JP6885652B2 - スタックされた誘電共振器アンテナアレイを備えるソリッドステートのマイクロ波加熱装置、ならびに、動作方法及び製造方法 - Google Patents

Description

本明細書で説明されている主題の実施形態は、概して、ソリッドステートのマイクロ波加熱装置、ならびに、それらの動作及び製造の方法に関する。

長年、食物、飲料、又は他のアイテムを加熱する目的でマイクロ波エネルギーを発生させるために、電子レンジにおいてマグネトロンが一般に使用されてきた。マグネトロンは、そのリムの周りに間隔を置いて配置された複数の円筒形状のキャビティを備える円形チャンバと、チャンバの中央に組み込まれたカソードと、磁界を発生させるように構成された磁石とから本質的に構成されている。マイクロ波システムの中へ組み込まれるときに、カソードは、直流電流（ＤＣ）電源に結合され、直流電流（ＤＣ）電源は、高い電圧電位をカソードに提供するように構成されている。磁界及び円筒形状のキャビティは、チャンバの中の電子にチャンバの中に共振の高周波無線周波数（ＲＦ）電磁場を誘導し、電磁場の一部分は、プローブを介してチャンバから抽出され得る。プローブに結合されている導波管は、ＲＦエネルギーをロード（ｌｏａｄ）に方向付ける。たとえば、電子レンジの中で、ロードは、加熱チャンバであることが可能であり、そのインピーダンスは、加熱チャンバの中の物体によって影響を与えられ得る。

米国特許第６０９３９２１号明細書

マグネトロンは、マイクロ波及び他の用途において良好に機能してきたが、それらは、その不利益がなかったわけではない。たとえば、マグネトロンは、典型的に、動作させるために非常に高い電圧を必要とする。それに加えて、マグネトロンは、長期間の動作にわたって、出力パワーの劣化を受けやすい可能性がある。したがって、マグネトロンがその中に含まれているシステムの性能は、時間の経過とともに劣化する可能性がある。さらに、マグネトロンは、嵩張って重いコンポーネントとなる傾向があり、それは、振動に対する感度が高く、したがって、それらを可搬式の用途において使用するのに不適切なものにする。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ソリッドステートのマイクロ波エネルギー供給源と、第１の励振誘電共振器、及び、前記第１の励振誘電共振器に近接する第１のフィード構造体を含む第１の誘電共振器アンテナであって、前記第１の励振誘電共振器は、上部表面及び対向する底部表面を有し、前記第１のフィード構造体は、前記マイクロ波エネルギー供給源に電気的に結合され、前記マイクロ波エネルギー供給源から第１の励振信号を受け取り、前記第１の励振誘電共振器は、前記第１のフィード構造体に提供される前記励振信号に応答して、第１の電界を作り出すように構成されている、第１の誘電共振器アンテナと、垂直方向にスタックされた誘電共振器アンテナアレイを形成するように前記第１の励振誘電共振器の前記上部表面の上にスタックされた１つ又は複数の追加的な誘電共振器と、からなることを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロ波加熱装置において、前記第１の励振誘電共振器に直接隣接している前記追加的な誘電共振器の第２の誘電共振器が、前記励振信号が提供されるときに、前記第１の励振誘電共振器に密に容量結合されていることを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のマイクロ波加熱装置において、前記励振信号が提供されるときに、前記第１の励振誘電共振器によって作り出された前記第１の電界は、前記第２の誘電共振器に直接作用し、前記第１の電界の作用に応答して、前記第２の誘電共振器に第２の電界を作り出させることを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のマイクロ波加熱装置において、前記第２の誘電共振器は、前記第１のフィード構造体から直接励振信号を受け取らず、その代わりに、前記第１の電界の前記作用に応答して、前記第２の電界を作り出す寄生性誘電共振器であることを要旨とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロ波加熱装置において、前記第１のフィード構造体は、フィードを含み、前記フィードは、前記第１の励振誘電共振器を通って、前記１つ又は複数の追加的な誘電共振器の少なくとも１つの中へ延在していることを要旨とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のマイクロ波加熱装置において、前記フィードは、前記１つ又は複数の追加的な誘電共振器のすべての中へ、又はそれらを通って延在していることを要旨とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロ波加熱装置において、前記第１のフィード構造体は、前記第１の励振誘電共振器の中へ延在するフィードを含むことを要旨とする。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のマイクロ波加熱装置において、前記第１の誘電共振器アンテナは、前記第１の励振誘電共振器の中に１つ又は複数の追加的なフィードを含み、前記１つ又は複数の追加的なフィードは、前記マイクロ波エネルギー供給源に電気的に結合され、前記マイクロ波エネルギー供給源から１つ又は複数の追加的な励振信号を受け取ることを要旨とする。

請求項９に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロ波加熱装置において、前記第１のフィード構造体は、前記第１の励振誘電共振器にアパーチャ結合されている導体を含むことを要旨とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロ波加熱装置において、前記誘電共振器アンテナアレイは、１つ又は複数の追加的な誘電共振器アンテナをさらに含み、前記１つ又は複数の追加的な誘電共振器アンテナのそれぞれは、追加的なフィード、追加的な励振誘電共振器、及び、前記追加的な励振誘電共振器の上部表面の上にスタックされた１つ又は複数の余剰の追加的な誘電共振器を含むことを要旨とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロ波加熱装置において、前記第１の励振誘電共振器及び前記１つ又は複数の第２の誘電共振器のそれぞれは、円筒、円板、円錐、平行六面体、球体、及びドームから選択される形状を有することを要旨とする。

請求項１２に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロ波加熱装置において、前記誘電共振器アンテナアレイの中の隣接する誘電共振器の各セット間に位置決めされている１つ又は複数の誘電スペーサをさらに含むことを要旨とする。

請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載のマイクロ波加熱装置において、前記１つ又は複数の誘電スペーサのそれぞれは、前記隣接する誘電共振器の各セット間の距離を画定する厚さを有し、それぞれの距離は、前記第１の励振誘電共振器の共振周波数の波長の５分の１より小さいことを要旨とする。

請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載のマイクロ波加熱装置において、それぞれの距離は、ゼロミリメートルから１２．５ミリメートルの間にあることを要旨とする。
請求項１５に記載の発明は、請求項１３に記載のマイクロ波加熱装置において、それぞれの距離は、前記第１の励振誘電共振器の前記共振周波数の前記波長の１０分の１より小さいことを要旨とする。

請求項１６に記載の発明は、請求項１３に記載のマイクロ波加熱装置において、それぞれの距離は、ゼロミリメートルから３．０ミリメートルの間にあることを要旨とする。
請求項１７に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロ波加熱装置において、前記誘電共振器アンテナアレイの第１の側部に位置決めされているグランド・プレーンと、前記グランド・プレーンから前記誘電共振器アンテナアレイの反対側に位置決めされているチャンバであって、ロードを含むように構成されている、チャンバと、をさらに含むことを要旨とする。

請求項１８に記載の発明は、請求項１７に記載のマイクロ波加熱装置において、前記チャンバは、前記誘電共振器アンテナアレイがないときに、カットオフを下回ることになることを要旨とする。

請求項１９に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロ波加熱装置において、前記第１の励振誘電共振器及び前記１つ又は複数の第２の誘電共振器をカバーする共形材料をさらに含むことを要旨とする。

請求項２０に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロ波加熱装置において、前記第１の励振誘電共振器及び前記１つ又は複数の第２の誘電共振器は、同じ幾何学的形状を有し、実質的に同じサイズのものであることを要旨とする。

請求項２１に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロ波加熱装置において、前記第１の励振誘電共振器及び前記１つ又は複数の第２の誘電共振器のうちの２つ以上が、異なる幾何学的形状を有することを要旨とする。

請求項２２に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロ波加熱装置において、前記第１の励振誘電共振器及び前記１つ又は複数の第２の誘電共振器のうちの２つ以上が、実質的に異なるサイズを有することを要旨とする。

請求項２３に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロ波加熱装置において、前記ソリッドステートのマイクロ波エネルギー供給源は、トランジスタ入力及びトランジスタ出力を備えたトランジスタを含む増幅器構成であって、２．３ギガヘルツから２．６ＧＨｚの範囲にあるマイクロ波周波数において、前記励振信号を作り出すように構成されている、増幅器構成を含むことを要旨とする。

請求項２４に記載の発明は、請求項２３に記載のマイクロ波加熱装置において、前記増幅器構成は、発振器サブシステムの一部分を形成しており、前記発振器サブシステムは、前記トランジスタ出力と前記トランジスタ入力との間のフィードバック経路に沿った共振回路をさらに含み、前記共振回路の共振周波数は、前記マイクロ波周波数であることを要旨とする。

請求項２５に記載の発明は、ロードを含むように構成されているチャンバと、ソリッドステートのマイクロ波エネルギー供給源と、第１の励振誘電共振器、及び、前記第１の励振誘電共振器に近接する第１のフィード構造体を含む第１の誘電共振器アンテナであって、前記第１の励振誘電共振器は、上部表面及び対向する底部表面を有し、前記第１のフィード構造体は、前記マイクロ波エネルギー供給源に電気的に結合され、前記マイクロ波エネルギー供給源から第１の励振信号を受け取り、前記第１の励振誘電共振器は、前記第１のフィード構造体に提供される前記励振信号に応答して、第１の電界を作り出すように構成されている、第１の誘電共振器アンテナと、誘電共振器アンテナアレイを形成するように前記第１の励振誘電共振器の前記上部表面の上にスタックされた１つ又は複数の第２の誘電共振器と、からなることを要旨とする。

