合在一起，且可为基板924提供散热。与单个导电层（例如具有相似尺寸）可能够处置的信号相比较，运用通孔929而耦合在一起的四个导电层904、906、908、910可能够运载具有较高电流（且因此，较高功率）的信号。

本文中所包含的各图所示出的连接线意欲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，许多可替换的或额外的功能关系或物理连接可存在于主题的实施例中。另外，某一术语还可在本文中仅出于参考的目的而被使用，且因而并不意欲是限制性的，且除非上下文有清楚指示，否则参考结构的术语“第一”、“第二”和其它此类数值术语并不暗示序列或次序。

如本文中所使用，“节点”意指任何内部或外部参考点、连接点、结、信号线、导电元件等等，在“节点”处存在给定信号、逻辑电平、电压、数据样式、电流或量。此外，两个或多于两个节点可由一个物理元件实现（且尽管在共同节点处被接收或输出，但是仍可对两个或多于两个信号进行多路复用、调制或以其它方式区分）。

前述描述涉及元件或节点或特征“连接”或“耦合”在一起。如本文中所使用，除非另有明确陈述，否则“连接”意味着一个元件直接接合到另一元件（或直接与另一元件通信），且未必以机械方式接合。同样地，除非另有明确陈述，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通信），且未必以机械方式接合。因而，尽管各图所示出的示意图描绘元件的一个示例性布置，但是额外的介入元件、装置、特征或组件可存在于所描绘的主题的实施例中。

根据实施例，一种系统可包括：射频（RF）信号源，所述RF信号源可产生RF信号；阻抗匹配网络，所述阻抗匹配网络包括第一平面电感器；第一电极，所述第一电极通过所述阻抗匹配网络的所述平面电感器而电气耦合到所述RF信号源；以及第二电极。

根据所述实施例的另一方面，所述阻抗匹配网络可包括第二平面电感器。所述系统可进一步包括接地参考端。所述第一电极可通过所述阻抗匹配网络的所述第二平面电感器而电气耦合到所述接地参考端。

根据所述实施例的另一方面，所述阻抗匹配网络可进一步包括第三平面电感器。所述第一电极可通过所述第一平面电感器和所述第三平面电感器而电气耦合到所述RF信号源。

根据所述实施例的另一方面，所述阻抗匹配网络可进一步包括第四平面电感器。所述系统可进一步包括可变电感器网络。所述第一电极可通过所述第三平面电感器、所述第四平面电感器和所述可变电感器网络而电气耦合到所述接地参考端。

根据所述实施例的另一方面，所述接地参考端可耦合到所述第二电极。所述第二电极可被配置成抑制由所述第一电极、所述第一平面电感器和所述第二平面电感器生成的RF信号。

根据所述实施例的另一方面，所述阻抗匹配网络可进一步包括基板，所述基板具有第一表面且具有与所述第一表面相对的第二表面。所述第一平面电感器可包括：第一导电层，所述第一导电层形成在所述基板的所述第一表面上；第二导电层，所述第二导电层形成在所述基板的所述第二表面上；以及多个内部导电层，所述多个内部导电层安置在所述第一导电层与所述第二导电层之间的所述基板内部。

根据所述实施例的另一方面，所述第一平面电感器可进一步包括通孔，所述通孔延伸通过所述基板且包括电气耦合到所述第一导电层、所述第二导电层和所述多个内部导电层的导电侧壁。

根据所述实施例的另一方面，所述第一平面电感器可进一步包括交叉区，所述交叉区包括所述第一导电层和所述第二导电层且排除所述多个内部导电层。

根据所述实施例的另一方面，所述基板可安置在所述RF信号源与所述第一电极之间的气腔中。

根据实施例，一种RF加热系统包括：RF信号源，所述RF信号源被配置成产生RF信号；电极，所述电极被配置成从所述RF信号源接收所述RF信号；以及阻抗匹配网络。所述阻抗匹配网络可包括：基板，所述基板安置在所述RF信号源与所述电极之间；以及第一平面电感器，所述第一平面电感器安置在所述基板上。所述RF信号源可通过所述第一平面电感器而电气耦合到所述电极。

根据所述实施例的另一方面，其中所述阻抗匹配网络进一步包括第二平面电感器。所述系统可进一步包括接地参考端。所述电极可通过所述阻抗匹配网络的所述第二平面电感器而电气耦合到所述接地参考端。

根据所述实施例的另一方面，所述阻抗匹配网络可进一步包括第三平面电感器。所述电极可通过所述第一平面电感器和所述第三平面电感器而电气耦合到所述RF信号源。

根据所述实施例的另一方面，所述阻抗匹配网络可进一步包括第四平面电感器。所述系统可进一步包括可变电感器网络。所述电极可通过所述第三平面电感器、所述第四平面电感器和所述第一可变电感器网络而电气耦合到所述接地参考端。

根据所述实施例的另一方面，所述基板可具有第一表面且可具有与所述第一表面相对的第二表面。所述平面电感器可包括：第一导电层，所述第一导电层安置在所述基板的所述第一表面上；第二导电层，所述第二导电层安置在所述基板的所述第二表面上；以及多个内部导电层，所述多个内部导电层安置在所述第一导电层与所述第二导电层之间的所述基板内部。

