JP2020102438A - 解凍装置を用いて解凍動作を実行する方法 - Google Patents

解凍装置を用いて解凍動作を実行する方法 Download PDF

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Abstract

【課題】リターンロスの変化率の変化を用いて解凍プロセスを監視して制御する解凍装置及び方法を提供する。【解決手段】システムが、負荷の熱エネルギーの増加を生じさせる動作を実行するように構成されている。このシステムは、無線周波数信号を供給するように構成された無線周波数信号源と、無線周波数信号源に結合された電極と、少なくとも１つの可変受動構成部品を含む可変インピーダンス回路網とを含む。可変インピーダンス回路網は無線周波数信号源と電極との間に結合されている。このシステムはコントローラを含み、このコントローラは、可変インピーダンス回路網の構成に基づいて動作継続時間を決定し、無線周波数信号源に無線周波数信号を動作継続時間だけ供給させるように構成されている。【選択図】図４

Description

本明細書中に開示する主題の好適例は、一般に、無線周波数（ＲＦ：radiofrequency）エネルギーを用いて負荷を解凍する装置及び方法に関するものである。
従来の静電容量型食品解凍（または融解）システムは、加熱区画内に包含される大型の平面電極を含む。食品負荷を電極間に配置して電極を食品負荷に近接させた後に、電磁エネルギーを電極に供給して食品負荷の緩やかな加温を行う。解凍動作中に食品負荷が融解するに連れて、食品負荷のインピーダンスが変化する。従って、食品負荷への電力伝達も解凍動作中に変化する。解凍動作の継続時間は、例えばタイマーに基づいて決定することができ、タイマーを用いて動作の停止を制御することができる。
上記主題のより完全な理解は、詳細な説明及び特許請求の範囲を、以下の図面と併せて考慮して参照することによって導き出すことができ、全図を通して、同様の参照番号は同様の要素を参照する。
一実施形態による解凍器の透視図である。 解凍システムの他の実施形態を含む冷蔵庫／冷凍庫の透視図である。 一実施形態による不平衡型解凍装置の簡略化したブロック図である。 図４Ａは、一実施形態によるシングルエンド可変インダクタンス整合回路網の概略図であり、図４Ｂは、一実施形態によるシングルエンド可変容量整合回路網の概略図である。 図５Ａは、一実施形態によるシングルエンド可変インダクタンス回路網の概略図であり、図５Ｂは、一実施形態によるシングルエンド可変容量回路網の概略図である。 スミスチャートの一例であり、可変インピーダンス整合回路網における複数の可変受動デバイスが、キャビティ＋負荷のインピーダンスを無線周波数（ＲＦ）信号源に整合させることができる様子を示す。 他の実施形態による平衡型解凍装置の簡略化したブロック図である。 他の実施形態による、可変インダクタンスを有するダブルエンド可変インピーダンス整合回路網の概略図である。 他の実施形態による、可変インダクタンスを有するダブルエンド可変インピーダンス回路網の概略図である。 他の実施形態による、可変容量を有するダブルエンド可変インピーダンス回路網の概略図である。 一実施形態による解凍システムの側断面図である。 図１２Ａは、一実施形態による、可変インダクタンスを有するダブルエンド可変インピーダンス整合回路網モジュールの透視図であり、図１２Ｂは、一実施形態による、可変容量を有するダブルエンド可変インピーダンス整合回路網モジュールの透視図である。 一実施形態によるＲＦモジュールの透視図である。 一実施形態による、動的な負荷整合を有する解凍システムを動作させる方法のフローチャートである。 ２つの異なる負荷用の解凍動作による、キャビティ整合設定をＲＦ信号源整合設定に対してプロットしたグラフである。 一例の解凍システムについて、初期及び最終の解凍時間をインピーダンス整合回路網の特定構成に関係付けるテーブルの一部分の説明的な例を示す図である。 図１７Ａ及び１７Ｂは、負荷の一例について、解凍動作中の反射ＲＦ電力対順方向ＲＦ電力の絶対値の変化率を示すトレースである。 図１８Ａ及び１８Ｂは、解凍動作中に現在の進捗率及び残り時間を示すために適切なユーザ・インタフェースを用いて表示することができる情報レンダリングの例である。
詳細な説明
以下の詳細な説明は事実上の例示に過ぎず、主題または本願の実施形態、及びこうした実施形態の利用法を制限することは意図していない。本明細書中に用いる「好適例」及び「例」は、「１つの例、事例、または例示としての役割を果たす」ことを意味する。好適例または例として本明細書中に記載するあらゆる実現は、他の実現に対して必ずしも好適または有利であるものと解釈するべきでない。さらに、先の技術分野、背景、あるいは以下の詳細な説明中に提示するいずれの明記または暗示された理論によっても束縛されるべき意図は存在しない。
本明細書中に記載する主題の実施形態は、スタンドアロン（独立型）の機器または他のシステムに内蔵することができる解凍装置に関するものである。以下により詳細に説明するように、ソリッドステート解凍装置の実施形態は「不平衡（アンバランス）型」解凍システム及び「平衡（バランス）型」装置を共に含む。例えば、好適な「不平衡型」解凍システムは、キャビティ内に配置された第１電極、シングルエンド（片端子）増幅装置（１つ以上のトランジスタを含む）、増幅装置の出力端子と第１電極との間に結合されたシングルエンド・インピーダンス整合（マッチング）回路網、及び解凍動作が完了した時点を検出することができる測定兼制御システムを用いて実現される。これとは対照的に、好適な「平衡型」解凍システムは、キャビティ内に配置された第１及び第２電極、シングルエンドまたはダブルエンド（両端子）増幅装置（１つ以上のトランジスタを含む）、増幅装置の出力端子と第１及び第２電極との間に結合されたダブルエンド・インピーダンス整合回路網、及び解凍動作が完了した時点を検出することができる測定兼制御システムを用いて実現される。種々の実施形態では、インピーダンス整合回路網が可変インピーダンス整合回路網を含み、この可変インピーダンス整合回路網を解凍動作中に調整して、増幅装置とキャビティとの整合を改善することができる。
一般に、「解凍する」とは、凍結した負荷（例えば、食品負荷または他の種類の負荷）の温度を、負荷がもはや凍結していない温度（例えば、摂氏０度またはその付近の温度）まで上昇させることを意味する。本明細書中に用いる「解凍する」とは、負荷（例えば、食品負荷または他の種類の負荷）の熱エネルギーまたは温度を、無線周波数（ＲＦ）電力を負荷に供給することによって増加させるプロセスをより広義に意味する。従って、種々の実施形態では、「解凍動作」は、任意の初期温度（例えば、摂氏０度またはそれ未満の任意の初期温度）を有する負荷に対して実行することができ、解凍動作は、初期温度よりも高い任意の最終温度（例えば、摂氏０度を上回る、あるいは摂氏０度を下回る任意の最終温度）で停止することができる。それはそれとして、本明細書中に記載する「解凍動作」及び「解凍システム」は、その代わりに「熱量増加動作」及び「熱量増加システム」と称することができる。「解凍する」とは、本発明の用途を、凍結した負荷の温度を摂氏０度またはその付近の温度まで上昇させることしかできない方法またはシステムに限定するものと解釈するべきでない。一実施形態では、解凍動作が食品の温度を摂氏−１度またはその付近の予熱状態まで上昇させる。
例えば、食品負荷が摂氏０度まで完全に解凍される前に解凍動作を停止することが好ましいことがあるいくつかの状況が存在する。一部の場合には、食品が完全に解凍されているよりもむしろ半解凍されている際に食品を処理することが好ましいことがある（例えば、薄い肉等のスライス（薄切り））。このため、食品負荷が、摂氏−４度、摂氏−２度、摂氏−１度、等のような摂氏０度未満のある目標温度である際に解凍プロセスを停止することが望ましいことがある。凍結直後のこうした状態を本明細書中では予熱状態と称する。一実施形態では、ユーザはこの目標温度を所望の設定温度に（例えば、摂氏−４度〜摂氏０度の設定温度に、あるいはそれよりも幾分低い、または幾分高い値に）設定することができ、あるいは設定温度を工場で設定することができる。
凍結した食品負荷をＲＦ解凍システムで解凍する際に、解凍チャンバ内のリターンロス（反射減衰量）は、食品負荷が加温されて解凍し始める際に変化する。一般に、解凍プロセスの初期段階中（例えば、食品負荷が摂氏−２０度から加熱される際）には、リターンロスの量の変化率は比較的一定である、というのは、解凍プロセスが食品負荷を徐々に加温するからである。しかし、食品負荷が摂氏−４度（即ち、負荷の融点付近）に達すると、リターンロスの量の変化率は比較的急速に減少する。本明細書中に説明するように、こうしたリターンロスの変化率の変化を用いて解凍プロセスを監視して制御することができる。
解凍プロセスが行われる間に、システム・コントローラは、リターンロスを長時間にわたって監視して、リターンロスの変化率が頭打ちになった（即ち、リターンロスの変化率が変化率の閾値未満に低下した）時点を検出する。リターンロスの変化率が頭打ちになったことを判定すると、コントローラは、食品負荷が所望の最終状態または温度に達するために解凍プロセスを継続すべき追加的な時間長及び／またはエネルギー量を決定する。次に、食品負荷が所望の最終状態温度に達すると、解凍プロセスを制御して停止することができる。
エネルギーが供給される間に負荷内の物質が固体から液体に相変化する物理特性に起因して、摂氏−２０度以下から摂氏約−４度までは温度の急速な変化が存在する。次に、摂氏−４度から摂氏約１度までは温度変化が比較的低速である。同様な様式で、負荷の電気特性の変化は、エネルギーが供給される間の温度変化と相関がある。具体的には、負荷が摂氏−２０度以下から摂氏約−４度まで加温される間に、負荷の電気インピーダンスは急速に変化する。次に、負荷が摂氏−４度から摂氏約−１度または０度まで加温される際には、インピーダンス変化が比較的低速である。一般的な解凍動作は、摂氏−４度〜摂氏０度の負荷の最終温度を目標とするが、およそ摂氏−１度または摂氏０度が代表的である。こうした温度範囲では、負荷が加温されるに連れて、負荷の温度及び電気インピーダンスの変化率が低速になる。
負荷が所望温度に達した際に解凍動作を停止する２つの方法は、時限（時間制限）停止の解凍動作及び自動停止の解凍動作を含む。次元停止の解凍動作では、開始温度、質量、等のような負荷についての情報が既知であり、システム・コントローラはこの情報を用いて負荷を所望温度まで解凍するのに必要なエネルギーの量を計算する。次に、解凍システムがエネルギーを負荷に供給する速度に基づいて、このエネルギーの量を必要な時間に変換する。次に、決定した期間だけ解凍動作が継続する。こうした時限停止の方法は、負荷が解凍される際に解凍動作を制御して停止するために、解凍される負荷を記述する比較的詳細かつ正確な情報を必要とする。
これとは対照的に、自動停止の解凍動作では、食品についての情報が不足し、従って、解凍システムは集めたデータを頼りに解凍動作を制御する。具体的には、解凍動作中に、システム・コントローラは負荷の電気インピーダンスの変化率を監視する。負荷の電気インピーダンスの変化は解凍システムのキャビティ内のリターンロスに影響を与えるので、このことは、システム・コントローラが解凍動作中にリターンロスの変化を監視することを含み得る。負荷内の電気インピーダンスの変化率が所定閾値未満に低下したことをコントローラが判定すると、コントローラは解凍動作を所定期間だけ継続して、解凍動作の最終段階を完了して、負荷が所望の最終状態温度に達したことを保証することができる。この閾値は、食品負荷の質量によって、あるいは食品負荷または解凍プロセスの他の属性（例えば、解凍システムが食品負荷に与えるＲＦ電力レベル）によって定めることができる。
負荷が解凍された際にコントローラが解凍動作を自動的に停止するように構成されていることに加えて、コントローラが解凍動作を完了するために必要な時間を追加的に予測することが有益であり得る。負荷が解凍される時点を予測することによって、コントローラは有用な情報（例えば、解凍動作が完了する時点を示すカウントダウン・タイマー、あるいは解凍動作の進捗率）を解凍システムのユーザに対して出力することができる。解凍システムのユーザはこうした情報を利用して、解凍される負荷に依存し得る他の調理動作の順序を決めることができる。
本発明のシステムでは、解凍システムのコントローラが、解凍動作を開始する際に、解凍動作にかかる時間長の初期推定値を決定するように構成されている。次に、本明細書中に説明するように、負荷のインピーダンスの変化率の分析に基づいて、この推定値を改めることができる。この推定値が改められ解凍動作が進行中である際に、コントローラは、解凍動作の状況及び解凍動作の進捗率または残り時間の指標を示す出力を（例えば、解凍システムの表示スクリーンにより）生成することができる。
解凍動作が開始される際に、解凍システムのインピーダンス整合回路網は、解凍システムの増幅器と、負荷を包含する解凍キャビティとの適切なインピーダンス整合を行うように構成されている。基本的には、可変インピーダンス整合回路網が、当該回路網の入力部と出力部との間で（例えば、比較的低いインピーダンスから比較的高いインピーダンスへの）インピーダンス変換を行い、インピーダンス変換の量または値はオーム単位で複素数として測定することができる。一部の構成では、上記回路網が比較的小さいインピーダンス変換（例えば、インピーダンスの比較的小さい増加）をもたらすことができ、他の構成では、上記回路網が比較的大きいインピーダンス変換（例えば、インピーダンスの比較的大きい増加）をもたらすことができる。この「インピーダンス変換値」は、可変インピーダンス整合回路網があらゆる所定の状態または構成で行うインピーダンス変換の大きさを表す。このインピーダンス整合回路網は調整可能であり、最適なインピーダンス整合をもたらすインピーダンス整合回路網の構成は負荷の電気インピーダンスを示す傾向がある。従って、一旦、解凍動作の開始時にインピーダンス整合回路網の初期の最適な構成が決定されると、コントローラは解凍動作に要する時間の推定値を決定する。このことは、インピーダンス整合回路網の構成を解凍動作の継続時間に関係付けるルックアップ・テーブル（早見表）にコントローラがアクセスすることを含むことができる。インピーダンス整合回路網の各構成が、解凍中の負荷の特定の電気インピーダンスに関係付けられるので、これらの構成は特定の解凍動作継続時間にも関係付けられる。
一実施形態によれば、解凍動作全体は、解凍の初期段階（または動作）を含み、解凍の最終段階（または動作）がこれに続く。初期の解凍総継続時間の推定値（即ち、負荷を目標の設定温度まで加温するための解凍動作の総継続時間の初期推定値に相当する動作継続時間）は、本明細書中に説明するように、解凍の初期段階の継続時間（または以下の数式中では「初期解凍継続時間」）及び解凍の最終段階の継続時間（または以下の数式中では「最終解凍継続時間」）を含むことができる。解凍の初期段階の継続時間（または初期段階の動作継続時間）は、開始時刻から負荷のインピーダンスの変化率が所定閾値未満に低下するまでに解凍動作を行う必要のある時間の推定値であり、この所定閾値は、負荷が特定温度（例えば、摂氏−４度）に達したこと、あるいは負荷のインピーダンスの変化率が「頭打ちになった」ことを示す。解凍の最終段階の継続時間（または最終段階の動作継続時間）は固定の継続時間であり、一部の実施形態では、負荷の質量に基づいて決定することができる。解凍の最終段階の継続時間は、解凍の初期段階の継続時間の終了時に始まり、負荷が完全に解凍される（あるいは、指定した設定温度まで解凍される）ことを保証するために予期された期間が経過した後に終わる時間長である。一旦、負荷のインピーダンスの変化率が（解凍の初期段階が完了したことを示す）所定閾値未満に低下したこと、あるいは解凍の初期段階の継続時間が経過したことをコントローラが判定すると、コントローラは、解凍の最終段階の継続時間が示す時間だけ解凍動作を継続して、負荷が完全に解凍されること（例えば、摂氏約−１度または摂氏約０度、あるいは他の目標の解凍設定温度に達したこと）を保証する。
解凍動作中に、コントローラは解凍動作の進捗率を絶えず計算する。解凍動作の初期段階中には、進捗率は解凍動作の開始時の０％から始まる。周期的に（即ち、解凍動作を開始してから経過した時間長を示す「経過時間」の種々の値において）、コントローラは進捗率の更新値を、次式を用いて計算する：
進捗率＝１００×（経過時間）／（初期段階の解凍継続時間＋最終段階の解凍継続時間）
従って、解凍動作が継続するに連れて、進捗率は時間と共に増加する。解凍動作の初期段階が、解凍の初期段階の継続時間が定める継続時間全体にわたって継続する場合、解凍の初期段階の終末における進捗率の最大値は１００％×（初期段階の解凍継続時間）／（初期段階の解凍継続時間＋最終段階の解凍継続時間）に等しい。
一部の場合には、解凍の初期段階が、解凍の初期段階の継続時間の満了時に終了することがあり、他の場合には、（例えば、負荷のインピーダンスの変化率として測定した、反射電力値、Ｓ１１の値、電圧定在波比（ＶＳＷＲ：voltage standing wave ratio）値、あるいは負荷のインピーダンスを示す、または負荷のインピーダンスに依存する他の測定値により測定した）負荷のインピーダンスが所定閾値未満に低下した際に時期尚早に終了することがある。解凍の初期段階の完了時に、上記コントローラは、解凍の最終段階の継続時間によって決まる期間だけ解凍動作を継続することによって解凍の最終段階を実現する。解凍の最終段階中に、コントローラは進捗率値の更新を継続する。具体的には、コントローラは、解凍の最終段階の終了時に進捗率値が１００％に達するように、進捗率値を時間と共に増加させるべき速度を決定する。具体的には、コントローラは、解凍の最終段階の継続時間における時間長（例えば、秒数）を進捗率値の残留率（残り割合）で除算する。次に、コントローラは、解凍の最終段階中に経過する１秒毎に、進捗率をこの除算値だけ増加させる。解凍の最終段階の完了時に、進捗率値は１００％に等しくなり、コントローラは解凍動作を停止する。
図１は、一実施形態による解凍システム１００の透視図である。解凍システム１００は、解凍キャビティ１１０（例えば、キャビティ３６０、７６０、１１７４（図３、７、１１））、制御パネル１２０、１つ以上のＲＦ信号源（例えば、ＲＦ信号源３２０、７２０、１１２０（図３、７、１１））、電源（例えば、電源３２６、７２６（図３、７））、第１電極１７０（例えば、電極３４０、７４０、１１７０（図３、７、１１））、第２電極１７２（例えば、電極７５０、１１７２（図７、１１））、インピーダンス整合回路（例えば、回路３３４、３７０、７３４、７７２、１１６０（図３、７、１１））、電力検出回路（例えば、電力検出回路３３０、７３０、７３０’、７３０”、１１８０（図３、７、１１））、及びシステム・コントローラ（例えば、システム・コントローラ３１２、７１２、１１３０（図３、７、１１））を含む。解凍キャビティ１１０は、上部、下部、側部、及び後部のキャビティ壁１１１、１１２、１１３、１１４、１１５の内面、及びドア１１６の内面によって規定される。ドア１１６が閉じていれば、解凍キャビティ１１０は密閉された空気キャビティを規定する。本明細書中に用いる「空気キャビティ」とは、空気または他の気体を包含する密閉領域（例えば、解凍キャビティ１１０）を意味することがある。
「不平衡型」の実施形態によれば、第１電極１７０がキャビティ壁（例えば、上部壁１１１）に近接して配置され、第１電極１７０は残りのキャビティ壁（例えば、壁１１２〜１１５及びドア１１６）から電気絶縁され、残りのキャビティ壁は接地されている。こうした構成では、システムはコンデンサとして単純化してモデル化することができ、ここで第１電極１７０は１つの導体プレート（または電極）として機能し、接地されたキャビティ壁（例えば、壁１１２〜１１５）は第２導体プレート（または電極）として機能し、空気キャビティ（その中に包含されるあらゆる負荷を含む）は第１導体プレートと第２導体プレートとの間の誘電体媒質として機能する。図１には示していないが、非導電性障壁（例えば、障壁３６２、７６２（図３、７））もシステム１００内に含めることができ、この非導電性障壁は、負荷を下部キャビティ壁１１２から電気的かつ物理的に絶縁するように機能することができる。図１には、第１電極１７０が上部壁１１１に近接していることを示しているが、第１電極１７０は、その代わりに、電極１７２〜１７５で示すように他の壁１１２〜１１５のいずれに近接することもできる。
「平衡型」の実施形態によれば、第１電極１７０は第１キャビティ壁（例えば、上部壁１１１）に近接して配置することができ、第２電極１７２はその反対側の第２キャビティ壁（例えば、下部壁１１２）に近接して配置することができ、第１及び第２電極１７０、１７２は残りのキャビティ壁（例えば、壁１１３〜１１５及びドア１１６）から電気絶縁されている。こうした構成では、上記システムはコンデンサとして単純化してモデル化することもでき、ここで第１電極１７０は１つの導体プレート（または電極）として機能し、第２電極１７２は第２導体プレート（または電極）として機能し。空気キャビティ（その中に包含されるあらゆる負荷を含む）は、第１導体プレートと第２導体プレートとの間の誘電体媒質として機能する。図１には示していないが、非導電性障壁（例えば、障壁７６２、１１５６（図７、１１））もシステム１００内に含めることができ、この非導電性障壁は、負荷を第２電極１７２及び下部キャビティ壁１１２から電気的かつ物理的に絶縁するように機能する。図１は第１電極１７０が上部壁１１１に近接し、第２電極１７２が下部壁１１２に近接していることを示しているが、第１及び第２電極１７０、１７２は、その代わりに、互いに対向する他の壁に近接することができる（例えば、第１電極は壁１１３に近接した電極１７３とすることができ、第２電極は壁１１４に近接した電極１７４とすることができる）。
一実施形態によれば、解凍システム１００の動作中に、ユーザ（図示せず）は、１つ以上の負荷（例えば。食品及び／または液体）を解凍キャビティ１１０内に配置することができ、任意で、負荷の特性を指定する入力を、制御パネル１２０を介して与えることができる。例えば、指定した特性は、負荷の概略質量を含むことができる。それに加えて、指定した負荷特性は、負荷を形成する材料（例えば、肉、パン、液体）を示すことができる。代案実施形態では、負荷特性は、負荷の包装上のバーコードを走査することによって、あるいは負荷上の、または負荷内に埋め込まれた無線周波数識別（ＲＦＩＤ：radio frequency identification）信号を受信することによって、といった他の何らかの方法で得ることができる。いずれにせよ、後により詳細に説明するように、こうした負荷特性に関する情報は、システム・コントローラ（例えば、システム・コントローラ３１２、７１２、１１３０（図３、７、１１））が、解凍動作の開始時におけるシステムのインピーダンス整合回路網についての初期状態を規定することを可能にし、この初期状態は、負荷内への最大ＲＦ電力伝達を可能にする最適な状態に比較的近くすることができる。その代わりに、解凍動作の開始よりも前に負荷特性を入力または受信しないこともでき、システム・コントローラはインピーダンス整合回路網についてのデフォルトの初期状態を規定することができる。
解凍動作を開始するために、ユーザは制御パネル１２０を介して入力を与えることができる。それに応答して、システム・コントローラは、不平衡型の実施形態では、ＲＦ信号源（例えば、ＲＦ信号源３２０、７２０、１１２０（図３、７、１１））に、ＲＦ信号を第１電極１７０へ供給させ、平衡型の例では、ＲＦ信号源に、ＲＦ信号を第１電極１７０及び第２電極１７２の両方に供給させ、それに応答して、これらの電極は電磁エネルギーを解凍キャビティ１１０内へ放射する。この電磁エネルギーは負荷の熱エネルギーを増加させる（即ち、電磁エネルギーは負荷を加温する）。
解凍動作中には、負荷の熱エネルギーが増加するに連れて、負荷のインピーダンス（従って、キャビティ１１０＋負荷の合計入力インピーダンス）が変化する。このインピーダンス変化は負荷内へのＲＦエネルギーの吸収を変化させ、従って反射電力の大きさを変化させる。一実施形態によれば、電力検出回路（例えば、電力検出回路３３０、７３０、１１８０（図３、７、１１））が、ＲＦ信号源（例えば、ＲＦ信号源３２０、７２０、１１２０（図３、７、１１））と電極１７０、１７２との間の伝送経路（例えば、伝送経路３２８、７２８、１１４８（図３、７、１１））に沿った反射電力を、連続して、あるいは周期的に測定する。これらの測定に基づいて、システム・コントローラ（例えば、システム・コントローラ３１２、７１２、１１３０（図３、７、１１））は、解凍動作の完了を検出することができ、これについては以下で詳細に説明する。別な実施形態によれば、インピーダンス整合回路網が可変であり、反射電力測定値（あるいは、順方向電力測定値及び反射電力測定値の両方）に基づいて、システム・コントローラは、解凍動作中にインピーダンス整合回路網の状態を変化させて、負荷によるＲＦ電力の吸収を増加させることができる。
図１の解凍システム１００は、調理台型の機器として具体化される。別な実施形態では、解凍システム１００は、マイクロ波（電子レンジ）調理動作を実行するための構成要素及び機能を含むこともできる。その代わりに、解凍システムの構成要素は他の種類のシステムまたは機器に内蔵させることができる。例えば、図２は、解凍システム２１０、２２０の他の実施形態を含む冷蔵庫／冷凍庫２００の透視図である。より具体的には、解凍システム２１０は、システム２００の冷凍区画２１２内に内蔵されているように示し、解凍システム２２０は、このシステムの冷蔵区画２２２内に内蔵されているように示している。実際の冷蔵庫／冷凍庫は、解凍システム２１０、２２０を１つしか含まないことが多いが、図２にはその両方を示して両実施形態を簡潔に伝える。
解凍システム１００と同様に、解凍システム２１０、２２０の各々は、解凍キャビティ、制御パネル２１４、２２４、１つ以上のＲＦ信号源（例えば、ＲＦ信号源３２０、７２０、１１２０（図３、７、１１））、電源（例えば、電源３２６、７２６（図３、７））、第１電極（例えば、電極３４０、７４０、１１７０（図３、７））、第２電極（例えば、格納構造３６６、電極７５０（図３、７、１１））、インピーダンス整合回路（例えば、回路３３４、３７０、７３４、７７２、１１６０（図３、７、１１））、電力検出回路（例えば、電力検出回路３３０、７３０、１１８０（図３、７、１１））、及びシステム・コントローラ（例えば、システム・コントローラ３１２、７１２、１１３０（図３、７、１１））を含む。例えば、解凍キャビティは、引き出しの下部壁、側壁、前部壁、及び後部壁、及び固定棚２１６、２２６の内側上面によって規定することができ、この内側上面下で引き出しが滑り動く。引き出しが完全に棚の下へ滑り動くと、引き出し及び棚がキャビティを密閉された空気キャビティとして規定する。種々の実施形態では、解凍システム２１０、２２０の構成要素及び機能を解凍システム１００の構成要素及び機能とほぼ同じにすることができる。
