CN110030788A - 除霜设备及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及除霜设备及其操作方法。一种除霜系统包括：RF信号源；两个电极，其靠近其内定位有待除霜的负载的腔；传输路径，其在所述RF信号源与所述电极之间；以及阻抗匹配网络，其沿着所述RF信号源的输出端与所述电极之间的所述传输路径电耦合。所述系统还包括功率检测电路系统，所述功率检测电路系统耦合到所述传输路径并且被配置成检测沿着所述传输路径的反射信号功率。系统控制器被配置成基于所述反射信号功率来修改所述阻抗匹配网络的可变电容器的值以降低所述反射信号功率。所述阻抗匹配网络可以是单端网络或双端网络。

Description

除霜设备及其操作方法

技术领域

本文所述主题的实施例总体上涉及使用射频(RF)能量对负载进行除霜的设备和方法。

背景技术

传统的电容式食物除霜(或解冻)系统包括容纳在加热隔室内的大型平面电极。将食物负载置于电极与电极之间并使电极与食物负载接触之后，向电极供应低功率电磁能量以使食物负载平缓地升温。当食物负载在除霜期间解冻时，食物负载的阻抗改变。因此，传递到食物负载的功率在除霜期间也会改变。可以例如基于食物负载的重量来确定除霜操作的时长，并且可以使用计时器来控制操作的停止。

虽然使用此类系统可以获得良好的除霜结果，但是食物负载阻抗的动态变化可能导致食物负载的除霜效率低下。此外，根据重量确定除霜操作的时长所固有的不准确性可能导致除霜操作过早停止或在开始烹调食物负载之后较晚停止。需要的是用于对食物负载(或其它类型的负载)进行除霜的设备和方法，所述设备和方法可以对整个负载进行高效且均匀的除霜并且当负载处于期望的温度时候使除霜操作停止。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种阻抗匹配网络，包括：

第一输入节点和第二输入节点；

第一输出节点和第二输出节点；

第一可变电容器和第一电感器，其串联耦合在所述第一输入节点与所述第一输出节点之间，所述第一可变电容器与所述第一电感器之间具有第一中间节点；

第二可变电容器和第二电感器，其串联耦合在所述第二输入节点与所述第二输出节点之间，所述第二可变电容器与所述第二电感器之间具有第二中间节点；以及

第三可变电容器，其耦合在所述第一中间节点与所述第二中间节点之间。

在一个或多个实施例中，所述阻抗匹配网络进一步包括：

第一固定电容器，其与所述第一可变电容器并联耦合；

第二固定电容器，其与所述第二可变电容器并联耦合；以及

第三固定电容器，其与所述第三可变电容器并联耦合。

在一个或多个实施例中，所述第一可变电容器包括：多个第一电容器，其并联连接在第一输入端与第一输出端之间；以及多个第一旁路开关，其中所述第一旁路开关中的每一个与所述第一电容器中的一个的一端串联连接；

所述第二可变电容器包括：多个第二电容器，其并联连接在第二输入端与第二输出端之间；以及多个第二旁路开关，其中所述第二旁路开关中的每一个与所述第二电容器中的一个的一端串联连接；并且

所述第三可变电容器包括：多个第三电容器，其并联连接在所述第一中间节点与所述第二中间节点之间；以及多个第三旁路开关，其中所述第三旁路开关中的每一个与所述第三电容器中的一个的一端串联连接。

在一个或多个实施例中，所述阻抗匹配网络进一步包括：

印刷电路板，其连接有所述第一可变电容器、所述第二可变电容器和所述第三可变电容器以及所述第一旁路开关、所述第二旁路开关和所述第三旁路开关；

控制连接器，其耦合到所述印刷电路板，其中所述控制连接器的导体电耦合到所述印刷电路板上的导电迹线以向所述第一旁路开关、所述第二旁路开关和所述第三旁路开关提供控制信号；以及

第一导电特征和第二导电特征，其对应于所述第一输出节点和所述第二输出节点而耦合到所述印刷电路板。

根据本发明的第二方面，提供一种耦合到用于容纳负载的腔的热增加系统，所述热增加系统包括：

射频RF信号源，其被配置成供应RF信号；

传输路径，其电耦合在所述RF信号源与定位在所述腔两端的第一电极和第二电极之间；

阻抗匹配网络，其沿着所述传输路径电耦合，其中所述阻抗匹配网络包括

第一输入节点和第二输入节点，

第一输出节点和第二输出节点，

第一可变电容器，其耦合在所述第一输入节点与所述第一输出节点之间，以及

第二可变电容器，其耦合在所述第二输入节点与所述第二输出节点之间；

功率检测电路系统，其被配置成检测沿着所述传输路径的反射信号功率；以及

控制器，其被配置成基于所述反射信号功率来修改所述阻抗匹配网络的所述第一可变电容器和所述第二可变电容器的电容值以降低所述反射信号功率。

在一个或多个实施例中，所述阻抗匹配网络进一步包括：

第一电感器，其和所述第一输入节点与所述第一输出节点之间的所述第一可变电容器串联耦合；

第二电感器，其和所述第二输入节点与所述第二输出节点之间的所述第二可变电容器串联耦合；以及

第三可变电容器，其耦合在第一中间节点与第二中间节点之间。

在一个或多个实施例中，所述热增加系统进一步包括：

第一固定电容器，其与所述第一可变电容器并联耦合；

第二固定电容器，其与所述第二可变电容器并联耦合；以及

第三固定电容器，其与所述第三可变电容器并联耦合。

在一个或多个实施例中，所述第一可变电容器包括：多个第一电容器，其并联连接在第一输入端与第一输出端之间；以及多个第一旁路开关，其中所述第一旁路开关中的每一个与所述第一电容器中的一个的一端串联连接；

所述第二可变电容器包括：多个第二电容器，其并联连接在第二输入端与第二输出端之间；以及多个第二旁路开关，其中所述第二旁路开关中的每一个与所述第二电容器中的一个的一端串联连接；并且

所述第三可变电容器包括：多个第三电容器，其并联连接在所述第一中间节点与所述第二中间节点之间；以及多个第三旁路开关，其中所述第三旁路开关中的每一个与所述第三电容器中的一个的一端串联连接。

在一个或多个实施例中，所述多个第一电容器、所述多个第二电容器和所述多个第三电容器中的至少一些具有不同的电容值。

在一个或多个实施例中，所述功率检测电路系统被进一步配置成检测沿着所述传输路径的前向信号功率；并且

所述控制器被配置成修改所述阻抗匹配网络的所述第一可变电容器和所述第二可变电容器的所述电容值以降低所述反射信号功率并最大化所述前向信号功率。

在一个或多个实施例中，所述RF信号源被配置成产生不平衡RF信号，并且所述系统进一步包括：

转换设备，其具有耦合到所述RF信号源的输出端的输入端和耦合到所述第一电极和所述第二电极的两个输出端，其中所述RF信号转换设备被配置成在所述输入端处接收所述不平衡RF信号，以将所述不平衡RF信号转换成包括第一平衡RF信号和第二平衡RF信号的平衡RF信号并且在所述两个输出端处产生所述第一平衡RF信号和所述第二平衡RF信号。

在一个或多个实施例中，所述RF信号源包括被配置成在所述RF信号源的两个输出端处产生两个平衡RF信号的平衡放大器，其中所述两个输出端耦合到所述第一电极和所述第二电极。

根据本发明的第三方面，提供一种操作包括腔的热增加系统的方法，所述方法包括：

由射频RF信号源向传输路径供应一个或多个RF信号，所述传输路径电耦合在所述RF信号源与定位在所述腔两端的第一电极和第二电极之间，其中所述传输路径包括双端可变阻抗匹配网络，所述双端可变阻抗匹配网络包括：第一输入端和第二输入端；第一输出端和第二输出端；第一可变电容器，其连接在所述第一输入端与所述第一输出端之间；以及第二可变电容器，其连接在所述第二输入端与所述第二输出端之间；

由功率检测电路系统检测沿着所述传输路径的反射信号功率；以及

由控制器修改所述阻抗匹配网络的所述第一可变电容器和所述第二可变电容器的电容值以降低所述反射信号功率。

在一个或多个实施例中，所述RF信号源被配置成产生不平衡RF信号，并且所述方法进一步包括：

由转换设备将所述不平衡RF信号转换成平衡RF信号，所述平衡RF信号包括第一平衡RF信号和第二平衡RF信号；以及

将所述第一平衡RF信号传送到所述第一电极；以及

将所述第二平衡信号传送到所述第二电极。

在一个或多个实施例中，所述第一可变电容器包括：多个第一电容器，其并联连接在所述第一输入端与所述第一输出端之间；以及多个第一旁路开关，其中所述第一旁路开关中的每一个与所述第一电容器中的一个的一端串联连接；

所述第二可变电容器包括：多个第二电容器，其并联连接在所述第二输入端与所述第二输出端之间；以及多个第二旁路开关，其中所述第二旁路开关中的每一个与所述第二电容器中的一个的一端串联连接；

并且所述方法进一步包括：

向所述多个第一旁路开关发送控制信号以控制所述第一旁路开关的导电状态；以及

向多个第二旁路开关发送控制信号以控制所述第二旁路开关的导电状态。

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

当结合以下附图考虑时，通过参考详细描述和权利要求书可以得出对主题更加全面的理解，在附图中，相似的附图标记在整个附图中指代相似的元件。

图1是根据示例实施例的除霜器具的透视图；

图2是包括除霜系统的其它示例实施例的冷藏库/冷冻库器具的透视图；

图3是根据示例实施例的不平衡除霜设备的简化框图；

图4A是根据示例实施例的单端可变电感匹配网络的示意图；

图4B是根据示例实施例的单端可变电容匹配网络的示意图；

图5A是根据示例实施例的单端可变电感网络的示意图；

图5B是根据示例实施例的单端可变电容网络的示意图；

图6是史密斯圆图(Smith chart)的例子，描绘了可变阻抗匹配网络的实施例中的多个可变无源装置可以怎样将输入腔阻抗匹配到RF信号源；

图7是根据另一个示例实施例的平衡除霜设备的简化框图；

图8是根据另一个示例实施例的具有可变电感的双端可变阻抗匹配网络的示意图；

图9是根据另一个示例实施例的具有可变电感的双端可变阻抗网络的示意图；

图10是根据另一个示例实施例的具有可变电容的双端可变阻抗网络的示意图；

图11是根据示例实施例的除霜系统的横截面侧视图；

图12A是根据示例实施例的具有可变电感的双端可变阻抗匹配网络模块的透视图；

图12B是根据另一个示例实施例的具有可变电容的双端可变阻抗匹配网络模块的透视图；

图13是根据示例实施例的RF模块的透视图；

图14是根据示例实施例的用动态负载匹配来操作除霜系统的方法的流程图；并且

图15是图表，绘制了通过两种不同负载的除霜操作进行的腔匹配设置相对于RF信号源匹配设置。

具体实施方式

以下具体实施方式在本质上仅仅是说明性的并且不旨在限制本主题或本申请的实施例或此类实施例的应用和使用。如本文所使用时，“示例性”和“示例/例子(example)”意指“用作例子、实例或说明”。在本文中被描述为示例性或例子的任何实施方式不一定被解释为优选的或优于其它实施方式。此外，不旨在受在前的技术领域、背景技术或以下具体实施方式中呈现的任何明确或隐含的理论约束。

本文所述主题的实施例涉及可以合并到独立器具或其它系统中的固态除霜设备。如下文更加详细地描述的，固态除霜设备的实施例包括“不平衡”除霜设备和“平衡”设备两者。例如，示例性“不平衡”除霜系统是使用以下实现的：安置在腔中的第一电极；单端放大器布置(包括一个或多个晶体管)；耦合在放大器布置的输出端与第一电极之间的单端阻抗匹配网络；以及可以检测除霜操作何时完成的测量和控制系统。相比之下，示例性“平衡”除霜系统是使用以下实现的：安置在腔中的第一电极和第二电极；单端或双端放大器布置(包括一个或多个晶体管)；耦合在放大器布置的输出端与第一电极和第二电极之间的双端阻抗匹配网络；以及可以检测除霜操作何时完成的测量和控制系统。在各个实施例中，阻抗匹配网络包括可以在除霜操作期间进行调整以提高放大器布置与腔之间的匹配的可变阻抗匹配网络。

通常，术语“除霜”意指将冻结负载(例如，食物负载或其它类型的负载)的温度升高到负载不再冻结的温度(例如，0摄氏度或接近零摄氏度的温度)。如本文所使用的，术语“除霜”更广泛地意指负载(例如，食物负载或其它类型的负载)的热能或温度通过向负载提供RF功率而增加的过程。因此，在各个实施例中，可以在任何初始温度(例如，在0摄氏度以上或以下的任何初始温度)下对负载执行“除霜操作”，并且可以在高于初始温度的任何最终温度(例如，包括在0摄氏度以上或以下的最终温度)下停止除霜操作。也就是说，本文所描述的“除霜操作”和“除霜系统”可替代地可被称为“热增加操作”和“热增加系统”。术语“除霜”不应被解释为将本发明的应用局限于只能将冻结负载的温度升高到或接近0摄氏度的温度的方法或系统。

图1是根据示例实施例的除霜系统100的透视图。除霜系统100包括除霜腔110(例如，图3的腔360、图7的腔760、图11的腔1174)、控制面板120、一个或多个射频(RF)信号源(例如，图3的RF信号源320、图7的RF信号源720、图11的RF信号源1120)、电源(例如，图3的电源326、图7的电源726)、第一电极170(例如，图3的电极340、图7的电极740、图11的电极1170)、第二电极172(例如，图7的电极750、图11的电极1172)、阻抗匹配电路系统(例如，图3的电路334、370、图7的电路734、772、图11的电路1160)、功率检测电路系统(例如，图3的功率检测电路系统330、图7的功率检测电路系统730、图11的功率检测电路系统1180)、以及系统控制器(例如，图3的系统控制器312、图7的系统控制器712、图11的系统控制器1130)。除霜腔110由顶腔壁111、底腔壁112、侧腔壁113、114和后腔壁115的内表面和门116的内表面限定。在门116关闭的情况下，除霜腔110限定封闭的空气腔。如本文所使用的，术语“空气腔”可以意指容纳空气或其它气体(例如，除霜腔110)的封闭区域。

根据“不平衡”实施例，第一电极170被布置成靠近腔壁(例如，顶壁111)，第一电极170与剩余的腔壁(例如，壁112到115和门116)电隔离，并且剩余的腔壁接地。在此类配置中，系统可以简单地建模为电容器，其中第一电极170用作一个导电板(或电极)，接地腔壁(例如，壁112到115)用作第二导电板(或电极)，并且空气腔(包括其中容纳的任何负载)用作第一导电板与第二导电板之间的电介质。虽然并未在图1中示出，但是系统100中还可以包括非导电屏障(例如，图3的屏障362、图7的屏障762)，并且非导电屏障可以用于将负载与底腔壁112电气且物理地隔离。虽然图1示出了第一电极170靠近顶壁111，但是如电极172到175所示，第一电极170可替代地可以靠近其它壁112到115中的任何壁。

根据“平衡”实施例，第一电极170被布置成靠近第一腔壁(例如，顶壁111)，第二电极172被布置成靠近相对的第二腔壁(例如，底壁112)，并且第一电极170和第二电极172与剩余的腔壁(例如，壁113到115和门116)电隔离。在此类配置中，系统也可以简单地建模为电容器，其中第一电极170用作一个导电板(或电极)，第二电极172用作第二导电板(或电极)，并且空气腔(包括其中容纳的任何负载)用作第一导电板与第二导电板之间的电介质。虽然并未在图1中示出，但是系统100中还可以包括非导电屏障(例如，图7的屏障714、图11的屏障1156)，并且非导电屏障可以用于将负载与第二电极172和底腔壁112电气且物理地隔离。虽然图1示出了第一电极170靠近顶壁111并且第二电极172靠近底壁112，但是第一电极170和第二电极172可替代地可以靠近其它相对的壁(例如，第一电极可以是靠近壁113的电极173并且第二电极可以是靠近壁114的电极174)。

根据实施例，在除霜系统100的操作期间，用户(未示出)可以在除霜腔110中放置一个或多个负载(例如，食物和/或液体)并且任选地可以经由控制面板120提供指定一个或多个负载的特性的输入。例如，指定的特性可以包括负载的大概重量。此外，指定的负载特性可以指示形成负载的一种或多种材料(例如，肉类、面包、液体)。在替代性实施例中，负载特性可以通过其它某种方式获得，比如通过扫描负载包装上的条形码或从负载上或嵌入负载内的RFID标记接收射频识别(RFID)信号。无论哪种方式，如稍后将更加详细地描述的，关于此类负载特性的信息均使系统控制器(例如，系统控制器312、712、1130，图3、图7、图11)能够确立系统的阻抗匹配网络在除霜操作开始时的初始状态，其中初始状态可能相对接近实现最大RF功率传递到负载的最优状态。可替代地，在除霜操作开始之前，可能不会进入或接收负载特性，并且系统控制器可以确立阻抗匹配网络的默认初始状态。

为了开始除霜操作，用户可以经由控制面板120提供输入。作为响应，系统控制器使一个或多个RF信号源(例如，图3的RF信号源320、图7的RF信号源720、图11的RF信号源1120)在不平衡实施例中向第一电极170供应RF信号或在平衡实施例中向第一电极170和第二电极172两者供应RF信号，并且一个或多个电极将电磁能响应性地辐射到除霜腔110中。电磁能增加了负载的热能(即，电磁能使负载升温)。

