ES2563734T3 - Análisis modal - Google Patents

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ES2563734T3 ES11743326.8T ES11743326T ES2563734T3 ES 2563734 T3 ES2563734 T3 ES 2563734T3 ES 11743326 T ES11743326 T ES 11743326T ES 2563734 T3 ES2563734 T3 ES 2563734T3
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Eran Ben-Shmuel
Alexander Bilchinsky
Amit Rappel
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Abstract

Un aparato para aplicar energía electromagnética a una frecuencia o frecuencias en el intervalo de frecuencias de 1 MHz a 100 GHz a un objeto (50) en una cavidad (20) a través de al menos un elemento (18) radiante, comprendiendo el aparato: un procesador (30) configurado para: asociar una primera región y una segunda región en la cavidad con la primera y segunda cantidades respectivas de energía RF que va a ser aplicada a la primera y segunda regiones, en donde la primera cantidad de energía es diferente de la segunda cantidad de energía; seleccionar, a partir de múltiples patrones de campo electromagnéticos, una pluralidad de patrones de campo para aplicación específica de energía a la primera y segunda regiones y regular una fuente con el fin de aplicar, mediante excitación de los patrones de campo seleccionados en la cavidad, la primera cantidad de energía RF a la primera región en la cavidad y la segunda cantidad de energía RF a la segunda región en la cavidad.

Description

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DESCRIPCION
Analisis modal Campo tecnico
Esta solicitud se refiere a aparatos y metodos para aplicar energfa electromagnetica a un objeto.
Antecedentes
Las ondas electromagneticas son comunmente utilizadas para aplicar energfa a los objetos. Tfpicamente, tales objetos se localizan en una cavidad configurada para recibir energfa electromagnetica. Sin embargo, debido a que la distribucion del campo electromagnetico puede depender de las propiedades (por ejemplo, el tamano del objeto), la ubicacion, y la orientacion del objeto asf como de caractensticas de la fuente a partir de la cual se aplica la energfa, a menudo es diffcil aplicar energfa electromagnetica en una forma controlable. Un ejemplo de un dispositivo para aplicacion de energfa electromagnetica es un horno microondas. En un horno microondas, se usan las microondas para aplicar energfa electromagnetica desde una de fuente de energfa hasta el objeto a traves del aire. La energfa electromagnetica es luego absorbida por el objeto y convierte en energfa termica, lo que hace que se eleve la temperatura del objeto. El documento WO 91/07069A1 se refiere a un metodo y aparato que proporciona multiples modos de procesamiento de ondas de radiofrecuencia secuenciales para tratamiento de materiales.
Resumen
En un primer aspecto de la invencion, se proporciona un aparato para aplicar energfa electromagnetica a una frecuencia o frecuencias en un intervalo de frecuencias de 1 MHz a 100 GHz a un objeto en una cavidad a traves de al menos un elemento radiante, como se expone en la reivindicacion 1. En un segundo aspecto de la invencion, se proporciona un metodo para aplicar energfa electromagnetica a una frecuencia o frecuencias en un intervalo de frecuencias de 1 MHz a 100 GHz a un objeto en una cavidad usando una fuente de energfa electromagnetica regulada por un procesador, como se expone en la reivindicacion 8. Ademas, se exponen caractensticas opcionales de realizaciones de la invencion en las reivindicaciones dependientes.
Como se utiliza aqrn, un valor predeterminado (por ejemplo, cantidad de energfa) puede ser un valor determinado (por ejemplo, por el procesador) antes de la aplicacion de la energfa. En algunas realizaciones, se puede determinar un valor predeterminado antes de comenzar un ciclo de aplicacion de energfa. Adicional o alternativamente, se puede determinar un valor predeterminado por el procesador durante un ciclo de aplicacion de energfa, y usado por el procesador posteriormente en el mismo ciclo de aplicacion de energfa y / o posteriormente. La determinacion puede incluir la seleccion entre una pluralidad de opciones. La determinacion puede ser hecha por el procesador, por ejemplo, con base en la informacion de entrada recibida de un usuario y / o de detectores que se encuentran en, alrededor de, o en la vecindad de la zona de aplicacion de la energfa.
Algunas realizaciones se refieren al uso de ondas electromagneticas que tienen ciertas relaciones con las dimensiones de una cavidad de aplicacion de energfa, y puede existir una relacion entre la longitud de onda de las ondas EM aplicadas a la cavidad y una o mas dimensiones de la cavidad. Esta relacion, discutida en forma detallada mas adelante, se denomina aqrn como "condicion modal". Un aparato que opera para cumplir con la condicion modal se denomina aqrn como un "aparato de modal", y la zona o cavidad de aplicacion de la energfa de un aparato de modal se denomina aqrn como una "cavidad modal". Los aparatos modales pueden permitir un mejor control espacial del calor o de la distribucion de energfa EM que un aparato que no satisface la condicion modal.
Algunas realizaciones pueden incluir el uso y / o construccion de un perfil de perdida. Un perfil de perdida puede incluir cualquier representacion de la capacidad de una zona de aplicacion de energfa o de un objeto para absorber energfa a traves de su volumen. Un perfil de perdida puede ser representado, por ejemplo, por una matriz, tabla u otra representacion bidimensional o tridimensional o mapa de una cavidad, en donde cada parte del mapa puede ser anotada (por ejemplo, usando notaciones, sombreado, colores, etc.) de acuerdo con la capacidad esa parte para absorber energfa. En el caso de una zona de aplicacion de energfa, un perfil de perdida puede incluir tal representacion a traves de su volumen con o sin un objeto.
Algunas formas de realizacion se describen a continuacion, utilizando conceptos de espacio de modulacion (MS), y / o elementos del espacio de modulacion (MSE). El termino "espacio de modulacion" o "MS" se usa para referirse colectivamente a todos los parametros que pueden afectar un patron de campo en la zona de aplicacion de energfa y todas las combinaciones de los mismos. Los ejemplos de tales parametros pueden incluir la frecuencia de una onda electromagnetica aplicada a la zona de aplicacion de energfa, la fase de tal onda con respecto a una cierta pared que define la zona de aplicacion de la energfa, y donde se usan mas de un elementos de radiacion, la amplitud relativa en la cual se emite la energfa desde cada uno de los elementos radiantes. El termino "elemento del espacio de modulacion" o "MSE" puede referirse a un conjunto espedfico de valores de los parametros variables en el espacio de modulacion, por ejemplo, las caractensticas combinadas de una onda, que tiene una frecuencia de 900 MHz y una fase de 30°, pueden formar un MSE. Los terminos MS y MSE se discuten con mas detalle a continuacion.
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Como se utiliza aqm, si una maquina (por ejemplo, un procesador) se describe como "configurada para" realizar una tarea (por ejemplo, configurada para provocar la aplicacion de un patron predeterminado de campo), entonces, al menos en algunas realizacion, la maquina realiza esta tarea durante la operacion. En forma similar, cuando se describe que una tarea es hecho "con el fin de" establecer un resultado objetivo (por ejemplo, con el fin de aplicar una pluralidad de patrones de campos electromagneticos a un objeto), entonces, al menos en algunas realizacion, la realizacion de la tarea lograna el resultado objetivo.
Breve descripcion de los dibujos
Los dibujos acompanantes, que se incorporan en y constituyen una parte de esta memoria descriptiva, ilustran varias formas de realizacion y ejemplos de aspectos de la presente divulgacion y, junto con la descripcion, explican principios de la invencion. En los dibujos:
La Figura 1 es un diagrama esquematico de un aparato para aplicar energfa electromagnetica a un objeto;
Las Figuras 2A y 2B ilustran una cavidad rectangular en un sistema de coordenadas cartesianas y una cavidad cilmdrica en un sistema de coordenadas cilmdricas, respectivamente;
Las Figuras 3A-3C ilustran ejemplos de patrones de campos en una cavidad modal;
Las Figuras 4A-4D ilustran ejemplos de patrones de campos en una cavidad modal;
La Figura 5 ilustra un ejemplo de un espacio de modulacion;
La Figura 6A es un diagrama esquematico de un aparato configurado para realizar la modulacion de la frecuencia en ondas electromagneticas suministradas a una zona de aplicacion de energfa;
La Figura 6B es otro diagrama esquematico de un aparato configurado para realizar la modulacion de la frecuencia en ondas electromagneticas suministradas a la zona de aplicacion de energfa;
La Figura 6C es un diagrama esquematico de un aparato configurado para realizar la modulacion de fase en ondas electromagneticas suministradas a una zona de aplicacion de energfa;
La Figura 6D es un diagrama esquematico de un aparato configurado para realizar la modulacion de la amplitud en ondas electromagneticas suministradas a una zona de aplicacion de la energfa;
La Figura 6E es otro diagrama esquematico de un aparato configurado para realizar una modulacion de amplitud en ondas electromagneticas suministradas a una zona de aplicacion de energfa;
La Figura 7 ilustra un ejemplo de un perfil de perdida;
Las Figuras 8A-8C ilustran ejemplos de estrategias de discretizacion de la zonas de aplicacion de energfa;
La Figura 9A es un diagrama de flujo de ejemplos de etapas de creacion de un perfil de perdida;
La Figura 9B es un diagrama de flujo de un ejemplo de un metodo para aplicar energfas especificadas a regiones especificadas de la zona de aplicacion de energfa;
La Figura 9C muestra un diagrama de bloques simplificado de un procesador configurado para regular una fuente de energfa electromagnetica para suministrar energfa a una zona de aplicacion de energfa;
La Figura 10 es un diagrama de flujo de un ejemplo de un metodo para aplicar energfa electromagnetica a la zona de aplicacion de la energfa;
Las Figuras 11A-11C ilustran ejemplo de estrategias de colocacion/seleccion de la antena en una cavidad degenerada;
Las Figuras 12A y 12B muestran ejemplos de curvas normalizadas de magnitud de campo electromagnetico;
La Figura 13 muestra un diagrama de flujo de un ejemplo de un metodo para aplicar energfa electromagnetica a una zona de aplicacion de energfa;
Las Figuras 14A-14D ilustran cavidades degeneradas;
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La Figura 15 muestra otro diagrama de flujo de un ejemplo de un metodo para aplicar ene^a electromagnetica a una zona de aplicacion de energfa; y
La Figura 16 muestra un diagrama de flujo de un ejemplo de un metodo para excitar una distribucion de intensidad de campo electromagnetico objetivo en una zona de aplicacion de energfa.
Descripcion de ejemplos de formas de realizacion
A continuacion se hara referencia en forma detallada, a ejemplos de formas de realizacion de la divulgacion, los cuales se ilustran en los dibujos acompanantes. Cuando sea adecuado, se usan los mismos numeros de referencia a traves de todos los dibujos para referirse a las mismas partes o partes similares.
En un aspecto, algunas formas de realizacion de la divulgacion pueden involucrar aparatos y metodos para aplicar energfa electromagnetica a un objeto en una zona de aplicacion de energfa. Como se utiliza aqrn, el termino “aparato”, en su sentido mas amplio, puede incluir cualquier componente o grupo de componentes descritos aqrn. Por ejemplo, un “aparato”, como se utiliza aqrn en terminos amplios, puede referirse unicamente a un procesador, tal como un procesador 30, segun se ilustra, por ejemplo, en la Figura 1. Alternativa, un “aparato” puede incluir una combinacion de un procesador y uno o mas elementos radiantes; un procesador, una cavidad y uno o mas elementos radiantes; un procesador y una fuente de energfa electromagnetica; un procesador, una cavidad, uno o mas elementos radiantes y una fuente de energfa electromagnetica; o cualquier otra combinacion de componentes descrita aqrn.
El termino energfa electromagnetica, como se utiliza aqrn, incluye cualquiera o todas las porciones del espectro electromagnetico, incluyendo, pero sin limitarse a, radiofrecuencia (RF), infrarrojo (IR), infrarrojo cercano, luz visible, ultravioleta, etc. En algunos casos, la energfa electromagnetica aplicada puede incluir energfa Rf con una longitud de onda de 100 km a 1 mm, que es una frecuencia de 3 kHz a 300 GHz, respectivamente. En algunos casos, se puede aplicar energfa de RF dentro de un intervalo de frecuencias mas estrecho, por ejemplo, 1 MHz-100 GHz. La energfa de microondas y de frecuencia ultra altas (UHF), por ejemplo, estan ambas en el intervalo de RF. Aunque los ejemplos de la divulgacion se describen aqrn en relacion con la aplicacion de energfa de RF, se proporcionan estas descripciones para ilustrar unos pocos principios que sirven como ejemplo y no pretenden limitar la invencion a ninguna parte particular del espectro electromagnetico.
En forma similar, para propositos de ejemplo, esta divulgacion contiene una cantidad de ejemplos de energfa electromagnetica usada para calentamiento. Nuevamente, se proporcionan estas descripciones para ilustrar principios que sirven como ejemplo de la divulgacion. Las realizaciones divulgadas, como se describen y se reivindican, pueden proporcionar un beneficio para diferentes productos y procesos industriales, comerciales y de consumo que involucran la aplicacion de energfa, independientemente de si la aplicacion de energfa genera un aumento de temperatura. Las personas ordinariamente capacitadas en la tecnica se daran cuenta que los principios basicos de la invencion de aplicacion de energfa, discutidos aqrn, pueden ser aplicados para una diversidad de propositos diferentes al calentamiento o que incluyen calentamiento. Por ejemplo, tambien se puede aplicarla energfa electromagnetica a un objeto para calentamiento, combustion, deshielo, descongelacion, coccion, secado, reacciones de aceleracion, expansion, evaporacion, fusion, causando o alterando procesos biologicos, tratamientos medicos, prevencion de congelacion o enfriamiento, manteniendo el objeto dentro de un intervalo de temperatura deseado o cualquier otra aplicacion donde sea deseable aplicar energfa.
Ademas, la referencia a un “objeto" (tambien conocido como una “carga”) al cual se le aplica energfa electromagnetica, no esta limitado a una forma particular. Un “objeto” puede incluir un liquido, solido, o gas, dependiendo del proceso particular con el cual se utiliza la realizacion y el objeto puede incluir compuestos o mezclas de materia en una o mas fases diferentes. Ademas, aunque el termino “objeto” esta en singular, puede referirse a multiples artfculos o partes o piezas sueltas o componentes. Por lo tanto, en forma de ejemplo no limitante, el termino “objeto” puede abarcar materias tales como alimentos que van a ser descongelados o cocidos; ropa u otros materiales que van a ser secados; un material congelado (ejemplo, organos) que van a ser descongelados; productos qmmicos que van a reaccionar; combustible u otros materiales combustibles que van a ser utilizados en combustion, material hidratado que va a ser deshidratado, gases que van a expandirse, lfquidos que van a ser descongelados, calentados, hervidos o vaporizados, sangre o componentes de la sangre (por ejemplo, plasma sangumeo o globulos rojos) que van a ser descongelados y/o calentados, materiales que van a ser fabricados, componentes que van a ser conectados o cualquier otro material para el cual existe el deseo de aplicarle, incluso nominalmente, energfa electromagnetica.
De acuerdo con algunas realizaciones, un aparato o metodo puede involucrar el uso de una “zona de aplicacion de energfa”. Una zona de aplicacion de energfa puede estar en cualquier sitio, region, hueco o area donde se pueda aplicar energfa electromagnetica. Puede incluir, una cavidad y/o puede estar relleno total o parcialmente con lfquidos, solidos, gases o combinaciones de los mismos. A manera de ejemplo unicamente, una zona de aplicacion de energfa puede incluir el interior de un recinto, el interior de un recinto parcial (por ejemplo, horno de cinta transportadora), el interior de un conducto, un espacio abierto, un solido o un solido parcial, que permita la existencia, propagacion y/o resonancia de las ondas electromagneticas. La zona puede ser permanente o puede ser constituida en forma temporal para propositos
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de aplicacion de la energfa. Para facilidad de exposicion, tales zonas de aplicacion de ene^a pueden ser denominadas alternativamente como cavidades, entendiendo que el termino “cavidad” no implica una estructura ffsica particular diferente a un area en la cual se puede aplicar la energfa electromagnetica. Las personas ordinariamente capacitadas en la tecnica se daran cuenta que los principios basicos de la invencion de aplicacion de energfa, discutidos aqm, pueden ser aplicados a traves de diferentes formas de zonas de aplicacion de energfa.
La zona de aplicacion de energfa puede estar localizada en una cocina, camara, tanque, secador, descongelador, deshidratador, horno, cabina, reactor, motor, aparato de procesamiento qmmico o biologico, incinerador, aparato de formacion o conformacion de materiales, transportador, zona de combustion o cualquier area donde pueda ser deseable la aplicacion de energfa. Por lo tanto, en forma consistente con algunas realizaciones, la zona de aplicacion de energfa electromagnetica puede ser un resonador electromagnetico (tambien conocido como resonador de cavidad, cavidad de resonancia o simplemente “cavidad” en forma abreviada). La energfa electromagnetica tambien se puede aplicar a un objeto cuando el objeto o una parte del mismo esta localizado en la zona de aplicacion de energfa.
Una zona de aplicacion de energfa puede tener una forma predeterminada o bien que pueda ser determinada, con tal de que los aspectos ffsicos de su forma sean conocidos al momento de la aplicar la energfa.
La zona de aplicacion de energfa puede asumir cualquier forma que permita las propagaciones de ondas electromagneticas dentro de la zona de aplicacion de energfa. Por ejemplo, todo o parte de la zona de aplicacion de energfa puede tener un corte transversal que sea esferico, hemisferico, rectangular, toroidal, circular, triangular, ovalado, pentagonal, hexagonal, octogonal, elfptico o cualquier otra forma o combinacion de formas. Tambien se contempla que la zona de aplicacion de energfa pueda ser cerrada, por ejemplo, completamente encerrada por materiales conductores, delimitada al menos parcialmente o abierta, es decir que tenga aberturas no delimitadas. La metodologfa general de la invencion no esta limitada a ninguna forma particular de cavidad, configuracion o grado de cierre de la zona de aplicacion de energfa, aunque, en algunas aplicaciones, se puede preferir un alto grado de cerramiento.
A manera de ejemplo, una zona de aplicacion de energfa, tal como una cavidad 20, es ilustrada esquematica en la Figura 1, donde el objeto 50 esta posicionado en la cavidad 20. Se entiende que el objeto 50 no necesita estar completamente localizado en la zona de aplicacion de energfa. Es decir, se considera que el objeto 50 esta “en” la zona de aplicacion de energfa si al menos una parte del objeto esta localizado en la zona.
De acuerdo con algunas realizacion, la zona de aplicacion de energfa puede soportar al menos una longitud de onda resonante (por ejemplo, ondas electromagneticas de al menos una longitud de onda pueden resonar en la zona de aplicacion de la energfa). Por ejemplo, la cavidad 20 puede ser disenada con dimensiones que le permitan ser resonante en un intervalo predeterminado de frecuencias (por ejemplo, el intervalo de frecuencias de UHF o microondas, por ejemplo, entre 300 MHz y 3 GHz o entre 100 MHz y 1 GHz). Dependiendo de la aplicacion prevista, las dimensiones de la cavidad 20 tambien pueden ser disenadas para permitir resonancias en otros intervalos de frecuencias en el espectro electromagnetico. El termino “resonante” o “resonancia” se refiere a la tendencia de las ondas electromagneticas a oscilar en la zona de aplicacion de energfa a amplitudes mas grandes a algunas frecuencias (conocidas como “frecuencias de resonancia”) que a otras. Las ondas electromagneticas que resuenan a una frecuencia de resonancia particular pueden tener una “longitud de onda de resonancia” correspondiente que sea inversamente proporcional a la frecuencia de resonancia, determinada a traves de A=c/f, en donde A es la longitud de onda de resonancia, f es la frecuencia de resonancia y c es la velocidad de propagacion de las ondas electromagneticas en la zona de aplicacion de energfa. La velocidad de propagacion puede cambiar dependiendo del medio a traves del cual se propaga la onda. Por lo tanto, cuando la zona de aplicacion de la energfa comprende mas de un material, c puede no estar definida en forma unica. Sin embargo, la longitud de onda de resonancia puede ser determinada, en forma unica, utilizando una relacion ligeramente diferente, que incluye, por ejemplo, el uso de una estimacion basada en c del componente principal o promedio de la c de componentes miscelaneos o cualquier otra tecnica conocida en el arte.
Entre las longitudes de onda resonantes que estan soportadas por la zona de aplicacion de energfa, puede existir una mayor longitud de onda resonante. La longitud de onda resonante mas larga puede ser determinada unicamente por la geometna de la zona de aplicacion de energfa. En algunas realizaciones, la longitud de onda resonante mas larga de cualquier zona dada de aplicacion de energfa puede ser determinada o estimada experimentalmente, como se conoce en la tecnica, en forma matematicos y/o por simulacion. A manera de ejemplo, la Figura 2A ilustra una cavidad 20 rectangular de dimensiones longitud a, ancho b y alto c. La cavidad 20 puede soportar una pluralidad de longitudes de onda resonantes la longitud de onda resonante mas larga de las cuales puede ser denominada Ao. Si a>b>c, entonces
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la longitud de onda resonante mas larga Ao esta dada por Va2+h2'. A manera de otro ejemplo, si la zona de aplicacion de energia es un cubo de dimensiones a x a x a, entonces la longitud de onda resonante mas larga esta dada por V2a.. En aun otro ejemplo, como se muestra en la Figura 2B, la zona de aplicacion de energia puede ser un cilindro de radio a y
longitud d. En este caso, la longitud de onda resonante mas larga esta dada por 2.405 si 2a>d y si 2a<d. En
otro ejemplo, si la zona de aplicacion de energia es una esfera de radio a, entonces la longitud de onda resonante mas
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larga esta dada por 2 744'.
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De acuerdo con algunas realizaciones, un aparato o metodo puede involucrar el uso de una fuente de ene^a electromagnetica, tambien denominada aqu en forma corta como una “fuente”, configurada para suministrar ene^a electromagnetica a una zona de aplicacion de energfa. Una “fuente” puede incluir cualquier componente(s) que sean adecuados para generar y suministrar energfa electromagnetica, por ejemplo, una fuente(s) de poder, una gma(s) de ondas y/o elemento(s) radiantes. En forma consistente con algunas realizaciones, la energfa electromagnetica puede ser suministrada a la zona de aplicacion de energfa en la forma de ondas de propagacion electromagneticas a longitudes de onda o frecuencias predeterminadas (tambien conocida como radiacion electromagnetica). Como se utiliza aqm, las “ondas de propagacion electromagneticas” pueden incluir ondas resonantes, ondas evanescentes y ondas que viajan a traves de un medio en cualquier otra forma. La radiacion electromagnetica trasporta energfa que puede ser impartida a (o disipada en) la materia con la cual interactua.
A manera de ejemplo, en la realizacion ilustrada en la Figura 1, la fuente puede incluir una o mas de una fuente 12 de alimentacion y elementos 18 radiantes. Por simplicidad de los dibujos, la fuente no aparece expffcitamente en la Figura. La fuente 12 de alimentacion puede estar configurada para generar ondas electromagneticas que transportan energfa electromagnetica. Por ejemplo, la fuente 12 de alimentacion puede incluir componentes de generacion de energfa electromagnetica, por ejemplo, un magnetron configurado para generar ondas de microonda de alta potencia a una longitud de onda o frecuencia predeterminada. Alternativa o adicionalmente, una fuente 12 de alimentacion puede incluir un oscilador semiconductor, tal como un oscilador controlado por voltaje, configurada para generar formas de onda AC (por ejemplo, voltaje o corriente AC) con una frecuencia controlable. Las formas de onda AC pueden incluir ondas sinusoidales, ondas cuadradas, ondas pulsadas, ondas triangulares, u otro tipo de formas de onda, posiblemente con polaridades alternantes. Alternativa o adicionalmente, una fuente de energfa electromagnetica puede incluir cualquier otra fuente de alimentacion, tal como un generador de campo electromagnetico, generador de flujo electromagnetico o cualquier mecanismo para generacion de electrones en vibracion.
En algunas realizaciones, el aparato puede incluir al menos un modulador 14 configurado para modificar uno o mas parametros caracteffsticos de las ondas electromagneticas generadas por una fuente 12 de alimentacion, en una manera controlada. El modulador puede o no ser parte de la fuente. Por ejemplo, un modulador 14 puede ser configurado para modificar uno o mas parametros de una forma de onda periodica, incluyendo amplitud (por ejemplo, una diferencia de amplitud entre diferentes ondas que son suministradas simultaneamente por diferentes elementos radiantes), fase, y frecuencia.
En algunas realizaciones, el modulador 14 puede incluir al menos uno entre un modulador de fase, un modulador de frecuencia y un modulador de amplitud configurado para modificar la fase, frecuencia, y amplitud de la forma de onda AC, respectivamente. En algunas realizaciones, el modulador 14 puede estar integrado como parte de la fuente 12 de alimentacion o la fuente, de tal manera que las formas de onda AC generadas por la fuente 12 de alimentacion puedan tener al menos una entre una frecuencia variable, una fase variable, y una amplitud variable en el transcurso del tiempo.
El aparato tambien puede incluir un amplificador 16 para amplificar, por ejemplo, la forma de onda AC antes o despues de ser modificadas por el modulador 14. El amplificador puede ser o no ser parte de la fuente. El amplificador 16 puede ser, por ejemplo, un amplificador de potencia que incluye uno o mas transistores de potencia. Como otro ejemplo, un amplificador 16 puede ser un transformador elevador que tiene mas vueltas en el devanado secundario que en el devanado primario. En otras realizaciones, un amplificador 16 puede ser tambien un dispositivo electronico de potencia, tal como un convertidor de AC en DC en AC. Alternativa o adicionalmente, un amplificador 16 puede incluir cualesquier otros dispositivo(s) o circuito(s) configurado(s) para escalar una senal de entrada hasta un nivel deseado.