それに加えて、一実施形態によれば、解凍システム２１０、２２０の各々が、当該システム２１０、２２０が内部に配置された、それぞれ冷凍区画２１２または冷蔵区画２２２との十分な熱伝達を行うことができる。こうした実施形態では、解凍動作の完了後に、負荷を解凍システム２１０、２２０から取り除くまで負荷を安全な温度（例えば、食品の腐敗を遅らせる温度）に維持することができる。より具体的には、冷凍庫ベースの解凍システム２１０による解凍動作の完了時に、解凍された負荷を包含するキャビティは冷凍区画２１２との熱伝達を行うことができ、負荷が即座にキャビティから取り除かれなければ、負荷を再冷凍することができる。同様に、冷蔵庫ベースの解凍システム２２０による解凍動作の完了時に、解凍された負荷を包含するキャビティは冷蔵区画２２２との熱伝達を行うことができ、負荷が即座にキャビティから取り除かれなければ、負荷を冷蔵区画２２２内の温度で解凍状態に維持することができる。
解凍システムの実施形態を、他の構成を有するシステムまたは機器内に内蔵させることもできることは、当業者が本明細書中の記載に基づいて理解する所である。従って、スタンドアロン型機器、電子レンジ、冷凍庫、及び冷蔵庫における解凍システムの上述した実現は、実施形態の利用法をこれらの種類のシステムに限定することを意味しない。
解凍システム１００、２００は、その構成要素を互いに対して特定の相対的な配向にして示しているが、これらの種々の構成要素は異なるように配向させることもできることは明らかである。それに加えて、これらの種々の構成要素の物理的構成は異なることができる。例えば、制御パネル１２０、２１４、２２４は、より多数、より少数、あるいは異なるユーザ・インタフェース要素を有することができ、及び／または、これらのユーザ・インタフェース要素は異なるように配置することができる。それに加えて、図１には略立方体の解凍キャビティ１１０を示しているが、他の実施形態では、解凍キャビティが異なる形状（例えば、円筒形、等）を有することができることは明らかである。さらに、解凍システム１００、２１０、２２０は、図１、２には具体的に示していない追加的構成要素（例えば、ファン、固定または回転プレート、トレイ、電気コード、等）を含むことができる。
図３は、一実施形態による不平衡型解凍システム３００（例えば、解凍システム１００、２１０、２２０（図１、２））の簡略化したブロック図である。一実施形態では、解凍システム３００は、ＲＦサブシステム３１０、解凍キャビティ３６０、ユーザ・インタフェース３８０、システム・コントローラ３１２、ＲＦ信号源３２０、電源兼バイアス回路３２６、可変インピーダンス整合回路網３７０、及び電力検出システム３７０を含む。それに加えて、他の実施形態では、解凍システム３００は、温度センサ及び／または赤外線（ＩＲ：infrared）センサ３９０を含むことができるが、これらのセンサ構成要素の一部または全部を除外することができる。図３は、説明及び記述しやすさの目的で簡略化した解凍システム３００の表現であり、実際の実施形態は、追加的な機能及び特徴を提供するための他の装置及び構成要素を含むことができること、及び／または解凍システム３００はより大きな電気システムの一部とすることができることは明らかである。
ユーザ・インタフェース３８０は、例えば、ユーザが解凍動作用のパラメータ（例えば、解凍される負荷の特性、等）に関する入力をシステムに与えることを可能にする制御パネル（例えば、制御パネル１２０、２１４、２２４（図１、２））、開始（スタート）及び取り消し（キャンセル）ボタン、機械的制御部（例えば、ドア／引き出しの開放ラッチ）、等に対応することができる。それに加えて、ユーザ・インタフェースは、解凍動作の状態を示すユーザが知覚可能な出力（例えば、カウントダウン・タイマー、解凍動作の進行または完了を示す可視の印、及び／または解凍動作の完了を示す可聴のトーン（音調））及び他の情報を提供するように構成することができる。
解凍システム３００の一部の実施形態は、温度センサ及び／またはＩＲセンサ３９０を含むことができる。これらの温度センサ及び／またはＩＲセンサは、解凍動作中に負荷３６４の温度を検出することが可能な位置に配置することができる。温度情報は、システム・コントローラ３１２に提供されると、システム・コントローラ３１２が、ＲＦ信号源３２０によって供給されるＲＦ信号の電力を（例えば、電源兼バイアス回路３２６によって供給されるバイアス及び／または電源電圧を制御することによって）変化させて、可変インピーダンス整合回路網３７０の状態を調整すること、及び／または解凍動作を終了するべき時点を決定することを可能にする。システム・コントローラ３１２は、この情報を用いて、例えば、ＲＦ信号源３２０によって供給されるＲＦ信号の所望の電力レベルを決定して、可変インピーダンス整合回路網３７０の初期設定値を決定すること、及び／または解凍動作の概略継続時間を決定することができる。
一実施形態では、ＲＦサブシステム３１０は、システム・コントローラ３１２、ＲＦ信号源３２０、第１インピーダンス整合回路３３４（本明細書では「第１整合回路」）、電源兼バイアス回路３２６、及び電力検出回路３３０を含む。システム・コントローラ３１２は、１つ以上の汎用または専用プロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）、等）、揮発性及び／または不揮発性メモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：Random Access Memory）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ：Read Only Memory）、フラッシュ（メモリ）、種々のレジスタ、等）、１つ以上の通信バス、及び他の構成要素を含むことができる。一実施形態によれば、システム・コントローラ３１２は、ユーザ・インタフェース３８０、ＲＦ信号源３２０、可変インピーダンス整合回路網３７０、電力検出回路３３０、及び（含まれていれば）センサ３９０に結合されている。システム・コントローラ３１２は、ユーザ・インタフェース３８０を介して受け付けたユーザ入力を示す信号を受信し、ＲＦ信号の反射電力（及び場合によってはＲＦ信号の順方向電力）を示す信号を電力検出回路３３０から受信するように構成されている。受信した信号及び測定値に応答して、後に詳細に説明するように、システム・コントローラ３１２は制御信号を電源兼バイアス回路３２６、及びＲＦ信号源３２０のＲＦ信号発生器３２２に供給する。それに加えて、システム・コントローラ３１２は制御信号を可変インピーダンス整合回路網３７０に供給し、このことは回路網３７０にその状態または設定を変化させる。
解凍キャビティ３６０は容量型解凍装置を含み、この容量型解凍装置は、空気キャビティによって分離された第１及び第２平行平板電極を有し、この空気キャビティ内に解凍される負荷３６４を配置することができる。例えば、第１電極３４０は空気キャビティの上方に配置することができ、第２電極は格納構造３６６の一部分によって提供することができる。より具体的には、格納構造３６６は、下部壁、上部壁、及び側壁を含むことができ、これらの壁の内面がキャビティ３６０（例えば、キャビティ１１０（図１））を規定する。一実施形態によれば、キャビティ３６０を（例えば、ドア１１６（図１）で、あるいは引き出しを滑り動かして棚２１６、２２６（図２）の下に閉じることによって）密封して、解凍動作中にキャビティ３６０内に導入される電磁エネルギーを包含することができる。システム３００は１つ以上のインターロック・メカニズムを含むことができ、このインターロック・メカニズムは、解凍動作中に上記密封が完全であることを保証する。インターロック・メカニズムのうちの１つ以上が、密封が破れていることを示す場合に、システム・コントローラ３１２は解凍動作を停止することができる。一実施形態によれば、格納構造３６６は少なくとも部分的に導体材料で形成され、格納構造の導体部分は接地することができる。その代わりに、格納構造３６６における、少なくともキャビティ３６０の下面に相当する部分を導体材料で形成して接地することができる。どちらにしても、格納構造３６６（あるいは、格納構造３６６における、少なくとも第１電極３４０に平行な部分）は、上記容量型解凍装置の第２電極として機能する。負荷３６４とキャビティ３６０の接地された下面との直接の接触を回避するために、非導電性障壁３６２をキャビティ３６０の下面全体上に配置することができる。
基本的に、解凍キャビティ３６０は容量型解凍装置を含み、この容量型解凍装置は、空気キャビティによって分離された第１及び第２平行平板電極３４０、３６６を有し、この空気キャビティ内に解凍される負荷３６４を配置することができる。一実施形態では、第１電極３４０が格納構造３６６内に配置されて、電極３４０と、格納構造３６６の対向面（例えば、下面、第２電極として機能する）との間に距離３５２を規定し、距離３５２はキャビティ３６０を準共鳴キャビティにする。
種々の実施形態では、距離３５２が約０．１０メートル〜約１．０メートルの範囲内であるが、この距離はより小さくすることもより大きくすることもできる。一実施形態によれば、距離３５２がＲＦサブシステム３１０によって生成されるＲＦ信号の１波長未満である。換言すれば、上述したように、キャビティ３６０は準共鳴キャビティである。一部の実施形態では、距離３５２がＲＦ信号の１波長の約半分未満である。他の実施形態では、距離３５２がＲＦ信号の１波長の約４分の１未満である。さらに他の実施形態では、距離３５２がＲＦ信号の１波長の約８分の１未満である。さらに他の実施形態では、距離３５２がＲＦ信号の１波長の約５０分の１未満である。さらに他の実施形態では、距離３５２がＲＦ信号の１波長の約１００分の１未満である。
一般に、より低い動作周波数（例えば、周波数１０MHz〜１００MHz）用に設計されたシステム３００は、１波長のより小さい割合である距離３５２を有するように設計することができる。例えば、システム３００を、約１０MHzの動作周波数（約３０メートルの波長に相当する）を有するＲＦ信号を生成するように設計し、距離３５２を約０．５メートルであるように選択すると、距離３５２はＲＦ信号の１波長の６０分の１になる。逆に、システム３００を約３００MHzの動作周波数（約１メートルの波長に相当する）用に設計し、距離３５２を約０．５メートルであるように選択すると、距離３５２はＲＦ信号の１波長の約半分になる。
動作周波数、及び電極３４０と格納構造３６６との間の距離３５２を、準共鳴内部キャビティ３６０を規定するように選択することにより、第１電極３４０と格納構造３６６とが容量結合される。より具体的には、第１電極３４０はコンデンサの第１極板（プレート）に例えることができ、格納構造３６６はコンデンサの第２極板に例えることができ、負荷３６４、障壁３６２、及びキャビティ３６０内の空気はコンデンサの誘電体に例えることができる。従って、本明細書では第１電極３４０を代わりに「陽極（アノード）」と称することがあり、本明細書では格納構造３６６を代わりに「陰極（カソード）」と称することがある。
基本的に、第１電極３４０と格納構造３６６との間の電圧がキャビティ３６０内の負荷３６４を加熱する。種々の実施形態によれば、一実施形態では、ＲＦサブシステム３１０はＲＦ信号を発生して電極３４０と格納構造３６６との間に約９０ボルト〜約３，０００ボルトの範囲内の電圧を発生するように構成され、あるいは他の実施形態では、約３，０００ボルト〜約１０，０００ボルトの範囲内の電圧を発生するように構成されているが、上記システムは、より低い電圧またはより高い電圧を電極３４０と格納構造３６６との間に生成するように構成することもできる。
一実施形態では、第１電極３４０は、第１整合回路３３４、可変インピーダンス整合回路網３７０、及び導体伝送経路を通してＲＦ信号源３２０に電気結合されている。第１整合回路３３４は、ＲＦ信号源３２０のインピーダンス（例えば、１０オーム未満）から中間インピーダンス（例えば、５０オーム、７５オーム、または他の何らかの値）へのインピーダンス変換を実行するように構成されている。一実施形態によれば、導体伝送経路は、直列に接続された複数の導体３２８−１、３２８−２、及び３２８−３を含み、これらの導体を集合的に伝送経路３２８と称する。一実施形態によれば、導体伝送経路３２８は「不平衡な」経路であり、不平衡ＲＦ信号（即ち、接地を基準とする単一のＲＦ信号）を伝えるように構成されている。一部の実施形態では、１つ以上のコネクタ（図示しないが、各々がオス及びメスのコネクタ部分を有する）を伝送経路３２８上に電気結合することができ、伝送経路３２８におけるこれらのコネクタ間の部分は同軸ケーブルまたは他の適切なコネクタを具えることができる。こうした接続を図７に示して後に説明する（例えば、コネクタ７３６、７３８、及びコネクタ７３６、７３８間の同軸ケーブルのような導体７２８−３を含む）。
後により詳細に説明するように、可変インピーダンス整合回路３７０は、上記の中間インピーダンスから、負荷３６４によって（例えば、約１０００オーム〜約４０００オーム以上のような何百または何千オームのオーダーで）変化した解凍キャビティ３２０の入力インピーダンスへのインピーダンス変換を実行するように構成されている。一実施形態では、可変インピーダンス整合回路網３７０が受動構成部品（例えば、インダクタ、コンデンサ、抵抗器）の回路網を含む。
１つ以上の特定実施形態によれば、可変インピーダンス整合回路網３７０は、複数の固定値の集中インダクタ（集中定数のインダクタ）（例えば、インダクタ４１２〜４１６（図４Ａ））を含み、これらのインダクタはキャビティ３６０内に配置され、第１電極３４０に電気結合されている。それに加えて、可変インピーダンス整合回路網３７０は複数の可変インダクタンス回路網（例えば、回路網４１０、４１１、５００（図４Ａ、５Ａ））を含み、これらの回路網はキャビティ３６０の内部にも外部にも配置することができる。他のより具体的な実施形態によれば、可変インピーダンス整合回路３７０は複数の可変容量回路網（例えば、回路網４４２、４４６、５４０（図４Ａ、５Ａ））を含み、これらの回路網はキャビティ３６０の内部にも外部にも配置することができる。可変インダクタンス回路網または可変容量回路網の各々によって提供されるインダクタンス値または容量値は、システム・コントローラ３１２からの制御信号を用いて規定され、これについては後により詳細に説明する。いずれにせよ、可変インピーダンス整合回路網３７０の状態を、解凍動作の経過と共に、常に変化するキャビティ＋負荷のインピーダンスに動的に整合するように変化させることによって、解凍動作中の負荷インピーダンスの変動にかかわらず、負荷３６４によって吸収されるＲＦ電力の量を高いレベルに維持することができる。
一実施形態によれば、ＲＦ信号源３２６がＲＦ信号発生器及び（例えば、１つ以上の電力増幅段３２４、３２５を含む）電力増幅器を含む。システム・コントローラ３１２によって接続部３１４を通して供給される制御信号に応答して、ＲＦ信号発生器３２２は、ＩＳＭ（industrial, scientific, and medical：工業、科学、医療用）帯域内の周波数を有する振動電気信号を生成するように構成されているが、他の周波数帯域の動作をサポートするようにシステムを修正することもできる。種々の実施形態では、異なる電力レベル及び／または異なる周波数の振動信号を生成するように信号発生器３２２を制御することができる。例えば、ＲＦ信号発生器３２２は、約１０．０メガヘルツ（MHz）〜約１００MHzの範囲内、及び／または約１００MHzから約３．０ギガヘルツ（GHz）までの範囲内で振動する信号を生成することができる。いくつかの望ましい周波数は、例えば１３．５６MHz（+/-５パーセント）、２７．１２５MHz（+/-５パーセント）、４０．６８MHz（+/-５パーセント）、及び２．４５MHz（+/-５パーセント）とすることができる。１つの特定実施形態では、例えば、ＲＦ信号発生器３２２が、約４０．６６MHz〜約４０．７０MHzの範囲内で振動する信号を、約１０デシベル・ミリワット（dBm）〜約１５dBmの範囲内の電力レベルで生成することができる。その代わりに、振動の周波数及び／または電力レベルはより低くすることもより高くすることもできる。
図３の実施形態では、上記電力増幅器が駆動増幅段３２４及び最終増幅段３２５を含む。上記電力増幅器は、ＲＦ信号発生器３２２から振動信号を受信し、この信号を増幅して大幅に高い電力の信号を電力増幅器の出力端子に生成するように構成されている。例えば、出力信号は、約１００ワット〜約４００ワット以上の範囲内の電力レベルを有することができる。上記電力増幅器によって加えられるゲイン（利得）は、電源兼バイアス回路３２６によって各増幅段３２４、３２５の各々に供給されるゲートバイアス電圧及び／またはドレイン電源電圧を用いて制御することができる。より具体的には、電源兼バイアス回路３２６は、システム・コントローラ３１２から受信した制御信号に従って、バイアス電圧及び電源電圧を各ＲＦ増幅段３２４、３２５に供給する。
一実施形態では、各増幅段３２４、３２５が、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：field effect transistor）のようなパワートランジスタとして実現され、このパワートランジスタは、入力端子（例えば、ゲートまたは制御端子）及び２つの電流搬送端子（例えば、ソース端子及びドレイン端子）を有する。種々の実施形態では、インピーダンス整合回路（図示せず）を、駆動増幅段３２４の入力（ゲート）端子に、駆動増幅段と最終増幅段３２５との間に、及び／または最終増幅段３２５の出力（例えば、ドレイン）端子に結合することができる。一実施形態では、増幅段３２４、３２５の各トランジスタが横方向拡散金属酸化物半導体ＦＥＴ（ＬＤＭＯＳＦＥＴ：laterally diffused metal oxide semiconductor FET）トランジスタを含む。しかし、これらのトランジスタはいずれの特定の半導体技術に限定されることも意図しておらず、他の実施形態では、各トランジスタは、窒化ガリウム（GaN）トランジスタ、他の種類のＭＯＳＦＥＴトランジスタ、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ：bipolar junction transistor）、または他の半導体技術を利用したトランジスタとして実現することができる。
図３には、電力増幅装置を、他の回路構成要素に特定の方法で結合された２つの増幅段３２４、３２５を含むように示している。他の実施形態では、電力増幅装置が他の増幅トポロジを含むことができ、及び／または、この増幅装置が（例えば、増幅器７２４（図７）の実施形態中に示すように）１つの増幅段のみ、あるいは３つ以上の増幅段を含むことができる。例えば、この電力増幅装置は、シングルエンド増幅器、ドハティ（Doherty）増幅器、スイッチモード電力増幅器（ＳＭＰＡ：Switch Mode Power Amplifier）、または他の種類の増幅器を含むことができる。
解凍キャビティ３６０、及び解凍キャビティ３６０内に配置されたあらゆる負荷（例えば、食品、液体、等）は、電極３４０によってキャビティ３６０内に放射される電磁エネルギー（またはＲＦ電力）に累積的な負荷をもたらす。より具体的には、キャビティ３６０及び負荷３６４はあるインピーダンスをシステムにもたらし、本明細書では「キャビティ＋負荷のインピーダンス」と称する。キャビティ＋負荷のインピーダンスは、解凍動作中に、負荷３６４の温度が増加するに連れて変化する。キャビティ＋負荷のインピーダンスは、ＲＦ信号源３２０と電極３４０との間の導体伝送経路３２８に沿った反射信号電力の大きさに直接的影響を与える。大部分の場合、導体伝送経路３２８に沿ってキャビティ３６０内へ伝達される信号電力の大きさを最大にすること、及び／または導体伝送経路３２８に沿った反射信号対順方向信号の電力比を最小にすることが望ましい。
一実施形態では、ＲＦ信号発生器３２０の出力インピーダンスを、キャビティ＋負荷のインピーダンスに少なくとも部分的に整合させるために、第１整合回路３３４が伝送経路３２８上に電気結合されている。第１整合回路３３４は、種々の構成のいずれをも有することができる。一実施形態によれば、第１整合回路３３４が固定の構成部品（即ち、可変でない要素値を有する構成部品）を含むが、他の実施形態では、第１整合回路３３４が１つ以上の可変の構成部品を含むことができる。例えば、種々の実施形態では、第１整合回路３３４は、インダクタンス／キャパシタンス（ＬＣ）回路網、直列インダクタンス回路網、分路（シャント）インダクタンス回路網、あるいはバンドパス（帯域通過）、ハイパス（高域通過）、及びローパス（低域通過）回路の組合せ、から選択した任意の１つ以上の回路を含むことができる。基本的に、固定の整合回路３３４は、ＲＦ信号発生器３２０の出力インピーダンスとキャビティ＋負荷のインピーダンスとの間の中間的レベルまでインピーダンスを上昇させるように構成されている。
図１５に関連して後に説明するように、多数の種類の食品負荷のインピーダンスは温度に対して幾分予測可能な様式で変化する、というのは、食品負荷は凍結状態から解凍状態へ変化するからである。一実施形態によれば、電力検出回路３３０からの反射電力測定値（及び一部の実施形態では順方向電力測定値）を用いて、システム・コントローラ３１２は、解凍動作中にキャビティ＋負荷のインピーダンスの変化率が、負荷３６４が摂氏０°に近付いていることを示す時点を識別するように構成され、この時点でシステム・コントローラ３１２は解凍動作を終了させることができる。
一実施形態によれば、電力検出回路３３０が、伝送経路３２８上の、ＲＦ信号源３２０の出力端子と電極３４０との間に結合されている。特定実施形態では、電力検出回路３３０がＲＦサブシステム３１０の一部分を形成し、一実施形態では、電力検出回路３３０が、第１整合回路３３４の出力端子と可変インピーダンス整合回路網３７０の入力端子との間の導体３２８−２に結合されている。代案の実施形態では、電力検出回路３３０を、ＲＦ信号源３２０の出力端子と第１整合回路３３４の入力端子との間にある伝送経路３２８の一部分３２８−１に結合することができ、あるいは、可変インピーダンス整合回路網３７０の出力端子と第１電極３４０との間にある伝送経路３２８の一部分３２８−３に結合することができる。
電力検出回路３３０は、どこに結合されても、ＲＦ信号源３２０と電極３４０との間の伝送経路３２８に沿って進む反射信号（即ち、電極３４０からＲＦ信号源３２０に向かう方向に進む反射ＲＦ信号）の電力を監視し、測定し、さもなければ検出するように構成されている。一部の実施形態では、電力検出回路３３０は、ＲＦ信号源３２０と電極３４０との間の伝送経路３２８に沿って進む順方向信号（即ち、ＲＦ信号源３２０から電極３４０に向かう方向に進む順方向ＲＦ信号）の電力を検出するようにも構成されている。接続部３３２を通して、電力検出回路３３０は、反射信号電力（及び一部の実施形態では順方向信号電力）の大きさをシステム・コントローラ３１２に伝える信号を、システム・コントローラ３１２に供給する。順方向信号電力の大きさ及び反射信号電力の大きさを共に伝える実施形態では、システム・コントローラ３１２は、反射信号電力対順方向信号電力の比率、またはＳ１１パラメータ、あるいはＶＳＷＲ値を計算することができる。以下でより詳細に説明するように、反射信号電力の大きさが反射信号電力の閾値を超えると、または反射信号電力対順方向信号電力の比率がＳ１１パラメータの閾値を超えると、あるいはＶＳＷＲ値がＶＳＷＲの閾値を超えると、このことは、システム３００がキャビティ＋負荷のインピーダンスに十分に整合していないこと、及びキャビティ３６０内の負荷３６４によるエネルギー吸収が準最適であり得ることを示す。こうした状況では、システム・コントローラ３１２は、反射信号電力、Ｓ１１パラメータ、またはＶＳＷＲ値を所望レベルに向けて、あるいは所望レベル未満に（例えば、反射信号電力の閾値、及び／または反射信号電力対順方向信号電力の比率の閾値、及び／またはＶＳＷＲの閾値未満に）追い込むように、可変整合回路網３７０の状態を変化させるプロセスを調整し、これにより、許容可能な整合を再確立し、負荷３６４によるより最適なエネルギー吸収を促進する。
より具体的には、システム・コントローラ３１２は、制御信号を、制御経路３１６を通して可変整合回路３７０に供給することができ、これらの制御信号は、可変整合回路３７０に、回路内の１つ以上の構成部品のインダクタンス値、容量値、及び／または抵抗値を変化させ、これにより、回路３７０によって行われるインピーダンス変換を調整する。可変整合回路３７０の設定を調整することは、反射信号電力の大きさを所望通りに減少させ、このことは、Ｓ１１パラメータの大きさを減少させて負荷３６４によって吸収される電力を増加させることに相当する。
上述したように、解凍キャビティ３６０＋負荷３６４の入力インピーダンスに整合するように可変インピーダンス整合回路網３７０を用いて、負荷３６４内へのＲＦ電力伝達を可能な範囲で最大にする。解凍キャビティ３６０及び負荷３６４の初期インピーダンスは、解凍動作の開始時には正確に知ることができないことがある。さらに、負荷３６４のインピーダンスは、解凍動作中に、負荷３６４が加温されるに連れて変化する。一実施形態によれば、システム・コントローラ３１２は制御信号を可変インピーダンス整合回路網３７０に供給することができ、これらの制御信号は、可変インピーダンス整合回路網３７０の状態の変化を生じさせる。このことは、システム・コントローラ３１２が、解凍動作の開始時に可変インピーダンス整合回路網３７０の初期状態を確立することを可能にし、解凍動作の開始時には、反射電力対順方向電力の比率が比較的低く、従って負荷３６４によるＲＦ電力の吸収が比較的高い。それに加えて、このことは、システム・コントローラ３１２が、負荷３６４のインピーダンスの変化にかかわらず解凍動作全体を通して十分な整合を維持することができるように、可変インピーダンス整合回路網３７０の状態を変更することを可能にする。
可変整合回路網３７０用の構成の非限定的な例を図４Ａ、４Ｂ、５Ａ、及び５Ｂに示す。例えば、種々の実施形態では、回路網３７０は、インダクタンス／容量（ＬＣ）回路網、インダクタンスのみの回路網、容量のみの回路網、あるいはバンドパス、ハイパス、及びローパス回路の組合せから選択した任意の１つ以上の回路を含むことができる。一実施形態では、可変整合回路網３７０がシングルエンド回路網（例えば、回路網４００、４４０（図４Ａ、４Ｂ））を含む。可変インピーダンス整合回路網によって提供されるインダクタンス、容量、及び／または抵抗の値は、回路網３７０によって行われるインピーダンス変換に影響を与え、システム・コントローラ３１２からの制御信号を用いて確立され、これについては後により詳細に説明する。いずれにせよ、可変整合回路網３７０の状態を、解凍動作の経過と共に、常に変化するキャビティ３６０＋キャビティ３６０内の負荷３６４のインピーダンスに動的に整合するように変化させることによって、解凍動作全体を通してシステムを効率的に高いレベルに維持することができる。
