CN110864349A - 组合式rf和热加热系统和其操作方法 - Google Patents

Abstract

一种加热系统的实施例包括：腔，所述腔被配置成容纳装料；热加热系统(例如，对流、辐射和/或气体加热系统)，所述热加热系统与所述腔流体连通并且被配置成加热空气；以及RF加热系统。所述RF加热系统包括：RF信号源，被配置成生成RF信号；第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极跨所述腔定位并且电容性地耦合；传输路径，所述传输路径电耦合在所述RF信号源与所述第一电极和所述第二电极中的一个或多个电极之间；以及可变阻抗匹配网络，所述可变阻抗匹配网络沿所述RF信号源与所述一个或多个电极之间的所述传输路径电耦合。所述第一电极和所述第二电极中的至少一个电极接收所述RF信号并且将所述RF信号转换成辐射到所述腔中的电磁能。

Description

组合式RF和热加热系统和其操作方法

技术领域

本文所描述的主题的实施例总体上涉及使用多个加热源加热腔内的装料的设备和方法。

背景技术

常规食物加热系统具有多种形式，主要的区别在于用于加热系统腔内的食物的加热源。最常见的食物加热系统包括常规烤箱、对流烤箱和微波炉。常规烤箱包括炉腔，所述炉腔中安置有一个或多个辐射加热元件。电流通过所述一个或多个加热元件，并且元件电阻使每个元件和元件周围的环境空气升温。对流烤箱包括炉腔、加热元件和/或风扇组合件，其中加热元件可以包括在风扇组合件中或可以定位在炉腔内。基本上，风扇组合件用于使通过加热元件实现升温的空气在整个炉腔内循环，从而使整个腔内的温度分布更加均匀，并且因此实现比常规烤箱更快且更均匀的烹饪。最后，微波炉包括炉腔、腔磁控管和波导。腔磁控管产生电磁能，所述电磁能通过波导引导到炉腔中。电磁能(或微波辐射)撞击食物装料以加热食物的外层。例如，在典型的微波炉频率2.54千兆赫下，可以使用微波加热来均匀地加热均质的高含水量食物的外部30毫米。

上述常规食物加热系统中的每种食物加热系统在加热和/或烹饪食物方面有利有弊。例如，常规烤箱构造简单、可靠且相对便宜。此外，常规烤箱在食物外表面产生美拉德反应(Maillard reaction)方面表现非常好，所述反应对褐变和脆化至关重要。然而，常规烤箱在烹饪食物方面相对较慢。对流烤箱的烹饪性能可能与常规烤箱类似，但其烹饪时间更快。然而，对流烤箱风扇组合件使烤箱的制造和维修成本更高。最后，相比常规烤箱和对流烤箱，微波炉能够以快得多的速度烹饪食物。然而，微波能量往往不会在食物中产生期望的美拉德反应，并且因此微波炉在褐变和脆化方面表现不佳。考虑到常规食物加热系统的上述特性，器具制造商努力开发具有各种系统的优点，同时克服了其缺陷的改进系统。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种加热系统，包括：

腔，所述腔被配置成容纳装料；

热加热系统，所述热加热系统与所述腔流体连通，其中所述热加热系统被配置成加热空气；以及

射频(RF)加热系统，所述RF加热系统包括

RF信号源，所述RF信号源被配置成生成RF信号，

第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极跨所述腔定位并且电容性地耦合，其中所述第一电极和所述第二电极中的至少一个电极接收所述RF信号并且将所述RF信号转换成辐射到所述腔中的电磁能，

传输路径，所述传输路径电耦合在所述RF信号源与所述第一电极和所述第二电极中的一个或多个电极之间，以及

可变阻抗匹配网络，所述可变阻抗匹配网络沿所述RF信号源与所述一个或多个电极之间的所述传输路径电耦合。

在一个或多个实施例中，所述RF信号源包括固态功率放大器，并且所述RF信号的频率处于10.0兆赫(MHz)到100MHz的范围内。

在一个或多个实施例中，所述RF加热系统进一步包括：

功率检测电路系统，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；以及

RF加热系统控制器，所述RF加热系统控制器电耦合到所述功率检测电路系统和所述可变阻抗匹配网络，其中所述RF加热系统控制器被配置成基于所述反射信号功率修改所述阻抗匹配网络的可变组件值以减小所述反射信号功率。

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RF加热系统控制器被配置成修改所述阻抗匹配网络的所述可变组件值以减小所述反射信号功率并增大所述前向信号功率。

在一个或多个实施例中，所述RF加热系统是不平衡系统，并且其中：

所述传输路径电耦合在所述RF信号源与所述第一电极之间；并且

所述第二电极耦合到接地参考。

在一个或多个实施例中，所述可变阻抗匹配网络是包括一个或多个可变电感器的单端网络，并且其中所述RF加热系统控制器被配置成基于所述反射信号功率修改所述一个或多个可变电感器的电感值以减小所述反射信号功率。

在一个或多个实施例中，所述可变阻抗匹配网络是包括一个或多个可变电容器的单端网络，并且其中所述RF加热系统控制器被配置成基于所述反射信号功率修改所述一个或多个可变电容器的电容值以减小所述反射信号功率。

在一个或多个实施例中，所述RF加热系统是平衡系统，并且其中：

所述传输路径电耦合在所述RF信号源与所述第一电极和所述第二电极两者之间。

在一个或多个实施例中，所述可变阻抗匹配网络是包括一个或多个可变电感器的双端网络，并且其中所述RF加热系统控制器被配置成基于所述反射信号功率修改所述一个或多个可变电感器的电感值以减小所述反射信号功率。

在一个或多个实施例中，所述可变阻抗匹配网络是包括一个或多个可变电容器的双端网络，并且其中所述RF加热系统控制器被配置成基于所述反射信号功率修改所述一个或多个可变电容器的电容值以减小所述反射信号功率。

在一个或多个实施例中，所述热加热系统包括对流加热系统。

在一个或多个实施例中，所述热加热系统包括辐射加热系统，所述辐射加热系统包括一个或多个辐射加热元件。

在一个或多个实施例中，所述第一电极物理地定位在所述腔与所述一个或多个加热元件中的第一辐射加热元件之间，并且所述第一电极包括一个或多个开口，所述一个或多个开口使空气能够在所述辐射加热元件与所述腔之间流动。

在一个或多个实施例中，所述热加热系统进一步包括：

对流风扇，所述对流风扇使通过所述一个或多个辐射加热元件加热的所述空气在所述腔内循环。

在一个或多个实施例中，所述热加热系统包括一个或多个气体燃烧器。

在一个或多个实施例中，所述第二电极形成搁板的至少一部分，所述搁板在底腔表面上方的某个高度处插入所述腔中。

根据本发明的第二方面，提供一种操作加热系统的方法，所述加热系统包括被配置成容纳装料的腔，所述方法包括：

通过与所述腔流体连通的热加热系统加热所述腔中的空气；

在加热所述腔中的所述空气的同时，通过射频(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信号源与第一电极和第二电极之间，所述第一电极和所述第二电极跨所述腔定位并且电容性地耦合，其中所述第一电极和所述第二电极中的至少一个电极接收所述RF信号并且将所述RF信号转换成辐射到所述腔中的电磁能；

通过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

通过控制器修改可变阻抗匹配网络的一个或多个组件的一个或多个组件值以减小所述反射信号功率。

在一个或多个实施例中，所述热加热系统选自对流加热系统、辐射加热系统和气体加热系统。

在一个或多个实施例中，修改所述一个或多个组件值包括修改一个或多个组件的一个或多个组件值，所述一个或多个组件选自一个或多个可变电感器和一个或多个可变电容器。

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详细描述和权利要求时，可以通过参考详细描述和权利要求得出对主题的更全面理解，其中贯穿附图，类似的附图标记指代类似的元件。

图1是根据示例实施例的具有射频(RF)加热系统和对流加热系统的加热器具的透视图；

图2是根据示例实施例的平面结构(例如，搁板或电极)的俯视图；

图3是根据示例实施例的网格型结构(例如，搁板或电极)的俯视图；

图4是根据示例实施例的可以在图1的器具中使用的具有集成加热元件的对流鼓风机的透视图；

图5是根据示例实施例的可以在图1的器具中使用的对流风扇的透视图；

图6是根据示例实施例的具有RF加热系统和辐射加热系统的加热器具的透视图；

图7是根据示例实施例的可以在图6的器具中使用的加热元件的俯视图；

图8是根据示例实施例的具有RF加热系统和气体加热系统的加热器具的透视图；

图9是根据示例实施例的具有RF加热系统和热加热系统的不平衡加热设备的简化框图；

图10是根据示例实施例的单端可变电感匹配网络的示意图；

图11是根据示例实施例的单端可变电容匹配网络的示意图；

图12是根据另一示例实施例的具有RF加热系统和热加热系统的平衡加热设备的简化框图；

图13是根据示例实施例的双端可变电感匹配网络的示意图；

图14是根据示例实施例的双端可变电容匹配网络的示意图；

图15是根据示例实施例的RF模块的透视图；

图16是根据示例实施例的操作具有RF加热系统和热加热系统的加热器具的方法的流程图；

图17是根据示例实施例的执行与加热系统门的状态相关联的临时中止过程的方法的流程图；

图18是根据示例实施例的执行可变匹配网络校准过程的方法的流程图；

图19是标绘了仅对流加热器具和包括RF加热系统和热加热系统的加热器具的实施例的初始冷冻食物装料的内部温度对处理时间的图表；并且

图20是标绘了仅对流加热器具和包括RF加热系统和热加热系统的加热器具的实施例的初始冷藏食物装料的内部温度对处理时间的图表。

具体实施方式

以下详细描述在本质上仅仅是说明性的并且不旨在限制主题的实施例或这种实施例的应用和用途。如本文所使用的，词语“示例性”和“例子”意指“充当例子、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案不一定被解释为相比其它实施方案是优选的或有利的。此外，不旨在受在前的技术领域、背景技术或以下详细描述中呈现的任何明确或隐含理论的约束。

本文所描述的主题的实施例涉及包括多个加热系统的加热器具、设备和/或系统，所述加热系统可以同时操作以加热系统腔内的装料(例如，食物装料)。所述多个加热系统包括射频(RF)加热系统和“热”加热系统。RF加热系统包括固态RF信号源、可变阻抗匹配网络和两个电极，其中所述两个电极被系统腔分离。更具体地说，RF加热系统是“电容性”加热系统，因为所述两个电极充当电容器的电极(或极板)，并且电容器电介质实质上包括系统腔的位于所述两个电极之间的部分以及容纳在其中的任何装料。热加热系统可以包括加热腔内的空气的任何一个或多个系统，如一个或多个电阻加热元件、对流鼓风机、对流风扇加上电阻加热元件、气体加热系统等。RF加热系统在腔内和电极之间产生电磁场，以电容性地加热装料。热加热系统加热腔内的空气。组合式RF和热加热系统可以比单独的热加热系统更快地加热装料。另外，在腔中辐射的RF能量可以提供对装料的中心的更均匀加热，并且因此提供更短的烹饪时间。已经发现，使用本发明主题的实施例产生的电磁场渗透到食物装料中的深度比仅使用常规微波能量场和常规热加热系统实现的深度更深。另外，组合式RF和热加热系统可以实现装料的褐变和脆化，这是仅使用常规微波炉系统不容易实现的。

热加热系统的实施例至少包括加热元件和腔温度控制系统。热加热系统可以包括例如对流加热系统、辐射加热系统和气体加热系统。对流加热系统包括风扇，所述风扇被配置成使系统腔内的空气循环。在一些实施例中，对流加热系统还包括加热空气的加热元件(例如，对流加热系统可以包括具有集成加热元件的对流鼓风机)。在其它实施例中，可以使用不同的加热元件来加热系统腔内的空气，并且对流系统可以仅循环经过加热的空气。辐射加热系统可以包括一个或多个加热元件(例如，加热线圈)，所述加热元件安置在系统腔体内并且被配置成加热腔内的空气。最后，气体加热系统包括气体喷嘴子系统和火种子系统(pilot lighting subsystem)，所述火种子系统被配置成点燃通过喷嘴子系统释放的天然气。燃烧天然气使腔内的空气被加热。这些热加热系统中的每个热加热系统还包括腔温度控制系统，所述腔温度控制系统被配置成感测系统腔内的空气的温度，并且激活、去激活或调整热加热系统的加热元件的运行以使腔内的空气温度保持处于包含限定的处理温度(例如，用户通过用户界面指定的腔温度设定值)的相对较小的温度范围内。

与热加热系统一起包括在加热器具中的RF加热系统的实施例在多个方面不同于常规微波炉系统。例如，与常规微波炉系统中使用的磁控管相反，RF加热系统的实施例包括固态RF信号源。相比磁控管，固态RF信号源的使用可能是有利的，因为固态RF信号源可能轻得多且小得多，并且性能随着时间的推移而降低(例如，功率输出损耗)的可能性较小。另外，RF加热系统的实施例在系统腔中在明显低于常规微波炉系统中常用的2.54千兆赫(GHz)频率的频率下产生电磁能。在一些实施例中，例如，RF加热系统的实施例在系统腔中在VHF(甚高频)范围(例如，从30兆赫(MHz)到300MHz)内的频率下产生电磁能。在各个实施例中使用的明显较低的频率可以使能量更深地渗透到装料中，并且因此潜在地实现更快且更均匀的加热。另外，RF加热系统的实施例包括基于反射RF功率的量值动态控制的单端或双端可变阻抗匹配网络。这种动态控制使系统能够在整个加热过程中在RF信号发生器与系统腔(加上装料)之间提供良好的匹配，这可以提高系统效率并减少加热时间。

通常，术语“加热”是指升高装料(例如，食物装料或其它类型的装料)的温度。术语“除霜”(其也可以被视为“加热”操作)意指将冷冻装料(例如，冷冻食物装料或其它类型的装料)的温度升高到装料不再冷冻的温度(例如，处于或接近0摄氏度的温度)。如本文所使用的，术语“加热”更广泛地意指通过向装料(例如，食物装料或其它类型的装料)提供空气颗粒的热辐射和/或RF电磁能来增加装料的热能或温度的过程。因此，在各个实施例中，可以对具有任何初始温度(例如，0摄氏度以上或以下的任何初始温度)的装料执行“加热操作”，并且可以在高于初始温度的任何最终温度(例如，包括0摄氏度以上或以下的最终温度)下中止加热操作。也就是说，本文所描述的“加热操作”和“加热系统”可替代地可以被称为“热增加操作”和“热增加系统”。

图1是根据示例实施例的加热系统100(或器具)的透视图。加热系统100包括全部固定在系统壳体102内的加热腔110(例如，图9、12的腔960、1260)、控制面板120、RF加热系统150(例如，图9、12的RF加热系统910、1210)和对流加热系统160(例如，图9、12的热加热系统950、1250的实施例)。加热腔110由顶腔壁111、底腔壁112、侧腔壁113、114和后腔壁115的内表面以及门116的内表面限定。如图1所示，门116可以包括闩锁机构118，所述闩锁机构118与系统壳体102的对应固定结构119接合以使门116保持关闭。在门116关闭的情况下，加热腔110限定封闭的空气腔。如本文所使用的，术语“空气腔”或“炉腔”可以意指容纳空气或其它气体的封闭区域(例如，加热腔110)。

在一些实施例中，可以在加热腔110内接近一个或多个搁板支撑结构130、132，并且搁板支撑结构130、132被配置成使可移除且可重新定位的搁板134(由于未插入搁板，所以在图1中用虚线示出)保持处于底腔壁112上方的某个高度处。例如，如图1所示，第一搁板支撑结构130包括在底腔壁112上方的第一高度处附接到相对的腔壁113、114的第一组轨道，并且第二搁板支撑结构132包括在底腔壁112上方的第二高度处附接到相对的腔壁113、114的第二组轨道。轨道从相对的腔壁113、114中的每个腔壁的主平面凸出到腔110中。用户可以通过将搁板134滑到腔110中并将搁板134的左下边缘和右下边缘搁置在搁板支撑结构130、132中的任一个搁板支撑结构的轨道的顶部来将搁板134插入到腔110中。在替代性实施例中，搁板支撑结构130、132可以可替代地被配置为多组凸出部(例如，相对的腔壁113、114中的每个腔壁上的两个凸出部)，所述凸出部延伸很短的一段距离进入到腔110中。在另一替代性实施例中，搁板支撑结构130、132可以可替代地被配置为多组凹槽，所述凹槽凹入到相对的腔壁113、114中的每个腔壁的主平面之下，并且搁板134可以滑入到所述凹槽中。然而，搁板支撑结构130、132被配置(例如，作为轨道、凸出部、凹槽等)，搁板支撑结构130、132被定位成使搁板134与底腔壁112平行但处于其上方。在一些实施例中，搁板支撑结构130、132被配置成在搁板134(例如，在搁板中具体化的电极)与RF加热系统的其它部分或接地参考之间提供电连接。在其它实施例中，搁板支撑结构130、132可以被配置成将搁板134与腔壁和/或系统的其它部分电隔离。