El aparato tambien puede incluir al menos un elemento 18 radiante configurado para transmitir la energfa electromagnetica al objeto 50. El elemento radiante puede o no ser parte de la fuente. El elemento 18 radiante puede incluir una o mas grnas de onda y/o una o mas antenas (tambien conocidas como alimentadores de potencia) para suministrar energfa electromagnetica al objeto 50. Por ejemplo, el elemento 18 radiante puede incluir antenas de ranura. Adicional o alternativamente, el elemento 18 radiante tambien puede incluir grnas de onda o antenas de cualquier otra clase o forma, o cualquier otra estructura adecuada a partir de la que se pueda emitir la energfa electromagnetica.
La fuente 12 de alimentacion, el modulador 14, el amplificador 16 y los elementos 18 radiantes (o porciones de los mismos) pueden ser componentes separados. Alternativamente, cualquier combinacion de uno o mas de estos elementos puede ser integrada como un componente individual. La fuente 12 de alimentacion, el modulador l4, el amplificador 16 y el elemento 18 radiante (o porciones de los mismos) pueden ser partes de la fuente. Por ejemplo, un magnetron puede ser utilizado como fuente 12 de alimentacion para generar energfa electromagnetica y una grna de ondas puede estar unida ffsicamente al magnetron para transmitir la energfa al objeto 50. Alternativa o adicionalmente, el elemento radiante puede estar separado del magnetron. En forma similar, otros tipos de generadores electromagneticos pueden ser usados en los que el elemento radiante puede estar, por ejemplo, ya sea separado ffsicamente de o ser parte del generador o bien estar conectado al generador.
En algunas realizaciones, se puede proporcionar mas de un elemento radiante. Los elementos radiantes pueden estar localizados en una o mas superficies que definen la zona de aplicacion de energfa. Alternativamente, los elementos radiantes pueden estar localizados dentro y/o fuera de la zona de aplicacion de energfa. Cuando los elementos radiantes esten localizados fuera de la zona, pueden estar acoplados a elementos que permitiffan que la energfa
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radiada alcance la zona de aplicacion de ene^a. Los elementos para permitir que la energfa radiada alcancen la zona de aplicacion de ene^a pueden incluir, por ejemplo, gmas y/o antenas de onda. La orientacion y configuracion de cada elemento radiante pueden ser distintas o pueden ser iguales, segun se requiera para obtener una distribucion de deseada de energfa (que tambien puede denominarse como un objetivo de aplicacion de energfa) en la zona de aplicacion de la energfa. Como se utiliza aqrn, un objetivo para aplicacion de energfa puede incluir cualquier distribucion espacial deseada de energfa, y/o cualquier acumulacion espacial deseada de energfa en el tiempo. El objetivo de aplicacion de la energfa se puede definir con respecto a un objeto o mas generalmente con respecto a un espacio asociado con una zona de aplicacion de energfa. Ademas, la localizacion, orientacion y configuracion de cada elemento radiante puede determinarse antes de la aplicacion de energfa al objeto 50, o ajustada dinamicamente, usando un procesador mientras se aplica la energfa. Las realizaciones de la presente divulgacion no se limitan a elementos radiantes que tienen estructuras particulares o que estan localizadas necesariamente en areas o regiones particulares. En algunas realizaciones, sin embargo, los elementos radiantes pueden ser colocados en ciertos lugares y/o las amplitudes de las ondas emitidas a partir de diferentes elementos radiantes se pueden seleccionar de acuerdo a su localizacion, orientacion y/o configuracion. Se observa que los terminos “region” y “area” se usan aqrn de forma intercambiable, para referirse a cualquier extension particular de espacio o area superficial.
Ademas de la energfa electromagnetica radiante, uno o mas elementos 18 radiantes tambien pueden estar configurados para recibir energfa electromagnetica. N otras palabras, como se utiliza aqrn el termino “elemento radiante” se refiere en forma amplios, a cualquier estructura a partir de la cual puede ser radiada la energfa electromagnetica y/o por medio del cual se puede recibir energfa electromagnetica, independientemente de si la estructura fue disenada originalmente con el proposito de radiar o recibir energfa e independientemente de si la estructura cumple con cualquier funcion adicional. De este modo, un aparato o metodo de acuerdo con algunas realizaciones, pueden involucrar el uso de uno o mas detectores configurados para detectar senales asociadas con ondas electromagneticas recibidas por los uno o mas elementos radiantes. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 1, un detector 40 puede estar acoplado a los elementos 18 radiantes que, cuando funcionan como receptores, reciben ondas electromagneticas desde la cavidad 20.
Como se utiliza aqrn, el termino “detector” puede incluir un circuito electrico que mide o detecta uno o mas parametros asociados con ondas electromagneticas. Por ejemplo, tal detector puede incluir un medidor de potencia configurado para detectar un nivel de la potencia asociada con la onda electromagnetica incidente, reflejada y/o transmitida (tambien conocida como “potencia incidente”, “potencia reflejada” y “potencia transmitida”, respectivamente), un detector de amplitud configurado para detectar la amplitud de la onda, un detector de fase configurado para detectar la fase de la onda (por ejemplo, diferencia de fase entre ondas simultaneamente emitidas por dos elementos radiantes u otras diferencias de fase), un detector de frecuencia configurado para detectar la frecuencia de la onda y/o cualquier otro circuito adecuado para detectar una caractenstica de una onda electromagnetica.
Una potencia incidente puede ser suministrada a un elemento radiante que actua como un transmisor para la fuente y luego, emitida en o aplicada a la zona 20 de aplicacion de energfa por el transmisor. De la potencia incidente, una parte puede ser disipada o absorbida por el objeto (denominada aqrn como “potencia disipada”). Otra parte puede ser reflejada en el elemento radiante (denominada aqrn como “potencia reflejada"). La potencia reflejada puede incluir, por ejemplo, la potencia reflejada nuevamente hacia el elemento radiante a traves del objeto y/o la zona de aplicacion de energfa. La potencia reflejada tambien puede incluir la potencia retenida por el puerto del elemento radiante (es decir, la potencia que es emitida por la antena, pero que no fluye dentro de la zona). El resto de la potencia incidente, diferente de la potencia reflejada y de la potencia disipada, puede ser transmitida a uno o mas elementos radiantes que actuan como receptores (denominada aqrn como “potencia transmitida”). La energfa tambien puede escaparse hacia otros lugares, tal como dentro de las paredes de la cavidad, a traves de la puerta, etc. Por simplicidad, estas porciones de la energfa no son discutidas aqrn. En algunas realizaciones, se estima que estas porciones de energfa son sustancialmente bajas y pueden ser despreciables.
En algunas realizaciones, el detector puede incluir un acoplador direccional, configurado para permitir que las senales fluyan desde el amplificador hasta los elementos radiantes en donde los elementos radiantes actuan como transmisores (por ejemplo, cuando los elementos radiantes irradian energfa), y para permitir que las senales fluyan desde los elementos radiantes hasta el detector cuando los elementos radiantes actuan como receptores (por ejemplo, cuando el elemento radiante recibe energfa). Adicional o alternativamente, el acoplador direccional puede estar configurado adicionalmente, para medir la potencia de una senal circulante. En algunas realizaciones, el detector puede incluir tambien otros tipos de circuitos que miden el voltaje y/o la corriente en los puertos, por ejemplo, un circulador.
De acuerdo con lagunas realizaciones, la fuente puede estar configurada para entregar (suministrar) energfa electromagnetica a una longitud de onda predeterminada (denotada como A-i) al objeto en la zona de aplicacion de energfa, en donde la longitud de onda predeterminada es mayor que aproximadamente un cuarto de la longitud de onda resonante mas larga soportada por la zona de aplicacion de energfa (denotada como A0). Esta relacion entre la longitud de onda resonante mas larga y la longitud de onda de la energfa electromagnetica suministrada puede denominarse como la “condicion modal”. En algunas realizaciones, la fuente puede estar configurada para suministrar energfa electromagnetica a la cavidad 20 a un conjunto de longitudes de onda predeterminadas, entre las cuales A0 es la longitud de onda mas larga. La condicion modal se puede caracterizar como A1SA0/4. En otras realizaciones, se puede aplicar una relacion diferente entre la longitud de onda de la energfa electromagnetica aplicada, suministrada por la fuente, y la longitud de onda resonante mas larga soportada por la zona de aplicacion de energfa, con el fin de
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satisfacer la condicion modal. En algunas realizaciones, por ejemplo, la condicion modal puede ser satisfecha cuando los modos de orden bajo se excitan, por ejemplo, m x n esta por debajo de 30, 40 o 50 (en donde m y n son numeros enteros que representan el numero de modo en diferentes ejes, por ejemplo, x y y). La fuente no esta necesariamente limitada a configuraciones que suministran energfa electromagnetica a una longitud de onda unica predeterminada. Opcionalmente, la fuente puede estar configurada para suministrar energfa electromagnetica a la cavidad 20 a un conjunto de longitudes de onda que pueden, por ejemplo, estar determinadas antes de iniciar la aplicacion de energfa. Cuando la fuente suministra energfa a la cavidad a diferentes frecuencias, la longitud de onda mas larga entre las diferentes frecuencias puede ser denominada como Ai, y la condicion modal puede caracterizarse como Ai>At)/4. En algunas realizaciones, Ai puede tener tambien un lfmite superior, por ejemplo, puede ser mas pequeno o igual a A0.
Alternativamente, la condicion modal puede ser expresada en terminos de frecuencia ya que existe una relacion entre las longitudes de onda Ai y A0 y sus correspondientes frecuencias fi y f0, de tal manera que fi=c/Ai y f0=c/A0. Ya que A0
es la longitud de onda resonante mas larga que puede excitar un modo en la zona de aplicacion de energfa, su correspondiente frecuencia f0 es la frecuencia de resonancia mas baja. En algunas realizaciones, la longitud de onda resonante mas larga puede ser conocida por anticipado (por ejemplo, programada en el procesador). Por lo tanto, la condicion modal puede ser expresada como fi<4f0, es decir, la energfa electromagnetica puede ser aplicada a una frecuencia predeterminada que es menor a aproximadamente cuatro veces la frecuencia de resonancia mas baja en la zona de aplicacion de la energfa.
Ademas, ya que la longitud de onda resonante mas larga A0 tiene una relacion unica con las dimensiones de la zona de aplicacion de energfa, la condicion modal tambien puede ser expresada como una relacion entre la(s) dimension(es) de la zona de aplicacion de energfa y la longitud de onda aplicada Ai. Por ejemplo, para la cavidad 20 rectangular que tiene longitud, ancho y alto, a, b y c respectivamente, y en donde a>b>c (mostrada, por ejemplo, en la Figura 2), la condicion
ab
modal puede ser expresada como Ai> 2Va2+b2 . Como otro ejemplo, para una cavidad cubica que tiene dimensiones a
A, > —.
x a x a, la condicion modal puede ser expresada como 4 . Como otro ejemplo, para la cavidad esferica que tiene
A1 > —.
radio a, la condicion modal puede ser expresada como 3.733 . Un aparato que opera a longitudes de onda que, junto con las dimensiones de la cavidad, satisface una “condicion modal” se denomina aqrn como un “aparato modal” y su cavidad se denomina aqrn como una “cavidad modal”. En algunas realizaciones, un aparato modal se configura para operar unicamente en un intervalo de longitudes de onda que satisface la condicion modal de su cavidad. En algunas realizaciones el aparato puede estar configurado para operar tanto en longitudes de onda que satisfacen la condicion modal, como en longitudes de onda que no satisfacen esta condicion. La referencia a dicho aparato como un aparato modal o no modal depende de la longitud de onda a la cual se opera.
En algunas realizaciones, la cavidad 20 puede ser degenerada. La zona 20 de aplicacion de la energfa puede ser configurada en una forma degenerada, tal como aquellas formas ilustradas en las Figuras i4A-i4D. La forma degenerada, como se describe mas adelante con mas detalle, puede ser usada para permitir excitar multiples modos resonantes usando una frecuencia unica. Es decir, una frecuencia de radiacion electromagnetica emitida por la fuente puede ser mantenida constante, e incluso pueden ser excitados dos o mas modos resonancia distintos. En algunas realizaciones, se puede controlar la aplicacion de energfa, por ejemplo, mediante un procesador 30, para excitar unicamente uno de los dos o mas modos que pueden ser excitados a la misma frecuencia. Esto puede ser hecho, por ejemplo, posicionando los elementos radiantes para excitar y/o rechazar ciertos modos, como se describe con mayor detalle mas adelante.
Conceptualmente, el resultado de dicho control se ejemplifica en las Figuras 3A y 3B. La Figura 3A conceptualiza un modo resonante (TEkm) logrado utilizando una frecuencia predeterminada, mientras que la Figura 3B conceptualiza un segundo modo de resonancia distinto (TE40i) logrado utilizando la misma frecuencia predeterminada. Las Figuras 3A y 3B ilustran las intensidades de campos de TEi04 y TE40i, respectivamente. En el ejemplo de las Figuras 3A y 3B, mientras la frecuencia se mantema constante, se vario otra variable (por ejemplo, la fase, la amplitud relativa o la posicion del elemento radiante que emite la energfa) con el fin de lograr el segundo modo.
Debido a que los modos exhiben areas predecibles de intensidad de energfa, la capacidad para generar y controlar los modos permite el control de la energfa aplicada en la zona de aplicacion de energfa.
En algunas realizaciones, los modos de las Figuras 3A y 3B pueden ser aplicados simultaneamente, en cuyo caso las areas punteadas (que ilustran regiones de energfa mayores, que tambien se pueden denominar como “puntos calientes”) pueden ser obtenidos en un angulo diferente con respecto al eje x. Por ejemplo, cuando se aplican los dos modos a amplitudes iguales, se puede obtener un patron de campo “diagonal”, como se ilustra en la Figura 3C. El patron de campo “diagonal” es una combinacion lineal de los dos modos TEi04 y TE40i. Por lo tanto, si el patron de campo electrico mostrado en la Figura 3A se denomina como E3A y el patron de campo electrico mostrado en la Figura 3B se denomina como E3B, y el patron de campo electrico ilustrado en la Figura 3C se denomina como E3C, entonces E3C = i/2 E3A + i/2 E3B. Es decir, E3C puede ser obtenido mediante la suma de E3A y E3B con ponderacion iguales. La Figura 3C ilustra las intensidades de campo de E3C. Si las ponderaciones son diferentes, el angulo tambien puede ser diferente. Si las ponderaciones vanan con el tiempo en una forma apropiada, el patron de campo puede rotar en la zona
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de aplicacion de energfa. Por ejemplo, si E3C cambia en el tiempo, de acuerdo con la ecuacion E3C = sen(at) E3A + cos(at) E3B, el campo rota con una frecuencia angular constante de avueltas por segundo. Tal rotacion del patron de campo puede ser util para lograr un calentamiento promedio en el tiempo mas uniforme en la zona de aplicacion de energfa que aquella que puede ser lograda usando una combinacion que es constante en el tiempo. El reemplazo de las ponderaciones de sen(at) y cos(at) con constantes, que no vanan en el tiempo, puede congelar el patron de campo para lograr una falta de uniformidad deseada, por ejemplo, de la clase ilustrada en la Figura 3C.
Por su propia naturaleza, un campo electromagnetico tiende a distribuirse en un patron de campo no uniforme en la zona de aplicacion de la energfa. Es decir, una distribucion espacial de la intensidad del campo electrico en la zona de aplicacion de la energfa, puede ser no uniforme. Un patron de campo puede ser sustancialmente estable en el espacio con el transcurso del tiempo, o variar espacialmente en una forma conocida a traves del tiempo. Un patron de campo puede dar lugar a zonas con una amplitud relativamente alta de intensidad de campo electrico (correspondiente a maximos o mmimos en la amplitud de campo) que se denominan aqrn como “puntos calientes”. Ejemplos de puntos calientes se ilustran mediante las regiones sombreadas en las Figuras 4A-4B. Un patron de campo puede dar lugar tambien a zonas con una amplitud relativamente baja de intensidad de campo electrico (por ejemplo, valores de cero o proximos a cero), denominados aqrn como “puntos fnos”. Ejemplos de puntos fnos se ilustran mediante las zonas no sombreadas en las Figuras 4A-4B. Debe observarse tambien que aunque las Figuras 4A-4B ilustran de forma diagramatica puntos calientes, que tienen un contorno claro y definido, en realidad la intensidad cambia en una forma mas gradual entre puntos calientes y puntos fnos. El patron de campo mismo puede ser una funcion de muchos factores (como se discute mas adelante), incluyendo las caractensticas y dimensiones ffsicas de la zona de aplicacion de la energfa. La amplitud relativamente alta de la intensidad de campo electrico puede ser mas alta que un primer umbral y la amplitud relativamente baja de la intensidad de campo electrico puede ser mas baja que un segundo umbral. El segundo umbral puede ser igual o diferente del primer umbral. En algunas realizaciones, los umbrales se pueden predeterminar de modo que la intensidad de campo mas baja que el umbral no pueda transferir efectivamente energfa al objeto. Conviene senalar, sin embargo, que la transferencia de energfa al objeto puede producirse en todas las regiones del objeto que coinciden con las regiones del patron de campo, en donde el patron de campo tiene una intensidad de campo diferente de cero y no esta necesariamente limitada a zonas que coinciden con los puntos calientes. La medida en la que el objeto puede calentarse puede depender, entre otras cosas, de la intensidad del campo al que se expone el objeto y la duracion de la exposicion. Por ejemplo, el segundo umbral se puede seleccionar como proximo al valor mmimo de la intensidad del campo. Tal como aqrn se utiliza, el termino “amplitud” es intercambiable con “magnitud”.
En la zona de aplicacion de la energfa, una region particular puede ser cubierta por la amplitud relativamente alta de la intensidad del campo electrico (puntos calientes) de algunos patrones de campo y la amplitud relativamente baja de la intensidad del campo electrico (puntos fnos) de algunos otros patrones de campo. Los patrones de campo se pueden escoger selectivamente, para dirigir la aplicacion o el suministro de energfa a regiones seleccionadas de la zona de aplicacion de la energfa. Las aplicaciones de energfa a cualquiera de las dos regiones en un volumen de trabajo pueden diferenciarse entre si debido a las distribuciones no uniformes de las intensidades de campo, alta y baja, en cada patron de campo. Por lo tanto, de acuerdo con algunas formas de realizacion, la fuente puede configurarse para aplicar energfa electromagnetica de una forma que cause puntos fnos en areas predeterminadas de la zona de aplicacion de la energfa, tal como se ilustra, por ejemplo, mediante las zonas no sombreadas en las Figuras 4A-4B.
En la cavidad 60 modal, como se ilustra en las Figuras 4A y 4B, pueden excitarse los patrones de campo de modo que cada uno tenga una pluralidad de areas con grandes amplitudes de intensidad (puntos calientes) 62 y 64 (zonas sombreadas) y areas con bajas amplitudes de intensidad (puntos fnos; zonas no sombreadas). Se pueden excitar una variedad de “modos” en una cavidad modal dada. Los modos son un conjunto de patrones de campo espaciales que son linealmente independientes entre si y ortogonales entre sf. Tal como se menciona aqrn, dos patrones de campo son ortogonales entre si, si la integral del producto escalar de los dos campos asociados con los dos modos, a traves de la zona de aplicacion de la energfa, es cero. Un modo o una combinacion de modos (es decir, un patron de campo general), puede ser de cualquier tipo conocido, incluyendo de propagacion, evanescente y resonante. En algunas realizaciones, el patron de campo excitado incluye una combinacion de modos principalmente resonantes.
Cualquier patron de campo que pueda excitarse en una zona de aplicacion de energfa, se puede representar matematicamente como una combinacion lineal de modos. Los modos pueden incluir un numero infinito de modos evanescentes y un numero finito de modos de propagacion (algunos de los cuales pueden ser modos resonantes). En general, menos modos de propagacion pueden excitarse en una cavidad modal que en una cavidad no modal. Dicho de otro modo, una cavidad modal puede soportar, en general, menos modos de propagacion que una cavidad no modal. Nuevamente, algunos de los modos de propagacion soportados pueden ser modos resonantes. Por su propia naturaleza, los modos evanescentes tienen un porcentaje muy pequeno de potencia (o energfa) con respecto a la potencia total (o energfa) utilizada para excitar el patron de campo y la mayor parte de la potencia total (y energfa) se transmite por modos de propagacion.
En las Figuras 4A y 4B, si los objetos 66 y 68 se colocan en la zona 60 de aplicacion de energfa como se ilustra en los dibujos, con el deseo de aplicar energfa solamente al objeto 66 y evitar la aplicacion de energfa al objeto 68, se puede escoger el patron de campo de la Figura 4A. Alternativamente, si existe el deseo de aplicar energfa al objeto 68 y evitar la aplicacion de energfa al objeto 66, se puede escoger el patron de campo de la Figura 4B.
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De este modo, en un sentido, algunos aspectos pueden implicar la eleccion intencional del patron de campo (por ejemplo, la escogencia de MSE) con el fin de regular intencionadamente la amplitud de la intensidad del campo electrico aplicado a un area espedfica dentro de una zona de aplicacion de la energfa. Estas areas pueden permitir la aplicacion controlada de la energfa porque, cuando se desea evitar la aplicacion de energfa a una parte de un objeto, esa parte se puede alinear con un area que tenga una amplitud relativamente baja de intensidad del campo electrico (puntos fnos). Alternativamente, el dispositivo puede ser operado para conseguir puntos fnos en la parte que sea menos calentada (por ejemplo, se puede excitar un campo electromagnetico que tenga una amplitud relativamente baja de intensidad del campo electrico en la zona alineada con la parte). Por ejemplo, si se elige excitar el patron de campo como se ilustra en la Figura 4A, se puede evitar calentar el objeto 68, mientras que se puede calentar el objeto 68 eligiendo excitar el patron de campo como se ilustra en la Figura 4B. De este modo, cuando se desea aplicar energfa a una parte de un objeto, dicha parte puede ser alineada con un area con una amplitud relativamente alta de intensidad del campo electrico.
Si un usuario desea aplicar doble cantidad de energfa al objeto 66 que al objeto 68, se pueden usar los patrones de campos tanto de la Figura 4A como de la Figura 4B, aplicando los dos patrones con duraciones y potencias, de tal forma que el producto de la duracion y de la potencia es dos veces mayor para el patron ilustrado en la Figura 4A que para el patron ilustrado en la Figura 4B. Por ejemplo, la duracion para la cual se aplica el patron ilustrado en la Figura 4A, puede ser el doble que aquel de la Figura 4B y los niveles de potencia pueden ser los mismos. En otro ejemplo, el modelo ilustrado en la Figura 4A se puede aplicar con el doble nivel de potencia para la misma cantidad de tiempo (suponiendo que los campos tienen intensidades similares en las dos areas sombreadas que se superponen con los objetos 66 y 68). Si las intensidades de campo son diferentes en las areas sombreadas, la diferencia en las intensidades se puede factorizar. La intensidad relativa y la duracion para las que se aplican los campos electromagneticos de los diferentes patrones se pueden controlar mediante la excitacion simultanea o secuencial de los patrones de campo representados en la Figuras 4a y 4B.
Haciendo de nuevo referencia a la Figura 1, es un diagrama esquematico de un aparato para aplicar energfa electromagnetica a un objeto, de acuerdo con algunas formas de realizacion. El aparato representado en la Figura 1 puede configurarse para controlar la distribucion e intensidad de la intensidad del campo electromagnetico de gran amplitud (correspondiente a maximos y mmimos en el campo electromagnetico - puntos calientes) y la intensidad del campo electromagnetico de baja amplitud (puntos fnos) en la zona de aplicacion de la energfa; aplicando de este modo diferentes cantidades especificadas de energfa a cualesquiera de las dos (o mas) regiones dadas en una zona de aplicacion de la energfa. Tal control puede ser obtenido mediante la seleccion de “MSE” (como se describe mas adelante). Las elecciones de la seleccion de MSE pueden impactar sobre cuanta energfa se distribuye (por ejemplo, espacialmente distribuida) en regiones de la zona de aplicacion de la energfa. Cuando no se cumple la condicion modal, puede ser mas diffcil conseguir una distribucion de aplicacion de la energfa deseada mediante el control de MSE. Aunque la condicion modal se puede utilizar en combinacion con el control de MSE, la condicion modal tambien puede proporcionar un beneficio aun cuando no se utilice con el control de MSE. Por el contrario, el control de MSE se puede aplicar incluso si no se cumple con la condicion modal.
Segun se indico anteriormente, el termino “espacio de modulacion" o “MS” se utiliza para referirse colectivamente a todos los parametros que puedan afectar a un patron de campo en la zona de aplicacion de la energfa y todas sus combinaciones. En algunas realizaciones, el MS puede incluir todos los componentes posibles que puedan utilizarse y sus ajustes potenciales (ya sea absolutos o relativos con respecto a otros) y parametros ajustables asociados con los componentes. Por ejemplo, el MS puede incluir una pluralidad de parametros variables, el numero de antenas, su posicionamiento y/o su orientacion (si es modificable), el ancho de banda utilizable, un conjunto de todas las frecuencias utilizables y cualquiera de sus combinaciones, los ajustes de potencia, fases, etc. El MS puede tener cualquier numero de posibles parametros variables, que vanan desde un parametro (por ejemplo, un MS dimensional limitado a frecuencia unicamente o a fase unicamente, u otro parametro unico), a dos parametros (por ejemplo, variando la tanto la frecuencia como la amplitud dentro del mismo MS), o mas.
Ejemplos de MS relacionados con la zona de aplicacion de la energfa pueden incluir las dimensiones y la forma de la zona de aplicacion de la energfa y los materiales a partir de los que esta construida la zona de aplicacion de la energfa. Ejemplos de MSE relacionados con la fuente de energfa pueden incluir amplitud, frecuencia y fase de la energfa aplicada. Ejemplos de MSE relacionados con el elemento radiante pueden incluir el tipo, numero, tamano, forma, configuracion, orientacion y colocacion de los elementos radiantes.