在除霜操作期间，负载的阻抗(以及因此腔110加上负载的总输入阻抗)在负载的热能增加时改变。阻抗变化改变了吸收到负载中的RF能，并且因此改变了反射功率的幅值。根据实施例，功率检测电路系统(例如，图3的功率检测电路系统330、图7的功率检测电路系统730、图11的功率检测电路系统1180)连续地或周期性地测量沿着RF信号源(例如，图3的RF信号源320、图7的RF信号源720、图11的RF信号源1120)与一个或多个电极170、172之间的传输路径(例如，图3的传输路径328、图7的传输路径728、图11的传输路径1148)的反射功率。根据这些测量结果，系统控制器(例如，图3的系统控制器312、图7的系统控制器712、图11的系统控制器1130)可以检测除霜操作的完成，如下文将详细描述的。根据另外的实施例，阻抗匹配网络是可变的，并且基于反射功率测量结果(或前向和反射功率测量结果两者)，系统控制器可以改变阻抗匹配网络在除霜操作期间的状态以增加负载对射RF功率的吸收。

图1的除霜系统100被实现为反顶式器具。在另外的实施例中，除霜系统100还可以包括用于执行微波烹调操作的部件和功能。可替代地，除霜系统的部件可以并入其它类型的系统或器具中。例如，图2是包括除霜系统210、220的其它示例实施例的冷藏库/冷冻库器具200的透视图。更具体地说，除霜系统210被示出为并入系统200的冷冻库隔室212内，并且除霜系统220被示出为并入系统的冷藏库隔室222内。实际的冷藏库/冷冻库器具可能包括除霜系统210、220中的仅一个，但两者均示出在图2中以简洁地传达这两个实施例。

类似于除霜系统100，除霜系统210、220中的每一个均包括除霜腔、控制面板214、224，一个或多个RF信号源(例如，图3的RF信号源320、图7的RF信号源720、图11的RF信号源1120)、电源(例如，图3的电源326、图7的电源726)、第一电极(例如，图3的电极340、图7的电极740、图11的电极1170)、第二电极172(例如，图3的容纳结构366、图7的电极750)、阻抗匹配电路系统(例如，图3的电路334、370、图7的电路734、772、图11的电路1160)、功率检测电路系统(例如，图3的功率检测电路系统330、图7的功率检测电路系统730、图11的功率检测电路系统1180)、以及系统控制器(例如，图3的系统控制器312、图7的系统控制器712、图11的系统控制器1130)。例如，除霜腔可以由抽屉的底壁、侧壁、前壁和后壁的内表面以及抽屉在其下滑动的固定搁板216、226的内部顶表面限定。在抽屉完全滑到搁板下的情况下，抽屉和搁板将腔限定为封闭的空气腔。在各个实施例中，除霜系统210、220的部件和功能可以与除霜系统100的部件和功能基本上相同。

此外，根据实施例，除霜系统210、220中的每一个分别可以与冷冻库隔室212或冷藏库隔室222有足够的热连通，系统210安置在所述冷冻库隔室212中，系统220安置在所述冷藏库隔室222中。在此类实施例中，在除霜操作完成之后，可以将负载维持在安全温度(即，延缓食物腐坏的温度)，直到将负载从系统210、220中移除。更具体地说，在由基于冷冻库的除霜系统210完成除霜操作时，容纳除霜负载的腔可以与冷冻库器具212热连通，并且如果负载未及时从腔中移除，则负载可以重新冻结。类似地，在由基于冷藏库的除霜系统220完成除霜操作时，容纳除霜负载的腔可以与冷藏库隔室222热连通，并且如果负载未及时从腔中移除，则负载可以在冷藏室隔室222内的温度下维持在除霜状态。

基于本文中的描述，本领域技术人员应理解，除霜系统的实施例也可以并入具有其它配置的系统或器具中。因此，独立器具、微波炉器具、冷冻库和冷藏室中的除霜系统的上述实施方式并不意味着将实施例的用途仅限于那些类型的系统。

虽然除霜系统100、200被示出为其部件特别是相对于彼此具有相对朝向，但是应理解，各个部件也可以不同地朝向。此外，各个部件的物理配置可以是不同的。例如，控制面板120、214、224可以具有更多、更少或不同的用户界面元件，和/或用户界面元件可以不同地布置。此外，虽然图1中示出了基本上立方形的除霜腔110，但是应理解，在其它实施例中，除霜腔可以具有不同的形状(例如，圆柱形等等)。另外，除霜系统100、210、220可以包括图1、图2中未具体描绘的额外部件(例如，风扇、固定或旋转板、托盘、电绳等等)。

图3是根据示例实施例的不平衡除霜系统300(例如，图1的除霜系统100、图2的除霜系统210、220)的简化框图。在实施例中，除霜系统300包括RF子系统310、除霜腔360、用户界面380、系统控制器312、RF信号源320、电源和偏置电路系统326、可变阻抗匹配网络370、电极340、容纳结构366和功率检测电路系统330。此外，在其它实施例中，除霜系统300可以包括一个或多个温度传感器、一个或多个红外(IR)传感器和/或一个或多个重量传感器390，但是这些传感器部件中的部分或全部可以不包含在内。应理解，图3是除霜系统300的简化表示以用于解释和易于描述，并且实用实施例可以包括其它装置和部件以提供额外的功能和特征，和/或除霜系统300可以是更大的电气系统的一部分。

用户界面380可以对应于控制面板(例如，图1的控制面板120、图2的控制面板214、224)，例如，所述控制面板使用户能够向系统提供关于除霜操作(例如，待除霜负载的特性等等)、启动和取消按钮、机械控件(例如，门/抽屉开闩)等等的参数的输入。此外，用户界面可以被配置成提供指示除霜操作的状态的用户可感知输出(例如，倒数计时器、指示除霜操作的进展或完成的可视标记和/或指示除霜操作的完成的可听音)和其它信息。

除霜操作系统300的一些实施例可以包括一个或多个温度传感器、一个或多个IR传感器和/或一个或多个重量传感器390。一个或多个温度传感器和/或一个或多个IR传感器可以定位在使负载364的温度在除霜操作期间能够被感测到的位置。当提供给系统控制器312时，温度信息使系统控制器312能够改变由RF信号源320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326提供的偏置和/或电源电压)，以调整可变阻抗匹配网络370的状态和/或确定除霜操作应当何时终止。一个或多个重量传感器定位在负载364下并且被配置成向系统控制器312提供负载364的重量的估计值。系统控制器312可以使用此信息例如来确定由RF信号源320供应的RF信号的期望功率电平、确定可变阻抗匹配网络370的初始设置和/或确定除霜操作的大概时长。

在实施例中，RF子系统310包括系统控制器312、RF信号源320、第一阻抗匹配电路334(在本文中为“第一匹配电路”)、电源和偏置电路系统326以及功率检测电路系统330。系统控制器312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或其它部件。根据实施例，系统控制器312耦合到用户界面380、RF信号源320、可变阻抗匹配网络370、功率检测电路系统330和传感器390(如果包括的话)。系统控制器312被配置成接收指示经由用户界面380接收的用户输入的信号并且从功率检测电路系统330接收指示RF信号反射功率(以及可能RF信号前向功率)的信号。响应于接收的信号和测量结果并且如稍后将更加详细地描述的，系统控制器312向电源和偏置电路系统326以及RF信号源320的RF信号发生器322提供控制信号。此外，系统控制器312向可变阻抗匹配网络370提供控制信号，所述控制信号使网络370改变其状态或配置。

除霜腔360包括电容除霜布置，所述电容除霜布置具有通过空气腔分开的第一平行板电极和第二平行板电极，所述空气腔内可以放置待除霜的负载364。例如，第一电极340可以定位在空气腔上方，并且第二电极可以由容纳结构366的一部分提供。更具体地说，容纳结构366可以包括底壁、顶壁和侧壁，所述底壁、所述顶壁和所述侧壁的内表面限定腔360(例如，图1的腔110)。根据实施例，腔360可以被密封(例如，用图1的门116或通过滑动在图2的搁板216、226下闭合的抽屉)以容纳在除霜操作期间引入腔360中的电磁能。系统300可以包括确保密封在除霜操作期间完好的一个或多个互锁机构。如果互锁机构中的一个或多个指示密封被打破，则系统控制器312可以停止除霜操作。根据实施例，容纳结构366至少部分地由导电材料形成，并且容纳结构的一个或多个导电部分可以接地。可替代地，至少容纳结构366的与腔360的底表面相对应的部分可以由导电材料形成并接地。无论哪种方式，容纳结构366(或至少与第一电极340平行的容纳结构366的部分)均用作电容除霜布置的第二电极。为了避免负载364与腔360的接地底表面之间的直接接触，非导电屏障362可以定位在腔360的底表面上方。

基本上，除霜腔360包括电容除霜布置，所述电容除霜布置具有通过空气腔分开的第一平行板电极340和第二平行板电极366，所述空气腔内可以放置待除霜的负载364。在实施例中，第一电极340定位在容纳结构366内以限定电极340与容纳结构366的相对表面(例如，用作第二电极的底表面)之间的距离352，其中距离352使腔360成为子谐振腔。

在各个实施例中，距离352在约0.10米到约1.0米的范围内，但是距离也可以更小或更大。根据实施例，距离352小于RF子系统310产生的RF信号的一个波长。换句话说，如上所述，腔360是子谐振腔。在一些实施例中，距离352小于RF信号的一个波长的约一半。在其它实施例中，距离352小于RF信号的一个波长的约四分之一。在又其它实施例中，距离352小于RF信号的一个波长的约八分之一。在又其它实施例中，距离352小于RF信号的一个波长的约50分之一。在又其它实施例中，距离352小于RF信号的一个波长的约100分之一。

通常，设计用于较低操作频率(例如，在10MHz与100MHz之间的频率)的系统300可以被设计成具有是一个波长的较小部分的距离352。例如，当系统300被设计成产生操作频率为约10MHz(对应于约30米的波长)的RF信号并且距离352被选择为约0.5米时，距离352是RF信号的一个波长的约60分之一。相反地，当系统300被设计用于约300MHz的操作频率(对应于约1米的波长)并且距离352被选择为约0.5米时，距离352是RF信号的一个波长的约一半。

在电极340与容纳结构366之间的操作频率和距离352被选择成限定子谐振内腔360的情况下，第一电极340和容纳结构366电容性地耦合。更具体地说，第一电极340可以类推为电容器的第一板，容纳结构366可以类推为电容器的第二板，并且负载364、屏障362以及腔360内的空气可以类推为电容器电介质。因此，第一电极340可替代地在本文中可被称为“阳极”，并且容纳结构366可替代地在本文中可被称为“阴极”。

基本上，第一电极340和容纳结构366两端的电压加热腔360内的负载364。根据各个实施例，RF子系统310被配置成生成RF信号以在电极340与容纳结构366之间产生在一个实施例中在约90伏特到约3,000伏特的范围内或在另一个实施例中在约3000伏特到约10,000伏特的范围内的电压，但是系统也可以被配置成在电极340与容纳结构366之间产生更低或更高的电压。

在实施例中，第一电极340通过第一匹配电路334、可变阻抗匹配网络370和导电传输路径电耦合到射RF信号源320。第一匹配电路334被配置成执行从RF信号源320的阻抗(例如，小于约10欧姆)到中间阻抗(例如，50欧姆、75欧姆或其它某个值)的阻抗变换。根据实施例，导电传输路径包括串联连接并统称为传输路径328的多个导体328-1、328-2和328-3。根据实施例，导电传输路径328是“不平衡”路径，所述不平衡路径被配置成携带不平衡RF信号(即，相对于地引用的单个RF信号)。在一些实施例中，一个或多个连接器(未示出，但各自具有公连接器部分和母连接器部分)可以沿着传输路径328电耦合，并且连接器之间的传输路径328的一部分可以包括同轴电缆或其它适合的连接器。此类连接示出在图7中并且稍后描述(例如，包括连接器736、738和导体728-3，如连接器736、738之间的同轴电缆)。

如稍后将更加详细地描述的，可变阻抗匹配电路370被配置成执行从上述中间阻抗到如通过负载364修改的除霜腔320的输入阻抗的阻抗变换(例如，大约几百或几千欧姆，如约1000欧姆到约4000欧姆或更大)。在实施例中，可变阻抗匹配网络370包括无源部件(例如，电感器、电容器、电阻器)的网络。

根据一个更具体的实施例，可变阻抗匹配网络370包括多个固定值集总电感器(例如，图4A的电感器412到414)，所述多个固定值集总电感器定位在腔360内并且电耦合到第一电极340。此外，可变阻抗匹配网络370包括多个可变电感网络(例如，图4A的网络410、411、图5A的网络500)，所述多个可变电感网络可以位于腔360内部或外部。根据另一个更具体的实施例，可变阻抗匹配网络370包括多个可变电容网络(例如，图4B的网络442、446、图5B的网络540)，所述多个可变电容网络可以位于腔360内部或外部。如稍后将更加详细地描述的，每个可变电感网络或可变电容网络提供的电感值或电容值是使用来自系统控制器312的控制信号确立的。在任何情况下，通过改变可变阻抗匹配网络370在除霜操作过程中的状态以动态地匹配不断变化的腔输入阻抗，尽管除霜操作期间负载阻抗发生变化，但是负载364吸收的RF功率量可以维持在高水平。

根据实施例，RF信号源326包括RF信号发生器322和功率放大器(例如，包括一个或多个功率放大器级324、325)。响应于系统控制器312通过连接314提供的控制信号，RF信号发生器322被配置成产生频率在ISM(工业、科学和医疗)频带的振荡电信号，但是系统也可以被修改成支持在其它频带的操作。在各个实施例中，可以控制RF信号发生器322以产生不同功率电平和/或不同频率的振荡信号。例如，RF信号发生器322可以产生在约10.0兆赫(MHz)到约100MHz和/或约100MHz到约3.0千兆赫(GHz)的范围内振荡的信号。一些期望频率可以是例如13.56MHz(+/-5％)、27.125MHz(+/-5％)、40.68MHz(+/-5％)和2.45GHz(+/-5％)。在一个特定实施例中，例如，RF信号发生器322可以产生在约40.66MHz到约40.70MHz的范围内振荡并且功率电平在约10分贝-毫瓦(dBm)到约15dBm范围内的信号。可替代地，振荡频率和/或功率电平可以更低或更高。

在图3的实施例中，功率放大器包括驱动器放大器级324和最终放大器级325。功率放大器被配置成从RF信号发生器322接收振荡信号并将信号放大以在功率放大器的输出端产生显著更高功率信号。例如，输出信号的功率电平可以在约100瓦到约400瓦或更高的范围内。功率放大器施加的增益可以使用由电源和偏置电路系统326提供给每个放大器级324、325的栅极偏置电压和/或漏极电源电压来控制。更具体地说，电源和偏压电路系统326根据从系统控制器312接收的控制信号向每个RF放大器级324、325提供偏置电压和电源电压。

在实施例中，每个放大器级324、325被实施为功率晶体管，如场效应晶体管(FET)，所述功率晶体管具有输入端(例如，栅极或控制端)和两个载流端(例如，源极端和漏极端)。在各个实施例中，阻抗匹配电路(未示出)可以耦合到驱动器放大器级324的输入端(例如，栅极)，耦合在驱动器放大器级与最终放大器级325之间和/或耦合到最终放大器级325的输出端(例如，漏极端)。在实施例中，放大器级324、325的每个晶体管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，晶体管不旨在局限于任何特定的半导体技术，并且在其它实施例中，每个晶体管可以实现为氮化镓(GaN)晶体管、另一种类型的MOSFET晶体管、双极结晶体管(BJT)或利用另一种半导体技术的晶体管。

在图3中，功率放大器布置被描绘成包括以特定方式耦合到其它电路部件的两个放大器级324、325。在其它实施例中，功率放大器布置可以包括其它放大器拓扑和/或放大器布置可以包括仅一个放大器级(例如，如图7的放大器724的实施例所示)或多于两个放大器级。例如，功率放大器布置可以包括单端放大器、多尔蒂放大器、开关模式功率放大器(SMPA)或其它类型放大器的各种实施例。

除霜腔360和定位在除霜腔360内的任何负载364(例如，食物、液体等等)对通过第一电极340辐射到腔360中的电磁能(或RF功率)呈现累积负载。更具体地说，腔360和负载364向系统呈现阻抗，所述阻抗在本文中被称为“腔输入阻抗”。腔输入阻抗在除霜操作期间在负载364的温度增加时改变。腔输入阻抗直接影响沿着RF信号源320与电极340之间的导电传输路径328的反射信号功率的幅值。在大多数情况下，期望将传递到腔360的信号功率的幅值最大化和/或将沿着导电传输路径328的反射与前向信号功率比最小化。

在实施例中，为了使RF信号发生器320的输出阻抗与室输入阻抗至少部分地匹配，第一匹配电路334沿着传输路径328电耦合。第一匹配电路334可以具有各种配置中的任何配置。根据实施例，第一匹配电路334包括固定部件(即，具有非可变部件值的部件)，但是在其它实施例中，第一匹配电路334可以包括一个或多个可变部件。例如，在各个实施例中，第一匹配电路334可以包括选自以下的任何一个或多个网络：电感/电容(LC)网络、串联电感网络、并联电感网络或带通电路、高通电路和低通电路的组合。基本上，固定匹配电路334被配置成将阻抗升高到在RF信号发生器320的输出阻抗与室输入阻抗之间的中间水平。