可変整合回路網３７０は、多種多様な回路構成のいずれを有することもでき、こうした構成の非限定的な例を図４Ａ、４Ｂ、５Ａ、及び５Ｂに示す。一実施形態によれば、図４Ａ及び５Ａに例示するように、可変インピーダンス整合回路網３７０は、受動構成部品のシングルエンド回路網を含むことができ、より具体的には、固定値のインダクタ（例えば、集中誘導性構成部品）及び可変インダクタ（または可変インダクタンス回路網）を含むことができる。他の実施形態によれば、図４Ｂ及び５Ｂに例示するように、可変インピーダンス整合回路網３７０は受動構成部品のシングルエンド回路網を含むことができ、より具体的には、可変コンデンサの回路網（または可変容量回路網）を含むことができる。本明細書中に用いる「インダクタ」とは、ディスクリート（個別部品の）インダクタ、あるいは介在する他の種類の構成部品（例えば、抵抗器またはコンデンサ）なしに互いに電気結合された一組のインダクタ構成部品を意味する。同様に、「コンデンサ」とは、ディスクリートのコンデンサ、あるいは介在する他の種類の構成部品（例えば、抵抗器またはインダクタ）なしに互いに電気結合された一組の容量性構成部品を意味する。
まず、可変インダクタンスのインピーダンス整合回路網の実施形態を参照すれば、図４Ａは、一実施解体によるシングルエンド可変インピーダンス整合回路網４００（例えば、可変インピーダンス整合回路網３７０（図３））の概略図である。以下でより詳細に説明するように、可変インピーダンス整合回路網３７０は基本的に次の２つの部分を有する：１つの部分はＲＦ信号源（または電力増幅器の最終段）に整合し；他の部分はキャビティ＋負荷に整合する。
一実施形態によれば、可変インピーダンス整合回路網４００は、入力ノード４０２、出力ノード４０４、第１及び第２可変インダクタンス回路網４１０、４１１、及び複数の固定値のインダクタ４１２〜４１５を含む。解凍システム（例えば、システム３００（図３））に内蔵されると、入力ノード４０２はＲＦ信号源（例えば、ＲＦ信号源３２０（図３））の出力端子に電気結合され、出力ノード４０４は解凍キャビティ（例えば、解凍キャビティ３６０（図３））内の電極（例えば、第１電極３４０（図３））に電気結合される。
一実施形態では、入力ノード４０２と出力ノード４０４との間の可変インピーダンス整合回路網４００が、直列結合された第１及び第２集中インダクタ４１２、４１４を含む。一実施形態では、第１及び第２集中インダクタ４１２、４１４はサイズ及びインダクタンス値が共に比較的大きい、というのは、これらのインダクタは比較的低い周波数（例えば、約４０．６６MHz〜約４０．７０MHz）及び比較的大きい電力（例えば、約５０ワット（W）〜約５００W）の動作用に設計することができるからである。例えば、インダクタ４１２、４１４が約２００ナノヘンリー（nH）〜約６００nHの範囲内の値を有することができるが、他の実施形態では、それらの値をより低くすること、及び／またはより高くすることができる。
第１可変インダクタンス回路網４１０は第１の分路インダクタンス回路網であり、入力ノード４０２と接地基準端子（例えば、接地された格納構造３６６（図３））との間に結合されている。一実施形態によれば、第１可変インダクタンス回路網４１０は、第１整合回路（例えば、回路３３４（図３））によって変化したＲＦ信号源（例えば、ＲＦ信号源３２０（図３））のインピーダンスに整合するように構成可能であり、あるいは、より具体的には、第１整合回路（例えば、回路３３４（図３））によって変化した第１段の電力増幅器（例えば、増幅器３２５（図３））のインピーダンスに整合するように構成可能である。従って、第１可変インダクタンス回路網４１０は、可変インピーダンス整合回路網４００の「ＲＦ信号源整合部分」と称することができる。一実施形態によれば、そして図５に関連してより詳細に説明するように、第１可変インダクタンス回路網４１０は誘導性構成部品の回路網を含み、これらの誘導性構成部品どうしを選択的に結合して約１０nH〜約４００nHの範囲内のインダクタンスを提供することができるが、この範囲はより低いインダクタンス値またはより高いインダクタンス値へ拡張することもできる。
これとは対照的に、可変インピーダンス整合回路網４００の「キャビティ整合部分」は第２の分路インダクタンス回路網４１６によって提供され、第２の分路インダクタンス回路網４１６は、第１及び第２集中インダクタ４１２、４１４と接地基準端子との間に結合されている。一実施形態によれば、第２の分路インダクタンス回路網４１６は、直列結合された第３集中インダクタ４１３及び第２可変インダクタンス回路網４１１を含み、第３集中インダクタ４１３と第２可変インダクタンス回路網４１１との間に中間ノード４２２を有する。第２可変インダクタンス回路網４１１の状態を変化させて複数のインダクタンス値を提供することができるので、第２の分路インダクタンス回路網４１６は、キャビティ＋負荷（例えば、キャビティ３６０＋負荷３６４（図３））のインピーダンスに整合するように構成可能である。例えば、インダクタ４１３は、約４００nH〜約８００nHの範囲内の値を有することができるが、他の実施形態では、その値をより低くすること及び／またはより高くすることができる。一実施形態によれば、そして図５に関連してより詳細に説明するように、第２可変インダクタンス回路網４１１は誘導性構成部品の回路網を含み、これらの誘導性構成部品どうしを選択的に結合して約５０nH〜約８００nHの範囲内のインダクタンスを提供することができるが、この範囲はより低いインダクタンス値またはより高いインダクタンス値へ拡張することもできる。
最後に、可変インピーダンス整合回路網４００は、出力ノード４０４と接地基準端子との間に結合された第４集中インダクタ４１５を含む。例えば、インダクタ４１５は約４００nH〜約８００nHの範囲内の値を有することができるが、他の実施形態では、その値をより低くすること、及び／またはより高くすることができる。
図１２Ａに関連してより詳細に説明するように、集中インダクタ４１２〜４１５の集合４３０は、少なくとも部分的にキャビティ（例えば、キャビティ３６０（図３））内に物理的に配置された、あるいは少なくとも格納構造（例えば、格納構造３６６（図３））の境界内にあるモジュールの一部分を形成することができる。このことは、集中インダクタ４１２〜４１５によって生成される放射が、周囲環境内へ外部放射されるのではなく、システム内に安全に包含されることを可能にする。これとは対照的に、種々の実施形態では、可変インダクタンス回路網４１０、４１１はキャビティまたは格納構造内に含めることも含めないこともできる。
一実施形態では、図４Ａの可変インピーダンス整合回路網４００の実施形態が「インダクタのみ」を含んで、解凍キャビティ３６０＋負荷３６４の入力インピーダンスの整合を行う。従って、回路網４００は「インダクタのみ」の整合回路網と考えることができる。本明細書中に用いる「インダクタのみ」または「インダクタだけ」は、可変インピーダンス整合回路網の構成部品を記述する際には、この回路網が有意な抵抗値を有するディスクリート抵抗器、または有意な容量値を有するディスクリート・コンデンサを含まないことを意味する。一部の場合には、上記整合回路網の構成部品間の導体伝送線が最小の抵抗を有することができ、及び／または、最小の寄生容量が回路網内に存在することができる。こうした最小の抵抗及び／または最小の寄生容量は、「インダクタのみ」の回路網の実施形態を、抵抗器及び／またはコンデンサも含む整合回路網に変換するものとして解釈するべきでない。しかし、可変インピーダンス整合回路網が、異なるように構成されたインダクタのみの整合回路、及び、ディスクリート・インダクタ、ディスクリート・コンデンサ、及び／またはディスクリート抵抗器の組合せを含む整合回路網を含むことができることは、当業者の理解する所である。図６に関連してより詳細に説明するように、「インダクタのみ」の整合回路網は、その代わりに、誘導性構成部品を専ら、あるいは主として用いて容量性負荷のインピーダンス整合を可能にする整合回路網として定義することができる。
図５Ａは、一実施形態による可変インダクタンス回路網５００の概略図であり、可変インダクタンス回路網５００は可変インピーダンス整合回路（例えば、可変インピーダンス整合回路４１０及び／または４１１（図４Ａ））に内蔵することができる。回路網５００は、入力ノード５３０、出力ノード５３２、及び複数Ｎ個のディスクリート・インダクタ５０１〜５０４を含み、ディスクリート・インダクタ５０１〜５０４は入力ノード５３０と出力ノード５３２との間に互いに直列に結合され、ここのＮは２〜１０以上の整数とすることができる。それに加えて、回路網５００は複数Ｎ個のバイパススイッチ５１１〜５１４を含み、各スイッチ５１１〜５１４は、インダクタ５０１〜５０４のうちの１つの端子間に並列に結合されている。スイッチ５１１〜５１４は、例えば、トランジスタ、機械式リレー、または機械スイッチとして実現することができる。各スイッチ５１１〜５１４の導通状態（即ち、開または閉）は、システム・コントローラ（例えば、システム・コントローラ３１２（図３））からの制御信号５２１〜５２４により制御される。
インダクタ／スイッチの並列結合毎に、（インダクタに）対応するスイッチが開または非導通状態である際には、ほとんど全部の電流がインダクタを通って流れ、スイッチが閉または導通状態である際には、ほとんど全部の電流がスイッチを通って流れる。例えば、図５Ａに示すように全部のスイッチ５１１〜５１４が開である際には、入力ノード５３０と出力ノード５３２との間を流れる電流のほとんど全部が直列のインダクタ５０１〜５０４を通って流れる。この構成は、回路網５００の最大インダクタンス状態（即ち、入力ノード５３０と出力ノード５３２との間に最大のインダクタンス値が存在する回路網５００の状態）を表す。逆に、全部のスイッチ５１１〜５１４が閉である際には、入力ノード５３０と出力ノード５３２との間を流れる電流のほとんど全部が、その代わりに、インダクタ５０１〜５０４をバイパス（迂回）してスイッチ５１１〜５１４、及びノード５３０、５３２とスイッチ５１１〜５１４との間の導体相互接続部を通って流れる。この構成は、回路網５００の最小インダクタンス状態（即ち、最小のインダクタンス値が入力ノード５３０と出力ノード５３２との間に存在する回路網５００の状態）を表す。しかし、実際には、最小インダクタンス状態では、スイッチ５１１〜５１４、及びノード５３０、５３２とスイッチ５１１〜５１４との間の導体相互接続部の累積インダクタンスに起因する「微量の」インダクタンスが存在する。例えば、最小インダクタンス状態では、可変インダクタンス回路網５００における微量インダクタンスは約１０nH〜約５０nHの範囲内であり得るが、微量インダクタンスはより小さくもより大きくもなり得る。より大きい、任意の所定の回路網状態における微量インダクタンスが、回路網５００を通る電流を主に伝える一連の導体及びスイッチのインダクタンスの総和である場合に、より小さい、あるいはほぼ同様の微量インダクタンスは、他の回路網状態の各々に特有のものとすることもできる。
全部のスイッチ５１１〜５１４が開である最大インダクタンス状態から始まって、システム・コントローラは制御信号５２１〜５２４を供給し、これらの信号は、スイッチ５１１〜５１４の任意の組合せの閉状態を生じさせて、対応するインダクタ５０１〜５０４の組合せをバイパスさせることによって回路網５００のインダクタンスを低減することができる。一実施形態では、各インダクタ５０１〜５０４がほぼ同じインダクタンス値を有し、本明細書では正規化値Ｉと称する。例えば、各インダクタ５０１〜５０４は、約１０mH〜約２００mHの範囲内の値、あるいは他の何らかの値を有することができる。こうした実施形態では、回路網５００における最大（即ち、全部のスイッチ５１１〜５１４が開状態である際の）インダクタンス値は、約Ｎ×Ｉ＋（回路網５００が最大インダクタンス状態にある際に回路網５００内に存在し得るあらゆる微量インダクタンス）になる。任意のｎ個のスイッチが閉状態である際には、回路網５００におけるインダクタンス値が約(Ｎ−ｎ)×Ｉ（＋微量インダクタンス）になる。こうした実施形態では、回路網５００の状態は、Ｎ＋１通りのインダクタンス値のいずれかを有するように構成することができる。
代案実施形態では、インダクタ５０１〜５０４が互いに異なる値を有することができる。例えば、入力ノード５３０から出力ノード５３２に向かって移動すれば、第１インダクタ５０１は正規化インダクタンス値Ｉを有することができ、系列内で後続する各インダクタ５０２〜５０４はより大きい、あるいはより小さいインダクタンス値を有することができる。例えば、後続する各インダクタ５０２〜５０４は、上流の直近のインダクタ５０１〜５０３のインダクタンス値の倍数である（例えば、約２倍の）インダクタンス値を有することができるが、その差は必ずしも整数倍である必要はない。こうした実施形態では、回路網５００の状態は２N通りのインダクタンス値のいずれかを有するように設定することができる。例えば、Ｎ＝４であり、各インダクタ５０１〜５０４が異なる値を有する際には、回路網５００は１６通りのインダクタンス値のいずれかを有するように設定することができる。例えば、限定目的ではないが、インダクタ５０１がＩの値を有するものと仮定すれば、インダクタ５０２は２×Ｉの値を有し、インダクタ５０３は４×Ｉの値を有し、インダクタ５０４は８×Ｉの値を有する。以下の表１は、回路網５００がとり得る１６通りの状態の全部についての合計インダクタンス値を示す（微量インダクタンスは考慮しない）：
再び図４Ａを参照すれば、可変インダクタンス回路網４１０の実施形態を、上述した例の特性を有する（即ち、Ｎ＝４であり、後続する各インダクタは先行するインダクタの約２倍のインダクタンスを有する）可変インダクタンス回路網５００の形式で実現することができる。最小インダクタンス状態における微量インダクタンスが約１０mHであるものと仮定し、回路網４１０によって実現可能なインダクタンス値の範囲が約１０nH（微量インダクタンス）〜約４００nHであるものと仮定すれば、インダクタ５０１〜５０４の値はそれぞれ、例えば約３０nH、約５０nH、約１００nH、及び約２００nHとすることができる。同様に、可変インダクタンス回路網４１１の実施形態を同じ方法で実現する場合、そして、微量インダクタンスが約５０nHであり、回路網４１１によって実現可能なインダクタンス値の範囲が約５０nH（微量インダクタンス）〜約８００nHであるものと仮定すれば、インダクタ５０１〜５０４の値はそれぞれ、例えば約５０nH、約１００nH、約２００nH、及び約４００nHとすることができる。もちろん、４つのインダクタ５０１〜５０４よりも多数または少数のインダクタを、可変インダクタンス回路網４１０、４１１のいずれにも含めることができ、各回路網４１０、４１１内のインダクタは異なる値を有することができる。
上記の実施形態は、回路網５００内のスイッチ付きインダクタンスの数が４に等しいこと、及び各インダクタ５０１〜５０４がＩの何らかの倍数である値を有することを規定しているが、可変インダクタンス回路網の代案実施形態は、４つよりも多数または少数のインダクタ、インダクタの異なる相対値、異なる数の可能な回路網状態、及び／または異なるインダクタの構成（例えば、異なるように接続された、並列及び／または直列結合されたインダクタの組）を有することができる。どちらにしても、可変インダクタンス回路網を解凍システムのインピーダンス整合回路網内に設けることによって、解凍システムは、解凍動作中に存在する常に変化するキャビティの入力インピーダンスにより良好に整合することができる。
図４Ｂは、一実施形態によるシングルエンド可変容量整合回路網４４０（例えば、可変インピーダンス整合回路網３７０（図３））の概略図であり、シングルエンド可変容量整合回路網４４０は、可変インダクタンスのインピーダンス整合回路網４００の代わりに実現することができる。一実施形態によれば、可変インピーダンス整合回路４４０は、入力ノード４０２、出力ノード４０４、第１及び第２可変容量回路網４４２、４４６、及び少なくとも１つのインダクタ４５４を含む。解凍システム（例えば、システム３００（図３））に内蔵されると、入力ノード４０２はＲＦ信号源（例えば、ＲＦ信号源３２０（図３））の出力端子に電気結合され、出力ノード４０４は、解凍キャビティ（例えば、解凍キャビティ３６０（図３））内の電極（例えば、第１電極３４０（図３））に電気結合される。
一実施形態では、入力ノード４０２と出力ノード４０４との間の可変インピーダンス整合回路網４４０が、インダクタ４５４に直列に結合された第１可変容量回路網４４２、及び中間ノード４５１と接地基準端子（例えば、接地された格納構造３６６（図３））との間に結合された第２可変容量回路網４４６を含む。一実施形態では、インダクタ４５４は、比較的低い周波数（例えば、約４０．６６MHz〜約４０．７０MHz）及び比較的大きい電力（例えば、約５０W〜約５００W）の動作用に設計することができる。例えば、インダクタ４５４は約２００nH〜約６００nHの範囲内の値を有することができるが、他の実施形態では、その値をより低くすること及び／またはより高くすることができる。一実施形態によれば、インダクタ４５４は固定値の集中インダクタ（例えば、コイル）である。他の実施形態では、インダクタ４５４のインダクタンス値を可変にすることができる。
第１可変容量回路網４４２は入力ノード４０２と中間ノード４５１との間に結合され、第１可変容量回路網４４２は、可変インピーダンス整合回路網４４０の「ＲＦ信号源整合部分」と称することができる。一実施形態によれば、第１可変容量回路網４４２は、第１可変コンデンサ４４４に並列に結合された第１固定値コンデンサ４４３を含む。一実施形態では、第１固定値コンデンサ４４３が約１ピコファラッド（pF）〜約１００pFの容量を有することができる。図５Ｂに関連してより詳細に説明するように、第１可変コンデンサ４４４は容量性構成部品の回路網を含むことができ、これらの容量性構成部品どうしを選択的に結合して０pF〜約１００pFの範囲内の容量を提供することができる。従って、第１可変容量回路網４４２によって提供される合計容量値は約１pF〜約２００pFの範囲内にすることができるが、この範囲はより低い容量値またはより高い容量値へ拡張することもできる。
可変インピーダンス整合回路網４４０の「分路整合部分」は第２可変容量回路網４４６によって提供され、第２可変容量回路網４４６は、（第１可変容量回路網４４２と集中インダクタ４５４との間に配置された）ノード４５１と接地基準端子との間に結合されている。一実施形態によれば、第２可変容量回路網４４６は、第２可変コンデンサ４４８に並列に結合された第２固定値コンデンサ４４７を含む。第２固定値コンデンサ４４７は約１pF〜約１００pFの範囲内の容量値を有することができる。図５Ｂに関連してより詳細に説明するように、第２可変コンデンサ４４８は容量性構成部品の回路網を含むことができ、これらの容量性構成部品どうしを選択的に結合して０pF〜約１００pFの範囲内の容量を提供することができる。従って、第２可変容量回路網４４６によって提供される合計容量値は約１pF〜約２００pFの範囲内にすることができるが、この範囲はより低い容量値またはより高い容量値へ拡張することもできる。第１及び第２可変容量回路網４４２、４４６の状態を変化させて複数の静電容量値を提供することができ、従って、これらの状態は、キャビティ＋負荷（例えば、キャビティ３６０＋負荷３６４、図３）のインピーダンスをＲＦ信号源（例えば、ＲＦ信号源３２０、図３）に最適に整合させるように設定可能にすることができる。
図５Ｂは、一実施形態によるシングルエンド可変容量回路網５４０の概略図であり、シングルエンド可変容量回路網５４０は可変インピーダンス整合回路網に（例えば、可変コンデンサ４４４、４４８（図４Ｂ）の例毎に）内蔵することができる。回路網５４０は、入力ノード５３１、出力ノード５３３、及び複数Ｎ個のディスクリート・コンデンサ５４１〜５４４を含み、これらのディスクリート・コンデンサは入力ノード５３１と出力ノード５３３との間に互いに並列に結合され、ここにＮは２〜１０以上の整数とすることができる。それに加えて、回路網５４０は複数Ｎ個のバイパススイッチ５５１〜５５４を含み、各スイッチ５５１〜５５４はコンデンサ５４１〜５４４のうちの１つの一方の端子に直列に結合されている。スイッチ５５１〜５５４は、例えば、トランジスタ、機械式リレー、または機械スイッチとして実現することができる。各スイッチ５５１〜５５４の導通状態（即ち、開または閉）は、システム・コントローラ（例えば、システム・コントローラ３１２（図３））からの制御信号５６１〜５６４により制御される。図５Ｂに示す実施形態では、並列結合された各分岐内で、単一のスイッチが各コンデンサの一方の端子に接続され、スイッチが結合される方の端子は、一連の並列結合されたコンデンサ５４１〜５４４を通して見れば（例えば、コンデンサ５４１及び５４３では）下側の端子と（例えば、コンデンサ５４２及び５４４では）上側の端子との間で交互する。代案実施形態では、スイッチが結合される方の端子を、回路網全体を通して同じにすることができ（例えば、各スイッチは、並列結合された各分岐内の上側端子または下側端子（の一方）に結合されるが、その両方には結合されない）あるいは、２つのスイッチを、並列結合された各分岐内の上側及び下側端子の両方に結合することができる。後者の実施形態では、各コンデンサに結合された２つのスイッチを同期された様式で制御して開閉することができる。
図示する実施形態では、各コンデンサ／スイッチの直列結合毎に、当該コンデンサに対応するスイッチが閉または導通状態である際には、ほとんど全部の電流がコンデンサを通って流れ、当該スイッチが開または非導通状態である際には、コンデンサを通って流れる電流はほぼ０である。例えば、図５Ｂに示すように全部のスイッチ５５１〜５５４が閉である際には、入力ノード５３１と出力ノード５３３との間を流れる電流のほとんど全部がコンデンサ５４１〜５４４の並列結合を通って流れる。この構成は、回路網５４０の最大容量状態（即ち、最大の容量値が入力ノード５３１と出力ノード５３３との間に存在する回路網５４０の状態）を表す。逆に、全部のスイッチ５５１〜５５４が開である際には、入力ノード５３１と出力ノード５３３との間を流れる電流はほぼ０である。この構成は、回路網５４０の最小容量状態（即ち、入力ノード５３１と出力ノード５３３との間に最小の容量値が存在する状態）を表す。
全部のスイッチ５５１〜５５４が閉である最大容量状態から始まって、システム・コントローラは制御信号５６１〜５６４を供給し、これらの制御信号は、スイッチ５５１〜５５４の任意の組合せの開状態を生じさせて、対応するコンデンサ５４１から５４４の組合せを切り離すことによって回路網５４０の容量を低減することができる。一実施形態では、各コンデンサ５４１〜５４４がほぼ同じ容量値を有し、本明細書では正規化値Ｊと称する。例えば、各コンデンサ５４１〜５４４は、約１pF〜約２５pFの範囲内の値、あるいは他の何らかの値を有することができる。こうした実施形態では、回路網５４０における最大（即ち、全部のスイッチ５５１〜５５４が閉状態である際の）容量値は約Ｎ×Ｊになる。任意のｎ個のスイッチが開状態である際には、回路網５４０における容量値が約(Ｎ−ｎ)×Ｊになる。こうした実施形態では、回路網５４０の状態はＮ＋１通りの容量値のいずれかを有するように構成することができる。
代案実施形態では、コンデンサ５４１〜５４４が互いに異なる値を有することができる。例えば、入力ノード５３１から出力ノード５３３に向かって移動すれば、第１コンデンサ５４１は正規化容量値Ｊを有することができ、系列内で後続する各コンデンサ５４２〜５４４は、より大きい、あるいはより小さい容量値を有することができる。例えば、後続する各コンデンサ５４２〜５４４は、上流の直近のコンデンサ５４１〜５４３の容量値の倍数である（例えば、約２倍の）容量値を有することができるが、その差は必ずしも整数倍である必要はない。こうした実施形態では、回路網５４０の状態は２N通りの容量値のいずれかを有するように構成することができる。例えば、Ｎ＝４であり、各コンデンサ５４１〜５４４が異なる値を有する際には、回路網５４０は１６通りの容量値のいずれかを有するように構成することができる。例えば、限定目的ではないが、コンデンサ５４１がＪの値を有するものと仮定すれば、コンデンサ５４２は２×Ｊの値を有し、コンデンサ５４３は４×Ｊの値を有し、コンデンサ５４４は８×Ｊの値を有する。回路網５４０がとり得る１６通りの状態の全部についての合計容量値は、（Ｉの値をＪの値に取り換え、「開」と「閉」の記号表示を逆にすることを除いては）上記の表１と同様の表によって表すことができる。
図６はスミスチャート６００の例であり、可変インピーダンス整合回路網（例えば、回路網３７０、４００（図３、４Ａ））の実施形態における複数のインダクタンスが、入力キャビティのインピーダンスをＲＦ信号源に整合させることができる様子を示す。図示していないが、可変インピーダンス整合回路網（例えば、回路網３７０、４４０（図３、４Ａ））の実施形態における複数の容量が、入力キャビティのインピーダンスをＲＦ信号源に同様に整合させることができる。スミスチャート６００の例は、システムが５０オーム系であり、ＲＦ信号源の出力が５０オームであるものと仮定する。本明細書中の記載に基づけば、このスミスチャートを、異なる特性インピーダンスを有するシステム及び／または信号源用に修正する方法は、当業者の理解する所である。
スミスチャート６００では、点６０１は、負荷（例えば、キャビティ３６０＋負荷３６４（図３））が（例えば、解凍動作の開始時に）可変インピーダンス整合回路網(例えば)、回路網３７０、４００（図３、４Ａ）によって提供される整合なしに配置される点に相当する。スミスチャート６００の右下の四分円内の負荷点６０１の位置によって示されるように、負荷は容量性負荷である。一実施形態によれば、可変インピーダンス整合回路網の分路及び直列インダクタンスが、実質的に容量性の負荷インピーダンスを最適な整合点６０６（例えば、５０オーム）に向けて連続的に移動させ、整合点６０６では、負荷へのＲＦエネルギー伝達が最小の損失で発生することができる。より具体的には、そして図４Ａも参照すれば、分路インダクタンス４１５がインピーダンスを点６０２へ移動させ、直列インダクタンス４１４がインピーダンスを点６０３へ移動させ、分路インダクタンス４１６がインピーダンスを点６０４へ移動させ、直列インダクタンス４１２がインピーダンスを点６０５へ移動させ、そして分路インダクタンス４１０がインピーダンスを最適な整合点６０６へ移動させる。