Cada parametro variable asociado con el MS se denomina como una dimension del MS. A modo de ejemplo, la Figura 5 ilustra un espacio 100 de modulacion tridimensional, con tres dimensiones denominadas como frecuencia (F), fase (9) y amplitud (A). Es decir, en MS 100, la frecuencia, la fase y la amplitud de las ondas electromagneticas pueden ser moduladas durante la aplicacion de la energfa, mientras que todos los demas parametros pueden predeterminarse y fijarse durante la aplicacion de la energfa. Un MS puede ser tambien de una sola dimension en donde solamente se vana un parametro durante la aplicacion de la energfa o cualquier otro espacio de mas dimensiones en donde se vana mas de un parametro.
Como se indico anteriormente, el termino “elemento del espacio de modulacion” o “MSE”, puede referirse a un conjunto espedfico de valores de los parametros variables en MS. Por lo tanto, el MS puede considerarse tambien como un
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conjunto de todos los MSE posibles. Por ejemplo, dos MSE pueden diferir entre si en las amplitudes relativas de la energfa que se suministra a una pluralidad de elementos radiantes. Por ejemplo, la Figura 5 ilustra un MSE 101 en el MS 100 tridimensional. MSE 101 tiene una frecuencia especifica F(i), una fase especifica 9(i) y una amplitud especifica A(i). Si tan solo una de estas variables de MSE cambia, entonces el nuevo conjunto define otro MSE. Por ejemplo, (3 GHz, 30°, 12 V) y (3 GHz, 60°, 12 V) son dos MSE diferentes, aunque solamente cambie el componente de fase.
Diferentes combinaciones de estos parametros de MS pueden dar lugar a diferentes patrones de campo a traves de la zona de aplicacion de la energfa y diferentes patrones de distribucion de la energfa con respecto al objeto. Una pluralidad de MSE que pueden ejecutarse secuencialmente simultaneamente para excitar un patron de campo particular, en la zona de aplicacion de la energfa, pueden denominarse colectivamente como un “esquema de suministro de energfa”. Por ejemplo, un esquema de suministro de energfa puede consistir en tres MSE (F(1), 9(1), A(1)), (F(2), 9(2), A(2)), (F(3), 9(3), A(3)). Puesto que existe un numero practicamente infinito de MSE, existe un numero practicamente infinito de diferentes esquemas de suministro de la energfa, que dan lugar a un numero practicamente infinito de diferentes patrones de campo en cualquier zona dada de aplicacion de la energfa (aunque diferentes MSE pueden causar a veces, patrones de campo muy similares o incluso identicos). Por supuesto, el numero de diferentes esquemas de suministro de energfa puede ser, en parte, una funcion del numero de MSE que esten disponibles. La presente divulgacion en su sentido mas amplio, no esta limitada a ningun numero particular de MSE o combinaciones de MSE. En cambio, el numero de opciones que pueden emplearse podnan ser tan pocas como dos hasta tantas como desee el disenador, dependiendo de factores tales como uso previsto, el nivel de control deseado, la resolucion y el costo del equipo y del programa informatico. Por ejemplo, la excitacion de un mayor numero de patrones de campo diferentes, que pueden permitir un diseno mas sutil de un patron de campo en la zona de aplicacion de la energfa, puede requerir de un mayor numero de MSE. En tales casos, se pueden requerir al menos 3 MSE, por ejemplo, 3, 4 o 5 MSE. En algunas realizaciones, el numero de MSE puede ser muy grande, pero solamente unos pocos se pueden utilizar para la funcion de excitacion. Por ejemplo, 400 frecuencias diferentes pueden estar disponibles, de las que solamente cinco pueden utilizarse en un ciclo de aplicacion de energfa dado. Estas cinco frecuencias pueden, por ejemplo, ser MSE que causan la excitacion de diferentes modos resonantes en la zona de aplicacion de la energfa.
Tal como se utiliza aqrn, el termino “ciclo de aplicacion de energfa” puede tener cualquier duracion de tiempo que pueda ocurrir repetidamente durante un proceso de aplicacion de energfa, que puede ser el tiempo que transcurre desde el momento en que se inicia la aplicacion de la energfa hasta el momento en que finaliza, por ejemplo, desde la activacion de la fuente de energfa electromagnetica hasta su desactivacion. Por ejemplo, un ciclo de aplicacion de la energfa puede ser el tiempo durante el cual se aplica un MSE particular. En otro ejemplo, un ciclo de aplicacion de la energfa puede ser el tiempo cuando se aplica un grupo de MSE. En algunas realizaciones, un ciclo de aplicacion de la energfa puede iniciarse con el comienzo de un barrido de MSE y finalizar con la terminacion del mismo barrido. En algunas realizaciones, un ciclo de aplicacion de la energfa puede ser la duracion entre dos lecturas de retroalimentacion desde la zona de aplicacion de la energfa, durante el cual se aplica la energfa, de forma continua o no. En algunas realizaciones, el ciclo de aplicacion de la energfa puede tener una duracion de menos de aproximadamente un minuto. En algunas realizaciones, el ciclo de aplicacion de la energfa puede tener una duracion de menos de aproximadamente un segundo. Una duracion del ciclo de aplicacion de la energfa puede seleccionarse dependiendo del esquema de suministro de energfa deseado. Durante un ciclo de aplicacion de la energfa, el procesador puede modificar la potencia, el tiempo de aplicacion o una combinacion de los mismos con el fin de modificar la cantidad de energfa aplicada a una region en la zona de aplicacion de la energfa. En otro ejemplo, el procesador puede modificar un conjunto de MSE con el fin de alterar la cantidad de energfa aplicada a una region. En algunas realizaciones, al menos un procesador puede configurarse para aplicar energfa a la zona de aplicacion de la energfa, una pluralidad de veces durante un ciclo de aplicacion de energfa. Por ejemplo, se pueden seleccionar multiples MSE para aplicar energfa a un grupo de regiones para lograr una cantidad predeterminada de suministro de energfa durante un ciclo de aplicacion de la energfa. Los patrones de campo correspondientes a estos MSE se pueden superponer entre sf. En este caso, la region de superposicion puede recibir multiples aplicaciones de energfa cuando se aplican multiples MSE.
Un aparato o metodo de la invencion puede implicar el uso de un procesador. Tal como se utiliza aqrn, el termino “procesador” puede incluir un circuito electrico que ejecuta una o mas instrucciones. Por ejemplo, dicho procesador puede incluir uno o mas circuitos integrados, microchips, microcontroladores, microprocesadores, todo o parte de una unidad central de procesamiento (CPU), una unidad de procesamiento de graficos (GPU), procesadores de senales digitales (DSP), arreglo de compuertas logicas programables (FPGA) u otro circuito adecuado para ejecutar instrucciones o para realizar operaciones logicas.
Las instrucciones ejecutadas por el procesador pueden, por ejemplo, ser cargadas previamente en el procesador o pueden almacenarse en una unidad separada de memoria tal como una memoria RAM, una memoria ROM, un disco duro, un disco optico, un medio magnetico, una memoria instantanea, otra memoria permanente, fija o volatil o cualquier otro mecanismo capaz de proporcionar instrucciones al procesador. El(los) procesadores pueden personalizarse para un uso particular, o pueden configurarse para uso general y realizar diferentes funciones ejecutando diferentes instrucciones de programas informaticos.
Si se utiliza mas de un procesador, todos pueden ser de construccion similar o pueden ser de diferentes construcciones electricamente conectadas o desconectadas entre si. Pueden ser circuitos separados o integrados en un circuito unico. Cuando se utiliza mas de un procesador, pueden configurarse para funcionar de forma independiente o colaborativa. Se
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pueden acoplar por medios electricos, magneticos, opticos, acusticos, mecanicos, inalambricos o en cualquier otra forma que permita al menos la comunicacion de una serial entre ellos.
Puede proporcionarse un procesador unico o multiple con el unico fin de regular la fuente de alimentacion. Alternativamente, se puede suministrar un procesador unico o multiple con la funcion de regular la fuente de alimentacion ademas de cumplir otras funciones. Por ejemplo, el(los) mismo(s) procesador(es) utilizado(s) para regular la fuente pueden integrarse tambien en un circuito de control que proporcione funciones de control adicionales a otros componentes diferentes a la fuente de alimentacion.
De forma coherente con las formas de realizacion actualmente divulgadas, se puede configurar un procesador para aplicar una pluralidad de patrones de campos electromagneticos al objeto en la zona de aplicacion de la energfa. El termino “patron de campo” puede referirse a la distribucion espacial de la intensidad del campo electrico en la zona de aplicacion de la energfa. Un patron de campo puede ser sustancialmente estable en el espacio a traves del tiempo, o variar espacialmente en una forma conocida (o desconocida) en el curso del tiempo. El patron en el que se distribuye la energfa puede ser una funcion de las caractensticas ffsicas de la zona de aplicacion de la energfa, aspectos
controlables de la fuente de energfa y/o el tipo, configuracion, orientacion y colocacion de los elementos radiantes.
Ademas, el patron en el que se distribuye la energfa puede ser afectado por otras variables, tales como la presencia de estructuras que alteren el campo (por ejemplo, elementos de ajuste del campo, lentes dielectricos y/o cargas). Un elemento de ajuste del campo puede ser cualquier elemento elaborado con un material que se sabe que perturba los campos electromagneticos. Por ejemplo, un metal, otro conductor, un dielectrico, una carga dielectrica con metales, etc. En algunas realizaciones, el objeto puede funcionar como un elemento de ajuste del campo. Un elemento de ajuste del campo puede referirse tambien a cualquier elemento que pueda controlarse para afectar al campo excitado en la zona de aplicacion de la energfa (por ejemplo, en una forma que dirija de forma selectiva la energfa electromagnetica desde uno o mas de los elementos radiantes hacia el objeto).
Para cualquier zona dada de aplicacion de la energfa, se puede lograr un conjunto de patrones de campo conocidos,
por ejemplo, variando la frecuencia, la fase y/o la amplitud o una o mas fuentes de energfa; variando el tipo, la
configuracion, el numero y/o la colocacion de uno o mas elementos radiantes; el ajuste de los FAE (elementos de ajuste del campo); ajuste de lentes dielectricas; u otros medios.
De acuerdo con algunas formas de realizacion, se puede configurar al menos un procesador para regular la fuente de alimentacion con el fin de aplicar una primera cantidad predeterminada de energfa a una primera region y una segunda cantidad predeterminada de energfa a una segunda region en la zona de aplicacion de la energfa. Las primera y segunda cantidades predeterminadas de energfa pueden ser cualquier cantidad de energfa diferente de cero. En algunas realizaciones, las primera y segunda cantidades predeterminadas de energfa son mutuamente diferentes.
Aqrn, y en cualquier otro lugar en la presente divulgacion y reivindicaciones, cuando se configura un procesador para tomar una accion con el fin de conseguir una finalidad, la operacion del procesador consigue dicha finalidad, al menos en algunas formas de realizacion o al menos durante parte del tiempo de operacion. De este modo, en algunas realizaciones, se puede configurar al menos un procesador para regular la fuente de alimentacion de modo que se suministre una primera cantidad de energfa diferente de cero a una primera region y se suministre una segunda cantidad de energfa diferente de cero a una segunda region en la zona de aplicacion de la energfa, en donde la primera y segunda cantidades son diferentes.
La diferencia entre la primera cantidad de energfa y la segunda cantidad de energfa puede ser significativa, por ejemplo, una de las cantidades de energfa puede ser mayor que la segunda en al menos un 20%. En algunas realizaciones, la diferencia es de al menos un 30%, al menos un 50% o al menos un 100%. En algunas realizaciones, la diferencia es mayor o intermedia a las diferencias anteriormente mencionadas.
A modo de ejemplo, y como se describe aqrn mas adelante con mas detalle, se pueden seleccionar patrones de campo que tengan areas conocidas de intensidad de energfa, denominadas como puntos calientes. De este modo, mediante la alineacion de un punto caliente con una region en una zona de aplicacion de la energfa y aplicando una cantidad espedfica de energfa sobre una onda EM que tiene un punto caliente en esa region, se puede aplicar una primera cantidad de energfa especificada diferente de cero a la primera region. Cuando se selecciona otro patron de campo que tenga una distinta localizacion de los puntos calientes, ese segundo patron de campo puede dar lugar a la aplicacion de una segunda cantidad especificada de energfa diferente de cero a la segunda region. Y tambien como se describe aqrn, se pueden seleccionar diferentes MSE y/o combinaciones de MSE con el fin de aplicar diferentes cantidades especificadas de energfa a diferentes regiones. En cualquier caso, se puede lograr el control de la cantidad de energfa aplicada mediante la seleccion de patrones de campo particulares o MSE y/o el control, por ejemplo, del nivel de potencia, la duracion de tiempo en que se aplica la potencia durante una condicion particular, o combinaciones de las anteriores. El procesador puede realizar dichas selecciones con el fin de conseguir un esquema deseado de suministro de energfa.
El termino “region” puede incluir cualquier parte de una zona de aplicacion de la energfa, tal como una celda, subvolumen, subdivision, subespacio discreto, o cualquier subconjunto de la zona de aplicacion de la energfa, independientemente de como se discretiza ese subconjunto. En un ejemplo particular, la zona de aplicacion de la
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ene^a puede incluir dos regiones. En otro ejemplo, la zona de aplicacion de la energfa puede incluir mas de dos regiones. Las regiones pueden o no superponerse entre sf y el tamano de cada region puede ser igual o no.
Alternativa o adicionalmente, se puede configurar al menos un procesador para predeterminar las ubicaciones de la primera region y de la segunda region. Esto puede ocurrir, por ejemplo, mediante la retroalimentacion reflectora desde la zona de aplicacion de la energfa, proporcionando informacion sobre la ubicacion de un objeto en la zona. En otras formas de realizacion, esto podna conseguirse mediante la formacion de imagenes. En algunas realizaciones, esto puede lograrse por una o mas entradas proporcionadas por un usuario que opera el aparato. En algunas realizaciones, las regiones pueden corresponder a diferentes porciones del objeto y pueden aplicarse diferentes cantidades previstas de energfa electromagnetica a estas diferentes porciones del objeto. La cantidad de energfa realmente disipada en cada region puede depender de la intensidad del campo en esa region y/o las caractensticas de absorcion de la correspondiente parte del objeto en esa region particular. Los terminos “disipada” y “absorbida” se utilizan aqu de forma intercambiable. Alternativa o adicionalmente, las ubicaciones predeterminadas pueden ser una funcion de geometna conocida de un patron de campo sin referencia a un objeto en la zona de aplicacion de la energfa. En algunas realizaciones, las ubicaciones de la primera region y de la segunda region pueden ser predeterminadas tambien por un usuario o un dispositivo distinto a al menos un procesador.
Dos regiones pueden estar localizadas adyacentes entre sf en la zona de aplicacion de la energfa. Por ejemplo, la zona de aplicacion de la energfa puede incluir una region ocupada por un objeto o una parte de un objeto y otra region que define un area distinta de la de ese objeto o parte. En algunas realizaciones, estas dos regiones pueden ser adyacentes entre si y estar separadas por una zona limitante. Por ejemplo, la primera region puede estar dentro de una rosquilla de jalea que se calienta y la segunda region puede estar fuera de la rosquilla de jalea. En otro ejemplo, la zona de aplicacion de energfa puede incluir dos regiones que tienen diferentes caractensticas de absorcion de energfa dentro del objeto. Por ejemplo, la primera region puede contener principalmente jamon en el interior de una rosquilla de jalea y la segunda region puede contener principalmente elementos de repostena. Debido a sus diferentes caractensticas de absorcion de energfa, puede ser ventajoso excitar los patrones de campo con diferentes intensidades de campo electrico en estas dos regiones. Con base en la diferencia en las intensidades de campo locales y las caractensticas de absorcion de energfa de las dos regiones, la energfa disipada en cada una de las regiones puede ser predeterminada. En consecuencia, la energfa disipada puede ser sustancialmente igual o diferente, segun se desee, a traves de diferentes regiones en el objeto, seleccionando y controlando los MSE para construir un esquema adecuado de suministro de energfa para aplicar la energfa.
La seleccion de MSE puede impactar sobre la forma en que se distribuye la energfa en regiones de la zona de aplicacion de la energfa. Con el fin de aplicar diferentes cantidades espedficas de energfa electromagnetica a diferentes regiones predeterminadas en la zona de aplicacion de la energfa, el procesador puede controlar una o mas MSE con el fin de conseguir un patron de campo que dirija la energfa a una region espedfica predeterminada en la zona de aplicacion de la energfa. La seleccion de MSE que da lugar a ondas estacionarias puede proporcionar una medida adicional de control, puesto que las ondas estacionarias tienden a presentar “regiones de alta intensidad” (puntos calientes) y “regiones de baja intensidad” (puntos fnos) predecibles y bien definidas, como se describio anteriormente, en donde una region de alta intensidad puede presentar una concentracion de energfa que sea facilmente distinguible de una region de baja intensidad. Ejemplos de puntos calientes se ilustran mediante las zonas sombreadas en las Figuras 4A-4D. Ejemplos de puntos fnos se ilustran mediante las areas no sombreadas en las Figuras 4A-4D. Debe entenderse que el termino “punto frio” no requiere necesariamente una ausencia completa de energfa aplicada. Por el contrario, puede referirse tambien a areas de intensidad disminuida en relacion con los puntos calientes. Es decir, en las regiones de alta intensidad, la amplitud de la intensidad del campo es mayor que la amplitud de la intensidad de campo en las regiones de baja intensidad. Por lo tanto, la densidad de potencia en la region de alta intensidad es mayor que la densidad de potencia en la region de baja intensidad. La densidad de potencia y la intensidad del campo de una localizacion espacial estan relacionadas con la capacidad de suministro o aplicacion de energfa electromagnetica a un objeto situado en esa localizacion. Y, por lo tanto, la velocidad de suministro o transferencia de energfa es mas alta en una region de alta intensidad que en una region de baja intensidad. Dicho de otro modo, el suministro o transferencia de energfa es mas efectivo en una region de alta intensidad. Por consiguiente, mediante el control de las regiones de alta intensidad y/o de las regiones de baja intensidad en la zona de aplicacion de la energfa, el procesador puede controlar el suministro o aplicacion de energfa a una localizacion espacial especifica. Dicho control de regiones de alta intensidad y de baja intensidad puede conseguirse mediante el control de los MSE.
Ademas, en algunas realizaciones, se puede elegir un MSE de acuerdo con la localizacion de los puntos calientes y fnos que caracterizan la excitacion de energfa en la zona de aplicacion de la energfa causada por el MSE. Por ejemplo, en algunas realizaciones, se proporciona un aparato para aplicar energfa electromagnetica a un objeto en una zona de aplicacion de la energfa mediante una fuente de energfa electromagnetica y utilizando una pluralidad de patrones de campo que tienen cada uno al menos una region de alta intensidad y al menos una region de baja intensidad. Como se explico anteriormente, las intensidades de campo asociadas con regiones de alta intensidad son mas altas que las intensidades de campo asociadas con regiones de baja intensidad.
El aparato puede incluir al menos un procesador, configurado para identificar dos patrones de campo. El primer patron de campo puede tener una primera region de alta intensidad correspondiente a una primera area de la localizacion espacial del objeto y/o a una primera area de la zona de aplicacion de la energfa. El segundo patron de campo puede
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tener una segunda region de alta intensidad correspondiente a una segunda area de la localizacion espacial del objeto y/o a una segunda area de la zona de aplicacion de la energfa. Las primera o segunda areas pueden ser mutuamente exclusivas.
La identificacion del primero y segundo patrones de campo puede ser, por ejemplo, mediante comparacion de las distribuciones espaciales de energfa asociadas con cada patron de campo excitable por uno de los MSE disponibles, con la localizacion espacial de las dos areas, con el fin de determinar que patrones de campo tienen el punto caliente situado en una de las areas. Adicional o alternativamente, la identificacion puede comprender la seleccion, a partir de patrones de campo dados, de uno que tenga los puntos calientes situados en la forma deseada. En otras formas de realizacion, la identificacion puede comprender la seleccion de un patron de campo determinado mediante una instruccion o instrucciones de un programa informatico.
La localizacion espacial del objeto puede determinarse mediante el procesador. Por ejemplo, el procesador puede configurarse para determinar la informacion que indica una localizacion espacial del objeto en la zona de aplicacion de la energfa.
El procesador puede configurarse ademas, para controlar la fuente de alimentacion para aplicar el primer patron de campo y el segundo patron de campo a la zona de aplicacion de la energfa con el fin de aplicar energfa a la primera area y a la segunda area.
En algunas realizaciones, se proporciona un aparato para aplicar energfa electromagnetica a un objeto en una zona de aplicacion de la energfa mediante una fuente de alimentacion de energfa electromagnetica y utilizando una pluralidad de patrones de campo que tienen cada uno al menos una region de alta intensidad y al menos una region de baja intensidad, en donde las intensidades de campo asociadas con las regiones de alta intensidad son mas altas que las intensidades de campo asociadas con las regiones de baja intensidad. El aparato puede incluir al menos un procesador configurado para identificar un primer patron de campo que tiene una primera region de alta intensidad correspondiente a una primera area de la zona de aplicacion de la energfa; para identificar un segundo patron de campo que tiene una segunda region de alta intensidad correspondiente a una segunda area de la zona de aplicacion de la energfa, diferente de la primera, en donde la primera area y la segunda area se superponen al menos parcialmente en al menos una parte del objeto; y para controlar la fuente de alimentacion para aplicar el primer patron de campo y el segundo patron de campo con el fin de aplicar energfa a la primera area y la segunda area.
El procesador puede estar configurado para controlar la fuente de alimentacion de modo que una cantidad de energfa aplicada a la primera area difiera de una cantidad de energfa aplicada a la segunda area. Alternativa o adicionalmente, el procesador puede configurarse para controlar la fuente de alimentacion, de modo que la energfa absorbida o disipada en la primera area sea sustancialmente la misma que una energfa absorbida o disipada en la segunda area (de modo que la energfa absorbida o disipada en la primera y segunda areas difieran en menos del 20%, por ejemplo, en menos del 10%).
Las variables de MSE controlables pueden incluir una o mas de entre las variables de amplitud, fase y frecuencia de la onda electromagnetica transmitida; una localizacion, orientacion y configuracion de cada elemento radiante; o la combinacion de cualquiera de estos parametros, u otros parametros que puedan afectar a un patron de campo. Como se ilustra en la Figura 1, por ejemplo, un ejemplo de un procesador 30 puede estar electricamente acoplado a varios componentes, tales como una fuente de alimentacion 12, un modulador 14, un amplificador 16, y elementos radiantes 18. Uno o mas de entre una fuente de alimentacion 12, un modulador 14, un amplificador 16, y elementos radiantes 18 pueden ser un componente de la fuente de alimentacion. El procesador 30 puede configurarse para ejecutar instrucciones que regulen uno o mas de estos componentes. Por ejemplo, el procesador 30 puede regular el nivel de potencia suministrado por la fuente de alimentacion 12. El procesador 30 puede regular tambien la tasa de amplificacion del amplificador 16, por ejemplo, conmutando uno o mas transistores en el amplificador. Alternativa o adicionalmente, el procesador 30 puede realizar el control de la modulacion del ancho del pulso del amplificador 16, de modo que el amplificador produce una forma de onda deseada. El procesador 30 puede regular las modulaciones realizadas por el modulador 14 y puede, alternativa o adicionalmente, regular al menos una de entre las caractensticas de localizacion, orientacion y configuracion de cada elemento radiante 18, tal como a traves de un dispositivo electromecanico. Dicho dispositivo electromecanico puede incluir un motor u otra estructura movil para girar, pivotar, desplazar, deslizar o bien cambiar la orientacion o localizacion de uno o mas de los elementos radiantes 18. El procesador 30 puede configurarse, ademas, para regular cualquier elemento de ajuste del campo situado en la zona de aplicacion de la energfa, con el fin de cambiar el patron de campo en la zona. Por ejemplo, los elementos de ajuste del campo pueden configurarse para dirigir, de forma selectiva, la energfa electromagnetica desde el elemento radiante, o hacer coincidir simultaneamente un elemento radiante que actua como un transmisor para reducir el acoplamiento con uno o mas de otros elementos radiantes que actuan como un receptor.
En algunas realizaciones, un modulador de fase puede ser controlado para realizar una secuencia predeterminada de retardos temporales sobre una forma de onda AC emitida por un elemento radiante, de modo que la fase de la forma de onda AC se incremente en varios grados (por ejemplo, 10 grados) para cada uno de una serie de periodos de tiempo. Alternativa o adicionalmente, el procesador puede modular, de forma dinamica y/o adaptativa, la forma de onda basada en la retroalimentacion desde la zona de aplicacion de la energfa. Por ejemplo, el procesador 30 puede ser configurado
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para recibir una senal de retroalimentacion analogica o digital desde el detector 40, que indica una cantidad de energfa electromagnetica recibida desde la cavidad 20 y el procesador 30 puede determinar, de forma dinamica, un retardo de tiempo en el modulador de fase para el siguiente periodo de tiempo con base en la senal de retroalimentacion recibida.
El procesador puede ser configurado tambien para regular un modulador de frecuencia con el fin de alterar una frecuencia de al menos una onda electromagnetica suministrada a la zona de aplicacion de la energfa. Dicho modulador de frecuencia puede ser configurado para ajustar la frecuencia de una forma de onda AC. A modo de ejemplo, el modulador de frecuencia puede ser un oscilador de semiconductores, tal como un oscilador 22 ilustrado de forma esquematica en la Figura 6A, y configurado para generar una forma de onda AC que oscila a una frecuencia predeterminada. La frecuencia predeterminada puede estar asociada con un voltaje, corriente de entrada u otra senal o senales analogicas o digitales. Por ejemplo, se puede configurar un oscilador controlado por voltaje para generar formas de onda a frecuencias proporcionales al voltaje de entrada.
En forma consistente con algunas formas de realizacion, el procesador 30 puede configurarse para regular el oscilador 22 para generar formas de onda de AC de frecuencias variables con el tiempo. Por ejemplo, el oscilador 22 puede generar una senal sinusoidal cos[u>(t)t]. La senal AC puede amplificarse mediante el amplificador 24 y puede provocar que elementos radiantes, por ejemplo, antenas 32 y 34, exciten ondas electromagneticas moduladas en frecuencia en la cavidad 20.