如稍后将结合图15描述的，当食物负载从冻结状态转变为除霜状态时，许多类型的食物负载的阻抗以某种可预测的方式相对于温度而改变。根据实施例，基于来自功率检测电路系统330的反射功率测量结果(和在一些实施例中前向功率测量结果)，系统控制器312被配置成识别除霜操作期间腔输入阻抗的变化率指示负载364接近0摄氏度的时间点，此时系统控制器312可以终止除霜操作。

根据实施例，功率检测电路系统330沿着RF信号源320的输出端与电极340之间的传输路径328耦合。在具体实施例中，功率检测电路系统330形成RF子系统310的一部分并且在实施例中耦合到在第一匹配电路334的输出端与可变阻抗匹配网络370的输入端之间的导体328-2。在替代性实施例中，功率检测电路系统330可以耦合到传输路径328在RF信号源320的输出端与第一匹配电路334的输入端之间的部分328-1或耦合到传输路径328在可变阻抗匹配网络370的输出端与第一电极340之间的部分328-3。

无论耦合在何处，功率检测电路系统330均被配置成监测、测量或以其它方式检测沿着RF信号源320与电极340之间的传输路径328行进的反射信号(即，在从电极340到RF信号源320的方向上行进的反射RF信号)的功率。在一些实施例中，功率检测电路系统330还被配置成检测沿着RF信号源320与电极340之间的传输路径328行进的前向信号(即，在从RF信号源320到电极340的方向上行进的前向RF信号)的功率。通过连接332，功率检测电路系统330向系统控制器312供应信号，所述信号向系统控制器312传送反射信号功率(以及在一些实施例中前向信号功率)的幅值。在传送了前向信号功率幅值和反射信号功率幅值两者的实施例中，系统控制器312可以计算反射与前向信号功率比或S11参数。如下文将更加详细地描述的，当反射信号功率幅值超过反射信号功率阈值或反射与前向信号功率比超过S11参数阈值时，这指示系统300不足以匹配腔输入阻抗并且腔360内的负载364吸收的能量可能是次优的。在此类情形中，系统控制器312编排了更改可变匹配网络370的状态的过程以驱动反射信号功率或S11参数接近或低于期望水平(例如，低于反射信号功率阈值和/或反射与前向信号功率比阈值)，由此重新确立可接受的匹配并促进负载364的更优能量吸收。

更具体地说，系统控制器312可以经由控制路径316向可变匹配电路370提供控制信号，所述控制信号使可变匹配电路370改变电路内的一个或多个部件的电感值、电容值和/或电阻值，由此调整电路370所提供的阻抗变换。调整可变匹配电路370的配置期望减小反射信号功率的幅值，这对应于减小S11参数的幅值和增大负载364所吸收的功率。

如上文所讨论的，使用可变阻抗匹配网络370来匹配除霜腔360加上负载364的输入阻抗以在可能的程度上将传递到负载364的RF功率最大化。在除霜操作开始时，除霜腔360和负载364的初始阻抗可能并不是准确地已知的。另外，负载364的阻抗在除霜操作期间在负载364升温时改变。根据实施例，系统控制器312可以向可变阻抗匹配网络370提供控制信号，所述控制信号使可变阻抗匹配网络370的状态修改。这使系统控制器312能够确立可变阻抗匹配网络370在除霜操作开始时的初始状态，所述初始状态具有相对较低的反射与前向功率比并且因此负载364吸收的RF功率相对较高。此外，这使系统控制器312能够修改可变阻抗匹配网络370的状态使得可以在整个除霜操作中维持足够的匹配，尽管负载364的阻抗发生了变化。

可变匹配网络370可以具有各种配置中的任何配置。例如，在各个实施例中，网络370可以包括选自以下的任何一个或多个电路：电感/电容(LC)网络、仅电感网络、仅电容网络或带通电路、高通电路和低通电路的组合。在实施例中，可变匹配网络370包括单端网络(例如，图4的网络400)。如稍后将更加详细地描述的，可变匹配网络370提供的电感值、电容值和/或电阻值是使用来自系统控制器312的控制信号确立的，所述电感值、所述电容值和/或所述电阻值进而影响网络370提供的阻抗变换。在任何情况下，通过改变可变匹配网络370在除霜操作过程中的状态以动态地匹配腔360加上腔360内的负载364的不断变化的阻抗，可以在整个除霜操作过程中将系统效率维持在高水平。

可变匹配网络370可以具有广泛的各种电路配置中的任何电路配置，并且此类配置的非限制性示例示出在图4A、图4B、图5A和图5B中。根据实施例，如图4A和图5A所例证的，可变阻抗匹配网络370可以包括无源部件的单端网络并且更具体地包括固定值电感器(例如，集总电感部件)和可变电感器(或可变电感网络)的网络。根据另一个实施例，如图4B和图5B所例证的，可变阻抗匹配网络370可以包括无源部件的单端网络并且更具体地包括电感器(例如，集总电感部件)和可变电容器(或可变电容网络)的网络。如本文所使用的，术语“电感器”意指离散电感器或电耦合在一起而未介入其它类型的部件(例如，电阻器或电容器)的一组电感部件。类似地，术语“电容器”意指离散电容器或电耦合在一起而未介入其它类型的部件(例如，电阻器或电感器)的一组电容部件。

先参考可变电感阻抗匹配网络实施例，图4A是根据示例实施例的单端可变阻抗匹配网络400(例如，图3的可变阻抗匹配网络370)的示意图。如下文将更加详细地解释的，可变阻抗匹配网络370基本上具有两部分：一部分用于匹配RF信号源(或末级功率放大器)；并且另一部分用于匹配腔加上负载。

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、第一可变电感网络410和第二可变电感网络411、以及多个固定值电感器412到415。当并入除霜系统(例如，图3的系统300)中时，输入节点402电耦合到RF信号源(例如，图3的RF信号源320)的输出端，并且输出节点404电耦合到除霜腔(例如，图3的除霜腔360)内的电极(例如，图3的第一电极340)。

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包括第一串联耦合的集总电感器412和第二串联耦合的集总电感器414。在实施例中，在第一集总电感器412和第二集总电感器414可以设计用于相对较低的频率(例如，约40.66MHz到约40.70MHz)操作和相对较高的功率(例如，约50瓦(W)到约500W)操作时，其尺寸和电感值均相对较大。例如，电感器412、414的值可以在约200毫微亨(nH)到约600nH的范围内，但是在其它实施例中，所述电感器412、414的值可以更低和/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，图3的接地的容纳结构366)之间的第一并联电感网络。根据实施例，第一可变电感网络410可被配置成匹配如通过第一匹配电路(例如，图3的电路334)修改的RF信号源(例如，图3的RF信号源320)的阻抗或更具体地说匹配如通过第一匹配电路334(例如，图3的电路334)修改的末级功率放大器(例如，图3的放大器325)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“RF信号源匹配部分”。根据实施例并且如将结合图5更加详细地描述的，第一可变电感网络410包括具有电感部件的网络，所述电感部件可以选择性地耦合在一起以提供在约10nH到约400nH的范围内的电感，但是范围也可以扩大到更低或更高的电感值。

相比之下，可变阻抗匹配网络400的“腔匹配部分”由耦合在节点422与接地参考端之间的第二并联电感网络416提供，所述节点422在第一集总电感器412与第二集总电感器414之间。根据实施例，第二并联电感网络416包括串联耦合的第三集总电感器413和第二可变电感网络411，第三集总电感器413与第二可变电感网络411之间具有中间节点422。因为可以改变第二可变电感网络411的状态以提供多个电感值，因此第二并联电感网络416可被配置成最优地匹配腔加上负载(例如，图3的腔360加上负载364)的阻抗。例如，电感器413的值可以在约400nH到约800nH的范围内，但是在其它实施例中，所述电感器413的值可以更低和/或更高。根据实施例并且如将结合图5更加详细地描述的，第二可变电感网络411包括具有电感部件的网络，所述电感部件可以选择性地耦合在一起以提供在约50nH到约800nH的范围内的电感，但是范围也可以扩大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集总电感器415。例如，电感器415的值可以在约400nH到约800nH的范围内，但是在其它实施例中，所述电感器415的值可以更低和/或更高。

如将结合图12A更加详细地描述的，一组430集总电感器412到415可以形成模块的一部分，所述模块至少部分地物理地位于腔(例如，图3的腔360)内或至少在容纳结构(例如，图3的容纳结构366)的范围内。这使集总电感器412到415产生的辐射能够安全地容纳在系统内，而不是辐射到周围环境中。相比之下，在各个实施例中，腔或容纳结构内可以容纳或可能未容纳可变电感网络410、411在。

根据实施例，图4A的可变阻抗匹配网络400的实施例包括“仅电感器”以便为除霜腔360加上负载364的输入阻抗提供匹配。因此，网络400可被视为“仅电感器”匹配网络。如本文所使用的，当描述可变阻抗匹配网络的部件时，短语“仅电感器(only inductors)”或“仅电感器(inductor-only)”意味着网络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，匹配网络的部件之间的导电传输线可以具有最小电阻和/或网络内可以存在最小寄生电容。此类最小电阻和/或最小寄生电容不应被解释为将“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，本领域技术人员应理解，可变阻抗匹配网络的其它实施例可以包括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。如将结合图6更加详细地描述的，“仅电感器”匹配网络可替代地可以被限定为使用单独或主要电感部件来实现电容性负载的阻抗匹配的匹配网络。

图5A是根据示例实施例的可以并入可变阻抗匹配网络中的可变电感网络500(例如，如图4A的可变电感网络410和/或411)的示意图。网络500包括输入节点530、输出节点532和彼此串联耦合在输入节点530与输出节点532之间的多个即N个离散电感器501到504，其中N可以是在2与10之间的整数或更大。此外，网络500包括多个即N个旁路开关511到514，其中各个开关511到514并联耦合在电感器501到504中的一个的两端。开关511到514可以被实施为例如晶体管、机械继电器或机械开关。各个开关511到514的导电状态(即，打开或闭合)通过来自系统控制器(例如，图3的系统控制器312)的控制信号521到524来控制。

对于每个并联电感器/开关组合，当电感器的对应开关处于打开或非导电状态时，基本上所有电流均流过电感器，并且当开关处于闭合或导电状态时，基本上所有电流均流过开关。例如，当所有开关511到514均打开时，如图5A所示，在输入节点530与输出节点532之间流动的基本上所有电流均流过串联的电感器501到504。这个配置表示网络500的最大电感状态(即，网络500的状态：输入节点530与输出节点532之间存在最大电感值)。相反，当所有开关511到514闭合时，在输入节点530与输出节点532之间流动的基本上所有电流均绕过电感器501到504并且反而流过开关511到514以及节点530、532与开关511到514之间的导电互连。这个配置表示网络500的最小电感状态(即，网络500的状态：输入节点530与输出节点532之间存在最小电感值)。理想的是，最小电感值将会是接近零的电感。然而，在实践中，在最小电感状态下，由于开关511到514以及节点530、532与开关511到514之间的导电互连的累积电感，因此存在“迹线”电感。例如，在最小电感状态下，可变电感网络500的迹线电感可以在约10nH到约50nH的范围内，但是迹线电感也可以更小或更大。同样地，在其它网络状态中的每一种网络状态下，更大、更小或基本上类似的迹线电感还可以是固有的，其中任何给定网络状态的迹线电感均是一系列导体和开关的电感的总和，电流主要通过所述系列电感器和开关而被携带经过网络500。

从所有开关511到514均打开的最大电感状态开始，系统控制器可以提供控制信号521到524，所述控制信号521到524导致开关511到514的任何组合关闭以便通过绕过电感501到504的相对组合来降低网络500的电感。在一个实施例中，每个电感器501到504具有基本上相同的电感值，在本文中被称为归一化值I。例如，每个电感器501到504可以具有在约10nH到约200nH的范围内的值或其它某个值。在此类实施例中，网络500的最大电感值(即，当所有开关511到514均处于打开状态时)将会是约NxI加上网络500处于最大电感状态时网络500中可以存在的任何迹线电感。当任何n个开关处于闭合状态时，网络500的电感值将会是约(N-n)xI(加上迹线电感)。在此类实施例中，网络500的状态可以被配置成具有N+1个电感值中的任何一个。

在替代性实施例中，电感器501到504可以具有不同于彼此的值。例如，从输入节点530向输出节点532移动，第一电感器501可以具有归一化电感值I，并且所述系列中的各个随后的电感器502到504可以具有更大或更小的电感值。例如，每个随后的电感器502到504的电感值可以是最近的下游电感器501到503的电感值的倍数(例如，约两倍)，但是差值可能不一定是整数倍。在此类实施例中，网络500的状态可以被配置成具有2^N个电感值中的任何一个。例如，当N＝4并且各个电感器501到504具有不同的值时，网络500可以被配置成具有16个电感值中的任何一个。例如但不是通过限制的方式，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，并且电感器504具有值8xI，则下表1指示了网络500的全部16种可能状态的总电感值(不考虑迹线电感)：

表1—所有可能的可变电感网络状态的总电感值

再次参考图4A，可变电感网络410的实施例可以以具有上述示例特性(即，N＝4并且每个相继的电感是前一电感的约两倍)的可变电感网络500的形式实施。假设最小电感状态下的迹线电感为约10nH并且网络410可实现的电感值范围为约10nH(迹线电感)到约400nH，则电感器501到504的值可以分别为例如约30nH、约50nH、约100nH和约200nH。类似地，如果可变电感网络411的实施例以相同的方式实施，并且假设迹线电感为约50nH并且网络411可实现的电感值范围为约50nH(迹线电感)到约800nH，则电感器501到504的值可以分别为例如约50nH、约100nH、约200nH和约400nH。当然，任一可变电感网络410、411中可以包括多于或少于四个电感器501到504，并且每个网络410、411内的电感器可以有不同的值。

虽然上述示例实施例指定网络500中的开关电感数等于四并且每个电感器501到504的值是值I的某个倍数，但是可变电感网络的替代性实施例可以具有多于或少于四个电感器、不同的电感器相对值、不同的可能网络状态数和/或不同的电感器配置(例如，不同连接组的并联和/或串联耦合电感器)。无论哪种方式，通过在除霜系统的阻抗匹配网络中设置可变电感网络，系统可能能够更好地匹配除霜操作期间存在的不断变化的腔输入阻抗。

图4B是根据示例实施例的单端可变电容匹配网络440(例如，图3的可变阻抗匹配网络370)的示意图，所述单端可变电容匹配网络440可以代替可变电感阻抗匹配网络400(图4A)实施。根据实施例，可变阻抗匹配网络440包括输入节点402、输出节点404、第一可变电容网络442和第二可变电容网络446以及至少一个电感器454。当并入除霜系统(例如，图3的系统300)中时，输入节点402电耦合到RF信号源(例如，图3的RF信号源320)的输出端，并且输出节点404电耦合到除霜腔(例如，图3的除霜腔360)内的电极(例如，图3的第一电极340)。

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440包括与电感器454串联耦合的第一可变电容网络442和耦合在中间节点451与接地参考端(例如，图3的接地的容纳结构366)之间的第二可变电容网络446。在实施例中，在电感器454可以设计用于相对较低的频率(例如，约40.66MHz到约40.70MHz)操作和相对较高的功率(例如，约50W到约500W)操作时，其尺寸和电感值均相对较大。例如，电感器454的值可以在约200nH到约600nH的范围内，但是在其它实施例中，所述电感器454的值可以更低和/或更高。根据实施例，电感器454是固定值集总电感器(例如，线圈)。在其它实施例中，电感器454的电感值可以是可变的。

第一可变电容网络442耦合在输入节点402与中间节点451之间。根据实施例，第一可变电容网络442可被配置成匹配如通过第一匹配电路(例如，图3的电路334)修改的RF信号源(例如，图3的RF信号源320)的阻抗或更具体地说匹配如通过第一匹配电路334(例如，图3的电路334)修改的末级功率放大器(例如，图3的放大器325)的阻抗。因此，第一可变电容网络442可被称为可变阻抗匹配网络440的“RF信号源匹配部分”。根据实施例，第一可变电容网络442包括与第一可变电容器444并联耦合的第一固定值电容器443。在实施例中，第一固定值电容器443的电容值可以在约1微微法(pF)到约100pF的范围内。如将结合图5B更加详细地描述的，第一可变电容器444可以包括可以选择性地耦合在一起以提供在0pF到约100pF的范围内的电容的电容部件的网络。因此，第一可变电容网络442提供的总电容值可以在约1pF到约200pF的范围内，但是范围也可以扩大到更低或更高的电容值。

可变阻抗匹配网络440的“腔匹配部分”由第二可变电容网络446提供，所述第二可变电容网络446耦合在节点451(位于第一可变电容网络442与集总电感器454之间)与接地参考端之间。可以改变第二可变电容网络446的状态以提供多个电容值并且因此可以被配置成最优地匹配腔加上负载(例如，图3的腔360加上负载364)的阻抗。根据实施例，第二可变电容网络446包括与第二可变电容器448并联耦合的第二固定值电容器447。在实施例中，第二固定值电容器447的电容值可以在约1pF到约100pF的范围内。如将结合图5B更加详细地描述的，第二可变电容器448可以包括可以选择性地耦合在一起以提供在0pF到约100pF的范围内的电容的电容部件的网络。因此，第二可变电容网络446提供的总电容值可以在约1pF到约200pF的范围内，但是范围也可以扩大到更低或更高的电容值。