請求項２６に記載の発明は、請求項２５に記載のマイクロ波加熱装置において、前記チャンバは、前記誘電共振器アンテナアレイがないときに、カットオフを下回ることになることを要旨とする。

請求項２７に記載の発明は、請求項２５に記載のマイクロ波加熱装置において、前記チャンバの断面形状は、円形、楕円形、及び矩形から選択されることを要旨とする。
請求項２８に記載の発明は、請求項２５に記載のマイクロ波加熱装置において、前記誘電共振器アンテナアレイの中の隣接する誘電共振器の各セット間に位置決めされている１つ又は複数の誘電スペーサをさらに含むことを要旨とする。

請求項２９に記載の発明は、請求項２８に記載のマイクロ波加熱装置において、前記１つ又は複数の誘電スペーサのそれぞれは、前記隣接する誘電共振器の各セット間の距離を画定する厚さを有し、それぞれの距離は、前記第１の励振誘電共振器の共振周波数の波長の５分の１より小さいことを要旨とする。

請求項３０に記載の発明は、請求項２９に記載のマイクロ波加熱装置において、それぞれの距離は、前記第１の励振誘電共振器の前記共振周波数の前記波長の１０分の１より小さいことを要旨とする。

請求項３１に記載の発明は、マイクロ波発生モジュールを含むマイクロ波システムを動作させる方法であって、前記マイクロ波発生モジュールによって、第１の無線周波数フィード構造体に搬送される第１の励振信号を作り出す工程であって、前記第１のＲＦフィード構造体は、第１の誘電共振器に近接して位置決めされており、１つ又は複数の第２の誘電共振器は、前記第１の誘電共振器の上にスタックされている、工程と、前記第１のＲＦフィード構造体によって搬送される前記第１の励振信号に応答して、前記第１の誘電共振器によって、第１の電界を作り出す工程と、前記第１の電界の作用に応答して、前記第１の励振信号に応答して、又は、前記第１の電界及び前記第１の励振信号の両方に応答して、前記１つ又は複数の第２の誘電共振器によって、第２の電界を作り出す工程であって、前記第１及び第２の電界は、近距離場のロードを含むチャンバに向けて方向付けされている、工程と、からなることを要旨とする。

請求項３２に記載の発明は、請求項３１に記載の方法において、前記ＲＦフィード構造体は、前記第１の誘電共振器の中へ延在しているが、前記１つ又は複数の第２の誘電共振器の中へは延在していないことを要旨とする。

請求項３３に記載の発明は、請求項３１に記載の方法において、前記ＲＦフィード構造体は、前記第１の誘電共振器の中へ、及び、前記１つ又は複数の第２の誘電共振器のうちの少なくとも１つの中へ延在していることを要旨とする。

請求項３４に記載の発明は、マイクロ波システムを製造する方法であって、複数の誘電共振器を誘電共振器スタックの中に共に結合する工程であって、前記誘電共振器スタックは、最も低い第１の誘電共振器、及び、前記第１の誘電共振器の上にスタックされた１つ又は複数の第２の誘電共振器を含む、工程と、基板を筐体の中へ据え付ける工程であって、無線周波数フィード構造体は、前記基板に結合されており、前記筐体は、封鎖された端部を備えた導波管として構成されるチャンバを画定している、工程と、前記ＲＦフィード構造体が前記第１の誘電共振器に十分に近接しており、前記ＲＦフィード構造体が適切なＲＦ励振信号を供給されたとき、前記第１の誘電共振器を励振して共振状態にすることができるように、前記誘電共振器スタックを前記筐体の中へ据え付ける工程と、からなることを要旨とする。

請求項３５に記載の発明は、請求項３４に記載の方法において、前記誘電共振器スタックを前記筐体の中へ据え付ける工程の後で、前記ＲＦフィード構造体は、前記第１の誘電共振器の中へ延在しているが、前記１つ又は複数の第２の誘電共振器の中へは延在していないことを要旨とする。

請求項３６に記載の発明は、請求項３４に記載の方法において、前記誘電共振器スタックを前記筐体の中へ据え付ける工程の後で、前記ＲＦフィード構造体は、前記第１の誘電共振器の中へ、及び、前記１つ又は複数の第２の誘電共振器のうちの少なくとも１つの中へ延在していることを要旨とする。

請求項３７に記載の発明は、請求項３４に記載の方法において、１つ又は複数の誘電スペーサを、前記誘電共振器スタックの中の隣接する誘電共振器間に結合し、前記隣接する誘電共振器間の距離を画定する工程であって、前記距離は、前記隣接する誘電共振器が密に容量結合されていることを確実にする、工程をさらに含むことを要旨とする。

例示的な実施形態による、開いた状態の可搬式のマイクロ波加熱装置の斜視図。 例示的な実施形態による、閉じた状態の可搬式のマイクロ波加熱装置の斜視図。 例示的な実施形態による、マイクロ波パワー発生モジュール及び誘電共振器アンテナ（ＤＲＡ）アレイを含むマイクロ波加熱装置の簡単化されたブロック図。 誘電共振器の斜視図。 例示的な実施形態によるＤＲＡアレイの上面図。 例示的な実施形態によるＤＲＡアレイの斜視図。 ある実施形態による、垂直方向にスタックされた隣接する誘電共振器及び水平方向に配置された隣接する誘電共振器を備えるＤＲＡの電気的特性を表す回路ダイアグラム。 ある実施形態によるＤＲＡアレイのゲイン・バンド幅を示すグラフ。 例示的な実施形態による、図１及び図２の可搬式のマイクロ波加熱装置の側断面図。 いくつかの他の例示的な実施形態による、垂直方向にスタックされたＤＲＡアレイの側断面図。 いくつかの他の例示的な実施形態による、垂直方向にスタックされたＤＲＡアレイの側断面図。 いくつかの他の例示的な実施形態による、垂直方向にスタックされたＤＲＡアレイの側断面図。 いくつかの他の例示的な実施形態による、垂直方向にスタックされたＤＲＡアレイの側断面図。 いくつかの他の例示的な実施形態による、垂直方向にスタックされたＤＲＡアレイの斜視側面図。 さまざまな形状を有する誘電共振器の斜視図。 さまざまな形状を有する誘電共振器の斜視図。 さまざまな形状を有する誘電共振器の斜視図。 さまざまな形状を有する誘電共振器の斜視図。 さまざまな形状を有する誘電共振器の斜視図。 さまざまな形状を有する誘電共振器の斜視図。 いくつかの他の例示的な実施形態による、マイクロ波加熱装置の中で使用するのに適切なＤＲＡアレイの上面図。 いくつかの他の例示的な実施形態による、マイクロ波加熱装置の中で使用するのに適切なＤＲＡアレイの上面図。 いくつかの他の例示的な実施形態による、マイクロ波加熱装置の中で使用するのに適切なＤＲＡアレイの上面図。 さらなる別の例示的な実施形態による、マイクロ波加熱装置の中で使用するのに適切なＤＲＡアレイの斜視図。 別の例示的な実施形態による、可搬式のマイクロ波加熱装置の側断面図。 例示的な実施形態による、ＤＲＡアレイを含むマイクロ波システムを動作させる方法のフローチャート。 例示的な実施形態による、ＤＲＡアレイを含むマイクロ波システムを製造する方法のフローチャート。

主題のより完全な理解は、以下の図とともに考えられるときに、詳細な説明及び特許請求の範囲を参照することによって得ることが可能である。図において、同様の参照符号は、図の全体を通して、同様の構成要素を表している。

以下の詳細な説明は、本質的に単なる例示目的のものであり、主題の実施形態、又は、そのような実施形態の用途及び使用を限定することを意図していない。本明細書で使用されているように、「例示的な」及び「例」という語句は、「例、事例、又は図解としての役割を果たしている」ことを意味している。例示的なもの又は例として、本明細書で説明されている任意の実装形態は、必ずしも、他の実装形態よりも好適又は有利であるとして解釈されるべきではない。そのうえ、先行する技術分野、背景、又は、以下の詳細な説明に提示されている任意の明示又は暗示された理論に制約される意図は存在していない。

本明細書で説明されている主題の実施形態は、ソリッドステートのマイクロ波加熱装置（たとえば、定置式の又は可搬式の電子レンジ、及びマイクロ波解凍機など）に関連しているが、同様に、さまざまな実施形態が、他のシステムの中で利用され得る。より詳細に下記に説明されるように、例示的なマイクロ波加熱装置は、マイクロ波発生モジュール、誘電共振器アンテナ（ＤＲＡ）アレイ、及びチャンバを使用して実現化される。マイクロ波発生モジュールは、ＲＦエネルギーをＤＲＡアレイに提供し、ＤＲＡアレイは、エネルギーをチャンバの中へ放射し、チャンバの中には、ロード（たとえば、食物ロード、又は、いくつかの他のタイプのロード）が位置決めされ得る。

本明細書で使用されているように、「誘電共振器」という用語は、バルク誘電材料（たとえば、セラミック）から構成される物品を意味しており、それは、ＲＦエネルギーを受け取ること、及び、１つ又は複数の共振モードで、誘電共振器の共振周波数でＲＦエネルギーを共振させることができる。共振周波数は、誘電材料の形状及び寸法、ならびに、バルク誘電材料の誘電率によって決定される。一般的に、誘電共振器は、比較的高い誘電率及び比較的高いＱファクタを有するものとして特徴付けられる。さまざまな実施形態によれば、いくつかのタイプの共振モードは、誘電共振器の中で励振され得る。