En algunas realizaciones, el procesador 30 puede configurarse para regular el oscilador 22 para generar formas de onda AC que oscilan a varias frecuencias dentro de una banda de frecuencias predeterminada. Opcionalmente, el oscilador 22 puede regularse para generar secuencialmente las formas de onda.
En algunas realizaciones, una banda de frecuencia predeterminada puede incluir una banda de frecuencias de trabajo, y el procesador puede configurarse para provocar la aplicacion de energfa a frecuencias dentro de una parte de la banda de frecuencia de trabajo, que comprende un subconjunto de frecuencias. La parte de la banda de frecuencia de trabajo puede ser un conjunto de frecuencias seleccionadas porque, en forma agregada, consiguen un objetivo deseado y se disminuye la necesidad de utilizar otras frecuencias en la banda si ese subconjunto consigue el objetivo. Una vez que se identifica una banda de frecuencias de trabajo (o parte de la misma), el procesador puede aplicar secuencialmente potencia a cada frecuencia en esa banda de frecuencias de trabajo o parte de la misma. Este proceso secuencial puede denominarse como “barrido de frecuencias”. En dichas formas de realizacion, cada frecuencia puede estar asociada con un esquema de alimentacion (por ejemplo, una seleccion particular de los MSE). En algunas realizaciones, con base en la senal de retroalimentacion proporcionada por el detector 40, el procesador 30 puede estar configurado para seleccionar un esquema de suministro de energfa que comprende, por ejemplo, una o mas frecuencias de una banda de frecuencia, y para regular el oscilador 22 para generar, de forma secuencial y/o simultanea, formas de onda AC a estas frecuencias seleccionadas de acuerdo con el esquema de suministro de energfa seleccionado.
Alternativa o adicionalmente, el procesador 30 puede configurarse para regular el amplificador 24 para ajustar las cantidades de energfa aplicadas a traves de las antenas 32 y 34, con base en la senal de retroalimentacion. En forma consistente con algunas formas de realizacion, el detector 40 puede detectar una cantidad de energfa reflejada desde la zona de aplicacion de la energfa a una frecuencia particular y un procesador 30 puede estar configurado para provocar que la cantidad de energfa aplicada a esa frecuencia sea alta cuando la energfa reflejada sea alta. Es decir, el procesador 30 puede estar configurado para provocar que una o mas antenas apliquen energfa a una frecuencia particular durante un tiempo mas largo cuando la energfa reflejada es alta a esa frecuencia. Alternativamente, el procesador 30 puede configurarse para provocar que una o mas antenas apliquen energfa a una frecuencia particular durante un penodo de tiempo mas largo cuando la energfa reflejada es baja a esa frecuencia.
Como se ilustra en la Figura 6B, algunas formas de realizacion pueden incluir una fuente de alimentacion con mas de una componente de generacion de energfa EM, tal como los osciladores 22 y 26 para generar formas de onda AC de diferentes frecuencias. Las formas de onda AC generadas por separado pueden amplificarse mediante los amplificadores 24 y 28, respectivamente. En consecuencia, en cualquier momento dado, puede hacerse que las antenas 32 y 34 apliquen simultaneamente ondas electromagneticas a dos frecuencias diferentes a la cavidad 20. Cada una de estas dos frecuencias puede ser variable en el tiempo. La Figura 6B ilustra dos osciladores para fines de ejemplo solamente, y se considera que se puede utilizar mas de dos osciladores (y/o mas de dos amplificadores y/o mas de dos antenas).
En algunas realizaciones, se puede configurar el procesador para regular un modulador de fase con el fin de alterar una diferencia de fase entre dos ondas electromagneticas suministradas a la zona de aplicacion de la energfa. En algunas realizaciones, la fuente de energfa electromagnetica puede configurarse para suministrar energfa electromagnetica a una pluralidad de fases y el procesador puede configurarse para causar la aplicacion de energfa a un subconjunto de la pluralidad de fases. A modo de ejemplo, el modulador de fase puede incluir un desfasador, tal como un desfasador 54 ilustrado en la Figura 6C. El desfasador 54 puede configurarse para causar un retardo temporal en la forma de onda AC en una forma controlable dentro de la cavidad 20, retardando la fase de una forma de onda AC, por ejemplo, entre 0 - 360 grados. El desfasador 54 puede incluir un desfasador analogico configurado para proporcionar un desplazamiento de fase o retardo de tiempo continuamente variable, o el desfasador 54 puede incluir un desfasador digital configurado para proporcionar un conjunto discreto de desplazamiento de fase o retardos temporales.
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En forma consistente con algunas formas de realizacion tal como se ilustra en la Figura 6C, se puede proporcionar un divisor 52 para dividir la senal AC generada por el oscilador 22 en dos senales AC (por ejemplo, senales divididas). El procesador 30 puede configurarse para regular el desfasador 54 para provocar secuencialmente varios retardos temporales de modo que la diferencia de fase entre las dos senales divididas pueda variar con el tiempo. Este proceso secuencial puede denominarse como “barrido de fase”. De forma similar al barrido de frecuencia anteriormente descrito, el barrido de fase puede implicar un subconjunto de fases de trabajo seleccionadas para conseguir un objetivo deseado de aplicacion de energfa.
Del mismo modo que los subconjuntos de frecuencias y fases pueden ser seleccionados y ser objeto de barrido, asf tambien muchos subconjuntos de MSE seran seleccionados y barridos con el fin, por ejemplo, de conseguir un objetivo deseado de aplicacion de energfa. De manera mas general, el procesador 30 puede configurarse para regular la fuente de alimentacion para generar, de forma secuencial, formas de onda a varios MSE, por ejemplo, a varias frecuencias, fases, amplitudes y/o selecciones de elementos radiantes. Dicho proceso secuencial se denomina aqu como “barrido de MSE”. Los MSE barridos secuencialmente pueden no estar necesariamente relacionadas entre sb Por el contrario, sus variables de MSE pueden deferir significativamente de MSE a MSE (o pueden estar logicamente relacionadas). En algunas realizaciones, las variables de MSE pueden diferir significativamente de MSE a MSE, posiblemente sin ninguna relacion entre ellos. En la forma agregada, sin embargo, un grupo de MSE de trabajo consigue un objetivo deseado de aplicacion de energfa.
El procesador puede configurarse para regular un modulador de amplitud con el fin de alterar una amplitud de al menos una onda electromagnetica suministrada a la zona de aplicacion de la energfa. En algunas realizaciones, la fuente de energfa electromagnetica puede configurarse para suministrar energfa electromagnetica a una pluralidad de amplitudes y el procesador puede configurarse para provocar la aplicacion de energfa en un subconjunto de la pluralidad de amplitudes. A modo de ejemplo, el modulador de amplitud puede incluir un circuito mezclador, tal como un mezclador 42 ilustrado en la Figura 6D, configurado para regular una amplitud de una onda portadora con otra senal moduladora. Por ejemplo, el oscilador 22 puede configurarse para generar una senal AC de mas alta frecuencia y el oscilador 26 puede configurarse para generar una senal AC de mas baja frecuencia. Las dos senales AC pueden mezclarse mediante el mezclador 42 en una senal AC que oscila a la frecuencia mas alta y la amplitud de la senal AC mezclada puede variar de acuerdo con la senal AC de mas baja frecuencia. Por ejemplo, si la senal de frecuencia mas alta es una senal sinusoidal cos[wit] y la senal de mas baja frecuencia es otra senal sinusoidal cos[w2-t]. Entonces la senal mezclada puede convertirse en cos[wit] cos[w2-t]. La senal mezclada puede amplificarse luego mediante el amplificador 44, de modo que las antenas 32 y 34 puedan aplicar ondas electromagneticas en la forma de onda amplificada.
En forma consecuente con algunas formas de realizacion, el modulador de amplitud puede incluir uno o mas desfasadores, tal como los desfasadores 54 y 56, por ejemplo, como se ilustra en la Figura 6E. De acuerdo con algunas formas de realizacion, la modulacion de la amplitud puede realizarse combinando dos o mas ondas electromagneticas de fase desplazada. Por ejemplo el divisor 52 puede dividir la senal AC generada por el oscilador 22 en dos senales AC, tales como ondas sinusoidales cos[wt]. Puesto que esten divididas a partir de una senal unica, las dos senales AC divididas pueden compartir sustancialmente las mismas frecuencias. Una senal AC dividida puede ser desfasada por un desfasador 54 para la fase a, de modo que la senal AC se convierte en cos[wt+a]. La otra senal AC dividida puede ser desplazada por el desfasador 56 para la fase -a (o en forma equivalente 360°-a), de modo que la senal AC se convierte en cos[wt-a].
Como se ilustra en la Figura 6E, las senales AC de fase desplazada pueden amplificarse mediante los amplificadores 24 y 28 respectivamente y de este modo, puede hacerse que las antenas 32 y 34 exciten ondas electromagneticas que tengan una forma de onda AC compartida. Las antenas 32 y 34 pueden situarse a una distancia predeterminada entre si, de modo que las dos ondas electromagneticas excitadas por las antenas puedan formar una onda de amplitud modulada, de acuerdo con la identidad trigonometrica cos[wt-a] +cos [wt+a] = 2cos(a) cos(wt). Como con los otros ejemplos suministrados, la Figura 6E es un ejemplo. Debe entenderse que uno, dos o mas desfasadores pueden utilizarse para aplicar principios similares a otras formas de realizacion.
En algunas realizaciones, la fuente de alimentacion puede configurarse para suministrar energfa electromagnetica a traves de una pluralidad de elementos radiantes y el procesador puede configurarse para regular la fuente para suministrar energfa con diferentes amplitudes simultaneamente a al menos dos elementos radiantes. Por ejemplo, la Figura 6E muestra que dos antenas 32 y 34 pueden utilizarse para aplicar energfa electromagnetica a la cavidad 20. El oscilador 22 puede proporcionar una senal que es dividida por el divisor 52, desplazada en fase por los desfasadores 54 y 56, y amplificada en forma separada por los dos amplificadores 24 y 28. El procesador 30 puede controlar los amplificadores 24 y 28 individualmente, por ejemplo, para amplificar la senal dividida con diferentes factores de amplificacion, proporcionando, de este modo, senales amplificadas con diferentes amplitudes, y para suministrar las senales simultaneamente a dos antenas 32 y 34. Las dos senales amplificadas, suministradas a las dos antenas, respectivamente, pueden ser representadas por Ai cos(wt) y A2 sen(wt), en donde Ai y A2 son las amplitudes de las dos senales y pueden ser controladas por el procesador 30 para variar de tal manera que: Ai = cos(a) y A2 = sen(a). De acuerdo con la identidad trigonometrica, la combinacion de las dos senales amplificadas son Ai cos(wt) + A2 sen(wt) = con(a)cos(wt) + sen(a)sen(wt) = cos(wt) - a. Por lo tanto, el procesador puede controlar la fase de la senal combinada suministrada a la cavidad mediante el control de la amplitud de las senales individuales suministradas a cada una de las
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antenas. La Figura 6E es un ejemplo, y se entiende que se pueden utilizar otras configuraciones en otras realizaciones. Por ejemplo, en algunas realizaciones, unicamente se puede usar un desfasador para desplazar unicamente una de las senales divididas. En algunas otras realizaciones, en lugar de utilizar el divisor 52, se pueden utilizar multiples generadores de senal para proporcionar senales simultaneamente. En algunas otras realizaciones, se pueden utilizar antenas y amplificadores adicionales para proporcionar control adicional de las senales.
Aunque las Figuras 6A-6E ilustran circuitos para alterar la frecuencia, la fase y modulaciones de amplitud individualmente, de acuerdo con algunas realizaciones, los componentes de estos circuitos se pueden combinar con el fin de proporcionar el control de multiples variables de MSE. Ademas, se pueden emplear muchos elementos radiantes (por ejemplo, 3-50 elementos radiantes) y el circuito puede seleccionar combinaciones de los MSE a traves del uso selectivo de elementos radiantes. A manera de ejemplo unicamente, en un aparato que tiene tres elementos radiantes A, B y C, se puede realizar la modulacion de la amplitud con los elementos radiantes A y B, se puede realizar la modulacion de la fase con los elementos radiantes B y C y se puede realizar la modulacion de la frecuencia con elementos radiantes A y C. Opcionalmente, se puede mantener constante la amplitud y se pueden provocar cambios en el campo conmutando uno o mas de los elementos radiantes entre sus estados activo e inactivo. Ademas, las antenas 32 y 34 pueden incluir un dispositivo que causa que su localizacion u orientacion cambien, causando por lo tanto cambios en el patron de campo. Alguien ordinariamente capacitado en la tecnica comprendera que las combinaciones son virtualmente ilimitadas y la invencion no se limita a ninguna combinacion particular de controles, sino que refleja la nocion de que se pueden alterar los patrones de campo mediante la alteracion de los uno o mas MSE.
Aunque los cambios en la seleccion de MSE pueden dar lugar a cambios significativos en los patrones de campo y en la distribucion de energfa (que puede ser una suma de patrones de campo a traves del espacio y/o el tiempo), se puede predecir la distribucion de energfa con base en la combinacion de los MSE seleccionados. Esta capacidad de prediccion permite escoger combinaciones de los MSE con el fin de lograr distribuciones deseadas de energfa.
En algunas realizaciones, se puede configurar el procesador para controlar la fuente de manera que la energfa absorbida en la primera region sea sustancialmente igual a la energfa absorbida en la segunda region. Por ejemplo, el procesador puede seleccionar uno o mas de los MSE y aplicar energfa a la primera y segunda regiones haciendo que una o mas de las regiones de alta intensidad (puntos calientes) correspondan con la primera y segunda regiones. El procesador puede determinar las propiedades de absorcion de las dos regiones, y la intensidad del campo asociada con las una o mas regiones de alta intensidad. Ya que la energfa absorbida en una region dada esta relacionada con la propiedad de absorcion y la intensidad de campo en la region, el procesador puede controlar la potencia y/o la duracion de la aplicacion de energfa con el fin de lograr una absorcion sustancialmente uniforme de energfa en la primera y segunda regiones.
La distribucion de energfa que resulta de cualesquier combinacion dadas de los MSE (por ejemplo, el patron de campo) puede ser determinada, por ejemplo, a traves de prueba, simulacion o calculo analftico. Usando el enfoque de prueba, se pueden colocar sensores (por ejemplo, una antena pequena) en una zona de aplicacion de la energfa, para medir la distribucion de energfa que resulta de una combinacion dada de los MSE. Se puede almacenar luego la distribucion, por ejemplo, una tabla de consulta. En un enfoque simulado, se puede construir un modelo virtual de manera que combinaciones de MSE puede ser probada en una forma virtual. Por ejemplo, se puede realizar un modelo de simulacion de una zona de aplicacion de la energfa en un ordenador con base en un conjunto de los MSE introducidos en una maquina y/o programa de simulacion. Una maquina de simulacion, tal como CST de CST Alemania o HFSS de Ansoft Corp. EE.UU, se puede utilizar para calcular numericamente la distribucion de campo dentro de la zona de aplicacion de energfa. El patron de campo resultante puede ser visualizado utilizando tecnicas de formacion de imagenes o almacenado en un ordenador como datos digitales. La correlacion entre MSE y el patron de campo resultante puede ser establecida de esta forma. Este enfoque simulado puede ocurrir con bastante antelacion y se pueden almacenar las combinaciones conocidas en una tabla de consulta, o se puede llevar a cabo la simulacion segun se requiera durante una operacion de aplicacion de energfa.
En forma similar, como una alternativa para las pruebas y simulacion, se pueden realizar los calculos con base en un modelo analftico con el fin de predecir la distribucion de energfa con base en una combinacion seleccionada de los MSE. Por ejemplo, dada una forma de una zona de aplicacion de la energfa con dimensiones conocidas, el patron de campo basico correspondiente a un MSE dado, puede ser calculado a partir de ecuaciones analfticas. Este patron de campo basico, tambien conocido como un “modo”, puede ser usado luego para construir un patron de campo deseado mediante combinacion lineal consigo mismo o con otros modos conocidos. Como con en el enfoque simulado, se puede aplicar el enfoque analftico con mucha antelacion y almacenar las combinaciones conocidas en una tabla de consulta, o se pueden realizar segun se requiera durante una operacion de aplicacion de la energfa.
De acuerdo con algunas realizaciones, se puede configurar el procesador para aplicar cantidades predeterminadas de energfa a al menos dos regiones en la zona de aplicacion de la energfa. Se puede predeterminar la energfa con base en las caractensticas conocidas del objeto en la zona de aplicacion de la energfa. Por ejemplo, en el caso de un horno dedicado que calienta repetidamente productos que comparten las mismas caractensticas ffsicas (por ejemplo, hamburguesas identicas), el procesador puede ser programado previamente para aplicar diferentes cantidades conocidas de energfa correspondientes a 2 o mas patrones de campo conocidos. El procesador puede aplicar diferentes cantidades de energfa dependiendo del patron de campo. Es decir, la potencia y/o la duracion de la aplicacion de la energfa pueden ser variadas en funcion del patron de campo que esta siendo aplicado. Esta correlacion entre
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cantidades predeterminadas de energfa que son aplicadas y el patron de campo se puede determinar mediante prueba, simulacion o analisis, como se discutio anteriormente.
A manera de otro ejemplo, la correlacion entre el patron de campo y la cantidad de energfa aplicada se puede determinar mediante un perfil de absorcion de energfa del objeto en cuestion. Es decir, una vez que se determine la capacidad de un objeto para absorber energfa a traves de su volumen, entonces se puede aplicar energfa al objeto en una forma controlada con el fin de lograr el objetivo deseado. Por ejemplo, si el objetivo es aplicar uniformemente energfa a traves del volumen de un objeto, entonces el procesador puede seleccionar combinaciones de MSE que resultan en una aplicacion uniforme de energfa. Por otro lado, si se desea una aplicacion no uniforme de energfa, entonces el procesador puede aplicar cantidades predeterminadas de energfa con diferentes patrones de campo con el fin de lograr la distribucion no uniforme deseada de energfa.
De acuerdo con algunas realizaciones, el procesador puede ser configurado para provocar un patron de campo predeterminado en la zona de aplicacion de la energfa, teniendo el patron de campo al menos una region de alta intensidad y al menos una region de baja intensidad y en donde el procesador puede estar configurado para provocar que al menos una region de alta intensidad coincida con una ubicacion del objeto en la zona de aplicacion de la energfa. El termino “patron de campo predeterminado” puede ser cualquier patron de campo real o predicho que resulta de un MSE. Un patron de campo predeterminado puede ser una aproximacion de un patron de campo esperado y puede ser obtenido, por ejemplo, a traves de calculo, simulacion o medicion con o sin una carga u objeto presente en la zona de aplicacion de la energfa. Las mediciones se pueden obtener sobre la marcha, por ejemplo, durante un proceso de calentamiento, por ejemplo mediante la deteccion de una o mas entradas de uno o mas sensores o detectores proporcionados en la zona de aplicacion de la energfa. Estas entradas o mediciones se pueden utilizar para predecir el patron de campo real. Durante el proceso de aplicacion de la energfa, donde existen uno o mas objetos localizados en la zona de aplicacion de la energfa, el patron de campo real, en la zona de aplicacion de la energfa, puede no ser exactamente el mismo que el patron de campo predicho porque la presencia del(de los) objeto(s) pueden de alguna manera cambiar el patron de campo. Sin embargo, las principales caractensticas del patron de campo, tales como la localizacion y la intensidad del campo de puntos calientes/fnos pueden ser sustancialmente iguales a las predichas. Por lo tanto, la relacion entre MSE y el patron de campo pueden ser aun preservadas, independientemente de si el(los) objeto(s) esta(n) presente(s) en la zona de aplicacion de la energfa.
En forma consistente con algunas realizaciones, el calculo de los patrones de campo se puede hacer sin considerar la presencia del objeto en la zona de aplicacion de la energfa. Esto se nasa en la presuncion de que la presencia del objeto en la zona de aplicacion de la energfa no cambia materialmente la distribucion de la intensidad del patron de campo en la zona (conocida como la “aproximacion de Born”). La aproximacion de Born puede ser particularmente util cuando las localizaciones, el tamano y las caractensticas electromagneticas del objeto son desconocidas antes de la aplicacion de la energfa. Cuando las propiedades del objeto son conocidas de antemano, puede hacerse tambien el calculo del patron de campo con consideracion del objeto. El calculo de campo o la simulacion puede ser relativamente simple en los casos en que la carga (objeto) llena toda la zona de aplicacion de energfa y es dielectricamente homogenea.
Se puede considerarse que una carga llena sustancialmente toda la zona de aplicacion de la energfa si el efecto de las region no llenas es despreciable. Por ejemplo, una carga que llena sustancialmente toda la zona de aplicacion de la energfa puede llenar al menos 80%, 85% o 90% de la zona. En algunas realizaciones, la carga puede llenar toda la zona excepto algunos volumenes excluidos que pueden ser ocupados, por ejemplo, con elementos radiantes (por ejemplo, alimentaciones de RF), detectores, termometros u otro equipamiento que puede ser util para la operacion de los aparatos. Algunos volumenes marginales que no estan llenos con el objeto, por ejemplo, en las esquinas de una cavidad, pueden existir tambien en una zona de aplicacion de energfa sustancialmente llena.
Un ejemplo de una carga homogenea es una carga sin ningun contorno dielectrico. Un contorno dielectrico es una lmea o superficie que separa dos regiones, teniendo cada una, una constante dielectrica significativamente diferente (£r). Un tamano caractenstico de cada una de las regiones puede ser del orden de al menos aproximadamente una longitud de onda en la carga. La longitud de onda en la carga puede ser aproximadamente un promedio entre las longitudes de onda a ambos lados de las lmeas o la superficie de separacion entre las dos regiones. Una diferencia en la constante dielectrica puede ser considerada significativa, por ejemplo, si la diferencia es de aproximadamente 10% o mayor. Un ejemplo de una carga homogenea es un cuerpo de agua. Si se observa que diferentes porciones del cuerpo de agua esten a diferente temperatura (por ejemplo, debido a un calentamiento no uniforme), entonces la constante dielectrica de las diferentes porciones puede ser diferente. Si esta diferencia es mayor al 10%, el cuerpo de agua puede ser no homogeneo.
Una suspension de aceite en agua (o de cualquier otros dos materiales) puede ser considerada homogenea, siempre y cuando las gotitas de aceite (o partfculas del otro medio suspendido) sean mas pequenas que las longitudes de onda a la frecuencia del MSE (por ejemplo, mas pequena que la decima parte de la longitud de onda), en la suspension como un todo. Esto puede ser asf a pesar de la gran diferencia en la constante dielectrica entre el aceite y el agua
Otro caso en el que la relacion entre MSE y un patron de campo predicho puede ser preservada particularmente bien, es el caso de una carga separable, por ejemplo, en una cavidad separable. Una carga separable es una carga que
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comprende al menos una capa completa de un material homogeneo. Los conceptos de homogeneidad y de sustancialmente lleno pueden ser entendidos como se explica mas arriba. Cada capa puede tener como contornos la(s) pared(es) de la cavidad y dos contornos dielectricos de seccion transversales paralelos en una cavidad separable. Una cavidad separable es una cavidad donde el campo electrico excitado allf, E(x, y, z), puede ser expresado como un producto del campo en el plano x, y y el campo en la direccion z, es decir, E(x, y, z) = E(x, y) E(z), en donde z es la direccion en la cual se propaga el campo. Las cavidades separables incluyen, por ejemplo, cavidades que tienen una forma de caja rectangular, cilindro, prisma, con una base triangular de angulos rectos o un cilindro seccionado. Un ejemplo de una carga separable puede ser, por ejemplo, una torta en capas, en donde cada capa es homogenea y toda la pared de la cavidad en la circunferencia de la torta.
Una “region de alta intensidad”, tambien conocida como un “punto caliente” como se describio previamente, se refiere a una region en donde la intensidad del campo electromagnetico es sustancialmente mayor que las regiones circundantes. Una region de alta intensidad puede ser descrita como una region en donde se concentra la potencia electromagnetica. Por lo tanto, en regiones de alta intensidad, la transferencia de energfa electromagnetica desde las ondas electromagneticas hasta un objeto es mas efectiva que aquella en las areas circundantes. En forma similar, una “region de baja intensidad”, tambien conocida como un “punto frio” como se describio anteriormente, se refiere a una region en donde la intensidad del campo electromagnetico es sustancialmente menor que las regiones circundantes. Por lo tanto, la transferencia de energfa electromagnetica es sustancialmente inefectiva en las regiones de baja intensidad. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 4C, el procesador puede ser configurado para provocar un patron de campo con dos regiones 84 de alta intensidad en la zona 20 de aplicacion de la energfa. Las areas diferentes a las regiones 84 de alta intensidad, en la zona 20 de aplicacion de la energfa, pueden ser denominadas como regiones de baja intensidad. El patron de campo mostrado en la Figura 4C, puede ser predeterminado, y como resultado se pueden conocer por anticipado la localizacion de las dos regiones 84 de alta intensidad se puede conocer por anticipad. Un objeto 82 puede se localizado en la zona 20 de aplicacion de la energfa y puede ser capaz de absorber energfa electromagnetica. El procesador puede ser configurado para provocar que las regiones 84 de alta intensidad coincidan con la ubicacion del objeto 82, como se describira mas adelante en forma mas detallada.
En una situacion en la que se conoce por anticipado la localizacion del objeto 82, el procesador puede seleccionar uno o mas MSE para provocar un patron de campo conocido correspondiente en el cual al menos una region de alta intensidad puede coincidir con la localizacion del objeto. Cuando la localizacion del objeto no es conocida por anticipado, el procesador puede recibir una retroalimentacion indicativa de la energfa absorbida en la cavidad, como se discute mas adelante en forma mas detallada. Si al menos una region de alta intensidad coincide con una localizacion del objeto, la cantidad de energfa absorbida, en la zona de aplicacion de la energfa, puede ser sustancialmente mayor que la energfa absorbida en la zona de aplicacion de la energfa, donde la region de alta intensidad no coincide con la localizacion del objeto. El procesador puede conocer esto a traves de la retroalimentacion y despues de eso seleccionar un MSE que da lugar a una mayor absorcion de energfa en la zona de aplicacion de la energfa para provocar que al menos una region de alta intensidad coincida con una localizacion del objeto.