なお、可変インピーダンス整合回路網の実施形態によって行われるインピーダンス変換の組合せは、インピーダンスを、スミスチャート６００の右下の四半円内またはそれに非常に近いいずれかの点に保つ。スミスチャート６００のこの四半円は比較的高いインピーダンス及び比較的小さい電流によって特徴付けられるので、インピーダンス変換は、回路の構成部品を比較的大きく損傷を与える可能性がある電流に曝すことなしに実現される。従って、本明細書中に用いる「インダクタのみ」の整合回路の代わりの定義は、誘導性構成部品を専ら、あるいは主として用いて容量性負荷のインピーダンス整合を可能にする整合回路網とすることができ、このインピーダンス整合回路網は、こうした変換をスミスチャートの実質的に右下の四半円内で実行する。
前述したように、負荷のインピーダンスは解凍動作中に変化する。従って、点６０１は解凍動作中にそれに対応して移動する。前述した実施形態によれば、負荷点６０１の移動は、可変インピーダンス整合回路網によって提供される最終的な整合が常に最適な整合点６０６またはその付近に到達することができるように、第１及び第２分路インダクタンス４１０、４１１のインピーダンスを変化させることによって補償される。本明細書では、特定の可変インピーダンス整合回路網を図示して説明してきたが、本明細書中の記載に基づけば、異なるように構成された可変インピーダンス整合回路網が、スミスチャート６００によって伝えられるものと同じまたは同様の結果を実現することができることは、当業者の理解する所である。例えば、可変インピーダンス整合回路網の代案実施形態は、より多数またはより少数の分路及び／または直列インダクタンスを有することができ、及び／または、複数のインダクタンスのうちの異なるものを（例えば、直列インダクタンスのうちの１つ以上を含む）可変インピーダンス回路網として構成することができる。従って、本明細書では特定の可変インダクタンス整合回路網を図示して説明してきたが、本発明の主題は図示して説明する実施形態に限定されない。
図３〜６に関連する記載は、「不平衡型」解凍装置を詳細に説明し、この解凍装置では、ＲＦ信号を一方の電極（例えば、電極３４０（図３））に印加し、他方の「電極」（例えば、格納構造３６６（図３））は接地する。上述したように、解凍装置の代案実施形態は「平衡型」解凍装置を具えている。こうした装置では、平衡ＲＦ信号が両電極に供給される。
例えば、図７は、一実施形態による平衡型解凍システム７００（例えば、解凍システム１００、２１０、２２０（図１、２））の簡略化したブロック図である。一実施形態では、解凍システム７００は、ＲＦサブシステム７１０、解凍キャビティ７６０、ユーザ・インタフェース７８０、システム・コントローラ７１２、ＲＦ信号源７２０、電源兼バイアス回路７２６、可変インピーダンス整合回路網７７０、２つの電極７４０、７５０、及び電力検出回路７３０を含む。それに加えて、他の実施形態では、解凍システム７００が、温度センサ及び／または赤外線（ＩＲ）センサ７９０を含むことができるが、これらのセンサ構成要素の一部または全部を除外することができる。図７は、説明及び記述しやすさの目的で簡略化した解凍システム７００の表現であり、実際の実施形態は、追加的な機能及び特徴を提供するための他の装置及び構成要素を含むことができること、及び／または解凍システム７００はより大きな電気システムの一部とすることができることは明らかである。
ユーザ・インタフェース７８０は、例えば、ユーザが解凍動作用のパラメータ（例えば、解凍される負荷の特性、等）に関する入力をシステムに与えることを可能にする制御パネル（例えば、制御パネル１２０、２１４、２２４（図１、２））、開始及び取り消しボタン、機械的制御部（例えば、ドア／引き出しの開放ラッチ）、等に対応することができる。それに加えて、ユーザ・インタフェースは、解凍動作の状態を示すユーザが知覚可能な出力（例えば、カウントダウン・タイマー、解凍動作の進行または完了を示す可視の印、及び／または解凍動作の完了を示す可聴のトーン）及び他の情報を提供するように構成することができる。
一実施形態では、ＲＦサブシステム７１０は、システム・コントローラ７１２、ＲＦ信号源７２０、第１インピーダンス整合回路７３４（本明細書では「第１整合回路」）、電源兼バイアス回路７２６、及び電力検出回路７３０を含む。システム・コントローラ７１２は、１つ以上の汎用または専用プロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＡＳＩＣ、等）、揮発性及び／または不揮発性メモリ（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュ、種々のレジスタ、等）、１つ以上の通信バス、及び他の構成要素を含むことができる。一実施形態によれば、システム・コントローラ７１２は、ユーザ・インタフェース７８０、ＲＦ信号源７２０、電源兼バイアス回路７２６、電力検出回路７３０（あるいは７３０’または７３０”）、可変整合サブシステム７７０、（含まれていれば）センサ７９０、及び（含まれていれば）ポンプ７９２に結合されている。システム・コントローラ７１２は、ユーザ・インタフェース７８０を介して受け付けたユーザ入力を示す信号を受信し、ＲＦ信号の反射電力（及び場合によってはＲＦ信号の順方向電力）を示す信号を電力検出回路７３０（あるいは７３０’または７３０”）から受信し、そしてセンサ信号をセンサ７９０から受信するように構成されている。受信した信号及び測定値に応答して、後に詳細に説明するように、システム・コントローラ７１２は制御信号を電源兼バイアス回路７２６、及び／またはＲＦ信号源７２０のＲＦ信号発生器７２２に供給する。それに加えて、システム・コントローラ７１２は、制御信号を可変インピーダンス整合サブシステム７７０に（経路７１６を通して）供給し、このことはサブシステム７７０に、当該サブシステム７７０の可変インピーダンス整合回路７７２の状態または設定を変化させる。
解凍キャビティ７６０は容量型解凍装置を含み、この容量型解凍装置は、空気キャビティによって分離された第１及び第２平行平板電極７４０、７５０を有し、この空気キャビティ内に解凍される負荷７６４を配置することができる。格納構造７６６内には、第１及び第２電極７４０、７５０（例えば、電極１４０、１５０（図１））が、互いに対する固定の物理的関係で、解凍キャビティ７６０（例えば、内側キャビティ２６０（図２））の内側のどちらかの側面上に配置されている。一実施形態によれば、電極７４０、７５０間の距離７５２がキャビティ７６０を準共鳴にする。
第１電極７４０と第２電極７５０とは、キャビティ７６０全体を隔てて距離７５２だけ分離されている。種々の実施形態では、距離７５２が約０．１０メートル〜約１．０メートルの範囲内であるが、この距離はより小さくすることもより大きくすることもできる。一実施形態によれば、距離７５２がＲＦサブシステム７１０によって生成されるＲＦ信号の１波長未満である。換言すれば、上述したように、キャビティ３６０は準共鳴キャビティである。一部の実施形態では、距離７５２がＲＦ信号の１波長の約半分未満である。他の実施形態では、距離７５２がＲＦ信号の１波長の約４分の１未満である。さらに他の実施形態では、距離７５２がＲＦ信号の１波長の約８分の１未満である。さらに他の実施形態では、距離７５２がＲＦ信号の１波長の約５０分の１未満である。さらに他の実施形態では、距離７５２がＲＦ信号の１波長の約１００分の１未満である。
一般に、より低い動作周波数（例えば、周波数１０MHz〜１００MHz）用に設計されたシステム７００は、１波長のより小さい割合である距離７５２を有するように設計することができる。例えば、システム７００を、約１０MHzの動作周波数（約３０メートルの波長に相当する）を有するＲＦ信号を生成するように設計し、距離７５２を約０．５メートルであるように選択すると、距離７５２はＲＦ信号の１波長の６０分の１になる。逆に、システム７００を約３００MHzの動作周波数（約１メートルの波長に相当する）用に設計し、距離７５２を約０．５メートルであるように選択すると、距離７５２はＲＦ信号の１波長の約半分になる。
動作周波数、及び電極７４０、７５０間の距離を、準共鳴内部キャビティ７６０を規定するように選択することにより、第１電極７４０と第２電極７５０とが容量結合される。より具体的には、第１電極７４０はコンデンサの第１極板に例えることができ、第２電極７５０はコンデンサの第２極板に例えることができ、負荷７６４、障壁７６２、及びキャビティ７６０内の空気はコンデンサの誘電体に例えることができる。従って、本明細書では第１電極７４０を代わりに「陽極」と称することがあり、本明細書では第２電極７５０を代わりに「陰極」と称することがある。
基本的に、第１電極７４０と第２電極７５０との間の電圧がキャビティ７６０内の負荷７６４を加熱する。種々の実施形態によれば、一実施形態では、ＲＦサブシステム７１０はＲＦ信号を発生して電極７４０、７５０間に約７０ボルト〜約３，０００ボルトの範囲内の電圧を発生するように構成され、あるいは他の実施形態では、約３，０００ボルト〜約１０，０００ボルトの範囲内の電圧を発生するように構成されているが、上記システムは、より低い電圧またはより高い電圧を電極７４０、７５０間に生成するように構成することもできる。
ＲＦサブシステム７１０の出力端子、より具体的にはＲＦ信号源７２０の出力端子は、導体伝送経路を通して可変整合サブシステム７７０に電気結合され、この導体伝送経路は、直列に接続された複数の導体７２８−１、７２８−２、７２８−３、及び７２８−４を含み、これらの導体を集合的に伝送経路７２８と称する。一実施形態によれば、導体伝送経路７２８は「不平衡」部分と「平衡」部分とを含み、「不平衡」部分は不平衡ＲＦ信号（即ち、接地を基準とする単一のＲＦ信号）を伝えるように構成され、「平衡」部分は平衡ＲＦ信号（即ち、互いを基準とする２つの信号）を伝えるように構成されている。伝送経路７２８の「不平衡」部分は、ＲＦサブシステム７１０内の第１及び第２導体７２８−１、７２８−２、（各々がオス及びメスのコネクタ部分を有する）１つ以上のコネクタ７３６、７３８、及びコネクタ７３６と７３８との間に電気結合された不平衡の第３導体７２８−３を含むことができる。一実施形態によれば、第３導体７２８−３は同軸ケーブルで構成されるが、その電気的長さはより短くすることもより長くすることもできる。代案実施形態では、可変整合サブシステム７７０はＲＦサブシステム７１０と共に筐体に収容することができ、こうした実施形態では、導体伝送経路７２８はコネクタ７３６、７３８及び第３導体７２８−３を除外することができる。どちらにしても、一実施形態では、導体伝送経路７２８の「平衡」部分は、可変整合サブシステム７７０内にある平衡の第４導体７２８−４、及び可変整合サブシステム７７０と電極７４０、７５０との間に電気結合された平衡の第５導体７２８−５を含む。
図７に示すように、可変整合サブシステム７７０は装置を収容し、この装置は、当該装置の入力端子で不平衡ＲＦ信号をＲＦ信号源７２０から伝送経路の不平衡部分（即ち、不平衡の導体７２８−１、７２８−２、及び７２８−３を含む部分）を通して受信して、この不平衡ＲＦ信号を２つの平衡ＲＦ信号（例えば、約１８０度のような１２０度〜２４０度の位相差を有する２つのＲＦ信号）に変換して、２つの平衡ＲＦ信号を当該装置の２つの出力端子に生成するように構成されている。例えば、一実施形態では、上記変換装置をバラン７７４とすることができる。上記平衡ＲＦ信号は平衡の導体７２８−４を通して可変整合回路７７２に伝達され、最終的に平衡の導体７２８−５を通して電極７４０、７５０に伝達される。
代案実施形態では、図７の中央にある点線のボックスで示すように、そして以下でより詳細に説明するように、代案のＲＦ信号発生器７２０’が平衡ＲＦ信号を平衡の導体７２８−１’上に生成することができ、平衡の導体７２８−１’は可変整合回路７７２に直接（あるいは、種々の中間の導体及びコネクタを通して）結合することができる。こうした実施形態では、バラン７７４をシステム７００から除外することができる。どちらにしても、以下でより詳細に説明するように、ダブルエンド可変整合回路７７２（例えば、可変整合回路８００、９００、１０００（図８〜１０））は、平行なＲＦ信号を（例えば、接続部７２８−４または７２８−１’を通して）受信して、ダブルエンド可変整合回路７７２の次回の現在設定に対応するインピーダンス変換を実行して、平衡ＲＦ信号を、接続部７２８−５を通して第１及び第２電極７４０、７５０に供給するように構成されている。
一実施形態によれば、ＲＦ信号源７２０がＲＦ信号発生器７２２及び（例えば、１つ以上の電力増幅段を含む）電力増幅器７２４を含む。システム・コントローラ７１２によって接続部７１４を通して供給される制御信号に応答して、ＲＦ信号発生器７２２は、ＩＳＭ（工業、科学、医療用）帯域内の周波数を有する振動電気信号を生成するように構成されているが、他の周波数帯域の動作をサポートするようにシステムを修正することもできる。種々の実施形態では、異なる電力レベル及び／または異なる周波数の振動信号を生成するようにＲＦ信号発生器７２２を制御することができる。例えば、ＲＦ信号発生器７２２は、約１０．０MHz〜約１００MHzの範囲内、及び／または約１００MHzから約３．０GHzまでの範囲内で振動する信号を生成することができる。いくつかの望ましい周波数は、例えば１３．５６MHz（+/-５パーセント）、２７．１２５MHz（+/-５パーセント）、４０．６８MHz（+/-５パーセント）、及び２．４５MHz（+/-５パーセント）とすることができる。その代わりに、振動の周波数は、上記に挙げた範囲または値よりも低くすることも高くすることもできる。
電力増幅器７２４は、ＲＦ信号発生器７２２から振動信号を受信し、この信号を増幅して大幅に高い電力の信号を電力増幅器７２４の出力端子に生成するように構成されている。例えば、出力信号は、約１００ワット〜約４００ワット以上の範囲内の電力レベルを有することができるが、電力レベルはより低くすることもより高くすることもできる。電力増幅器７２４によって加えられるゲインは、電源兼バイアス回路７２６によって電力増幅器７２４の１つ以上の増幅段に供給されるゲートバイアス電圧及び／またはドレイン電源電圧を用いて制御することができる。より具体的には、電源兼バイアス回路７２６は、システム・コントローラ７１２から受信した制御信号に従って、バイアス電圧及び電源電圧を各ＲＦ増幅段の入力端子及び／または出力端子（例えば、ゲート及び／またはドレイン）に供給する。
上記電力増幅器は１つ以上の増幅段を含むことができる。一実施形態では、増幅器７２４の各段がＦＥＴのようなパワートランジスタとして実現され、このパワートランジスタは、入力端子（例えば、ゲートまたは制御端子）及び２つの電流搬送端子（例えば、ソース端子及びドレイン端子）を有する。種々の実施形態では、インピーダンス整合回路（図示せず）を、一部または全部の増幅段の入力（例えば、ゲート）端子及び／または出力（例えば、ドレイン）端子に結合することができる。一実施形態では、増幅段の各トランジスタがＬＤＭＯＳＦＥＴを含む。しかし、これらのトランジスタはいずれの特定の半導体技術に限定されることも意図しておらず、他の実施形態では、各トランジスタは、GaNトランジスタ、他の種類のＭＯＳＦＥＴトランジスタ、ＢＪＴ、または他の半導体技術を利用したトランジスタとして実現することができる。
図７には、電力増幅装置７２４を、他の回路構成要素に特定の方法で結合された１つの増幅段を含むように示している。他の実施形態では、電力増幅装置７２４が他の増幅トポロジを含むことができ、及び／または、この増幅装置が（例えば、増幅器３２４／３２５（図３）の実施形態中に示すように）２つ以上の増幅段を含むことができる。例えば、この電力増幅装置は、シングルエンド増幅器、ダブルエンド（平衡）増幅器、プッシュプル増幅器、ドハティ増幅器、スイッチモード電力増幅器（ＳＭＰＡ）、または他の種類の増幅器を含むことができる。
例えば、図７の中央にある破線のボックス内に示すように、代案のＲＦ信号発生器７２０’は、プッシュプルまたは平衡増幅器７２４’を含むことができ、プッシュプルまたは平衡増幅器７２４’は、入力端子で不平衡ＲＦ信号をＲＦ信号発生器７２２から受信し、この不平衡ＲＦ信号を増幅して、２つの平衡ＲＦ信号を増幅器７２４’の２つの出力端子に生成し、これら２つの平衡ＲＦ信号はその後に導体７２８−１’を通して電極７４０、７５０へ伝達される。こうした実施形態では、バラン７７４をシステム７００から除外することができ、導体７２８−１’は可変整合回路７７２に直接接続すること（あるいは、複数の同軸ケーブル及びコネクタ、または他の多重導体構造を通して接続すること）ができる。
解凍キャビティ７６０、及び解凍キャビティ７６０内に配置されたあらゆる負荷７６４（例えば、食品、液体、等）は、電極７４０、７５０によって内部チャンバ７６２内に放射される電磁エネルギー（またはＲＦ電力）に累積的な負荷をもたらす。より具体的には、前述したように、キャビティ７６０及び負荷７６４はあるインピーダンスをシステムにもたらし、本明細書では「キャビティ＋負荷のインピーダンス」と称する。キャビティ＋負荷のインピーダンスは、解凍動作中に、負荷７６４の温度が増加するに連れて変化する。キャビティ＋負荷のインピーダンスは、ＲＦ信号源７２０と電極７４０、７５０との間の導体伝送経路７２８に沿った反射信号電力の大きさに直接的影響を与える。大部分の場合、導体伝送経路７２８に沿ってキャビティ７６０内へ伝達される信号電力の大きさを最大にすること、及び／または導体伝送経路７２８に沿った反射信号対順方向信号の電力比を最小にすることが望ましい。
一実施形態では、ＲＦ信号発生器７２０の出力インピーダンスを、キャビティ＋負荷のインピーダンスに少なくとも部分的に整合させるために、第１整合回路７３４が伝送経路７２８上に電気結合されている。第１整合回路７３４は、ＲＦ信号源７２０のインピーダンス（例えば、１０オーム未満）から中間インピーダンス（例えば、５０オーム、７５オーム、または他の何らかの値）へのインピーダンス変換を実行するように構成されている。第１整合回路７３４は種々の構成のいずれをも有することができる。一実施形態によれば、第１整合回路７３４が固定の構成部品（即ち、可変でない要素値を有する構成部品）を含むが、他の実施形態では、第１整合回路３３４が１つ以上の可変の構成部品を含むことができる。例えば、種々の実施形態では、第１整合回路７３４は、インダクタンス／キャパシタンス（ＬＣ）回路網、直列インダクタンス回路網、分路インダクタンス回路網、あるいはバンドパス、ハイパス、及びローパス回路の組合せ、から選択した任意の１つ以上の回路を含むことができる。基本的に、第１整合回路７３４は、ＲＦ信号発生器７２０の出力インピーダンスとキャビティの入力インピーダンスとの間の中間的レベルまでインピーダンスを上昇させるように構成されている。
一実施形態によれば、上述したように、電力検出回路７３０は、伝送経路７２８上の、ＲＦ信号源７２０の出力端子と電極７４０、７５０との間に結合されている。特定実施形態では、電力検出回路７３０が、ＲＦサブシステム７１０の一部分を形成し、ＲＦ信号源７２０とコネクタ７３６との間の導体７２８−２に結合されている。代案実施形態では、電力検出回路７３０を、導体７２８−１、導体７２８−３、ＲＦ信号源７２０（またはバラン７７４）と可変整合回路７７２との間の導体７２８−４のような伝送経路７２８の他のいずれかの部分に（即ち、電力検出回路７３０’で示すように）結合することができ、あるいは、可変整合回路７７２と電極７４０、７５０との間の導体７２８−５に（即ち、電力検出回路７３０”で示すように）結合することができる。簡潔にする目的で、本明細書では電力検出回路を参照番号７３０で参照するが、この回路は、参照番号７３０’または７３０”で示すような他の位置に配置することができる。
電力検出回路７３０は、どこに結合されても、ＲＦ信号源７２０と電極７４０、７５０の一方または両方との間の伝送経路７２８に沿って進む反射信号（即ち、電極７４０、７５０からＲＦ信号源７２０に向かう方向に進む反射ＲＦ信号）の電力を監視し、測定し、さもなければ検出するように構成されている。一部の実施形態では、電力検出回路７３０は、ＲＦ信号源７２０と電極７４０、７５０との間の伝送経路７２８に沿って進む順方向信号（即ち、ＲＦ信号源７２０から電極７４０、７５０に向かう方向に進む順方向ＲＦ信号）の電力を検出するようにも構成されている。
接続部７３２を通して、電力検出回路７３０は、測定した反射信号電力の大きさを、一部の実施形態では測定した順方向信号電力の大きさも伝える信号を、システム・コントローラ７１２に供給する。順方向信号電力の大きさ及び反射信号電力の大きさを共に伝える実施形態では、システム・コントローラ７１２は、反射信号電力対順方向信号電力の比率、またはＳ１１パラメータ、あるいはＶＳＷＲ値を計算することができる。以下でより詳細に説明するように、反射信号電力の大きさが反射信号電力の閾値を超えると、または反射信号電力対順方向信号電力の比率がＳ１１パラメータの閾値を超えると、あるいはＶＳＷＲ値がＶＳＷＲの閾値を超えると、このことは、システム７００がキャビティの入力インピーダンスに十分に整合していないこと、及びキャビティ７６０内の負荷７６４によるエネルギー吸収が準最適であり得ることを示す。こうした状況では、システム・コントローラ７１２は、反射信号電力、またはＳ１１パラメータ、あるいはＶＳＷＲ値を所望レベルに向けて、あるいは所望レベル未満に（例えば、反射信号電力の閾値、及び／または反射信号電力対順方向信号電力の比率の閾値、及び／またはＶＳＷＲ値の閾値未満に）追い込むように、可変整合回路７７２の状態を変化させるプロセスを調整し、これにより、許容可能な整合を再確立し、負荷７６４によるより最適なエネルギー吸収を促進する。
より具体的には、システム・コントローラ７１２は、制御信号を、制御経路７１６を通して可変整合回路７７２に供給することができ、これらの制御信号は、可変整合回路７７２に、回路内の１つ以上の構成部品のインダクタンス値、容量値、及び／または抵抗値を変化させ、これにより、回路７７２によって行われるインピーダンス変換を調整する。可変整合回路７７２の設定を調整することは、反射信号電力の大きさを所望通りに減少させ、このことは、Ｓ１１パラメータの大きさを減少させて負荷７６４によって吸収される電力を増加させることに相当する。
上述したように、可変インピーダンス整合回路７７２を用いて、解凍キャビティ７６０＋負荷７６４の入力インピーダンスに整合させて、負荷７６４内へのＲＦ電力伝達を可能な範囲で最大にする。解凍キャビティ７６０及び負荷７６４の初期インピーダンスは、解凍動作の開始時には正確に知ることができないことがある。さらに、負荷７６４のインピーダンスは、解凍動作中に、負荷７６４が加温されるに連れて変化する。一実施形態によれば、システム・コントローラ７１２は制御信号を可変インピーダンス整合回路７７２に供給することができ、これらの制御信号は、可変インピーダンス整合回路７７２の状態の変化を生じさせる。このことは、システム・コントローラ７１２が、解凍動作の開始時に可変インピーダンス整合回路７７２の初期状態を確立することを可能にし、解凍動作の開始時には、反射電力対順方向電力の比率が比較的低く、従って、負荷７６４によるＲＦ電力の吸収が比較的高い。それに加えて、このことは、システム・コントローラ７１２が、負荷７６４のインピーダンスの変化にかかわらず解凍動作全体を通して十分な整合を維持することができるように、可変インピーダンス整合回路７７２の状態を変化させることを可能にする。
可変整合回路７７２は、種々の構成のいずれをも有することができる。例えば、種々の実施形態では、回路網３７０は、インダクタンス／容量（ＬＣ）回路網、インダクタンスのみの回路網、容量のみの回路網、あるいはバンドパス、ハイパス、及びローパス回路の組合せから選択した任意の１つ以上の回路を含むことができる。可変整合回路７７２が伝送経路７２８の平衡部分内に実現される実施形態では、可変整合回路７７２は２つの入力端子及び２つの出力端子を有するダブルエンド回路である。上記可変整合回路が伝送経路７２８の不平衡部分内に実現される代案実施形態では、この可変整合回路は、単一の入力端子及び単一の出力端子を有する（例えば、整合回路４００または４４０（図４Ａ、４Ｂ）と同様の）シングルエンド回路とすることができる。より具体的な実施形態によれば、可変整合回路７７２が可変容量回路網（例えば、ダブルエンド回路網１０００（図１０））を含む。さらに他の実施形態では、可変整合回路７７２が、可変インダクタンス素子及び可変容量素子を共に含むことができる。可変整合回路７７２によって提供されるインダクタンス値、容量値、及び／または抵抗値は、回路７７２によって行われるインピーダンス変換に影響を与え、システム・コントローラ７１２からの制御信号により確立され、これについては後により詳細に説明する。いずれにせよ、可変整合回路７７２の状態を、処理動作の経過と共に変化させて、常に変化するキャビティ７６０＋キャビティ７６０内の負荷７６４のインピーダンスに動的に整合させることによって、解凍動作全体を通してシステム効率を高いレベルに維持することができる。
可変整合回路７７２は、多種多様な回路構成のいずれをも有することができ、こうした構成の非限定的な例を図８〜１０に示す。例えば、図８は、一実施形態による、解凍システム（例えば、システム８０、２００、８００（図１、２、７））に内蔵することができるダブルエンド可変インピーダンス整合回路８００の概略図である。一実施形態によれば、可変整合回路８００は固定値及び可変の受動構成部品の回路網を含む。
回路８００は、ダブルエンド入力端子８０１−１、８０１−２（入力端子８０１と称する）、ダブルエンド出力端子８０２−１、８０２−２（出力端子８０２と称する）、及び入力端子８０１と出力端子８０２との間にラダー構成の形で接続された受動構成部品の回路網を含む。例えば、システム７００に接続する際には、第１入力端子８０１−１は平衡の導体７２８−４の第１導体に接続することができ、第２入力端子８０１−２は平衡の導体７２８−４の第２導体に接続することができる。同様に、第１出力端子８０２−１は平衡の導体７２８−５の第１導体に接続することができ、第２出力端子８０２−２は平衡の導体７２８−５の第２導体に接続することができる。
図８に示す特定実施形態では、回路８００が、入力端子８０１−１と出力端子８０２−１との間に直列に接続された第１可変インダクタ８１１及び第１固定インダクタ８１５、入力端子８０１−２と出力端子８０２−２との間に直列に接続された第２可変インダクタ８１６及び第２固定インダクタ８２０、入力端子８０１−１と８０１−２との間に接続された第３可変インダクタ８２１、及びノード８２５と８２６との間に接続された第３固定インダクタ８２４を含む。