图5B是根据示例实施例的可以并入可变阻抗匹配网络中的单端可变电感网络540(例如，对于每一种情况，图4B的可变电容器444、448)的示意图。网络540包括输入节点531、输出节点533以及彼此并联耦合在输入节点531与输出节点533之间的多个即N个离散电感器541到544，其中N可以是在2与10之间的整数或更大。此外，网络540包括多个即N个旁路开关551到554，其中各个开关551到554与电感器541到544中的一个的一端串联耦合。开关551到554可以被实施为例如晶体管、机械继电器或机械开关。各个开关551到554的导电状态(即，打开或闭合)通过来自系统控制器(例如，图3的系统控制器312)的控制信号561到564来控制。在图5B所示的实施例中，在每个并联耦合的分支中，单个开关连接到每个电容器的一端，并且开关所耦合的端在一系列并联耦合的电容器541到544两端的底端(例如，用于电容器541和543)与顶端(例如，用于电容器542和544)之间交替。在替代性实施例中，开关所耦合的端在网络两端可以是相同的(例如，每个开关耦合到每个并联耦合的分支中的顶端或底端，但并非两者)，或两个开关可以耦合到每个并联耦合的分支中的每个电容器的顶端和底端两者。在后一个实施例中，可以控制耦合到每个电容器的两个开关以便以同步方式打开和关闭。

在所示实施例中，对于并联耦合的分支中的每个串联电容器/开关组合，当电容器的对应开关处于闭合或导电状态时，基本上所有电流均流过电容器，并且当开关处于打开或非导电状态时，基本上零电流流过电容器。例如，当所有开关551到554均关闭时，如图5B所示，在输入节点531与输出节点533之间流动的基本上所有电流均流过电容器541到544的并联组合。这个配置表示网络540的最大电容状态(即，网络540的状态：输入节点531与输出节点533之间存在最大电容值)。相反，当所有开关551到554均打开时，基本上零电流在输入节点531与输出节点533之间流动。这个配置表示网络540的最小电容状态(即，网络540的状态：输入节点531与输出节点533之间存在最小电容值)。

从所有开关551到554均关闭的最大电容状态开始，系统控制器可以提供控制信号561到564，所述控制信号561到564导致开关551到554的任何组合打开，以便通过断开电容器541到544的对应组合来降低网络540的电容。在一个实施例中，各个电容器541到544具有基本上相同的电容值，在本文中被称为归一化值J。例如，各个电容器541到544可以具有在约1pF到约25pF范围内的值或其它某个值。在此类实施例中，网络540的最大电容值(即，当所有开关551到554均处于闭合状态时)将会是约NxJ。当任何n个开关处于打开状态时，网络540的电容值将会是约(N-n)xJ。在此类实施例中，网络540的状态可以被配置成具有N+1个电容值中的任何一个。

在替代性实施例中，电容器541到544可以具有不同于彼此的值。例如，从输入节点531向输出节点533移动，第一电容器541可以具有归一化电容值J，并且所述系列中的每个随后的电容器542到544可以具有更大或更小的电容值。例如，每个随后的电容器542到544的电容值可以是最近的下游电容器541到543的电容值的倍数(例如，约两倍)，但是差值可能不一定是整数倍。在此类实施例中，网络540的状态可以被配置成具有2^N个电容值中的任何一个。例如，当N＝4并且各个电容器541到544具有不同的值时，网络540可以被配置成具有16个电容值中的任何一个。例如但不是通过限制的方式，假设电容器541具有值J，电容器542具有值2xJ，电容器543具有值4xJ，并且电容器544具有值8xJ，则网络540的全部16种可能状态的总电容值可以用类似于上表1的表来表示(除了将值I切换为J并且颠倒“打开”和“闭合”名称)。

图6是史密斯圆图600的例子，描绘了可变阻抗匹配网络(例如，图3的网络370、图4A的网络400)的实施例中的多个电感可以怎样将输入腔阻抗匹配到RF信号源。虽然未示出，但是可变阻抗匹配网络(例如，图3的网络370、图4B的网络440)的实施例中的多个电容可以将输入腔阻抗类似地匹配到RF信号源。示例史密斯圆图600假设系统是50欧姆系统并且RF信号源的输出是50欧姆。基于本文中的描述，本领域技术人员应理解，可以怎样修改史密斯圆图以用于具有不同特性阻抗的系统和/或RF信号源。

在史密斯圆图600中，点601对应于负载(例如，图3的腔360加上负载364)在可变阻抗匹配网络(例如，图3的网络370、图4A的网络400)提供的匹配不存在的情况下将会位于的点。如史密斯圆图600的右下象限中负载点601的位置所示，负载为电容性负载。根据实施例，可变阻抗匹配网络的并联和串联电感将基本上电容性的负载阻抗顺序地移动到最优匹配点606(例如，50欧姆)，在所述点处，传递到负载的RF能可以产生最小损耗。更具体地说并且还参考图4A，并联电感415将阻抗移动到点602，串联电感414将阻抗移动到点603，并联电感416将阻抗移动到点604，串联电感412将阻抗移动到点605，并且并联电感410将阻抗移动到最优匹配点606。

应注意，可变阻抗匹配网络的实施例所提供的阻抗变换的组合将阻抗保持在史密斯圆图600的右下象限内或非常接近史密斯圆图600的右下象限的任何点。由于史密斯圆图600的这个象限的特征是相对较高的阻抗和相对较低的电流，因此阻抗变换是在不使电路的部件暴露于相对较高且可能具有破坏性的电流的情况下实现的。因此，如本文所使用的，“仅电感器”匹配网络的替代性定义可以是使用单独地或主要电感部件来实现电容性负载的阻抗匹配的匹配网络，其中阻抗匹配网络基本上在史密斯圆图的右下象限内执行变换。

如先前所讨论的，负载阻抗在除霜操作期间发生变化。因此，点601在除霜操作期间相对应地移动。根据前述实施例，通过改变第一并联电感410和第二并联电感411的阻抗来补偿负载点601的移动，使得可变阻抗匹配网络所提供的最终匹配仍然可以到达或接近最优匹配点606。虽然本文中已经示出并描述了特定可变阻抗匹配网络，但是基于本文中的描述，本领域技术人员应理解，不同配置的可变阻抗匹配网络可以实现与史密斯圆图600所传达的结果相同或相似的结果。例如，可变阻抗匹配网络的替代性实施例可以具有更多或更少并联和/或串联电感，和/或不同的电感可以被配置成可变电感网络(例如，包括串联电感中的一个或多个)。因此，虽然本文中已经示出和描述了特定的可变电感匹配网络，但是本发明的主题并不局限于所示出和描述的实施例。

与图3到图6相关联的描述详细讨论了“不平衡”除霜设备，在所述不平衡除霜设备中，将RF信号施加到一个电极(例如，图3的电极340)并且将另一个“电极”(例如，图3的容纳结构366)接地。如上所述，除霜设备的替代形实施例包括“平衡”除霜设备。在此类设备中，向这两个电极提供平衡RF信号。

例如，图7是根据示例实施例的平衡除霜系统700(例如，图1的除霜系统100、图2的除霜系统210、220)的简化框图。在实施例中，除霜系统700包括RF子系统710、除霜腔760、用户界面780、系统控制器712、RF信号源720、电源和偏置电路系统726、可变阻抗匹配网络770、两个电极740、750、以及功率检测电路系统730。此外，在其它实施例中，除霜系统700可以包括一个或多个温度传感器、一个或多个红外(IR)传感器和/或一个或多个重量传感器790，但是这些传感器部件中的部分或全部可以不包含在内。应理解，图7是除霜系统700的简化表示以用于解释和易于描述，并且实用实施例可以包括其它装置和部件以提供额外的功能和特征，和/或除霜系统700可以是更大的电气系统的一部分。

用户界面780可以对应于控制面板(例如，图1的控制面板120、图2的控制面板214、224)，例如，所述控制面板使用户能够向系统提供关于除霜操作(例如，待除霜负载的特性等等)、启动和取消按钮、机械控件(例如，门/抽屉开闩)等等的参数的输入。此外，用户界面可以被配置成提供指示除霜操作的状态的用户可感知输出(例如，倒数计时器、指示除霜操作的进展或完成的可视标记和/或指示除霜操作的完成的可听音)和其它信息。

在实施例中，RF子系统710包括系统控制器712、RF信号源720、第一阻抗匹配电路734(在本文中为“第一匹配电路”)、电源和偏置电路系统726以及功率检测电路系统730。系统控制器712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、ASIC等等)、易失性和/或非易失性存储器(例如，RAM、ROM、闪存、各种寄存器等等)、一个或多个通信总线以及其它部件。根据实施例，系统控制器712操作性地且通信地耦合到用户界面780、RF信号源720、电源和偏置电路726、功率检测电路系统730(或730'或730”)、可变匹配子系统770、一个或多个传感器790(如果包括的话)和泵792(如果包括的话)。系统控制器712被配置成接收指示经由用户界面780接收的用户输入的信号，从功率检测电路系统730(或730'或730”)接收指示RF信号反射功率(以及可能RF信号前向功率)的信号，并且从一个或多个传感器790接收传感器信号。响应于接收的信号和测量结果并且如稍后将更加详细地描述的，系统控制器712向电源和偏置电路系统726和/或向RF信号源720的RF信号发生器722提供控制信号。此外，系统控制器712向可变匹配子系统770(通过路径716)提供控制信号，所述控制信号使子系统770改变子系统770的可变阻抗匹配电路772(在本文中为“可变匹配电路”)的状态或配置。

除霜腔760包括电容除霜布置，所述电容除霜布置具有通过空气腔分开的第一平行板电极740和第二平行板电极750，所述空气腔内可以放置待除霜的负载764。在容纳结构766内，第一电极740和第二电极750(例如，图1的电极140、150)以相对于彼此固定的物理关系定位在内部除霜腔760(例如，图2的内腔260)的任一侧。根据实施例，电极740、750之间的距离为752使腔760在实施例中成为子谐振腔。

第一电极740和第二电极750在腔760两端以距离752分开。在各个实施例中，距离752在约0.10米到约1.0米的范围内，但是距离也可以更小或更大。根据实施例，距离752小于RF子系统710产生的RF信号的一个波长。换句话说，如上所述，腔760是子谐振腔。在一些实施例中，距离752小于RF信号的一个波长的约一半。在其它实施例中，距离752小于RF信号的一个波长的约四分之一。在又其它实施例中，距离752小于RF信号的一个波长的约八分之一。在又其它实施例中，距离752小于RF信号的一个波长的约50分之一。在又其它实施例中，距离752小于RF信号的一个波长的约100分之一。

通常，设计用于较低操作频率(例如，在10MHz与100MHz之间的频率)的系统700可以被设计成具有是一个波长的较小部分的距离752。例如，当系统700被设计成产生操作频率为约10MHz(对应于约30米的波长)的RF信号并且距离752被选择为约0.5米时，距离752是RF信号的一个波长的约60分之一。相反地，当系统700被设计用于约300MHz的操作频率(对应于约1米的波长)并且距离752被选择为约0.5米时，距离752是RF信号的一个波长的约一半。

在电极740、750之间操作频率和的距离752被选择成限定子谐振内腔760的情况下，第一电极740和第二电极750电容性地耦合。更具体地说，第一电极740可以类推为电容器的第一板，第二电极750可以类推为电容器的第二板，并且负载764、屏障762以及腔760内的空气可以类推为电容器电介质。因此，第一电极740可替代地在本文中可被称为“阳极”，并且第二电极750可替代地在本文中可被称为“阴极”。

基本上，第一电极740和第二电极750两端的电压加热腔760的负载764。根据各个实施例，RF子系统710被配置成生成RF信号以在电极740、750两端产生在一个实施例中在约70伏特到约3000伏特的范围内或在另一个实施例中在约3000伏特到约10,000伏特的范围内的电压，但是系统也可以被配置成在电极740、750两端产生更低或更高的电压。

RF子系统710的输出端以及更具体地说RF信号源720的输出端通过导电传输路径电耦合到可变匹配子系统770，所述导电传输路径包括串联耦合并且统称为传输路径728的多个导体728-1、728-2、728-3、728-4和728-5。根据实施例，导电传输路径728包括“不平衡”部分和“平衡”部分，其中“不平衡”部分被配置成携带不平衡RF信号(即，相对于地引用的单个RF信号)，并且“平衡”部分被配置成携带平衡RF信号(即，相对于彼此引用的两个信号)。传输路径728的“不平衡”部分可以包括RF子系统710内的不平衡第一导体728-1和不平衡第二导体728-2、一个或多个连接器736、738(各自具有公连接器部分和母连接器部分)以及电耦合在连接器736、738之间的不平衡第三导体728-3。根据实施例，第三导体728-3包括同轴电缆，但是电气长度也可以更短或更长。在替代性实施例中，可变匹配子系统770可以与RF子系统710一起被容置，并且在此类实施例中，导电传输路径728可以不包含连接器736、738和第三导体728-3。无论哪种方式，在实施例中，导电传输路径728的“平衡”部分包括可变匹配子系统770内的平衡第四导体728-4以及电耦合在可变匹配子系统770与电极740、750之间的平衡第五导体728-5。

如图7所示，可变匹配子系统770容置有被配置成以下的设备：在设备的输入端处通过传输路径的不平衡部分(即，包括不平衡导体728-1、728-2和728-3的部分)从RF信号源720接收不平衡RF信号；将不平衡RF信号转换成两个平衡RF信号(例如，相位差在120度与240度之间如约180度的两个RF信号)；以及在设备的两个输出端处产生这两个平衡RF信号。例如，在实施例中，转换设备可以是平衡-不平衡转换器774。平衡RF信号通过平衡导体728-4传送到可变匹配电路772并且通过平衡导体728-5最终传送到电极740、750。

在替代性实施例中，如图7中心的虚线框所示并且如下文将更加详细地讨论的，替代性RF信号发生器720'可以在平衡导体728-1'上产生平衡RF信号，所述平衡导体728-1'可以直接耦合到可变匹配电路772(或通过各种中间导体和连接器耦合)。在此类实施例中，平衡-不平衡转换器774可以不包含在系统700内。无论哪种方式，如下文将更加详细地描述的，双端可变匹配电路772(例如，图8的可变匹配电路800、图9的可变匹配电路900、图10的可变匹配电路1000)被配置成接收平衡RF信号(例如，通过连接728-4或728-1')、执行与双端可变匹配电路772的当时电流配置相对应的阻抗变换并且通过连接728-5向第一电极740和第二电极750提供平衡RF信号。

根据实施例，RF信号源720包括RF信号发生器722和功率放大器724(例如，包括一个或多个功率放大器级)。响应于系统控制器712通过连接714提供的控制信号，RF信号发生器722被配置成产生频率在ISM(工业、科学和医疗)频带内的振荡电信号，但是系统也可以被修改成支持在其它频带的操作。在各个实施例中，可以控制RF信号发生器722以产生不同功率电平和/或不同频率的振荡信号。例如，RF信号发生器722可以产生在约10.0MHz到约100MHz和/或约100MHz到约3.0GHz的范围内振荡的信号。一些期望频率可以是例如13.56MHz(+/-5％)、27.125MHz(+/-5％)、40.68MHz(+/-5％)和2.45GHz(+/-5％)。可替代地，振荡频率可以低于或高于上述给定范围或值。

功率放大器724被配置成从RF信号发生器722接收振荡信号并将信号放大以在功率放大器724的输出端处产生显著更高功率信号。例如，输出信号的功率电平可以在约100瓦到约400瓦或更大的范围内，但是功率电平也可以更低或更高。功率放大器724施加的增益可以使用电源和偏置电路系统726提供给放大器724的一个或多个级的栅极偏置电压和/或漏极偏置电压来控制。更具体地说，电源和偏置电路系统726根据从系统控制器712接收的控制信号向每个RF放大器级的输入端和/或输出端(例如，栅极和/或漏极)提供偏置电压和电源电压。

功率放大器可以包括一个或多个放大级。在实施例中，放大器724的每个级被实施为功率晶体管，如FET，所述功率晶体管具有输入端(例如，栅极或控制端)和两个载流端(例如，源极端和漏极端)。在各个实施例中，阻抗匹配电路(未示出)可以耦合到一些或所有放大器级的输入端(例如，栅极)和/或输出端(例如，漏极端)。在实施例中，放大器级的每个晶体管均包括LDMOS FET。然而，应注意，晶体管不旨在局限于任何特定的半导体技术，并且在其它实施例中，每个晶体管可以实现为GaN晶体管、另一种类型的MOS FET晶体管、BJT或利用另一种半导体技术的晶体管。

在图7中，功率放大器布置724被描绘为包括以特定方式耦合到其它电路部件的一个放大器级。在其它实施例中，功率放大器布置724可以包括其它放大器拓扑和/或放大器布置可以包括两个或更多个放大器级(例如，如图3的放大324/325的实施例所示)。例如，功率放大器布置可以包括以下各个实施例：单端放大器、双端(平衡)放大器、推挽放大器多尔蒂放大器、开关模式功率放大器(SMPA)或另一种类型的放大器。

例如，如图7的中心的虚线框所指示的，替代性RF信号发生器720'可以包括推挽或平衡放大器724'，所述推挽或平衡放大器被配置成在输入端处从RF信号发生器722接收不平衡RF信号，将不平衡RF信号放大并且在放大器724'的两个输出端处产生两个平衡RF信号，其中这两个平衡RF信号此后经由导体728-1'传送到电极740、750。在此类实施例中，平衡-不平衡转换器774可以不包含在系统700内，并且导体728-1'可以直接连接到可变匹配电路772(或通过多个同轴电缆和连接器或其它多导体结构连接)。