本明細書で使用されているように、「誘電共振器アンテナ」又は「ＤＲＡ」という用語は、誘電共振器及び１つ又は複数のＲＦ信号フィードを含むアンテナ・アッセンブリを意味している。ＲＦ信号フィードは、ＲＦ信号を伝達するように構成されており、また、ＲＦ信号が誘電共振器を励振するように、誘電共振器に対して位置決めされており、共振モードで、誘電共振器に、誘電共振器の共振周波数でＲＦエネルギーを共振させる。ＤＲＡの共振特性は、誘電共振器の形状及びサイズに依存し、また、フィードの形状、サイズ、及び位置に依存する。本明細書で使用されているように、フィードからのＲＦ信号によって直接励振される誘電共振器は、「励振誘電共振器（ｅｘｃｉｔｅｒ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）」と称される。望ましくは、ＲＦ信号は、励振誘電共振器の共振周波数にあるか又はその近くにある周波数を有する振動信号である。

いくつかの実施形態によれば、ＤＲＡは、誘電材料の中へ挿入された１つ又は複数の金属製のモノポール・プローブ（すなわち、フィード）を備える誘電共振器を含む。グランド・プレーンは、ＤＲＡの一方の側に存在することが可能であり、ＤＲＡが、主に「前方」方向に（たとえば、ＤＲＡに隣接している加熱チャンバの中へ）パワーを放射するようになっている。代替的な実施形態では、ＤＲＡは、接地した基板の上に又はその近くに配設された誘電共振器を含み、エネルギーが、接地した基板の中に提供されるモノポール・アパーチャ・フィードによって、誘電共振器に伝送される。また、マイクロストリップ伝送線への直接的な接続、及び、マイクロストリップ伝送線による励振が可能である。

本明細書で使用されているように「誘電共振器アンテナアレイ」及び「ＤＲＡアレイ」という用語は、少なくとも１つのＤＲＡと、ＤＲＡに密結合されている（たとえば、容量結合されている）少なくとも１つの追加的な誘電レゾネータとを含むアッセンブリを意味している。ある実施形態では、ＤＲＡの誘電共振器及び追加的な誘電共振器は、スタックされた構成で配置されている。また、さらなる実施形態では、いくつかの誘電共振器は、同一平面的な構成で配置され得る。いずれの方法でも、ＤＲＡアレイは、複数のスタックされた誘電共振器と、複数の誘電共振器のうちの１つ又は複数の中の又はそれに近接する、１つ又は複数のフィードとを含み、アレイの中の１つ又は複数のＤＲＡを形成する。

ある実施形態によれば、ＤＲＡの誘電共振器は、それが、フィードの上に伝達される信号によって直接励振されて共振されるように構成されているという点において（すなわち、それは、フィードから直接電磁エネルギーを受け取る）、「励振共振器」と称される。それとは対照的に、ＤＲＡアレイの中の誘電共振器のうちの１つ又は複数は、それがフィードから直接は電磁エネルギーを受け取らないという点において、「寄生性共振器」であることが可能である。ある実施形態では、ＤＲＡの１つ又は複数の励振共振器、及び、１つ又は複数の寄生性共振器は、ＤＲＡの誘電共振器、又は、より具体的には、ＤＲＡの励振共振器と、寄生性共振器との間に、容量性結合が起こるように配置されている。換言すれば、励振共振器によって作り出された電界（「励振器によって作り出された電界」と称される）が、１つ又は複数の寄生性共振器に直接作用して、寄生性共振器も共振させるように、寄生性共振器が配置され得る。代替的に、励振器によって作り出された電界は、ＤＲＡアレイがその中に位置決めされているチャンバによって反射され得、反射されたエネルギーは、寄生性共振器に作用し、寄生性共振器にエネルギーをチャンバの中へ再放射させることが可能である。別の言い方をすれば、励振器によって作り出された電界が寄生性共振器に直接又は間接的に作用する結果として、寄生性共振器は、次に、「寄生性によって作り出された電界」を作り出す。励振器によって作り出された電界及び寄生性によって作り出された電界が、それぞれ、主として実質的に同じ方向に方向付けされるように、ＤＲＡアレイの中の誘電共振器は配置されている。マイクロ波加熱装置の実施形態では、励振器によって作り出された電界及び寄生性によって作り出された電界は、それぞれ、主として、マイクロ波加熱装置の加熱チャンバの方向に方向付けされ、チャンバは、加熱されることになるロード（たとえば、食物ロード）を含むように構成されている。本明細書で使用されているように、「熱」という用語、及び、そのさまざまな派生語は、質量体の熱エネルギーを増加させることを表している。そのような熱エネルギーの増加（又は、「加熱」）は、質量体の温度を室温よりも著しく上の温度まで上昇させることが可能であるが、「加熱」は、質量体の温度を任意の量だけ上昇させることを含むことも可能である（たとえば、質量体を解凍し、氷点下から室温へ温度を上昇させる）。

より詳細に下記に論じられるように、本明細書で開示されているＤＲＡアレイの実施形態は、比較的ワイドバンドの構造体を構成し、それは、マイクロ波発生モジュールからのＲＦエネルギーを加熱チャンバの中のロードの中へ効率的に結合させる。広いバンド幅に起因して、ＤＲＡアレイの実施形態は、マイクロ波加熱用途において使用される従来のアンテナと比較したときに、（たとえば、チャンバの中の設置されているロードに起因して）近距離場のローディングに対してはるかに感度が低い。

図１及び図２は、それぞれ、例示的な実施形態による、開いた状態及び閉じた状態の可搬式のマイクロ波加熱装置１００の斜視図である。マイクロ波加熱装置１００は、筐体１１０、加熱チャンバ１２０、制御パネル１３０、１つ又は複数のマイクロ波パワー発生モジュール（たとえば、モジュール３５０、図３）、１つ又は複数のＤＲＡアレイ（たとえば、ＤＲＡアレイ５００、図５、図６）、及び、より詳細に下記に論じられている他のコンポーネントを含む。

筐体１１０は、ある実施形態では、ベース部分１１２、チャンバ部分１１４、及び蓋部１１６を含む。ベース部分１１２は、ある実施形態では、マイクロ波パワー発生モジュール、及び、１つ又は複数のＤＲＡアレイの少なくとも一部分を含むことが可能である。それに加えて、ベース部分１１２は、マイクロ波パワー発生モジュール及び制御パネル１３０にパワーを与えるための再充電可能な又は再充電不可能なバッテリシステムなど、電源システムを含むことが可能である。外部接続ポート１１８が、対応するケーブルに結合されているときに、装置１００を動作させるために、及び／又は、装置１００の再充電可能なバッテリシステムを再充電するために、パワーを受け入れるために使用され得る。それに加えて、外部接続ポート１１８は、たとえば、ソフトウェア・アップデートを受け取るために、外部システムと通信するために使用され得る。

加熱チャンバ１２０は、筐体１１０のチャンバ部分１１４の中に位置付けされており、また、内部側壁部１２２、チャンバ底部表面（たとえば、表面９２４、図９）、及びチャンバ上部表面（たとえば、表面９２６、図９）によって画定されている。図１に示されているように、蓋部１１６が開いているときには、加熱チャンバ１２０は、アクセス可能であり、ロード１４０（たとえば、食物ロード又は他のロード）が、チャンバ１２０の中に設置され得る。図２に示されているように、蓋部１１６が閉じているときには、加熱チャンバ１２０は、閉鎖性の空気キャビティになり、それは、本質的に、封鎖された端部を備えた導波管として機能する。実施形態によれば、マイクロ波発生モジュールは、蓋部１１６が開いているときには非活性化され、蓋部１１６が閉じているときにだけ活性化され得る。したがって、マイクロ波加熱装置１００は、蓋部１１６の状態（すなわち、開いた状態又は閉じた状態）を検出するためのセンサ又は他の機構を含むことが可能である。

マイクロ波加熱装置１００を動作させるために、ユーザは、蓋部１１６を開け、１つ又は複数の物体（たとえば、ロード１４０）を加熱チャンバ１２０の中へ置き、蓋部１１６を閉じ、所望の加熱期間及び所望のパワーレベルを特定する制御パネル１３０を介して入力を提供することが可能である。それに応答して、システムコントローラ（たとえば、コントローラ３１０、図３）は、マイクロ波パワー発生モジュール（たとえば、モジュール３５０、図３）に励振信号をＤＲＡアレイ（たとえば、ＤＲＡアレイ３６０、図３）に提供させる。それに応答して、ＤＲＡアレイは、マイクロ波スペクトルの電磁エネルギー（本明細書で「マイクロ波エネルギー」と称される）を加熱チャンバ１２０の中へ放射する。より具体的には、ユーザ入力と一致する期間の間、及びそのパワーレベルでＤＲＡアレイにマイクロ波エネルギーを加熱チャンバ１２０の中へ放射させるように、システムコントローラがマイクロ波パワー発生モジュールにさせる。マイクロ波エネルギーは、ロード１４０の熱エネルギーを増加させる（すなわち、マイクロ波エネルギーは、ロードを熱する）。