一実施形態によれば、第３可変インダクタ８２１は「ＲＦ信号源整合部分」に相当し、第１整合回路（例えば、回路７３４（図７））によって変化したＲＦ信号源（例えば、ＲＦ信号源７２０（図７））のインピーダンスに整合するように構成可能であり、あるいは、より具体的には、第１整合回路（例えば、回路７３４（図７））によって変化した最終段の電力増幅器（例えば、増幅器７２４（図７））のインピーダンスに整合するように構成可能である。一実施形態によれば、第３可変インダクタ８２１が誘導性構成部品の回路網を含み、これらの誘導性構成部品どうしを選択的に結合して約５nH〜約２００nHの範囲内のインダクタンスを提供することができるが、この範囲はより低いインダクタンス値またはより高いインダクタンス値へ拡張することもできる。
これとは対照的に、可変インピーダンス整合回路網の「キャビティ整合部分」は、第１及び第２可変インダクタ８１１、８１６、及び固定インダクタ８１５、８２０、及び８２４によって提供される。第１及び第２可変インダクタ８１１、８１６の状態を変化させて複数のインダクタンス値を提供することができるので、第１及び第２可変インダクタ８１１、８１６は、キャビティ＋負荷（例えば、キャビティ７６０＋負荷７６４（図７））のインピーダンスに最適に整合するように設定可能である。例えば、インダクタ８１１、８１６の各々は、約１０nH〜約２００nHの範囲内の値を有することができるが、他の実施形態では、それらの値をより低くすること及び／またはより高くすることができる。
固定インダクタ８１５、８２０、８２４は、約５０nH〜約８００nHの範囲内のインダクタンス値を有することもできるが、これらのインダクタンス値はより低くすることもより高くすることもできる。種々の実施形態では、インダクタ８１１、８１５、８１６、８２０、８２１、８２４は、ディスクリート・インダクタ、分布インダクタ（例えば、プリントされたコイル）、ワイヤボンド、伝送線、及び／または他の誘導性構成部品を含むことができる。一実施形態では、可変インダクタ８１１及び８１６が対を成す様式で動作し、このことは、動作中の所定時刻に、これらの可変インダクタのインダクタンス値が互いに等しくなるように制御されて、出力端子８０２−１及び８０２−２に伝達されるＲＦ信号が平衡であることが保証されることを意味する。
上述したように、可変整合回路８００はダブルエンド回路であり、伝送経路７２８の平衡部分上（例えば、コネクタ７２８−４と７２８−５との間）に接続されるように構成され、他の実施形態は、伝送経路７２８の不平衡部分上に接続するように構成されたシングルエンド（即ち、１入力及び１出力の）可変整合回路を含むことができる。
回路８００内のインダクタ８１１、８１６、８２１を変化させることによって、システム・コントローラ７１２は、回路８００によって行われるインピーダンス変換を増加または減少させることができる。こうしたインダクタンス値の変化が、ＲＦ信号源７２０とキャビティの入力インピーダンスとの全体的なインピーダンス整合を改善することが望ましく、このことは反射信号電力の低減及び／または反射信号電力対順方向信号電力の比率を低減するはずである。大部分の場合に、システム・コントローラ７１２は、最大の電磁界強度がキャビティ７６０内に実現され、及び／または最大量の電力が負荷７６４によって吸収され、及び／または最小量の電力が負荷７６４によって反射される状態に回路８００を設定することを追求することができる。
図９は、他の実施形態によるダブルエンド可変インピーダンス整合回路網９００の概略図である。回路網９００は、ダブルエンド入力端子９０１−１、９０１−２（入力端子９０１と称する）、ダブルエンド出力端子９０２−１、９０２−２（出力端子９０２と称する）、及び入力端子９０１と出力端子９０２との間にラダー構成の形で接続された受動構成部品の回路網を含む。このラダー構成は、入力端子９０１−１と出力端子９０２−１との間に互いに直列に結合された第１数Ｎ個のディスクリート・インダクタ９１１〜９１４を含み、ここにＮは２〜１０以上の整数とすることができる。このラダー構成は、入力端子９０１−２と出力端子９０２−２との間に互いに直列に結合された第２数Ｎ個のディスクリート・インダクタ９１６〜９１９も含む。追加的なインダクタ９１５及び９２０を、中間ノード９２５、９２６と出力ノード９０２−１、９０２−２との間に結合することができる。さらにその上、このラダー構成は、入力端子９０１−１と９０１−２との間に互いに直列に結合された第３数個のディスクリート・インダクタ９２１〜９２３、及びノード９２５と９２６との間に結合された追加的なディスクリート・インダクタ９２４を含む。例えば、固定インダクタ９１５、９２０、９２４の各々は、約５０nH〜約８００nHの範囲内のインダクタンス値を有することができるが、これらのインダクタンス値はより低くすることもより高くすることもできる。
インダクタ９１１〜９１４の直列配置は第１可変インダクタ（例えば、インダクタ８１１（図８））と考えることができ、インダクタ９１６〜９１９の直列配置は第２可変インダクタ（例えば、インダクタ８１６（図８））と考えることができ、そしてインダクタ９２１〜９２３は第３可変インダクタ（例えば、インダクタ８２０（図８））と考えることができる。これらの「可変インダクタ」の可変性を制御するために、回路網９００は複数のバイパススイッチ９３１〜９３４、９３６〜９３９、９４１、及び９４３を含み、各スイッチ９３１〜９３４、９３６〜９３９、９４１、及び９４３は、インダクタ９１１〜９１４、９１６〜９１９、９２１、及び９２３のうちの１つの両端子間に並列に結合されている。スイッチ９３１〜９３４、９３６〜９３９、９４１、及び９４３は、例えばトランジスタ、機械式リレー、または機械スイッチとして実現することができる。各スイッチ９３１〜９３４、９３６〜９３９、９４１、及び９４３の導通状態（即ち、開または閉）は、システム・コントローラからの制御信号９５１〜９５４、９５６〜９５９、９６１、９６３（例えば、システム・コントローラ７１２から接続部７１６（図７）を通して供給される制御信号）を用いて制御される。
一実施形態では、入力端子９０１と出力端子９０２との間の２つの経路内の対応するインダクタの組はほぼ等しい値を有し、対応するインダクタの組毎に対応するスイッチの導通状態は対を成す様式で操作され、このことは、動作中のスイッチの状態が任意の所定時刻において互いに同じであるように制御されて、出力端子９０２−１及び９０２−２に伝達されるＲＦ信号が平衡であることが保証されることを意味する。例えば、インダクタ９１１及び９１６は、ほぼ等しい値を有する第１「組の対応するインダクタ」または第１の「対を成すインダクタ」を構成することができ、動作中には、スイッチ９３１及び９３６の状態が任意の所定時刻において同じである（例えば、両方が開であるか両方が閉であるかのいずれかである）ように制御される。同様に、インダクタ９１２及び９１７は対を成す様式で動作する、等しいインダクタンス値を有する第２組の対応するインダクタを構成することができ、インダクタ９１３及び９１８は対を成す様式で動作する、等しいインダクタンス値を有する第３組の対応するインダクタを構成することができ、インダクタ９１４及び９１９は対を成す様式で動作する、等しいインダクタンス値を有する第４組の対応するインダクタを構成することができる。
インダクタ／スイッチの並列結合毎に、（インダクタに）対応するスイッチが開または非導通状態である際には、ほとんど全部の電流がインダクタを通って流れ、このスイッチが閉または導通状態である際には、ほとんど全部の電流がスイッチを通って流れる。例えば、図９に示すように全部のスイッチ９３１〜９３４、９３６〜９３９、９４１、及び９４３が開である際には、入力ノード９０１−１と出力ノード９０２−１との間を流れる電流のほとんど全部が直列のインダクタ９１１〜９１５を通って流れ、入力ノード９０１−２と出力ノード９０２−２との間を通って流れる電流（インダクタ９２１〜９２３または９２４を流れるあらゆる電流によって変化している）のほとんど全部が直列のインダクタ９１６〜９２０を通って流れる。この構成は回路網９００の最大インダクタンス状態（即ち、入力ノード９０１と出力ノード９０２との間に最大インダクタンス値が存在する、回路網９００の状態）を表す。逆に、全部のスイッチ９３１〜９３４、９３６〜９３９、９４１、及び９４３が閉である際には、入力ノード９０１と出力ノード９０２との間に流れる電流のほとんど全部が、インダクタ９１１〜９１４及び９１６〜９１９をバイパスし、その代わりに、スイッチ９３１〜９３４または９３６〜９３９、インダクタ９１５または９２０、及び入力ノード９０１、９０２とスイッチ９３１〜９３４、９３６〜９３９との間の導体相互接続部を通って流れる。この構成は回路網９００の最小インダクタンス状態（即ち、入力ノード９０１と出力ノード９０２との間に最小インダクタンス値が存在する、回路網９００の状態）を表す。最小インダクタンス値は０に近いインダクタンスであることが理想的である。しかし、実際には、最小インダクタンス状態では、スイッチ９３１〜９３４または９３６〜９３９、インダクタ９１５または９２０、及びノード９０１、９０１とスイッチ９３１〜９３４または９３６〜９３９との間の累積インダクタンスに起因する比較的小さいインダクタンスが存在する。例えば、最小インダクタンス状態では、スイッチ９３１〜９３４または９３６〜９３９の直列結合の微量インダクタンスは、約１０nH〜約４００nHになり得るが、この微量インダクタンスはより小さくもより大きくもなり得る。あらゆる所定の回路網状態における微量インダクタンスが、回路網９００を通る電流を主に伝える一連の導体及びスイッチのインダクタンスの総和である場合に、より大きい、より小さい、あるいはほぼ同様の微量インダクタンスは、他の回路網状態の各々に特有のものとすることもできる。
全部のスイッチ９３１〜９３４、９３６〜９３９が開である最大インダクタンス状態から始まって、システム・コントローラは、スイッチ９３１〜９３４、９３６〜９３９の任意の組合せの閉状態を生じさせる制御信号９５１〜９５４、９５６〜９５９を供給して、インダクタ９１１〜９１４、９１６〜９１９の対応する組合せをバイパスさせることによって回路網９００のインダクタンスを低減することができる。
図８の実施形態と同様に、回路９００では、第１数及び第２数のディスクリート・インダクタ９１１〜９１４、９１６〜９１９、及び固定インダクタ９２４がこの回路の「キャビティ整合部分」に相当する。図５Ａに関連して上述した実施形態と同様に、一実施形態では、各インダクタ９１１〜９１４、９１６〜９１９がほぼ同じインダクタンス値を有し、本明細書では正規化値Ｉと称する。例えば、各インダクタ９１１〜９１４、９１６〜９１９は、約１nH〜約４００nH、または他の何らかの値を有することができる。こうした実施形態では、入力ノード９０１−１と（出力ノード）９０２−１との間の最大インダクタンス値、及び入力ノード９０１−２と（出力ノード）９０２−２との間の最大インダクタンス値（即ち、全部のスイッチ９３１〜９３４、９３６〜９３９が開状態である際）は、約Ｎ×Ｉ＋（回路網９００が最大インダクタンス状態である際に回路網９００内に存在し得るあらゆる微量インダクタンス）となる。任意のｎ個のスイッチが閉状態である際には、対応する入力ノードと出力ノードとの間のインダクタンス値は約(Ｎ−ｎ)×Ｉ（＋微量インダクタンス）となる。
これも図５Ａに関連して上記で説明したように、代案実施形態では、インダクタ９１１〜９１４、９１６〜９１９が互いに異なる値を有することができる。例えば、入力ノード９０１−１から出力ノード９０２−１に向かって移動すれば、第１インダクタ９１１は正規化インダクタンス値Ｉを有することができ、系列内で後続する各インダクタ９１２〜９１４はより大きい、あるいはより小さいインダクタンス値を有することができる。同様に、入力ノード９０１−２から出力ノード９０２−２に向かって移動すれば、第１インダクタ９１６は正規化インダクタンス値Ｉを有することができ、系列内で後続する各インダクタ９１７〜９１９はより大きい、あるいはより小さいインダクタンス値を有することができる。例えば、後続する各インダクタ９１２〜９１４または９１７〜９１９は、上流の直近のインダクタ９１１〜９１４または９１６〜９１８のインダクタンス値の倍数（例えば、約２倍または半分）であるインダクタンス値を有することができる。上記の表１の例は、入力ノード９０１−１と出力ノード９０２−１との間の第１系列のインダクタンス経路、及び入力ノード９０１−２と出力ノード９０２−２との間の第２系列のインダクタンス経路にも当てはまる。より具体的には、インダクタ／スイッチの組合せ９１１／９３１及び９１６／９５６の各々はインダクタ／スイッチの組合せ５０１／５１１に類似し、インダクタ／スイッチの組合せ９１２／９３２及び９１７／９５７の各々はインダクタ／スイッチの組合せ５０２／５１２に類似し、インダクタ／スイッチの組合せ９１３／９３３及び９１８／９５８の各々はインダクタ／スイッチの組合せ５０３／５１３に類似し、インダクタ／スイッチの組合せ９１４／９３４及び９１９／９５９の各々はインダクタ／スイッチの組合せ５０４／５１４に類似する。
最小インダクタンス状態における直列のインダクタ９１１〜９１４の全体にわたる微量インダクタンスが約１０nHであり、直列のインダクタ９１１〜９１４によって実現可能なインダクタンス値の範囲が約１０nH（微量インダクタンス）〜約４００nHであるものと仮定すれば、インダクタ９１１〜９１４の値は、例えば、それぞれ約１０nH、約２０nH、約４０nH、約８０nH、及び約１６０nHとすることができる。直列インダクタ９１６〜９１９の組合せは同様または同一に設定することができる。もちろん、４つのインダクタ９１１〜９１４または９１６〜９１９よりも多数または少数のインダクタを、入力及び出力ノード９０１−１／９０２−１間または９０２−１／９０２−２間のいずれの直列結合内にも含めることができ、各直列結合内のインダクタは、上記に挙げた値の例とは異なる値を有することができる。
上記の実施形態は、対応する入力ノードと出力ノードとの間の各直列結合内のスイッチ付きインダクタンスの数が４つであり、各インダクタ９１１〜９１４、９１６〜９１９がＩの何らかの倍数である値を有することを規定しているが、可変直列インダクタンス回路網の代案実施形態は、４つよりも多数または少数のインダクタ、インダクタの異なる相対値、及び／または異なるインダクタの構成（例えば、異なるように接続された、並列及び／または直列結合されたインダクタの組）を有することができる。どちらにしても、可変インダクタンス回路網を解凍システムのインピーダンス整合回路網内に設けることによって、解凍システムは、解凍動作中に存在する常に変化するキャビティの入力インピーダンスにより良好に整合することができる。
図８の実施形態と同様に、第３数のディスクリート・インダクタ９２１〜９２３は回路の「ＲＦ信号源整合部分」に相当する。この第３の可変インダクタはインダクタ９２１〜９２３の直列配置を具え、バイパススイッチ９４１及び９４３は、制御信号９６１及び９６３に基づいて、インダクタ９２１及び９２３を選択的に、この直列配置に接続して組み入れること、またはバイパスすることを可能にする。一実施形態では、インダクタ９２１〜９２３の各々が等しい値（例えば、約１nH〜約１００nHの範囲内の値）を有することができる。代案実施形態では、インダクタ９２１〜９２３が互いに異なる値を有することができる。インダクタ９２２は、バイパススイッチ９４１及び９４３の状態にかかわらず、入力端子９０１−１と９０１−２との間に電気接続されている。従って、インダクタ９２２のインダクタンス値は、入力端子９０１−１と９０１−２との間のベースライン（即ち、最小）インダクタンスとしての役割を果たす。一実施形態によれば、第１及び第３インダクタ９２１及び９２３が、互いの比率がある値であるインダクタンス値を有することができる。例えば、種々の実施形態では、第１インダクタ９２１が正規化インダクタンス値Ｊを有すると、インダクタ９２３は２×Ｊ、３×Ｊ、４×Ｊ、または他の何らかの比率を有することができる。
図１０は、他の実施形態による、解凍システム（例えば、システム１００、２００、７００（図１、２、７））に内蔵することができる可変インピーダンス整合回路１０００の概略図である。整合回路８００、９００（図８及び９）と同様に、一実施形態によれば、可変整合回路１０００は固定値及び可変の受動構成部品の回路網を含む。
回路１０００は、ダブルエンドの入力端子１００１−１及び１００１−２（入力端子１００１と称する）、ダブルエンドの出力端子１００２−１、１００２−２（出力端子１００２と称する）、及び入力端子１００１と出力端子１００２との間に接続された受動構成部品の回路網を含む。例えば、システム７００に接続する際には、第１入力端子１００１−１は平衡導体７２８−４の第１導体に接続することができ、第２入力端子１００１−２は平衡導体７２８−４の第２導体に接続することができる。同様に、第１出力端子１００２−１は平衡導体７２８−５の第１導体に接続することができ、第２出力端子１００２−２は平衡導体７２８−５の第２導体に接続することができる。
図１０に示す特定実施形態では、回路１０００が、入力端子１００１−１と出力端子１００２−１との間に直列に接続された第１可変容量回路網１０１１及び第１インダクタ１０１５、入力端子１００１−２と出力端子１００２−２との間に直列に接続された第２可変容量回路網１０１６及び第２インダクタ１０２０、及びノード１０２５と１０２６との間に接続された第３可変容量回路網１０２１を含む。一実施形態では、インダクタ１０１５、１０２０はサイズ及びインダクタンス値が共に大きい、というのは、これらは比較的低い周波数（例えば、約４０．６６MHz〜約４０．７０MHz）及び比較的大きい電力（例えば、約５０W〜約５００W）の動作用に設計することができるからである。例えば、インダクタ１０１５、１０２０の各々は、約１００nH〜約１０００nHの範囲内（例えば、約２００nH〜約６００nHの範囲内）の値を有することができるが、他の実施形態では、その値をより低くすること及び／またはより高くすることができる。一実施形態によれば、インダクタ１０１５、１０２０は固定値の集中インダクタ（例えば、コイル、ディスクリート・インダクタ、分布インダクタ（種々の実施形態では、例えば、プリントコイル）、ワイヤボンド、伝送線、及び／または他の誘導性構成部品）である。他の実施形態では、インダクタ１０１５、１０２０のインダクタンス値を可変にすることができる。いずれにせよ、一実施形態では、（インダクタ１０１５、１０２０が固定値である際には）永久的にせよ、（インダクタ１０１５、１０２０が可変であり、対を成す様式で動作する際には）任意の所定時刻にせよ、インダクタ１０１５、１０２０のインダクタンス値がほぼ同じである。
第１及び第２可変容量回路網１０１１、１０１６は回路１０００の「直列整合部分」に相当する。一実施形態によれば、第１可変容量回路網１０１１は、第１可変コンデンサ１０１３に並列に結合された第１固定値コンデンサ１０１２を含む。一実施形態では、第１固定値コンデンサ１０１２が約１pF〜約１００pFの容量値を有することができる。図５Ｂに関連して前述したように、第１可変コンデンサ１０１３は容量性構成部品の回路網を含むことができ、これらの容量性構成部品どうしを選択的に結合して０pF〜約１００pFの範囲内の容量を提供することができる。従って、第１可変容量回路網１０１１によって提供される合計容量値は約１pF〜約２００pFにすることができるが、この範囲はより低い容量値またはより高い容量値へ拡張することもできる。
同様に、第２可変容量回路網１０１６は、第２可変コンデンサ１０１８に並列に結合された第２固定値コンデンサ１０１７を含む。一実施形態では、第２固定値コンデンサ１０１７が約１pF〜約１００pFの容量値を有することができる。図５Ｂに関連して前述したように、第２可変コンデンサ１０１８は容量性構成部品の回路網を含むことができ、これらの容量性構成部品どうしを選択的に結合して０pF〜１００pFの範囲内の容量を提供することができる。従って、第２可変容量回路網１０１６によって提供される合計容量値は約１pF〜約２００pFの範囲内にすることができるが、この範囲はより低い容量値またはより高い容量値へ拡張することもできる。
いずれにせよ、一実施形態では、出力端子１００２−１及び１００２−２に供給される信号の平衡を保証するために、第１及び第２可変容量回路網１０１１、１０１６の静電容量値を任意の所定時刻にほぼ同じであるように制御する。例えば、第１及び第２可変コンデンサ１０１３、１０１８の静電容量値を制御して、第１及び第２可変容量回路網１０１１、１０１６の静電容量値を任意の所定時刻にほぼ同じにすることができる。第１及び第２可変コンデンサ１０１３、１０１８は対を成す様式で動作し、このことは、動作中のこれらの可変コンデンサの静電容量値を制御して、任意の所定時刻に、出力端子１００２−１及び１００２−２に伝えられるＲＦ信号が平衡することを保証することを意味する。一部の実施形態では、固定値の第１及び第２コンデンサ１０１２、１０１７の静電容量値を同じにすることができるが、他の実施形態ではこれらの静電容量値を異ならせることができる。
可変インピーダンス整合回路網１０００の「分路整合部分」は、第３可変容量回路網１０２１及び固定インダクタ１０１５、１０２０によって提供される。一実施形態によれば、第３可変容量回路網１０２１は、第３可変コンデンサ１０２４に並列に結合された第３固定値コンデンサ１０２３を含む。一実施形態では、第３固定値コンデンサ１０２３が約１pF〜約５００pFの容量値を有することができる。図５Ｂに関連して前述したように、第３可変コンデンサ１０２４は容量性構成部品の回路網を含むことができ、これらの容量性構成部品どうしを選択的に結合して０pF〜約２００pFの範囲内の容量を提供することができる。従って、第３可変容量回路網によって提供される合計容量値は約１pF〜約７００pFの範囲内にすることができるが、この範囲はより低い容量値またはより高い容量値へ拡張することもできる。
可変容量回路網１０１１、１０１６、１０２１の状態を変化させて複数の静電容量値を提供することができるので、可変容量回路網１０１１、１０１６、１０２１は、キャビティ＋負荷（例えば、キャビティ７６０＋負荷７６４（図７））のインピーダンスをＲＦ信号源（例えば、ＲＦ信号源７２０、７２０’（図７））に最適に整合させるように構成可能である。回路１０００内の容量値１０１３、１０１８、１０２４を変化させることによって、システム・コントローラ（例えば、システム・コントローラ７１２（図７））は、回路１０００によって行われるインピーダンス変換を増加させることも減少させることもできる。この容量値の変化が、ＲＦ信号源７２０とキャビティ＋負荷のインピーダンスとの整合を改善することが望ましく、このことは反射信号電力及び／または反射電力対順方向電力の比率の低減を生じさせるはずである。大部分の場合に、システム・コントローラ７１２は、最大の電磁界強度がキャビティ７６０内に実現され、及び／または最大量の電力が負荷７６４によって吸収され、及び／または最小量の電力が負荷７６４によって反射される状態にすべく回路１０００を構成することを追求することができる。
図８〜１０に示す可変インピーダンス整合回路８００、９００、１００は、所望のダブルエンド可変インピーダンス変換を実行することができる３つの可能な構成に過ぎないことは明らかである。ダブルエンド可変インピーダンス整合回路の他の実施形態は、異なるように構成された誘導性または容量性の回路網を含むことができ、あるいは、インダクタ、コンデンサ、及び／または抵抗器の種々の組合せを含む受動回路網を含むことができ、これらの受動構成部品の一部は固定値の構成部品とすることができ、これらの受動構成部品の一部は可変値の構成部品（例えば、可変インダクタ、可変コンデンサ、及び／または可変抵抗器）とすることができる。さらに、上記ダブルエンド可変インピーダンス整合回路は能動デバイス（例えば、トランジスタ）を含むことができ、これらの能動デバイスは、受動構成部品を回路網内に組み入れ、回路網から切り離す切り換えを行って、回路によって行われる全体的なインピーダンス変換を変更する。
ここで、解凍システムの特定の物理的構成を図１１に関連して説明する。より具体的には、図１１は、一実施形態による解凍システム１１００の側断面図である。一実施形態では、解凍システム１１００は、一般に、解凍キャビティ１１７４、ユーザ・インタフェース（図示せず）、システム・コントローラ１１３０、ＲＦ信号源１１２０、電源兼バイアス回路（図示せず）、電力検出回路１１８０、可変インピーダンス整合回路網１１６０、第１電極１１７０、及び第２電極１１７２を含む。一実施形態によれば、システム・コントローラ１１３０、ＲＦ信号源１１２０、電源兼バイアス回路、及び電力検出回路１１８０は、第１モジュール（例えば、ＲＦモジュール１３００（図１３））の複数部分を形成することができ、可変インピーダンス整合回路網１１６０は第２モジュール（例えば、モジュール１２００または１２４０（図１２Ａ、１２Ｂ）のいずれか）の複数部分を形成することができる。それに加えて、一部の実施形態では、解凍システム１１００が、温度センサ、及び／またはＩＲセンサ１１９２を含むことができる。
一実施形態では、解凍システム１１００を格納構造１１５０内に収容することができる。一実施形態によれば、格納構造１１５０は、解凍キャビティ１１７４及び回路収容領域１１７８のような２つ以上の内部領域を規定することができる。格納構造１１５０は、下部壁、上部壁、及び側壁を含む。格納構造１１５０のこれらの壁の一部の内面の一部分が解凍キャビティ１１７４を規定することができる。解凍キャビティ１１７４は容量型解凍装置を含み、この容量型解凍装置は、空気キャビティによって分離された第１及び第２平行平板電極１１７０、１１７２を有し、この空気キャビティ内に解凍される負荷１１６４を配置することができる。例えば、第１電極１１７０は空気キャビティの上方に配置することができ、第２電極１１７２は、シングルエンドシステムの実施形態では格納構造１１５０の導体部分（例えば、格納構造１１５０の下部壁の一部分）によって提供することができる。その代わりに、シングルエンドまたはダブルエンドシステムの実施形態では、第２電極１１７２を、図示するように格納構造１１５０から区別される導体プレートで形成することができる。一実施形態によれば、非導電性の支持構造１１５４を用いて第１電極１１７０を空気キャビティの上方に懸架して、第１電極１１７０を格納構造１１５０から絶縁して、第１電極１１７０を空気キャビティに対して固定された物理的な向きに保持することができる。それに加えて、負荷１１６４と第２電極１１７２との直接の接触を回避するために、非導電性の支持体及び障壁構造１１５６を格納構造１１５０の下面全体にわたって配置することができる。
一実施形態によれば、格納構造１１５０が少なくとも部分的に導体材料で形成され、格納構造の導体部分を接地して、システムの種々の電気構成部品用の接地基準を提供することができる。その代わりに、格納構造１１５０における第２電極１１７２に相当する部分を導体材料で形成して接地することができる。
温度センサ及び／またはＩＲセンサ１１９２は、負荷１１６４の温度を、解凍動作前、解凍動作中、及び解凍動作後のいずれにも検出することを可能にする位置に配置することができる。一実施形態によれば、温度センサ及び／またはＩＲセンサ１１９２は負荷温度の推定値をシステム・コントローラ１１３０に提供するように構成されている。