除霜腔760和定位在除霜腔760中的任何负载764(例如，食物、液体等等)对通过电极740、750辐射到内室762中的电磁能量(或RF功率)呈现累积负载。更具体地说且如前所述，除霜腔760和负载764向系统呈现阻抗，所述阻抗在本文中被称为“腔输入阻抗”。在负载764的温度增加时，腔输入阻抗在除霜操作期间改变。腔输入阻抗对沿着RF信号源720与电极740、750之间的导电传输路径728的反射信号功率的幅值有直接影响。在大多数情况下，期望将到腔760的传递信号功率的幅值最大化和/或将沿着导电传输路径728的反射与前向信号功率比最小化。

为了使RF信号发生器720的输出阻抗与室输入阻抗至少部分地匹配，在一个实施例中，第一匹配电路734沿着传输路径728电耦合。第一匹配电路734被配置成执行从RF信号源720的阻抗(例如小于约10欧姆)到中间阻抗(例如50欧姆、75欧姆或其它某个值)的阻抗变换。第一匹配电路734可以具有各种配置中的任何配置。根据实施例，第一匹配电路734包括固定部件(即，具有非可变部件值的部件)，但是在其它实施例中，第一匹配电路734可以包括一个或多个可变部件。例如，在各个实施例中，第一匹配电路734可以包括选自以下的任何一个或多个电路：电感/电容(LC)网络、串联电感网络、并联电感网络或带通电路、高通电路和低通电路的组合。基本上，第一匹配电路734被配置成将阻抗升高到在RF信号发射器720的输出阻抗与腔输入阻抗之间的中间水平。

根据实施例且如上所述，功率检测电路系统730沿着RF信号源720的输出端与电极740、750之间的传输路径728耦合。在具体实施例中，功率检测电路系统730形成RF子系统710的一部分并且耦合到在RF信号源720与连接器736之间的导体728-2。在替代性实施例中，功率检测电路系统730可以耦合到传输路径728的任何其它部分，如导体728-1、导体728-3、在RF信号源720(或平衡-不平衡转换器774)与可变匹配电路772之间的导体728-4(即，如用功率检测电路系统730'指示的)或在可变匹配电路772与一个或多个电极740、750之间的导体728-5(即，如用功率检测电路系统730”指示的)。出于简洁的目的，功率检测电路系统在本文中用参考号730指代，但是如参考号730'和730”所指示的，电路系统可以定位在其它位置。

无论耦合在何处，功率检测电路系统730均被配置成监测、测量或以其它方式检测沿着RF信号源720与一个或多个电极740、750中的一个或两个之间的传输路径728行进的反射信号(即，在从一个或多个电极740、750到RF信号源720的方向上行进的反射RF信号)的功率。在一些实施例中，功率检测电路系统730还被配置成检测沿着RF信号源720与一个或多个电极740、750之间的传输路径728行进的前向信号(即，在从RF信号源720到一个或多个电极740、750的方向上行进的前向RF信号)的功率。

通过连接732，功率检测电路系统730向系统控制器712供应信，所述信号传送反射信号功率的测量幅值以及在一些实施例中还有前向信号功率的测量幅值。在传送了前向信号功率幅值和反射信号功率幅值两者的实施例中，系统控制器712可以计算反射与前向信号功率比或S11参数。如下文将更加详细地描述的，当反射信号功率幅值超过反射信号功率阈值或反射与前向信号功率比超过S11参数阈值时，这指示系统700不足以匹配腔输入阻抗并且腔760内的负载764的能量吸收可能是次优的。在此类情形中，系统控制器712编排了更改可变匹配电路772的状态的过程以驱动反射信号功率或S11参数接近或低于期望电平(例如，低于反射信号功率阈值和/或反射与前向信号功率比阈值)，由此重新确立可接受的匹配并促进负载764的更优能量吸收。

更具体地说，系统控制器712可以经由控制路径716向可变匹配电路772提供控制信号，所述控制信号使可变匹配电路772改变电路内的一个或多个部件的电感值、电容值和/或电阻值，由此调整智能电路772所提供的阻抗变换。调整可变匹配电路772的配置期望减小反射信号功率的幅值，这对应于减小S11参数的幅值和增大负载764所吸收的功率。

如上文所讨论的，使用可变匹配电路772来匹配除霜腔760加上负载764的输入阻抗以在可能的程度上将传递到负载764的RF功率最大化。在除霜操作开始时，除霜腔760和负载764的初始阻抗可能并不是准确地已知的。另外，负载764的阻抗在除霜操作期间在负载764升温时改变。根据实施例，系统控制器712可以向可变匹配电路772提供控制信号，所述控制信号使可变匹配电路772的状态修改。这使系统控制器712能够确立可变匹配电路772在除霜操作开始时的初始状态，所述初始状态具有相对较低的反射与前向功率比并且因此负载764吸收的RF功率相对较高。此外，这使系统控制器712能够修改可变匹配电路772的状态使得可以在整个除霜操作中维持足够的匹配，尽管负载764的阻抗发生了变化。

可变匹配电路772可以具有各种配置中的任何配置。例如，在各个实施例中，电路772可以包括选自以下的任何一个或多个电路：电感/电容(LC)网络、仅电感网络、仅电容网络或带通电路、高通电路和低通电路的组合。在可变匹配电路772实施在传输路径728的平衡部分中的实施例中，可变匹配电路772是具有两个输入端和两个输出端的双端电路。在可变匹配电路实施在传输路径728的不平衡部分中的替代性实施例中，可变匹配电路可以是具有单个输入端和单个输出端的单端电路(例如，类似于图4A的匹配电路400或图4B的匹配电路440)。根据更具体的实施例，可变匹配电路772包括可变电感网络(例如，图8的双端网络800、图9的双端网络900)。根据另一个更具体的实施例，可变匹配电路772包括可变电容网络(例如，图10的双端网络1000)。在又其它实施例中，可变匹配电路772可以包括可变电感元件和可变电容元件两者。如稍后将更加详细地描述的，通过来自系统控制器712的控制信号来确立由可变匹配电路772提供的电感值、电容值和/或电阻值，所述电感值、所述电容值和/或所述电阻值进而影响电路772提供的阻抗变换。在任何情况下，通过改变可变匹配电路772在处理操作过程中的状态以动态地匹配腔760加上腔760内的负载764的不断变化的阻抗，可以在整个除霜操作中将系统效率维持在高水平。

可变匹配电路772可以具有广泛的各种电路配置中的任何电路配置，并且此类配置的非限制性示例示出在图8到图10中。例如，图8是根据示例实施例的可以并入除霜系统(例如，图1的系统100、图2的系统200、图7的系统700)中的双端可变阻抗匹配电路800的示意图。根据实施例，可变匹配电路800包括具有固定值和可变无源部件的网络。

电路800包括双端输入端801-1、801-2(被称为输入端801)、双端输出端802-1、802-2(被称为输出端802)和以梯形布置连接在输入端801与输出端802之间的无源部件的网络。例如，当连接到系统700中时，第一输入端801-1可以连接到平衡导体728-4的第一导体，并且第二输入端801-2可以连接到平衡导体728-4的第二导体。类似地，第一输出端802-1可以连接到平衡导体728-5的第一导体，并且第二输出端802-2可以连接到平衡导体728-5的第二导体。

在图8所示的具体实施例中，电路800包括串联连接在输入端801-1与输出端802-1之间的第一可变电感器811和第一固定电感器815、串联连接在输入端801-2与输出端802-2之间的第二可变电感器816和第二固定电感器820、连接在输入端801-1与801-2之间的第三可变电感器821以及连接在节点825与826之间的第三固定电感器824。

根据实施例，第三可变电感器821对应于“RF信号源匹配部分”，所述RF信号源匹配部分可被配置成匹配如通过第一匹配电路(例如，图7的电路734)修改的RF信号源(例如，图7的RF信号源720)的阻抗，或更具体地匹配如通过第一匹配电路(例如，图7的电路734)修改的末级功率放大器(例如，图7的放大器724)的阻抗。根据实施例，第三可变电感器821包括具有电感部件的网络，所述电感部件可以选择性地耦合在一起以提供在约5nH到约200nH的范围内的电感，但是范围也可以扩大到更低或更高的电感值。

相比之下，可变阻抗匹配网络800的“腔匹配部分”由第一可变电感器811和第二可变电感器816以及固定电感器815、820和824提供。因为可以改变第一可变电感器811和第二可变电感器816的状态以提供多个电感值，因此第一可变电感器811和第二可变电感器816可被配置成最优地匹配腔加上负载(例如，图7的腔760加上负载764)的阻抗。例如，在其它实施例中，电感器811、816各自可以具有在约10nH到约200nH的范围内的值，但是所述电感器的值可以更低和/或更高。

固定电感器815、820、824还可以具有在约50nH到约800nH的范围内的电感值，但是电感值也可以更低和/或更高。在各个实施例中，电感器811、815、816、820、821、824可以包括离散电感器、分布电感器(例如，印刷线圈)、接线键合、传输线和/或其它电感部件。在实施例中，可变电感器811和816以配对的方式操作，这意味着所述可变电感器的电感值在操作期间被控制成在任何给定时间均彼此相等以确保传送到输出端802-1和802-2的RF信号是平衡的。

如上文所讨论的，可变匹配电路800是被配置成沿着传输路径728的平衡部分连接(例如，在连接器728-4与728-5之间)的双端电路，并且其它实施例可以包括被配置成沿着传输路径728的不平衡部分连接的单端(即，一个输入端和一个输出端)可变匹配电路。

通过改变电路800中的电感器811、816、821的电感值，系统控制器712可以增大或减小电路800提供的阻抗变换。期望的是，电感值变化提高RF信号源720与腔输入阻抗之间的整体阻抗匹配，这应当导致反射信号功率和/或反射与前向信号功率比降低。在大多数情况下，系统控制器712可以力图将电路800配置成处于这样的状态：在腔760中达到最大电磁场强度和/或由负载764吸收最大功率量和/或由负载764反射最小功率量。

图9是根据另一个示例实施例的双端可变阻抗匹配网络900的示意图。电路900包括双端输入端901-1、901-2(被称为输入端901)、双端输出端902-1、902-2(被称为输出端902)和以梯形布置连接在输入端901与输出端902之间的无源部件的网络。梯形布置包括彼此串联耦合在输入端901-1与输出端902-1之间的第一多个即N个离散电感器911到914，其中N可以是在2与10之间的整数或更大。梯形布置还包括彼此串联耦合在输入端901-2与输出端902-2之间的第二多个即N个离散电感器916到919。额外的离散电感器915和920可以耦合在中间节点925、926与输出节点902-1、902-2之间。又另外，梯形布置包括彼此串联耦合在输入端901-1与901-2之间的第三多个离散电感器921到923以及耦合在节点925与926之间的额外的离散电感器924。例如，固定电感器915、920、924各自可以具有在约50nH到约800nH的范围内的电感值，但是电感值也可以更低或更高。

电感器串联布置911到914可被视为第一可变电感器(例如，图8的电感器811)，电感器串联布置916到919可被视为第二可变电感器(例如，图8的电感器816)并且电感器串联布置921到923可被视为第三可变电感器(例如，图8的电感器821)。为了控制“可变电感器”的可变性，网络900包括多个旁路开关931到934、936到939、941和943，其中各个开关931到934、936到939、941和943并联耦合在电感器911到914、916到919、921和923中的一个的两端。开关931到934、936到939、941和943可以实施为例如晶体管、机械继电器或机械开关。使用来自系统控制器的控制信号951到954、956到959、961、963(例如，经由图7的连接716提供的来自系统控制器712的控制信号)来控制各个开关931到934、936到939、941和943的导电状态(即，打开或闭合)。

在实施例中，输入端901与输出端902之间在两个路径中的各组对应电感器具有基本上相等的值，并且各组对应电感器的开关的导电状态以配对的方式操作，这意味着开关状态在操作期间被控制成在任何给定时间均彼此相同以确保传送到输出端902-1和902-2的RF信号是平衡的。例如，电感器911和916可以构成具有基本上相等的值的第一“组对应电感器”或“配对电感器”，并且在操作期间，开关931和936的状态被控制成在任何给定时间均相同(例如，两者均打开或两者均闭合)。类似地，电感器912和917可以构成以配对的方式操作的具有相等电感值的第二组对应电感器，电感器913和918可以构成以配对的方式操作的具有相等电感值的第三组对应电感器，并且电感器914和919可以构成以配对的方式操作的具有相等电感值的第四组对应电感器。

对于每个并联电感器/开关组合，当电感器的对应开关处于打开或非导电状态时，基本上所有电流均流过电感器，并且当开关处于闭合或导电状态时，基本上所有电流均流过开关。例如，当所有开关931到934、936到939、941和943均打开时，如图9所示，在输入节点901-1与输出节点902-1之间流动的基本上所有电流均流过串联的电感器911到915，并且在输入节点901-2与输出节点902-2之间流动的基本上所有电流均流过串联的电感器916到920(如通过流过电感器921到923或924的任何电流修改的)。这个配置表示网络900的最大电感状态(即，网络900的这样的状态：输入节点901与输出节点902之间存在最大电感值)。相反，当所有开关931到934、936到939、941和943均闭合时，在输入节点901与输出节点902之间流动的基本上所有电流均绕过电感器911到914和916到919并且反而流过开关931到934或936到939、电感器915或920以及在输入节点901和输出节点902与开关931到934、936到939之间的导电互连。这个配置表示网络900的最小电感状态(即，网络900的这样的状态：输入节点901与输出节点902之间存在最小电感值)。理想的是，最小电感值将会是接近零的电感。然而，在实践中，由于开关931到934或936到939、电感器915或920以及在节点901、902与开关931到934或936到939之间的导电互连的累积电感，最小电感状态下存在相对小的电感。例如，在最小电感状态下，开关931到934或936到939的串联组合的迹线电感可以在约10nH到约400nH的范围内，但是迹线电感也可以更小或更大。同样地，在其它网络状态中的每一种网络状态下，更大、更小或基本上类似的迹线电感还可以是固有的，其中任何给定网络状态的迹线电感均是一系列电感器和开关的电感的总和，电流主要通过所述系列电感器和开关而被携带经过网络900。

从所有开关931到934、936到939均打开的最大电感状态开始，系统控制器可以提供控制信号951到954、956到959，所述控制信号951到954、956到959导致开关931到934、936到939的任何组合关闭以便通过绕过电感器911到914、916到919的对应组合来降低网络900的电感。

类似于图8的实施例，在电路900中，所述第一多个离散电感器911到914和所述第二多个离散电感器916到919以及固定电感器924对应于电路的“腔匹配部分”。类似于上文中结合图5A描述的实施例，在一个实施例中，各个电感器911到914、916到919具有基本上相同的电感值，所述基本上相同的电感值在本文中被称为归一化值I。例如，各个电感器911到914、916到919可以具有在为约1nH到约400nH的范围内的值或其它某个值。在此类实施例中，输入节点901-1与902-2之间的最大电感值以及输入节点901-2与902-2之间的最大电感值(即，当所有开关931-934、936-939均处于打开状态时)将会是约NxI加上网络900处于最大电感状态时所述网络900中可以存在的任何迹线电感。当任何n个开关处于闭合状态时，对应输入节点与输出节点之间的电感值将会是约(N-n)xI(加上迹线电感)。

如上文中还结合图5A描述的，在替代性实施例中，电感器911到914、916到919可以具有不同于彼此的值。例如，从输入节点901-1向输出节点902-1移动，第一电感器911可以具有归一化电感值I，并且所述系列中的各个随后的电感器912到914可以具有更大或更小的电感值。类似地，从输入节点901-2向输出节点902-2移动，第一电感器916可以具有归一化电感值I，并且所述系列中的各个随后的电感器917到919可以具有更大或更小的电感值。例如，各个随后的电感器912到914或917到919的电感值可以是最近的下游电感器911到914或916到918的电感值的倍数(例如，约两倍或一半)。上文中表1的例子还适用于输入节点901-1与输出节点902-1之间的第一串联电感路径和输入节点901-2与输出节点902-1之间的第二串联电感路径。更具体地说，电感器/开关组合911/931和916/956各自类同于电感器/开关组合501/511，电感器/开关组合912/932和917/957各自类同于电感器/开关组合502/512，电感器/开关组合913/933和918/958各自类同于电感器/开关组合503/513，并且电感器/开关组合914/934和919/959各自类同于电感器/开关组合504/514。

假设在最小电感状态下通过串联电感器911到914的迹线电感为约10nH并且可由串联电感器911到914获得的电感值范围为约10nH(迹线电感)到约400nH时，电感器911到914的值分别可以为例如约10nH、约20nH、约40nH、约80nH和约160nH。串联电感器916到919的组合可以类似地或完全相同地配置。当然，输入节点与输出节点之间的任一串联组合901-1/902-1或901-2/902-2中可以包括多于或少于四个电感器911到914或916到919，并且每个串联组合内的电感器可以具有与上文中给出的示例值不同的值。