それぞれのＤＲＡアレイは、マイクロ波エネルギーを加熱チャンバ１２０の中へ放射するように構成されている。放射されたエネルギーは、ある実施形態では、液体物体及び固体物体（たとえば、液体及び食物）を加熱するのにとりわけ適切なマイクロ波スペクトルの波長を有する。たとえば、それぞれのＤＲＡアレイは、約２．０ギガヘルツ（ＧＨｚ）から約３．０ＧＨｚの範囲にある周波数を有するマイクロ波エネルギーを加熱チャンバ１２０の中へ放射するように構成され得る。より具体的には、それぞれのＤＲＡアレイは、ある実施形態では、約２．４５ＧＨｚの波長を有するマイクロ波エネルギーを加熱チャンバ１２０の中へ放射するように構成され得る。

さらに詳細に下記に説明されるように、それぞれのマイクロ波パワー発生モジュールが、マグネトロンを含むというよりもむしろ、マイクロ波エネルギーを発生させて放射するソリッドステートの回路構成を含むという点において、それぞれのマイクロ波パワー発生モジュールは、一体型の「ソリッドステート」のモジュールとして実装され得る。したがって、マイクロ波パワー発生モジュールの実施形態が含まれているシステムの実施形態は、従来のマグネトロン−ベースのマイクロ波システムと比較したときに、相対的に低い電圧で動作することが可能であり、時間の経過に伴う出力パワーの劣化を受けにくくなることが可能であり、及び／又は、相対的にコンパクトであることが可能である。

マイクロ波加熱装置１００は、そのコンポーネントが互いに対して特定の相対的な配向になっている状態で示されているが、同様に、さまざまなコンポーネントが異なって配向され得ることを理解されたい。それに加えて、さまざまなコンポーネントの物理的な構成は異なっていてもよい。たとえば、制御パネル１３０は、より多くの、より少ない、又は異なるユーザ・インターフェース・エレメントを有することが可能であり、及び／又は、ユーザ・インターフェース・エレメントは、異なって配置され得る。代替的に、制御パネル１３０は、装置１００のベース部分１１２又は蓋部分１１６の中に位置付けされ得る。それに加えて、実質的に円筒形状の装置１００及び加熱チャンバ１２０が図１に図示されているが、加熱チャンバは、他の実施形態では、異なる形状（たとえば、長方形及び楕円など）を有することが可能であることを理解されたい。さらに、マイクロ波加熱装置１００は、図１には具体的に示されていない追加的なコンポーネントを含むことが可能である。さらには、「可搬式」のマイクロ波加熱装置の実施形態が本明細書で詳細に図示及び説明されているが、ＤＲＡアレイの本発明実施形態は、定置式のマイクロ波加熱装置（たとえば、より大型の装置、及び／又は、外部電気供給ネットワーク（又は、グリッド）によってパワーを与えられる装置）にも適用され得ることを当業者は理解するであろう。

図３は、例示的な実施形態による、１つ又は複数のＤＲＡアレイ３６０を含むマイクロ波加熱装置３００（たとえば、マイクロ波加熱装置１００、図１）の簡単化されたブロック図である。それに加えて、マイクロ波システム３００は、システムコントローラ３１０、ユーザインターフェース３３０、電源３４０、加熱チャンバ３２０、及び、１つ又は複数のマイクロ波パワー発生モジュール３５０を含む。図３は、説明の目的のための、及び、記載を容易にする目的のための、マイクロ波システム３００の簡単化された表現であること、ならびに、実際の実施形態は、他のデバイス及びコンポーネントを含み、追加的な機能及び特徴を提供することが可能であること、ならびに／又は、マイクロ波システム３００は、より大型の電気的なシステムの一部であることが可能であることを理解されたい。

ユーザインターフェース３３０は、制御パネル（たとえば、制御パネル１３０、図１）に対応することが可能であり、たとえば、それは、ユーザが、加熱動作のためのパラメータ（たとえば、加熱動作の持続期間、加熱動作に関するパワーレベル、及び、特定の加熱動作パラメータに相関するコードなど）、ならびに、スタートボタン及びキャンセルボタンなどに関する入力をシステムに提供することを可能にする。それに加えて、ユーザインターフェースは、加熱動作の状態を示すユーザ知覚可能な出力（たとえば、カウントダウン・タイマー、及び、加熱動作の完了を示す可聴音など）、ならびに、他の情報を提供するように構成され得る。

システムコントローラ３１０は、ユーザインターフェース３３０及び電源システム３４０に結合されている。たとえば、システムコントローラ３１０は、１つ又は複数の汎用又は専用プロセッサー（たとえば、マイクロプロセッサー、マイクロコントローラ、及び特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）など）、揮発性の及び／又は不揮発性のメモリー（たとえば、ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリー（ＲＯＭ）、フラッシュ、及び、さまざまなレジスターなど）、１つ又は複数の通信バス、ならびに、他のコンポーネントを含むことが可能である。ある実施形態によれば、システムコントローラ３１０は、ユーザインターフェース３３０を介して受け取られるユーザ入力を示す信号を受け取るように構成され、また、受け取られたユーザ入力に対応する時間期間の間、及びそのパワーレベルで、電源３４０に、マイクロ波パワー発生モジュール３５０にパワーを提供させるように構成されている。

電源３４０は、システムコントローラ３１０から受け取られた制御信号にしたがって、それぞれのマイクロ波パワー発生モジュール３５０に供給電圧を選択的に提供することが可能である。電源３４０から適切な供給電圧を供給されたとき、それぞれのマイクロ波パワー発生モジュール３５０は、ＲＦ信号を作り出すことになり、ＲＦ信号は、ＤＲＡアレイ３６０の一部分を形成する１つ又は複数のフィード構造体３７０（又は、「フィード」）に搬送される。それに応答して、ＤＲＡアレイ３６０は、マイクロ波エネルギーを加熱チャンバ３２０の中へ放射する。先に述べられているように、加熱チャンバ３２０は、閉じた端部を備える導波管として本質的に機能する。ＤＲＡアレイ３６０の誘電共振器、加熱チャンバ３２０、及び、加熱チャンバ３２０の中に位置決めされている任意のロード（たとえば、ロード１４０、図１）は、ＤＲＡアレイ３６０によって作り出されるマイクロ波エネルギーに関する累積的なロードに対応している。より具体的には、誘電共振器、加熱チャンバ３２０、及び、加熱チャンバ３４０の中のロードは、マイクロ波パワー発生モジュール３５０に対してインピーダンスを提示する。

ある実施形態によれば、それぞれのマイクロ波パワー発生モジュール３５０は、ソリッドステートの発振器サブシステム３５２、周波数調整回路３５４、及びバイアス回路３５６を含むことが可能である。ある実施形態によれば、発振器サブシステム３５２は、ソリッドステート増幅器（たとえば、１つ又は複数のパワー・トランジスタを含む）及び共振回路を含む。さまざまな実施形態では、発振器サブシステム３５２の中のパワー増幅器は、シングル・エンド型増幅器、ダブル・エンド型増幅器、プッシュ・プル増幅器、ドハティ増幅器、スイッチ・モード・パワー増幅器（ＳＭＰＡ）、又は、別のタイプの増幅器を含むことが可能である。

ある実施形態では、発振器サブシステム３５２のエレメントが、出力ノード３５８において、振動電気信号を作り出すように構成されており、出力ノード３５８において、信号は、比較的高い出力パワー（たとえば、約１００ワット（Ｗ）から約３００Ｗ以上の範囲にある出力パワー）を有するマイクロ波スペクトルの周波数を有するという点において、発振器サブシステム３５２は、パワー・マイクロ波発振器である。共振回路は、パワー増幅器の出力と入力との間でフィードバック経路に沿って結合されており、共振回路は、共振フィードバック・ループを完成させ、それは、パワー増幅器によって作り出された増幅電気信号を共振回路の共振周波数において又はその近くで振動させる。ある実施形態では、共振回路は、マイクロ波スペクトルの周波数で（たとえば、約２．４５ＧＨｚの周波数で）共振するように構成されている。増幅器構成によって作り出された増幅電気信号は、おおよそ共振回路の共振周波数で振動する。実際には、共振回路の実施形態は、異なる周波数で共振し、マイクロ波システム３００を利用する特定の用途の要求を満たすように構成され得ることに留意されたい。

ある実施形態によれば、パワー増幅器は、調整回路３５４に結合されている入力端子（又は、制御端子）と、増幅器出力ノード３５８に結合されている出力端子（たとえば、ドレイン端子）とを有する、シングル・ステージの又はマルチ・ステージのトランジスタとして実装されている。たとえば、トランジスタは、調整回路３５４に接続されているゲート端子と、増幅器出力ノード３５８に接続されているドレイン端子と、接地基準電圧（たとえば、約０ボルトであるが、いくつかの実施形態では、接地基準電圧は、０ボルトよりも高くなることも又は低くなることも可能である）に接続されているソース端子とを有する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を含むことが可能である。たとえば、トランジスタは、横方向拡散金属酸化物半導体ＦＥＴ（ＬＤＭＯＳＦＥＴ）トランジスタを含むことが可能である。しかし、トランジスタは、任意の特定の半導体技術に限定されることは意図されておらず、他の実施形態では、トランジスタは、窒化ガリウム（ＧａＮ）トランジスタ、別のタイプのＭＯＳＦＥＴトランジスタ、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、又は、別の半導体技術を利用するトランジスタとして実現化され得ることに留意されたい。