在一些实施例中，搁板134可以仅被配置成使装料(例如，食物装料)保持处于底腔壁112上方的期望高度处。在其它实施例中，搁板134可以由与RF加热系统相关联的电极组成或包括所述电极(例如，图9、12的电极942、1450)。因此，搁板支撑结构130、132可替代地可以被视为被配置成使可移除且可重新定位的电极保持处于底腔壁112上方的某个高度处的电极支撑结构。在此类实施例中，搁板134和/或其集成电极可以通过搁板支撑结构130、132的导电特征(未示出)电连接到RF加热系统的其它部分或接地参考，如上所述。可替换的是，搁板134和/或其集成电极可以通过腔侧壁之一(例如，壁113-115之一，如图1所示的后腔壁115)中的导电连接器136、138电连接到RF加热系统的其它部分或接地参考。另外，在一些实施例中，含电极搁板134可以代替下文所述的底部(或第二)电极172。换句话说，集成在含电极搁板134内的电极可以连接在系统内，并且执行下文所述的底部电极172的功能。

图2是根据示例实施例的平面结构200的俯视图，所述平面结构200可以用作系统100(图6、8的和/或系统600、800)中的搁板和/或电极。结构200具有平面顶表面202和平面底表面204。在实施例中，表面202、204之间的厚度可以处于1到3厘米的范围内，但是所述厚度也可以更小或更大。结构200具有宽度206，所述宽度206可以约等于(或在各个实施例中，略小于或大于)将插入结构200的腔(例如，图1的腔110)的宽度。另外，结构200具有深度208，所述深度208可以约等于(或略小于)腔的深度(例如，图1的关闭的门1]6与腔110的后壁115之间的距离)。

当结构200被简单地配置为不充当电极或不包括电极的搁板(例如，图1的搁板134)时，所述结构200令人期望地由一种或多种不会明显影响在操作期间在腔中产生的电磁场的材料(例如，塑料或其它介电材料)形成。可替换的是，如前所述，结构200可以被配置为电极，在这种情况下，结构200可以由一种或多种平面导电材料(例如，铜、铝等)形成，所述材料可以(或可以不)涂覆有保护性介电材料(例如，塑料或其它介电材料)或嵌入其中。在仍其它实施例中，电极272(在图2中用虚线指示)可以包括在结构200内，其中所述电极由一种或多种平面导电材料(例如，铜、铝等)形成。在此类实施例中，电极272可以嵌入在保护性介电材料内，所述保护性介电材料支撑电极272并形成结构200的其余平面部分。

在整个结构200被配置为电极或电极272作为结构200的一部分被包括的实施例中，结构200被配置成与RF加热系统的其它部分或接地参考电连接。例如，如前所述，结构200可以包括所述结构的底部边缘上的导电特征，所述导电特征与搁板支撑结构(例如，图1的搁板支撑结构130、132)的相应导电特征接触。

可替换的是，结构200可以包括导电连接器230，所述导电连接器230被配置成与腔侧壁(例如，壁113-115之一，如图1所示的后腔壁115)中的对应连接器(例如，图1的导电连接器136、138中的任一个导电连接器)接合。当整个结构200被配置为电极时，连接器230可以简单地是结构200的整体形成的凸出部分。可替换的是，当结构200包括不同的电极272时，连接器230可以是电极272的整体形成的凸出部分，或者连接器230可以以其它方式电连接到电极272。无论哪种方式，当结构200滑入或以其它方式插入到腔中时，连接器230与腔侧壁中的对应连接器(例如，图1的导电连接器136、138中的任一导电连接器)接合以将结构200或电极272电连接到RF加热系统的其它部分或接地参考。

在一些实施例中，结构200可以包括有助于将结构200固定到插入结构200的腔(例如，图1的腔110)的一个或多个壁的另外开口220或其它特征。例如，开口220可以被配置成收容穿过其中的螺钉或其它附接构件，并且螺钉或其它附接构件可以连接到腔内的其它特征。在一些情况下，结构200的电连接或结构200内的电极272可以通过螺钉或其它附接构件电接地。

图2的结构200是平面结构，并且因此不适用于使大量气流或电磁能穿过结构200。在一些实施例中，可能期望允许大量气流或电磁能穿过搁板或支撑结构。因此，在一些实施例中，搁板(例如，图1的搁板134)或电极可以具有搁板或电极的顶表面与底表面之间的开口。此类开口可以是细长通道、圆形开口、矩形开口或多种以不同方式配置的开口中的任何开口。通过举例但非限制，下面将描述网格型结构。基于本文的描述，本领域的技术人员将理解，可替代地可以使用具有其它类型的开口的“穿孔”结构。

图3是根据示例实施例的网格型结构300的俯视图，所述网格型结构300可以用作系统100(和/或图6、8的系统600、800)中的搁板或电极。结构300具有平面顶表面302和平面底表面304以及多个开口310，所述多个开口310在顶表面302与底表面304之间延伸，以提供结构300下方和上方的区域之间的流体连通。在图3的实施例中，结构300具有网格型配置，在所述网格型配置中，开口310呈矩形形状并且以二维阵列布置。在其它实施例中，开口可以是细长的和/或可以具有不同的形状和布置。

在实施例中，表面302、304之间的厚度可以处于1到3厘米的范围内，但是所述厚度也可以更小或更大。结构300具有宽度306，所述宽度306可以约等于(或在各个实施例中，略小于或大于)将插入结构300的腔(例如，图1的腔110)的宽度。另外，结构300具有深度308，所述深度308可以约等于(或略小于)腔的深度(例如，图1的关闭的门116与腔110的后壁115之间的距离)。

当结构300被简单地配置为不充当电极或不包括电极的搁板(例如，图1的搁板134)时，所述结构300令人期望地由一种或多种不会明显影响在操作期间在腔中产生的电磁场的材料(例如，塑料或其它介电材料)形成。可替换的是，如前所述，结构300可以被配置为电极，在这种情况下，结构300可以由一种或多种穿孔的导电材料(例如，铜、铝等)形成，所述材料可以(或可以不)涂覆有保护性介电材料(例如，塑料或其它介电材料)或嵌入其中。在仍其它实施例中，电极372(在图3中用虚线指示)可以包括在结构300内，其中所述电极由一种或多种穿孔的导电材料(例如，铜、铝等)形成。在此类实施例中，电极372可以嵌入在保护性介电材料内，所述保护性介电材料支撑电极372并形成结构300的其余平面部分。

在整个结构300被配置为电极或电极372作为结构300的一部分被包括的实施例中，结构300被配置成与RF加热系统的其它部分或接地参考电连接。例如，如前所述，结构300可以包括所述结构的底部边缘上的导电特征，所述导电特征与搁板支撑结构(例如，图1的搁板支撑结构130、132)的相应导电特征接触。

可替换的是，结构300可以包括导电连接器330，所述导电连接器330被配置成与腔侧壁(例如，壁113-115之一，如图1所示的后腔壁115)中的对应连接器(例如，图1的导电连接器136、138中的任一个导电连接器)接合。当整个结构300被配置为电极时，连接器330可以简单地是结构300的整体形成的凸出部分。可替换的是，当结构300包括不同的电极372时，连接器330可以是电极372的整体形成的凸出部分，或者连接器330可以以其它方式电连接到电极372。无论哪种方式，当结构300滑入或以其它方式插入到腔中时，连接器330与腔侧壁中的对应连接器(例如，图1的导电连接器136、138中的任一导电连接器)接合以将结构300或电极372电连接到RF加热系统的其它部分或接地参考。

在一些实施例中，结构300可以包括有助于将结构300固定到插入结构300的腔(例如，图1的腔110)的一个或多个壁的另外开口320或其它特征。例如，开口320可以被配置成收容穿过其中的螺钉或其它附接构件，并且螺钉或其它附接构件可以连接到腔内的其它特征。在一些情况下，结构300的电连接或结构300内的电极372可以通过螺钉或其它附接构件电接地。

再次参照图1，并且如上所述，加热系统100包括RF加热系统150(例如，图9、12的RF加热系统910、1210)和对流加热系统160(例如，图9、12的对流加热系统950、1250)两者。如稍后将更详细地描述的，RF加热系统150包括一个或多个射频(RF)信号源(例如，图9、12的RF信号源920、1420)、电源(例如，图9、12的电源926、1426)、第一电极170(例如，图9、12的电极940、1240)、第二电极172(例如，图9、12的电极942、1242)、阻抗匹配电路系统(例如，图9-14的电路934、970、1000、1100、1234、1272、1300、1400)、功率检测电路系统(例如，图9、12的功率检测电路系统930、1430)和RF加热系统控制器(例如，图9、12的系统控制器912、1212)。

第一电极170布置在腔壁(例如，顶壁111)附近，并且第二电极172布置在相对的第二腔壁(例如，底壁112)附近。可替换的是，如以上结合对搁板134的描述所指示的，第二电极172可以由搁板结构(例如，图2、3的搁板200、300)或此类搁板结构内的电极(例如，图2、3的电极272、372)代替。无论哪种方式，第一电极170和第二电极172(和/或图2、3的搁板200、300或电极272、372)与其余的腔壁(例如，壁113-115和门116)电隔离，并且腔壁接地。在任一配置中，系统可以简单地建模为电容器，其中第一电极170充当一个导电板(或电极)，第二电极172(或图2、3的结构200、300或电极272、372)充当第二导电板(或电极)，并且电极之间的空气腔(包括其中容纳的任何装料)充当第一导电板与第二导电板之间的电介质。尽管未在图1中示出，但是系统100中还可以包括非导电屏障(例如，图9、12的屏障962、1462)，并且非导电屏障可以用于将装料与第二电极172和/或底腔壁112电气且物理地隔离。

在各个实施例中，RF加热系统150可以是“不平衡”RF加热系统或“平衡”RF加热系统。如稍后将结合图9更详细地描述的，当系统150被配置为“不平衡”RF加热系统时，所述系统150包括单端放大器布置(例如，图9的放大器布置920)和耦合在放大器布置的输出与第一电极170之间的单端阻抗匹配网络(例如，包括图9的网络934、970)，并且第二电极172(或图2、3的结构200、300或电极272、372)接地。但是，可替换的是，可以将第一电极170接地，并且可以将第二电极172耦合到放大器布置。相比而言，如稍后将结合图12更详细地描述的，当系统150被配置为“平衡”RF加热系统时，所述系统150包括单端或双端放大器布置(例如，图12的放大器布置1220或1220′)和耦合在放大器布置的输出与第一电极170和第二电极172之间的双端阻抗匹配网络(例如，包括图12的网络1234、1272)。在平衡实施例或不平衡实施例中，阻抗匹配网络包括可以在加热操作期间进行调整以改善放大器布置与腔(加上装料)之间的匹配的可变阻抗匹配网络。另外，测量和控制系统可以检测与加热操作有关的某些状况(例如，空系统腔、阻抗匹配差和/或加热操作完成)。

在实施例中，对流系统160包括热系统控制器(例如，图9、12的热系统控制器952、1452)、电源、加热元件、风扇和恒温器。加热元件可以是例如电阻加热元件，所述电阻加热元件被配置成当来自电源的电流通过加热元件时对加热元件周围的空气进行加热。恒温器(或炉传感器)感测系统腔内的空气的温度，并且基于感测到的腔温度控制电源向加热元件提供电流。更具体地说，恒温器操作以使腔空气温度保持处于或接近温度设定值。另外，热系统控制器可以选择性地激活和去激活对流风扇，以使通过加热元件加热的空气在系统腔110内循环。在图1示出的系统100中，风扇定位在系统腔110外部的风扇隔室中，并且通过一个或多个腔壁中的一个或多个开口提供风扇与系统腔110之间的流体(空气)连通。例如，图1示出了对应于风扇隔室与系统腔110之间的腔壁115中的出气口的开口162。

在一些实施例中，加热元件和风扇形成完整的对流单元(称为“对流鼓风机”)的部分，所述对流单元被配置成既加热空气又使经过加热的空气循环。例如，图4是根据示例实施例的可以在图1的器具中使用的具有风扇和集成加热元件的对流鼓风机400的透视图。对流鼓风机400的组件容纳在壳体402内，所述壳体具有使鼓风机400能够牢固地安装在加热系统(例如，图1的系统100)的风扇隔室内的特征。鼓风机400包括风扇电机410，所述风扇电机410被配置成响应于功率输入(来自电源，未示出)而操作内部风扇(隐藏在图4中)。另外，内部加热元件(也隐藏在图4中)用于加热内部隔室内的空气。在操作时，风扇使空气(例如，来自图1的系统腔110)通过进气口420吸入到内部隔室中，并且使内部隔室内的经过加热的空气被迫通过出气口430离开鼓风机400(例如，返回到图1的系统腔110中)。当出气口430安装在系统(例如，图1的系统100)中时，所述出气口430耦合到一个或多个腔壁中的开口以提供鼓风机400与系统腔之间的流体连通。

在其它实施例(如图6和8的系统600、800)中，可以通过不位于对流系统内部的热源对通过对流系统循环的空气进行加热，所述热源如腔内的不同的加热元件(例如，图6的加热元件682、684)或激活的燃烧器(例如，图8的气体燃烧器882、884)。在此类实施例中，对流系统可以包括容纳在加热系统(例如，图6、8的系统600、800)的风扇隔室内的简单风扇，所述风扇通过进气口和出气口与系统腔(例如，图6、8的腔610、810)流体连通。例如，图5是根据其它示例实施例的可以在加热系统(当系统包括外部热源时)中，如在图6和8的器具600、800中使用的对流风扇500的透视图。对流风扇500简单地包括耦合到风扇512的风扇电机510，并且风扇电机510被配置成响应于功率输入(来自电源，未显示)而操作风扇512。在操作时，风扇使经过加热的空气(例如，通过图6、8的系统腔610、810内的加热源加热的空气)通过系统腔与风扇隔室之间的进气口吸入到风扇隔室中，并且使经过加热的空气被迫通过风扇隔室与系统腔之间的出气口(例如，图6、8的开口662、862)从风扇隔室返回到系统腔中。

再次参考图1，并且根据实施例，在加热系统100的操作期间，用户(未示出)可以首先将一个或多个装料(例如，食物和/或液体)放入加热腔110中，并且关闭门116。如前所述，用户可将一个或多个装料放置在底腔壁112上、底腔壁之上的绝缘层上或旋转板(未示出)上。可替换的是，如前所述，用户可以将一个或多个装料放置在在任何支撑位置处插入到腔110中的搁板134上。当在烹饪操作期间使用RF加热系统时，并且当搁板134(或图2、3的位于搁板内的电极272、372)充当底部电极(例如，替换电极172)时，可能期望将搁板134插入在使装料的顶部与第一电极170(或顶腔壁111)之间的距离最小的位置处。与当装料的顶部更远离第一电极170(或顶腔壁111)时相比，这可以使由RF加热系统提供的电容式烹饪能够更高效地操作。

如稍后将结合图16更详细描述的，为了启动烹饪过程，用户可以指定用户希望系统100实施的烹饪类型(或烹饪模式)。用户可以通过控制面板120指定烹饪模式(例如，通过按下按钮或进行烹饪模式菜单选择)。根据实施例，系统100能够实施至少以下不同的烹饪模式：1)仅对流烹饪；2)仅RF烹饪；以及3)组合式对流和RF烹饪。对于仅对流烹饪模式(上面的模式1)，对流系统160在烹饪过程期间激活，而RF加热系统150空闲或去激活。对于仅RF烹饪模式(上面的模式2，包括仅RF除霜)，RF加热系统150在烹饪过程期间激活，而对流系统160空闲或去激活。最后，对于组合式对流和RF烹饪模式(上面的模式3)，对流系统160和RF加热系统150两者均在烹饪过程期间激活。在此模式下，对流系统160和RF加热系统150两者均可以同时且连续激活，或者任一系统可以在所述过程的部分期间去激活。

当实施仅对流烹饪模式(上面的模式1)或组合式对流和RF烹饪模式(上面的模式3)时，系统100可以使用户能够通过控制面板120提供指定烹饪过程的腔温度设定值(或目标炉温度)的输入(例如，处于约65-260摄氏度(或150-500华氏度)的范围内)。可替换的是，可以通过系统100以其它方式获得或确定腔温度设定值。在一些实施例中，可以在整个过程中改变腔温度设定值(例如，系统100可以运行在整个烹饪过程中改变烤箱温度的软件程序)。除了指定腔温度设定值之外，系统100还可以使用户能够通过控制面板120提供指定烹饪开始时间、停止时间和/或持续时间的输入。在此类实施例中，系统100可以监测系统时钟以确定何时激活和去激活RF加热系统150和对流加热系统160。

当期望使装料平缓升温时，仅RF烹饪模式可能如对除霜操作来说特别有用。当实施仅RF烹饪模式时，系统100可以使用户能够通过控制面板120提供指定要执行的操作的类型(例如，除霜操作，或另一仅RF升温操作)的输入。对于除霜操作，系统100可以被配置成监测来自RF系统的反馈，所述反馈可以指示装料何时已经达到期望温度(例如，-2摄氏度或其它某个温度)，并且系统100可以在达到期望装料温度时终止操作。

在一些实施例中，系统还可以使用户能够任选地通过控制面板120提供指定一个或多个装料的特性的输入。例如，指定的特性可以包括装料的大概重量。此外，指定的装料特性可以指示形成装料的一种或多种材料(例如，肉类、面包、液体)。在替代性实施例中，装料特性可以通过其它某种方式获得，如通过扫描装料包装上的条形码或从装料上或嵌入装料内的RFID标签接收射频识别(RFID)信号。无论哪种方式，如稍后将更加详细地描述的，关于此类装料特性的信息使RF加热系统控制器(例如，图9、12的RF加热系统控制器912、1212)能够确立系统的阻抗匹配网络在加热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功率传递到装料的最优状态。可替换的是，在加热操作开始之前，可以不输入或接收装料特性，并且RF加热系统控制器可以确立阻抗匹配网络的默认初始状态。