虽然上述示例实施例指明对应输入节点与输出节点之间的每个串联组合的切换电感数等于四并且每个电感器911到914、916到919的值是值I的某个倍数，但是可变串联电感网络的替代性实施例可以具有多于或少于四个电感器、不同的电感器相对值和/或不同的电感器配置(例如，不同连接组的并联和/或串联耦合电感器)。无论哪种方式，通过在除霜系统的阻抗匹配网络中设置可变电感网络，系统可能能够更好地匹配除霜操作期间存在的不断变化的腔输入阻抗。

如图8的实施例一样，所述第三多个离散电感器921到923对应于电路的“RF信号源匹配部分”。第三可变电感器包括电感器串联布置921到923，其中旁路开关941和943使电感器921和923能够选择性地连接到串联布置中或基于控制信号961和963而被绕过。在实施例中，每个电感器921到923可以具有相等的值，例如在约1nH到约100nH的范围内的值。在替代性实施例中，电感器921到923可以具有不同于彼此的值。不管旁路开关941和943的状态如何，电感器922电连接在输入端901-1与901-2之间。因此，电感器922的电感值用作输入端901-1与901-2之间的基线(即最小)电感。根据实施例，第一电感器921和第三电感器923的电感值可以是彼此的比值。例如，在各个实施例中，当第一电感器921具有归一化电感值J时，电感器923的值可以是2*J、3*J、4*J或其它某个比值。

图10是根据另一个示例实施例的可以并入除霜系统(例如，图1的系统100、图2的系统200、图7的700)中的双端可变阻抗匹配电路1000的示意图。如匹配电路800、900(图8和图9)一样，根据实施例，可变匹配电路1000包括具有固定值和可变无源部件的网络。

电路1000包括双端输入端1001-1、1001-2(被称为输入端1001)、双端输出端1002-1、1002-2(被称为输出端1002)和连接在输入端1001与输出端1002之间的无源部件的网络。例如，当连接到系统700中时，第一输入端1001-1可以连接到平衡导体728-4的第一导体，并且第二输入端1001-2可以连接到平衡导体728-4的第二导体。类似地，第一输出端1002-1可以连接到平衡导体728-5的第一导体，并且第二输出端1002-2可以连接到平衡导体728-5的第二导体。

在图10所示的具体实施例中，电路1000包括串联连接在输入端1001-1与输出端1002-1之间的第一可变电容网络1011和第一电感器1015、串联连接在输入端1001-2与输出端1002-2之间的第二可变电容网络1016和第二电感器1020、以及连接在节点1025与1026之间的第三可变电容网络1021。在实施例中，在电感器1015、1020可以设计用于相对较低的频率(例如，约40.66MHz到约40.70MHz)操作和相对较高的功率(例如，约50W到约500W)操作时，所述电感器1015、1020的尺寸和电感值均相对较大。例如，在其它实施例中，电感器1015、1020各自可以具有在约100nH到约1000nH的范围内(例如，在约200nH到约600nH的范围内)的值，但是所述电感器的值可以更低和/或更高。根据实施例，电感器1015、1020是固定值集总电感器(例如，在其它实施例中，线圈、离散电感器、分布电感器(例如，印刷线圈)、接线键合、传输线和/或其它电感部件)。在其它实施例中，电感器1015、1020的电感值可以是可变的。在实施例中，在任何情况下，电感器1015、1020的电感值永远(当电感器1015、1020是固定值时)或在任何给定时间(当电感器1015、1020可变时，所述电感器以配对的方式操作)是基本上相同的。

第一可变电容网络1011和第二可变电容网络1016对应于“RF信号源匹配部分”，所述RF信号源匹配部分可被配置成匹配如通过第一匹配电路(例如，图7的电路734)修改的RF信号源(例如，图7的RF信号源720)的阻抗，或更具体地匹配如通过第一匹配电路(例如，图7的电路734)修改的末级功率放大器(例如，图7的放大器724)的阻抗。根据实施例，第一可变电容网络1011包括与第一可变电容器1013并联耦合的第一固定值电容器1012。在实施例中，第一固定值电容器1012的电容值可以在约1pF到约100pF的范围内。如先前结合图5B描述的，第一可变电容器1013可以包括可以选择性地耦合起来以提供在0pF到约100pF的范围内的电容的电容部件的网络。因此，第一可变电容网络1011提供的总电容值可以在约1pF到约200pF的范围内，但是范围也可以扩大到更低或更高的电容值。

类似地，第二可变电容网络1016包括与第二可变电容器1018并联耦合的第二固定值电容器1017。在实施例中，第二固定值电容器1017的电容值可以在约1pF到约100pF的范围内。如先前结合图5B描述的，第二可变电容器1018可以包括可以选择性地耦合起来以提供在0pF到约100pF的范围内的电容的电容部件的网络。因此，第二可变电容网络1016提供的总电容值可以在约1pF到约200pF的范围内，但是范围也可以扩大到更低或更高的电容值。

在实施例中，在任何情况下，第一可变电容网络1011和第二可变电容网络1016的电容值在任何给定时间均是基本上相同的。更具体地说，第一固定值电容器1012和第二固定值电容器1017的电容值可以是基本上相同的，并且第一可变电容器1013和第二可变电容器1018的电容值可以被控制成在任何给定时间均是相同的。换句话说，第一可变电感器1013和第二可变电容器1018以配对的方式操作，这意味着所述第一可变电容器和所述第二可变电容器的电容值在操作期间被控制成在任何给定时间均彼此相等以确保传送到输出端1002-1和1002-2的RF信号是平衡的。

可变阻抗匹配网络1000的“腔匹配部分”由第三可变电容网络1021和固定电感器1015、1020提供。因为可以改变第三可变电容网络1021的状态以提供多个电容值，因此第三可变电容网络1021可被配置成最优地匹配腔加上负载(例如，图7的腔760加上负载764)的阻抗。根据实施例，第三可变电容网络1021包括与第三可变电容器1024并联耦合的第三固定值电容器1023。在实施例中，第三固定值电容器1023的电容值可以在约1pF到约500pF的范围内。如先前结合图5B描述的，第三可变电容器1024可以包括可以选择性地耦合起来以提供在0pF到约200pF的范围内的电容的电容部件的网络。因此，第三可变电容网络1021提供的总电容值可以在约1pF到约700pF的范围内，但是范围也可以扩大到更低或更高的电容值。

通过改变电路1000中的电容器1013、1018、1024的电容值，系统控制器(例如，图7的系统控制器712)可以增大或减小电路1000提供的阻抗变换。期望的是，电容值变化提高RF信号源720与腔输入阻抗之间的整体阻抗匹配，这应当导致反射信号功率和/或反射与前向信号功率比降低。在大多数情况下，系统控制器712可以力图将电路1000配置成处于这样的状态：在腔760中达到最大电磁场强度和/或由负载764吸收最大功率量和/或由负载764反射最小功率量。

应当理解，图8到图10所示的可变阻抗匹配电路800、900、1000是可以执行期望的双端可变阻抗变换的仅三个可能的电路配置。双端可变阻抗匹配电路的其它实施例可以包括不同地布置的电感或电容网络或可以包括无源网络，所述无源网络包括电感器、电容器和/或电阻器的各种组合，其中一些无源部件可以是固定值部件并且一些无源部件可以是可变值部件(例如，可变电感器、可变电容器和/或可变电阻器)。另外，双端可变阻抗匹配电路可以包括有源装置(例如，晶体管)，所述有源装置将无源部件切换到网络中和网络外以更改电路所提供的整体阻抗变换。

现在将结合图11来描述除霜系统的特定物理配置。更具体地说，图11是根据示例实施例的除霜系统1100的横截面侧视图。在实施例中，除霜系统1100总体上包括除霜腔1174、用户界面(未示出)、系统控制器1130、RF信号源1120、电源和偏置电路系统(未示出)、功率检测电路系统1180、可变阻抗匹配网络1160、第一电极1170和第二电极1172。根据实施例，系统控制器1130、RF信号源1120、电源和偏置电路系统和功率检测电路系统1180可以形成第一模块(例如，图13的RF模块1300)的一部分，并且可变阻抗匹配网络1160可以形成第二模块(例如，图12A的模块1200或图12B的模块1240)的一部分。此外，在一些实施例中，除霜系统1100可以包括一个或多个重量传感器1190、一个或多个温度传感器和/或一个或多个IR传感器1192。

在实施例中，除霜系统1100容纳在容纳结构1150中。根据实施例，容纳结构1150可以限定两个或更多个内部区域，如除霜腔1174和电路容置区域1178。容纳结构1150包括底壁、顶壁和侧壁。容纳结构1150的壁中的一些的内表面的一部分可以限定除霜腔1174。除霜腔1174包括电容除霜布置，所述电容除霜布置具有通过空气腔分开的第一平行板电极1170和第二平行板电极1172，所述空气腔可以放置待除霜的负荷1164。例如，第一电极1170可以定位在空气腔上方，并且在单端系统实施例中，第二电极1172可以由容纳结构1150的导电部分(例如，容纳结构1150的底壁的一部分)提供。可替代地，在单端或双端系统实施例中，第二电极1172可以如所示出的由不同于容纳结构1150的导电板形成。根据实施例，可以采用一个或多个非导电支撑结构1154将第一电极1170悬挂在空气腔上方，以便将第一电极1170与容纳结构1150电隔离并且相对于空气腔以固定物理取向固持第一电极1170。此外，为了避免负载1164与第二电极1172之间的直接接触，可以将非导电支撑和屏障结构1156定位在容纳结构1150的底表面之上。

根据实施例，容纳结构1150至少部分由导电材料形成，并且容纳结构的一个或多个导电部分可以接地以便为系统的各个电气部件提供接地参考。可替代地，容纳结构1150的对应于第二电极1172的至少一部分可以由导电材料形成并且接地。

当包括在系统1100中时，一个或多个重量传感器1190定位在负载1164下。一个或多个重量传感器1190被配置成向系统控制器1130提供负荷1164的重量的估值。可以将一个或多个温度传感器和/或一个或多个IR传感器1192定位在使负荷1164的温度能够在除霜操作之前、期间和之后均被感测到的位置。根据实施例，一个或多个温度传感器和/或一个或多个IR传感器1192被配置成向系统控制器1130提供负载温度估值。

在实施例中，系统控制器1130、RF信号源1120、电源和偏置电路系统(未示出)、功率检测电路系统1180和可变阻抗匹配网络1160的各个部件中的部分或全部可以耦合到容纳结构1150的电路容置区域1178内的一个或多个公共基板(例如，基板1152)。例如，上文列出的部件中的部分或全部可以包括在RF模块(例如，图13的RF模块1300)和可变阻抗匹配电路模块(例如，图12A的模块1200或图12B的模块1240的变型)中，所述RF模块和所述可变阻抗匹配电路模块容置在容纳结构1150的电路容置区域1178内。根据实施例，系统控制器1130通过公共基板1152上或内的各个导电互连和/或通过未示出的各个电缆(例如，同轴电缆)耦合到用户界面、RF信号源1120、可变阻抗匹配网络1160和功率检测电路系统1180。此外，在实施例中，功率检测电路系统1180沿着RF信号源1120的输出端与输入端之间的传输路径1148耦合到可变阻抗匹配网络1160。例如，基板1152(或限定RF模块1300或可变阻抗匹配网络模块1200、1240的基板)可以包括微波或RF层压件、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、陶瓷砖或另一种类型的基板。在各个替代性实施例中，各个部件可以通过基板与部件之间的电气互连耦合到不同的基板。在又其它替代性实施例中，部分或全部部件可以耦合到腔壁，而非耦合到不同的基板。

在实施例中，在单端或双端实施例中，第一电极1170通过可变阻抗匹配网络1160和传输路径1148电耦合到RF信号源1120。在双端实施例中，第二电极1172也通过可变阻抗匹配网络1160和传输路径1148电耦合到RF信号源1120。如先前所讨论的，可变阻抗匹配网络1160的单端实施例可以包括单端可变电感网络(例如，图4A的网络400)或单端可变电容网络(例如，图4B的网络440)。可替代地，可变阻抗匹配网络1160的双端实施例可以包括双端可变电感网络(例如，图8的网络800、图9的网络900)或双端可变电容网络(例如，图10的网络1000)。在实施例中，可变阻抗匹配网络1160实施为模块(例如，图12A的模块1200、图12B的模块1240中的一个)或耦合到公共基板1152并位于电路容置区域1178内。导电结构(例如，导电通孔、迹线、电缆、电线和其它结构)可以在电路容置区域1178内的电路系统与电极1170、1172之间提供电气通信。

根据各个实施例，与本文所讨论的单端或双端可变阻抗匹配网络相关联的电路系统可以以一个或多个模块的形式实施，其中“模块”在本文中被限定为耦合到公共基板的电气部件的组件。例如，图12A和图12B是根据两个示例实施例的包括双端可变阻抗匹配网络(例如，图8到图10的网络800、900、1000)的模块1200、1240的例子的透视图。更具体地说，图12A示出了容置可变电感阻抗匹配网络(例如，图8的网络800、图9的网络900)的模块1200，并且图12B示出了容置可变电容阻抗匹配网络(例如，图10的网络1000)的模块1240。

模块1200、1240中的每一个均包括具有前侧1206、1246和相反的后侧1208、1248的印刷电路板(PCB)1204、1244。PCB 1204、1244由一个或多个电介质层和两个或更多个印刷导电层形成。导电通孔(图12A、图12B中不可见)可以在多个导电层之间提供电连接。在前侧1206、1246，由第一印刷导电层形成的多个印刷导电迹线在耦合到PCB 1204、1244的前侧1206、1246的各个部件之间提供电连接。类似地，在后侧1208、1248，由第二印刷导电层形成的多个印刷导电迹线在耦合到PCB1204、1244的后侧1208、1248的各个部件之间提供电连接。

根据实施例，每个PCB 1204、1244容置RF输入连接器1238、1278(例如，耦合到后侧1208、1248并且因此在图12A、图12B中不可见，但是对应于图7的连接器738)和平衡-不平衡转换器1274、1284(例如，耦合到后侧1208、1248并且因此在图12A、图12B中不可见，但是对应于图7的平衡-不平衡转换器774)。输入连接器1238、1278被配置成通过如同轴电缆或其它类型的导体等连接(例如，图7的连接728-3)电连接到RF子系统(例如，图3的子系统310、图7的子系统710)。在此类实施例中，由平衡-不平衡转换器1274、1284从RF输入连接器1238、1278接收的不平衡RF信号被转换成平衡信号，所述平衡信号通过一对平衡导体(例如，图7的连接728-4)提供到双端输入端，所述双端输入端包括第一输入端1201-1或1241-1和第二输入端1201-2或1242-2。输入连接器1238、1278与平衡-不平衡转换器1274、1284之间的连接以及平衡-不平衡转换器1274、1284与输入端1201-1、1201-2、1241-1、1241-2之间的连接各自可以使用PCB 1204、1244上形成的导电迹线和通孔来实施。在替代性实施例中，如上文中所讨论的，替代性实施例可以包括平衡放大器(例如，图7的平衡放大器724')，所述平衡放大器在可以直接耦合到输入端1201-1、1201-2、1241-1、1241-2的连接(例如，图7的连接器728-1')上产生平衡信号。在此类实施例中，平衡-不平衡转换器1274、1284可以不包含在模块1200、1240内。

此外，每个PCB 1204、1244容置与双端可变阻抗匹配网络(例如，图7到图10的网络772、800、900、1000)相关联的电路系统。先参考图12A，图12A对应于容置可变电感阻抗匹配网络(例如，图8的网络800、图9的网络900)的模块1200，PCB 1204所容置的电路系统包括：双端输入端1201-1、1201-2(例如，图9的输入端901-1、901-2)；双端输出端1202-1、1202-2(例如，图9的输出端902-1、902-2)；串联耦合在双端输入端的第一输入端1201-1与双端输出端的第一输出端1202-1之间的第一多个电感器1211、1212、1213、1214、1215(例如，图9的电感器911到915)；串联耦合在双端输入端的第二输入端1201-2与双端输出端的第二输出端1202-2之间的第二多个电感器1216、1217、1218、1219、1220(例如，图9的电感器916到920)；串联耦合在第一输入端1201-1与第二输入端1201-2之间的第三多个电感器(在图12A的视图中不可见，但是对应于例如图9的电感器921到923)；以及耦合在节点1225与1226(例如，节点925、926)之间的一个或多个额外的电感器1224(例如，图9的电感器924)。

多个开关或继电器(例如，在图12的视图中不可见，但是对应于例如图9的开关931到934、936到939、941、943)也耦合到PCB 1204。例如，所述多个开关或继电器可以耦合到PCB 1204的前侧1206或后侧1208。在实施例中，开关或继电器中的每一个在电感器1211到1214、1216到1219或电感器(例如，图9的电感器921、923)中的一个的两端并联连接在输入端1202-1与1202-2之间。控制连接器1230耦合到PCB 1204，并且控制连接器1230的导体电耦合到导电迹线1232以向开关提供控制信号(例如，图9的控制信号951到954、956到959、961、963)并且因此将电感器切换到电路中或电路外，如前所述。如图12A中所示，固定值电感器1215、1220(例如，图9的电感器915、920)可以由相对较大的线圈形成，但是所述固定值电感器也可以使用其它结构来实施。另外，如图12A的实施例所示，对应于输出端1202-1、1202-2的导电特征可以相对较大并且可以伸长以直接附接到系统的电极(例如，图7的电极740、750)。