En algunas realizaciones, se pueden utilizar tambien regiones de baja intensidad para aplicar energfa al objeto. Por ejemplo, cuando al menos una parte del objeto esta fuera de las areas alcanzables de una o mas regiones de alta intensidad, aun puede lograrse la aplicacion de energfa en forma controlada mediante el uso de una o mas regiones de baja intensidad para transferir energfa electromagnetica al objeto, aunque tal transferencia de energfa puede no ser eficiente y/o tan rapida como cuando se utilizan regiones de alta intensidad. En este caso, el procesador puede controlar la superposicion entre el objeto y las regiones de baja intensidad en una forma similar al control utilizado con regiones de alta intensidad. Ademas, para ciertos materiales (tales como cierto tipos de alimentos), puede ser deseable aplicar energfa con una menor intensidad para evitar una coccion excesiva.
Tambien de acuerdo con algunas realizaciones, el procesador puede ser configurado para excitar al menos una onda estacionaria en la zona de aplicacion de la energfa, teniendo la onda estacionaria al menos una region de alta intensidad y al menos una region de baja intensidad, en donde las intensidades de campos asociadas con las regiones de alta intensidad son mayores que las intensidades de campos asociadas con regiones de baja intensidad, y en donde el procesador se configura para provocar que al menos una region de alta intensidad de la onda estacionaria coincida con una localizacion del objeto. Por ejemplo, cuando se aplican las ondas electromagneticas en la zona de aplicacion de la energfa y se reflejan desde un lfmite de la zona (por ejemplo, la pared de la cavidad), se puede establecer una onda estacionaria mediante la interaccion de las ondas aplicadas y reflejadas. Debido a esta interaccion, las ondas estacionarias pueden exhibir regiones de alta intensidad (puntos calientes) y regiones de baja intensidad, como resultado de los maximos y mmimos locales de la intensidad de campo electromagnetico. Por ejemplo, la Figura 4C ilustra regiones 84 de alta intensidad. Como se discutio previamente, cuando se conoce la localizacion del objeto, se puede configurar el procesador para seleccionar un MSE para excitar una onda estacionaria que provoca que una region de alta intensidad coincida con la localizacion del objeto 82.
De acuerdo con algunas localizaciones, el procesador puede ser configurado para excitar una pluralidad de ondas estacionarias, y en donde el procesador es ademas configurado para seleccionar al menos una parte de la pluralidad de ondas estacionarias con regiones de alta intensidad que coinciden con una localizacion del objeto o al menos una parte del objeto. Por ejemplo, se puede configurar el procesador para seleccionar un MSE que da como resultado el patron de campo de la Figura 4C, que corresponde a una primera onda estacionaria que tiene una region 84 de alta intensidad
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que coincide con el objeto 82. Despues de eso, se puede configurar el procesador para seleccionar un MSE que resulte el patron de campo de la Figura 4D correspondiente a una segunda onda estacionaria que tiene una region 86 de alta intensidad que tambien coincide con el objeto 82.
A traves del uso de dos ondas estacionarias y/o a traves del uso de un detector para determinar la absorcion (por ejemplo, a traves de reflexion), el procesador puede adquirir mas informacion acerca de la localizacion del objeto y las propiedades de absorcion del objeto. Por ejemplo, si unicamente estuviera disponible la onda estacionaria mostrada en la Figura 4C, el procesador solamente seria capaz de determinar que la localizacion del objeto 82 esta dentro de areas cubiertas por las dos regiones 84 verticales de alta intensidad. En forma similar, su unicamente estuviera disponible la onda estacionaria mostrada en la Figura 4D, el procesador seria unicamente capaz de determinar que la localizacion del objeto 82 este dentro de las areas cubiertas por las dos regiones 86 horizontales de alta intensidad. Sin embargo, cuando se utilizan multiples ondas estacionarias, el procesador puede determinar entonces que el objeto esta dentro de un area cubierta por intersecciones de regiones 84 y 86 de alta intensidad, como se muestra en la Figura 4D, en la cual las lmeas punteadas corresponden a las regiones 84 de alta intensidad de la Figura 4C. En este caso, el procesador puede determinar que el objeto esta dentro de un area cubierta por la interseccion de las regiones 84 y 86, logrando asf una mejor resolucion. A medida que se utilizan ondas estacionarias adicionales, se puede mejorar la resolucion.
La capacidad de un objeto para absorber energfa a traves de su volumen se puede expresar como un “perfil de perdida”. El termino “perdida” puede incluir cualquier energfa electromagnetica que no sea reflejada nuevamente dentro de la zona de aplicacion de la energfa (por ejemplo, al elemento radiante q emite o a otros elementos radiantes que actuan como receptores). El termino “perdida” tambien puede referirse a perdidas dielectricas. Por ejemplo, las perdidas pueden incluir perdida electromagnetica debidas a la Conduccion ionica (caracterizada por ea”); la perdida electromagnetica debida a la rotacion del dipolo (caracterizada por Ed”) y/o una combinacion de estos u otros componentes de perdida, en donde la perdida total se puede caracterizar, por ejemplo, por:
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donde los submdices d y a significa contribuciones de rotacion del dipolo y conduccion ionica, respectivamente, a' es la conductividad electrica, w es la frecuencia angular y Eo es la permisividad del espacio libre o vado. Despues de esto, como una abreviatura, la perdida total se puede denotar por “a”. Sin embargo, como se utiliza aqrn, el termino “perdida” se utiliza ampliamente para abarcar las contribuciones de todas las clases de coeficientes de absorcion.
A manera de ejemplo, si un objeto que absorbe energfa electromagnetica se localiza en una zona de aplicacion de la energfa, la perdida puede representar la capacidad de absorcion de energfa electromagnetica del objeto. Alternativamente, la perdida puede representar la perdida de energfa electromagnetica en los ffmites de la zona de aplicacion de la energfa, independientemente de si hay algun objeto localizado en la zona de aplicacion de la energfa.
Las perdidas se pueden caracterizar en terminos de sus perfiles (por ejemplo, un perfil de perdida). El termino perfil, que tambien se puede denominar como un patron, imagen, distribucion, etc., puede incluir cualquier distribucion espacial de perdida en la zona de aplicacion de la energfa. El perfil de perdida puede ser representado de diferentes maneras con el fin de transmitir informacion acerca de la distribucion de la perdida de energfa en la zona de aplicacion de la energfa. Por ejemplo, el perfil de perdida puede ser representado mediante el uso de formacion de imagenes, anafftica, analisis numerico, tablatura, o cualquier otro mecanismo capaz de reflejar una distribucion o una distribucion espacial de perdida de energfa.
Cuando se representa como una imagen o se utiliza cualquier tecnica de formacion de imagenes, el perfil de perdida puede asumir una forma de una imagen en blanco y negro, una imagen de escala de grises, una imagen a color, una imagen de perfil de superficie, una imagen volumetrica o cualquier otra representacion grafica. En terminos graficos, el perfil de perdida se puede representar por ejemplo, en dos, tres y/o cuatro dimensiones, en donde una de las dimensiones representa la perdida de la(s) otra(s) ubicacion(es) espacial(es) con la cual se asocia la perdida. En algunas realizaciones, la evolucion el tiempo de la perdida se representa a lo largo de una de las dimensiones. En algunas realizaciones, el perfil grafico puede cambiar con el tiempo, permitiendo asf usar una dimension adicional. En algunas realizaciones, los diferentes colores pueden representar diferentes valores a lo largo de una dimension, por ejemplo, los colores mas oscuros pueden representar perdidas mas grandes. Cuando se representa en tablatura, el perfil de perdida puede asumir la forma de una tabla que contiene una correlacion entre el espacio ffsico y la energfa absorbida en sitios espedficos en ese espacio. En otro ejemplo, el perfil de perdida puede ser una imagen o una tabla impresa sobre papel o peffcula o un modelo elaborado a partir de material ffsico.
Cuando se representa en forma anafftica, un perfil de perdida puede, por ejemplo, ser escrito en termino de una o mas ecuaciones. Por ejemplo, tales ecuaciones pueden ser escritas en funcion de una o mas entre tiempo, espacio (por ejemplo, coordenadas x, y, y z del espacio cartesiano), potencia, fase, frecuencia o cualquier otra variable que pueda estar correlacionada con las perdidas de energfa. Cuando se representa numericamente, el perfil de perdida puede ser representado como un numero o una serie de numeros.
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Independientemente de la forma de representacion, un perfil de perdida puede ser expresado ya sea en formatos digitales y/o analogos. Por ejemplo, el perfil de perdida puede ser un archivo digital almacenado en una memoria accesible para un procesador.
A manera de ejemplo, un perfil de perdida puede ser una imagen bidimensional como se muestra en la Figura 7. Debe entenderse que la imagen bidimensional, mostrada en la Figura 7, es un ejemplo simplificado para facilidad de la discusion. Los mismos principios generales explicados a continuacion con respecto a la imagen bidimensional simplificada son igualmente aplicables a las representaciones 3D y 4D. Debe entenderse tambien que en el contexto del espacio bidimensional, el tamano de la zona de aplicacion de la energfa se puede caracterizar por un area en vez de un volumen.
La Figura 7 ilustra un perfil 820 de perdida de la zona 810 de aplicacion de la energfa. El perfil 820 de perdida, que puede tener o no la misma forma y/o tamano de la zona de aplicacion de la energfa, puede caracterizar la perdida de energfa (por ejemplo, absorcion y/o disipacion) en la zona 810. El perfil de perdida puede reflejar la distribucion espacial de la perdida (a) en la zona de aplicacion de la energfa. Por ejemplo, si un objeto 830 se localiza en la zona 810 de aplicacion de la energfa, el perfil de perdida puede reflejar la propiedad de absorcion de la energfa del objeto. El perfil de perdida puede ser obtenido independientemente de la zona de aplicacion de la energfa, o el perfil de perdida puede ser obtenido teniendo en cuenta las propiedades de la zona de aplicacion de la energfa. En un ejemplo, el perfil de perdida puede ser obtenido por anticipado para un objeto conocido. En otro ejemplo, el perfil de perdida puede ser dinamicamente obtenido para cualquier objeto localizado en la zona de aplicacion de la energfa. En algunas realizaciones, un perfil de perdida inicial puede ser obtenido por anticipado y opcionalmente, actualizado a medida que se aplica la energfa a un objeto particular.
A manera de ejemplo, el perfil 820 de perdidas y la zona 810 de aplicacion de la energfa pueden ser asociados por superposicion, registro, mapeo, correlacion, enfoque o cualquier otro metodo de asociacion. Por ejemplo, si la forma y el tamano de la zona 810 y el perfil 820 de perdida son identicos, la zona 810 de aplicacion de la energfa y el perfil 820 de perdida pueden ser asociados por superposicion.
El perfil de perdida de la zona de aplicacion de la energfa puede ser predeterminado. Alternativa o adicionalmente, se puede configurar al menos un procesador para determinar el perfil de perdida para cualquier objeto dado colocado en la zona de aplicacion de la energfa. Tal determinacion se puede lograr, por ejemplo, mediante un procesador que implementa una serie de etapas tales como aquellas expuestas en el diagrama de flujo 900 de la Figura 9A para crear dinamicamente un perfil 820 de perdida para un objeto 830 dado o la zona 810 de aplicacion de la energfa.
La fuente puede ser configurada para generar una pluralidad de diferentes patrones de campo electromagnetico en la zona de aplicacion de la energfa y se puede configurar el procesador para seleccionar al menos un patron de la pluralidad de patrones para aplicacion selectiva de energfa a regiones especificadas de la zona de aplicacion de la energfa. Como se indica en la etapa 920 de la Figura 9A, el procesador puede determinar un conjunto de MSE para uso en el proceso. Por ejemplo, el procesador puede controlar la fuente de energfa electromagnetica para suministrar energfa EM sobre una pluralidad de frecuencias. En este caso, la pluralidad de frecuencias puede servir como variables controlables de MSE en este proceso. Como se discutio previamente, un MSE puede correlacionarse con un patron de campo conocido. Por lo tanto, mediante la determinacion de un conjunto de MSE, el procesador puede determinar un conjunto de patrones de campo conocidos que es excitado en la zona. El procesador tambien puede ser configurado para escoger un MSE para el suministro de energfa electromagnetica a la vez, seleccionando asf un patron de campo que es excitado en la zona correspondiente al MSE elegido.
El metodo para construir un patron de campo EM controlado, dentro de la zona de aplicacion de la energfa, a partir de un conjunto predeterminado de patrones de campo se llama como “filtracion espacial de EM”. El termino “filtracion” se refiere a la capacidad para discriminar ubicaciones espaciales y las intensidades de campos de los mismos en terminos de un conjunto de patrones de campo EM conocidos. Y ya que el espacio de modulacion se correlaciona con MSE controlables con el conjunto predeterminado de patrones de campo, es posible representar cualquier patron de campo en terminos de un MSE. Debe entenderse que puede existir mas de un MSE (o combinacion de MSE) disponible para lograr un patron de campo dado. Por lo tanto, la escogencia del MSE para lograr un patron de campo particular puede ser una aplicacion dependiente, por ejemplo, con base en los sitios donde es deseable aplicar energfa EM.
Ya que un MSE puede ser representado por una serie de variables, es posible cambiar el MSE alterando una sola variable o multiples variables. A manera de ejemplo, el procesador puede controlar la fuente de energfa para suministrar energfa EM a dos frecuencias: f1 y f2; y dos amplitudes A1 y A2. En este caso, los MSE disponibles pueden ser [(f1, A1), (f1, A2), (f2, A1), (f2, A2)]. Es decir, el procesador puede controlar la fuente de energfa para suministrar una primera cantidad de energfa eM a una frecuencia f1 y una amplitud A1, una segunda cantidad de energfa EM a la frecuencia f1 y amplitud A2; una tercera cantidad de energfa de EM a frecuencia f2 y amplitud A1 y una cuarta cantidad de energfa eM a una frecuencia f2 y amplitud A2. Por lo tanto puede ser conveniente representar los MSE disponibles en forma de una matriz como:
[(f1, A1), (f1, A2)
(f2, A1), (f2, A2)].
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Puesto que se supone, en este ejemplo, que solamente dos frecuencias y dos amplitudes estan disponibles, la matriz de MSE es una matriz 2x2. Por supuesto, si mas frecuencias y amplitudes esten disponibles, la matriz de MSE se expandira en consecuencia. Por ejemplo, si 10 frecuencias y 5 amplitudes esten disponibles, la matriz de MSE se convertira en una matriz 10x5, teniendo cada fila de la matriz el mismo valor de frecuencia pero diferentes valores de amplitud y teniendo cada columna de la matriz el mismo valor de amplitud pero diferentes valores de frecuencia. Tambien es evidente que si mas o menos tipos de parametros de MSE controlables estan disponibles, la dimension de la matriz de MSE puede cambiar en consecuencia. Por ejemplo, si la fase (9) de la energfa EM es tambien controlada en una forma de realizacion particular, entonces la matriz de MSE se convertira en una matriz 3D, con cada elemento de la matriz en una forma de f Aj, 9k). Aqu los submdices i, j y k representan indices de frecuencia, amplitud y fase disponibles, respectivamente. El tamano de la matriz puede representarse como NxNaxNp, en donde Nf, Na, y Np representan el numero disponible de frecuencias, amplitudes y fases controlables, respectivamente. De modo similar, si solamente se dispone de un parametro controlable, la matriz se degenerara a un vector de 1D.
Ademas de la frecuencia, la amplitud y la fase, cualquier parametro controlable que pueda cambiar efectivamente el patron de campo, en el interior de la zona de aplicacion de la energfa, puede ser parte del MS. Por ejemplo, el numero de elementos radiantes para emitir o aplicar energfa EM a la zona de aplicacion de la energfa puede ser un conjunto adicional de parametros controlables o, dicho de otro modo, una dimension adicional anadida al MS. En otro ejemplo, la colocacion/localizacion/orientacion del(de los) elemento(s) radiante(s) pueden cambiarse ffsicamente en el espacio por medios mecanicos, electricos u otros medios adecuados. En este caso, la colocacion/localizacion/orientacion del(de los) elemento(s) radiante(s) puede(n) ser dimensiones adicionales anadidas al MS. O, puede proporcionarse una disposicion matricial de elementos radiantes, y la colocacion/localizacion/orientacion deseada pueden conseguirse seleccionando un elemento radiante particular o subconjunto de elementos radiantes en la disposicion matricial. Ademas, la colocacion/localizacion/orientacion de elemento(s) radiante(s) puede ajustarse mediante la combinacion de los dos metodos antes citados. En aun otro ejemplo, puede proporcionarse un elemento de ajuste del campo (FAE), tal como una estructura conductora, dentro de la zona de aplicacion de la energfa y la colocacion/localizacion/orientacion del FAE puede ajustarse de un modo similar al del elemento radiante. Debe entenderse que dentro de todas las selecciones posibles de MSE, el procesador puede determinar un conjunto de elementos MSE adecuados dependiendo de la aplicacion particular.
Se puede configurar al menos un procesador para dividir una representacion de al menos una parte de la zona de aplicacion de la energfa en dos o mas regiones. La representacion puede ser, por ejemplo, una disposicion matricial de valores, representado cada valor una caractenstica de una parte diferente de la zona de aplicacion de la energfa. Puede decirse que los valores estan asociados con la region caracterizada de este modo. Las caractensticas pueden incluir, por ejemplo, localizacion, propiedad dielectrica, intensidad de campo, una cantidad de energfa electromagnetica aplicada a la parte u otras. A continuacion, cualquier referencia a la division de una zona de aplicacion de la energfa y/o division de un objeto puede referirse a la division de una representacion de la misma. La division puede indicarse, por ejemplo, mediante la aplicacion de diferentes reglas a valores asociados con cada una de las regiones, haciendo referencia colectivamente solamente a porciones de la primera region y de forma colectiva y diferenciada, a una segunda region, etc.
En algunas realizaciones, en la etapa 930, el procesador puede determinar una estrategia de discretizacion para dividir la zona de aplicacion de la energfa (por ejemplo, la zona 810) en una pluralidad de regiones. El termino discretizacion tambien puede denominarse como, por ejemplo, division, separacion y particion. En algunas realizaciones, se puede configurar al menos un procesador para dividir una parte de la zona de aplicacion de la energfa en al menos dos regiones, por ejemplo, en la primera y segunda regiones. En algunas realizaciones, el procesador puede configurarse para dividir al menos una parte de la zona de aplicacion de la energfa independientemente de las caractensticas de absorcion del objeto. En algunas formas de realizacion, se puede configurar al menos un procesador para dividir la parte de la zona de aplicacion de la energfa independientemente de la energfa aplicada al objeto. Por ejemplo, puede predeterminarse la discretizacion de la zona de aplicacion de la energfa en regiones, independientemente de la propiedad del objeto y de la energfa aplicada al objeto. En algunos casos, el procesador puede adquirir la informacion de discretizacion predeterminada, a traves, por ejemplo, de una tabla de consulta, de la informacion guardada en la memoria o de la informacion codificada en el procesador. Alternativamente, la discretizacion puede ocurrir dinamicamente utilizando al menos un procesador, por ejemplo, un procesador 30 ilustrado en la Figura 1. Las Figuras 8A-8C ilustran ejemplos de discretizaciones de la zona 20 de aplicacion de la energfa.
Se puede configurar al menos un procesador para dividir la parte de la zona de aplicacion de la energfa en al menos dos regiones utilizando un algoritmo, que puede ser o no recursivo. Por ejemplo, el procesador puede discretizar el espacio arbitrariamente en algun numero de regiones del mismo tamano y forma. De forma opcional, la discretizacion puede aplicarse en una forma predeterminada, por ejemplo, de modo que el numero de regiones sea mas denso en el area de la zona de aplicacion de la energfa, en donde es mas probable que un objeto se posicione y menos denso cerca de los bordes de la zona de aplicacion de la energfa. En algunas realizaciones, la discretizacion esta de acuerdo con la informacion sobre la carga.
Por ejemplo, el procesador puede recibir informacion (por ejemplo, mediante una entrada de usuario) con respecto a las posiciones de los objetos dentro de la zona de aplicacion de la energfa y, de forma opcional, la distribucion espacial de
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sus propiedades dielectricas (identificando, por ejemplo, un volumen dado que esta siendo ocupado por agua y otro volumen que esta siendo ocupado por un trozo de pan). Cada volumen caracterizado por propiedades dielectricas esencialmente uniformes (en el ejemplo anterior, el agua o el pan) puede definirse como una region para los fines de la discretizacion. A veces, un objeto de propiedades dielectricas uniformes y forma irregular puede ser discretizado en varias regiones, cada una con una forma mas regular.
Alternativa o adicionalmente, la discretizacion puede establecerse de acuerdo con la cantidad de energfa que va a aplicarse a diferentes regiones. Por ejemplo, si se requiere un gradiente de temperatura a lo largo de un volumen dado, este volumen puede ser discretizado para muchas regiones, con el fin de facilitar la identificacion de una combinacion de MSE que da como resultado el gradiente de temperatura requerido. Adicional o alternativamente, la estrategia de discretizacion puede elegirse considerando el tiempo de calculo requerido y/o la precision y confiabilidad requeridos por el usuario y/o la estabilidad de la solucion matematica de las ecuaciones 4 y/o 5 mas adelante. Por ejemplo, un numero demasiado grande de regiones discretas podna reducir la estabilidad de la solucion matematica. Por otro lado, si el numero de regiones discretas es demasiado pequeno, puede resultar absolutamente imposible encontrar una solucion. En algunas realizaciones, el procesador puede iniciar con un primer esquema de discretizacion, en donde el numero de regiones es mmimo y si se encuentra que es imposible la solucion, se puede aumentar el numero de regiones. Si una solucion es posible, se resuelven las ecuaciones. Si la solucion no es suficientemente precisa (por ejemplo, las diferencias entre las energfas obtenidas y las energfas objetivo estan proximas a un limite superior permitido), se puede utilizar la discretizacion para mas regiones. Alternativa o adicionalmente al numero de regiones, en algunas realizaciones, se puede configurar el procesador para cambiar la forma y/o localizacion de los lfmites entre regiones. Alternativa o adicionalmente para cambiar la estrategia de discretizacion o el esquema, se puede suprimir del grupo una ecuacion que tenga una importante contribucion a la inestabilidad pero que tenga una pequena contribucion a la solucion y resolver el conjunto reducido de ecuaciones. Otros metodos para resolver conjuntos de ecuaciones lineales numericamente seran evidentes para aquellos ordinariamente capacitados en la materia.
Alternativa o adicionalmente, el procesador puede o bien conocer o puede programarse previamente con las coordenadas de cada region de alta intensidad en cada patron de campo correspondiente para cada MSE. Esto se puede conseguir porque, como se indico anteriormente, los MSE pueden dar lugar a patrones predecibles con puntos calientes predecibles. Por lo tanto, cuando el procesador recibe una indicacion de que el detector ha recibido retroalimentacion indicativa de absorcion durante una condicion particular de MSE (por ejemplo, cuando se excita un MSE particular), el procesador puede determinar que un objeto debe situarse en uno de los puntos calientes correspondientes a esa condicion de MSE. El procesador puede repetir el proceso o utilizar un algoritmo recurrente para obtener informacion adicional sobre el objeto. Entre mas mSe sean probados (por ejemplo, excitados) para retroalimentacion, mas informacion podra conocer el procesador sobre la localizacion y/o las propiedades de absorcion del objeto en la zona de aplicacion de la energfa. Durante una serie de dichas mediciones con diferentes MSE, el procesador puede estrechar, de forma reiterada, la localizacion del objeto en el espacio y/o las propiedades de absorcion de cada region discreta del objeto.
Lo anterior no es mas que un ejemplo de la forma en la que el procesador puede adquirir informacion sobre la localizacion y/o las propiedades dielectricas de un objeto en una zona de aplicacion de la energfa. Una estrategia de discretizacion puede incluir cualquier metodo adecuado para hacer que el procesador represente la zona de aplicacion de la energfa como multiples regiones. En algunas realizaciones, las regiones pueden ser de practicamente iguales en tamano. Aunque multiples regiones (por ejemplo, dos o mas regiones) pueden ser discretizadas en regiones del mismo tamano (por ejemplo, como se ilustra en la Figura 8A), la invencion en su sentido mas amplio, contempla cualquier tipo de discretizacion, independientemente, por ejemplo, de si las regiones discretizadas son uniformes en tamano o forma e independientemente de los resultados de la discretizacion en cualquier patron reconocible.