为了开始加热操作，用户可以通过控制面板120提供“开始”输入(例如，用户可以按下“开始”按钮)。作为响应，主机系统控制器(例如，图9、12的主机/热系统控制器952、1252)在整个烹饪过程中根据正在实施哪种烹饪模式向对流系统150和/或RF加热系统160发送合适的控制信号。稍后将结合图16-18更详细地描述系统操作的细节。

基本上，当执行仅对流烹饪或组合式对流和RF烹饪时，系统100选择性地激活、去激活并且以其它方式控制对流加热系统160，以将系统腔110预热到腔温度设定值，并使系统腔110内的温度保持处于或接近温度设定值。系统100可以基于恒温器信号和/或基于来自对流加热系统160的反馈来确立和保持腔110内的温度。

当执行仅RF烹饪或组合式对流和RF烹饪时，系统以装料可以在整个烹饪过程中吸收最大RF功率传递的方式选择性地激活和控制RF加热系统150。在加热操作期间，装料的阻抗(以及因此腔110加上装料的总输入阻抗)随着装料的热能增加而发生变化。阻抗变化改变吸收到装料中的RF能并且因此改变反射功率的量值。根据实施例，功率检测电路系统(例如，图9、12的功率检测电路系统930、1430)连续或周期性地测量沿RF信号源与一个或多个系统电极170和/或172(或搁板134或搁板134内的电极272、372)之间的传输路径的反射功率。基于这些测量，RF加热系统控制器(例如，图9、12的RF加热系统控制器912、1212)可以在加热操作期间改变可变阻抗匹配网络(例如，图9、12的网络970、1272)的状态以增加装料对RF功率的吸收。另外，在一些实施例中，RF系统控制器可以基于来自功率检测电路系统的反馈检测加热操作的完成情况(例如，装料温度何时已经达到目标温度)。

加热系统100被描述为RF加热系统150和采用对流加热系统160的形式的热加热系统的组合。在其它实施例中，还可以或可替代地可以将RF加热系统与辐射加热系统或气体加热系统组合，所述辐射加热系统和气体加热系统两者也可以被表征为“热加热系统”。例如，图6是根据另一示例实施例的具有RF加热系统650和辐射加热系统680的加热器具600的透视图。加热系统600与加热系统100(图1)的类似之处在于加热系统600的组件固定在系统壳体602内，并且加热系统600包括加热腔610(例如，图9、12的腔960、1260)、控制面板620和RF加热系统650(例如，图9、12的RF加热系统910、1210)。另外，在实施例中，加热系统600还可以包括对流加热系统660，但是对流加热系统660是任选的。然而，与加热系统100(图1)相比，系统600包括辐射加热系统680(例如，图9、12的热加热系统950、1250的一个实施例)，所述辐射加热系统680具有安置在加热腔610中的加热元件682、684。

加热腔610由顶腔壁611、底腔壁612、侧腔壁613、614和后腔壁615的内表面以及门616的内表面限定。如图6所示，门616可以包括闩锁机构618，所述闩锁机构618与系统壳体602的对应固定结构619接合以使门616保持关闭。在一些实施例中，可以在加热腔610内接近一个或多个搁板支撑结构630、632，并且搁板支撑结构630、632被配置成使可移除且可重新定位的搁板634(由于未插入搁板，所以在图6中用虚线示出)保持处于底腔壁612上方的各种高度处。如以上结合图1所讨论的，搁板634可以被配置为电极或可以含有电极。此外，搁板634可以具有简单的平面结构(例如，类似于图2的结构200)，或者搁板634可以具有网格型结构(例如，类似于图3的结构300)。在此类实施例中，搁板634(或集成在搁板内的电极)可以通过搁板支撑结构630、632的导电特征(未示出)电连接到RF加热系统的其它部分或接地参考。可替换的是，搁板634和/或其集成电极可以通过腔侧壁之一中的导电连接器636、638电连接到RF加热系统的其它部分或接地参考。

腔壁611-615、门616、闩锁机构618、固定结构619、控制面板620、搁板支撑结构630、632和可重新定位的搁板634可以分别与以上结合图1所讨论的腔壁111-115、门116、闩锁机构118、固定结构119、控制面板120、搁板支撑结构130、132和可重新定位的搁板134基本上类似或相同，包括那些系统组件的所有各个替代性实施例。因此，与腔壁111-115、门116、闩锁机构118、固定结构119、控制面板120、搁板支撑结构130、132和可重新定位的搁板134相关联的描述旨在同样适用于腔壁611-615、门616、闩锁机构618、固定结构619、控制面板620、搁板支撑结构630、632和可重新定位的搁板634，但是为了简洁起见，此处不再重复描述。

如上所述，加热系统600包括RF加热系统650(例如，图9、12的RF加热系统910、1210)和辐射加热系统680(例如，图9、12的辐射加热系统950、1250)两者。在实施例中，辐射加热系统680包括热系统控制器(例如，图9、12的主机/热系统控制器952、1252)、电源、一个或多个辐射加热元件682、684和恒温器(或炉传感器)。如下文将更加详细地描述的，每个加热元件682、684可以是例如电阻加热元件，所述电阻加热元件被配置成当来自电源的电流通过加热元件时对加热元件周围的空气进行加热。恒温器(或炉传感器)感测系统腔610内的空气的温度。基于感测到的腔温度，恒温器(或热系统控制器)控制由电源提供给一个或多个加热元件682、684的电流供应。更具体地说，恒温器(或热系统控制器)操作以使腔空气温度保持处于或接近温度设定值。

根据实施例，加热元件682、684可以分别定位在系统腔610的底部和/或顶部处或附近。在其它实施例中，一个或多个加热元件可以定位在其它地方(例如，在系统腔610的侧面处或附近，和/或在与系统腔610分开的隔室中)。无论哪种方式，加热元件682、684都与系统腔610流体连通，这意味着通过加热元件682、684加热的空气可以在整个系统腔610中流动。定位在系统腔610的底部的加热元件682从下方向腔610内的装料提供热量(例如，用于升温和烘烤)，而定位在系统腔610的顶部的加热元件684从上方向腔610内的装料提供热量(例如，用于升温、烘烤、炙烤和/或褐变)。

每个加热元件682、684被配置成在电流通过所述元件时对加热元件682、684周围的空气进行加热。例如，每个加热元件682、684可以包括护套加热元件，所述护套加热元件被配置成通过电阻加热或焦耳加热的过程来加热周围空气。在图7中示出了此类加热元件的例子，图7是根据示例实施例的可以在图6的器具中使用(例如，用作图6的加热元件682、684中的任一个或两个)的加热元件700的俯视图。加热元件700包括管状加热元件710，所述管状加热元件710在二维区域(或平面)内具有起伏的形状，使得管状加热元件710的外周界装配在给定空间的周界内(例如，顶腔壁611或底腔壁612的周界内)。管状加热元件710可以包括内部导体，所述内部导体包括由导电和电阻材料(例如，镍铬合金(NiCr))形成的导线或线圈、周围的金属管(例如，由铜或不锈钢合金形成)和外部绝缘涂层(例如，氧化镁粉末)。在一些实施例中，可以用支架720使加热元件710的端部保持处于适当的位置，使得内部导体的暴露端部712、714可以插入到辐射加热系统中的对应连接器对(例如，所述系统的一个或多个壁611-615中的连接器对)中。当电流通过加热元件710的导线时，电流遇到电阻，从而使元件710和周围空气加热。

返回参考图6，RF加热系统650包括一个或多个RF信号源(例如，图9、12的RF信号源920、1220)、电源(例如，图9、12的电源926、1226)、第一电极670(例如，图9、12的电极940、1240)、第二电极672(例如，图9、12的电极942、1242)、阻抗匹配电路系统(例如，图9-14的电路934、970、1000、1100、1234、1272、1300、1400)、功率检测电路系统(例如，图9、12的功率检测电路系统930、1230)和RF加热系统控制器(例如，图9、12的系统控制器912、1212)。

RF加热系统650的一个或多个RF信号源、电源、第一电极670、第二电极672、阻抗匹配电路系统、功率检测电路系统以及RF加热系统控制器可以分别与以上结合图1所讨论的一个或多个RF信号源、电源、第一电极170、第二电极172、阻抗匹配电路系统、功率检测电路系统以及RF加热系统控制器基本上类似或相同，包括那些系统组件的所有各个替代性实施例。因此，与结合图1的这些组件相关联的描述同样适用于RF加热系统650中的类似组件，但是为了简洁起见，这里不再重复描述。

也就是说，第一电极670和/或第二电极672(和/或搁板634)可以被具体设计成基本上不限制或干扰通过加热元件682、684加热的空气的移动。此外，加热元件682、684以及第一电极670和第二电极672可以相对于彼此被朝向为使得加热元件682、684基本上不改变或干扰由一个或两个电极670、672产生的电磁场。

根据一个实施例，当加热元件和电极两者都靠近同一腔壁时，加热元件定位在电极与腔壁之间。例如，在图6的实施例中，在腔610的顶侧上，电极670定位在腔壁611附近，并且加热元件684定位在电极670与腔壁611之间。在腔610的底侧上，电极672定位在腔壁612附近，并且加热元件682定位在电极672与腔壁612之间。可以使用柱或其它结构使电极670、672和加热元件682、684相对于彼此和腔壁611、612保持处于其期望朝向。在实施例中，并且如图6所示，电极670、672中的每个电极包括多个开口，所述开口在分别靠近加热元件684、682的区域与系统腔610之间提供流体连通。例如，在实施例中，电极670、672中的每个电极可以具有类似于结构300(图3)的网格状结构。

在其它实施例中，加热元件682、684中的任一加热元件可以不包括在系统600内。在不包括加热元件682的实施例中，电极672可替代地可以是简单的平面电极(例如，类似于图2的结构200)。在不包括加热元件684的另一实施例中，电极670可替代地可以是简单的平面电极(例如，类似于图2的结构200)。在其它替代性实施例中，电极670、672中的任一个或两个可以定位在其对应的加热元件684、682与附近的腔壁611、612之间，并且在此类实施例中，所述电极670、672可以是简单的平面电极(例如，类似于图2的结构200)。

如上所述，系统600任选地也可以包括对流系统660。当包括对流系统660时，所述对流系统660可以简单地包括电源和风扇，因为可以通过加热元件682、684实现对腔610中的空气的加热。然而，在一些实施例中，对流系统660还可以包括集成加热元件和恒温器。无论哪种方式，都可以通过系统控制器选择性地激活和去激活对流系统风扇以在系统腔610内循环。在图6示出的系统600中，风扇定位在系统腔610外部的风扇隔室中，并且风扇与系统腔610之间的流体(空气)连通通过一个或多个腔壁中的一个或多个开口(例如，通过腔壁615中的开口662)来提供。

在加热系统600的操作期间，用户(未示出)可以首先将一个或多个装料(例如，食物和/或液体)放入加热腔610中，并且关闭门616。用户可以将装料放置在底部电极672上(或者如果不包括电极672和加热元件682，则放置在底腔壁612上)，或放置在底部电极672、加热元件682和/或腔壁612之上的绝缘结构上。可替换的是，如前所述，用户可以将装料放置在在任何支撑位置处插入到腔610中的搁板634上。

再次，如稍后将结合图16更详细地描述的，为了启动烹饪过程，用户可以指定用户希望系统600实施的烹饪类型(或烹饪模式)。用户可以通过控制面板620指定烹饪模式(例如，通过按下按钮或进行烹饪模式菜单选择)。根据实施例，系统600能够实施至少以下不同的烹饪模式：1)仅辐射烹饪；2)仅RF烹饪；以及3)组合式辐射和RF烹饪。当系统600还包括对流加热系统660时，系统600还能够实施以下另外的烹饪模式：4)组合式对流和辐射烹饪；以及5)组合式对流、辐射和RF烹饪。

当实施仅辐射烹饪模式(上面的模式1)、组合式辐射和RF烹饪模式(上面的模式3)、对流和辐射烹饪模式(上面的模式4)或组合式对流、辐射和RF烹饪模式(上面的模式5)时，系统600可以使用户能够通过控制面板620提供指定烹饪过程的腔温度设定值的输入(例如，处于约65-260摄氏度(或150-500华氏度)的范围内)。可替换的是，可以通过系统600以其它方式获得或确定腔温度设定值。在一些实施例中，可以在整个过程中改变腔温度设定值(例如，系统600可以运行在整个烹饪过程中改变烤箱温度的软件程序)。除了指定腔温度设定值之外，系统600还可以使用户能够通过控制面板620提供指定烹饪开始时间、停止时间和/或持续时间的输入。在此类实施例中，系统600可以监测系统时钟以确定何时激活和去激活RF加热系统650和辐射加热系统680。

对于仅RF烹饪模式(上面的模式2，包括仅RF除霜)，RF加热系统650在烹饪过程期间激活，而辐射加热系统680和对流系统660空闲或去激活。相反，对于组合式辐射和RF烹饪模式(上面的模式3)和组合式对流、辐射和RF烹饪模式(上面的模式5)，RF加热系统650和辐射加热系统680和/或对流系统660在烹饪过程期间激活。在这些模式下，RF加热系统650和辐射加热系统680和/或对流系统660可以同时且连续激活，或者任一系统可以在所述过程的部分期间去激活。

为了开始加热操作，用户可以通过控制面板620提供“开始”输入(例如，用户可以按下“开始”按钮)。作为响应，主机系统控制器(例如，图9、12的主机/热系统控制器952、1252)在整个烹饪过程中根据正在实施哪种烹饪模式向辐射加热系统680、RF加热系统660和/或对流系统660(当包括时)发送合适的控制信号。稍后将结合图16-18更详细地描述系统操作的细节。

基本上，当执行仅辐射烹饪或组合式辐射和RF烹饪时，系统600选择性地激活、去激活并且以其它方式控制辐射加热系统680，以将系统腔610预热到腔温度设定值，并使系统腔610内的温度保持处于或接近温度设定值。系统600可以基于恒温器读数和/或基于来自辐射加热系统680的反馈来确立和保持腔610内的温度。当执行仅RF烹饪或组合式辐射和RF烹饪时，系统以装料可以在整个烹饪过程中吸收最大RF功率传递的方式选择性地激活和控制RF加热系统650。

在仍其它实施例中，还可以或可替代地可以将RF加热系统与气体加热系统组合，如上所述。例如，图8是根据另一示例实施例的具有RF加热系统850和气体加热系统880的加热器具800的透视图。加热系统800与加热系统100、600(图1、6)的类似之处在于加热系统800的组件固定在系统壳体802内，并且加热系统800包括加热腔810(例如，图9、12的腔960、1260)、控制面板820和RF加热系统850(例如，图9、12的RF加热系统910、1210)。另外，在实施例中，加热系统800还可以包括对流加热系统860，但是对流加热系统860是任选的。然而，与加热系统100、600(图1、6)相比，系统800包括气体加热系统880(例如，图9、12的热加热系统950、1250的一个实施例)，所述气体加热系统880具有与加热腔810流体(空气)连通的气体燃烧器882、884。

加热腔810由顶腔壁811、底腔壁812、侧腔壁813、814和后腔壁815的内表面以及门816的内表面限定。如图8所示，门816可以包括闩锁机构818，所述闩锁机构818与系统壳体802的对应固定结构819接合以使门816保持关闭。在一些实施例中，可以在加热腔810内接近一个或多个搁板支撑结构830、832，并且搁板支撑结构830、832被配置成使可移除且可重新定位的搁板834(由于未插入搁板，所以在图8中用虚线示出)保持处于底腔壁812上方的各种高度处。如以上结合图1所讨论的，搁板834可以被配置为电极或可以含有电极。此外，搁板834可以具有简单的平面结构(例如，类似于图2的结构200)，或者搁板834可以具有网格型结构(例如，类似于图3的结构300)。在此类实施例中，搁板834(或集成在搁板内的电极)可以通过搁板支撑结构830、832的导电特征(未示出)电连接到RF加热系统的其它部分或接地参考。可替换的是，搁板834和/或其集成电极可以通过腔侧壁之一中的导电连接器836、838电连接到RF加热系统的其它部分或接地参考。

腔壁811-815、门816、闩锁机构818、固定结构819、控制面板820、搁板支撑结构830、832和可重新定位的搁板834可以分别与以上结合图1所讨论的腔壁111-115、门116、闩锁机构118、固定结构119、控制面板120、搁板支撑结构130、132和可重新定位的搁板134基本上类似或相同，包括那些系统组件的所有各个替代性实施例。因此，与腔壁111-115、门116、闩锁机构118、固定结构119、控制面板120、搁板支撑结构130、132和可重新定位的搁板134相关联的描述旨在同样适用于腔壁811-815、门816、闩锁机构818、固定结构819、控制面板820、搁板支撑结构830、832和可重新定位的搁板834，但是为了简洁起见，此处不再重复描述。

如上所述，加热系统800包括RF加热系统850(例如，图9、12的RF加热系统910、1210)和气体加热系统880(例如，图9、12的气体加热系统950、1250)两者。在实施例中，气体加热系统880包括气体加热系统控制器(例如，图9、12的主机/热系统控制器952、1252)、点火源(例如，热表面或辉光棒点火器)、气阀、一个或多个燃烧器882、884以及恒温器(或炉传感器)。恒温器(或炉传感器)感测系统腔810内的空气的温度。基于感测到的腔温度，恒温器(或气体加热系统控制器)控制气阀以增加或减少向一个或多个燃烧器882、884提供的气体供应。更具体地说，恒温器(或气体加热系统控制器)操作以使腔空气温度保持处于或接近温度设定值。