一実施形態では、システム・コントローラ１１３０、ＲＦ信号源１１２０、電源兼バイアス回路（図示せず）、電力検出回路１１８０、及び可変インピーダンス整合回路網１１６０の構成部品の一部または全部を、格納構造１１５０の回路収容領域１１７８内の１つ以上の共通基板（例えば、基板１１５２）に結合することができる。例えば、上記に挙げた構成要素の一部または全部をＲＦモジュール（例えば、ＲＦモジュール１３００（図１３））及び種々のインピーダンス整合回路モジュール（例えば、モジュール１２００または１２４０（図１２Ａ、１２Ｂ）の変形例）内に含めることができ、これらのモジュールは格納構造１１５０の回路収容領域１１７８内に収容されている。一実施形態によれば、システム・コントローラ１１３０が、共通基板１１５２上または共通基板１１５２内の種々の導体相互接続部、及び／または図示しない種々のケーブル（例えば、同軸ケーブル）を通して、ユーザ・インタフェース、ＲＦ信号源１１２０、可変インピーダンス整合回路網１１６０、及び電力検出回路１１８０に結合されている。それに加えて、一実施形態では、電力検出回路１１８０が、ＲＦ信号源１１２０の出力端子と可変インピーダンス整合回路網１１６０の入力端子との間の伝送経路１１４８上に結合されている。例えば、基板１１５２（あるいはＲＦモジュール１３００または可変インピーダンス整合回路網モジュール１２００、１２４０を規定する基板）は、マイクロ波またはＲＦ積層板、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：polytetrafluoroethylene）基板、プリント回路基板（ＰＣＢ：printed circuit board）材料基板（例えば、ＦＲ−４）、アルミニウム基板、セラミックタイル、または他の種類の基板を含むことができる。種々の代案実施形態では、構成部品のうちの様々なものを異なる基板に、当該基板と当該構成部品との間の電気相互接続部により結合することができる。さらに他の代案実施形態では、これらの構成部品の一部または全部を、区別される基板に結合するのではなくキャビティ壁に結合することができる。
一実施形態では、シングルエンドの実施形態でもダブルエンドの実施形態でも、第１電極１１７０が可変インピーダンス整合回路網１１６０及び伝送経路１１４８を通してＲＦ信号源１１２０に電気結合されている。ダブルエンドの実施形態では、第２電極１１７２も、可変インピーダンス整合回路網１１６０及び伝送経路１１４８を通してＲＦ信号源１１２０に結合されている。前述したように、可変インピーダンス整合回路網１１６０のシングルエンドの実施形態は、シングルエンド可変インダクタンス回路網（例えば、回路網４００（図４Ａ））またはシングルエンド可変容量回路網（例えば、回路網４４０（図４Ｂ））を含むことができる。その代わりに、可変インピーダンス整合回路網１１６０のダブルエンドの実施形態は、ダブルエンド可変インダクタンス回路網（例えば、回路網８００、９００（図８、９））またはダブルエンド可変容量回路網（例えば、回路網１０００（図１０））を含むことができる。一実施形態では、可変インピーダンス整合回路網１１６０が、モジュール（例えば、モジュール１２００、１２４０（図１２Ａ、１２Ｂ）の一方）として実現され、あるいは共通基板１１５２に結合されて回路収容領域１１７８内に配置されている。導体構造（例えば、導体のビア、トレース、ケーブル、ワイヤ（配線）、及び他の構造）を、回路収容領域１１７８内の回路と電極１１７０、１１７２との間の電気通信用に設けることができる。
種々の実施形態によれば、本明細書中に説明するシングルエンドまたはダブルエンド可変インピーダンス整合回路網に関連する回路は１つ以上のモジュールの形態で実現することができ、本明細書中では「モジュール」を、共通の基板に結合された電気構成部品のアセンブリとして定義する。例えば、図１２Ａ及び１２Ｂは、２つの実施形態による、ダブルエンド可変インピーダンス整合回路網（例えば、回路網８００、９００、１０００（図８〜１０））を含むモジュール１２００、１２４０の例の透視図である。より具体的には、図１２Ａは、可変インダクタンスのインピーダンス整合回路網（例えば、回路網８００、９００（図８、９））を示し、図１２Ｂは、可変容量のインピーダンス整合回路網（例えば、回路網１０００（図１０））を収容するモジュール１２Ｂを示す。
モジュール１２００、１２４０の各々は、プリント回路基板（ＰＣＢ）１２０４、１２４４を含み、これらのＰＣＢは前面１２０６、１２４６、及びその反対側に後面１２０８、１２４８を有する。ＰＣＢ１２０４、１２４４は、１つ以上の誘電体層及び２つ以上のプリント導体層で形成される。導体ビア（図１２Ａ、１２Ｂ中には見えない）が、複数の導体層間の電気接続部を提供する。前面１２０６、１２４６では、第１のプリント導体層で形成された複数のプリント導体トレースが、ＰＣＢ１２０４、１２４４の前面１２０６、１２４６に結合された種々の構成要素間の電気接続を行う。同様に、後面１２０８、１２４８では、第２のプリント導体層で形成された複数のプリント導体トレースが、ＰＣＢ１２０４、１２４４の後面１２０８、１２４８に結合された種々の構成要素間の電気接続を行う。
一実施形態によれば、各ＰＣＢ１２０４、１２４４はＲＦ入力コネクタ１２３８、１２７８（例えば、後面１２０８、１２４８に結合され、従って図１２Ａ、１２Ｂ中には見えないが、コネクタ７３８（図７）に相当する）及びバラン１２７４、１２８４（例えば、後面１２０８、１２４８に結合され、従って図１２Ａ、１２Ｂ中には見えないが、バラン７７４（図７）に相当する）を収容する。入力コネクタ１２３８、１２７８は、同軸ケーブルまたは他の種類の導体のような接続部（例えば、接続部７２８−３（図７））でＲＦサブシステム（例えば、サブシステム３１０、７１０（図３、７））に電気接続されるように構成されている。こうした実施形態では、バラン１２７４、１２８４によってＲＦ入力コネクタ１２３８、１２７８から受信した不平衡ＲＦ信号を平衡な信号に変換し、この信号を一対の平衡導体（例えば、接続部７２８−４（図７））を通して、第１及び第２入力端子１２０１−１、１２０１−２または１２４１−１、１２４１−２に供給する。入力コネクタ１２３８、１２７８とバラン１２７４、１２８４との接続部、及びバラン１２７４、１２８４と入力端子１２０１−１、１２０１−２、１２４１−１、１２４１−２との接続部の各々は、ＰＣＢ１２０４、１２４４上及びこれらのＰＣＢ内に形成された導体トレース及び導体ビアを用いて実現することができる。代案実施形態では、上述したように、代案実施形態が平衡増幅器（例えば、平衡増幅器７２４’（図７））を含むことができ、この平衡増幅器は入力端子１２０１−１、１２０１−２、１２４１−１、１２４１−２に直接結合することができる。こうした実施形態では、バラン１２７４、１２８４をモジュール１２００、１２４０から除外することができる。
それに加えて、各ＰＣＢ１２０４、１２４４は、ダブルエンド可変インピーダンス整合回路網（例えば、回路網７７２、８００、９００、１０００（図７〜１０））に関連する回路を収容する。図１２Ａを参照すれば、図１２Ａは可変インダクタンスのインピーダンス整合回路（例えば、回路網８００、９００（図８、９））を収容するモジュール１２００に相当し、ＰＣＢ１２０４が収容する回路は、ダブルエンド入力端子１２０１−１、１２０１−２（例えば、入力端子９０１−１、９０１−２（図９））、ダブルエンド出力端子１２０２−１、１２０２−２（例えば、出力端子９０２−１、９０２−２（図９））、ダブルエンド入力端子の第１入力端子１２０１−１とダブルエンド出力端子の第１出力端子１２０２−１との間に直列に結合された第１数のインダクタ１２１１、１２１２、１２１３、１２１４、１２１５（例えば、インダクタ９１１〜９１５（図９））、ダブルエンド入力端子の第２入力端子１２０１−２とダブルエンド出力端子の第２出力端子１２０２−２との間に直列に結合された第２数のインダクタ１２１６、１２１７、１２１８、１２１９、１２２０（例えば、インダクタ９１６〜９２０（図９））、第１入力端子１２０１−１と第２入力端子１２０１−２との間に直列に結合された第３数のインダクタ（図１２中には見えないが、例えばインダクタ９２１〜９２３（図９）に相当する）、及びノード１２２５と１２２６（例えば、ノード９２５、９２６）との間に結合された１つ以上の追加的インダクタ１２２４（例えば、インダクタ９２４（図９））を含む。
複数のスイッチまたはリレー（例えば、図１２中には見えないが、例えばスイッチ９３１〜９３４、９３６〜９３９、９４１、９４３（図９）に相当する）もＰＣＢ１２０４に結合されている。例えば、これら複数のスイッチまたはリレーは、ＰＣＢ１２０４の前面１２０６または後面１２０８に結合することができる。一実施形態では、これらのスイッチまたはリレーの各々が、インダクタ１２１１〜１２１４、１２１６〜１２１９のうちの１つ、あるいは入力端子１２０２−１と１２０２−２との間のインダクタ（例えば、インダクタ９２１、９２３（図９））のうちの１つの両端子間に並列に電気接続されている。制御コネクタ１２３０がＰＣＢ１２０４に結合され、制御コネクタ１２３０の導体は導体トレース１２３２に電気結合されて、これらのスイッチに制御信号（例えば、制御信号９５１〜９５４、９５６〜９５９、９６１、９６３（図９））を供給し、これにより、前述したように上記インダクタを回路内に組み入れ、回路から切り離す切り換えを行う。図１２Ａに示すように、固定値のインダクタ１２１５、１２２０（例えば、インダクタ９１５、９２０（図９））を比較的大型のコイルで形成することができるが、これらのインダクタは他の構造を用いて実現することもできる。さらに、図１２Ａの実施形態に示すように、出力端子１２０２−１、１２０２−２に相当する導体の特徴部分は比較的大型にすることができ、そしてシステムの電極（例えば、電極７４０、７５０（図７））に直接取り付けるために延長することができる。
ここで図１２Ｂを参照すれば、図１２Ｂは可変容量のインピーダンス整合回路網（例えば、回路網１０００（図１０））を収容するモジュール１２４０に相当し、ＰＣＢ１２４４が収容する回路は、ダブルエンド入力端子１２４１−１、１２４１−２（例えば、入力端子１００１−１、１００１−２（図１０））、ダブルエンド出力端子１２４２−１、１２４２−２（例えば、出力端子１００２−１、１００２−２（図１０））、ダブルエンド入力端子の第１入力端子１２４１−１と第１中間ノード１２６５（例えば、ノード１０２５（図１０））との間に直列に結合された第１数のコンデンサ１２５１、１２５２（例えば、コンデンサ１０１２、１０１３（図１０））、ダブルエンド入力端子の第２入力端子１２４１−２と第２中間ノード１２６６（例えば、ノード１０２６（図１０））との間に直列に結合された第２数のコンデンサ１２５６、１２５７（例えば、コンデンサ１０１７、１０１８（図１０））、ノード１２６５と１２６６（例えば、ノード１０２５、１０２６）との間に結合された第３数のコンデンサ１２５８、１２５９（例えば、コンデンサ１０２３、１０２４（図１０））、及びノード１２６５と出力端子１２４２−１との間に結合されたインダクタ１２５５及びノード１２６６と出力端子１２４２−２との間に結合されたインダクタ１２６０（例えば、インダクタ１０１５、１０２０（図１０））を含む。
第１数、第２数、及び第３数のコンデンサの各々は、固定コンデンサ１２５１、１２５６、１２５８（例えば、コンデンサ１０１２、１０１７、１０２３（図１０））及び可変コンデンサ（例えば、可変コンデンサ１０１３、１０１８、１０２４）を構成する１つ以上のコンデンサ１２５２、１２５７、１２５９の組を含む。可変コンデンサ１２５２、１２５７、１２５９の各組は、回路網５００（図５）のような容量性回路網を用いて実現することができる。複数のスイッチまたはリレー（例えば、図１２の写真では見えないが、例えばスイッチ５５１〜５５４（図５）に相当する）をＰＣＢ１２４４に結合することもできる。例えば、これら複数のスイッチまたはリレーはＰＣＢ１２４４の前面１２４６または後面１２４８に結合することができる。これらのスイッチまたはリレーの各々は、可変コンデンサ１２５２、１２５７、１２５９に関連するコンデンサのうちの異なるものの端子に直列に電気接続されている。制御コネクタ１２９０がＰＣＢ１２４４に結合され、制御コネクタの導体（図１２Ｂには図示せず）はＰＣＢ１２４４の導体トレースに電気結合されて、制御信号（例えば、制御信号５６１〜５６４（図５））をこれらのスイッチに供給し、これにより、前述したように上記コンデンサを回路内に組入れ、回路から切り離す切り換えを行う。
図１２Ｂに示すように、固定値のインダクタ１２５５、１２６０（例えば、インダクタ１０１５、１０２０（図１０））が中間ノード１２６５と出力端子１２４２−１との間、及び中間ノード１２６６と出力端子１２４２−２との間に結合されている。インダクタ１２５５、１２６０は比較的大型のコイルで形成することができるが、これらのインダクタは他の構造を用いて実現することもできる。さらに、図１２Ｂの実施形態中に示すように、出力端子１２４２−１、１２４２−２に相当する導体の特徴部分は比較的大型にすることができ、そしてシステムの電極（例えば、電極７４０、７５０（図７））に直接取り付けるために延長することができる。一実施形態によれば、そして図１２Ｂに示すように、インダクタ１２５５、１２６０は、これらのインダクタの主軸が互いに直交する（即ち、インダクタ１２５５、１２６０の中心を通って延びる軸どうしが約９０度の角度をなす）ように配置されている。このことは、大幅に低減された電磁結合をインダクタ１２５５、１２６０間に生じさせることができる。他の実施形態では、インダクタ１２５５、１２６０を、これらのインダクタの主軸どうしが平行であるように配置することができ、あるいは、これらの主軸が他の角度のオフセットを有するように配置することができる。
種々の実施形態では、ＲＦサブシステム（例えば、ＲＦサブシステム３１０、７１０（図３、７））に関連する回路も１つ以上のモジュールの形態で実現することができる。例えば、図１３は、一実施形態による、ＲＦサブシステム（例えば、ＲＦサブシステム３１０、７１０（図３、７））を含むＲＦモジュール１３００の透視図である。ＲＦモジュール１３００は、接地基板１３０４に結合されたＰＣＢ１３０２を含む。接地基板１３０４はＰＣＢ１３０２の構造的支持を行い、そして、ＰＣＢ１３０２に結合された種々の電気構成部品に電気接地基準及びヒートシンクの機能も提供する。
一実施形態によれば、ＰＣＢ１３０２はＲＦサブシステム（例えば、サブシステム３１０または７１０（図３、７））を収容する。従って、ＰＣＢ１３０２が収容する回路は、システム・コントローラ１３１２（例えば、システム・コントローラ３１２、７１２（図３、７））に相当する、ＲＦ信号源回路１３２０（例えば、ＲＦ信号発生器３２２、７２２及び電力増幅器３２４、３２５、７２４を含むＲＦ信号源３２０、７２０（図３、７）に相当する）、電力検出回路１３３０（例えば、電力検出回路３３０、７３０（図３、７）に相当する）、及びインピーダンス整合回路１３３４（例えば、第１整合回路３３４、７３４（図３、７）に相当する）を含む。
図１３の実施形態では、システム・コントローラ１３１２がプロセッサＩＣ及びメモリＩＣを含み、ＲＦ信号源回路１３２０が信号発生ＩＣ及び１つ以上の電力増幅デバイスを含み、電力検出回路１３３０が電力結合デバイスを含み、そしてインピーダンス整合回路１３３４が、互いに結合されてインピーダンス整合回路網を形成する複数の受動構成部品（例えば、インダクタ１３３５、１３３６及びコンデンサ１３３７）を含む。図３、７に関連して説明した種々の導体及び接続部を参照して前述したように、回路１３１２、１３２０、１３３０、１３３４及び種々の副構成部品どうしは、ＰＣＢ１３０２上の導体トレースを通して電気結合することができる。
一実施形態では、ＲＦモジュール１３００が複数のコネクタ１３１６、１３２６、１３３８、１３８０も含む。例えば、コネクタ１３８０は、ユーザ・インタフェース（例えば、ユーザ・インタフェース３８０、７８０（図３、７））及び他の機能を含むホストシステムに接続するように構成することができる。コネクタ１３１６は、前述したように可変整合回路（例えば、回路３７２、７７２（図３、７））に接続して制御信号をこの回路に供給するように構成することができる。コネクタ１３２６は、電源に接続してシステム電力を受けるように構成することができる。最後に、コネクタ１３３８（例えば、コネクタ３３６、７３６（図３、７））は、同軸ケーブルまたは他の伝送線に接続するように構成することができ、このことは、ＲＦモジュール１３００を（例えば、導体３２８−２、７２８−３（図３、７）を通して）可変整合サブシステム（例えば、サブシステム３７０、７７０（図３、７））に電気接続することを可能にする。代案実施形態では、可変整合サブシステム（例えば、可変整合回路網３７０、バラン７７４、及び／または可変整合回路７７２（図３、７））の構成要素もＰＣＢ１３０２上に統合することができ、この場合、コネクタ１３３６はモジュール１３３０から除外することができる。ＲＦモジュール１３００のレイアウト、サブシステム、及び構成部品の他の変形を行うこともできる。
ＲＦモジュール（例えば、モジュール１３００（図１３））及び可変インピーダンス整合回路網モジュール（例えば、モジュール１２００、１２４０（図１２Ａ、１２Ｂ））の実施形態を、互いに電気接続し、そして他の構成部品に電気接続して、解凍装置またはシステムを形成することができる。例えば、ＲＦ信号の接続は、同軸ケーブルのような接続部（例えば、導体７２８−３（図７））を通して、ＲＦコネクタ１３３８（図１３）とＲＦコネクタ１２３８（図１２Ａ）またはＲＦコネクタ１２７８（図１２Ｃ）との間で行うことができ、制御接続は、多導体ケーブルのような接続部（例えば、導体７１６（図７））を通して、コネクタ１３１６（図１３）とコネクタ１２３０（図１２Ａ）またはコネクタ１２９０（図１２Ｂ）との間で行うことができる。システムをさらに組み立てるために、ホストシステムまたはユーザ・インタフェースを、コネクタ１３８０を通してＲＦモジュール１３００に接続することができ、電源を、コネクタ１３２６を通してＲＦモジュール１３００に接続することができ、電極（例えば、電極７４０、７５０（図７））を出力端子１２０２−１．１２０２−２（図１２Ａ）または１２４２−１、１２４２−２（図１２Ｂ）に接続することができる。もちろん、上述したアセンブリは、種々の支持構造及び他のシステム構成要素にも物理的に接続されて、上記電極は解凍キャビティ（例えば、キャビティ１１０、３６０、７６０（図１、３、７））の全体にわたって互いに固定的関係に保持され、解凍装置はより大きなシステム（例えば、システム１００、２００（図１、２））内に統合することができる。
これまでは、解凍システムの電気的及び物理的態様を説明してきたので、以下、こうした解凍システムを動作させる方法を、図１４及び１５に関連して説明する。より具体的には、図１４は、一実施形態による、動的な負荷整合を有する解凍システム（例えば、システム１００、２１０、２２０、３００、７００、１１００（図１〜３、７、１１））を動作させる方法のフローチャートである。
まず図１４を参照すれば、この方法はブロック１４０２で開始することができ、システム・コントローラ（例えば、システム・コントローラ３１２、７１２、１１３０（図３、７、１１））は解凍動作を開始するべきことの指示を受信する。こうした指示は、例えば、ユーザが負荷（例えば、負荷３６４、７６４、１１６４（図３、７、１１））をシステムの解凍キャビティ（例えば、キャビティ３６０、７６０、１１７４（図３、７、１１））内に配置し、（例えば、ドアまたは引き出しを閉じることによって）キャビティを密封し、そして（例えば、ユーザ・インタフェース３８０、７８０（図３、７）の）始動ボタンを押した後に受信することができる。一実施形態では、キャビティの密封は、１つ以上の安全インターロック機構を掛けることができ、こうした安全インターロック機構は、掛けられると、キャビティに供給されるＲＦ電力がキャビティの外部の環境内に実質的に漏洩しないことを示す。後に説明するように、安全インターロック機構を解除することは、システム・コントローラに解凍動作を即座に一時停止または終了させることができる。
種々の実施形態によれば、システム・コントローラは任意で、負荷の種類（例えば、肉、液体、または他の材料）、初期の負荷温度、及び／または負荷質量を示す追加的入力を受信することができる。例えば、負荷の種類に関係する情報は、ユーザからユーザ・インタフェースとの相互作用により（例えば、認識されている負荷の種類のリストからユーザが選択することによって）受信することができる。その代わりに、上記システムは、負荷の外側に見えるバーコードを走査するように、あるいは負荷上の、または負荷内に埋め込まれたＲＦＩＤデバイスから電子信号を受信するように構成することができる。初期の負荷温度に関する情報は、例えば、システムの１つ以上の温度センサ及び／またはＩＲセンサ（例えば、センサ３９０、７９２、７９０、１１９２（図３、７、１１））から受信することができる。初期の負荷温度に関する情報は、ユーザからユーザ・インタフェースとの対話により受信することができ、あるいはシステムの１つ以上の温度センサ及び／またはＩＲセンサ（例えば、センサ３９０、７９０、１１９２（図３、７、１１））から受信することができる。上記に示したように、負荷の種類、初期の負荷温度、及び／または負荷質量を示す入力の受信は任意であり、システムはその代わりにこれらの入力の一部または全部を受信しないことができる。
ブロック１４０４では、システム・コントローラが、制御信号を可変整合回路網（例えば、回路網３７０、４００、４４０、７７２、８００、９００、１０００、１１６０（図３、４Ａ、４Ｂ、７〜１１））に供給して、負荷を包含する解凍システムのキャビティとの最良の、あるいは許容可能なインピーダンス整合をもたらす可変整合回路網の初期構成または初期状態を確立する。図４Ａ、４Ｂ、５Ａ、５Ｂ、及び８〜１０に関連して詳細に説明したように、これらの制御信号は、可変整合回路網内の種々のインダクタンス及び／または容量（例えば、インダクタンス４１０、４１１、４１４、８１１、８１６、８２１（図４Ａ、８）及び容量４４４、４４８、１０１３、１０１８、１０２４（図４Ｂ、１０））の値に影響を与える。例えば、上記制御信号は、バイパススイッチ（例えば、スイッチ５１１〜５１４、５５１〜５５４、９３１〜９３４、９３６〜９３９、９４１、９４３（図５Ａ、５Ｂ、９））の状態に影響を与えることができ、これらのバイパススイッチは、システム・コントローラからの制御信号（例えば、制御信号５２１〜５２４、５６１〜５６４、９５１〜９５４、９５６〜９５９、９６１、９６３（図５Ａ、５Ｂ、９））に応答する。
一実施形態によれば、ブロック１４０４で可変整合回路網の初期構成または初期状態を確立するために、システム・コントローラは、整合の品質を示す実際の測定値に基づいて、可変インピーダンス整合回路網の構成を調整して、許容可能な、あるいは最良の整合を見出す。具体的には、システム・コントローラは、ＲＦ信号源に、比較的低電力のＲＦ信号を、可変インピーダンス整合回路能を通して電極（例えば、第１電極３４０または両電極７４０、７５０、１１７０、１１７２（図３、７、１１））に供給させる。システム・コントローラは、電源兼バイアス回路（例えば、回路３２６、７２６（図３、７））への制御信号によりＲＦ信号の電力レベルを制御することができ、これらの制御信号は、電源兼バイアス回路に、所望の信号電力レベルに合った電源兼バイアス電圧を増幅器（例えば、増幅段３２４、３２５、７２４（図３、７））へ供給させる。例えば、上記比較的低電力のＲＦ信号は、約１０W〜約２０Wの範囲内の電力レベルを有する信号とすることができるが、異なる電力レベルを代わりに用いることができる。比較的低い電力レベルの信号を供給することは、（例えば、初期の整合が高い反射電力を生じさせる場合に）キャビティ及び／または負荷を損傷させる恐れを低減するために、そして（例えば、スイッチ接点間のアーク放電により）可変インダクタンスまたは可変容量回路網のスイッチング構成部品を損傷する恐れを低減するために望ましいことがある。
次に、電力検出回路（例えば、電力検出回路３３０、７３０、１１８０（図３、７、１１））が、ＲＦ信号源と電極との間の伝送経路に沿った反射電力及び（一部の実施形態では）順方向電力を測定して、これらの測定値をシステム・コントローラに提供する。次に、システム・コントローラは、反射信号電力と順方向信号電力との比率を決定することができ、そしてこの比率に基づいて、システムの（例えば、リターンロスに対応する）Ｓ１１パラメータ及び／またはＶＳＷＲ値を決定することができる。一実施形態では、システム・コントローラが、受信した電力測定値（例えば、受信した反射電力測定値、受信した順方向電力測定値、あるいはその両方）、及び／またはＳ１１パラメータ、及び／またはＶＳＷＲ値を、将来の評価または比較用に記憶することができる。
次に、システム・コントローラは、反射電力測定値、及び／または反射信号電力対順方向信号電力の比率、及び／またはＳ１１パラメータ、及び／またはＶＳＷＲ値に基づいて、可変インピーダンス整合回路網が評価時刻に行った整合が許容可能であるか否か（例えば、反射電力が閾値未満であるか否か、または反射信号電力対順方向信号電力の比率が１０パーセント以下（または他の何らかの閾値未満）であるか否か、あるいは上記の測定値または値が他の何らかの基準と好都合に同程度であるか否か）を判定することができる。その代わりに、システム・コントローラは、整合が「最良の」整合であるか否かを判定するように構成することができる。「最良の」整合は、例えば、あり得るすべてのインピーダンス整合回路網構成について（あるいは、インピーダンス整合回路網構成の少なくとも所定部分集合について）反射ＲＦ電力（及び一部の実施形態では順方向ＲＦ電力）を反復的に測定し、最低の反射ＲＦ電力及び／または最低の反射電力対順方向電力の比率を生じさせる構成を特定することによって判定することができる。一部の実施形態では、バイナリサーチ（二分探索）アルゴリズムまたはリージョナルサーチ（局所探索）アルゴリズムを代わりに用いて、最低の反射ＲＦ電力及び／または最低の反射電力対順方向電力の比率を生じさせる「最良整合」の構成を識別することができ、このことは最良整合の構成を見出すのに必要な時間長を低減することができる。