Al menos un procesador puede ser configurado para dividir la parte de la zona de aplicacion de la energfa en una pluralidad de regiones con base en un objeto en la zona de aplicacion de la energfa. Por ejemplo, la zona 810 de aplicacion de la energfa puede dividirse de tal forma que el objeto 830 ocupe una sola region. En otro ejemplo, la zona 810 de aplicacion de la energfa puede dividirse de tal forma que el objeto 830 ocupe multiples regiones, como se ilustra en la Figura 7. La estrategia de discretizacion puede depender de numerosos factores incluyendo, pero sin limitarse a, la resolucion deseada, las propiedades del perfil de perdida, y patrones de campo disponibles. Por ejemplo, si el tamano del objeto 830 es Sl, y una resolucion deseada puede requerir que el objeto incluya al menos 100 regiones, entonces el tamano promedio de cada region puede ser, por ejemplo, Sl/100. En este caso, el tamano de diferentes regiones puede ser igual o no. En ciertas localizaciones del objeto, el tamano de las regiones divididas puede ser mas pequeno que el de otras localizaciones. Dicho de otro modo, la densidad de las regiones puede variar a traves de todo el objeto. Alternativa o adicionalmente, la densidad de las regiones puede variar a traves de toda la zona de aplicacion de la energfa. Por ejemplo, la estrategia de division puede variar dependiendo de si una region corresponde a una parte de un objeto en la zona de aplicacion de la energfa que esta destinada a la aplicacion de la energfa o si la region corresponde a una region de la zona en donde no se localiza ninguna parte del objeto o a una region que comprende una parte del objeto que no esta destinada a la aplicacion de la energfa (cada una de las dos regiones anteriores puede denominarse “zona vada”). Por ejemplo, en una estrategia, la zona vada completa puede ser tratada como una region unica. En otro ejemplo de estrategia, la zona vada puede dividirse en una pluralidad de regiones en una forma similar al de las zonas no vadas. En este caso, la division puede realizarse en la zona completa de aplicacion de la energfa, independientemente de la ocupacion espacial del objeto. Alternativamente, la division puede realizarse por separado
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para las zonas vadas y no vadas. En aun otro ejemplo, la zona vada puede dividirse en una pluralidad de regiones en una forma diferente al de la zona no vada. Por ejemplo, el tamano promedio de las regiones en la zona vada puede ser mayor que en el interior de la zona no vada. En otras palabras, la densidad de las regiones en la zona vada puede ser mas baja que aquella en la zona no vada. Como se ilustra en la Figura 8C, la discretizacion puede ser mas densa en algunas partes de la zona de aplicacion de la energfa pero mas escasa en otras regiones. En algunas realizaciones, la region en donde la discretizacion es mas densa puede ser la region del objeto que va a calentarse y la region en donde la discretizacion es mas dispersa, puede ser la region vada del objeto.
Las regiones pueden ser de una forma regular o irregular. Por ejemplo, en casos 3D, las regiones pueden ser de forma rectangular o cubica regular, como se ilustra en la Figura 8A. Alternativamente, las regiones pueden ser de cualquier forma irregular dependiendo de las necesidades particulares. Por ejemplo, la zona de aplicacion de la energfa puede dividirse en algunas regiones aleatorias como se ilustra en la Figura 8B. En algunas realizaciones, una parte de la zona de aplicacion de la energfa esta dividida en regiones de forma regular y otra parte en regiones de formas irregulares.
Al menos un procesador puede configurarse para dividir la zona de aplicacion de la energfa en la pluralidad de regiones (por ejemplo, la primera y la segunda regiones) utilizando un perfil de perdida. Por ejemplo, la division de la zona de aplicacion de la energfa puede estar relacionada con el perfil de perdida de la zona de aplicacion de la energfa. Un ejemplo de un proceso para construir un perfil de perdida se discute en relacion con la Figura 9A, en donde la zona 810 de aplicacion de la energfa puede dividirse en multiples regiones, teniendo cada region practicamente la misma forma cuadrada regular. Como se ilustra en la Figura 7, las regiones N pueden etiquetarse desde la esquina superior izquierda hasta la esquina inferior derecha como 1, 2, 3,...,Nd. El objeto 830, que puede ocupar multiples regiones, puede incluir dos clases de materiales que tienen diferentes parametros de perdidas Oa y Ob. En el ejemplo ilustrado en la Figura 7, la region Ra tiene un parametro de perdidas Oa, y la region Rb tiene material con el parametro de perdidas Ob. En este ejemplo particular, la region vada Ro, que esta fuera del objeto pero dentro de la zona de aplicacion de la energfa, tiene el parametro de perdidas Oo. El objetivo del proceso es crear un perfil de perdida en el interior de la zona 810 de aplicacion de la energfa que se aproxima al perfil de perdida real caracterizado por Oa, Ob y Oo. Para lograr este objetivo, el procesador puede asignar a cada region (1 a Nd) un parametro de perdida desconocido Oi (i = 1, 2, 3,..., Nd). Dicho parametro Oi discretizado es una representacion numerica del perfil de perdida real con una resolucion caracterizada por Nd. Por ejemplo, si Nd es mayor, habra un gran numero de regiones en el interior de la zona de aplicacion de la energfa y el tamano de cada region sera pequeno.
Como se ilustra en la Figura 7, se puede proporcionar dos elementos radiantes 840 (tales como antenas) para aplicar energfa EM en la zona de aplicacion de la energfa 810. Suponiendo que los MSE determinados en la etapa 920 son, por ejemplo, diferencias de fase entre los dos elementos radiantes 840, los MSE pueden representarse por [01, 02, ..., 0Nm]. Como se discutio anteriormente, cada MSE puede corresponder a un patron de campo conocido en el interior de la zona 810 de aplicacion de la energfa. Puesto que la zona de aplicacion de la energfa ha sido discretizada en regiones Nd, para cada MSE 0j, un patron de campo conocido correspondiente puede ser representado por una serie de intensidades de campo electrico locales [Ij I2j, l3j, - jNdj]. La intensidad del campo electrico, en una region particular de la zona, es proporcional al cuadrado de la amplitud del campo electrico en esa region. Por lo tanto, para todos los MSE, los patrones de campo pueden ser colectivamente expresados en forma matricial como:
[I11, I21, I31,..., INd1;
I12, I22, I32, ..., INd2;
l1Nm, l2Nm, l3Nm, ■■■, iNdNm]
Esta matriz, denominada como la matriz I, puede determinarse despues de que se determinen los MSE y la discretizacion.
En la etapa 940, el procesador puede aplicar los MSE (por ejemplo, los MSE seleccionados) y de este modo, puede controlar la energfa Em que va a aplicarse en la zona de aplicacion de la energfa. Aun en la etapa 940, para cada MSE aplicado, se puede medir la perdida de energfa en la zona de aplicacion de la energfa. Por ejemplo, dicha perdida de energfa se puede medir comparando la cantidad de energfa aplicada desde el elemento radiante (por ejemplo, la energfa incidente) con la recibida por el mismo elemento radiante (por ejemplo, la energfa reflejada) y/o con aquella recibida por otro elemento radiante (por ejemplo, la energfa transmitida). La diferencia entre la energfa aplicada y la energfa recibida puede corresponder a la perdida de energfa en la zona de aplicacion de la energfa. En un ejemplo, el tiempo de aplicacion de cada MSE puede ser el mismo. En este caso, la perdida de energfa puede representarse como perdida de potencia P, que puede determinarse a partir de la potencia aplicada a, y recibida desde, la zona de aplicacion de la energfa. Para cada MSE (0j), la perdida de potencia Pj puede relacionarse con las intensidades locales Iij de la siguiente manera:
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Por lo tanto, para todos los MSE, la perdida de potencia P medida, la matriz I y el perfil de perdida desconocido a pueden satisfacer la ecuacion siguiente:
%ol=P.
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En la etapa 950, las matrices de la ecuacion (3) anterior pueden ser construidas a partir de la perdida de potencia P medida y conocida como matriz I. El perfil de perdida a desconocido puede ser resuelto matematicamente. Por ejemplo, a puede ser resuelto invirtiendo la matriz I y multiplicando la matriz I invertida por el vector P e la siguiente forma:
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Si se resuelve la ecuacion anterior (etapa 960: SI), puede ser creado el perfil de perdida a y termina el proceso (etapa 980). Si no se puede resolver la ecuacion (etapa 960: NO) o el sistema de la ecuaciones esta matematicamente mal acondicionado, mal planteado y/o singular, el procesador puede conducir la etapa 970, donde se pueden modificar los MSE y/o la estrategia de discretizacion, retornando el proceso a la etapa 940. Cuando se resuelven las ecuaciones, se puede obtener el perfil de perdida a, dependiendo la precision del perfil de perdida de la calidad de la solucion de las ecuaciones.
La descripcion anterior explica como el metodo generalmente ilustrado en la Figura 9A, permite la determinacion de un perfil de perdida a de acuerdo con algunas realizaciones. Un metodo, ilustrado en la Figura 9B, puede permitir la aplicacion de energfas especificadas a regiones especificadas de la zona de aplicacion de la energfa, de acuerdo con algunas realizaciones.
En la etapa 915B, el procesador puede determinar una distribucion espedfica de energfa, por ejemplo, una definicion de dos regiones (por ejemplo, las regiones Ra y Rb ilustradas en la Figura 7) y se puede aplicar energfa espedfica a cada region. Esta determinacion puede realizarse, por ejemplo, leyendo el valor de entrada a traves de una interfaz, por ejemplo, leyendo una etiqueta que puede ser lefda por una maquina, por ejemplo, un codigo de barras y/o una etiqueta RFID. En algunas realizaciones se procesa adicionalmente el valor de entrada mediante el procesador para determinar la distribucion espedfica de energfa. Por ejemplo, la informacion recibida desde la interfaz puede ser relacionada con la clase de objeto colocado en diferentes areas dentro de la zona de aplicacion de la energfa, y el procesador puede procesar esta informacion para determinar las cantidades de energfa espedficas que se aplican a diferentes regiones de la zona de aplicacion de la energfa.
En la etapa 920B, se pueden determinar los MSE, como se describe con relacion a la etapa 920 de la Figura 9A.
En la etapa 930B, se puede determinar una estrategia de discretizacion. Opcionalmente, se puede determinar la estrategia como se describio anteriormente en el contexto de la Figura 9A. En algunas realizaciones, se puede determinar la estrategia de discretizacion considerando la distribucion espedfica de energfa determinada en la etapa 915B. Por ejemplo, el limite entre las regiones Ra y Rb y sus alrededores pueden ser discretizados en forma mas o menos densa que otras partes de estas regiones, las regiones fuera de las regiones Ra o Rb pueden ser discretizadas mas escasamente que las regiones Ra o Rb, etc. La estrategia de discretizacion determinada y la distribucion determinada espedfica de energfa pueden definir ambas, una energfa espedfica Ej para cada region rj en la zona de aplicacion de la energfa.
En la etapa 950B, se pueden elaborar las ecuaciones para calcular las duraciones y/o potencias de cada uno de los MSE que se deben aplicar con el fin de obtener la distribucion espedfica de energfa. La energfa Ej aplicada a cada region rj puede obtenerse por la suma de las cantidades de energfa, cada una suministrada a la region rj por uno de los MSE 0i. Cada una de dichas cantidades de energfa puede ser denominada como Eji. Eji depende de la intensidad de campo Iji excitada por el correspondiente elemento MSE 0i en la region rj y sobre una fuerza ai, que define la duracion y/o la potencia con la que se aplica MSE 0i. Por lo tanto, la energfa aplicada sobre todos los MSE a una region rj puede estar dada por:
Ej-aiIj]+a2lj2+.-aKljK, (5)
en donde K es el numero de MSE disponibles.
La ecuacion (5) puede ser elaborada en cada region Rj. Las fuerzas ai hasta aK pueden ser resueltas con base en una pluralidad de ecuaciones correspondientes a una pluralidad de regiones. Es decir, conociendo la energfa espedfica Ej en cada region rj y el vector de intensidad de campo Iji hasta IjK, se pueden resolver las fuerzas del vector ai hasta aK usando metodos matematicos conocidos. Las fuerzas ai pueden ser proporcionales, por ejemplo, a la potencia a la cual se puede aplicar MSE 0i. En algunas realizaciones, las fuerzas pueden ser proporcionales a la duracion de tiempo durante la cual se aplica MSE 0i.
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En la etapa 960B, el procesador puede determinar si se puede resolver el conjunto de ecuaciones. Si es asf (etapa 960B: S^, se pueden resolverse las ecuaciones (etapa 965B) y se puede aplicar energfa a la zona de aplicacion de la ene^a de acuerdo con los valores resueltos de ai (etapa 980B). En esta forma, se puede determinar la energfa aplicada a cada una de las regiones Ra y Rb en la etapa 915, dentro de los lfmites de precision que dependen al menos de la calidad de la solucion de las ecuaciones.
Si, en la etapa 960B, se determina que las ecuaciones no se pueden resolver (etapa 960B: NO), el procesador puede modificar, en la etapa 970B, los MSE aplicados y/o la estrategia de discretizacion. Se pueden elaborar nuevas ecuaciones y se puede revisar si se puede resolver este nuevo conjunto de ecuaciones. Este proceso puede continuar hasta que se puedan resolver las ecuaciones, o hasta que el procesador decida que no se puede obtener la distribucion adquirida de energfa, en cuyo caso, se le puede indicar por lo tanto al usuario.
El metodo descrito en la Figura, 9B puede ser llevado a cabo cuando un objeto esta en la zona de aplicacion de la energfa. Opcionalmente, las regiones Ra y Rb pueden coincidir con las regiones de diferentes elementos en la zona de aplicacion de la energfa, por ejemplo, sopa y carne, respectivamente.
El procesador puede determinar la informacion que indica la localizacion espacial del objeto en la zona de aplicacion de la energfa. El perfil de perdida a proporciona un mapa de caractensticas perdidas o capacidad de absorcion de la energfa en la zona de aplicacion de la energfa. El objeto puede tener a menudo una caractenstica diferente de perdida que una parte vacfa en la zona de aplicacion de la energfa. Por lo tanto, a partir del perfil de perdida, el procesador puede determinar las localizaciones espaciales del objeto en la zona de aplicacion de la energfa analizando la distribucion de las caractensticas de perdida en la zona de aplicacion de la energfa. Se puede usar tal informacion para controlar la aplicacion de energfa, por ejemplo, determinando la estrategia apropiada de discretizacion, y/o para determinar la distribucion espedfica de energfa.
Alternativamente, el procesador puede determinar la localizacion espacial del objeto a partir de los patrones de campo conocidos. Por ejemplo, el procesador puede regular la fuente para generar un patron de campo conocido, con localizaciones conocidas de una o mas de las regiones de alta y baja intensidad en la zona de aplicacion de la energfa. El procesador puede suministrar energfa electromagnetica en la zona de aplicacion de la energfa y analizar la energfa reflejada desde la zona de aplicacion de la energfa. Si la energfa reflejada es alta, lo que puede indicar que la perdida de energfa en la zona de aplicacion de la energfa es baja, el procesador puede determinar que no puede ser localizado el objeto en las una o mas regiones de alta intensidad. Por otro lado, si el procesador determina que la energfa reflejada es baja, lo que puede indicar que la perdida de energfa en la zona de aplicacion de la energfa es alta, el procesador puede determinar que se puede localizar el objeto o al menos localizarlo parcialmente, en las una o mas regiones de alta intensidad. Mediante tal analisis, el procesador puede determinar la informacion que indica la localizacion del objeto en la zona de aplicacion de la energfa.
De acuerdo con algunas realizaciones, se puede configurar el procesador para controlar la fuente para excitar selectivamente una pluralidad de diferentes patrones de campo electromagneticos en la zona de aplicacion de la energfa, y se puede configurar el procesador para seleccionar al menos un patron a partir de la pluralidad de patrones. Por ejemplo, el procesador puede seleccionar una pluralidad de MSE que van a ser aplicados y cada uno de la pluralidad de MSE puede generar un patron de campo diferente en la zona de aplicacion de la energfa. Mediante la aplicacion de estos MSE, se puede excitar una pluralidad de patrones de campo en la zona de aplicacion de la energfa. La pluralidad de patrones de campo puede o no acoplarse entre sf Cuando los patrones de campo no se acoplan, cada uno de la pluralidad de MSE puede corresponder con un patron de campo unico. Por lo tanto, seleccionando un MSE, el procesador puede seleccionar al menos un patron de campo.
De acuerdo con algunas realizaciones, se puede configurar el procesador para seleccionar secuencialmente, multiples patrones de campo electromagnetico diferentes. Por ejemplo, el procesador puede seleccionar un conjunto de MSE que comprende un intervalo de parametros controlables, que pueden ser seleccionados secuencialmente por el procesador. En algunas realizaciones, se pueden escoger una pluralidad de frecuencias como MSE, donde cada frecuencia puede corresponder a un patron de campo diferente. En este caso, el procesador puede seleccionar secuencialmente frecuencias de la pluralidad y por lo tanto, generar multiples patrones de campo diferentes en la zona de aplicacion de la energfa.
De acuerdo con algunas realizaciones, el procesador (u otro procesador en el aparato) puede ser configurado para calcular al menos un patron. Como se discutio anteriormente se puede “calcular” un patron de campo ya sea mediante ensayo, simulacion o calculo matematico, incluyendo calculo analttico y/o numerico. El procesador puede calcular el patron de campo por anticipado de la aplicacion de energfa o puede realizar el calculo sobre la marcha como parte de un proceso de aplicacion de energfa. El calculo puede basarse en propiedades conocidas de la zona de aplicacion de la energfa y/o los MSE que se aplican y/o sobre resultados de medicion en tiempo real.
De acuerdo con algunas realizaciones, se puede configurar al menos un procesador para distinguir entre las localizaciones de la primera region y la segunda region. El termino “distinguir” se refiere a la discriminacion, diferenciacion, identificacion o bien la demarcacion del procesador de diferentes localizaciones espaciales en una forma controlada. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 7, una zona 810 de aplicacion de energfa puede incluir una
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pluralidad de regiones 1, 2, 3, ..., Nd, y el procesador puede ser configurado para distinguir, por ejemplo, la region 1 de la region 2. Estas dos regiones pueden ser identificadas en forma diferente por el procesador y/o tener direcciones que se almacenen en diferentes localizaciones en una unidad de memoria conectada al procesador.
De acuerdo con algunas realizaciones, el procesador puede ser configurado para aplicar energfa sobre cada uno de los MSE durante una cierta cantidad de tiempo, que puede ser igual o diferente de una cantidad de tiempo durante la cual se aplica energfa sobre otro MSE. Por ejemplo, En algunas realizaciones, se pueden aplicar todos los MSE a una potencia maxima posible (determinada, por ejemplo, mediante limitaciones tecnicas de la fuente de energfa y/o un amplificador conectado a, o embebido en la fuente), y la cantidad de tiempo puede diferir entre los diferentes mSe, de tal manera que el producto de la cantidad de tiempo multiplicada por la potencia maxima posible es proporcional (o, en algunos casos, igual) al coeficiente (por ejemplo, fuerza), que corresponde al MSE particular.
En forma similar, en algunas realizaciones, el procesador puede ser configurado para aplicar energfa sobre cada MSE a una cierta cantidad de potencia, que puede ser igual o diferente de una cantidad de potencia a la cual se aplica energfa sobre otro MSE. Por ejemplo, en algunas realizaciones, se pueden aplicar todos los MSE durante un penodo fijo y la potencia puede diferir de tal manera que el producto del tiempo multiplicado por la potencia puede ser proporcional o en algunas realizaciones igual al coeficiente que corresponde al MSE particular. En algunas realizaciones, tanto la duracion como la potencia se pueden ajustar o fijar para aplicar una cierta cantidad de energfa sobre un MSE dado, por ejemplo, se puede fijar una potencia maxima y un tiempo mmimo y se puede aplicar energfa a una potencia que este en o por debajo del maximo durante un tiempo que este en o por encima del mmimo.
La Figura 9C muestra un diagrama de bloques simplificado de un procesador 30C configurado para regular una fuente 50C de energfa electromagnetica para aplicar energfa a una zona de aplicacion de energfa de acuerdo con una distribucion espedfica de energfa dada, de acuerdo con algunas realizaciones. El procesador 30C puede incluir, ser identico a, o ser parte del procesador 30. Adicional o alternativamente, el procesador 30C puede ser un procesador separado ademas del procesador 30.
El procesador 30C puede incluir un almacenamiento 32C, para almacenamiento de datos y varios modulos de procesamiento para procesar datos, por ejemplo, los datos almacenados en el almacenamiento 32C. El almacenamiento o una porcion del mismo pueden estar integrado dentro del procesador 30C o puede ser un componente externo en comunicacion con el procesador 30C.
Opcionalmente, el almacenamiento 32C puede estar conectado a una interfaz 10C, para recibir a traves de la interfaz, por ejemplo, una distribucion espedfica de energfa. Opcionalmente, el almacenamiento 32C puede comprender un espacio 34C de almacenamiento para almacenar la distribucion espedfica de energfa. El espacio 34C de almacenamiento puede ser continuo, segmentado o tener cualquier otra configuracion conocida en el arte de almacenamiento de datos en forma electronica.
En algunas realizaciones, el almacenamiento 32C tambien puede tener un espacio 36C de almacenamiento para almacenar un perfil de perdida de la zona de aplicacion de la energfa o una parte del mismo. El perfil de perdida puede ser enviado al espacio 36C de almacenamiento desde la interfaz 10C. Alternativa o adicionalmente, el procesador 30 de la Figura 1 (u otro procesador) puede ser configurado para construir el perfil de perdida como se describe y almacenar el perfil de perdida en el espacio 36C de almacenamiento.
Opcionalmente, el almacenamiento 32C tambien puede tener un espacio 37C de almacenamiento que puede almacenar los MSE disponibles y los patrones de campo asociados con cada uno de los MSE disponibles almacenados. Los patrones de campo asociados con los diferentes MSE pueden ser patrones obtenidos con una zona de aplicacion de energfa vada y/o una zona de aplicacion de energfa que tiene una carga estandar en ella. Opcionalmente, estos patrones de campo pueden ser usados para la estimacion inicial de los MSE que pueden ser usados, a parte de los disponibles, y/o para la construccion de una combinacion inicial de MSE que puede resultar en una distribucion similar de energfa a aquella dada como objetivo. Opcionalmente, el almacenamiento 32C tambien puede tener un espacio 38C de almacenamiento para almacenar las distribuciones de energfa obtenidas (por ejemplo, medidas o detectadas) en la zona de aplicacion de la energfa durante la operacion.
El procesador 30C puede incluir un modulo 42C de determinacion de MSE. Este modulo puede ser configurado (opcionalmente, corriendo un programa informatico adecuado), para determinar cual de los MSE disponibles se usan en cualquier etapa dada de la operacion (por ejemplo, durante un proceso de calentamiento EM). En algunas realizaciones, se pueden utilizar por defecto uno o mas de los MSE disponibles, y se puede omitir el modulo 42C de determinacion de. MSE. En otras realizaciones, el modulo 42C de determinacion del MSE puede determinar cuales MSE utilizar, por ejemplo, con base en la distribucion espedfica de energfa. En tal caso, el modulo 42C de determinacion de MSE puede recuperar los datos de distribucion espedfica de energfa almacenados en el espacio 34C de almacenamiento. En algunos casos, si la distribucion espedfica de energfa se parece en general a un patron de campo asociado con uno o mas MSE en el espacio 37C de almacenamiento, el modulo 42C de determinacion de MSE puede usar dichos MSE preferentemente sobre otros. Por ejemplo, si la distribucion espedfica de energfa tiene valores relativamente grandes en el centro de la zona de aplicacion de la energfa y valores mucho menores en la circunferencia de la zona de aplicacion de la energfa, el modulo 42C de determinacion del MSE puede seleccionar uno o mas de los MSE que estan
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asociados con los patrones de campo que tienen una intensidad maxima cerca al centro de la zona de aplicacion de la ene^a, y menos MSE asociados con los patrones de campo concentrados en la circunferencia de la zona. Alternativa o adicionalmente, el modulo 42C de determinacion de MSE puede seleccionar los MSE que sean relativamente mas faciles de excitar y/o controlar y seleccionar otros MSE unicamente si los MSE mas facilmente excitados no proporcionan resultados satisfactorios.
Opcionalmente, el modulo 42C de determinacion del MSE puede ser conectado para controlar el modulo 60C, que puede controlar la fuente 50C para excitar los MSE seleccionados y opcionalmente, medir la distribucion de energfa obtenida en la zona de aplicacion de la energfa como resultado de esa excitacion. Una fuente de alimentacion, un modulador, un amplificador y/o elemento(s) radiante(s) (o porciones de los mismos), por ejemplo, una fuente de alimentacion 12, un modulador 14, un amplificador 16 y elementos radiantes 18 ilustrados en la Figura 1, pueden ser partes de la fuente 50C. Las mediciones se pueden llevar a cabo mediante uno o mas detectores 40C. Se observa que la fuente 50C y el detector 40C pueden ser incorporados en la practica en las mismas partes, por ejemplo, se puede usar el mismo elemento radiante mediante el suministro de energfa a la zona de aplicacion de la energfa para medir los patrones de campo excitados, incluso no necesariamente al mismo tiempo. Los resultados de las mediciones se pueden almacenar en el espacio 38C de almacenamiento.
El procesador 30C tambien puede incluir un modulo 44C de discretizacion, configurado para dividir logicamente la zona de aplicacion de la energfa en regiones, por ejemplo, como se ilustra en la Figura 8A u 8B. Opcionalmente, el modulo 44C de discretizacion puede dividir la zona de aplicacion de la energfa de acuerdo con un perfil de perdida almacenado en el espacio 36C de almacenamiento. Por ejemplo, el modulo 44C puede dividir la zona de aplicacion de la energfa de tal manera que los volumenes caracterizados por perdidas similares estaran incluidos en una sola region. En este caso, el modulo 44c puede recuperar los datos del espacio 36C de almacenamiento. Alternativa o adicionalmente, el modulo 44C de discretizacion puede dividir la zona de aplicacion de la energfa de acuerdo con la distribucion espedfica de la energfa. Por ejemplo, el modulo 44C puede dividir la zona mas densamente donde se requieran cambios mas abruptos de energfa con el fin de satisfacer la distribucion objetivo. En este caso, se puede permitir que el modulo 44C de discretizacion recupere los datos del espacio 34C de almacenamiento.
El procesador 30C tambien puede incluir, un modulo 46C de construccion de ecuaciones, configurado parar construir, por ejemplo, las ecuaciones (5) que se resuelven con el fin de obtener un esquema de aplicacion de energfa que pueda resultar en una distribucion de energfa correspondiente a la distribucion espedfica de energfa. El modulo 46c de construccion de ecuaciones puede definir la intensidad de campo de cada uno de los MSE seleccionados por el modulo 42C, en cada region en la cual se divide la zona de aplicacion de la energfa por el modulo 44C de discretizacion y puede tomar en cuenta los resultados de la medicion almacenados en el espacio 38C de almacenamiento.