根据实施例，燃烧器882、884可以分别定位在系统腔810的底部和/或顶部处或附近(例如，在与系统腔810分离的隔室中)。燃烧器882、884与系统腔810流体连通，这意味着通过燃烧器882、884处的点燃的气体加热的空气可以在整个系统腔810中流动。定位在系统腔810的底部的燃烧器882从下方向腔810内的装料提供热量(例如，用于升温和烘烤)，而定位在系统腔810的顶部的燃烧器884从上方向腔810内的装料提供热量(例如，用于升温、烘烤、炙烤和/或褐变)。

RF加热系统850包括一个或多个RF信号源(例如，图9、12的RF信号源920、1220)、电源(例如，图9、12的电源926、1226)、第一电极870(例如，图9、12的电极940、1240)、第二电极872(例如，图9、12的电极942、1242)、阻抗匹配电路系统(例如，图9-14的电路934、970、1000、1100、1234、1272、1300、1400)、功率检测电路系统(例如，图9、12的功率检测电路系统930、1230)和RF加热系统控制器(例如，图9、12的系统控制器912、1212)。

RF加热系统850的一个或多个RF信号源、电源、第一电极870、第二电极872、阻抗匹配电路系统、功率检测电路系统以及RF加热系统控制器可以分别与以上结合图1所讨论的一个或多个RF信号源、电源、第一电极170、第二电极172、阻抗匹配电路系统、功率检测电路系统以及RF加热系统控制器基本上类似或相同，包括那些系统组件的所有各个替代性实施例。因此，与结合图1的这些组件相关联的描述同样适用于RF加热系统850中的类似组件，但是为了简洁起见，这里不再重复描述。

也就是说，第一电极870和/或第二电极872(和/或搁板834)可以被具体设计成基本上不限制或干扰通过燃烧器882、884加热的空气的移动。此外，燃烧器882、884以及第一电极870和第二电极872可以相对于彼此被朝向为使得燃烧器882、884基本上不改变或干扰由一个或两个电极870、872产生的电磁场。

根据实施例，当燃烧器和电极两者都靠近同一腔壁时，电极定位在燃烧器与腔810之间。例如，在图8的实施例中，在腔810的顶侧上，电极870定位在腔壁811附近，并且燃烧器884定位在腔壁811后面(上方)的单独燃烧器腔中。在腔810的底侧上，电极872定位在腔壁812附近，并且燃烧器882定位在腔壁812后面(下方)的单独燃烧器腔中。通过燃烧器882、884处的点燃的气体加热的空气可以通过狭槽883、885进入系统腔810。在其它实施例中，燃烧器882、884中的任一燃烧器可以不包括在系统800内。

如上所述，系统800任选地也可以包括对流系统860。当包括对流系统860时，所述对流系统860可以简单地包括电源和风扇，因为可以通过燃烧器882、884处的点燃的气体实现对腔810中的空气的加热。然而，在一些实施例中，对流系统860还可以包括集成加热元件和恒温器。无论哪种方式，都可以通过系统控制器选择性地激活和去激活对流系统风扇以在系统腔810内循环。在图8示出的系统800中，风扇定位在系统腔810外部的风扇隔室中，并且风扇与系统腔810之间的流体(空气)连通通过一个或多个腔壁中的一个或多个开口(例如，通过腔壁815中的开口862)来提供。

在加热系统800的操作期间，用户(未示出)可以首先将一个或多个装料(例如，食物和/或液体)放入加热腔810中，并且关闭门816。用户可以将装料放置在底部电极872(或底腔壁812)上或底部电极872和/或腔壁812之上的绝缘结构上。可替换的是，如前所述，用户可以将装料放置在在任何支撑位置处插入到腔810中的搁板834上。

再次，如稍后将结合图16更详细地描述的，为了启动烹饪过程，用户可以指定用户希望系统800实施的烹饪类型(或烹饪模式)。用户可以通过控制面板820指定烹饪模式(例如，通过按下按钮或进行烹饪模式菜单选择)。根据实施例，系统800能够实施至少以下不同的烹饪模式：1)仅气体烹饪；2)仅RF烹饪；以及3)组合式气体和RF烹饪。当系统800还包括对流加热系统860时，系统800还能够实施以下另外的烹饪模式：4)组合式对流和气体烹饪；以及5)组合式对流、气体和RF烹饪。

当实施仅气体烹饪模式(上面的模式1)、组合式气体和RF烹饪模式(上面的模式3)、对流和气体烹饪模式(上面的模式4)或组合式对流、气体和RF烹饪模式(上面的模式5)时，系统800可以使用户能够通过控制面板820提供指定烹饪过程的腔温度设定值的输入(例如，处于约85-260摄氏度(或150-500华氏度)的范围内)。可替换的是，可以通过系统800以其它方式获得或确定腔温度设定值。在一些实施例中，可以在整个过程中改变腔温度设定值(例如，系统800可以运行在整个烹饪过程中改变烤箱温度的软件程序)。除了指定腔温度设定值之外，系统800还可以使用户能够通过控制面板820提供指定烹饪开始时间、停止时间和/或持续时间的输入。在此类实施例中，系统800可以监测系统时钟以确定何时激活和去激活RF加热系统850和气体加热系统880。

对于仅RF烹饪模式(上面的模式2，包括仅RF除霜)，RF加热系统850在烹饪过程期间激活，而气体加热系统880和对流系统860空闲或去激活。相反，对于组合式气体和RF烹饪模式(上面的模式3)和组合式对流、气体和RF烹饪模式(上面的模式5)，RF加热系统850和气体加热系统880和/或对流系统860在烹饪过程期间激活。在这些模式下，RF加热系统850和气体加热系统880和/或对流系统860可以同时且连续激活，或者任一系统可以在所述过程的部分期间去激活。

为了开始加热操作，用户可以通过控制面板820提供“开始”输入(例如，用户可以按下“开始”按钮)。作为响应，主机系统控制器(例如，图9、12的主机/热系统控制器952、1252)在整个烹饪过程中根据正在实施哪种烹饪模式向气体加热系统880、RF加热系统860和/或对流系统860(当包括时)发送合适的控制信号。稍后将结合图16-18更详细地描述系统操作的细节。

基本上，当执行仅气体烹饪或组合式气体和RF烹饪时，系统800选择性地激活、去激活并且以其它方式控制气体加热系统880，以将系统腔810预热到腔温度设定值，并使系统腔810内的温度保持处于或接近温度设定值。系统800可以基于恒温器读数和/或基于来自气体加热系统880的反馈来确立和保持腔810内的温度。当执行仅RF烹饪或组合式气体和RF烹饪时，系统以装料可以在整个烹饪过程中吸收最大RF功率传递的方式选择性地激活和控制RF加热系统850。

图1、6、8的加热系统100、600、800各自被具体化为台面式器具。基于本文中的描述，本领域的技术人员应理解，加热系统的实施例也可以结合到具有其它配置的系统或器具中。因此，独立器具中的加热系统的上述实施方案并不意味着将实施例的用途仅限于那些类型的系统。相反，加热系统的各个实施例可以结合到壁腔安装式器具以及包括结合在共同壳体中的多种类型的器具的系统中。

另外，尽管示出了组件相对于彼此处于特定的相对朝向的加热系统100、600、800，但应当理解，也可以使各个组件采取不同的朝向。此外，各个组件的物理配置可以不同。例如，控制面板120、620、820可以具有更多、更少或不同的用户界面元素，和/或用户界面元素可以以不同方式布置。另外，尽管在图1、6和8中示出了基本上立方体的加热腔110，但是应当理解，在其它实施例中，加热腔可以具有不同的形状(例如，圆柱形等)。此外，加热系统100、600、800可以包括图1、6和8中未具体示出的其它组件(例如，腔内的固定板或旋转板、电线等)。

图9是根据示例实施例的不平衡加热系统900(例如，图1、6、8的加热系统100、600、800)的简化框图。在实施例中，加热系统900包括主机/热系统控制器952、RF加热系统910、热加热系统950、用户界面992和限定炉腔960的外壳结构966。应理解，出于解释和易于描述的目的，图9是加热系统900的简化表示，并且实际实施例可以包括其它装置和组件以提供另外的功能和特征，和/或加热系统900可以是更大的电气系统的一部分。

外壳结构966可以包括底壁、顶壁和侧壁，所述底壁、顶壁和侧壁的内表面限定腔960(例如，图1、6、8的腔110、610、810)。根据实施例，可以密封(例如，用图1、6、8的门116、616、816)腔960以容纳在加热操作期间引入到腔960中的热能和电磁能。系统900可以包括确保密封在加热操作期间完好的一个或多个互锁机构(例如，图1、6、8的闩锁机构和固定结构118、119、618、619、818、819)。如果互锁机构中的一个或多个互锁机构指示密封被破坏，则主机/热系统控制器952可以中止加热操作。

用户界面992可以对应于控制面板(例如，图1、6、8的控制面板120、620、820)，例如，所述控制面板使用户能够向系统提供关于加热操作(例如，烹饪模式、待加热装料的特性等)、启动和取消按钮、机械控件(例如，门/抽屉开闩)等的参数的输入。此外，用户界面可以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，倒计时定时器、指示加热操作的进展或完成的可视标记和/或指示加热操作的完成的可听提示音)和其它信息。

如将结合图16和18更详细地描述的，主机/热系统控制器952可以执行与整个系统900相关联的功能(例如，“主机控制功能”)以及更具体地与热加热系统950相关联的功能(例如，“热系统控制功能”)。因为在实施例中，主机控制功能和热系统控制功能可以由一个硬件控制器执行，所以主机/热系统控制器952被示出为双功能控制器。在替代性实施例中，主机控制器和热系统控制器可以是通信地耦合的不同的控制器。

热加热系统950包括主机/热系统控制器952、一个或多个热加热组件954、恒温器956和(在一些实施例中)风扇958。主机/热系统控制器952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)、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)、一条或多条通信总线和其它组件。根据实施例，主机/热系统控制器952耦合到用户界面992、RF加热系统控制器912、热加热组件954、恒温器956、风扇958和传感器994(如果包括的话)。在一些实施例中，主机/热系统控制器952和用户界面992的部分可以一起包括在主机模块990中。

主机/热系统控制器952被配置成接收指示通过用户界面992接收到的用户输入的信号，并且向用户界面992提供使用户界面992能够产生指示系统操作的各个方面的用户可感知输出(例如，通过显示器、扬声器等)的信号。此外，主机/热系统控制器952向热加热系统950的其它组件(例如，向热加热组件954和风扇958)发送控制信号，以根据期望的系统操作选择性地激活、去激活并以其它方式控制那些其它组件。主机/热系统控制器952还可以从热加热系统组件954、恒温器956和传感器994(如果包括的话)接收指示那些组件的操作参数的信号，并且主机/热系统控制器952可以相应地修改系统900的操作，如稍后将描述的。此外，主机/热系统控制器952从RF加热系统控制器912接收关于RF加热系统910的操作的信号。响应于从用户界面992和RF加热系统控制器912接收到的信号和测量结果，主机/热系统控制器952可以向RF加热系统控制器912提供另外的控制信号，所述另外的控制信号影响RF加热系统910的操作。

所述一个或多个热加热组件954可以包括例如一个或多个加热元件(例如，图6的加热元件682、684和/或图1、6、8的对流系统160、660、860内的一个或多个加热元件)、一个或多个气体燃烧器(例如，图8的气体燃烧器882、884)和/或被配置成对炉腔960内的空气进行加热的其它组件。恒温器956(或炉传感器)被配置成感测炉腔960内的空气温度，并且控制所述一个或多个热加热组件954的操作，以使炉腔内的空气温度保持处于或接近温度设定值(例如，用户通过用户界面992确立的设定值)。可以通过恒温器956在具有热加热组件954的闭环系统中执行此温度控制过程，或者恒温器956可以与同样参与控制所述一个或多个热加热组件954的操作的主机/热系统控制器952通信。最后，当系统900包括对流系统(例如，图1、6、8的对流系统160、660、860)时，风扇958被包括在内，并且风扇958被选择性地激活和去激活，以使炉腔960内的空气循环。

在实施例中，RF加热系统910包括RF加热系统控制器912、RF信号源920、电源和偏置电路系统926、第一阻抗匹配电路934(本文中称为“第一匹配电路”)、可变阻抗匹配网络970、第一电极940和第二电极942以及功率检测电路系统930。RF加热系统控制器912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)、易失性和/或非易失性存储器(例如，RAM、ROM、闪存、各种寄存器等)、一条或多条通信总线以及其它组件。根据实施例，RF加热系统控制器912耦合到主机/热系统控制器952、RF信号源920、可变阻抗匹配网络970、功率检测电路系统930和传感器994(如果包括的话)。RF加热系统控制器912被配置成从主机/热系统控制器952接收指示各种操作参数的控制信号并且从功率检测电路系统930接收指示RF信号反射功率(以及可能地，RF信号前向功率)的信号。响应于接收到的信号和测量结果并且如稍后将更加详细地描述的，RF加热系统控制器912向电源和偏置电路系统926以及RF信号源920的RF信号发生器922提供控制信号。此外，RF加热系统控制器912向可变阻抗匹配网络970提供控制信号，所述控制信号使网络970改变其状态或配置。

炉腔960包括电容加热布置，所述电容加热布置具有通过可以放置待加热装料964的空气腔960分开的第一平行板电极940和第二平行板电极942。例如，第一电极940可以定位在空气腔960上方，并且第二电极942可以定位在空气腔960下方。在一些实施例中，第二电极942可以以搁板的形式实施或可以容纳在插入腔960内的搁板(例如，图1-3、6、8的搁板134、200、300、634、834)内，如前所述。在其它实施例中，可以不包括不同的第二电极942，并且可以通过外壳结构966的一部分提供第二电极的功能(即，在此类实施例中，外壳结构966可以被看作第二电极)。

根据实施例，外壳结构966和/或第二电极942连接到接地参考电压(即，外壳结构966和第二电极942接地)。可替换的是，当外壳结构966(或至少外壳结构966的与第一电极940平行的部分)充当电容加热布置的第二电极时，至少外壳结构966的与腔960的底表面相对应的部分可以由导电材料形成并接地。为了避免装料964与第二电极942(或腔960的接地底表面)之间的直接接触，可以将非导电屏障962定位在第二电极942或腔960的底表面之上。

再次，炉腔960包括电容加热布置，所述电容加热布置具有通过可以放置待加热装料964的空气腔960分开的第一平行板电极940和第二平行板电极942。在实施例中，第一电极940和第二电极942在外壳结构966内被定位成限定电极940与电极942之间的距离946，其中距离946使腔960成为子谐振腔。

在各个实施例中，距离946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946小于RF子系统910产生的RF信号的一个波长。换句话说，如上所述，腔960是子谐振腔。在一些实施例中，距离946小于RF信号的一个波长的约一半。在其它实施例中，距离946小于RF信号的一个波长的约四分之一。在仍其它实施例中，距离946小于RF信号的一个波长的约八分之一。在仍其它实施例中，距离946小于RF信号的一个波长的约50分之一。在仍其它实施例中，距离946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，介于10MHz与100MHz之间的频率)的RF加热系统910可以被设计成具有作为一个波长的较小部分的距离946。例如，当系统910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946被选择为约0.5米时，距离946是RF信号的一个波长的约60分之一。相反，当系统910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946被选择为约0.5米时，距离946是RF信号的一个波长的约一半。

在电极940、942之间的操作频率和距离946被选择成限定子谐振内腔960的情况下，第一电极940和第二电极942电容性地耦合。更具体地说，第一电极940可以类推为电容器的第一板，第二电极942可以类推为电容器的第二板，并且装料964、屏障962(如果包括的话)以及腔960内的空气可以类推为电容器电介质。因此，第一电极940可替代地在本文中可被称为“阳极”，并且第二电极942可替代地在本文中可被称为“阴极”。

基本上，跨第一电极940和第二电极942的电压促进对腔960内的装料964进行加热。根据各个实施例，RF加热系统910被配置成生成RF信号以在电极940、942之间产生在一个实施例中在约90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910也可以被配置成在电极940、942之间产生更低或更高的电压。

在实施例中，第一电极940通过第一匹配电路934、可变阻抗匹配网络970和导电传输路径电耦合到RF信号源920。第一匹配电路934被配置成执行从RF信号源920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928的多个导体928-1、928-2和928-3。根据实施例，导电传输路径928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，以接地为参考的单个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928电耦合，并且连接器之间的传输路径928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12中并且稍后描述(例如，包括连接器1236、1238和导体1228-3，如连接器1236、1238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970被配置成执行从上述中间阻抗到如通过装料964修改的炉腔960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970包括无源组件(例如，电感器、电容器、电阻器)的网络。

根据更具体的实施例，可变阻抗匹配网络970包括多个固定值集总电感器(例如，图10、11的电感器1012-1015、1154)，所述多个固定值集总电感器定位在腔960内并且电耦合到第一电极940。此外，在一个实施例中，可变阻抗匹配网络970包括多个可变电感网络(例如，图10的网络1010、1011)，所述可变电感网络可以位于腔960内部或外部。根据另一个实施例，可变阻抗匹配网络970包括多个可变电容网络(例如，图11的网络1142、1146)，所述可变电容网络可以位于腔960内部或外部。可变电感网络或可变电容网络中的每个网络提供的电感值或电容值是使用来自RF加热系统控制器912的控制信号确立的，如稍后将更加详细地描述的。在任何情况下，通过改变可变阻抗匹配网络970在加热操作过程中的状态以动态地匹配不断变化的腔加上装料阻抗，尽管加热操作期间装料阻抗发生变化，但是装料964吸收的RF功率的量可以维持在高水平。