整合が許容可能でないか最良の整合でないことをシステム・コントローラが判定すると、システム・コントローラは、可変インピーダンス整合回路網を再構成することによって整合を調整することができる。例えば、この再構成は、可変インピーダンス整合回路網に制御信号を送信することによって実現することができ、この制御信号は、この回路網に（例えば、可変インダクタンス回路網４１０、４１１、４１５、８１１、８１６、８２１（図４Ａ、８）または可変容量回路網４２２、４４４、４４６、４４８、１０１１、１０１３、１０１６、１０１８、１０２１、１０２４（図４Ｂ、１０）に異なるインダクタンス状態または静電容量状態を持たせることによって、あるいはインダクタ５０１〜５０４、９１１〜９１４、９１６〜９１９、９２１、９２３（図５Ａ、９）またはコンデンサ５４１〜５４４（図５Ｂ）を回路内に組み入れ、回路から切り離す切り換えを行うことによって）当該回路網内の可変インダクタンス及び／または可変容量を増加及び／または減少させる。可変インピーダンス整合回路網内の可変インダクタンス回路網のその時点で最新のインダクタンス値または状態（例えば、インダクタ４１０、４１１、４１５、８１１、８１６、８２１（図４Ａ、８）のインダクタンス値）、あるいは可変容量回路網のその時点で最新の静電容量値または状態（例えば、コンデンサ４４２、４４４、４４６、４４８、１０１１、１０１３、１０１６、１０１８、１０２１、１０２４（図４Ｂ、１０）の静電容量値）を、システム・コントローラのメモリに記憶することができる。
一旦、許容可能な、あるいは最良のインピーダンス整合を提供する可変整合回路網の初期の構成を決定すると、システム・コントローラは、可変インピーダンス回路網の初期の構成を用いて、解凍の初期段階の継続時間及び解凍の最終段階の継続時間を決定する。このことは、コントローラが、可変インピーダンス整合回路網の構成を１つ以上のテーブル（表）内のエントリと比較することを含むことができ、これらのテーブルをシステム・コントローラのメモリ及び／またはシステム・コントローラにとって他の方法でアクセス可能なメモリに記憶して、解凍の初期段階及び最終段階の継続時間を決定することができる。テーブルの例は複数のエントリを含むことができ、各エントリは、可変インピーダンス整合回路網構成用のフィールド、解凍の初期段階の継続時間用のフィールド、及び解凍の最終段階の継続時間用のフィールドを含むことができる。テーブル内の各エントリは、可変インピーダンス整合回路網構成に関連する代表的な負荷の説明、並びに解凍システムが解凍動作中に利用する電力レベルを提供するための追加的なフィールドを含むことができる。一部の実施形態では、これらの電力レベルを、解凍の初期段階と解凍の最終段階とで異ならせることができる。
テーブルの構成（例えば、各テーブル・エントリ内のフィールド）は、少なくとも部分的に、システム内で利用される可変インピーダンス整合回路網の構成に依存させることができる。代表的な可変インピーダンス整合回路網は、例えば、３０通り以上の異なる構成を有することができ、各構成はインピーダンス整合回路網の異なるインピーダンス変換に関連する。この場合、テーブルは３０個までの異なるエントリを有することができ、テーブル内の各エントリは、インピーダンス整合回路網の特定の構成、及び解凍動作の初期段階及び最終段階の異なる継続時間に関連する。
説明するために、図１６は、解凍の初期段階及び最終段階の継続時間を、解凍システムの例におけるインピーダンス整合回路網の特定の構成に関係付けるテーブル１６００の一部分の説明的な例を示す。テーブル１６００は、複数の列１６０２、１６０４、１６０６、１６０８、及び１６１０、及び複数の行またはエントリ１６２２、１６２４、１６２６、１６２８、１６３０、１６３２、１６３４、及び１６３６を含み、図１６にはこれらの行／エントリの部分集合のみを例示することができる。本明細書中では、各列と行との交点をテーブル１６００の「セル」と称する。
本例では、列１６０２内のセルが、解凍システムのインピーダンス整合回路網の特定の構成、あるいは構成の特定範囲またはグループ分けを識別する。列１６０４内のセルは、解凍システムのＲＦ信号発生器（例えば、信号源３２０または７２０）が解凍動作中に発生するＲＦ信号の電力レベルを識別する。列１６０６内のセルは、秒単位で表される解凍の初期段階の継続時間を識別する（しかし、他の実施形態では、解凍の初期段階の継続時間の値を、時刻または継続時間を記述する代わりの装置を用いて記憶することができる）。列１６０８内のセルは、秒単位で表される解凍の最終段階の継続時間を識別する（しかし、他の実施形態では、解凍の最終段階の継続時間の値を、時刻または継続時間を記述する代わりの装置を用いて記憶することができる）。代表的な用途では、解凍の最終段階の継続時間が、解凍の初期段階の継続時間の５％以上である継続時間を指定することができる。列１６１０内のセルは、システムのキャビティの内容物の特性化を含み、この特性化は一般に負荷のサイズ及び負荷の推定重量または質量を含むことができる。
行１６２２内のセルは、１〜９の番号を付けた構成のインピーダンス整合回路網との初期のインピーダンス整合を実現する特大の負荷に対応する。行１６２４内のセルは、１０〜１１の番号を付けた構成のインピーダンス整合回路網との初期のインピーダンス整合を実現する大型の負荷に対応する。行１６２６内のセルは、１２〜１５の番号を付けた構成のインピーダンス整合回路網との初期のインピーダンス整合を実現する中型の負荷に対応する。行１６２８内のセルは、１６〜１８の番号を付けた構成のインピーダンス整合回路網との初期のインピーダンス整合を実現する中型の負荷に対応する。行１６３０内のセルは、１９〜２１の番号を付けた構成のインピーダンス整合回路網との初期のインピーダンス整合を実現する小型の負荷に対応する。行１６３２内のセルは、２２〜２６の番号を付けた構成のインピーダンス整合回路網との初期のインピーダンス整合を実現する小型の負荷に対応する。行１６３４内のセルは、２７〜３０の番号を付けた構成のインピーダンス整合回路網との初期のインピーダンス整合を実現する小型の負荷に対応する。行１６３０内のセルは、１９〜２１の番号を付けた構成のインピーダンス整合回路網との初期のインピーダンス整合を実現する小型の負荷に対応する。行１６３６内のセルは、３１の番号を付けた構成のインピーダンス整合回路網との初期のインピーダンス整合を実現する空のキャビティ（即ち、実質的に負荷質量なし）に対応する。
一実施形態によれば、テーブル１６００はシステム・コントローラにとってアクセス可能なメモリに記憶されている。システム・コントローラは、可変インピーダンス整合回路網の現在の構成を、列１６０２内の対応する構成の値または値の範囲と比較するか相関をとって、対応する初期段階の解凍時間（列１６０６）及び最終段階の解凍時間（列１６０８）を決定することができる。
表１６００は例示的であり限定的ではないことは明らかである。異なるように構成された可変インピーダンス整合回路網（例えば、回路網４００、４４０、５００、５４０（図４Ａ、４Ｂ、５Ａ、及び５Ｂ）のような不平衡型（例えば、シングルエンド）システム用の可変インピーダンス回路網、異なるように構成された可変インダクタンス回路網、異なるように構成された可変容量回路網、及び可変インダクタ及び可変コンデンサを共に含む回路網を含む）を有する他の解凍システムをシステム内で代わりに用いることができ、こうした回路網に関連する構成の値を、システム・コントローラのメモリに記憶されている、異なるように構成された１つ以上のテーブルのエントリに追加することができる。好適な解凍システムでは、こうしたテーブルの値を、試験により、例えば試料負荷の解凍継続時間を特性化することによって生成することができる。なお、「可変回路網」は、固定構成部品並びに可変構成部品を含むことができ、そして可変または固定の抵抗器を含むこともできる。さらに、「可変コンデンサ」または「可変インダクタ」は、入力ノードと出力ノードとの間の静電容量またはインダクタンスを可変にするスイッチング素子（例えば、図５Ａ、５Ｂ、及び９に反映したトランジスタまたは機械式リレー）を含むことができる。追加的なスイッチング素子を含めることができ、これらのスイッチング素子は受動構成部品の一部または全部を可変インピーダンス回路網内に組み入れ、可変インピーダンス回路網から切り離す切り換えを行うことができる。その代わりに、こうした可変構成部品自体を（例えば、インダクタ・コイルの異なる位置に端子を付けることによって、あるいはコンデンサの極板を近づけるか遠ざけることによって）物理的に変更可能にして、可変の値を提供することができる。
（例えば、ブロック１４０４で決定した）許容可能な／最良の整合に相当する可変インピーダンス整合回路網の初期構成の知識が与えられると、システム・コントローラは、ステップ１４０５で、解凍の初期段階の継続時間及び解凍の最終段階の継続時間を決定する。具体的には、コントローラは、ブロック１４０４で決定した初期構成と一致する構成または構成の範囲（列１６０２参照）に関連するテーブル１６００内の行１６２２、１６２４、１６２６、１６２８、１６３０、１６３２、１６３４、または１６３６を特定する。この初期構成と一致する構成を含む行１６２２、１６２４、１６２６、１６２８、１６３０、１６３２、１６３４、または１６３６を識別すると、コントローラは、列１６０６にアクセスして、その構成に関連する解凍の初期段階の継続時間を決定し、列１６０８にアクセスして、その構成に関連する解凍の最終段階の継続時間を決定する。
解凍の初期及び最終段階の継続時間を決定すると、上記方法は、解凍の初期段階を開始することによって負荷を解凍し始める。ブロック１４０７では、システム・コントローラがタイマーを始動させて解凍プロセスの経過期間を測定し−このタイマーはシステム・コントローラ自体によって実現することができ、あるいはシステム・コントローラとは別個の構成要素とすることができる。次に、上記方法は、ブロック１４１０、１４２０、１４２２、１４２４、及び１６２６を含むループに移り、このループでは解凍動作の初期段階を実行する。
ブロック１４１０では、システム・コントローラが、適切である際に、可変インピーダンス整合回路網の構成を調整して、整合の品質を示す実際の測定値に基づいて許容可能な、あるいは最良の整合を見出す。具体的には、システム・コントローラは、ＲＦ信号源に、比較的低電力のＲＦ信号を、可変インピーダンス整合回路網を通して電極（例えば、第１電極３４０、あるいは両電極７４０、７５０、１１７０、１１７２（図３、７、１１））へ供給させる。システム・コントローラは、ＲＦ信号の電力レベルを、電源兼バイアス回路（例えば、回路３２６、７２６（図３、７））への制御信号により制御することができ、これらの制御信号は、電源兼バイアス回路に、所望の信号電力レベルに合った電源兼バイアス電圧を増幅器（例えば、増幅段３２４、３２５、７２４（図３、７））へ供給させる。例えば、上記の比較的低電力のＲＦ信号は、約１０W〜約２０Wの範囲内の電力レベルを有する信号とすることができるが、異なる電力レベルを代わりに用いることができる。比較的低い電力レベルの信号を供給することは、（例えば、初期の整合が高い反射電力を生じさせる場合に）キャビティ及び／または負荷を損傷させる恐れを低減するために、そして（例えば、スイッチ接点間のアーク放電による）可変インダクタンスまたは可変容量回路網のスイッチング構成部品を損傷させる恐れを低減するために望ましいことがある。
次に、電力検出回路（例えば、電力検出回路３３０、７３０、１１８０（図３、７、１１））が、ＲＦ信号源と電極との間の伝送経路（例えば、経路３２８、７２８、１１４８（図３、７、１１））に沿った反射電力及び（一部の実施形態では）順方向電力を測定して、これらの測定値をシステム・コントローラに提供する。次に、システム・コントローラは、反射信号電力と順方向信号電力との比率を決定することができ、そして、この比率に基づいて、システムの（例えば、リターンロスに対応する）Ｓ１１パラメータ及び／またはＶＳＷＲ値を決定することができる。一部の実施形態では、システム・コントローラが、受信した電力測定値（例えば、受信した反射電力測定値、受信した順方向電力測定値、あるいはその両方）、及び／または上記計算した比率、及び／またはＳ１１パラメータ、及び／またはＶＳＷＲ値を、将来の評価または比較のために記憶することができる。
次に、システム・コントローラは、反射電力測定値、及び／または反射信号電力対順方向信号電力の比率、及び／またはＳ１１パラメータ、及び／またはＶＳＷＲ値に基づいて、可変インピーダンス整合回路網が評価時刻に行った整合が許容可能であるか否か（例えば、反射電力が閾値未満であるか否か、または反射信号電力対順方向信号電力の比率が１０パーセント以下（または他の何らかの閾値未満）であるか否か、あるいは上記の測定値または値が他の何らかの基準と好都合に同程度であるか否か）を判定することができる。その代わりに、システム・コントローラは、整合が「最良の」整合であるか否かを判定するように構成することができる。「最良の」整合は、例えば、あり得るすべてのインピーダンス整合回路網構成について（あるいは、インピーダンス整合回路網構成の少なくとも所定部分集合について）反射ＲＦ電力（及び一部の実施形態では順方向ＲＦ電力）を反復的に測定し、最低の反射ＲＦ電力、及び／または最低の反射電力対順方向電力の比率、及び／または最低のＳ１１パラメータ、及び／または最低のＶＳＷＲ値を生じさせる構成を特定することによって判定することができる。一部の実施形態では、バイナリサーチ・アルゴリズムまたはリージョナルサーチ・アルゴリズムを代わりに用いて、最低の反射ＲＦ電力、最低の反射電力対順方向電力の比率、最低のＳ１１パラメータ、及び／または最低のＶＳＷＲ値を生じさせる「最良整合」の構成を識別することができ、このことは最良整合の構成を見出すのに必要な時間長を低減することができる。
整合が許容可能でないか最良の整合でないものとシステム・コントローラが判定すると、システム・コントローラは可変インピーダンス整合回路網を再構成することによって整合を調整することができる。例えば、この再構成は、可変インピーダンス整合回路網に制御信号を送信することによって実現することができ、この制御信号は、この回路網に（例えば、可変インダクタンス回路網４１０、４１１、４１５、８１１、８１６、８２１（図４Ａ、８）または可変容量回路網４２２、４４４、４４６、４４８、１０１１、１０１３、１０１６、１０１８、１０２１、１０２４（図４Ｂ、１０）に異なるインダクタンス状態または静電容量状態を持たせることによって、あるいはインダクタ５０１〜５０４、９１１〜９１４、９１６〜９１９、９２１、９２３（図５Ａ、９）またはコンデンサ５４１〜５４４（図５Ｂ）を回路内に組み入れ、回路から切り離す切り換えを行うことによって）当該回路網内の可変インダクタンス及び／または可変容量を増加及び／または減少させる。可変インピーダンス整合回路網内の可変インダクタンス回路網のその時点で最新のインダクタンス値または状態（例えば、インダクタ４１０、４１１、４１５、８１１、８１６、８２１（図４Ａ、８）のインダクタンス値）、あるいは可変容量回路網のその時点で最新の静電容量値または状態（例えば、コンデンサ４４２、４４４、４４６、４４８、１０１１、１０１３、１０１６、１０１８、１０２１、１０２４（図４Ｂ、１０）の静電容量値）を、システム・コントローラのメモリに記憶することができる。
一旦、インピーダンス整合回路網が、許容可能な、あるいは最良の整合を提供するように構成されると、解凍動作を開始または継続することができる。解凍動作の開始または継続は、ブロック１４２０において、ブロック１４０５で決定した所望の信号パラメータを有する（例えば、所望のＲＦ電力レベルを有する）ＲＦ信号をＲＦ信号源（例えば、ＲＦ信号源３２０、７２０、１１２０（図３、７、１１））に生成させることを含み、このＲＦ信号は比較的高電力のＲＦ信号に相当する。前に示したように、他のＲＦ信号パラメータ（例えば、周波数）も「所望の信号パラメータ」として含めることができる。ここでも、システム・コントローラは、ＲＦ信号源及び電源兼バイアス回路（例えば、回路３２６、７２６（図３、７））への制御信号により、ＲＦ信号電力レベルを含むＲＦ信号パラメータを制御することができる。ＲＦ信号源への制御信号は、例えばＲＦ信号の周波数を制御することができ、電源兼バイアス回路への制御信号は、電源兼バイアス回路に、所望の信号電力レベルに合った電源兼バイアス電圧を増幅器（例えば、増幅段３２４、３２５、７２４（図３、７））に供給させることができる。例えば、上記質量推定に基づくＲＦ信号は、約５０W〜約５００Wの範囲内の電力レベルを有する信号とすることができるが、異なる電力レベルを代わりに用いることができる。
ブロック１４２２では、電力検出回路（例えば、電力検出回路３３０、７３０、７３０’、７３０”、１１８０（図３、７、１１））が、ＲＦ信号源と上記電極との間の経路（例えば、経路３２８、７２８、１１４８（図３、７、１１））に沿った反射電力、及び一部の実施形態では順方向電力を周期的に測定して、これらの測定値をシステム・コントローラに提供する。システム・コントローラは、ここでも、反射信号電力と順方向信号電力との比率を決定することができ、そしてこの比率に基づいて、システムにおけるＳ１１パラメータ及び／またはＶＳＷＲ値を決定することができる。これらの電力測定値はノイズを含むことがあり、このため、その値は時間と共に滑らかに、あるいは一貫して変化しない。反射電力及び順方向電力の測定値におけるノイズを低減するために、システム・コントローラは、平均化及びクリッピングのような種々の統計的方法を利用して、以前に測定した値から大幅に外れた値を無視して、測定したデータを平滑化して測定した電力値におけるノイズの影響を低減することができる。
一実施形態では、システム・コントローラが、受信した電力測定値、及び／または計算した上記比率、及び／またはＳ１１パラメータ、及び／またはＶＳＷＲ値を、将来の評価または比較用に記憶することができる。確定した電力測定値を記憶する際に、コントローラは、当該測定値を捕捉した時刻におけるタイマーの現在時刻に関連付けてこれらの測定値を記憶することができる。このことは、システム・コントローラが長時間にわたる電力測定値の変化を監視することを可能にする。一実施形態によれば、順方向電力及び反射電力の周期的測定値を、（例えば、ミリ秒のオーダーの）相当高い頻度、あるいは（例えば、秒のオーダーの）相当低い頻度で取得することができる。例えば、上記周期的測定値を取得するための相当低い頻度は、１０秒〜２０秒毎に１回測定する速度とすることができる。
ブロック１４２４では、システム・コントローラが、１つ以上の反射信号電力測定値、１つ以上の計算した反射信号電力対順方向信号電力の比率、及び／または１つ以上のＳ１１パラメータ、及び／または１つ以上のＶＳＷＲ値に基づいて、可変インピーダンス整合回路網によって提供された整合が許容可能であるか否かを判定することができる。例えば、システム・コントローラは、この判定を行うに当たり、単一の反射信号電力測定値、単一の計算した反射信号電力対順方向信号電力の比率、単一の計算したＳ１１パラメータ、または単一のＶＳＷＲ値を用いることができ、あるいは、事前に受信した複数の反射信号電力測定値、事前に計算した複数の反射電力対順方向電力の比率、事前に計算した複数のＳ１１パラメータ、または事前に計算した複数のＶＳＷＲ値の平均値（または他の計算値）を、この判定を行うに当たり求めることができる。整合が許容可能であるか否かを判定するために、システム・コントローラは、受信した反射信号電力、計算した比率、Ｓ１１パラメータ、及び／またはＶＳＷＲ値を、例えば１つ以上の対応する閾値と比較することができる。例えば、一実施形態では、システム・コントローラが、受信した反射信号電力を、例えば順方向信号電力の５パーセント（または他の何らかの値）の閾値と比較することができる。順方向信号電力の５パーセントを下回る反射信号電力は、整合が許容可能なままであることを示すことができ、５パーセントを上回る比率は、整合がもはや許容可能でないことを示すことができる。他の実施形態では、システム・コントローラが、計算した反射信号電力対順方向信号電力の比率を、１０パーセント（または他の何らかの値）の閾値と比較することができる。１０パーセントを下回る比率は、整合が許容可能なままであることを示すことができ、１０パーセントを上回る比率は、整合がもはや許容可能でないことを示すことができる。測定した反射電力、または計算した比率、またはＳ１１パラメータ、あるいはＶＳＷＲ値が対応する閾値よりも大きく（即ち、比較が好ましくなく）許容可能でない整合を示す際には、システム・コントローラは、ブロック１４１０に戻ることによって、可変インピーダンス整合回路網の再構成を開始することができる。
前述したように、可変インピーダンス整合回路網によって提供される整合は、負荷が加温される間の負荷（例えば、負荷３６４、７６４、１１６４（図３、７、１１））のインピーダンス変化、及び当該可変インピーダンス整合回路網の電気特性変化により、解凍動作が行われるうちに低下し得る。
説明するために、図１７Ａ及び１７Ｂは、反射ＲＦ電力対順方向ＲＦ電力の絶対値の変化率を解凍動作中の負荷の例について示すトレースである。図１７Ａ及び１７Ｂでは、横軸は時間を表し、縦軸は反射ＲＦ電力対順方向ＲＦ電力の変化率の絶対値を表す。図１７Ｂは図１７Ａと同じデータを示すが、図１７Ｂでは、トレースデータのより詳細な図を提供するために縦軸の目盛を調整している。図示するように、解凍プロセスが行われる間に、システムの可変インピーダンス整合回路網の再構成により生じる周期的なリセット１７０２以外は、変化率の絶対値は比較的滑らかに連続的に変化して（概ね減少して）いる（図１７Ｂには傾斜線１７０４を追加して、解凍プロセス中の異なる段階における変化率の傾きを示し、この傾きが（周期的なリセットによる傾きの変化を除いて）概ね時間と共に減少し、それに応じて傾斜線１７０４が時間と共に平坦になる様子を示している）。反射ＲＦ電力対順方向ＲＦ電力の比率の変化率のこうした連続的な変化は、負荷が次第に解凍または加温される間に変化する負荷のインピーダンスにより生じる。
解凍中に、反射ＲＦ電力対順方向ＲＦ電力の比率は、この比率が再構成の閾値と交差するまで減少し、再構成の閾値は解凍システムのインピーダンス整合回路網の再構成をトリガする。測定した反射ＲＦ電力対順方向ＲＦ電力（またはＳ１１パラメータ、あるいはＶＳＷＲ値）の絶対値が再構成の閾値未満に低下すると、解凍システムの可変インピーダンス整合回路網が再構成されて（例えば、図１４のブロック１４１０参照）改善されたインピーダンス整合を提供する。この再構成プロセスは、図１７Ａ及び１７Ｂのトレースに急峻な変化を生じさせる。しかし、図示するように、反射ＲＦ電力対順方向ＲＦ電力の比率（またはＳ１１、あるいはＶＳＷＲ）の変化率は時間と共に変化するので、可変インピーダンス回路網が再構成されることにより生じる周期的なリセット１７０２の頻度も時間と共に減少する。変化率が低速になるほど、可変インピーダンス回路網が再構成のためにトリガされる頻度も少なくなる。
可変インピーダンス整合回路網が再構成による構成に設定されると、反射ＲＦ電力対順方向ＲＦ電力の比率（またはＳ１１、あるいはＶＳＷＲ）の変化率は、可変インピーダンス整合回路網が再構成されるべく再度トリガされるまで再び減少する。このプロセスは、図１７Ａ及び１７Ｂに示すように、解凍プロセス全体を通してサメの歯状の形状を有する反射ＲＦ電力対順方向ＲＦ電力の比率（またはＳ１１、あるいはＶＳＷＲ）の変化率の絶対値を生じさせる。
解凍動作が行われるうちに、キャビティ整合のインダクタンスまたは容量を調整することによって、そしてＲＦ信号源のインダクタンスまたは容量も調整することによって、最適なキャビティ整合を維持することができることが観測されている。例えば、図１５を参照すれば、解凍動作の終了時における第１の種類の負荷にとって最適な整合は点１５１４によって示され、及び解凍動作の終了時における第２の種類の負荷にとって最適な整合は点１５２４によって示されている。両方の場合に、例えば、解凍動作の開始時と完了時との間で最適な整合を追跡することは、キャビティの整合のインダクタンスを次第に減少させること、及びＲＦ信号源の整合のインダクタンスを次第に増加させることを含む。
一実施形態によれば、再び図１４を参照すれば、ブロック１４１０では、可変インピーダンス整合回路網を再構成する際に、システム・コントローラがこうした傾向を考慮に入れることができる。より具体的には、ブロック１４１４において可変インピーダンス整合回路網を再構成することによって整合を調整する際には、システム・コントローラは最初に、可変インダクタンス回路網の状態を、（キャビティの整合、または回路網４１１（図４Ａ）用には）より低いインダクタンスに対応するキャビティ及びＲＦ信号源の整合用に選択し、（ＲＦ信号源の整合、または回路網４１０（図４Ｂ）用には）より高いインダクタンスに対応するキャビティ及びＲＦ信号源の整合用に選択する。可変容量回路網をキャビティ及びＲＦ信号源用に利用する実施形態においても、同様のプロセスを実行することができる。期待される最適な整合の軌跡（例えば、図１５中に示すもの）に追従しやすいインピーダンス値を選択することによって、これらの傾向を考慮に入れない再構成プロセスに比べると、（例えば、ブロック１４１０における）可変インピーダンス整合回路網の再構成プロセスを実行する時間を低減することができる。
代案実施形態では、システム・コントローラが、その代わりに、各調整の設定を反復的に検定して、許容可能な構成を決定しようと試みることができる。例えば、再び上記の表１を参照すれば、現在の構成が、キャビティ整合回路網については状態１２に相当し、ＲＦ信号源整合回路網については状態３に相当する場合、システム・コントローラは、キャビティ整合回路網については状態１１及び／または１３を検定することができ、ＲＦ信号源整合回路網については状態２及び／または４を検定することができる。これらのテストが良好な結果（即ち、許容可能な整合）を生じさせない場合、システム・コントローラは、キャビティ整合回路網については状態１０及び／または１４を検定することができ、ＲＦ信号源整合回路については状態１及び／または５を検定することができる、等である。
実際には、システム・コントローラが、許容可能なインピーダンス整合を有するようにシステムを再構成するために用いることができる種々の異なる探索方法が存在し、これらの探索方法は、あり得るすべてのインピーダンス整合回路網構成を試験することを含む。許容可能な構成を探索するあらゆる妥当な方法が、本発明の主題の範囲内に入る。いずれにせよ、一旦、ブロック１４１３において許容可能な整合が決定されると、ブロック１４２０において解凍動作を再開して、プロセスを反復し続けることができる。
再びブロック１４２４を参照すれば、システム・コントローラが、１つ以上の反射電力の測定値、１つ以上の計算した反射信号電力対順方向信号電力の比率、及び／または１つ以上の計算したＳ１１パラメータ、及び／または１つ以上のＶＳＷＲ値に基づいて、可変インピーダンス整合回路網によって提供される整合が未だに許容可能である（例えば、反射電力の測定値、計算した比率、Ｓ１１パラメータ、またはＶＳＷＲ値が対応する閾値未満である）ことを判定すると、ブロック１４２５では、システム・コントローラが解凍動作の進捗率を計算する。具体的には、ブロック１４０７で始動させたタイマーから読み出した経過時間を用いて、システム・コントローラは解凍動作の推定進捗率を計算することができる。この進捗率は推定値である、というのは、解凍中の負荷が加温される速さ次第では、負荷の電気インピーダンスの変化率が所定閾値未満に低下した場合に、解凍の初期段階の継続時間が満了する前に解凍動作の初期段階が終了し得るからである。解凍動作の初期段階中に、進捗率は次式により計算される：