Una vez que el modulo 46C construye las ecuaciones, el modulo 48C para resolucion de las ecuaciones puede intentar resolver las ecuaciones, por ejemplo, mediante la aplicacion de estrategias numericas adecuadas, como se conoce en el arte del analisis numerico mismo. Si se pueden resolver las ecuaciones, el modulo 48C puede activar el modulo 60C de control para regular la fuente 50C de alimentacion para excitar en la zona de aplicacion de la energfa los patrones de campo de acuerdo con la solucion. En algunas realizaciones, se puede medir la distribucion de la energfa resultante mediante el detector 40C, guardarla en el espacio 38C de almacenamiento y compararla con la distribucion espedfica de energfa mediante un modulo 52C de comparacion. Si la comparacion no es satisfactoria, el modulo 52C de comparacion puede activar el modulo 42C y/o el modulo 44C para modificar los MSE seleccionados y/o la discretizacion. Si el modulo 48C de resolucion de ecuaciones encuentra que no se pueden resolver las ecuaciones, el modulo 48C puede activar al modulo 42C y/o al modulo 44C para modificar los MSE seleccionados y/o la discretizacion.
En algunas realizaciones, las cantidades de energfa suministradas sobre cada MSE pueden ser predeterminadas con el fin de lograr un perfil de aplicacion de energfa deseado. Por ejemplo, el perfil de aplicacion de energfa puede solicitar una aplicacion de energfa uniforme o sustancialmente uniforme, a traves del objeto o la aplicacion de energfa no uniforme controlada, que suministra una primera cantidad de energfa a una primera region del objeto y una segunda cantidad de energfa a una segunda region del objeto. Observese que el control de potencia y el control de tiempo no son mutuamente exclusivos. Un perfil de aplicacion de energfa deseado puede ser logrado mediante la regulacion tanto del nivel de potencia como la duracion de la aplicacion.
Algunas realizaciones tambien pueden incluir un procesador configurado para aplicar energfa, a la primera region y a la segunda region con base en la energfa disipada en cada region. Como se discutio anteriormente, el procesador puede adquirir un perfil de perdida de la zona de aplicacion de la energfa, que representa las propiedades de disipacion de energfa en cada region de la zona de aplicacion de la energfa. La adquisicion del perfil de perdida puede incluir la reconstruccion del perfil de perdida, por ejemplo, mediante el metodo resumido en la Figura 9A. Alternativamente, se puede recuperar el perfil de perdida, por ejemplo, a partir de la memoria o a traves de una interfaz.
Ya que la energfa absorbida en cualquier region dada, es una funcion del perfil de perdida, el procesador puede controlar la aplicacion de energfa para cada region con base en la informacion relacionada con la propiedad de disipacion de la energfa asociada con esa region. Por ejemplo, si el objetivo de la aplicacion de energfa es lograr una absorcion uniforme de la energfa, el procesador puede, por ejemplo, controlar la fuente para aplicar una potencia menor a una region que tiene una mayor disipacion de energfa; y aplicar una potencia mayor a otra region que tiene una
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disipacion menor de energfa. Alternativamente, el procesador puede controlar la fuente para aplicar potencia durante un penodo mas corto para la region que tiene una mayor tasa de disipacion de energfa; y aplicar potencia durante un penodo mas larga para la region que tiene una tasa menor de disipacion de energfa. En otro ejemplo, el objetivo puede ser una absorcion de energfa desigual. En este caso, el procesador puede determinar la cantidad deseada de energfa que se va a aplicar a diferentes regiones que tienen diferentes propiedades de disipacion de energfa, de tal manera que la energfa en cada region se absorbe de acuerdo con el objetivo.
De acuerdo con algunas realizaciones, se puede configurar el procesador para aplicar energfa a la primera region y a la segunda region con base en la energfa total objetivo que se va a aplicar a cada region o a estar o ser absorbida en cada region. Por ejemplo, si una region dada, en la zona de aplicacion de la energfa este cubierta por puntos calientes de algunos patrones de campo dados, el procesador puede aplicar energfa a la region mediante el uso de los MSE correspondientes a aquellos patrones de campo dados para lograr un objetivo de aplicacion de energfa, de tal manera que la suma de la energfa (energfa total) aplicada a la region alcance una cantidad deseada.
En algunas realizaciones, cuando e configura al menos un procesador para aplicar energfa sobre una pluralidad de frecuencias, una cantidad de energfa aplicada puede depender de la frecuencia. Cuando se configura al menos un procesador para aplicar energfa sobre una pluralidad de fases, la cantidad de energfa aplicada puede depender de la fase. En forma similar, cuando se configura al menos un procesador para aplicar energfa sobre una pluralidad de amplitudes, la cantidad de energfa aplicada puede depender de la amplitud. La dependencia de la frecuencia, la fase y/o amplitud de las cantidades de energfa aplicadas puede cambiar de un ciclo de aplicacion de energfa a otro. Por ejemplo, cada retroalimentacion de tiempo de la zona de aplicacion de la energfa es recibida, el procesador puede determinar la dependencia de la frecuencia, la fase y/o la amplitud de acuerdo con la retroalimentacion. Una cantidad de energfa se considera dependiente de la frecuencia si la cantidad de energfa aplicada sobre una onda que tiene una frecuencia, puede diferir de aquella aplicada sobre una onda que tiene otra frecuencia, mientras que las ondas de las mismas frecuencias pueden aplicar las mismas cantidades de energfa. En forma similar, una cantidad de energfa se considera dependiente de la fase, si la cantidad de energfa aplicada sobre una onda que tiene una fase puede diferir de aquella aplicada sobre una onda que tiene otra fase, etc. El procesador puede aplicar energfa sobre una frecuencia, fase o amplitud dadas (o amplitud relativa) mediante la excitacion de una o mas ondas electromagneticas que tienen la frecuencia, fase o amplitud dadas (o amplitud relativa), respectivamente.
En algunas realizaciones, el procesador puede barrer la frecuencia, la fase, y/o la amplitud de las ondas electromagneticas para cambiar los MSE alterando asf el patron de campo en la zona de aplicacion de la energfa. A medida que cambian los patrones de campo, la localizacion, la forma y/o la intensidad de campo de las regiones de alta y baja intensidad tambien pueden cambiar. De esta forma, se puede alterar el suministro (aplicacion) de energfa al objeto a traves de la seleccion del procesador de los MSE (por ejemplo, mediante la alteracion de variables tales como la frecuencia, la fase y/o la amplitud). Se puede configurar el procesador para alterar una cantidad de energfa aplicada a una region, una pluralidad de veces, durante un ciclo de aplicacion de energfa.
En algunos ejemplos de realizaciones, el procesador puede regular la fuente para aplicar energfa en forma repetitiva, a la zona de aplicacion de la energfa. Por ejemplo, el procesador puede aplicar un MSE y excitar su correspondiente patron de campo en la zona de aplicacion de la energfa durante un periodo predeterminado de tiempo, luego aplicar otro MSE y excitar otro patron de campo en la zona de aplicacion de la energfa, durante otro periodo de tiempo predeterminado. La duracion de la aplicacion de la energfa y/o la tasa a la cual se aplica la energfa pueden variar. Por ejemplo, En algunas realizaciones, se puede aplicar energfa a la zona de aplicacion de la energfa 120 veces por segundo. Se pueden utilizar velocidades mas altas (por ejemplo, 200/segundo, 300/segundo) o menores (por ejemplo, 100/segundo, 20/segundo, 2/segundo, 1/segundo, 30/minuto). Alguien ordinariamente capacitado en la tecnica comprendera que la velocidad de aplicacion de energfa puede ser constante o variable.
En algunas realizaciones, se puede aplicar un conjunto de MSE en forma secuencial durante un periodo de tiempo (denominado aqrn como “escaneo de MSE”). Como se utiliza aqrn, “escaneo de MSE” es intercambiable con “barrido de MSE”. Tanto el “escaneo” como el “barrido” pueden incluir cambios en los MSE en una dimension o en multiples dimensiones. Por ejemplo, un barrido unidimensional puede referirse al cambio de MSE cambiando unicamente la frecuencia, la fase o la amplitud. Un barrido multidimensional puede referirse al cambio de MSE mediante el cambio de dos o mas entre frecuencia, fase y amplitud o cualquier otra variable que pueda ser incluida en un MSE. Un barrido de MSE tambien puede ser repetido a una velocidad predeterminada o despues de un intervalo predeterminado. A veces, se puede realizar una secuencia de uno o mas escaneos, por ejemplo, una vez cada 0,5 segundos o una vez cada 5 segundos o a cualquier otra velocidad. La seleccion de MSE, en diferentes escaneos, puede o no ser igual.
Despues que una cantidad dada de energfa (por ejemplo, un numero predeterminado de julios o de kilo-julios, por ejemplo, 10 kJ o menos o 1 kJ o menos o varios cientos de julios o incluso 100 J o menos) ha sido aplicada o disipada en la carga o dentro de una porcion dada de una carga (por ejemplo, por un peso tal como 100 g o en porcentaje, tal como 50% de carga), se puede realizar un nuevo escaneo. En algunos casos, se proporciona la cantidad de energfa usando otros medios, tales como una etiqueta que puede ser lefda (por ejemplo, un RF/codigo de barras, posiblemente con informacion de escaneos previos o predeterminados) o mediante el uso de sensores de temperatura.
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En algunas realizaciones, la velocidad de aplicacion de energfa o la velocidad de escaneo pueden depender de la velocidad de cambio en la informacion espectral entre las aplicaciones o escaneos de energfa. Por ejemplo, se puede proporcionar un umbral de cambio en la disipacion y/o en las frecuencias (por ejemplo, un cambio del 10% en la integral de la suma) o diferentes velocidades de cambio asociadas con diferentes velocidades de escaneo/aplicacion de energfa, por ejemplo, utilizando una tabla. En otro ejemplo, lo que se determina es la velocidad de cambio entre las aplicaciones/escaneos de energfa (por ejemplo, si el cambio promedio entre las aplicaciones/escaneos de energfa es menor que el cambio entre las ultimas dos aplicaciones/escaneos de energfa). Tales cambios pueden ser utilizados para ajustar el penodo entre las aplicaciones/escaneos de energfa una o mas de una vez durante el proceso de aplicacion de energfa. Opcional o alternativamente, los cambios en el sistema (por ejemplo, el movimiento del objeto o la estructura para soportar al objeto) pueden afectar la velocidad de aplicaciones/escaneos de energfa (tfpicamente los cambios principales aumentan la velocidad y los cambios menores o la ausencia de cambios la disminuyen).
La Figura 10 es un ejemplo de un diagrama de flujo 900X de un metodo para aplicar energfa electromagnetica a una zona de aplicacion de energfa de acuerdo con algunas realizaciones. En la etapa 902X, un objeto puede ser colocado en una zona de aplicacion de energfa. Algunas realizaciones pueden omitir esta etapa, y son efectivas una vez que el objeto esta en la zona de aplicacion de la energfa. La zona de aplicacion de la energfa puede soportar resonancias electromagneticas a una o mas longitudes de onda resonantes. Por ejemplo, el objeto 50 (o una porcion del mismo) puede ser colocado en la cavidad 20, que puede ser un cuboide que tiene tres dimensiones, largo, ancho y alto, cada una igual a 20 cm, y la longitud de onda de la longitud de onda resonante mas larga esta dada por 20 cm. La longitud de onda resonante mas larga, asf como la correspondiente frecuencia de resonancia mas baja pueden ser encontradas tambien experimentalmente, mediante el barrido de la cavidad con ondas de diferentes frecuencias y luego detectando la absorcion en la cavidad. El primer pico de absorcion (o profundidad de la reflexion) puede corresponder a la frecuencia de resonancia mas baja y la longitud de onda resonante mas larga soportada por la cavidad.
En la etapa 904X, se puede determinar una frecuencia o un conjunto de frecuencias, en las cuales se aplicara la energfa electromagnetica a la cavidad 20. Se puede configurar la fuente para aplicar energfa a frecuencias (o longitudes de onda) particulares que reunen la condicion modal en la zona, por ejemplo, donde la longitud de onda predeterminada es mayor a 1/4 de la longitud de onda resonante mas larga soportada por la zona de aplicacion de energia. En el ejemplo anterior, se puede configurar la fuente para aplicar energia unicamente a longitudes de onda mayores a ^ 20/4 que es aproximadamente 7 cm. Tales longitudes de onda corresponden a frecuencias aproximadamente menores a 4,3 GHz. Dependiendo de la realizacion, como se describio anteriormente, se puede usar un magnetron particular o un oscilador semiconductor para generar formas de onda AC a una o mas frecuencias predeterminadas. En algunas realizaciones, la etapa 904X puede ser omitida. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la fuente de energia electromagnetica puede ser configurada para aplicar energia a frecuencias conocidas que pueden o no reunir la condicion modal, y la etapa 904X puede ser omitida. En algunas realizaciones, se puede configurar el procesador para controlar las dimensiones de la zona de aplicacion de la energia, por ejemplo, moviendo una pared de una cavidad y la etapa 904X puede ser llevada a cabo cada vez que estas dimensiones cambian.
En la etapa 906X, se puede determinar una cantidad de energia dirigida que se aplica a una region espedfica en la zona. Alternativa o adicionalmente, se puede determinar un patron de disipacion de energia dirigida en el objeto. Por ejemplo, se pueden determinar diferentes cantidades de energia espedficas que se aplican a al menos dos regiones en el objeto. Las regiones y las diferentes cantidades de energia pueden ser especificadas por un usuario en funcion de caractensticas conocidas del objeto. En algunas realizaciones, se pueden especificar por otros medios las regiones y las diferentes cantidades de energia que se aplican o se disipan, tales como una etiqueta que puede ser lefda (por ejemplo, una RF/codigo de barras) colocada sobre el objeto. Alternativa o adicionalmente, el procesador 30 puede ser configurado para detectar la ubicacion del objeto y las caractensticas de absorcion de energia dentro del objeto. El procesador (por ejemplo, el procesador 30 o 30C) puede determinar luego las regiones a las cuales se deben aplicar las cantidades de energia espedficas. Por ejemplo, en relacion con la Figura 1, el procesador 30 puede determinar las caractensticas del objeto 50 usando senales de retroalimentacion adquiridas por elementos 18 radiantes y detectadas por el detector 40.
En la etapa 908X, un MSE adecuado o un sistema de suministro de energia adecuado que comprende dos o mas MSE pueden seleccionarse para aplicar la energia electromagnetica a la zona, con base en la cantidad objetivo determinada de energia o el patron de disipacion de energia dirigida en el objeto. Por ejemplo, el procesador 30 puede determinar la frecuencia, la fase, la amplitud o cualquier combinacion de las mismas, de ondas electromagneticas para ser transmitidas en la zona.
En la etapa 910X, el procesador puede regular la fuente de alimentacion para aplicar la energia de acuerdo con el(los) MSE seleccionado(s). El procesador puede controlar los diversos parametros asociados con el(los) MSE y regular los diversos componentes de la fuente para conseguir una distribucion espedfica de energia en la zona de aplicacion de la energia. Los ejemplos de controles se describen en relacion con las Figuras 1 y 6A-6E. El procesador tambien puede regular el tiempo y la potencia durante los cuales se utiliza un MSE para aplicar energia.
En algunas realizaciones, se pueden seleccionar elementos radiantes para excitar un determinado modo de acuerdo con el posicionamiento de los elementos radiantes en la zona de aplicacion de la energia. La posicion del elemento
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radiante se puede seleccionar para excitar efectivamente un modo deseado y/o para rechazar un modo indeseado. Esta y otras caractensticas opcionales de algunas formas de realizacion se explican a continuacion haciendo referencia a las Figuras 11A, 11B, 11C, 12A y 12B.
El concepto de rechazar modos se ilustra con referencia a las Figuras 11A y 11B, que representan secciones transversales X-Y de dos modos 1802 y 1806 excitables en la cavidad 1800. El modo 1802 es un modo TM11 y el modo 1806 es un modo TM21. El modo TM11 puede ser excitable a cada frecuencia que sea igual o mayor que una frecuencia de corte inferior fn y TM21 puede ser excitable a cada frecuencia que sea igual o mayor que una frecuencia de corte mayor f21. De este modo, a frecuencias intermedias entre fn y f21, TM11 puede ser excitado sin excitar TM21, pero no existe ninguna frecuencia a la cual TM21 sea excitable y TM11 no. Por lo tanto, si se desea excitar TM11 a una frecuencia mas alta que f21 sin excitar TM21, TM21 puede tener que ser rechazada. En la presente descripcion, el rechazo de un modo puede referirse a evitar o disminuir sustancialmente la excitacion del modo.
En algunas formas ole realizacion, se puede excitar un modo deseado y se puede rechazar simultaneamente un modo no deseado seleccionando mediante la excitacion un elemento radiante posicionado en o cerca de una magnitud nula del modo indeseado y en o cerca de un maximo del modo deseado. Una magnitud nula de un modo es cualquier localizacion en la zona de aplicacion de la energfa en donde la intensidad de campo del modo es permanentemente (o en todas las fases) cero, y un maximo de un modo es cualquier localizacion en donde la intensidad del campo del modo alcanza un valor maximo total en todas las fases (o en cualquier instante). Un elemento radiante situado en la magnitud nula de un modo no excita el modo (independientemente de la frecuencia aplicada), y un elemento radiante situado cerca de la magnitud nula puede excitar el modo solamente en un pequeno grado. Por ejemplo, la lmea 1803 en la Figura 11B es un conjunto de puntos nulos del modo TM21. La lmea 1803 es una seccion transversal de un plano, que este situado a lo largo del eje z. Este plano se denomina aqrn como el plano 1803. Un elemento radiante situado en cualquier punto del plano 1803 no puede excitar el modo TM21, incluso a frecuencias mas altas que f21.
El punto 1809 en la Figura 11B esta en la lmea 1803, y por lo tanto, una magnitud nula del modo TM21. El punto 1809 es una seccion transversal de una lmea, que esta situada a lo largo del eje z. Esta lmea se denomina aqrn como la lmea 1809. Puesto que la lmea 1809 dentro del plano 1803 no es una magnitud nula del modo TM11 (1802), el modo 1802 puede ser excitado mediante un elemento radiante situado en la lmea 1809. En la practica, el elemento radiante puede situarse en cualquier lugar en el plano 1803 sin excitar el modo 1806. De modo similar, el elemento radiante puede situarse en cualquier lugar en la lmea 1809 para excitar el modo 1802 sin excitar el modo 1806. En algunas realizaciones, sin embargo, los elementos radiantes pueden situarse en la base superior (y/o inferior) de la cavidad, en una posicion en el plano XY.
Otra forma de rechazar un modo puede incluir la utilizacion de dos o mas elementos radiantes, situados en dos o mas lugares en donde la magnitud del campo electrico del modo que va a ser rechazado es de signos opuestos. Por ejemplo, la Figura 12A ilustra la magnitud (normalizada) del campo electrico del modo 1806 a lo largo de la lmea 1805. Como se ilustra en la figura, en x = 0,5 (que es un punto dentro del plano 1803), el campo es cero, en x = 0,25, el campo es +1 y en x = 0,75, el campo es -1. De este modo, en algunas realizaciones, se puede seleccionar dos elementos radiantes, uno en x = 0,25 y el otro en x = 0,75 (o cualesquiera otros dos puntos en donde el campo tenga signos opuestos y magnitudes iguales) para radiar ondas de RF a la misma amplitud y fase, para cancelarse entre si y de este modo rechazar un modo indeseado. Si los campos en los sitios de los dos elementos radiantes tienen signos opuestos y diferentes valores absolutos, aun pueden ser utilizados para rechazar el modo indeseado, si, por ejemplo, sus amplitudes se ajustan de modo que la suma de los productos del campo y de la amplitud en cada posicion del elemento radiante, sea cero. Conviene senalar que aunque la descripcion anterior se concentra en diferentes puntos a lo largo del eje X, se pueden aplicar tambien consideraciones similares para los puntos que tengan diferentes valores de y y/o valores de z.
En algunas realizaciones, se puede excitar un modo deseado emitiendo energfa a traves de dos antenas que estan orientadas en sentido antiparalelo entre si, o que estan orientadas en forma paralela entre si, pero emiten ondas con un desplazamiento de fase de 180° entre si y estan situadas en puntos en donde el patron de campo tiene un signo opuesto. De modo similar, en algunas realizaciones, se pueden rechazar modos emitiendo energfa a traves de dos antenas que estan orientadas en sentido antiparalelo entre si, o que esten orientadas en forma paralela entre si, pero emiten ondas con un desplazamiento de fase de 180° entre si y situadas en puntos en donde el patron de campo tiene el mismo signo.
La Figura 12B ilustra la magnitud (normalizada) del campo electrico del modo 1802 a lo largo de la lmea 1805. Como se ilustra en la Figura, el campo es maximo en x = 0,5 y el campo en x = 0,25 es igual (tanto en magnitud como en signo) al campo en x = 0,75. De este modo, dos antenas, una en x = 0,25 y la otra en x = 0,75, que emiten a la misma amplitud y fase, pueden tender a excitar el modo 1802. Sin embargo, dos antenas que estan orientadas en forma antiparalela entre si o que estan orientadas paralelas entre si pero con un desplazamiento de fase de 180° entre si, pueden rechazar el modo 1802. En consecuencia, la ultima combinacion de antenas y fases puede excitar el modo TM21 y rechaza el modo TM11.
En algunas realizaciones, un modo deseado y/o un modo indeseado es un modo resonante. Un modo resonante puede excitarse cuando la frecuencia f de la onda electromagnetica corresponda con las dimensiones de la zona de aplicacion de la energfa en una forma conocida en la tecnica. Por ejemplo, en una zona de aplicacion de la energfa que sea una
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cavidad rectangular, un modo resonante puede excitarse cuando la dimension, a lo largo de la cual se propaga la onda electromagnetica, denominada aqu como hz, es igual a N*(A/2), en donde N es un numero entero (por ejemplo, 0, 1, 2, 3) y A es la longitud de onda, dada por la ecuacion A = c/f, en donde c es la velocidad de la luz en la cavidad. Un modo resonante se suele marcar con tres numeros de mdice, en donde el tercer numero de mdice es N.
Cuando se excita un modo resonante unico a una frecuencia dada, una gran parte de la potencia transmitida con la excitacion puede ser transportada por el modo resonante, y otros modos, que pueden ser de propagacion o evanescentes, pueden transportar una porcion mas pequena de la potencia, que puede ser despreciable. De este modo, cuando se excita un solo modo resonante, puede existir poca o ninguna necesidad de rechazar modos no resonantes.
Por ejemplo, cuando hz = c/f2i (es decir, cuando N = 2), se pueden seleccionar las antenas y la frecuencia para excitar el modo TM21 y puede existir poca necesidad de rechazar, por ejemplo, el modo TM11, porque, aunque el modo TM11 puede ser excitable a la frecuencia aplicada, puede transportar solamente una pequena cantidad de la potencia, en comparacion con la cantidad de potencia transmitida por el modo resonante TE212.
De este modo, en algunas realizaciones, los modos resonantes se pueden usar para lograr la distribucion de intensidad de campo objetivo. Esto puede facilitar el control sobre los modos excitados, proporcionando suficiente control del ancho de banda y de la frecuencia.
En algunas realizaciones, se puede facilitar adicionalmente la excitacion del modo, (por ejemplo, facilitando los requerimientos de control del ancho de banda y de la frecuencia) mediante el uso de una cavidad degenerada. Una cavidad degenerada es una en la cual al menos una frecuencia de corte es una frecuencia de corte de dos o mas modos de la misma familia (por ejemplo, dos modos TE). En forma similar, cada frecuencia de resonancia (excepto por, algunas veces, la mas baja) pueden excitar dos o mas modos resonantes de la misma familia. Algunas formas de cavidades degeneradas pueden incluir, por ejemplo, cilmdrica y la esferica.
En algunas realizaciones, un modo resonante deseado y uno o mas modos resonantes no deseados pueden ser excitados a la misma frecuencia y los modos no deseados pueden ser rechazados como se describio anteriormente. Por ejemplo, la misma frecuencia que excita al modo TM212, una seccion transversal que se ilustra como 1806 en la Figura 12B puede excitar tambien el modo TM212, una seccion transversal que se ilustra como 1808 en la Figura 11C. Sin embargo, si la excitacion es a traves de un elemento radiante posicionado en una magnitud nula del modo 1808, que no es una magnitud nula del modo 1806, unicamente se puede excitar el modo 1808. Por ejemplo, si el elemento radiante irradia una frecuencia fa = f21 en el punto 1809, como se ilustra en las Figuras 11B y 11C, unicamente se puede excitar el modo 1808.
De este modo, de acuerdo con algunas realizaciones, se proporciona un aparato para excitar multiples modos (por ejemplo, 3, 4, 5, 6, 7 o un numero mayor de modos) y puede controlar cual de los multiples modos es efectivamente excitado en cada caso dada. El aparato puede incluir un procesador, configurado para determinar cual de los multiples modos va a ser efectivamente excitado en algun caso, que puede seleccionar un sistema de excitacion que pueda efectivamente excitar solamente el modo determinado. El esquema de excitacion puede incluir, por ejemplo, una identificacion de elemento radiantes que participan en la excitacion (y opcionalmente, cortocircuitando los elementos radiantes no seleccionados), ajustando la diferencia de fase entre dos o mas de los elementos radiantes seleccionados y ajustando las diferencias de amplitud entre ellos, de modo que el modo predeterminado pueda ser efectivamente excitado y otros modos puedan ser rechazados. En algunas realizaciones, el procesador puede ser configurado para determinar los modos que van a ser excitados para excitar un patron de campo predeterminado, por ejemplo, para aplicar una primera cantidad predeterminada de energfa a una primera region en la zona de aplicacion de la energfa y una segunda cantidad predeterminada de energfa a una segunda region en la zona de aplicacion de la energfa, en donde la primera cantidad predeterminada de energfa puede ser diferente de la segunda cantidad predeterminada de energfa.