现在参考图12B，图12B对应于容置可变电容阻抗匹配网络(例如，图10的网络1000)的模块1240，PCB 1244所容置的电路系统包括：双端输入端1241-1、1241-2(例如，图10的输入端1001-1、1001-2)；双端输出端1242-1、1242-2(例如，图10的输出端1002-1、1002-2)；包括耦合在双端输入端的第一输入端1241-1与第一中间节点1265(例如，图10的节点1025)之间的第一可变电容网络(例如，图10的网络1011)的第一多个电容器1251、1252(例如，图10的电容器1012、1013)；包括耦合在双端输入端的第二输入端1241-2与第二中间节点1266(例如，图10的节点1026)之间的第二可变电容网络(例如，图10的网络1016)的第二多个电容器1256、1257(例如，图10的电容器1017、1018)；耦合在节点1265与1266(例如，节点1025、1026)之间的第三多个电容器1258、1259(例如，图10的电容器1023、1024)；以及耦合在节点1265和1266与输出端1242-1、1242-2之间的一个或多个额外的电感器1255、1260(例如，图10的电感器1015、1020)。

所述第一多个电容器、所述第二多个电容器和所述第三多个电容器各自包括固定电容器1251、1256、1258(例如，图10的电容器1012、1017、1023)和构成可变电容器(例如，可变电容器1013、1018、1024)的一组一个或多个电容器1252、1257、1259。每组可变电容器1252、1257、1259可以使用如图5的网络500等电容网络来实施。多个开关或继电器(例如，在图12B的视图中不可见，但是对应于例如图5的开关551到554)也可以耦合到PCB 1244。例如，所述多个开关或继电器可以耦合到PCB 1244的前侧1246或后侧1248。开关或继电器中的每一个与和可变电容器1252、1257、1259相关联的电容器中的一个不同的电容器的一端串联电连接。控制连接器1290耦合到PCB 1244，并且控制连接器(图12B中未示出)的导体电耦合到PCB 1244内的导电迹线以向开关提供控制信号(例如，图5的控制信号561到564)并且因此将电容器切换到电路中或电路外，如前所述。

如图12B所示，固定值电感器1255、1260(例如，图10的电感器1015、1020)电耦合在中间节点1265和1266与输出端1242-1、1242-2之间。电感器1255、1260可以由相对较大的线圈形成，但是所述电感器也可以使用其它结构来实施。另外，如图12B的实施例所示，对应于输出端1242-1、1242-2的导电特征可以相对较大并且可以伸长以直接附接到系统的电极(例如，图7的电极740、750)。根据实施例且如图12B所示，电感器1255、1260被布置成使得其主轴线彼此垂直(即，延伸穿过电感器1255、1260的中心的轴线处于约90度角)。这可能导致电感器1255、1260之间的电磁耦合大大降低并且与电感器1255、1260并联布置的配置相比可能提高性能。在其它实施例中，电感器1255、1260可以被布置成成使得其主轴线平行或可以以其它角度偏移进行布置。

在各个实施例中，与RF子系统(例如，图3的子系统310、图7的子系统710)相关联的电路系统也可以以一个或多个模块的形式实施。例如，图13是根据示例实施例的包括RF子系统(例如，图3的子系统310、图7的子系统710)的RF模块1300的透视图。RF模块1300包括耦合到接地基板1304的PCB 1302。接地基板1304为PCB 1302提供结构支撑并且还为耦合到PCB 1302的各个电气部件提供电气接地参考和散热功能。

根据实施例，PCB 1302容置与RF子系统(例如，图3的子系统310、图7的子系统710)相关联的电路系统。因此，PCB 1302所容置的电路系统包括系统控制器电路系统1312(例如，对应于图3的系统控制器312、图7的系统控制器712)、RF信号源电路系统1320(例如，对应于包括RF信号发生器322和功率放大器324、325的图3的RF信号源320、包括RF信号发生器722和功率放大器724的图7的RF信号源720)、功率检测电路系统1330(例如，对应于图3的功率检测电路系统330、图7的功率检测电路系统730)和阻抗匹配电路系统1334(例如，对应于图3的第一匹配电路系统334、图7的第一匹配电路系统734)。

在图13中的实施例中，系统控制器电路系统1312包括处理器IC和存储器IC，RF信号源电路系统1320包括信号发生器IC和一个或多个功率放大器装置，功率检测电路系统1330包括功率耦合器装置，并且阻抗匹配电路系统1334包括连接起来形成阻抗匹配网络的多个无源部件(例如，电感器1335、1336和电容器1337)。电路系统1312、1320、1330、1334和各个子部件可以通过PCB 1302上的导电迹线电耦合在一起，如先前参考结合图3、图7讨论的各个导体和连接所讨论的。

在一些实施例中，RF模块1300还包括多个连接器1316、1326、1338、1380。例如，连接器1380可以被配置成与包括用户界面(例如，图3的用户界面380、图7的用户界面780)和其它功能的主机系统连接。连接器1316可以被配置成与可变匹配电路(例如，图3的电路372、图7的电路772)连接以向电路提供控制信号，如前所述。连接器1326可以被配置成连接到电源以接收系统功率。最后，连接器1338(例如，图3的连接器336、图7的连接器736)可以被配置成连接到同轴电缆或其它传输线，所述同轴电缆或所述传输线使RF模块1300能够(例如，通过图3的导体328-2、图7的导体728-3的同轴电缆实施)电连接到可变匹配子系统(例如，图3的子系统370、图7的子系统770)。在替代性实施例中，可变匹配子系统(例如，图3的可变匹配网络370、图7的平衡-不平衡转换器774和/或可变匹配电路772)还可以整合到PCB 1302上，其中外壳连接器1336可以不包含在模块1300内。也可以对RF模块1300的布局、子系统和部件进行其它变型。

RF模块(例如，图13的模块1300)和可变阻抗匹配网络模块(例如，图12A的模块1200、图12B的模块1240)的实施例可以电连接在一起并且与其它部件连接以形成除霜设备或系统(例如，图1的设备100、图2的设备200、图3的设备300、图7的设备700、图11的设备1100)。例如，可以通过如同轴电缆等连接(例如，图7的导体728-3)在RF连接器1338(图13)与RF连接器1238(图12A)或RF连接器1278(图12B)之间进行RF信号连接，并且可以通过如多导体电缆等连接(例如，图7的导体716)在连接器1316(图13)与连接器1230(图12A)或连接器1290(图12B)之间进行控制连接。为了进一步组装系统，主机系统或用户界面可以通过连接器1380连接到RF模块1300，电源可以通过连接器1326连接到RF模块1300，并且电极(例如，图7的电极740、750)可以连接到输出端1202-1、1202-2(图12A)或1242-1、1242-2(图12B)。当然，上述组件还将物理连接到各个支撑结构和其它系统部件，使得电极以固定的关系彼此固持在除霜腔(例如，图1的腔110、图3的腔360、图7的腔760)两端，并且除霜设备可以整合到较大的系统(例如，图1的系统100、图2的系统200)内。

由于已经描述了除霜系统的电气和物理方面的实施例，因此现在将结合图14和图15来描述用于操作此类除霜系统的方法的各个实施例。更具体地说，图14是根据示例实施例的用动态负载匹配来操作除霜系统(例如，图1的系统100、图2的系统210、220、图3的系统300、图7的系统700、图11的系统1100)的方法的流程图。

在框1402中，方法可以开始于，系统控制器(例如，图3的系统控制器312、图7的系统控制器712、图11的系统控制器1130)接收除霜操作应当开始的指示。可以例如在用户已经将负载(例如，图3的负载364、图7的负载764、图11的负载1164)放置在系统的除霜腔(例如，图3的腔360、图7的腔760、图11的腔1174)中、密封(例如，通过关闭门或抽屉)并按下(例如，图3的用户界面380、图7的用户界面780的)开始按钮之后接收此类指示。在实施例中，腔的密封可以接合一个或多个安全互锁机构，所述一个或多个安全互锁机构在接合时指示供应到腔的RF功率基本上不会泄漏到腔外的环境中。如稍后将描述的，安全互锁机构的脱离接合可能使系统控制器立即暂停或终止除霜操作。

根据各个实施例，系统控制器任选地可以接收指示负载类型(例如，肉类、液体或其它材料)、初始负载温度和/或负载重量的额外输入。例如，可以通过与用户界面的交互(例如，由用户从识别的负载类型的列表中进行选择)从用户接收关于负载类型的信息。可替代地，系统可以被配置成扫描在负载外部可视的条形码或从负载上或嵌入负载内的RFID装置接收电子信号。可以例如从系统的一个或多个温度传感器和/或IR传感器(例如，图3的传感器390、图7的传感器792、790、图11的传感器1192)接收关于初始负载温度的信息。可以例如通过与用户界面的交互从系统或者从系统的重量传感器(例如，图3的传感器390、图7的传感器792、790、图11的传感器1190)接收关于负载重量的信息。如上文所指示的，对指示负载类型、初始负载温度和/或负载重量的输入的接收是任选的，并且系统可替代地可能不接收这些输入中的部分或全部。

在框1404中，系统控制器向可变匹配网络(例如，图3的网络370、图4A的网络400、图4B的网络440、图7的网络772、图8的网络800、图9的网络900、图10的网络1000、图11的网络1160)提供控制信号以确立可变匹配网络的初始配置或状态。如结合图4A、图4B、图5A、图5B和图8到图10详细描述的，控制信号影响可变匹配网络内的各个电感和/或电容(例如，图4A的电感410、411、414、图8的电感811、816、821和图4B的电容444、448、图10的电容1013、1018、1024)的值。例如，控制信号可以影响旁路开关(例如，图5A的开关511到514、图5B的开关551到554、图9的开关931到934、936到939、941、943)的状态，所述状态响应于来自系统控制器的控制信号(例如，图5A的控制信号521到524、图5B的控制信号561到564、图9的控制信号951到954、956到959、961、963)。

同样如先前所讨论的，可变匹配网络的第一部分可以被配置成为RF信号源(例如，图3的RF信号源320、图7的RF信号源720、图11的RF信号源1120)或末级功率放大器(例如，图3的功率放大器325、图7的功率放大器724)提供匹配，并且可变匹配网络的第二部分可以被配置成为腔(例如，图3的腔360、图7的腔760、图11的腔1160)加负载(例如，图3的负载364、图7的负载764、图11的负载1164)提供匹配。例如，参考图4A，第一并联可变电感网络410可以被配置成提供RF信号源匹配，并且第二并联可变电感网络416可以被配置成提供腔加负载匹配。参照图4B，第一可变电容网络442结合第二可变电容网络446均可以被配置成提供RF信号源与腔加负载之间的最佳匹配。

已经观察到，冻结负载的最佳初始整体匹配(即，最大RF功率量由负载吸收的匹配)通常针对匹配网络的腔匹配部分具有相对较高的电感并且针对匹配网络的RF信号源匹配部分具有相对较低的电感。例如，图15是图表，绘制了通过两种不同负载的除霜操作进行的最优腔匹配设置相对于RF信号源匹配设置，其中迹线1510对应于第一负载(例如，具有地域类型、重量等等)，并且迹线1520对应于第二负载(例如，具有第二类型、重量等等)。在图15中，通过点1512和点1522来分别指示这两种负载在除霜操作开始时(例如，当负载冻结时)的最优初始匹配设置。如可见到的，点1512和电1522均指示相对较高的腔匹配设置相比于相对较低的RF源匹配设置。参考图4A的实施例，这转化为用于可变电感网络416的相对较高的电感和用于可变电感网络410的相对较低的电感。参考图8的实施例，这转化为用于可变电感网络811和816的相对较高电感和用于可变电感网络821的相对较低电感。

根据实施例，为了在框1404中确立可变匹网络的初始配置或状态，系统控制器向第一可变电感网络和第二可变电感网络(例如，图4A的网络410、411)发送控制信号以使用于RF信号源匹配的可变电感网络(例如，网络410)具有相对较低的电感并且使用于腔匹配的可变电感网络(例如，网络411)具有相对较高的电感。系统控制器可以基于系统控制器已知的先验负载类型/重量/温度来确定将电感设定为多低或多高。如果系统控制器无可用的先验负载类型/重量/温度信息，则系统控制器可以选择相对较低的默认电感用于RF信号源匹配和相对较高的默认电感用于腔匹配。

然而，假设系统控制器具有关于负载特性的先验信息，则系统控制器可以试图在最优初始匹配点附近确立初始配置。例如且再参考图15，第一类型负载的最优初始匹配点1512的腔匹配(例如，由图4A的网络411或图8的网络811/816实施)为网络最大值的约80％，并且RF信号源匹配(例如，通过图4A的网络410或图8的网络821实施)为网络最大值约的10％。假设可变电感网络具有与例如图5的网络500类似的结构并且假设来自上表1的状态然后适用于第一类型负载，系统控制器可以初始化可变电感网络，使得腔匹配网络(例如，网络411或811/816)具有状态12(即，网络411或811/816的最大可能电感的约80％)，并且RF信号源匹配网络(例如，网络410或821)具有状态2(即，网络410的最大可能电感的约10％)。相反，第二类型负载的最优初始匹配点1522的腔匹配(例如，由网络411或811/816实施)为网络最大值的约40％，并且RF信号源匹配(例如，通过网络410或821实施)为网络最大值约的10％。因此，对于第二类型负载，系统控制器可以初始化可变电感网络，使得腔匹配网络(例如，网络411或811/816)具有状态6(即，网络411或811/816的最大可能电感的约40％)，并且RF信号源匹配网络(例如，网络410或821)具有状态2(即，网络410或821的最大可能电感的约10％)。通常，在除霜操作期间，以相反的方式对RF信号源匹配网络和腔匹配网络的阻抗值进行调整。换句话说，当RF信号源匹配网络的阻抗值减小时，腔匹配网络的阻抗值增大，反之亦然。虽然未在本文中详细地描述，但是可以执行类似的调整过程以控制可变电容网络实施例(例如，图4B的网络440和图10的网络1000)所提供的匹配。

再参考图14，一旦确立初始可变匹配网络配置，系统控制器就可以执行在必要时调整可变阻抗匹配网络的配置以基于指示匹配质量的实际测量找到可接受的或最佳匹配的过程1410。根据实施例，这个过程包括：在框1412中，使RF信号源(例如，图3的RF信号源320、图7的RF信号源720、图11的RF信号源1120)通过可变阻抗匹配网络向一个或多个电极(例如，图3的第一电极340或图7的电极740、750和图11的电极1170、1172)供应相对较低功率的RF信号。系统控制器可以通过控制信号来控制到电源和偏置电路系统(例如，图3的电路系统326、图7的电路系统726)的RF信号功率电平，其中控制信号使电源和偏置电路系统向放大器(例如，图3的放大器级324、325、图7的放大器级724)提供与期望的信号功率电平一致的电源电压和偏置电压。例如，相对较低功率的RF信号可以是功率电平在约10W到约20W的范围内的信号，但是可替代地，可以使用不同的功率电平。期望匹配调整过程1410期间的相对较低功率电平信号降低损坏腔或负载(例如，如果初始匹配引起高反射功率的话)的风险并且降低损坏可变电感网络的切换部件(例如，由于开关接触两端形成电弧)的风险。

在框1414中，功率检测电路系统(例如，图3的功率检测电路系统330、图7的功率检测电路系统730、730'、730”、图11的功率检测电路系统1180)然后测量沿着RF信号源与一个或多个电极之间的传输路径(例如，图3的路径328、图7的路径728、图11的路径1148)的反射功率和(在一些实施例中)前向功率并且将那些测量结果提供到系统控制器。系统控制器然后可以确定反射信号功率与前向信号功率的比值并且可以基于比值来确定系统的S11参数。在实施例中，系统控制器可以存储接收的功率测量结果(例如，接收的反射功率测量结果、接收的前向功率测量结果或两者)和/或计算的比值和/或S11参数以用于将来的评估或比较。

在框1416中，系统控制器可以基于反射功率测量结果和/或反射与前向信号功率比和/或S11参数来确定可变阻抗匹配网络所提供的匹配是否是可接受的(例如，反射功率低于阈值或者比值为10％或更小或者测量结果或值与其它某些标准进行有利比较)。可替代地，系统控制器可以被配置成确定匹配是否是“最佳”匹配。可以例如通过迭代地测量所有可能阻抗匹配网络配置(或至少阻抗匹配网络配置的限定子集)的反射RF功率(以及在一些实施例中，前向反射RF功率)并确定配置是否产生最低反射RF功率和/或最低发射与前向功率比来确定“最佳”匹配。

当系统控制器确定匹配不可接受或不是最佳匹配时，系统控制器可以在框1418中通过重新配置可变阻抗匹配网络来调整匹配。例如，这可以通过向可变阻抗匹配网络发送控制信号来实现，所述控制信号使网络增大和/或减小网络内的可变电感(例如，通过使可变电感网络410、411、811、816、821(图4A、图8)或可变电容网络442、446、1011、1016、1021(图4B、图10)具有不同电感或电容状态，或通过将电感器501到504、911到914、916到919、921、923(图5A、图9)电容器541到544(图5B)切换到电路中或电路外)。在重新配置可变电感网络之后，可以迭代地执行框1414、1416和1418，直到在框1416中确定可接受或最佳匹配。

一旦可接受或最佳匹配确定，除霜操作就可以开始。开始除霜操作包括：在框1420中，将RF信号源(例如，图3的RF信号源320、图7的信号源720、图11的信号源1120)供应的RF信号的功率增大到相对较高功率的RF信号。再一次，系统控制器可以通过控制信号来控制到电源和偏置电路系统(例如，图3的电路系统326、图7的电路系统726)的RF信号功率电平，其中控制信号使电源和偏置电路系统向放大器(例如，图3的放大器级324、325、图7的放大器级724)提供与期望的信号功率电平一致的电源电压和偏置电压。例如，相对较高功率的RF信号可以是功率电平在约50W到约500W的范围内的信号，但是可替代地，可以使用不同的功率电平。