根据实施例，RF信号源920包括RF信号发生器922和功率放大器(例如，包括一个或多个功率放大器级924、925)。响应于RF加热系统控制器912通过连接914提供的控制信号，RF信号发生器922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其它频带中的操作。在各个实施例中，可以控制RF信号发生器922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922可以产生处于VHF(甚高频)范围内(即，在介于约30.0兆赫(MHz)与约300MHz之间的范围内)，和/或在约10.0MHz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922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。可替换的是，振荡频率和/或功率电平可以更低或更高。

在图9的实施例中，功率放大器包括驱动器放大器级924和最终放大器级925。功率放大器被配置成从RF信号发生器922接收振荡信号并将信号放大以在功率放大器的输出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926提供给每个放大器级924、925的栅极偏置电压和/或漏极供电电压来控制。更具体地说，电源和偏置电路系统926根据从RF加热系统控制器912接收到的控制信号向每个RF放大器级924、925提供偏置电压和供电电压。

在实施例中，每个放大器级924、925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924的输入(例如，栅极)，耦合在驱动器放大器级与最终放大器级925之间和/或耦合到最终放大器级925的输出(例如，漏极端)。在实施例中，放大器级924、925的每个晶体管包括横向扩散金属氧化物半导体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、双极性结型晶体管(BJT)或利用另一种半导体技术的晶体管。

在图9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组件的两个放大器级924、925。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12的放大器1224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)或另一类型的放大器的各个实施例。

炉腔960和定位在炉腔960内的任何装料964(例如，食物、液体等)对通过第一电极940辐射到腔960中的电磁能(或RF功率)呈现累积装料。更具体地说，腔960和装料964向系统呈现阻抗，所述阻抗在本文中被称为“腔加上装料阻抗”。在加热操作期间，腔加上装料阻抗在装料964的温度增加时改变。腔加上装料阻抗直接影响沿着RF信号源920与电极940之间的导电传输路径928的反射信号功率的量值。在大多数情况下，期望将传递到腔960的信号功率的量值最大化和/或将沿着导电传输路径928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920的输出阻抗与腔加上装料阻抗至少部分地匹配，第一匹配电路934沿着传输路径928电耦合。第一匹配电路934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934包括固定组件(即，具有非可变组件值的组件)，但是在其它实施例中，第一匹配电路934可以包括一个或多个可变组件。例如，在各个实施例中，第一匹配电路934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，固定匹配电路934被配置成将阻抗升高到在RF信号发生器920的输出阻抗与腔加上装料阻抗之间的中间水平。

根据实施例，功率检测电路系统930沿着RF信号源920的输出与电极940之间的传输路径928耦合。在具体实施例中，功率检测电路系统930形成RF子系统910的一部分并且在实施例中耦合到在第一匹配电路934的输出与可变阻抗匹配网络970的输入之间的导体928-2。在替代性实施例中，功率检测电路系统930可以耦合到传输路径928在RF信号源920的输出与第一匹配电路934的输入之间的部分928-1或耦合到传输路径928在可变阻抗匹配网络970的输出与第一电极940之间的部分928-3。

无论耦合在何处，功率检测电路系统930均被配置成监测、测量或以其它方式检测沿着RF信号源920与电极940之间的传输路径928行进的反射信号(即，在从电极940到RF信号源920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930还被配置成检测沿着RF信号源920与电极940之间的传输路径928行进的前向信号(即，在从RF信号源920到电极940的方向上行进的前向RF信号)的功率。通过连接932，功率检测电路系统930向RF加热系统控制器912供应信号，所述信号传送反射信号功率(以及在一些实施例中，前向信号功率)的量值。在传送前向信号功率量值和反射信号功率量值两者的实施例中，RF加热系统控制器912可以计算反射与前向信号功率比或S11参数或电压驻波比(VSWR)值。如下文将更加详细地描述的，当反射信号功率量值超过反射信号功率阈值或反射与前向信号功率比超过S11参数阈值或当VSWR值超过VSWR阈值时，这指示系统900不足以匹配腔加上装料阻抗并且腔960内的装料964吸收的能量可能是次优的。在此类情形中，RF加热系统控制器912编排了更改可变匹配网络970的状态的过程以驱动反射信号功率或S11参数或VSWR值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和/或S11参数阈值和/或VSWR阈值)，由此重新确立可接受的匹配并促进装料964的更优能量吸收。

例如，RF加热系统控制器912可以通过控制路径916向可变匹配电路970提供控制信号，所述控制信号使可变匹配电路970改变电路内的一个或多个组件的电感值、电容值和/或电阻值，由此调整电路970所提供的阻抗变换。调整可变匹配电路970的配置期望减小反射信号功率的量值，这对应于减小S11参数和/或VSWR的量值和增大装料964所吸收的功率。

如上文所讨论的，使用可变阻抗匹配网络970来匹配炉腔960加上装料964的腔加上装料阻抗以在可能的程度上将传递到装料964的RF功率最大化。在加热操作开始时，炉腔960和装料964的初始阻抗可能并不是准确地已知的。另外，装料964的阻抗在加热操作期间在装料964升温时改变。根据实施例，RF加热系统控制器912可以向可变阻抗匹配网络970提供控制信号，所述控制信号使可变阻抗匹配网络970的状态修改。这使RF加热系统控制器912能够确立可变阻抗匹配网络970在加热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装料964吸收的RF功率相对较高。此外，这使RF加热系统控制器912能够修改可变阻抗匹配网络970的状态，使得可以在整个加热操作中维持足够的匹配，尽管装料964的阻抗发生了变化。

在图10和11中示出了可变匹配网络970的配置的非限制性例子。例如，在各个实施例中，网络970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970包括单端网络(例如，图10、11的网络1000、1100)。如稍后将更加详细地描述的，可变匹配网络970提供的电感值、电容值和/或电阻值是使用来自RF加热系统控制器912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970提供的阻抗变换。在任何情况下，通过改变可变匹配网络970在加热操作过程中的状态以动态地匹配腔960加上腔960内的装料964的不断变化的阻抗，可以在整个加热操作过程中将系统效率维持在高水平。

可变匹配网络970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例子示出在图10和11中。根据实施例，如图10所例示的，可变阻抗匹配网络970可以包括无源组件的单端网络并且更具体地包括固定值电感器(例如，集总电感组件)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11所例示的，可变阻抗匹配网络970可以包括无源组件的单端网络并且更具体地说包括可变电容器的网络(或可变电容网络)。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没有其它类型的中间组件(例如，电阻器或电容器)的一组电感组件。类似地，术语“电容器”意指离散电容器或电耦合在一起而没有其它类型的中间组件(例如，电阻器或电感器)的一组电容组件。

首先参考可变电感阻抗匹配网络实施例，图10是根据示例实施例的可以结合到加热系统(例如，图1、6、8、9的系统100、600、800、900)中的单端可变阻抗匹配网络1000(例如，图9的可变阻抗匹配网络970)的示意图。如下文将更加详细地解释的，可变阻抗匹配网络970基本上具有两个部分：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装料。

根据实施例，可变阻抗匹配网络1000包括输入节点1002、输出节点1004、第一可变电感网络1010和第二可变电感网络1011以及多个固定值电感器1012-1015。当结合到加热系统(例如，图9的系统900)中时，输入节点1002电耦合到RF信号源(例如，图9的RF信号源920)的输出，并且输出节点1004电耦合到加热腔(例如，图9的炉腔960)内的电极(例如，图9的第一电极940)。

在实施例中，在输入节点1002与输出节点1004之间，可变阻抗匹配网络1000包括第一串联耦合的集总电感器1012和第二串联耦合的集总电感器1014。在实施例中，在第一集总电感器1012和第二集总电感器1014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1012、1014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1012、1014的值可以更低和/或更高。

第一可变电感网络1010是耦合在输入节点1002与接地参考端(例如，图9的接地的外壳结构966)之间的第一并联电感网络。根据实施例，第一可变电感网络1010可被配置成匹配如通过第一匹配电路(例如，图9的电路934)修改的RF信号源(例如，图9的RF信号源920)的阻抗或更具体地说匹配如通过第一匹配电路(例如，图9的电路934)修改的末级功率放大器(例如，图9的放大器925)的阻抗。因此，第一可变电感网络1010可被称为可变阻抗匹配网络1000的“RF信号源匹配部分”。根据实施例，第一可变电感网络1010包括具有电感组件的网络，所述电感组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1000的“腔匹配部分”由耦合在节点1022与接地参考端之间的第二并联电感网络1016提供，所述节点1022位于第一集总电感器1012与第二集总电感器1014之间。根据实施例，第二并联电感网络1016包括串联耦合的第三集总电感器1013和第二可变电感网络1011，第三集总电感器1013与第二可变电感网络1011之间具有中间节点1022。因为可以改变第二可变电感网络1011的状态以提供多个电感值，因此第二并联电感网络1016可被配置成最优地匹配腔加上装料(例如，图9的腔960加上装料964)的阻抗。例如，电感器1013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1013的值可以更低和/或更高。根据实施例，第二可变电感网络1011包括具有电感组件的网络，所述电感组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1000包括耦合在输出节点1004与接地参考端之间的第四集总电感器1015。例如，电感器1015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1015的值可以更低和/或更高。

一组1030集总电感器1012-1015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9的腔960)内或至少在外壳结构(例如，图9的外壳结构966)的范围内。这使集总电感器1012-1015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，腔或外壳结构内可以容纳或可以不容纳可变电感网络1010、1011。

根据实施例，图10的可变阻抗匹配网络1000的实施例仅包括“电感器”以便为炉腔960加上装料964的输入阻抗提供匹配。因此，网络1000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组件时，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，匹配网络的组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，本领域的技术人员应理解，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。

图11是根据示例实施例的单端可变电容匹配网络1100(例如，图9的可变阻抗匹配网络970)的示意图，所述单端可变电容匹配网络1100可以结合到加热系统(例如，图1、6、8、9的系统100、600、800、900)中并且可以代替可变电感阻抗匹配网络1000(图10)实施。根据实施例，可变阻抗匹配网络1100包括输入节点1102、输出节点1104、第一可变电容网络1142和第二可变电容网络1146以及至少一个电感器1154。当结合到加热系统(例如，图9的系统900)中时，输入节点1102电耦合到RF信号源(例如，图9的RF信号源920)的输出，并且输出节点1104电耦合到加热腔(例如，图9的炉腔960)内的电极(例如，图9的第一电极940)。

在实施例中，在输入节点1102与输出节点1104之间，可变阻抗匹配网络1100包括与电感器1154串联耦合的第一可变电容网络1142和耦合在中间节点1151与接地参考端(例如，图9的接地的外壳结构966)之间的第二可变电容网络1146。在实施例中，电感器1154可以被设计用于相对低频率(例如，约40.66MHz到约40.70MHz)和高功率(例如，约50W到约500W)操作。例如，电感器1154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1154的值可以更低和/或更高。根据实施例，电感器1154是固定值集总电感器(例如，线圈)。在其它实施例中，电感器1154的电感值可以是可变的。

第一可变电容网络1142耦合在输入节点1102与中间节点1111之间，并且第一可变电容网络1142可以意指可变阻抗匹配网络1100的“串联匹配部分”。根据实施例，第一可变电容网络1142包括与第一可变电容器1144并联耦合的第一固定值电容器1143。在实施例中，第一固定值电容器1143的电容值可以在约1微微法(pF)到约100pF的范围内。第一可变电容器1144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组件的网络。因此，第一可变电容网络1142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1100的“并联匹配部分”由第二可变电容网络1146提供，所述第二可变电容网络1146耦合在节点1151(位于第一可变电容网络1142与集总电感器1154之间)与接地参考端之间。根据实施例，第二可变电容网络1146包括与第二可变电容器1148并联耦合的第二固定值电容器1147。在实施例中，第二固定值电容器1147的电容值可以在约1pF到约100pF的范围内。第二可变电容器1148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组件的网络。因此，第二可变电容网络1146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。可以改变第一可变电容网络1142和第二可变电容网络1146的状态以提供多个电容值，并且因此所述状态可以是可配置的，以将腔加上装料(例如，图9的腔960加上装料964)的阻抗与RF信号源(例如，图9的RF信号源920)最佳地匹配。

再次参考图9，加热系统900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994。所述一个或多个温度传感器和/或所述一个或多个IR传感器可以定位在使装料964的温度在加热操作期间能够被感测到的位置。例如，当提供给主机/热系统控制器952和/或RF加热系统控制器912时，温度信息使主机/热系统控制器952和/或RF加热系统控制器912能够(例如，通过控制电源和偏置电路系统926提供的偏置和/或供电电压)更改热加热组件954产生的热能和/或RF信号源920供应的RF信号的功率和/或确定何时应该终止加热操作。此外，RF加热系统控制器912可以使用温度信息来调整可变阻抗匹配网络970的状态。所述一个或多个重量传感器定位在装料964下面并且被配置成向主机/热系统控制器952和/或RF加热系统控制器912提供装料964的重量的估计值。主机/热系统控制器952和/或RF加热系统控制器912可以使用此信息例如以确定加热操作的大致持续时间。另外，RF加热系统控制器912可以使用此信息例如确定由RF信号源920供应的RF信号的期望功率电平和/或确定可变阻抗匹配网络970的初始设置。

与图9-11相关联的描述详细讨论了“不平衡”加热设备，在所述不平衡加热设备中，将RF信号施加到一个电极(例如，图9的电极940)，并且将另一个“电极”(例如，图9的电极942或外壳结构966)接地。如上所述，加热设备的替代性实施例包括“平衡”加热设备。在此类设备中，向两个电极提供平衡RF信号。

例如，图12是根据示例实施例的平衡加热系统1200(例如，图1、6、8的加热系统100、600、800)的简化框图。在实施例中，加热系统1200包括主机/热系统控制器1252、RF加热系统1210、热加热系统1250、用户界面1292和限定炉腔1260的外壳结构1266。应理解，出于解释和易于描述的目的，图12是加热系统1200的简化表示，并且实际实施例可以包括其它装置和组件以提供另外的功能和特征，和/或加热系统1200可以是更大的电气系统的一部分。

外壳结构1266可以包括底壁、顶壁和侧壁，所述底壁、顶壁和侧壁的内表面限定腔1260(例如，图1、6、8的腔110、610、810)。根据实施例，可以密封(例如，用图1、6、8的门116、616、816)腔1260以容纳在加热操作期间引入到腔1260中的热能和电磁能。系统1200可以包括确保密封在加热操作期间完好的一个或多个互锁机构(例如，图1、6、8的闩锁机构和固定结构118、119、618、619、818、819)。如果互锁机构中的一个或多个互锁机构指示密封被破坏，则主机/热系统控制器1252可以中止加热操作。

用户界面1292可以对应于控制面板(例如，图1、6、8的控制面板120、620、820)，例如，所述控制面板使用户能够向系统提供关于加热操作(例如，烹饪模式、待加热装料的特性等)、启动和取消按钮、机械控件(例如，门/抽屉开闩)等的参数的输入。此外，用户界面可以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，倒计时定时器、指示加热操作的进展或完成的可视标记和/或指示加热操作的完成的可听提示音)和其它信息。

如将结合图16和18更详细地描述的，主机/热系统控制器1252可以执行与整个系统1200相关联的功能(例如，“主机控制功能”)以及更具体地与热加热系统1250相关联的功能(例如，“热系统控制功能”)。因为在实施例中，主机控制功能和热系统控制功能可以由一个硬件控制器执行，所以主机/热系统控制器1252被示出为双功能控制器。在替代性实施例中，主机控制器和热系统控制器可以是通信地耦合的不同的控制器。

热加热系统1250包括主机/热系统控制器1252、一个或多个热加热组件1254、恒温器1256和(在一些实施例中)风扇1258。主机/热系统控制器1252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)、易失性和/或非易失性存储器(例如，RAM、ROM、闪存、各种寄存器等)、一条或多条通信总线以及其它组件。根据实施例，主机/热系统控制器1252耦合到用户界面1292、RF加热系统控制器1212、热加热组件1254、恒温器1256、风扇1258和传感器1294(如果包括的话)。在一些实施例中，主机/热系统控制器1252和用户界面1292的部分可以一起包括在主机模块1290中。

主机/热系统控制器1252被配置成接收指示通过用户界面1292接收到的用户输入的信号，并且向用户界面1292提供使用户界面1292能够产生指示系统操作的各个方面的用户可感知输出(例如，通过显示器、扬声器等)的信号。此外，主机/热系统控制器1252向热加热系统1250的其它组件(例如，向热加热组件1254和风扇1258)发送控制信号，以根据期望的系统操作选择性地激活、去激活并以其它方式控制那些其它组件。主机/热系统控制器1252还可以从热加热系统组件1254、恒温器1256和传感器1294(如果包括的话)接收指示那些组件的操作参数的信号，并且主机/热系统控制器1252可以相应地修改系统1200的操作，如稍后将描述的。此外，主机/热系统控制器1252从RF加热系统控制器1212接收关于RF加热系统1210的操作的信号。响应于从用户界面1292和RF加热系统控制器1212接收到的信号和测量结果，主机/热系统控制器1252可以向RF加热系统控制器1212提供另外的控制信号，所述另外的控制信号影响RF加热系统1210的操作。