Algunas realizaciones pueden incluir ademas, un metodo para aplicar energfa electromagnetica a un objeto. Tal metodo de aplicacion de energfa puede ser implementado, por ejemplo, a traves de al menos un procesador que implementa una serie de etapas de proceso 900Y tal como aquellas expuestas en el diagrama de flujo de la Figura 13.
El metodo 900Y de la Figura 13 puede incluir la colocacion de un objeto en una zona degenerada de aplicacion de energfa (etapa 902Y). Por ejemplo, el objeto 50 (o una porcion del mismo) puede ser colocado en la cavidad 20. En algunas realizaciones, la cavidad 20 puede incluir una cavidad degenerada, tal como aquellas ilustradas en la Figura 2 y en las Figuras 14A-14D. En algunas realizaciones, sin embargo, el metodo puede ponerse en practica sobre objetos ya colocados en la zona de aplicacion de la energfa. Alternativamente, la zona de aplicacion de la energfa puede no incluir una cavidad degenerada.
El metodo puede incluir ademas, la determinacion de un modo dominante que se excita en la zona de aplicacion de la energfa. Por ejemplo, el modo 1802 puede ser el modo dominante deseado que se va a excitar, como se ilustra en la Figura 11A. El modo dominante puede ser determinado, por ejemplo, mediante el recibo de una instruccion a traves de una interfaz, hallando un modo que se va a determinar en una tabla de consulta, o decidiendo de cualquier otra forma, sobre un modo que se va a excitar. En algunas realizaciones, el procesador puede ser configurado para determinar los
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modos que se van a excitar para excitar un patron de campo predeterminado, por ejemplo, para aplicar una primera cantidad predeterminada de ene^a a una primera region en la zona de aplicacion de la energfa y una segunda cantidad predeterminada de ene^a a una segunda region en la zona de aplicacion de la energfa, en donde la primera cantidad predeterminada de energfa es diferente de la segunda cantidad predeterminada de energfa.
En la etapa 906Y, se puede determinar la estrategia de colocacion/seleccion de la antena. La seleccion de la antena se puede llevar a cabo, por ejemplo, sin aplicacion de potencia a ninguna de las antenas no seleccionadas. La colocacion de la antena puede ser predeterminada para un modo espedfico de excitacion o puede ser determinada dinamicamente durante un proceso de aplicacion de energfa. La colocacion deseada de antenas tambien se puede lograr seleccionando una o mas antenas en un arreglo de antenas. El procesador 30 puede terminar la estrategia de seleccion dependiendo del modo espedfico en que es excitado o rechazado.
El metodo puede implicar ademas la aplicacion de energfa electromagnetica a una frecuencia predeterminada (etapa 908Y) que puede excitar efectivamente uno o mas modos en la zona de aplicacion de la energfa. Por ejemplo, el procesador 30 puede regular la fuente para aplicar la energfa electromagnetica a una o mas frecuencias predeterminadas. En algunas realizaciones, la fuente puede ser configurada para aplicar energfa a las frecuencias de resonancia de la zona de aplicacion de la energfa.
En la etapa 910Y, el procesador 30 puede regular la fuente para excitar un modo dominante en la zona de aplicacion de la energfa. Por ejemplo, mediante el suministro de energfa electromagnetica a traves de una antena especifica o combinacion de antenas en sitios particulares, el modo dominante puede ser excitado con un grado de pureza especificado, y se pueden rechazar uno o mas de otros modos. El grado de pureza puede ser definido, por ejemplo, por la porcion de la potencia aplicada a la zona de aplicacion de la energfa en el modo.
La Figura 15 ilustra otro ejemplo de un proceso 1000 para aplicar energfa electromagnetica a un objeto en una zona de aplicacion de la energfa. En la etapa 1002, se puede colocar un objeto en una zona de aplicacion de energfa, que puede ser degenerada o no, en forma similar a la etapa 902Y, como se describio anteriormente. En algunas realizaciones, el metodo puede ser llevado a cabo sobre objetos ya colocados en la zona de aplicacion de la energfa, y la colocacion no es una etapa en el metodo.
En la etapa 1004, el procesador 30 puede determinar una frecuencia o un conjunto de frecuencias a las cuales se puede aplicar energfa electromagnetica a la zona de aplicacion de la energfa. En algunas realizaciones, el procesador 30 puede determinar un MSE o un conjunto de MSE en los cuales se puede aplicar energfa electromagnetica a la zona de aplicacion de la energfa. En algunas realizaciones, un procesador 30 puede determinar primero la frecuencia de resonancia mas baja asociada con la zona de aplicacion de la energfa, con base en la geometna de la zona y opcional o alternativamente con base tambien en lecturas experimentales de reflexion y transmision de la energfa de la zona a diferentes frecuencias. El procesador 30 puede determinar luego una o mas frecuencias con base en la frecuencia de resonancia mas baja, por ejemplo, una o mas frecuencias en o por encima de la frecuencia de resonancia mas baja. En otras realizaciones, el procesador 30 puede determinar las frecuencias como frecuencias de resonancia de la zona de aplicacion de la energfa con base, por ejemplo, en ecuaciones que asocian las frecuencias de resonancia con los indices de modos y las dimensiones de las cavidades. Adicional o alternativamente, las frecuencias de resonancia pueden ser determinadas analizando la potencia recibida desde la zona. El procesador 30 puede determinar tambien las frecuencias con base en la entrada recibida a traves de una interfaz, por ejemplo, entrada de usuario, entrada desde la Internet o entrada desde otras fuentes. En algunas realizaciones, se pueden predeterminar una o mas frecuencias o MSE y se puede omitir la etapa 1004.
En la etapa 1006, el procesador 30 puede determinar una o mas estrategias de colocacion/seleccion de antenas a cada frecuencia seleccionada. Por ejemplo, el procesador 30 puede determinar un modo dominante deseado correspondiente en cada una de las frecuencias seleccionadas y determinar las ubicaciones apropiadas de las antenas para excitar los modos dominantes deseados y/o para rechazar uno o mas modos no deseados. En algunas realizaciones, se pueden determinar las estrategias de colocacion/seleccion de antenas y se puede omitir la etapa 1006.
En la etapa 1008, el procesador 30 puede determinar un suministro espedfico de energfa o un patron de campo espedfico correspondiente a una aplicacion deseada de energfa o perfil de suministro en la zona de aplicacion de la energfa. El perfil de suministro espedfico de energfa puede incluir una distribucion de energfa que puede ser suministrada al objeto. En algunas realizaciones, el perfil de suministro espedfico de energfa se puede determinar con base en las caractensticas de absorcion de energfa u otras propiedades asociadas con diferentes regiones del objeto y/o de la zona de aplicacion de la energfa. En algunas realizaciones, el perfil de suministro espedfico de energfa puede incluir diferentes cantidades de energfa a diferentes regiones del objeto y/o de la zona de aplicacion de energfa. Por ejemplo, si un plato colocado en la zona de aplicacion de energfa contiene vegetales en un lado y carne en el otro lado, el perfil de suministro de energfa dirigida puede ser determinado de tal forma que se suministre o aplique la mayor cantidad de energfa a la carne en vez de a los vegetales.
Un perfil de suministro de energfa deseado puede lograrse mediante la manipulacion de uno o mas MSE para generar uno o mas patrones de campo dirigidos o deseados a traves de los cuales se puede aplicar una cantidad deseada de energfa en sitios espedficos en la cavidad, uno por uno. Es decir, cada aplicacion sucesiva del patron de campo puede
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aplicar una cierta cantidad de ene^a a ciertos sitios dentro de la zona de aplicacion de la ene^a. Despues de una serie de aplicaciones de patrones de campo, la cantidad neta total de energfa integrada en el tiempo aplicada a un objeto o region dentro de la zona de aplicacion de la energfa puede corresponder con el perfil de suministro de energfa deseado.
En algunas realizaciones, las regiones dentro de la zona de aplicacion de la energfa y las cantidades espedficas de energfa que se aplican a esas regiones pueden ser especificadas por un usuario, por ejemplo, en funcion de las caractensticas conocidas del objeto. Alternativa o adicionalmente, un procesador 30 puede ser configurado para detectar la ubicacion del objeto y/o las caractensticas de absorcion de energfa dentro del objeto. El procesador 30 puede determinar luego las regiones a las cuales se aplicara energfa y la cantidad espedfica de energfa que debe ser aplicada a cada region. Por ejemplo, volviendo a la Figura 1, el procesador 30 puede determinar las caractensticas del objeto 50 usando senales de retroalimentacion adquiridas usando elementos 18 radiantes y el detector 40. El procesador 30 puede compilar, luego un perfil de suministro de energfa para proporcionar una cierta cantidad de energfa al volumen que corresponde al objeto 50 (o incluso a diferentes porciones del objeto 50) y otra cantidad de energfa al volumen que rodea al objeto 50. El procesador 30 determinara luego la combinacion de patrones de campo a aplicar con el fin de proporcionar el perfil de suministro de energfa deseado.
En algunas realizaciones, el perfil de suministro de energfa espedfico puede ser discretizado de acuerdo con una discretizacion de la cavidad 20, utilizando estrategias de discretizacion tal como aquellas ilustradas en las Figuras 8A- 8C.
En la etapa 1010, el procesador 30 puede determinar las ponderaciones de los modos que se van a excitar en la zona, con el fin de lograr el perfil de suministro de energfa espedfico o los patrones de campo espedficos. En algunas realizaciones, el procesador 30 puede determinar las ponderaciones de los MSE que se van a aplicar en la zona, con el fin de lograr el perfil de suministro de energfa espedfico o los patrones de campo espedficos. Cada combinacion de frecuencias o MSE, como se determina en la etapa 1004 y la colocacion/seleccion de antenas, como se determine en la etapa 1006, pueden denominarse como un esquema de suministro de energfa. Cada esquema de suministro de energfa, cuando se ejecuta para regular la fuente para suministro de energfa al objeto, puede excitar un modo o una combinacion de modos en la zona de aplicacion de la energfa. El procesador 30 puede predecir las distribuciones de campo de estos modos a traves de pruebas, simulacion o calculos analtticos. Por ejemplo, se puede construir una matriz I que registre los diferentes modos en una forma discretizada.
En la etapa 1012, el procesador 30 puede regular la fuente para aplicar energfa al objeto de acuerdo con los esquemas de suministro de energfa determinados (por ejemplo, combinaciones de frecuencias y/o de otros MSE y opcionalmente las estrategias de colocacion y/o seleccion de la antena) y las ponderaciones. Por ejemplo, se puede regular la fuente como se describe en relacion con las Figuras 6A a 6E.
La utilizacion de la localizacion de la antena para excitar o rechazar modos puede mejorar significativamente la inmunidad al ruido y la capacidad de resolucion de la tecnica de suministro de energfa controlada espacialmente. Mediante el uso de una o mas antenas colocadas en posiciones espedficas con relacion a los modos deseado o no deseado, puede estar disponible un grado adicional de libertad para controlar el suministro de la energfa.
Algunas realizaciones pueden incluir un aparato para excitar una distribucion de intensidad de campo electromagnetico espedfico en una zona de aplicacion de la energfa. La distribucion de la intensidad de campo electromagnetico espedfico puede ser casi “arbitraria”, ya que puede ser una combinacion lineal de un numero grande de modos u otros patrones de campo linealmente independientes. Por ejemplo, se puede configurar el aparato para excitar en la zona de aplicacion de la energfa, cinco modos. Considerando que cada modo puede tener una ponderacion entre 0 y 1, las diferentes combinaciones lineales pueden dar como resultado miles de diferentes distribuciones diferentes de intensidades de campo. Por ejemplo, si el numero de ponderaciones disponibles que puedan estar asociados con cada uno de los cinco modos, es 5, el numero de diferentes combinaciones lineales es aproximadamente de 3000. Los ejemplos de numeros de modos que pueden ser usados incluyen cualquier numero mayor que 1. Sin embargo, ya que numeros mas grandes de modos permiten un mejor ajuste a una distribucion de intensidad de campo espedfica mas diversa, pueden ser convenientes mayores numeros de modos. Por otro lado, la excitacion de un gran numero de modos, cada uno en una forma relativamente pura, puede ser mas desafiante. Por lo tanto, en algunas realizaciones, el numero de modos disponibles puede estar entre 3 y 10, por ejemplo, 3, 4, 5, 6 o 7.
En algunas realizaciones, una distribucion espedfica de intensidad de campo puede ser no uniforme, por ejemplo, la distribucion espedfica de intensidad del campo puede incluir una primera intensidad de campo en una primera region y una segunda intensidad de campo en una segunda region. La diferencia entre las intensidades de campo en las dos regiones puede ser mayor que un valor de umbral. Por ejemplo, la diferencia puede ser mayor al 10%, 20%, 50% o cualquier otra diferencia que pueda ser significativa para la aplicacion en cuestion.
En algunas realizaciones, el aparato puede comprender un procesador (por ejemplo, un procesador 30 o 30C) que, en operacion, puede seleccionar uno o mas patrones de campo, a partir de multiples patrones de campo electromagneticos disponibles para el procesador, las que tienen lugar en la excitacion de una distribucion dada de intensidad espedfica de campo. Los patrones de campo disponibles pueden depender de los MSE disponibles, ya que usualmente cada MSE
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esta asociado con un patron de campo. Los patrones de campo o los MSE correspondientes pueden ser seleccionados por el procesador con base en la distribucion espedfica de intensidad de campo electromagnetico. Por ejemplo, el procesador puede asignar ponderaciones a los diferentes patrones de campo, de tal manera que la suma de los patrones de campo ponderados sea igual a la distribucion espedfica de intensidad de campo, al menos dentro de alguna tolerancia especificada. Los patrones de campo seleccionados pueden ser unicamente aquellos que tengan una ponderacion mayor que un umbral mmimo. En algunas realizaciones, se seleccionan primero los modos, por ejemplo, con base en la comparacion entre sus caractensticas de simetna y las caractensticas de simetna de la distribucion espedfica, y unicamente los modos seleccionados, por ejemplo, aquellos que tienen la simetna adecuada, pueden ser seleccionados y ponderados.
En algunas realizaciones, el procesador puede causar la excitacion de los patrones de campo seleccionados, opcionalmente, de acuerdo con sus ponderaciones. La excitacion de los patrones de campo de acuerdo con su ponderacion puede incluir la excitacion de cada uno de ellos hasta un periodo de tiempo proporcional a la ponderacion, con un nivel de potencia proporcional a la ponderacion, con un nivel de potencia y durante un tiempo tal que su producto (potencia multiplicada por el tiempo) sea proporcional la ponderacion o de otra forma. El factor de proporcionalidad, por ejemplo, entre la duracion y la ponderacion puede ser igual para todos los modos.
En algunas realizaciones, el procesador puede determinar la distribucion espedfica de la intensidad de campo. Por ejemplo, el procesador puede recibir indicadores en cuanto a la distribucion espedfica de la intensidad de campo a traves de una interfaz. Los indicadores pueden incluir, por ejemplo, caracterizaciones de un objeto que va a ser calentado en la zona de aplicacion de la energfa, y el procesador puede determinar la intensidad espedfica del campo usando una tabla de consulta dispuesta de acuerdo con estas caracterizaciones. En otro ejemplo, el procesador puede recibir una distribucion deseada de intensidad de campo y convertirla en una distribucion espedfica de intensidad de campo, por ejemplo, mediante suavizado. En algunas realizaciones, el procesador puede adquirir una distribucion espedfica de intensidades de campo o una indicacion de la misma a traves de una o mas etiquetas que pueden ser lefdas (por ejemplo, un RFID o un codigo de barras, etc.) asociadas con el objeto.
En algunas realizaciones, pueden estar disponibles varios elementos radiantes para el procesador para excitacion de los patrones de campo y el procesador puede seleccionar uno o mas de ellos para excitar a cada uno de los patrones de campo seleccionados. En algunas realizaciones, el numero de elementos radiantes disponibles es al menos tan grande como el numero de modos disponibles. Por ejemplo, pueden estar disponibles tres o mas elementos radiantes para excitar 3 modos. Teniendo al menos un elemento radiante por modo puede ser util para rechazar modos indeseados que pueden ser excitados en la zona de aplicacion de la energfa por los elementos radiantes si no se rechazan.
La seleccion de modos (u otros patrones de campo linealmente independientes) puede, por ejemplo, estar basada en la posicion de los elementos radiantes disponibles. Opcionalmente, la seleccion puede basarse en las posiciones anteriormente mencionadas y en el valor de campo del patron de campo que va a ser excitado en la posicion del elemento radiante, por ejemplo, como se discutio anteriormente. En algunas realizaciones, los patrones de campo, excitados para obtener la distribucion espedfica de intensidad de campo, estan predeterminados. Por ejemplo, el procesador puede tener preajustes de los MSE correspondiendo cada uno a uno de los modos disponibles y todos los patrones de campo excitados pueden ser combinaciones lineales de estos modos. Despues de asignar las ponderaciones a los diferentes modos, el procesador puede hacer que una fuente electromagnetica haga un barrido sobre los MSE preestablecidos con las ponderaciones asignadas, excitando asf en la zona de aplicacion de energfa, la distribucion espedfica de intensidad de campo.
La Figura 16 es un diagrama de flujo de un metodo 1600 de excitacion de una distribucion espedfica de intensidad de campo electromagnetico en una zona de aplicacion de energfa de acuerdo con algunas realizaciones. Como se ilustra en la Figura, el metodo 1600 puede incluir la seleccion de uno o mas patrones de campo, como se indica en la etapa 1602. La seleccion puede basarse en una distribucion espedfica de intensidad de campo electromagnetico. La seleccion puede ser de multiples patrones de campo electromagnetico. Los patrones de campo electromagnetico pueden ser predeterminados. Adicional o alternativamente, los patrones de campo electromagnetico pueden incluir al menos tres modos u otros patrones de campo linealmente independientes. Opcionalmente, los patrones de campo electromagnetico incluyen tambien algunas combinaciones lineales de los tres modos. En algunas realizaciones, la etapa 1602 es llevada a cabo por un procesador.
El metodo 1600 puede incluir tambien una etapa de ponderacion de los patrones de campo seleccionados (1604). La ponderacion puede ser tal que la suma de las distribuciones de intensidades de campo de los patrones de campo ponderados sea igual a la distribucion espedfica de intensidad de campo, por ejemplo, para aplicar una primera cantidad predeterminada de energfa a una primera region en la zona de aplicacion de energfa y una segunda cantidad predeterminada de energfa a una segunda region en la zona de aplicacion de energfa. En algunas realizaciones, la primera cantidad predeterminada de energfa puede ser diferente de la segunda cantidad predeterminada de energfa.
El metodo 1600 tambien puede incluir una etapa de excitacion de los uno o mas patrones de campo seleccionados (1606). Esta excitacion puede ser de acuerdo con sus ponderaciones. El proceso puede incluir, opcionalmente, como parte de la etapa 1606 de excitacion, la seleccion de uno o mas elementos radiantes para excitar cada una de las
distribuciones seleccionadas de intensidades de campo. La seleccion puede basarse en la posicion del elemento radiante seleccionado (o no seleccionado) y en algunas realizaciones, tambien en la relacion entre esta posicion y el valor del campo del patron de campo en la posicion antes mencionada.
5 En la descripcion anterior de las realizaciones que sirven de ejemplo, se agrupan diferentes caractensticas en una sola realizacion con el proposito de racionalizar la divulgacion. Este metodo de divulgacion no debe interpretarse en el sentido de que refleja la intencion de que las reivindicaciones requieren mas caractensticas que las expresamente indicadas en cada reivindicacion. En vez de eso, como lo reflejan las siguientes reivindicaciones, los aspectos inventivos no se apoyan en todas las caractensticas de una sola realizacion divulgada anteriormente. Por lo tanto, las siguientes 10 reivindicaciones se incorporan aqu en esta descripcion de las realizaciones que sirven de ejemplo, con cada reivindicacion establecida por si sola como una realizacion separada.
Ademas, sera evidente para aquellos ordinariamente capacitados en la tecnica a partir de la consideracion de la memoria descriptiva y la practica de la presente divulgacion que pueden hacerse diferentes modificaciones y 15 variaciones a los sistemas y metodos divulgados sin apartarse del alcance de las reivindicaciones. Por lo tanto, se entiende que la memoria descriptiva y los ejemplos se consideran unicamente como ejemplos, estando el verdadero alcance de la presente invencion indicado por las siguientes reivindicaciones y sus equivalentes.

Claims (14)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    Reivindicaciones
    1. Un aparato para aplicar energfa electromagnetica a una frecuencia o frecuencias en el intervalo de frecuencias de 1 MHz a 100 GHz a un objeto (50) en una cavidad (20) a traves de al menos un elemento (18) radiante, comprendiendo el aparato:
    un procesador (30) configurado para:
    asociar una primera region y una segunda region en la cavidad con la primera y segunda cantidades respectivas de energfa RF que va a ser aplicada a la primera y segunda regiones, en donde la primera cantidad de energfa es diferente de la segunda cantidad de energfa;
    seleccionar, a partir de multiples patrones de campo electromagneticos, una pluralidad de patrones de campo para aplicacion espedfica de energfa a la primera y segunda regiones y
    regular una fuente con el fin de aplicar, mediante excitacion de los patrones de campo seleccionados en la cavidad, la primera cantidad de energfa RF a la primera region en la cavidad y la segunda cantidad de energfa RF a la segunda region en la cavidad.
  2. 2. Un aparato de acuerdo a la reivindicacion 1, en donde el procesador (30) esta configurado para distinguir entre ubicaciones de la primera region y de la segunda region.
  3. 3. Un aparato de acuerdo a la reivindicacion 1 o 2, en donde el procesador (30) esta configurado para seleccionar secuencialmente multiples patrones diferentes de campo electromagnetico.
  4. 4. Un aparato de acuerdo con cualquier reivindicacion precedente, en donde el procesador (30) esta configurado para aplicar energfa a la primera region y a la segunda region con base en una indicacion de la energfa disipada en cada region.
  5. 5. Un aparato de acuerdo con cualquier reivindicacion precedente, en donde la fuente esta configurada para suministrar energfa electromagnetica a traves de una pluralidad de elementos (18) radiantes, y en donde el procesador esta configurado para regular la fuente para suministrar energfa con diferentes amplitudes simultaneamente a al menos dos elementos radiantes.
  6. 6. Un aparato de acuerdo con cualquier reivindicacion precedente, en donde el procesador (30) esta configurado para controlar la fuente de manera que una cantidad de energfa aplicada a la primera region es diferente de una cantidad de energfa aplicada a la segunda region, y la energfa absorbida en la primera region es sustancialmente igual a la energfa absorbida en la segunda region.
  7. 7. Un aparato de acuerdo con cualquier reivindicacion precedente, en donde el procesador (30) esta configurado para: determinar la informacion que indica una ubicacion espacial del objeto (50) en la cavidad (20);
    identificar un primer patron de campo que tiene una primera region (84) de alta intensidad correspondiente a una primera area de la ubicacion espacial del objeto;
    identificar un segundo patron de campo que tiene una segunda region (86) de alta intensidad correspondiente a una segunda area de la ubicacion espacial del objeto, en donde la primera area es diferente de la segunda area; y
    controlar la fuente de aplicacion del primer patron de campo y el segundo patron de campo a la cavidad.
  8. 8. Un metodo para aplicar energfa electromagnetica a una frecuencia o frecuencias en un intervalo de frecuencias de 1 MHz a 100 GHz a un objeto (50) en una cavidad (20) utilizando una fuente de energfa electromagnetica regulada por un procesador (30), comprendiendo el metodo:
    la asignacion, por parte del procesador, de una primera cantidad de energfa que se aplica a una primera region y una segunda cantidad de energfa que se aplica a una segunda region; la seleccion, por parte del procesador, de multiples patrones de campo electromagnetico, una pluralidad de los patrones de campo para aplicacion espedfica de energfa a la primera y segunda regiones; y
    la regulacion de la fuente para aplicar, mediante excitacion los patrones de campo seleccionados en la cavidad, la primera cantidad de energfa a la primera region y la segunda cantidad de energfa a la segunda region, en donde la primera cantidad de energfa es diferente de la segunda cantidad de energfa.
    5
    10
    15
    20
  9. 9. El metodo de la reivindicacion 8, en donde la primera y segunda cantidades de ene^a son determinadas por el procesador (30).
  10. 10. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 8 o la reivindicacion 9, en donde la aplicacion incluye proporcionar dos o mas ondas estacionarias en el cavidad (20), teniendo cada una de las ondas estacionarias al menos una region (84) de alta intensidad y al menos una region de baja intensidad, en donde las intensidades de campo asociadas con las regiones de alta intensidad son mayores que las intensidades de campo asociadas con regiones de baja intensidad, y en donde la regulacion incluye seleccionar al menos una de las ondas estacionarias donde al menos una region de alta intensidad coincide con una ubicacion de al menos una porcion del objeto (50), y aplicar al menos las ondas estacionarias seleccionadas a la cavidad.
  11. 11. Un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, comprendiendo el metodo:
    la determinacion de la informacion que indica una ubicacion espacial del objeto en la cavidad (20);
    la identificacion de un primer patron de campo que tiene una primera region (84) de alta intensidad correspondiente a una primera area de la ubicacion espacial del objeto;
    la identificacion de un segundo patron de campo que tiene una segunda region (86) de alta intensidad correspondiente a una segunda area de la ubicacion espacial del objeto, en donde la primera area es diferente de la segunda area; y
    el control de la fuente para aplicar el primer patron de campo y el segundo patron de campo a la cavidad.
  12. 12. Un metodo segun la reivindicacion 11, que comprende la determinacion de las ubicaciones de la primera y la segunda regiones en la cavidad (20) de acuerdo con la primera y la segunda areas.
  13. 13. Un metodo segun la reivindicacion 11, que comprende el control de la fuente para que la energfa absorbida en la primera area sea sustancialmente igual a la energfa absorbida en la segunda area.
  14. 14. Un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, que comprende el control de la fuente para que la energfa absorbida en la primera region sea sustancialmente igual a la energfa absorbida en la segunda region.
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