周波数調整回路３５４は、容量性エレメント、誘導性エレメント、及び／又は抵抗性エレメントを含み、それらは、発振器サブシステム３５２によって発生された振動電気信号の振動周波数を調節するように構成されている。例示的な実施形態では、周波数調整回路３５４は、接地基準電圧と発振器サブシステム３５２の入力との間に結合されている。

バイアス回路３５６は、電源３４０と発振器サブシステム３５２との間に結合されており、電源３４０からプラスの（又は、供給）電圧を受け取るように構成されている。ある実施形態によれば、バイアス回路３５６は、発振器サブシステム３５２の中のトランジスタのゲート端子及び／又はドレイン端子において、直流電流（ＤＣ）又は公称バイアス電圧を制御するように構成されており、トランジスタのスイッチを入れるようになっており、また、トランジスタが発振器サブシステム３５２の動作の間にアクティブ・モードで動作することを維持するようになっている。図示されていないが、バイアス回路３５６は、温度センサ及び温度補償回路を含むことが可能であり、それは、トランジスタの温度を感知し、又は、そうでなければ検出するように構成されており、また、トランジスタの温度の増加及び／又は減少に応答してゲートバイアス電圧を調節するように構成されている。そのような実施形態では、バイアス回路３５６は、温度変化に応答して、トランジスタに関する実質的に一定の自己消費電流を維持するように構成され得る。

１つ又は複数のインピーダンス・マッチング回路（図示せず）を通して、発振器サブシステム３５２は、フィード構造体３７０に結合されている。より詳細に下記に説明されるように、フィード構造体３７０の実施形態は、１つ又は複数のＤＲＡアレイ３６０の１つ又は複数の誘電共振器の中に位置決めされている導電性構造体を含む。代替的に、フィード構造体３７０は、マイクロストリップ・ラインを含むことが可能であり、マイクロストリップ・ラインは、１つ又は複数のＤＲＡアレイ３６０の１つ又は複数の誘電共振器にアパーチャ結合されている（ａｐｅｒｔｕｒｅ ｃｏｕｐｌｅｄ）。

ＤＲＡアレイ３６０は、マイクロ波エネルギーを加熱チャンバ３２０の中へ放射するように構成されている。より具体的には、フィード構造体３７０及びＤＲＡアレイ３６０は、発振器出力ノード３５８における振動電気信号を電磁マイクロ波信号に変換する。たとえば、発振器サブシステム３５２が約２．４５ＧＨｚの周波数で信号を作り出すように構成されているマイクロ波加熱装置の用途では、ＤＲＡアレイ３６０は、発振器出力ノード３５８における振動電気信号を、２．４５ＧＨｚにおけるマイクロ波電磁信号に変換し、また、マイクロ波信号をマイクロ波加熱装置３００の加熱チャンバ３２０の中へ方向付けする。

マイクロ波加熱装置３００が複数のＤＲＡアレイ３６０を含むときには、ＤＲＡアレイ３６０は、同じ周波数及びパワーレベルで共振するように構成され得、また、同時に、又は、所定のシーケンスで、動作され得る。代替的に、ＤＲＡアレイ３６０は、異なって構成され得る（たとえば、それらは、異なる周波数で共振することが可能であり、及び／又は、異なるパワーレベルでマイクロ波エネルギーを放射することが可能である）。そのような代替的な実施形態では、ＤＲＡアレイ３６０は、同時に、又は、所定のシーケンスで、動作され得る。

図５〜図７、図９〜図１４、及び図２１〜図２５により詳細に示されるように、それぞれのＤＲＡアレイは、複数の誘電共振器を含み、複数の誘電共振器は、スタックされた構成で配置されており、少なくとも１つの寄生性共振器が、少なくとも１つの励振器共振器と密結合される（たとえば、密に容量結合される）ようになっている。ＤＲＡアレイのさまざまな実施形態を詳細に論ずる前に、ＤＲＡアレイの基礎的なビルディング・ブロックの実施形態、又は、より具体的には、誘電共振器の実施形態が、図４と関連して論じられることになる。

図４は、誘電共振器４００の斜視図であり、誘電共振器４００は、ＤＲＡアレイの実施形態において使用するのに適切である。誘電共振器４００は、セラミック、ペロブスカイト化合物（たとえば、Ｎｄ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＣａＯ／ＳｒＯ、ＢａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＣｏＯ、Ｔａ_２Ｏ_５、及び／又はＮｂ_２Ｏ_５などを組み込む）、又は、他の適切な材料など、バルク誘電材料から形成されている。ある実施形態によれば、バルク誘電材料は、約８から約７０の間の誘電率など、比較的高い誘電率を有するが、誘電率は、同様に、より大きくてもより小さくてもよい。さらに、バルク誘電材料は、ある実施形態では、約４０，０００から約３００，０００の間の無ロード状態の（ｕｎｌｏａｄｅｄ）Ｑなど、比較的高いクオリティ・ファクタ（Ｑ）を有するが、バルク誘電材料は、同様に、より低い又はより高い無ロード状態のＱを有することも可能である。さらには、バルク誘電材料は、ある実施形態では、極めて低い熱膨張係数（たとえば、約ゼロｐｐｍ）を有する。

図示されている実施形態では、誘電共振器４００は、上部表面４１０と、底部表面４１２と、上部表面４１０と底部表面４１２との間に延在する外部側壁部４１６とを備える円筒形状を有する。それに加えて、誘電共振器４００は、中心軸線に沿って上部表面４１０と底部表面４１２との間に延在する中心チャネル又は中心孔部４２０を有し、中心孔部４２０は、内部側壁部４２２によって画定されている。図１５〜図２０に関連してより詳細に後に論じられるように、中心チャネルを含まない誘電共振器を含む、さまざまな他の形状を有する誘電共振器が、ＤＲＡアレイのさまざまな他の実施形態において使用され得る。

図示されている誘電共振器４００は、ＤＲＡアレイの中の励振器共振器として、又は、寄生性共振器として利用され得る。励振器共振器として利用されるときには、伝導性フィード（たとえば、フィード５５０、５５１、図５）は、誘電共振器４００の底部表面４１２から中心孔部４２０の中へ挿入され得、フィードに提供されるＲＦ信号は、誘電共振器４００に誘電共振器４００の特性共振周波数で共振させるために使用され得る。たとえば、共振周波数は、約２．０ＧＨｚから約３．０ＧＨｚの範囲にあることが可能であるが、共振周波数は、同様に、より低くてもより高くてもよい。誘電共振器４００の共振周波数は、バルク誘電材料の誘電率によって、ならびに、誘電共振器４００の形状及びサイズ（たとえば、高さ４３０及び直径４３２）によって、少なくとも部分的に定義される。一般的に、誘電率が高ければ高いほど、所与の共振周波数に関して、誘電共振器は小さくなることが可能である。それに加えて、任意の所与の誘電率及び誘電共振器形状に関して、より小さい誘電共振器は、より大きい誘電共振器よりも高い共振周波数で共振する。

誘電共振器４００の中に位置決めされているフィードが適切なＲＦ信号を伝達するときには、垂直方向の電界４４２（すなわち、上部表面４１０及び／又は底部表面４１２に直交する電界４４２）が発生される。本明細書で使用されているように、垂直方向の電界４４２は、「１次的な」電界と称される。垂直方向の又は１次的な電界４４２の強度は、どの程度深くまでフィードが中心孔部４２０の中へ延在するかということに、少なくとも部分的に依存し得る。それに加えて、適切なＲＦ信号が誘電共振器４００を励振するために使用されるときに、円周方向の電界４４０（本明細書で「２次的な」電界と称される）も、誘電共振器４００によって作り出される。より具体的には、フィードによって伝達されたＲＦ信号によって適切に励振されるときに、誘電共振器４００は、慣性座標系の直交軸（たとえば、固定された慣性座標系４５０の直交軸「Ｘ」、「Ｙ」、及び「Ｚ」）に対して３つの分極に方向付けされた電磁エネルギー場を作り出すことが可能である。

上述されているように、マイクロ波加熱装置（たとえば、マイクロ波加熱装置１００、２００、図１、図２）において使用するのに適切であり得るＤＲＡアレイは、複数の誘電共振器（たとえば、複数の事例の誘電共振器４００、図４）を含むことが可能であり、複数の誘電共振器は、少なくとも１つの寄生性共振器が少なくとも１つの励振器共振器と密結合されるように配置されている。代替的に、ＤＲＡアレイの中の誘電共振器のそれぞれは、フィードによって直接励振され得、誘電共振器のすべてを、励振器共振器として分類可能にする。

たとえば、図５及び図６は、例示的な実施形態による、複合型ＤＲＡアレイ５００の上面図及び斜視図である。図示されている複合型ＤＲＡアレイ５００は、基板５３０に結合されている７つの水平方向に配置された隣接する誘電共振器５１０、５１１、５２０を備える、第１の水平方向に配置されたＤＲＡアレイと、励振誘電共振器５１０の上に垂直方向にスタックされている８つの追加的な誘電共振器６１１〜６１８を備える、第２の垂直方向にスタックされたＤＲＡアレイとを含む。

ある実施形態では、１つ又は複数のＲＦ信号を伝達するように構成されている１つ又は複数のフィード５５０、５５１は、誘電共振器５１０、５１１のうちの１つ又は複数の中心孔部５１２、５１３の中に位置決めされており、したがって、それらの誘電共振器５１０、５１１を励振器共振器として分類する。図５の実施形態では、誘電共振器５１０、５１１及びそれらの関連のフィード５５０、５５１は、２つの誘電共振器ンテナ（ＤＲＡ）を形成している。