所述一个或多个热加热组件1254可以包括例如一个或多个加热元件(例如，图6的加热元件682、684和/或图1、6、8的对流系统160、660、860内的一个或多个加热元件)、一个或多个气体燃烧器(例如，图8的气体燃烧器882、884)和/或被配置成对炉腔1260内的空气进行加热的其它组件。恒温器1256(或炉传感器)被配置成感测炉腔1260内的空气温度，并且控制所述一个或多个热加热组件1254的操作，以使炉腔内的空气温度保持处于或接近温度设定值(例如，用户通过用户界面1292确立的设定值)。可以通过恒温器1256在具有热加热组件1254的闭环系统中执行此温度控制过程，或者恒温器1256可以与同样参与控制所述一个或多个热加热组件1254的操作的主机/热系统控制器1252通信。最后，当系统1200包括对流系统(例如，图1、6、8的对流系统160、660、860)时，风扇1258被包括在内，并且风扇1258被选择性地激活和去激活，以使炉腔1260内的空气循环。

在实施例中，RF子系统1210包括RF加热系统控制器1212、RF信号源1220、第一阻抗匹配电路1234(在本文中称为“第一匹配电路”)、电源和偏置电路系统1226以及功率检测电路系统1230。RF加热系统控制器1212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)、易失性和/或非易失性存储器(例如，RAM、ROM、闪存、各种寄存器等)、一条或多条通信总线以及其它组件。根据实施例，RF加热系统控制器1212耦合到主机/热系统控制器1252、RF信号源1220、可变阻抗匹配网络1270、功率检测电路系统1230和传感器1294(如果包括的话)。RF加热系统控制器1212被配置成从主机/热系统控制器1252接收指示各种操作参数的控制信号并且从功率检测电路系统1230接收指示RF信号反射功率(以及可能地，RF信号前向功率)的信号。响应于接收到的信号和测量结果并且如稍后将更加详细地描述的，RF加热系统控制器1212向电源和偏置电路系统1226以及RF信号源1220的RF信号发生器1222提供控制信号。此外，RF加热系统控制器1212向可变阻抗匹配网络1270提供控制信号，所述控制信号使网络1270改变其状态或配置。

炉腔1260包括电容加热布置，所述电容加热布置具有通过可以放置待加热装料1264的空气腔1260分开的第一平行板电极1240和第二平行板电极1242。例如，第一电极1240可以定位在空气腔1260上方，并且第二电极1242可以定位在空气腔1260下方。在一些实施例中，第二电极1242可以以搁板的形式实施或可以容纳在插入腔1260内的搁板(例如，图1-3、6、8的搁板134、200、300、634、834)内，如前所述。为了避免装料1264与第二电极1242(或腔1260的接地底表面)之间的直接接触，可以将非导电屏障1262定位在第二电极1242之上。

再次，炉腔1260包括电容加热布置，所述电容加热布置具有通过可以放置待加热的装料1264的空气腔1260分开的第一平行板电极1240和第二平行板电极1242。在实施例中，第一电极1240和第二电极1242在外壳结构1266内被定位成限定电极1240与电极1242之间的距离1246，其中距离1246使腔1260成为子谐振腔。

在各个实施例中，距离1246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1246小于RF子系统1210产生的RF信号的一个波长。换句话说，如上所述，腔1260是子谐振腔。在一些实施例中，距离1246小于RF信号的一个波长的约一半。在其它实施例中，距离1246小于RF信号的一个波长的约四分之一。在仍其它实施例中，距离1246小于RF信号的一个波长的约八分之一。在仍其它实施例中，距离1246小于RF信号的一个波长的约50分之一。在仍其它实施例中，距离1246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，介于10MHz与100MHz之间的频率)的RF加热系统1210可以被没计成具有作为一个波长的较小部分的距离1246。例如，当系统1210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1246被选择为约0.5米时，距离1246是RF信号的一个波长的约60分之一。相反，当系统1210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1246被选择为约0.5米时，距离1246是RF信号的一个波长的约一半。

在电极1240、1242之间的操作频率和距离1246被选择成限定子谐振内腔1260的情况下，第一电极1240和第二电极1242电容性地耦合。更具体地说，第一电极1240可以类推为电容器的第一板，第二电极1242可以类推为电容器的第二板，并且装料1264、屏障1262(如果包括的话)以及腔1260内的空气可以类推为电容器电介质。因此，第一电极1240可替代地在本文中可被称为“阳极”，并且第二电极1242可替代地在本文中可被称为“阴极”。

基本上，跨第一电极1240和第二电极1242的电压促进对腔1260内的装料1264进行加热。根据各个实施例，RF加热系统1210被配置成生成RF信号以在电极1240、1242之间产生在一个实施例中在约90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1210也可以被配置成在电极1240、1242之间产生更低或更高的电压。

RF子系统1210的输出以及更具体地说RF信号源1220的输出通过导电传输路径电耦合到可变匹配子系统1270，所述导电传输路径包括串联连接并且统称为传输路径1228的多个导体1228-1、1228-2、1228-3、1228-4和1228-5。根据实施例，导电传输路径1228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1228的“不平衡”部分可以包括RF子系统1210内的不平衡第一导体1228-1和不平衡第二导体1228-2、一个或多个连接器1236、1238(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1236、1238之间的不平衡第三导体1228-3。根据实施例，第三导体1228-3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1270可以与RF子系统1210一起被容置，并且在此类实施例中，导电传输路径1228可以不包括连接器1236、1238和第三导体1228-3。无论哪种方式，在实施例中，导电传输路径1228的“平衡”部分包括可变匹配子系统1270内的平衡第四导体1228-4以及电耦合在可变匹配子系统1270与电极1240、1250之间的平衡第五导体1228-5。

如图12所示，可变匹配子系统1270容置有被配置成以下的设备：在设备的输入处通过传输路径的不平衡部分(即，包括不平衡导体1228-1、1228-2和1228-3的部分)从RF信号源1220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340度之间如约180度的两个RF信号)；以及在设备的两个输出处产生所述两个平衡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1274。平衡RF信号通过平衡导体1228-4传送到可变匹配电路1272并且通过平衡导体1228-5最终传送到电极1240、1250。

在替代性实施例中，如图12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1220′可以在平衡导体1228-1′上产生平衡RF信号，所述平衡导体1228-1′可以直接耦合到可变匹配电路1272(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1274可以不包括在系统1200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1272(例如，图13、14的可变匹配电路1300、1400)被配置成接收平衡RF信号(例如，通过连接1228-4或1228-1′)、执行与双端可变匹配电路1272的当时电流配置相对应的阻抗变换并且通过连接1228-5向第一电极1240和第二电极1250提供平衡RF信号。

根据实施例，RF信号源1220包括RF信号发生器1222和功率放大器1224(例如，包括一个或多个功率放大器级)。响应于RF加热系统控制器1212通过连接1214提供的控制信号，RF信号发生器1222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其它频带中的操作。在各个实施例中，可以控制RF信号发生器1222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1222可以产生处于VHF范围内(即，在介于约30.0MHz与约300MHz之间的范围内)，和/或在约10.0MHz到约100MHz的范围内和/或在约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(+/-12％)、27.125MHz(+/-12％)、40.68MHz(+/-12％)和2.45GHz(+/-12％)。可替换的是，振荡频率可以低于或高于上述给定范围或值。

功率放大器1224被配置成从RF信号发生器1222接收振荡信号并将信号放大以在功率放大器1224的输出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1224施加的增益可以使用电源和偏置电路系统1226提供给放大器1224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1226根据从RF加热系统控制器1212接收到的控制信号向每个RF放大器级的输入和/或输出(例如，栅极和/或漏极)提供偏置电压和供电电压。

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1224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(例如，栅极)和/或输出(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12中，功率放大器布置1224被描绘为包括以特定方式耦合到其它电路组件的一个放大器级。在其它实施例中，功率放大器布置1224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9的放大器924/925的实施例所示)。例如，功率放大器布置可以包括以下的各个实施例：单端放大器、双端(平衡)放大器、推挽放大器、多尔蒂放大器、SMPA或另一种类型的放大器。

例如，如图12的中心的虚线框所指示的，替代性RF信号发生器1220′可以包括推挽或平衡放大器1224′，所述推挽或平衡放大器被配置成在输入处从RF信号发生器1222接收不平衡RF信号，将不平衡RF信号放大并且在放大器1224′的两个输出处产生两个平衡RF信号，其中所述两个平衡RF信号此后通过导体1228-1′传送到电极1240、1250。在此类实施例中，平衡-不平衡转换器1274可以不包括在系统1200内，并且导体1228-1′可以直接连接到可变匹配电路1272(或通过多个同轴电缆和连接器或其它多导体结构连接)。

加热腔1260和定位在加热腔1260中的任何装料1264(例如，食物、液体等)对通过电极1240、1250辐射到内室1262中的电磁能量(或RF功率)呈现累积装料。更具体地说且如前所述，加热腔1260和装料1264向系统呈现阻抗，所述阻抗在本文中被称为“腔加上装料阻抗”。在加热操作期间，腔加上装料阻抗在装料1264的温度增加时改变。腔加上装料阻抗直接影响沿着RF信号源1220与电极1240、1250之间的导电传输路径1228的反射信号功率的量值。在大多数情况下，期望将传递到腔1260的信号功率的量值最大化和/或将沿着导电传输路径1228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1220的输出阻抗与腔加上装料阻抗至少部分地匹配，第一匹配电路1234沿着传输路径1228电耦合。第一匹配电路1234被配置成执行从RF信号源1220的阻抗(例如，小于约10欧姆)到中间阻抗(例如，120欧姆、75欧姆或其它某个值)的阻抗变换。第一匹配电路1234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1234包括固定组件(即，具有非可变组件值的组件)，但是在其它实施例中，第一匹配电路1234可以包括一个或多个可变组件。例如，在各个实施例中，第一匹配电路1234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1234被配置成将阻抗升高到在RF信号发生器1220的输出阻抗与腔加上装料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1230沿着RF信号源1220的输出与电极1240、1250之间的传输路径1228耦合。在具体实施例中，功率检测电路系统1230形成RF子系统1210的一部分并且耦合到在RF信号源1220与连接器1236之间的导体1228-2。在替代性实施例中，功率检测电路系统1230可以耦合到传输路径1228的任何其它部分，如导体1228-1、导体1228-3、在RF信号源1220(或平衡-不平衡转换器1274)与可变匹配电路1272之间的导体1228-4(即，如用功率检测电路系统1230′指示的)或在可变匹配电路1272与一个或多个电极1240、1250之间的导体1228-5(即，如用功率检测电路系统1230″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1230指代，但是如参考号1230′和1230″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1230均被配置成监测、测量或以其它方式检测沿着RF信号源1220与一个或多个电极1240、1250中的一个或两个之间的传输路径1228行进的反射信号(即，在从一个或多个电极1240、1250到RF信号源1220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1230还被配置成检测沿着RF信号源1220与一个或多个电极1240、1250之间的传输路径1228行进的前向信号(即，在从RF信号源1220到一个或多个电极1240、1250的方向上行进的前向RF信号)的功率。

通过连接1232，功率检测电路系统1230向RF加热系统控制器1212供应信号，所述信号传送反射信号功率的测量量值以及在一些实施例中还有前向信号功率的测量量值。在传送前向信号功率量值和反射信号功率量值两者的实施例中，RF加热系统控制器1212可以计算反射与前向信号功率比或S11参数和/或VSWR值。如下文将更加详细地描述的，当反射信号功率量值超过反射信号功率阈值或反射与前向信号功率比超过S11参数阈值或当VSWR值超过VSWR阈值时，这指示系统1200不足以匹配腔加上装料阻抗并且腔1260内的装料1264吸收的能量可能是次优的。在此类情形中，RF加热系统控制器1212编排了更改可变匹配电路1272的状态的过程以驱动反射信号功率或S11参数或VSWR值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和/或VSWR阈值)，由此重新确立可接受的匹配并促进装料1264的更优能量吸收。

更具体地说，系统控制器1212可以通过控制路径1216向可变匹配电路1272提供控制信号，所述控制信号使可变匹配电路1272改变电路内的一个或多个组件的电感值、电容值和/或电阻值，由此调整电路1272所提供的阻抗变换。调整可变匹配电路1272的配置期望减小反射信号功率的量值，这对应于减小S11参数和/或VSWR值的量值和增大装料1264所吸收的功率。

如上文所讨论的，使用可变匹配电路1272来匹配加热腔1260加上装料1264的输入阻抗以在可能的程度上将传递到装料1264的RF功率最大化。在加热操作开始时，加热腔1260和装料1264的初始阻抗可能并不是准确地已知的。另外，装料1264的阻抗在加热操作期间在装料1264升温时改变。根据实施例，系统控制器1212可以向可变匹配电路1272提供控制信号，所述控制信号使可变匹配电路1272的状态修改。这使系统控制器1212能够确立可变匹配电路1272在加热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装料1264吸收的RF功率相对较高。此外，这使系统控制器1212能够修改可变匹配电路1272的状态使得可以在整个加热操作中维持足够的匹配，尽管装料1264的阻抗发生了变化。

可变匹配电路1272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1272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1272实施在传输路径1228的平衡部分中的实施例中，可变匹配电路1272是具有两个输入和两个输出的双端电路。在可变匹配电路实施在传输路径1228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和单个输出的单端电路(例如，类似于图10、11的匹配电路1000或1100)。根据更具体的实施例，可变匹配电路1272包括可变电感网络(例如，图13的双端网络1300)。根据另一个更具体的实施例，可变匹配电路1272包括可变电容网络(例如，图14的双端网络1400)。在仍其它实施例中，可变匹配电路1272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RF加热系统控制器1212的控制信号来确立由可变匹配电路1272提供的电感值、电容值和/或电阻值，所述电感值、电容值和/或电阻值进而影响电路1272提供的阻抗变换。在任何情况下，通过改变可变匹配电路1272在加热操作过程中的状态以动态地匹配腔1260加上腔1260内的装料1264的不断变化的阻抗，可以在整个加热操作中将系统效率维持在高水平。

可变匹配电路1272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例子示出在图13和14中。例如，图13是根据示例实施例的可以结合到加热系统(例如，图1、6、8、12的系统100、600、800、1200)中的双端可变阻抗匹配电路1300(例如，图12的匹配电路1272)的示意图。根据实施例，可变匹配电路1300包括具有固定值和可变无源组件的网络。

电路1300包括双端输入1301-1、1301-2(被称为输入1301)、双端输出1302-1、1302-2(被称为输出1302)和以梯形布置连接在输入1301与输出1302之间的无源组件的网络。例如，当连接到系统1200中时，第一输入1301-1可以连接到平衡导体1228-4的第一导体，并且第二输入1301-2可以连接到平衡导体1228-4的第二导体。类似地，第一输出1302-1可以连接到平衡导体1228-5的第一导体，并且第二输出1302-2可以连接到平衡导体1228-5的第二导体。

在图13所示的具体实施例中，电路1300包括串联连接在输入1301-1与输出1302-1之间的第一可变电感器1311和第一固定电感器1315、串联连接在输入1301-2与输出1302-2之间的第二可变电感器1316和第二固定电感器1320、连接在输入1301-1与1301-2之间的第三可变电感器1321以及连接在节点1325与1326之间的第三固定电感器1324。

根据实施例，第三可变电感器1321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12的电路1234)修改的RF信号源(例如，图12的RF信号源1220)的阻抗，或更具体地匹配如通过第一匹配电路(例如，图12的电路1234)修改的末级功率放大器(例如，图12的放大器1224)的阻抗。根据实施例，第三可变电感器1321包括具有电感组件的网络，所述电感组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1300的“腔匹配部分”由第一可变电感器1311和第二可变电感器1316以及固定电感器1315、1320和1324提供。因为可以改变第一可变电感器1311和第二可变电感器1316的状态以提供多个电感值，因此第一可变电感器1311和第二可变电感器1316可被配置成最优地匹配腔加上装料(例如，图12的腔1260加上装料1264)的阻抗。例如，在其它实施例中，电感器1311、1316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1315、1320、1324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1311、1315、1316、1320、1321、1324可以包括离散电感器、分布电感器(例如，印刷线圈)、接合线、传输线和/或其它电感组件。在实施例中，可变电感器1311和1316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1302-1和1302-2的RF信号是平衡的。

如上文所讨论的，可变匹配电路1300是被配置成沿着传输路径1228的平衡部分连接(例如，在连接器1228-4与1228-5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1228的不平衡部分连接的单端(即，一个输入和一个输出)可变匹配电路。

通过改变电路1300中的电感器1311、1316、1321的电感值，系统控制器1212可以增大或减小电路1300提供的阻抗变换。期望的是，电感值变化提高RF信号源1220与腔加上装料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1212可以力图将电路1300配置成处于这样的状态：在腔1260中达到最大电磁场强度和/或由装料1264吸收最大功率量和/或由装料1264反射最小功率量。

图14是根据另一个示例实施例的双端可变阻抗匹配电路1400(例如，图12的匹配电路1272)的示意图，所述双端可变阻抗匹配电路1400可以结合到加热系统(例如，图1、6、8、12的系统100、600、800、1200)中并且可以代替可变电感阻抗匹配网络1300(图13)实施。与匹配电路600(图6)一样，根据实施例，可变匹配电路1400包括具有固定值和可变无源组件的网络。