在框1422中，功率检测电路系统(例如，图3的功率检测电路系统330、图7的功率检测电路系统730、730'、730”、图11的功率检测电路系统1180)然后测量沿着RF信号源与一个或多个电极之间的传输路径(例如，图3的路径328、图7的路径728、图11的路径1148)的反射功率和在一些实施例中前向功率并且将那些测量结果提供到系统控制器。系统控制器再次可以确定反射信号功率与前向信号功率的比值并且可以基于比值来确定系统的S11参数。在实施例中，系统控制器可以存储接收的功率测量结果和/或计算的比值和/或S11参数以用于将来的评估或比较。根据实施例，可以在相当高的频率(例如，大约几毫秒)或相当低的频率(例如，大约几秒)下进行前向功率和反射功率的周期性测量。例如，用于进行周期性测量的相当低的频率可以为每隔10秒到20秒测量一次的速率。

在框1424中，系统控制器可以基于一个或多个反射信号功率测量结果、一个或多个计算的反射与前向信号功率比和/或一个或多个计算S11参数来确定可变阻抗匹配网络所提供的匹配是否是可接受的。例如，系统控制器可以使用单个反射信号功率测量结果、单个计算的反射与前向信号功率比或单个计算的S11参数来进行此确定或者可以对多个先前接收的反射信号功率测量结果、先前计算的反射与前向功率比或先前计算的S11参数的取平均(或其它计算)来进行此确定。为了确定匹配是否是可接受的，系统控制器可以比较接收的反射信号功率、计算的比值和/或S11参数与例如一个或多个对应阈值。例如，在一个实施例中，系统控制器可以比较接收的反射信号功率与例如是前向信号功率的5％(或其它某个值)的阈值。低于前向信号功率5％的反射信号功率可以指示匹配仍是可接受的，并且5％以上的比值可以指示匹配不再是可接受的。在另一个实施例中，系统控制器可以比较计算的反射与前向信号功率与阈值10％(或其它某个值)。低于10％的比值可以指示匹配仍是可接受的，并且10％以上的比值可以指示匹配不再是可接受的。当测量的反射功率或计算的比值或S11参数大于对应阈值(即，比较是不利的)从而指示不可接受的匹配时，那么系统控制器可以通过再次执行过程1410来启动可变阻抗匹配网络的重新配置。

如先前所讨论的，可变阻抗匹配网络提供的匹配在除霜操作过程中可能由于负载(例如，图3的负载364、图7的负载764、图11的负载1164)升温时负载的阻抗变化而降级。已经观察到，在除霜操作过程中，可以同调整腔匹配电感或电容或通过还调整RF信号源电感或电容来维持最优腔匹配。再参考图15，例如，除霜操作结束时第一类型负载的最优匹配通过点1514指示，并且除霜操作结束时第二类型负载的最优匹配通过点1524指示。在这两种情况下，例如，跟踪除霜操作的启动与完成之间的最优匹配总体上涉及减小腔匹配的电感和增大RF信号源匹配的电感。

根据实施例，在重新配置可变阻抗匹配网络的迭代过程1410中，系统控制器可以将此趋势考虑在内。更具体地说，当在框1418中通过重新配置可变阻抗匹配网络来调整匹配时，系统控制器最初可以为对应于较低电感(用于腔匹配或图4A的网络411)和较高电感(用于RF信号源匹配或图4B的网络410)的腔匹配和RF信号源匹配选择可变电感网络的状态。在利用腔和RF信号源的可变电容网络的实施例中，可以执行类似过程。通过选择趋于遵循预期的最优匹配轨迹(例如，图15所示的那些)的阻抗，与不将这些趋势考虑在内的重新配置过程相比，可以减少执行可变阻抗匹配网络重新配置过程1410的时间。

在替代性实施例中，系统控制器反而可以迭代地测试每个相邻配置以试图确定可接受的配置。例如，再次参考上表1，如果电流配置对应于腔匹配网络的状态12和RF信号源匹配网络的状态3，则系统控制器可以针对腔匹配网络测试状态11和/或13并且可以针对RF信号源匹配网络测试状态2和/或4。如果这些测试未产生有利结果(即，可接受的匹配)，则系统控制器可以针对腔匹配网络测试状态10和/或14并且可以针对RF信号源匹配网络测试状态1和/或5等等。

实际上，存在系统控制器可以用于将系统重新配置成具有可接受的阻抗匹配的各种不同的搜索方法，所述搜索方法包括测试所有可能的可变阻抗匹配网络配置。搜索可接受的配置的任何合理方法被视为落入本发明主题的范围内。在任何情况下，一旦在框1416中确定可接受的匹配，就在框1414中重新开始除霜操作，并且过程继续迭代。

参考回框1424，当系统控制器基于一个或多个反射功率测量结果、一个或多个计算的反射与前向信号功率比和/或一个或多个计算的S11参数确定由可变阻抗匹配网络提供的匹配仍可接受(例如，反射功率测量结果、计算的比值或S11参数小于对应阈值或比较是有利的)时，系统可以在框1426中评估退出条件是否已经发生。实际上，确定退出条件是否已经发生可以是中断驱动过程，所述中断驱动过程可以发生在除霜过程期间的任何点处。然而，为了将其包括在图14的流程图中，过程被示出为在框1424之后发生。

在任何情况下，若干条件可以保证停止除霜操作。例如，当安全互锁被打破时，系统可以确定退出条件已经发生。可替代地，在用户设定的计时器期满(例如，通过图3的用户界面380、图7的用户界面780)或由系统控制器基于系统控制器对除霜操作应当执行多久的估计确立的计时器期满时，系统可以确定退出条件已经发生。在又另一个替代性实施例中，系统可以以其它方式检测除霜操作的完成。

如果退出条件已经发生，则除霜操作可以通过迭代地执行框1422和框1424(以及匹配网络重新配置过程1410，在必要时)继续。当退出条件已经发生时，那么在框1428中，系统控制器使RF信号源进行的RF信号供应中断。例如，系统控制器可以禁用RF信号发生器(例如，图3的RF信号发生器322、图7的RF信号发生器722)和/或可以使电源和偏置电路系统(例如，图3的电路系统326、图7的电路系统726)中断电源电流的提供。另外，系统控制器可以向用户界面(例如，图3的用户界面380、图7的用户界面780)发送信号，所述信号使用户界面产生退出条件的用户可感知标记(例如，通过在显示装置上显示“门打开”或“完成”或提供可听音)。然后，方法可以结束。

应理解，与图14所描绘的框相关联的操作的顺序对应于示例实施例并且不应被解释为将操作次序仅限于所示顺序。相反，一些操作可以按不同顺序执行和/或一些操作可以并行地执行。

本文中包含的各图所示的连接线旨在表示各个元件之间的功能关系和/或物理耦合。应注意，本主题的实施例中可以存在许多替代性或额外的功能关系或物理连接。另外，某些术语仅出于参考的目的也在本文中使用并且因此不旨在是限制性的，并且术语“第一”、“第二”和提及结构的其它此类数字术语并不暗示次序或顺序，除非上下文清楚地指出。

如本文所使用的，“节点”意指存在给定信号、逻辑电平、电压、数据模式、电流或数量的任何内部或外部参考点、连接点、结点、信号线、导电元件等等。此外，可以通过一个物理元件来实现两个或更多个节点(并且两个或更多个信号即便在公共节点处接收或输出也可以被多路复用、调制或以其它方式进行区分)。

前面的描述是指元件或节点或特征被“连接”或“耦合”在一起。如本文所使用的，除非另有明确规定，否则“连接”意指一个元件与另一个元件直接连接(或直接连通)，但不一定是机械地。同样，除非另有明确规定，否则“耦合”意指一个元件与另一个元件直接或间接连接(或直接或间接连通)，但不一定是机械地。因此，虽然附图所示的示意图描绘了元件的一个示例性布置，但是所描绘主题的实施例中可以存在额外的介入元件、装置、特征或部件。

一种阻抗匹配网络的实施例包括：第一输入节点和第二输入节点；第一输出节点和第二输出节点；第一可变电容器和第一电感器，其串联耦合在所述第一输入节点与所述第一输出节点之间，第一中间节点在所述第一可变电容器与所述第一电感器之间；第二可变电容器和第二电感器，其串联耦合在所述第二输入节点与所述第二输出节点之间，第二中间节点在所述第二可变电容器与所述第二电感器之间；以及第三可变电容器，其耦合在所述第一中间节点与所述第二中间节点之间。

一种耦合到用于容纳负载的腔的热增加系统的实施例包括：射频(RF)信号源；传输路径；阻抗匹配网络；功率检测电路系统；以及控制器。所述RF信号源被配置成供应RF信号。所述传输路径电耦合在所述RF信号源与定位在所述腔两端的第一电极和第二电极之间。所述阻抗匹配网络沿着所述传输路径电耦合。所述阻抗匹配网络包括：第一输入节点和第二输入节点；第一输出节点和第二输出节点；第一可变电容器，其耦合在所述第一输入节点与所述第一输出节点之间；以及第二可变电容器，其耦合在所述第二输入节点与所述第二输出节点之间。所述功率检测电路系统被配置成检测沿着所述传输路径的反射信号功率。所述控制器被配置成基于所述反射信号功率来修改所述阻抗匹配网络的所述第一可变电容器和所述第二可变电容器的电容值以降低所述反射信号功率并最大化前向信号功率。

一种操作包括腔的热增加系统的方法包括：由射频RF信号源向传输路径供应一个或多个RF信号，所述传输路径电耦合在所述RF信号源与定位在所述腔两端的第一电极和第二电极之间。所述传输路径包括双端可变阻抗匹配网络，所述双端可变阻抗匹配网络包括：第一输入端和第二输入端；第一输出端和第二输出端；第一可变电容器，其连接在所述第一输入端与所述第一输出端之间；以及第二可变电容器，其连接在所述第二输入端与所述第二输出端之间。所述方法另外包括：由功率检测电路系统检测沿着所述传输路径的反射信号功率；以及由控制器修改所述阻抗匹配网络的所述第一可变电容器和所述第二可变电容器的电容值以降低所述反射信号功率。

尽管前述详细描述中已经呈现了至少一个示例性实施例，但是应了解，存在大量变型。还应了解，本文所描述的一个或多个示例性实施例不旨在以任何方式限制所要求保护的主题的范围、适用性或配置。相反，前述详细描述将为本领域技术人员提供用于实施一个或多个所描述实施例的便利途径。应理解，可以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做出各种改变，所述范围包含提交本专利申请时的已知等同物和可预知等同物。

Claims (10)

1.一种阻抗匹配网络(1000，1240)，其特征在于，包括：

第一输入节点(1001-1，1241-1)和第二输入节点(1001-2，1241-2)；

第一输出节点(1242-1)和第二输出节点(1242-2)；

第一可变电容器(1013，1252)和第一电感器(1015，1255)，其串联耦合在所述第一输入节点与所述第一输出节点之间，所述第一可变电容器与所述第一电感器之间具有第一中间节点(1025，1265)；

第二可变电容器(1018，1257)和第二电感器(1020，1260)，其串联耦合在所述第二输入节点与所述第二输出节点之间，所述第二可变电容器与所述第二电感器之间具有第二中间节点(1026，1266)；以及

第三可变电容器(1024，1259)，其耦合在所述第一中间节点与所述第二中间节点之间。

2.根据权利要求1所述的阻抗匹配网络，其特征在于，进一步包括：

第一固定电容器(1012，1251)，其与所述第一可变电容器并联耦合；

第二固定电容器(1017，1256)，其与所述第二可变电容器并联耦合；以及

第三固定电容器(1023，1258)，其与所述第三可变电容器并联耦合。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的阻抗匹配网络，其特征在于，

所述第一可变电容器包括：多个第一电容器(541到544)，其并联连接在第一输入端与第一输出端之间；以及多个第一旁路开关(551到554)，其中所述第一旁路开关中的每一个与所述第一电容器中的一个的一端串联连接；

所述第二可变电容器包括：多个第二电容器(541到544)，其并联连接在第二输入端与第二输出端之间；以及多个第二旁路开关(551到554)，其中所述第二旁路开关中的每一个与所述第二电容器中的一个的一端串联连接；并且

所述第三可变电容器包括：多个第三电容器(541到544)，其并联连接在所述第一中间节点与所述第二中间节点之间；以及多个第三旁路开关(551到554)，其中所述第三旁路开关中的每一个与所述第三电容器中的一个的一端串联连接。

4.根据权利要求3所述的阻抗匹配网络，其特征在于，进一步包括：

印刷电路板(1244)，其连接有所述第一可变电容器、所述第二可变电容器和所述第三可变电容器以及所述第一旁路开关、所述第二旁路开关和所述第三旁路开关；

控制连接器(1290)，其耦合到所述印刷电路板，其中所述控制连接器的导体电耦合到所述印刷电路板上的导电迹线以向所述第一旁路开关、所述第二旁路开关和所述第三旁路开关提供控制信号；以及

第一导电特征(1242-1)和第二导电特征(1242-2)，其对应于所述第一输出节点和所述第二输出节点而耦合到所述印刷电路板。

5.一种耦合到用于容纳负载(764，1164)的腔(760，1174)的热增加系统(700，1100)，其特征在于，所述热增加系统包括：

射频RF信号源(720，1120，1300)，其被配置成供应RF信号；

传输路径(728)，其电耦合在所述RF信号源与定位在所述腔两端的第一电极(740，1170)和第二电极(750，1172)之间；

阻抗匹配网络(772，1000，1160)，其沿着所述传输路径电耦合，其中所述阻抗匹配网络包括

第一输入节点(1001-1，1241-1)和第二输入节点(1001-2，1241-2)，

第一输出节点(1002-1，1242-1)和第二输出节点(1002-2，1242-2)，

第一可变电容器(1013，1252)，其耦合在所述第一输入节点与所述第一输出节点之间，以及

第二可变电容器(1018，1257)，其耦合在所述第二输入节点与所述第二输出节点之间；

功率检测电路系统(730，730'，730”，1180)，其被配置成检测沿着所述传输路径的反射信号功率；以及

控制器(712，1130)，其被配置成基于所述反射信号功率来修改所述阻抗匹配网络的所述第一可变电容器和所述第二可变电容器的电容值以降低所述反射信号功率。

6.根据权利要求5所述的热增加系统，其特征在于，所述阻抗匹配网络进一步包括：

第一电感器(1015，1255)，其和所述第一输入节点与所述第一输出节点之间的所述第一可变电容器串联耦合；

第二电感器(1020，1260)，其和所述第二输入节点与所述第二输出节点之间的所述第二可变电容器串联耦合；以及

第三可变电容器(1024，1259)，其耦合在第一中间节点与第二中间节点之间。

7.根据权利要求6所述的热增加系统，其特征在于，进一步包括：

第一固定电容器(1012，1251)，其与所述第一可变电容器并联耦合；

第二固定电容器(1017，1256)，其与所述第二可变电容器并联耦合；以及

第三固定电容器(1023，1258)，其与所述第三可变电容器并联耦合。

8.根据权利要求6或权利要求7所述的热增加系统，其特征在于，

所述第一可变电容器包括：多个第一电容器(541到544，1252)，其并联连接在第一输入端与第一输出端之间；以及多个第一旁路开关(551到554)，其中所述第一旁路开关中的每一个与所述第一电容器中的一个的一端串联连接；

所述第二可变电容器包括：多个第二电容器(541到544，1257)，其并联连接在第二输入端与第二输出端之间；以及多个第二旁路开关(551到554)，其中所述第二旁路开关中的每一个与所述第二电容器中的一个的一端串联连接；并且

所述第三可变电容器包括：多个第三电容器(541到544，1259)，其并联连接在所述第一中间节点与所述第二中间节点之间；以及多个第三旁路开关(551到554)，其中所述第三旁路开关中的每一个与所述第三电容器中的一个的一端串联连接。

9.根据权利要求8所述的热增加系统，其特征在于，所述多个第一电容器(541到544，1252)、所述多个第二电容器(541到544，1257)和所述多个第三电容器(541到544，1259)中的至少一些具有不同的电容值。

10.一种操作包括腔(760，1174)的热增加系统(700)的方法，其特征在于，所述方法包括：

由射频RF信号源(720，1120，1300)向传输路径(728，1148)供应(1420)一个或多个RF信号，所述传输路径电耦合在所述RF信号源与定位在所述腔两端的第一电极(740，1170)和第二电极(750，1172)之间，其中所述传输路径包括双端可变阻抗匹配网络(772，1000，1160)，所述双端可变阻抗匹配网络包括：第一输入端(1001-1，1241-1)和第二输入端(1001-2，1241-2)；第一输出端(1002-1，1202-1)和第二输出端(1002-2，1202-2)；第一可变电容器(1013，1251)，其连接在所述第一输入端与所述第一输出端之间；以及第二可变电容器(1018，1257)，其连接在所述第二输入端与所述第二输出端之间；

由功率检测电路系统(730，730'，730”，1180)检测(1414)沿着所述传输路径的反射信号功率；以及

由控制器(712，1130)修改(1418)所述阻抗匹配网络的所述第一可变电容器和所述第二可变电容器的电容值以降低所述反射信号功率。