根据所述实施例的另一方面，所述第一平面电感器可进一步包括导电通孔，所述导电通孔通过所述多个内部导电层而将所述第一导电层电气耦合到所述第二导电层。

根据所述实施例的另一方面，所述第一平面电感器可进一步包括交叉区，所述交叉区包括所述第一导电层和所述第二导电层且排除所述多个内部导电层。

根据实施例，一种阻抗匹配网络可包括：基板，所述基板具有第一表面且具有与所述第一表面相对的第二表面；第一节点，所述第一节点安置在所述基板上；第二节点，所述第二节点安置在所述基板上；第三节点，所述第三节点安置在所述基板上；第一平面电感器，所述第一平面电感器安置在所述基板上且电气耦合到所述第一节点；第二平面电感器，所述第二平面电感器安置在所述基板上且电气耦合到所述第二节点；以及第三平面电感器，所述第三平面电感器安置在所述基板上且电气耦合到所述第三节点。所述第一节点可通过所述第一平面电感器和所述第三平面电感器而电气耦合到所述第三节点。所述第二节点可通过所述第二平面电感器和所述第三平面电感器而电气耦合到所述第三节点。所述第一节点可通过所述第一平面电感器和所述第二平面电感器而电气耦合到所述第二节点。

根据所述实施例的另一方面，所述第一节点可以是被配置成电气耦合到外部RF信号源的输入节点。所述第二节点可被配置成通过外部可变阻抗网络而电气耦合到外部接地参考端。所述第三节点可以是被配置成电气耦合到外部电极的输出节点。

根据所述实施例的另一方面，所述阻抗匹配网络可进一步包括：第四节点，所述第四节点安置在所述基板上；第五节点，所述第五节点安置在所述基板上；以及第四平面电感器，所述第四平面电感器安置在所述基板上且电气耦合在所述第四节点与所述第五节点之间。

根据所述实施例的另一方面，所述第四节点可以是被配置成电气耦合到所述外部接地参考端的接地参考节点。所述第五节点可以是被配置成电气连接到所述外部电极的额外的输出节点。

虽然前述具体实施方式中已呈现至少一个示例性实施例，但是应了解，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欲以任何方式限制所要求的主题的范围、适用性或配置。实际上，前述具体实施方式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，可在不脱离由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申请案之时的已知的等效物和可预见的等效物。

Claims (6)

1.一种系统，其特征在于，包括：

RF信号源，所述RF信号源被配置成产生RF信号；

阻抗匹配网络，所述阻抗匹配网络包括：

第一平面电感器；

第二平面电感器；

第三平面电感器；

第四平面电感器；

第一电极，所述第一电极通过所述阻抗匹配网络的所述第一平面电感器和第三平面电感器而电气耦合到所述RF信号源；以及

第二电极；

接地参考端；以及

可变电感器网络；

其中所述第一电极通过所述阻抗匹配网络的所述第二平面电感器、第三平面电感器、所述第四平面电感器和所述可变电感器网络而电气耦合到所述接地参考端。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接地参考端耦合到所述第二电极，且其中所述第二电极被配置成抑制由所述第一电极、所述第一平面电感器和所述第二平面电感器生成的RF信号。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述阻抗匹配网络进一步包括具有第一表面且具有与所述第一表面相对的第二表面的基板，其中所述第一平面电感器包括：

第一导电层，所述第一导电层形成在所述基板的所述第一表面上；

第二导电层，所述第二导电层形成在所述基板的所述第二表面上；以及

多个内部导电层，所述多个内部导电层安置在所述第一导电层与所述第二导电层之间的所述基板内部。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一平面电感器进一步包括：

通孔，所述通孔延伸通过所述基板且包括电气耦合到所述第一导电层、所述第二导电层和所述多个内部导电层的导电侧壁。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述基板安置在所述RF信号源与所述第一电极之间的气腔中。

6.一种阻抗匹配网络，其特征在于，包括：

基板，所述基板具有第一表面且具有与所述第一表面相对的第二表面；

第一节点，所述第一节点安置在所述基板上；

第二节点，所述第二节点安置在所述基板上；

第三节点，所述第三节点安置在所述基板上；

第一平面电感器，所述第一平面电感器安置在所述基板上且电气耦合到所述第一节点；

第二平面电感器，所述第二平面电感器安置在所述基板上且电气耦合到所述第二节点；以及

第三平面电感器，所述第三平面电感器安置在所述基板上且电气耦合到所述第三节点，其中所述第一节点通过所述第一平面电感器和所述第三平面电感器而电气耦合到所述第三节点，且其中所述第二节点通过所述第二平面电感器和所述第三平面电感器而电气耦合到所述第三节点，且其中所述第一节点通过所述第一平面电感器和所述第二平面电感器而电气耦合到所述第二节点；

其中所述第一节点是输入节点，配置为电耦合到外部RF信号源，其中所述第二节点配置为通过外部可变阻抗网络电耦合到接地外部接地参考端，以及其中所述第三节点是输出节点，配置为电耦合到外部节点。

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