电路1400包括双端输入1401-1、1401-2(被称为输入1401)、双端输出1402-1、1402-2(被称为输出1402)和连接在输入1401与输出1402之间的无源组件的网络。例如，当连接到系统1200中时，第一输入1401-1可以连接到平衡导体1228-4的第一导体，并且第二输入1401-2可以连接到平衡导体1228-4的第二导体。类似地，第一输出1402-1可以连接到平衡导体1228-5的第一导体，并且第二输出1402-2可以连接到平衡导体1228-5的第二导体。

在图14所示的具体实施例中，电路1400包括串联连接在输入1401-1与输出1402-1之间的第一可变电容网络1411和第一电感器1415、串联连接在输入1401-2与输出1402-2之间的第二可变电容网络1416和第二电感器1420、以及连接在节点1425与1426之间的第三可变电容网络1421。在实施例中，在电感器1415、1420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120W到约1200W)操作时，所述电感器1415、1420的尺寸和电感值均相对较大。例如，在其它实施例中，电感器1415、1420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1415、1420是固定值集总电感器(例如，在各个实施例中，线圈、离散电感器、分布电感器(例如，印刷线圈)、接合线、传输线和/或其它电感组件)。在其它实施例中，电感器1415、1420的电感值可以是可变的。在实施例中，在任何情况下，电感器1415、1420的电感值永远(当电感器1415、1420是固定值时)或在任何给定时间(当电感器1415、1420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1411和第二可变电容网络1416对应于电路1400的“串联匹配部分”。根据实施例，第一可变电容网络1411包括与第一可变电容器1413并联耦合的第一固定值电容器1412。在实施例中，第一固定值电容器1412的电容值可以在约1pF到约100pF的范围内。第一可变电容器1413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组件的网络。因此，第一可变电容网络1411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1416包括与第二可变电容器1418并联耦合的第二固定值电容器1417。在实施例中，第二固定值电容器1417的电容值可以在约1pF到约100pF的范围内。第二可变电容器1418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组件的网络。因此，第二可变电容网络1416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，为了确保向输出1402-1和1402-2提供的信号的平衡，将第一可变电容网络1411和第二可变电容网络1416的电容值控制为在任何给定时间都基本上相同。例如，第一可变电容器1413和第二可变电容器1418的电容值可以被控制成使得第一可变电容网络1411和第二可变电容网络1416的电容值在任何给定时间基本上相同。第一可变电容器1413和第二可变电容器1418以配对方式操作，这意味着所述第一可变电容器和所述第二可变电容器在操作期间的电容值在任何给定时间被控制成确保传送到输出1402-1和1402-2的RF信号是平衡的。在一些实施例中，第一固定值电容器1412和第二固定值电容器1417的电容值可以基本上相同，但是在其它实施例中，所述电容值可以不同。

可变阻抗匹配网络1400的“并联匹配部分”由第三可变电容网络1421和固定电感器1415、1420提供。根据实施例，第三可变电容网络1421包括与第三可变电容器1424并联耦合的第三固定值电容器1423。在实施例中，第三固定值电容器1423的电容值可以在约1pF到约500pF的范围内。第三可变电容器1424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组件的网络。因此，第三可变电容网络1421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。

因为可以改变可变电容网络1411、1416、1421的状态以提供多个电容值，所以可变电容网络1411、1416、1421可以被配置成将腔加上装料(例如，图12的腔1260加上装料1264)的阻抗与RF信号源(例如，图12的RF信号源1220、1220′)最佳地匹配。通过改变电路1400中的电容器1413、1418、1424的电容值，RF加热系统控制器(例如，图12的RF加热系统控制器1212)可以增大或减小电路1400提供的阻抗变换。令人期望的是，电容值变化提高RF信号源1220与腔加上装料的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，RF加热系统控制器1212可以力图将电路1400配置成处于这样的状态：在腔1260中达到最大电磁场强度和/或由装料1264吸收最大功率量和/或由装料1264反射最小功率量。

应当理解，图13和14所示的可变阻抗匹配电路1300、1400是可以执行期望的双端可变阻抗变换的两个可能的电路配置。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，其中一些无源组件可以是固定值组件并且一些无源组件可以是可变值组件(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组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。

再次参考图12，加热系统1200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1294。所述一个或多个温度传感器和/或所述一个或多个IR传感器可以定位在使装料1264的温度在加热操作期间能够被感测到的位置。例如，当提供给主机/热系统控制器1252和/或RF加热系统控制器1212时，温度信息使主机/热系统控制器1252和/或RF加热系统控制器1212能够(例如，通过控制电源和偏置电路系统1226提供的偏置和/或供电电压)更改热加热组件1254产生的热能和/或RF信号源1220供应的RF信号的功率和/或确定何时应该终止加热操作。此外，RF加热系统控制器1212可以使用温度信息来调整可变阻抗匹配网络1270的状态。所述一个或多个重量传感器定位在装料1264下面并且被配置成向主机/热系统控制器1252和/或RF加热系统控制器1212提供装料1264的重量的估计值。主机/热系统控制器1252和/或RF加热系统控制器1212可以使用此信息例如以确定加热操作的大致持续时间。另外，RF加热系统控制器1212可以使用此信息例如确定由RF信号源1220供应的RF信号的期望功率电平和/或确定可变阻抗匹配网络1270的初始设置。

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(图10、11、13、14的网络1000、1100、1300、1400)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”在本文中被定义为耦合到共同基板(例如，印刷电路板(PCB)或其它基板)的电气组件的组合件。此外，如前所述，主机/热系统控制器(例如，图9、12的控制器952、1252)和用户界面(例如，图9、12的用户界面992、1292)的部分可以以主机模块(例如，图9、12的主机模块990、1290)的形式实施。又另外，在各个实施例中，与RF加热系统(例如，图9、12的RF加热系统910、1210)的处理和RF信号生成部分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15是根据示例实施例的RF模块1500的透视图，所述RF模块1500包括RF加热系统(例如，图9、12的RF加热系统910、1210)的RF子系统。RF模块1500包括耦合到接地基板1504的PCB 1502。接地基板1504为PCB 1502提供结构支撑并且还为耦合到PCB 1502的各个电组件提供电接地参考和散热功能。

根据实施例，PCB 1502容置有系统控制器电路系统1512(例如，与图9、12的RF加热系统控制器912、1212相对应)、RF信号源电路系统1520(例如，与图9、12的RF信号源920、1220相对应，包括RF信号发生器922、1222和功率放大器924、925、1224)、功率检测电路系统1530(例如，与图9、12的功率检测电路系统930、1230相对应)和阻抗匹配电路系统1534(例如，与图9、12的第一匹配电路系统934、1234相对应)。

在图15的实施例中，系统控制器电路系统1512包括处理器集成电路(IC)和存储器IC，RF信号源电路系统1520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1530包括功率耦合器装置，并且阻抗匹配电路系统1534包括连接在一起以形成阻抗匹配网络的多个无源组件(例如，电感器1535、1536和电容器1537)。如先前参考结合图9和12所讨论的各个导体和连接所讨论的，电路系统1512、1520、1530、1534和各个子组件可以通过PCB 1502上的导电迹线电耦合在一起。

在实施例中，RF模块1500还包括多个连接器1516、1526、1538、1580。例如，连接器1580可以被配置成与包括主机/热系统控制器(例如，图9、12的主机/热系统控制器952、1252)和其它功能的主机系统连接。连接器1516可以被配置成与可变匹配电路(例如，图9、12的电路970、1272)连接以向电路提供控制信号，如前所述。连接器1526可以被配置成连接到电源以接收系统功率。最后，连接器1538(例如，图12的连接器1236)可以被配置成连接到同轴电缆或其它传输线，所述同轴电缆或其它传输线使RF模块1500能够电连接(例如，通过图9、12的导体928-2、1228-3的同轴电缆实施方案)到可变匹配电路或子系统(例如，图9、12的电路或子系统970、1270、1272)。在替代性实施例中，可变匹配子系统(例如，图9、12的可变匹配网络970、平衡-不平衡转换器1274和/或可变匹配电路1272)的组件还可以集成到PCB 1502上，在这种情况下，连接器1536可以不包括在模块1500内。也可以对RF模块1500的布局、子系统和组件作出其它改变。

RF模块(例如，图15的模块1500)、主机模块(例如，图9、12的模块990、1290)和可变阻抗匹配网络模块(未示出)的实施例可以电连接在一起并且可以与其它组件连接，以形成组合式设备或系统(例如，图1、6、8、9、12的设备100、600、800、900、1200)。例如，可以通过如同轴电缆等位于RF连接器1538(图15)与可变阻抗匹配网络模块之间的连接(例如，图9、12的导体928-2、1228-3)进行RF信号连接，并且可以通过如多导体电缆等位于连接器1516(图15)与可变阻抗匹配网络模块之间的连接(例如，图9、12的导体916、1216)进行控制连接。为了进一步组装系统，可以通过连接器1580将主机系统模块(例如，图9、12的模块990、1290)连接到RF模块1500，可以通过连接器1526将电源连接到RF模块1500，并且可以将电极(例如，图9、12的电极940、942、1240、1242)连接到可变阻抗匹配网络模块的输出。当然，上述组件还将物理地连接到各种支撑结构和其它系统组件，使得电极以彼此固定的关系跨除霜腔(例如，图1、6、8、9、12的腔110、610、810、960、1260)固持，并且可以将除霜设备集成到更大的系统(例如，图1、6、8的系统100、600、800)内。

既然已经描述了加热系统的电气和物理方面的实施例，现在将结合图16-18描述用于操作此类加热系统的方法的各个实施例。更具体地说，图16是根据示例实施例的操作加热系统(例如，1、6、8、9、12的系统100、600、800、900、1200)的方法的流程图，所述加热系统具有RF加热系统(例如，1、6、8、9、12的系统150、650、850、910、1210)和热加热系统(例如，图1、6、8、9、12的系统160、660、680、860、880、910、1210)。

方法可以开始于：在框1602中，主机系统控制器(例如，图9、12的主机/热系统控制器952、1252)接收应当开始加热操作的指示。可以例如在用户已经将装料(例如，图1、6、8、9、12的装料964、1264)放置到系统的加热腔(例如，图1、6、8、9、12的腔110、610、810、960、1260)中，已经将腔密封(例如，通过关闭门或抽屉)并且已经按下开始按钮(例如，图1、6、8、9、12的控制面板120、620、820或用户界面992、1282的开始按钮)之后接收这种指示。

如先前所讨论的，在将装料放置到系统的加热腔中之前，用户可以将搁板(例如，图1、2、3、6、8的搁板134、200、300、634、834)安装到加热腔中，其中搁板可以体现或包括RF加热系统的电极(例如，图9、12的电极942、1242)。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以使系统控制器能够立即暂停或终止加热操作。

根据各个实施例，主机系统控制器任选地可以接收指示装料类型(例如，肉类、液体或其它材料)、初始装料温度和/或装料重量的额外输入。例如，可以通过与用户界面的交互(例如，由用户从识别的装料类型的列表中进行选择)从用户接收关于装料类型的信息。可替换的是，系统可以被配置成扫描在装料外部可见的条形码或从装料上或嵌入装料内的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9、12的传感器994、1294)接收关于初始装料温度的信息。可以通过与用户界面的交互从用户或者从系统的重量传感器(例如，图9、12的传感器994、1294)接收关于装料重量的信息。如上文所指示的，对指示装料类型、初始装料温度和/或装料重量的输入的接收是任选的，并且可替换的是，系统可能不接收这些输入中的部分或全部。

在按下开始按钮之前，用户可以选择烹饪模式，所述烹饪模式指示在加热过程期间哪些加热系统将被激活。例如，用户可以通过以下指定烹饪模式：按下专用烹饪模式按钮(例如，图1、6、8、9、12的控制面板120、620、820或用户界面992、1282的烹饪模式按钮)或通过控制面板访问烹饪模式菜单并作出选择。如前所述，根据哪种类型的热加热系统与RF加热系统组合，有多种不同的烹饪模式供选择，其中不同的烹饪模式可以总体上分为仅热烹饪模式、仅RF烹饪模式以及组合式热和RF烹饪模式。例如，仅热模式可以包括之前所讨论的以下模式中的任何模式：1)仅对流烹饪模式，所述仅对流烹饪模式可以利用系统100、600、800(图1、6、8)中的任何系统的对流系统160、660、860；2)仅辐射烹饪模式，所述仅辐射烹饪模式可以利用系统600(图6)的辐射加热系统680；以及3)仅气体烹饪模式，所述仅气体烹饪模式可以利用系统800(图8)的气体加热系统880。作为另外的例子，组合式热和RF冷却模式可以包括之前所讨论的以下模式中的任何模式：1)组合式对流和RF烹饪模式；2)组合式辐射和RF烹饪模式；3)组合式对流、辐射和RF烹饪模式；4)组合式气体和RF烹饪模式；以及5)组合式对流、气体和RF烹饪模式。除了以上模式之外，当对流系统与另一种类型的热烹饪模式组合时，以下另外的模式也可供使用：1)组合式对流和辐射烹饪模式；以及2)组合式对流和气体烹饪模式。

当用户选择利用热加热系统(例如，对流系统160、660或860、辐射加热系统680或气体加热系统880)的烹饪模式时，可以提示用户或使用户能够通过与控制面板或用户界面的交互输入期望的腔(炉)温度(或温度设定值)。可替换的是，可以通过系统以其它方式获得或确定腔温度设定值。

在选择了烹饪模式和温度设定值(如果适用的话)并接收了开始指示之后，执行的剩余的过程步骤取决于选择了哪种烹饪模式。以仅热烹饪模式选择(例如，仅对流烹饪模式、仅辐射烹饪模式和仅气体烹饪模式)开始，在框1630中，系统控制器(例如，图9、12的主机/热系统控制器952、1252)激活热加热系统(例如，图1、6、8、9、12的对流系统160、辐射加热系统680、气体加热系统880、热烹饪系统950、1250)的热加热组件(例如，图9、12的热加热组件954、1254)。一旦激活，热加热组件就开始加热炉腔内的空气。当选择对流烹饪模式时，系统控制器还激活对流系统的风扇(例如，图9、12的风扇958、1258)。一段时间之后，炉腔将被预热到温度设定值。

在框1632中，使炉温保持处于温度设定值。例如，在实施例中，包括热加热组件和系统恒温器(例如，图9、12的恒温器956、1256)以及可能地主机/热系统控制器的闭环或基于反馈的系统可以连续或周期性地监测炉腔内的空气温度，并且可以在空气温度低于温度设定值时使热加热系统保持处于激活。相反，当空气温度高于温度设定值时，系统可以暂时去激活热加热组件，并且之后可以继续监测空气温度。一旦空气温度已经降到温度设定值以下，就可以重新激活热加热组件，以再次增加空气温度。之后可以以迟滞循环(hysteresis loop)继续此过程。

在框1634中，当炉温被保持时，主机/热系统控制器可以评估是否已经发生中止条件或退出条件。实际上，确定是否已经发生中止条件或退出条件可以是中断驱动过程，所述中断驱动过程可以在加热过程期间的任何点发生。然而，为了将其包括在图16的流程图中，所述过程被示出为在框1632之后发生。

在任何情况下，一些条件可以保证临时中止加热过程，并且其它条件可以保证完全退出加热操作。例如，当系统门(例如，图1、6、8的门116、616、816)在加热过程期间被打开时，系统可以确定已经发生临时中止条件。例如，图17是根据示例实施例的执行与加热系统门的状态相关联的临时中止过程的方法的流程图。，例如，当主机/热系统控制器在框1702中检测到系统门已经被打开时，可以通过中断触发所述过程。例如，当安全互锁被破坏时(例如，当图1、6、8中的闩锁机构118、618、818与对应的固定结构119、619、819脱离接合时)，可以检测到门被打开。

当系统检测到系统门已经被打开时，主机/热系统控制器可以在框1704中临时去激活加热系统组件中的一些加热系统组件。例如，如果对流系统在所选择的烹饪模式期间是活跃的，则主机/热系统控制器可以向对流风扇发送控制信号以去激活风扇(并且可能地，去激活对流风扇内的集成加热元件)。此外，如果辐射加热系统或气体加热系统在所选择的烹饪模式期间是活跃的，则主机/热系统控制器可以去激活一个或多个对应的辐射加热组件或一个或多个气体燃烧器。又另外，如果RF加热系统在所选择的烹饪模式期间是活跃的，则主机/热系统控制器可以向RF系统控制器发送控制信号，所述控制信号调用RF系统控制器以中断生成RF信号和向一个或多个系统电极提供所述RF信号。

在框1704中去激活的加热系统组件将保持去激活，直到系统门随后关闭，如框1706中确定的。例如，当安全互锁重新接合时(例如，当图1、6、8中的闩锁机构118、618、818与对应的固定结构119、619、819重新接合)，主机/热加热系统控制器可以检测到门关闭。除非在系统门关闭之前发生先占性永久退出条件，否则在检测到系统门已经关闭后，在框1708中，主机/热系统控制器重新激活加热系统组件(例如，对流风扇、一个或多个辐射加热组件、一个或多个气体燃烧器)，并且过程返回到框1634(图16)。

再次参考框1634，主机/热系统控制器可替代地可以确定已经发生永久中止(或退出)条件。例如，在用户设定(例如，通过图9、12的用户界面992、1292)的计时器期满时或在主机/热系统控制器基于系统控制器对加热操作应当执行多久的估计确立的计时器期满时，主机/热系统控制器可以确定已经发生退出条件。在仍另一个替代性实施例中，主机/热系统控制器可以以其它方式检测加热操作的完成(例如，可以确定装料已经煮熟或者已经达到期望温度)。