適切なＲＦ信号がフィード５５０、５５１によって伝達されるときに、信号は、励振器共振器５１０、５１１にそれらの共振周波数で共振させることになる。そして、これは、励振器共振器５１０、５１１にそれぞれの励振器共振器５１０、５１１の周囲部の周りに２次的な電界（たとえば、電界４４０、図４）を作り出させることになる。それに加えて、励振器共振器５１０、５１１のそれぞれは、それぞれの励振器共振器５１０、５１１の上部表面から上向きに直交して延在する１次的な電界（たとえば、電界４４２、図４）を作り出すことになる。

ある実施形態では、垂直方向にスタックされた誘電共振器５１０、６１１〜６１８は、互いに物理的に結合されており、誘電共振器スタック６１０を形成している。少なくとも最も低い誘電共振器５１０がＤＲＡとして機能し、スタック６１０が複数の誘電共振器を含むので、フィード５５０及び誘電共振器５１０、６１１〜６１８を含むアッセンブリは、ＤＲＡアレイとして分類され得る。このＤＲＡアレイでは、誘電共振器５１０、６１１〜６１８は、同心円状にスタックされている（たとえば、それらの中心軸線又は中心チャネル６２０が線形に整合されるように整合されている）。スタック６１０の中の誘電共振器５１０、６１１〜６１８のそれぞれが中心チャネル６２０を含む実施形態では、整合することが、最も低い共振器５１０の底部表面から最も高い共振器６１８の上部表面へ延在する連続的なチャネルをもたらす。したがって、より詳細に後に論じられるように、フィード５５０は、スタック６１０の中へ任意の高さまで延在することが可能である（たとえば、最も低い共振器５１０から開始して、最大で最も高い共振器６１８まで、任意の数の共振器を通して、及び、場合によっては最も高い共振器６１８を通して）。代替的に、スタック６１０の中の誘電共振器５１０、６１１〜６１８のうちのいくつかは、中心チャネルを含まないことも可能である。いずれにしても、フィード５５０がその中へ延在するか又はそれを通して延在する、任意の誘電共振器５１０、６１１〜６１８は、励振器共振器であると考えられ得、フィード５５０がその中へ延在していない任意の誘電共振器６１１〜６１８は、寄生性共振器であると考えられ得る。

スタック６１０は、複数のセットの隣接する共振器を含み、隣接する共振器のセットの中の第１の（より低い）誘電共振器の上部表面は、そのセットの中の第２の（より高い）誘電共振器の底部表面に向けて配向されている。誘電共振器スタックのさまざまな実施形態は、１つ又は複数のセットの隣接するレゾネータを含むことが可能である。図６の実施形態では、スタック６１０は、８セットの隣接するレゾネータを含む（すなわち、レゾネータ５１０、６１１を含む第１のセット、レゾネータ６１１、６１２を含む第２のセット、レゾネータ６１２、６１３を含む第３のセットなど）。

ある実施形態によれば、隣接する誘電共振器５１０、６１１〜６１８のそれぞれのセットの中のレゾネータは、隣接する誘電共振器５１０、６１１〜６１８を互いの合理的に小さい距離（たとえば、距離６３０）の中に位置決めすることによって、互いに「密に電界結合及び／又は容量結合されている」。より具体的には、隣接する誘電共振器５１０、６１１〜６１８のそれぞれのセットの中のレゾネータの上部表面と底部表面との間の距離６３０は、適切な励振信号がフィード５５０に提供されるときに、隣接する誘電共振器５１０、６１１〜６１８が密に電界結合及び／又は容量結合されるように選択される。ある実施形態によれば、隣接する誘電共振器５１０、６１１〜６１８のそれぞれのセットの中のレゾネータの上部表面と底部表面との間の距離６３０は、そのセットの中の誘電共振器のうちのいずれか又は両方の共振周波数の波長１０分の１（又は、ラムダの１０分の１）より小さい。たとえば、約２．５ＧＨｚの共振周波数に関して、距離６３０は、約１２．５ミリメートル（ｍｍ）以下であることが可能である。別の実施形態によれば、距離６３０は、ラムダの１５分の１より小さい。たとえば、約２．５ＧＨｚの共振周波数に関して、距離６３０は、約３．０ｍｍ以下であることが可能である。いくつかの実施形態では、隣接する誘電共振器５１０、６１１〜６１８は、約１．０ｍｍから２．０ｍｍの間で離れていることが可能である。さらなる別の実施形態では、距離６３０は、隣接するレゾネータのセットのうちのいくつか又はすべてに関してゼロであることが可能である（すなわち、隣接する誘電共振器５１０、６１１〜６１８は、図１１に示されているように、直接物理的に結合され得る）。

ある実施形態によれば、スタック６１０の中の隣接するレゾネータ間の間隔又は距離６３０は、隣接するレゾネータ５１０、６１１〜６１８のうちのいくつか又はすべての間にスペーサ６２１〜６２８を含むことによって確立され得る。スペーサ６２１〜６２８の厚さ、及び、スペーサ６２１〜６２８が形成される材料の特性（たとえば、誘電率）は、隣接するレゾネータ５１０、６１１〜６１８の各セット間の容量性結合の密接性に影響を与える。さまざまな実施形態では、スペーサ６２１〜６２８は、ガラス繊維（たとえば、織られたガラス繊維）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ナイロン、又は、他の適切な材料など、良好な熱伝導率を有する剛性の又は可撓性の非導電性材料から形成され得る。フィード５５０がスタック６１０の中の複数のレゾネータ５１０、６１１〜６１８を通って上へ延在する実施形態では、スペーサ６２１〜６２８は、誘電共振器５１０、６１１〜６１８を通るチャネル６２０に整合される中心孔部を含むことが可能である。いくつかの実施形態では、スペーサ６２１〜６２８以外の構造又は材料が、誘電共振器５１０、６１１〜６１８の間の所望の距離を維持するために使用され得る。

上記に説明されているように、誘電共振器５１０、６１１〜６１８が互いに極めて近接しているときに、誘電共振器によって作り出された垂直方向の又は１次的な電界（たとえば、電界４４２、図４）は、隣接する誘電共振器に直接作用することが可能であり、それは、その隣接するレゾネータも共振させることが可能である。たとえば、誘電共振器５１０によって作り出された垂直方向の電界は、隣接するレゾネータ６１１に直接作用することが可能であり、隣接するレゾネータ６１１を、フィード５５０の上に伝達される信号によって直接励振されることができないとしても、その共振周波数で共振させる。同様に、誘電共振器６１１によって作り出された垂直方向の電界は、隣接するレゾネータ６１２に直接作用することが可能であり、隣接するレゾネータ６１２をその共振周波数で共振させる。たとえば、フィード５５０が最も低い誘電共振器５１０だけの中へ延在する（レゾネータ６１１〜６１８の中へは延在しない）特定の例示的な実施形態では、励振共振器５１０によって作り出された垂直方向の電界は、隣接する寄生性レゾネータ６１１に作用することが可能であり、それを共振させる。同様に、寄生性レゾネータ６１１によって作り出された垂直方向の電界は、隣接する寄生性レゾネータ６１２に作用することが可能であり、それを共振させる。それぞれの連続的な垂直方向の電界の強度が十分に強力であると仮定すると、この反応は、すべてのレゾネータ６１１〜６１８がそれらのそれぞれの共振周波数で共振している状態になるまで、寄生性レゾネータ６１１〜６１８のそれぞれを通して継続することが可能である。他の実施形態では、フィード５５０は、スタック６１０を通してさらに上へ延在することが可能であり、（たとえば、図９に示されているように）最も高いレゾネータ６１８の上部表面を通過して上へ延在するものを含む。

適切な励振信号を与えられると、励振誘電共振器及び隣接する誘電共振器５１０、６１１〜６１８は、互いに容量結合され得、それぞれの誘電共振器５１０、６１１〜６１８は、フィード５５０の上に伝達される信号によって直接、又は、容量結合されている隣接する共振器によって作り出された垂直方向の電界によって、その共振周波数で共振するように誘導され得る。したがって、図６の共振器スタック６１０は、本質的に、複数の容量結合されている共振器５１０、６１１〜６１８を含む。それぞれの誘電共振器５１０、６１１〜６１８は、本質的に、スペースに効率的に放射することができるアンテナであり、したがって、「分散アンテナ」を形成する。図９の説明によってより明確になるように、ロードが比較的小さく、及び／又は、ＤＲＡアンテナ５００に対してさまざまな場所に位置決めされているときでも、スタック６１０などＤＲＡアンテナによって具現化される分散アンテナは、近距離場のロード（たとえば、加熱チャンバの中の食物ロード）に効率的に結合することが可能である。

同心円状にスタックされたように配置されている、垂直方向にスタックされた誘電共振器５１０、６１１〜６１８とは対照的に、水平方向に配置された誘電共振器５１０、５１１、５２０は、同一平面的に配置されている。図５の実施形態では、水平方向に配置された誘電共振器５１０、５１１、５２０は、２つの励振器共振器５１０、５１１及び５つの寄生性共振器５２０を含む。