進捗率＝１００％×（経過時間）／（初期段階の解凍継続時間＋最終段階の解凍継続時間）
以下に説明するように、一旦計算されると、この進捗率を用いてユーザが知覚可能な出力（例えば、出力グラフィックス、音声出力、また同様なもの）を生成して、解凍動作の現在の進捗率を解凍システムのユーザに通知することができる。
次に、ブロック１４２６では、システムは、解凍動作の初期段階が完了したことを示す条件が発生したか否かを評価することができる。実際には、解凍動作の処理段階が完了したか否かの判定は、ブロック１４１０、１４２０、１４２２、１４２４、及び１４２６を含む解凍プロセス中の任意の時点で発生し得る割込み駆動プロセスとすることができる。しかし、このことを図１４のフローチャートに含める目的で、このプロセスがブロック１４２４後に発生するように示している。
いずれにせよ、いくつかの条件が解凍動作の初期段階の終了を示す。第１の場合には、システムは、ブロック１４０７で始動させたタイマーが、ブロック１４０５で判定した初期段階の継続時間を超える値に達したことを判定すると、解凍動作の初期段階が終了したものと判定することができる。
他の場合には、システム・コントローラは、負荷の電気インピーダンスの変化率が、解凍動作の初期段階が終了したことを示す閾値未満に低下したことを判定することができる。システム・コントローラは、あらゆる適切な方法を用いて負荷の電気インピーダンスの現在の変化率を決定することができる。一実施形態では、システム・コントローラは、反射電力対順方向電力の比率、Ｓ１１パラメータ、またはＶＳＷＲ値（あるいは、負荷の電気インピーダンスを示す他のあらゆる値）を長時間にわたって監視して、この変化率が閾値未満に低下したことを判定することができる。例えば、反射電力対順方向電力の比率を（例えば、ブロック１４２２で）測定する毎に、システム・コントローラは、測定した反射電力対順方向電力の比率、及びこの比率を測定した時刻（例えば、ブロック１４０７で始動させたタイマーによって測定した時刻）を、システム・コントローラがアクセス可能なメモリに記憶することができる。次に、ブロック１４２６では、システム・コントローラが、最近記憶した反射電力対順方向電力の比率、及びこれらの比率に関連する時刻を読み出して、反射電力対順方向電力の変化率を決定することができる。一旦決定すると、システム・コントローラは、決定した変化率を閾値と比較して、変化率が閾値未満に低下したか否かを判定することができる。他の場合には、システム・コントローラは、可変インピーダンス整合回路網が再構成を必要とする頻度を測定することによって、反射電力対順方向電力の比率を決定することができる。上述したように、反射電力対順方向電力の変化率が減少するほど、可変インピーダンス整合回路網が再構成を必要とする頻度も減少する。従って、ブロック１４１０を実行する頻度は、可変インピーダンス整合回路が再構成を必要とする頻度を反映し、可変インピーダンス回路網の変化率も同様に反映する。このため、システム・コントローラは、ブロック１４１０の実行の頻度が閾値未満に低下したことを判定することによって、反射電力対順方向電力の変化率が閾値未満に低下したことを判定することができる。
一部の実施形態では、反射電力対順方向電力の比率またはＳ１１パラメータまたはＶＳＷＲ値の測定値は幾分ノイズを含むことがあり、このため、これらの値の変化率は、ノイズまたは他の誤差により一時的に、閾値未満に低下または一瞬低下することがある。反射電力対順方向電力の比率、Ｓ１１パラメータ、またはＶＳＷＲ値のノイズを含む測定値が、解凍の初期段階の時期尚早の終了を生じさせる可能性を低減するためには、ブロック１４２６は、ブロック１４１０のインピーダンス整合回路網再構成が、出口条件が検出されたものと判定することができる前に最小の回数だけ実行されていることを必要とし得る。この最小の回数は、所定閾値として、システム・コントローラがアクセス可能なメモリに記憶することができる。実施形態では、この閾値の回数を、少なくとも部分的に、解凍中の食品負荷の質量または他の属性によって定めることができる。ブロック１４１０が要求される回数だけ実行されていない場合、このことは、上記変化率が閾値未満に低下したものと確信をもって結論付けるのに十分な変化率の低下を生じさせるのに十分な時間だけ、解凍の初期段階が継続していないことの指示となり得る。従って、出口条件をトリガする前に、インピーダンス整合回路網が閾値の回数だけ再構成されることを要求することによって、システムは、測定した反射電力対順方向電力の比率またはＳ１１パラメータ中のノイズにより生じる誤った出口条件を低減することができる。
解凍動作の初期段階が終了していない場合、ブロック１４２２及び１４２４（及び必要に応じて整合回路網再構成プロセス１４１０）を反復的に実行することによって、解凍動作を継続することができる。
解凍動作の初期段階を終了すると、解凍動作は解凍の最終段階に入る。一般に、解凍動作の初期段階は負荷の温度をおよそ摂氏−４度まで上昇させる。解凍動作の最終段階は、負荷の温度を摂氏−４度よりも高い（例えば、摂氏−１度または０度）目標温度または設定温度まで上昇させるように解凍動作を継続する。解凍動作の初期段階は、解凍の継続時間が満了する前に（例えば、反射電力対順方向電力の比率が閾値未満に低下した場合に）終了することができるが、一実施形態では、解凍動作の最終段階が時限動作である。代案の実施形態では、（例えば、ＩＲ（infrared ray：赤外線）または温度センサによって行った測定値に基づく）負荷が目標温度に達したことの判定時に、解凍動作の最終段階を、終了することができる。
解凍動作の最終段階全体を通して、システム・コントローラは進捗率を更新するように構成されている。このため、ブロック１４２７では、コントローラが、解凍動作の最終段階全体を通して用いるための進捗率の増分値を決定する。一実施形態では、進捗率の増分値は、解凍動作の最終段階の１秒毎に進捗率の値を増加させる量を示す。
進捗率の増分値を決定するために、システム・コントローラは、上述したようにブロック１４２５の実行によって直近に決定した進捗率の値（即ち、解凍動作の初期段階の終了時の進捗率値）を決定する
解凍動作の初期段階が解凍の初期段階タイマーの満了により終了した（即ち、ブロック１４２６で、ブロック１４０７で初期化したタイマーの値が初期段階の解凍継続時間を超えたことをシステム・コントローラが判定した）場合、解凍動作の初期段階の終了時における進捗率の値は、次式：
（解凍の初期段階の継続時間）／（解凍の初期段階の継続時間＋解凍の最終段階の継続時間）
の値である。しかし、解凍動作の初期段階が、解凍の初期段階の継続時間が満了する前に終了した（即ち、解凍の初期段階の継続時間の満了前に、負荷のインピーダンスの変化率が所定閾値未満に低下した）場合、初期段階の終了時における進捗率は異なる値になり得る。
ブロック１４２７で直近に決定した進捗率（進捗率初期）を用いて、システム・コントローラは、進捗率の増分値を次式により計算することができる：
進捗率の増分値＝（１００％−進捗率初期）／解凍の最終段階の継続時間
上記の式によれば、進捗率の増分値は、解凍プロセスの最終段階の終了時に進捗率が１００％の値を有するように、解凍プロセスの最終段階の１秒毎に進捗率を増加するべき量を示す。
従って、ブロック１４２８では、進捗率の増分値を決定した後に、システム・コントローラは、ブロック１４０５で決定したＲＦ電力レベルで、解凍の最終段階の継続時間に等しい期間だけ解凍動作を継続する。解凍動作の最終段階中には、解凍システムは、反射電力及び順方向電力を監視し続け、可変インピーダンス整合回路網の周期的な再較正を実行し続けて、解凍システムのキャビティ＋負荷との適切なインピーダンス整合を提供することができる。この再較正は、上述したブロック１４２４、１４１０、１４２０、及び１４２２と同じ方法で実行することができる。ブロック１４２８の実行中に、システム・コントローラは、解凍動作の最終段階の１秒毎に、直近に計算した進捗率の値に進捗率の増分値を加算することによって、更新した進捗率の値を連続して（例えば、１秒毎に、あるいは５秒毎または１０秒毎のような他の何らかの時間間隔で）計算することができる。上述したように、進捗率の値は、一度計算すると、それを用いてユーザが知覚可能な出力（例えば、出力グラフィックス、音声出力、等）を発生して、解凍動作の現在の進捗率を解凍システムのユーザに通知することができる。
解凍の最終段階の継続時間以上の期間だけブロック１４２８を実行すると、ブロック１４３０では、システム・コントローラがＲＦ信号発生器によるＲＦ信号の供給を停止させる。例えば、システム・コントローラは、ＲＦ信号発生器（例えば、ＲＦ信号発生器３２２、７２２（図３、７））をディスエーブル（無効）状態にすることができ、及び／または電源兼バイアス回路（例えば、回路３２６、７２６（図３、７））に電源電流の供給を中止させることができる。それに加えて、システム・コントローラは、（例えば、「ドア開」または「終了」を表示すること、あるいは可聴音を提供することによって）出口条件の知覚可能な印をユーザ・インタフェース（例えば、ユーザ・インタフェース３８０、７８０（図３、７））に生成させる信号を、ユーザ・インタフェースに送信することができる。そして上記方法を終了する。
図１４のフローチャートと組み合わせて説明したように、解凍プロセス中に、システム・コントローラは、解凍動作の進捗率を（例えば、少なくともブロック１４２４及び１４２８で）連続して、あるいは周期的に計算する。解凍動作の開始時には進捗率が０％であり、解凍動作の終了時（即ち、解凍動作の最終段階の終了時）には進捗率が１００％である。その間の期間中に、解凍動作が進むに連れて進捗率は次第に増加する。
進捗率を連続して計算して更新する間に、システム・コントローラはユーザが知覚可能な出力を発生することができ、この出力は、現在の進捗率、及び任意で、解凍プロセスにおける推定または実際の残り時間を解凍システムのユーザに伝えるように構成されている。
図１８Ａ及び１８Ｂは、適切なユーザ・インタフェースを用いて（例えば、インタフェース３８０及び７８０の表示要素上に）表示して、解凍動作の現在の進捗率及び残り時間を示すことができる情報レンダリングの例である。図１８Ａでは、進捗率１８０２を円形状として表示している。この形状は、０％の完了で形状が全円を形成するように進捗率に基づいてスケーリングしている。進捗率が増加するほど円が欠けて行き、１００％完了で円形状が完全に消失するまで次第に減っていく。進捗率が５０％である際に、円形状のおよそ半分が表示され、進捗率が２５％である際に、円形状のおよそ４分の１が表示される。同じ情報を伝える他のグラフィカル（図形的）表現を代わりに表示することができる。
図１８の表示は、解凍プロセス中の残り時間１８０４の指示も含む。解凍プロセスの初期段階中に、システム・プロセッサは残り時間を次式により計算することができる：
残り時間＝進捗率×（解凍の初期段階の継続時間＋解凍の最終段階の継続時間）
解凍プロセスの最終段階中には、残り時間は解凍プロセスの最終段階における残り時間に等しく設定することができる。
図１８Ｂでは、進捗率１８５２を細長い長方形の表現として表示し、この長方形は、外周内に包含される多数のブロックまたは棒（バー）を含む。この表現は、０％の完了で外周内を満たすのに十分なブロックが存在するように進捗率に基づいて調整する。解凍動作の進行中に、ブロックの数は外周内が空になる（ブロックが示されない）まで減少し、空になることは進捗率が１００％である際に発生する。進捗率が５０％である際には、ブロックのおよそ半分が表示されて外周内の半分を満たす。
図１８Ｂの表示は、解凍プロセス中の残り時間１８５４も含む。解凍プロセスの初期段階中には、システム・プロセッサが残り時間を次式により計算することができる：
残り時間＝進捗率×（解凍の初期段階の継続時間＋解凍の最終段階の継続時間）
解凍プロセスの最終段階中には、残り時間は、解凍プロセスの最終段階における残り時間に等しく設定することができる。
図面中のブロックに関連する動作の順序は、図１４に示すものを含めて一実施形態に相当し、動作の順序を図示する順序のみに限定するものと考えるべきでないことは明らかである。その代わりに、一部の動作は異なる順序で実行することができ、及び／または一部の動作は並列的に実行することができる。
本明細書中に含まれる種々の図面中に示す接続線は。種々の要素間の代表的な機能的関係及び／または物理的結合を表現することを意図している。なお、主題の実施形態中には、多数の代替的または追加的な機能的関係または物理的接続が存在し得る。それに加えて、本明細書中では、特定の用語は参考目的で用いるに過ぎないこともあり、従って限定的であることは意図しておらず、構造を参照する「第１」、「第２」、及び他のこうした数字の用語は、特に明示的断りのない限り、順序または順番を暗に意味しない。
本明細書中に用いる「ノード」は、所定の信号、論理レベル、電圧、データパターン、電流、または存在する、内部または外部のあらゆる基準点、接続点、接合、信号線、導体素子、等を意味する。さらに、２つ以上のノードを１つの物理的素子で実現することができる（そして、２つ以上の信号は、共通ノード上で受信するか共通ノード上に出力されても、多重化、変調、さもなければ区別することができる）。
以上の説明は、互いに「接続」または「結合」される要素を参照している。本明細書中に用いる「接続される」は、特に明示的断りのない限り、１つの要素が他の要素に、必ずしも機械的でなく、直接つながる（あるいは直接連通する）ことを意味する。同様に、「結合される」は、特に明示的断りのない限り、１つの要素が他の要素に、必ずしも直接的でなく、直接または間接的につながる（あるいは、直接または間接的に連通する）ことを意味する。従って、図面中に示す概略図は１つの好適な要素の配置を示すが、追加的に介在ずる要素、装置、特徴、または構成要素が、図示する主題の実施形態中に存在し得る。
一実施形態では、負荷の熱エネルギーの増加を生じさせる動作を実行するように構成されたシステムが、無線周波数信号を供給するように構成された無線周波数信号源と、この無線周波数信号源に結合された電極と、少なくとも１つの可変受動構成部品を含む可変インピーダンス回路網とを含む。この可変インピーダンス回路網は無線周波数信号源と電極との間に結合されている。このシステムはコントローラを含み、このコントローラは、可変インピーダンス回路網の構成に基づいて動作継続時間を決定して、この動作継続時間だけ無線周波数信号源に無線周波数信号を供給させるように構成されている。
他の実施形態では、負荷の熱エネルギーの増加を生じさせる動作を実行するように構成されたシステムが、無線周波数信号を供給するように構成された無線周波数信号源と、この無線周波数信号源と電極との間の伝送経路とを含む。この伝送経路は、無線周波数信号を無線周波数信号源から電極へ伝えて、この電極に無線周波数電磁エネルギーを放射させるように構成されている。このシステムは電力検出回路と可変インピーダンス回路網とを含み、電力検出回路は、伝送経路に結合され、伝送経路に沿った順方向無線周波数電力値及び反射無線周波数電力値の少なくとも一方を含む無線周波数電力値を反復的に測定するように構成され、可変インピーダンス回路網は少なくとも１つの受動構成部品を含む。可変インピーダンス回路網は無線周波数信号源と電極との間に結合されている。このシステムはコントローラを含み、このコントローラは、電力検出回路を用いて可変インピーダンス回路網の構成を決定し、可変インピーダンス回路網の構成に基づいて動作継続時間を決定し、無線周波数信号源に無線周波数信号を動作継続時間だけ供給させるように構成され、可変インピーダンス回路網は無線周波数信号源と電極とのインピーダンス整合を行う。
他の実施形態では、方法が、無線周波数信号源によって、無線周波数信号源と、キャビティに近接して配置された電極との間に結合された伝送経路へ１つ以上の無線周波数信号を供給して、この電極に無線周波数の電磁エネルギーを放射させるステップと、測定回路によって、伝送経路に沿った無線周波数信号の無線周波数電力値を反復的に測定して複数の無線周波数電力値を生成するステップと、この測定回路を用いて、無線周波数信号源と電極とのインピーダンス整合を行う可変インピーダンス回路網の構成を決定するステップと、可変インピーダンス回路網の構成に基づいて動作継続時間を決定するステップと、無線周波数信号源に無線周波数信号を動作継続時間だけ供給させるステップとを含む。
以上の詳細な説明では、少なくとも１つの好適な実施形態を提示してきたが、膨大な数の実施形態が存在することは明らかである。また、本明細書中に記載する好適な実施形態は、特許請求する主題の範囲、適用性、または構成を、多少なりとも限定することを意図していないことも明らかである。むしろ、以上の詳細な説明は、記載した実施形態を実現するための道筋（ロードマップ）を当業者に提供するものである。特許請求の範囲によって規定する範囲から逸脱することなしに、各要素の機能及び構成に種々の変更を加えることができ、この範囲は、本願の出願時に既知である等価物及び予見可能な等価物を含むことは明らかである。

Claims (20)

  1. 負荷の熱エネルギーの増加を生じさせる動作を実行するように構成されたシステムであって、
    無線周波数信号を供給するように構成された無線周波数信号源と、
    前記無線周波数信号源に結合された電極と、
    少なくとも１つの可変受動構成部品を含む可変インピーダンス回路網と、
    コントローラとを具え、
    前記可変インピーダンス回路網は、前記無線周波数信号源と前記電極との間に結合され、
    前記コントローラは、前記可変インピーダンス回路網の構成に基づいて動作継続時間を決定し、前記無線周波数信号源に、前記動作継続時間だけ前記無線周波数信号を供給させるように構成されているシステム。
  2. 前記システムがユーザ・インタフェースを含み、前記コントローラは、
    当該コントローラが前記無線周波数信号源に前記無線周波数信号を供給させる際にタイマーを始動させ、
    前記動作継続時間、及び前記タイマーの現在値を用いて進捗率を決定し、
    前記進捗率を示す出力を前記ユーザ・インタフェースに生成する
    ように構成されている、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記コントローラが、初期段階の継続時間及び最終段階の継続時間を決定し、該初期段階の継続時間と該最終段階の継続時間との合計に対する前記タイマーの前記現在値の比率を用いて前記進捗率を決定することによって、前記可変インピーダンス回路網の構成に基づいて前記動作継続時間を決定するように構成されている、請求項２に記載のシステム。
  4. 前記最終段階の継続時間が前記初期段階の継続時間の少なくとも５パーセントである、請求項３に記載のシステム。
  5. 前記無線周波数信号源と前記電極との間の伝送経路と、
    前記伝送経路に結合された電力検出回路とをさらに具え、
    前記伝送経路は、前記無線周波数信号を前記無線周波数信号源から前記電極へ伝えて、前記電極に無線周波数電磁エネルギーを放射させるように構成され、
    前記電力検出回路は、前記伝送経路に沿った順方向無線周波数電力値及び反射無線周波数電力値の少なくとも一方を反復的に測定するように構成され、
    前記コントローラは、前記無線周波数信号源に前記無線周波数信号を供給させる間に、
    前記無線周波数電力値の変化率を決定し、
    前記無線周波数電力値の変化率が、変化率の所定閾値未満であることを判定し、
    前記無線周波数信号源を制御して、前記無線周波数信号を供給することを停止させる
    ように構成されている、請求項３に記載のシステム。
  6. 前記コントローラが、前記無線周波数電力値の変化率が、前記変化率の所定閾値未満であることを判定した後に、前記無線周波数信号源に、前記最終段階の継続時間に等しい期間だけ前記無線周波数信号を供給させるように構成されている、請求項５に記載のシステム。
  7. 複数のエントリを含むテーブルを記憶するように構成されたメモリをさらに具え、前記複数のエントリの各エントリは、前記可変インピーダンス回路網の構成に対応する設定値を含み、前記テーブルは継続時間をさらに含み、該継続時間の各々が前記複数のエントリ中の前記設定値に対応する、請求項１に記載のシステム。
  8. 負荷の熱エネルギーの増加を生じさせる動作を実行するように構成されたシステムであって、
    無線周波数信号を供給するように構成された無線周波数信号源と、
    前記無線周波数信号源と電極との間の伝送経路と、
    前記伝送経路に結合された電力検出回路と、
    少なくとも１つの可変受動構成部品を含む可変インピーダンス回路網と、
    コントローラとを具え、
    前記伝送経路は、前記無線周波数信号を前記無線周波数信号源から前記電極へ伝えて、前記電極に無線周波数電磁エネルギーを放射させるように構成され、
    前記電力検出回路は、前記伝送経路に沿った順方向無線周波数電力値及び反射無線周波数電力値の少なくとも一方を含む無線周波数電力値を反復的に測定するように構成され、
    前記可変インピーダンス回路網は、前記無線周波数信号源と前記電極との間に結合され、
    前記コントローラは、
    前記電力検出回路を用いて、前記無線周波数信号源と前記電極とのインピーダンス整合を行う前記可変インピーダンス回路網の構成を決定し、
    前記可変インピーダンス回路網の前記構成に基づいて動作継続時間を決定し、
    前記無線周波数信号源に、前記動作継続時間だけ前記無線周波数信号を供給させる
    ように構成されているシステム。
  9. 前記システムがユーザ・インタフェースを含み、前記コントローラが、
    当該コントローラが前記無線周波数信号源に前記無線周波数信号を供給させる際にタイマーを始動させ、
    前記動作継続時間及び前記タイマーの現在値を用いて進捗率を決定し、
    前記進捗率を示す出力を前記ユーザ・インタフェースに生成する
    ように構成されている、請求項８に記載のシステム。
  10. 前記コントローラが、前記可変インピーダンス回路網の前記構成を用いて、初期段階の継続時間及び最終段階の継続時間を決定し、前記初期段階の継続時間及び前記最終段階の継続時間の合計に対する前記タイマーの前記現在値の比率を用いて、前記進捗率を決定するように構成されている、請求項９に記載のシステム。
  11. 複数のエントリを含むテーブルを記憶するように構成されたメモリをさらに具え、前記複数のエントリの各エントリが、前記可変インピーダンス回路網の少なくとも１つの構成に対応する初期段階の継続時間値及び最終段階の継続時間値を含む、請求項１０に記載のシステム。
  12. 前記最終段階の継続時間が前記初期段階の継続時間の少なくとも５パーセントである、請求項１０に記載のシステム。
  13. 前記コントローラが、前記無線周波数信号源に前記無線周波数信号を供給させる間に、
    前記無線周波数電力値の変化率を決定し、
    前記無線周波数電力値の前記変化率が、変化率の所定閾値未満であることを判定し、
    前記無線周波数信号源に、前記無線周波数信号を供給することを停止させる
    ように構成されている、請求項１０に記載のシステム。
  14. 前記コントローラが、前記無線周波数電力値の前記変化率が、前記変化率の所定閾値未満であることを判定した後に、前記無線周波数信号源に、前記最終段階の継続時間に等しい期間だけ前記無線周波数信号を供給させるように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
  15. 複数のエントリを含むテーブルを記憶するように構成されたメモリをさらに具え、前記複数のエントリの各エントリが、前記可変インピーダンス回路網の前記構成に対応する設定値を含み、前記テーブルが動作継続時間をさらに含み、該動作継続時間の各々が前記複数のエントリ中の前記設定値に対応する、請求項８に記載のシステム。
  16. 無線周波数信号源によって、１つ以上の無線周波数信号を伝送経路に供給するステップであって、該伝送経路は、前記無線周波数信号源と、キャビティに近接して配置された電極との間に電気結合されて、前記電極に無線周波数電磁エネルギーを放射させるステップと、
    測定回路によって、前記伝送経路に沿った無線周波数信号の無線周波数電力値を反復的に測定して、複数の無線周波数電力値を生じさせるステップと、
    前記測定回路を用いて、可変インピーダンス回路網の構成を決定するステップであって、該可変インピーダンス回路網は前記無線周波数信号源と前記電極とのインピーダンス整合を行うステップと、
    前記可変インピーダンス回路網の前記構成に基づいて、動作継続時間を決定するステップと、
    前記無線周波数信号源に、前記動作継続時間だけ前記無線周波数信号を供給させるステップと
    を含む方法。
  17. 前記無線周波数信号源が前記無線周波数信号を供給する際に、タイマーを始動させるステップと、
    前記動作継続時間、及び前記タイマーの現在値を用いて、進捗率を決定するステップと、
    前記進捗率を示す出力をユーザ・インタフェースに生成するステップと
    をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記可変インピーダンス回路網の前記構成を用いて、初期段階の継続時間及び最終段階の継続時間を決定するステップと、
    前記初期段階の継続時間と前記最終段階の継続時間との合計に対する前記タイマーの前記現在値を用いて、前記進捗率を決定するステップと
    をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
  19. 前記無線周波数電力値の変化率を決定するステップと、
    前記無線周波数電力値の前記変化率が、変化率の所定閾値未満であることを判定するステップと、
    前記無線周波数信号源に、前記無線周波数信号を供給することを停止させるステップと
    をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
  20. 前記無線周波数電力値の前記変化率が、前記変化率の所定閾値未満であることを判定した後に、前記無線周波数信号源に、前記最終段階の継続時間に等しい期間だけ前記無線周波数信号を供給させるステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
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