如果已经解决了临时中止条件或尚未发生永久中止(退出)条件，则可以通过迭代地执行框1632和1634继续加热操作。当已经发生永久中止(退出)条件时，则在框1636中，主机/热系统控制器去激活(断开)热加热系统。另外，主机/热系统控制器可以向用户界面(例如，图9、12的用户界面992、1292)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“完成”或提供可听提示音)。然后，所述方法可以结束。

再次返回框1602并且接下来移动到已经选择仅RF烹饪模式时的过程描述，在框1604中，首先可以确定炉腔是否可以为空。此确定可以由RF加热系统控制器(例如，图9、12的控制器912、1212)进行，以确保RF加热系统不会在炉腔为空时(例如，在炉腔内未放置装料的情况下)被激活，因为在这种情况下激活RF加热系统可能对系统造成损坏。

根据实施例，RF加热系统控制器可以通过以下确定存在空腔条件：控制RF信号源(例如，图9、12的RF信号源920、1220)向一个或多个RF系统电极(例如，图9、12的电极940、1240、1242)提供相对低功率的RF信号，并且从功率检测电路系统(例如，图9、12的功率检测电路系统930、1230、1230′、1230″)接收指示空腔条件的信号。例如，当功率检测电路系统检测到超过预定阈值的反射功率时，可以指示空腔条件。另外或可替换的是，当存在特定匹配条件时(例如，当可变阻抗匹配网络在校准过程期间被设定为与空腔条件相关联的特定状态时)，RF加热系统控制器可以确定指示了空腔条件。当在框1604中已经检测到空腔条件时，则在框1606中，可以通过用户界面输出空腔条件的用户可感知指示(例如，可以显示消息)，可以中断低功率RF信号，并且可以去激活RF加热系统。至少在系统门打开并且重新关闭前(这可能与用户将装料放入腔中一致)，RF加热系统可以保持处于去激活状态。在这种场景中，一旦用户已经再次提供开始指示，则可以重复框1604。

当在框1604中未检测到空腔条件(例如，反射功率指示腔内存在装料)时，则在框1608中，执行可变匹配网络校准过程。为了避免图16的流程图混乱，图18中示出了可变网络校准过程的实施例。

可变网络校准过程开始于：在框1802中，RF加热系统控制器向可变匹配网络(例如，图9-14的网络970、1000、1100、1272、1300、1400)提供控制信号以确立可变匹配网络的初始配置或状态。控制信号影响可变匹配网络内的可变电感和/或电容(例如，图10、13的电感1010、1011、1311、1316、1321和图11、14的电容1144、1148、1413、1418、1424)的值。例如，控制信号可能影响跨各个电感和电容的旁路开关的状态，所述旁路开关对来自RF加热系统控制器的控制信号进行响应，并且所述旁路开关可操作以将子电感和子电容切换进出网络，以增加或减少可变组件的电感值和电容值。令人期望的是，确立可变匹配网络的初始配置以提供RF信号源与腔加上装料之间的最佳匹配。

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结果找到可接受的或最佳匹配的过程1810。根据实施例，这个过程包括：在框1812中，使RF信号源(例如，图9、12的RF信号源920、1220)通过可变阻抗匹配网络向一个或多个电极(例如，图9、12的第一电极940或两个电极1240、1242)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9、12的电路系统926、1226)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9、12的放大器级924、925、1224)提供与期望的信号功率电平一致的供电电压和偏置电压。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，但是可替换的是，可以使用不同的功率电平。期望匹配调整过程1810期间的相对较低功率电平信号降低损坏腔或装料(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组件(例如，由于跨开关触点产生电弧)的风险。

在框1814中，功率检测电路系统(例如，图9、12的功率检测电路系统930、1230、1230′、1230″)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9、12的路径928、1228)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RF加热系统控制器。RF加热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S11参数和/或VSWR值。在一个实施例中，系统控制器可以存储接收到的功率测量结果(例如，接收到的反射功率测量结果、接收到的前向功率测量结果或两者)和/或计算的比值、S11参数和/或VSWR值以用于将来的评估或比较。

在框1816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S11参数和/或VSWR值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)。可替换的是，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)并确定哪个配置产生最低反射RF功率和/或最低反射与前向功率比来确定“最佳”匹配。

当RF加热系统控制器确定匹配不可接受或不是最佳匹配时，RF加热系统控制器可以在框1818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1010、1011、1311、1316、1321(图10、图13)或可变电容网络1142、1146、1411、1416、1421(图11、图14)具有不同电感或电容状态，或通过将电感器或电容器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1814、1816和1818，直到在框1816中确定可接受或最佳匹配。

一旦确定了可接受或最佳匹配，流程就返回到图16并且RF加热操作可以开始。开始RF加热操作包括：在框1610中，将RF信号源(例如，图9、12的RF信号源920、1220)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，RF加热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9、12的电路系统926、1226)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9、12的放大器级924、925、1224)提供与期望的信号功率电平一致的供电电压和偏置电压。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，但是可替换的是，可以使用不同的功率电平。

在框1614中，测量电路系统(例如，图9、12的功率检测电路系统930、1230、1230′、1230″)然后周期性地测量沿RF信号源与所述一个或多个电极之间的传输路径(例如，图9、12的路径928、1228)的系统参数(如所述一个或多个电流、一个或多个电压、反射功率和/或前向功率)并且将那些测量结果提供到RF加热系统控制器。RF加热系统控制器可以再次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S11参数和/或VSWR值。在实施例中，RF加热系统控制器可以存储接收到的功率测量结果和/或计算的比值和/或S11参数和/或VSWR值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1616中，RF加热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、一个或多个计算S11参数和/或一个或多个VSWR值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，RF加热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、单个计算的S11参数或单个VSWR值来进行此确定或者可以对多个先前接收到的反射信号功率测量结果、先前计算的反射与前向功率比、先前计算的S11参数或先前计算的VSWR值取平均(或其它计算)来进行此确定。例如，为了确定匹配是否是可接受的，RF加热系统控制器可以将接收到的反射信号功率、计算的比值、S11参数和/或VSWR值与一个或多个对应的阈值进行比较。例如，在一个实施例中，RF加热系统控制器可以将接收到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)的阈值进行比较。低于前向信号功率的5％的反射信号功率可以指示匹配仍是可接受的，而5％以上的比值可以指示匹配不再可接受。在另一个实施例中，RF加热系统控制器可以将计算的反射与前向信号功率比与阈值10％(或其它某个值)进行比较。低于10％的比值可以指示匹配仍是可接受的，而10％以上的比值可以指示匹配不再可接受。当测量的反射功率、计算的比值或S11参数或VSWR值大于对应阈值(即，比较是不利的)从而指示不可接受的匹配时，那么RF加热系统控制器可以通过再次执行过程1608(例如，图17的过程)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加热操作过程中可能由于装料(例如，图9、12的装料964、1264)升温时装料的阻抗变化而降级。已经观察到，在加热操作过程中，可以通过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。

根据实施例，在重新配置可变阻抗匹配网络的迭代过程中，RF加热系统控制器可以将此趋势考虑在内。更具体地说，当通过在框1608中重新配置可变阻抗匹配网络来调整匹配时，RF加热系统控制器最初可以为对应于较低电感(用于腔匹配)和较高电感(用于RF信号源匹配)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1608的时间。在替代性实施例中，RF加热系统控制器反而可以迭代地测试相邻配置以试图确定可接受的配置。

实际上，存在RF加热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1608中再次确立可接受的匹配，就在框1610和1614中恢复加热操作，并且过程继续迭代。

参考回框1616，当RF加热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、一个或多个计算的S11参数和/或一个或多个VSWR值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、S11参数或VSWR值小于对应阈值，或比较是有利的)时，RF加热系统控制器和/或主机/热系统控制器可以在框1618中评估是否已经发生中止条件或退出条件。实际上，确定是否已经发生中止条件或退出条件可以是中断驱动过程，所述中断驱动过程可以在加热过程期间的任何点发生。然而，为了将其包括在图16的流程图中，所述过程被示出为在框1616之后发生。框1618可以与之前讨论的框1636和图17的流程图中对临时中止条件的相关联讨论基本相同。出于简洁的目的，此处将不重复讨论，但是所述讨论旨在同样适用。

如果已经解决临时中止条件或尚未发生永久中止条件，则加热操作可以通过迭代地执行框1614和框1616(以及匹配网络重新配置过程1608，在必要时)继续。当已经发生永久中止(退出)条件时，那么在框1620中，RF加热系统控制器使RF信号源进行的RF信号供应中断。例如，RF加热系统控制器可以禁用RF信号发生器(例如，图9、12的RF信号发生器922、1222)和/或可以使电源和偏置电路系统(例如，图9、12的电路系统926、1226)中断供电电流的提供。另外，主机/热系统控制器可以向用户界面(例如，图9、12的用户界面992、1292)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“完成”或提供可听提示音)。然后，所述方法可以结束。

再次返回到框1602，当已经选择了包括激活热加热系统和RF加热系统两者的组合式热和RF烹饪模式时，并行且同时执行之前所讨论的热烹饪过程(即，包括框1630、1632、1634)和RF烹饪过程(即，框1604、1606、1608、1610、1614、1616、1618)。更具体地说，在RF系统控制器控制RF加热系统将RF能量辐射到炉腔中的同时，主机/热系统控制器控制适当的热加热系统加热炉腔中的空气。在烹饪过程的某些时段期间，可以临时去激活热加热系统或RF加热系统，同时使其它系统保持激活。在实施例中，可以通过主机/热系统控制器执行对热加热系统和RF加热系统的激活状态的整体控制。

与常规系统相比，将RF加热系统进行的RF电容性烹饪与热加热系统进行的热烹饪组合的系统的实施例的实施方案可以具有显著的性能优点。例如，图19和20是分别标绘了初始冷冻和冷藏食物装料在仅对流烹饪过程期间和组合式对流和RF烹饪过程期间的内部温度的图表。

首先参考图19，图表1900标绘了初始冷冻的鸡块随着烹饪时间(沿着横轴以分钟为单位)的推移的内部装料温度(沿着纵轴以摄氏度为单位)。具体地说，迹线1910标绘了在使用仅对流加热过程加热装料时随着时间的推移的内部装料温度，并且迹线1920标绘了在使用包括RF加热系统和对流加热系统的加热设备(例如，图1的系统100)的实施例加热装料时随着时间的推移的内部装料温度。迹线1910显示，仅对流加热过程使装料的内部温度在约108分钟内从约-20摄氏度升高到约80摄氏度。相反，迹线1920显示，组合式RF和对流加热过程使装料的内部温度在约62分钟内从约-20摄氏度升高到约80摄氏度，这表示初始冷冻装料的烹饪时间显著减少。

接下来参考图20，图表2000标绘了初始冷藏的鸡块随着烹饪时间(沿着横轴以分钟为单位)的推移的内部装料温度(沿着纵轴以摄氏度为单位)。具体地说，迹线2010标绘了在使用仅对流加热过程加热装料时随着时间的推移的内部装料温度，并且迹线2020标绘了在使用包括RF加热系统和对流加热系统的加热设备(例如，图1的系统100)的实施例加热装料时随着时间的推移的内部装料温度。迹线2010显示，仅对流加热过程使装料的内部温度在约75分钟内从约5摄氏度升高到约75摄氏度。相反，迹线2020显示，组合式RF和对流加热过程使装料的内部温度在约36分钟内从约5摄氏度升高到约75摄氏度，这再次表示烹饪时间显著减少。

因此，在给定图19和20描绘的结果的情况下，很明显，与常规系统相比，包括组合式RF和热加热系统的本发明主题的实施例的实施方案可以实现显著减少的烹饪时间。

本文中包含的各个附图中示出的连接线旨在表示各个元件之间的示例性功能关系和/或物理耦合。应当注意的是，本主题的实施例中可以存在许多替代性或另外的功能关系或物理连接。另外，某些术语在本文中还可以仅供参考使用并且因此不旨在是限制性的，并且术语“第一”、“第二”和其它此类提及结构的数值术语并不暗示序列或顺序，除非上下文明确指明。

如本文所用，“节点”是指存在给定信号、逻辑电平、电压、数据模式、电流或量的任何内部或外部参考点、连接点、结、信号线、导电元件等。此外，可以通过一个物理元件实现两个或更多个节点(并且可以多路复用、调制或以其它方式区分两个或更多个信号，即使是所述信号是在共同节点处接收到或输出的)。

前面的描述是指元件或节点或特征“连接”或“耦合”在一起。如本文中所使用的，除非另外明确说明，否则“连接”意味着一个元件直接地并且不一定是机械地接合到另一个元件(或与另一个元件直接连通)。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)，但不一定是机械地连接。因此，尽管附图中所示的示意图描绘了元件的一种示例性布置，但是在所描绘主题的实施例中可以存在另外的中间元件、装置、特征或组件。

一种加热系统的实施例包括：腔，所述腔被配置成容纳装料；热加热系统，所述热加热系统与所述腔流体连通并且被配置成加热空气；以及RF加热系统。所述RF加热系统包括：RF信号源，所述RF信号源被配置成生成RF信号；第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极跨所述腔定位并且电容性地耦合；传输路径，所述传输路径电耦合在所述RF信号源与所述第一电极和所述第二电极中的一个或多个电极之间；以及可变阻抗匹配网络，所述可变阻抗匹配网络沿所述RF信号源与所述一个或多个电极之间的所述传输路径电耦合。所述第一电极和所述第二电极中的至少一个电极接收所述RF信号并且将所述RF信号转换成辐射到所述腔中的电磁能。

一种操作包括被配置成容纳装料的腔的加热系统的方法的实施例包括：通过与所述腔流体连通的热加热系统加热所述腔中的空气。所述方法另外包括：在加热所述腔中的所述空气同时，通过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信号源与第一电极和第二电极之间，所述第一电极和所述第二电极跨所述腔定位并且电容性地耦合。所述第一电极和所述第二电极中的至少一个电极接收所述RF信号并且将所述RF信号转换成辐射到所述腔中的电磁能。所述方法另外包括：通过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；以及通过控制器修改可变阻抗匹配网络的一个或多个组件的一个或多个组件值以减小所述反射信号功率。

虽然前面的详细描述中已经呈现了至少一个示例性实施例，但是应理解的是，存在大量变体。还应理解的是，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请求保护的主题的范围、适用性或配置。相反，前面的详细描述将为本领域的技术人员提供用于实施一个或多个所描述实施例的便捷路线图。应当理解的是，在不脱离由权利要求限定的范围的情况下，可以对元件的功能和布置作出各种改变，所述改变包括在提交本专利申请时已知的等效物或可预见的等效物。

Claims (10)

1.一种加热系统，其特征在于，包括：

腔，所述腔被配置成容纳装料；

热加热系统，所述热加热系统与所述腔流体连通，其中所述热加热系统被配置成加热空气；以及

射频(RF)加热系统，所述RF加热系统包括

RF信号源，所述RF信号源被配置成生成RF信号，

第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极跨所述腔定位并且电容性地耦合，其中所述第一电极和所述第二电极中的至少一个电极接收所述RF信号并且将所述RF信号转换成辐射到所述腔中的电磁能，

传输路径，所述传输路径电耦合在所述RF信号源与所述第一电极和所述第二电极中的一个或多个电极之间，以及

可变阻抗匹配网络，所述可变阻抗匹配网络沿所述RF信号源与所述一个或多个电极之间的所述传输路径电耦合。

2.根据权利要求1所述的加热系统，其特征在于，所述RF信号源包括固态功率放大器，并且所述RF信号的频率处于10.0兆赫(MHz)到100MHz的范围内。

3.根据权利要求1所述的加热系统，其特征在于，所述RF加热系统进一步包括：

功率检测电路系统，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；以及

RF加热系统控制器，所述RF加热系统控制器电耦合到所述功率检测电路系统和所述可变阻抗匹配网络，其中所述RF加热系统控制器被配置成基于所述反射信号功率修改所述阻抗匹配网络的可变组件值以减小所述反射信号功率。

4.根据权利要求3所述的加热系统，其特征在于，

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RF加热系统控制器被配置成修改所述阻抗匹配网络的所述可变组件值以减小所述反射信号功率并增大所述前向信号功率。

5.根据权利要求3所述的加热系统，其特征在于，所述RF加热系统是不平衡系统，并且其中：

所述传输路径电耦合在所述RF信号源与所述第一电极之间；并且

所述第二电极耦合到接地参考。

6.根据权利要求1所述的加热系统，其特征在于，所述热加热系统包括对流加热系统。

7.根据权利要求1所述的加热系统，其特征在于，所述热加热系统包括辐射加热系统，所述辐射加热系统包括一个或多个辐射加热元件。

8.根据权利要求1所述的加热系统，其特征在于，所述热加热系统包括一个或多个气体燃烧器。

9.根据权利要求1所述的加热系统，其特征在于，所述第二电极形成搁板的至少一部分，所述搁板在底腔表面上方的某个高度处插入所述腔中。

10.一种操作加热系统的方法，所述加热系统包括被配置成容纳装料的腔，其特征在于，所述方法包括：

通过与所述腔流体连通的热加热系统加热所述腔中的空气；

在加热所述腔中的所述空气的同时，通过射频(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信号源与第一电极和第二电极之间，所述第一电极和所述第二电极跨所述腔定位并且电容性地耦合，其中所述第一电极和所述第二电极中的至少一个电极接收所述RF信号并且将所述RF信号转换成辐射到所述腔中的电磁能；

通过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

通过控制器修改可变阻抗匹配网络的一个或多个组件的一个或多个组件值以减小所述反射信号功率。

Images