ある実施形態によれば、水平方向に配置された共振器５１０、５１１、５２０は、誘電共振器５１０、５１１、５２０の間の固定された空間的関係を維持するために、基板５３０の第１の側部に物理的に結合されている。たとえば、基板５３０は、ガラス繊維、ＰＴＦＥ、ナイロン、又は、他の適切な材料など、良好な熱伝導率を有する、剛性の又は可撓性の非導電性材料であることが可能である。図９に関連してより詳細に後に論じられるように、基板５３０の材料は、下にあるグランド・プレーンから十分な電気的な隔離を提供するように選ばれ得、基板５３０は、グランド・プレーンにスライド可能に係合され得る。

ある実施形態によれば、誘電共振器５１０、５１１、５２０の上部表面及び／又は底部表面（又は、誘電共振器５１０、５１１、５２０を通してとられた断面）が同一平面的であるという点において、励振器誘電共振器５１０、５１１及び隣接する寄生性誘電共振器５２０は、同一平面的に配向されている。スタック６１０の中の誘電共振器と同様に、励振誘電共振器５１０、５１１及び隣接する誘電共振器５２０は、励振誘電共振器及び隣接する誘電共振器５１０、５１１、５２０を互いの合理的に小さい距離５４０の中に位置決めすることによって、互いに密に電界結合及び／又は容量結合されている。より具体的には、適切な励振信号がフィード５５０、５５１に提供されるときに、誘電共振器５１０、５１１、５２０の隣接するセットが密に電界結合及び／又は容量結合されるように、隣接する誘電共振器５１０、５１１、５２０の側壁部間の最小の距離５４０が選択される。ある実施形態によれば、励振誘電共振器５１０、５１１及び隣接する誘電共振器５２０の側壁部間の距離５４０は、励振誘電共振器５１０、５１１の共振周波数の波長の１０分の１（又は、ラムダの１０分の１）より小さい。たとえば、約２．５ＧＨｚの共振周波数に関して、距離５４０は、約１２．５ｍｍ以下であることが可能である。別の実施形態によれば、距離５４０は、ラムダの１５分の１より小さい。たとえば、約２．５ＧＨｚの共振周波数に関して、距離５４０は、約３．０ｍｍ以下であることが可能である。いくつかの実施形態では、励振誘電共振器及び隣接する誘電共振器５１０、５１１、５２０は、約１．０ｍｍから２．０ｍｍの間で離れていることが可能である。さらなる別の実施形態では、距離５４０は、ゼロであることが可能である（すなわち、励振誘電共振器５１０、５１１及び隣接する誘電共振器５２０は、接触していることが可能である）。

上記に説明されているように、励振誘電共振器及び隣接する誘電共振器５１０、５１１、５２０が互いに極めて近接しているときに、励振誘電共振器５１０、５１１によって作り出された円周方向の又は２次的な電界（たとえば、電界４４０、図４）は、隣接する誘電共振器５２０に直接作用することが可能である。そして、これは、隣接する誘電共振器５２０をそれらのそれぞれの共振周波数で共振させることが可能である。したがって、誘電共振器５１０、５１１のそれぞれは、励振器共振器として適切に分類される。それとは対照的に、図５に図示されている実施形態では、隣接する誘電共振器５２０のいずれも、フィードによって直接励振されない。したがって、それらは、寄生性共振器として適切に分類される。

適切な励振信号を与えられると、励振誘電共振器及び隣接する誘電共振器５１０、５１１、５２０は、互いに容量結合することが可能であり、それぞれの誘電共振器５１０、５１１、５２０は、その共振周波数で共振する。したがって、図５及び図６の水平方向に配置された共振器５１０、５１１、５２０は、本質的に、複数の容量結合された共振器５１０、５１１、５２０を含む。スタック６１０の中の共振器５１０、６１１〜６１８と同様に、水平方向に配置された共振器５１０、５１１、５２０のセットの中のそれぞれの誘電共振器は、本質的に、スペースに効率的に放射することができるアンテナであり、したがって、また、分散アンテナを形成する。また、そのような分散アンテナは、近距離場のロードに効率的に結合することが可能である。

励振器共振器５１０、５１１は、誘電共振器５１０、５１１の中心孔部５１２、５１３の中に位置決めされているフィード５５０、５５１によってそれぞれ励振され得るが、励振器共振器５１０、５１１のうちのいずれか又は両方は、代替的に、マイクロストリップ・ライン５６０、５６１又は他の導電性構造体にアパーチャ結合され得、それは、その代わりに、誘電共振器５１０、５１１を励振するためのＲＦ信号を伝達するために使用され得る。それに加えて、又は、代替的に、励振誘電共振器は、中央孔部以外の場所に設置されているフィードによって励振され得、及び／又は、複数のフィードが、誘電共振器を励振するために使用され得る。

ある実施形態によれば、フィード５５０、５５１及び／又はマイクロストリップ・ライン５６０、５６１は、同じＲＦ信号を受け取ることが可能である。さまざまな代替的な実施形態では、フィード５５０、５５１及び／又はマイクロストリップ・ライン５６０、５６１は、異なるＲＦ信号（たとえば、異なる周波数及び／もしくはパワーレベルのＲＦ信号）を受け取ることが可能であり、ならびに／又は、フィード５５０、５５１及び／もしくはマイクロストリップ・ライン５６０、５６１へのＲＦ信号の提供は、位相を合わせられ得る（ｐｈａｓｅｄ）。たとえば、第１の時間期間の間に、第１の励振器共振器（たとえば、共振器５１０）は、その関連のフィード５５０及び／又はマイクロストリップ・ライン５６０から励振を提供され得、一方、第２の及び異なる励振器共振器５１１は、その関連のフィード５５１及び／又はマイクロストリップ・ライン５６０から励振を受け取らないか、又は、異なる励振を受け取ることが可能である。第２の時間期間の間に、第１の励振器共振器５１０に提供された励振は、除去又は変更され得、第２の励振器共振器５１１に提供された励振は、同じままにされるか、又は、除去もしくは変更されるかのいずれかであることが可能である。このように、ＤＲＡアレイ５００によって作り出された累積的な電界は、時間の経過とともに、方向、強度、周波数、又はその他において変化され得る。別の言い方をすれば、複数のフィード５５０、５５１及び／又はマイクロストリップ・ライン５６０、５６１を提供することによって、ならびに、シーケンシャルに又はさまざまな組み合わせでそれらを励振することによって、連続的に又はインクリメンタルに操向可能な１つ又は複数のビーム又はビームが形成され得る。より具体的には、マイクロ波エネルギーのビームは、複数のフィード５５０、５５１及び／又はマイクロストリップ・ライン５６０、５６１を個別に又は組み合わせて活性化させることによって、方位角及び／又は高度を操向され得る。

図６の実施形態に最良に図示されている誘電共振器５１０、６１１〜６１８のスタック６１０は、９つの共振器５１０、６１１〜６１８を含むが、誘電共振器スタックの代替的な実施形態は、より多くの又はより少ない共振器を含むことが可能である（たとえば、わずか２つの共振器を備えるスタックを含む）。さらに、図５に最良に図示されている水平方向に配置された誘電共振器は、７つの誘電共振器５１０、５１１、５２０を含むが、共振器の水平方向に配置されたセットの代替的な実施形態は、より多くの又はより少ない共振器（たとえば、２つから３０個以上の範囲にある任意の数の誘電共振器）を含むことが可能である。それに加えて、図５及び図６に図示されている実施形態では、誘電共振器５１０、５１１、５２０、６１１〜６１８のすべては、十分に同じサイズ及び形状である。それらがすべて同じ誘電率を有する１つ又は複数の材料から形成されていると仮定すると、誘電共振器５１０、５１１、５２０、６１１〜６１８のそれぞれは、実質的に同じ共振周波数で共振することになる。代替的な実施形態では、異なる共振周波数で共振する誘電共振器が選択され得る。これは、たとえば、異なるサイズの誘電共振器、異なる形状の誘電共振器、及び／又は、異なる誘電率を有する誘電共振器を使用することによって達成され得る。

図７は、ある実施形態による、複数の垂直方向にスタックされた隣接する誘電共振器及び３つの水平方向に配置された隣接する誘電共振器を備えるＤＲＡの電気的特性を表す回路ダイアグラム７００である。より具体的には、第１の共振回路７１０は、励振誘電共振器（たとえば、誘電共振器５１０、図５）を表しており、第２及び第３の隣接する共振回路７２０、７３０は、第１の（励振器）共振器７１０に隣接して位置決めされている、水平方向に配置された寄生性誘電共振器（たとえば、誘電共振器５２０のうちの２つ、図５）を表している。それに加えて、共振回路７１１〜７１３は、励振器共振器（回路７１０によって表されている）の上にスタックされている追加的な誘電共振器を表している。ある実施形態によれば、フィードは、励振誘電共振器（又は、第１の共振回路７１０）に近接して、及び、容量性結合を通して設置されており、励振誘電共振器（又は、第１の共振回路７１０）は、寄生性誘電共振器（又は、共振回路７１１〜７１３、７２０、７３０）に結合している。

上記に論じられているように、寄生性誘電共振器は、励振誘電共振器に十分に極めて近接して設置され得、コンデンサ７４０、７５０によって表されているように、共振器が密に容量結合されることを確実にする。本質的に、共振回路７１０、７２０、７３０の間の水平方向の容量性結合（すなわち、コンデンサ７４０の値）は、共振回路７１０、７２０、７３０によって表されている誘電共振器間の距離に反比例しており、また、隣接する共振器間に位置決めされ得る任意の材料（たとえば、共形コーティング９８２、図９）の特性（たとえば、誘電率）によっても影響を与えられる。同様に、共振回路７１０〜７１３の間の垂直方向の容量性結合（すなわち、コンデンサ７５０の値）は、共振回路７１０〜７１３によって表されている誘電共振器間の距離に反比例しており、また、隣接する共振器間に位置決めされ得る任意のスペーサ（たとえば、スペーサ６２１〜６２８、図６）の特性（たとえば、誘電率）によっても影響を与えられる。誘電共振器間の異なる間隔、及び、誘電共振器間の任意の材料の異なる特性は、容量性結合の異なる強度、及び、異なる周波数応答をもたらす。より具体的には、周波数応答の変化は、回路７００のバンド幅に著しく影響を与える可能性がある。いくつかの実施形態では、誘電共振器は、比較的ブロードバンドの回路７００を生成するように、互いに対してサイズ決め、形状決め、及び位置決めされ得る。換言すれば、個々の誘電共振器は、複合的なブロードバンド応答を与えるように位置決めされ得る（又は、共に結合されている）。

図７の電気的な表現では、それぞれの共振回路７１０〜７１３、７２０、７３０は、並列のインダクタ及びコンデンサ（それは、共に共振器を形成している）、ならびに、放射抵抗を表す抵抗（Ｒｒ）を含む。より具体的には、回路７００によって表されているＤＲＡアレイが、加熱チャンバの中へエネルギーを放射するために使用されるときに、放射抵抗は、ＤＲＡアレイから離れるエネルギーの放射の結果としてのチャンバの中へのエネルギー損失を表している。共振回路７１０〜７１３、７２０、７３０の中の共振器のそれぞれは、同じ周波数で放射することが可能であり（たとえば、誘電共振器が同一であるとき）、又は、共振回路７１０〜７１３、７２０、７３０の中の共振器は、異なる周波数で共振することが可能である（たとえば、誘電共振器が、サイズ、形状、及び／又は誘電率において異なっているとき）。

図８は、実施形態による、ＤＲＡアレイ（たとえば、ＤＲＡアレイ５００、図５）のゲイン・バンド幅を示すグラフである。より具体的には、グラフは、約２．４５ＧＨｚの無負荷中心周波数を有するＤＲＡアンテナの実施形態のゲイン・バンド幅を示している。単一の誘電共振器を備えるＤＲＡは、かなりナローバンドの応答（たとえば、約２．４ＧＨｚから２．５ＧＨｚの間）を有することが可能である。しかし、上記に（及び、後に）論じられているＤＲＡアレイの実施形態は、少なくとも１つのＤＲＡ及び１つ又は複数の隣接する誘電共振器を含み、それは、アンテナのアパーチャを技術的に増加させ、著しくよりワイドバンドの応答（たとえば、−１０ｄＢポイントにおいて約２．３ＧＨｚから２．６ＧＨｚの間の約２００メガヘルツのバンド幅）をもたらす。

比較的ワイドバンドの応答に起因して、及び、より詳細に下記に論じられるように、ＤＲＡアレイの実施形態は、従来のモノポール・アンテナ、パッチ・アンテナ、又は、他のタイプのナローバンドのアンテナよりも、近距離場のロードに対して著しく感度が低い可能性がある。これは、加熱チャンバが放射エレメント（このケースでは、ＤＲＡアレイ）に極めて近接しているマイクロ波加熱用途に、ＤＲＡアレイ実施形態をとりわけうまく適合させる。アンテナ理論において知られているように、かなりの近距離場のロードは、アンテナによって作り出されたエネルギーが所望の無ロード状態のバンドからシフトする範囲まで、比較的ナローバンドのアンテナを離調させる。これが、マイクロ波加熱用途において事実である場合には、アンテナは、加熱チャンバの中へエネルギーを発射することができないことになる。しかし、ＤＲＡアレイ構造体のさまざまな実施形態のワイドバンドの応答は、ロードが近距離場のロード（たとえば、ＤＲＡアレイ構造体が近接している加熱チャンバの中に設置されている食物ロード）であるときでも、ＤＲＡアレイ構造体が関心のバンドの中の（たとえば、２．４５ＧＨｚの辺りを中心とするバンドの中の）かなりのエネルギーを加熱チャンバ及びロードの中へ発射することができることを確実にする。換言すれば、近距離場のロードがＤＲＡアレイ構造体応答を周波数に関して移動させる場合にも、ＤＲＡアレイ構造体の実施形態は、十分にワイドバンドであり、応答が、比較的広いバンドの外側に移動しないようになっており、したがって、近距離場のロードの中への効率的なエネルギー伝送を可能にする。ＤＲＡアレイは、ブロードバンドの周波数応答を生成し、それは、加熱チャンバの中の近距離場のロード及びロード位置に対して著しく感度が低い。それに加えて、ＤＲＡアレイ実施形態のワイドバンドの応答は、エネルギーが広い範囲の誘電率を有する食物ロードに効率的に提供され得ることを確実にする。ＤＲＡアレイのさまざまな実施形態の広いバンド幅に起因して、隣接する加熱チャンバの中への発射効率は、９５パーセント以上の高さにまでなることが可能である。

図９は、例示的な実施形態による、図１及び図２の可搬式のマイクロ波加熱装置１００の側断面図である。マイクロ波加熱装置９００は、筐体９１０、加熱チャンバ９２０、システムコントローラ（たとえば、システムコントローラ３１０、図９には図示されていない）、ユーザインターフェース（たとえば、ユーザインターフェース３３０、図９には図示されていない）、電源システム（たとえば、電源システム３４０、図９には図示されていない）、マイクロ波パワー発生モジュール９５０（たとえば、モジュール３５０、図３）、垂直方向にスタックされたＤＲＡアレイ９６０、水平方向に配置されたＤＲＡアレイ９６２、及び、より詳細に下記に論じられている他のコンポーネントを含む。ある実施形態によれば、及び、詳細に下記に論じられるように、水平方向に配置されたＤＲＡアレイ９６２は、筐体９１０のベース部分９１２の中に位置決めされ得、垂直方向にスタックされたＤＲＡアレイ９６０は、ベース部分９１２から上向きに延在することが可能である。代替的な実施形態では、垂直方向にスタックされたＤＲＡアレイ及び／又は水平方向に配置されたＤＲＡアレイは、図９に示されている配向に対して直交して配向され得る。

筐体９１０は、ある実施形態では、ベース部分９１２、チャンバ部分９１４、及び蓋部９１６（それは、図９において閉じた状態になっている）を含む。ある実施形態では、加熱チャンバ９２０は、筐体９１０のチャンバ部分９１４の中に位置付けされており、蓋部９１６の内部の中へ、上へ延在している。加熱チャンバ９２０は、内部側壁部９２２、チャンバ底部表面９２４、及びチャンバ上部表面９２６によって画定されている。図９は、チャンバ９２０の中のロード９４０（たとえば、食物ロード又は他のロード）を示している。図９に示されているように、蓋部９１６が閉じた状態で、加熱チャンバ９２０は、閉鎖性の空気キャビティであり、それは、先に説明されているように、本質的に、封鎖された端部を備えた導波管として機能する。図示されている実施形態では、加熱チャンバ９２０は、実質的に円形断面を有し、加熱チャンバ９２０を円筒形状の導波管にする。他の実施形態では、チャンバは、長方形の断面、楕円形の断面、又は、別の形状を有する断面を有することが可能である。

ある実施形態では、チャンバ壁部は、良好な熱伝導率を有する材料から形成され得る。たとえば、チャンバ壁部は、銅、アルミニウム、スチール、又は、別の適切な材料から形成され得る。いくつかの実施形態では、チャンバ９２０の内部側壁部９２２は、チャンバ９２０の周波数に影響を与える材料でコーティングされ得る。たとえば、内部側壁部９２２は、ＰＴＦＥ、ナイロン、又は、別の適切な材料でコーティングされ得、それは、チャンバ９２０の周波数を低減させるか、又は、そうでなければ影響を与えることが可能である。

ある実施形態によれば、筐体９１０のベース部分９１２は、水平方向に配置されたＤＲＡアレイ９６２及び少なくとも１つの電子基板９７０を含み、垂直方向にスタックされたＤＲＡアレイ９６０は、電子基板９７０からチャンバ９２０の中へ上向きに延在している。たとえば、電子基板９７０は、マイクロ波又はＲＦラミネート、ＰＴＦＥ基板、プリント回路基板（ＰＣＢ）材料基板（たとえば、ＦＲ−４）、アルミナ基板、セラミック・タイル、又は、別のタイプの基板を含むことが可能である。ある実施形態によれば、電子基板９７０は、電子基板９７０の第１の表面（たとえば、図９の中の上側表面）の上の又はそれに近接する伝導性グランド・プレーン９７２と、１つ又は複数の他の伝導性層とを含み、１つ又は複数の他の伝導性層のうちのいくつかは、電子基板９７０に装着されているさまざまなコンポーネントの間に電気的な相互接続を提供するようにパターン化され得る。ある実施形態では、たとえば、システムコントローラに対応するコンポーネント、ユーザインターフェースの一部分、電源、及びマイクロ波パワー発生モジュール９５０が、電子基板９７０の第２の表面（たとえば、図９の中の下側表面）の上に装着され得、また、それらのコンポーネントは、第２の表面の上又は下のパターン化された伝導性層を通して、互いに電気的に結合され得る。

ある実施形態では、垂直方向にスタックされたＤＲＡアレイ９６０及び水平方向に配置されたＤＲＡアレイ９６２は、複合型ＤＲＡアレイ５００、図５の中の垂直方向にスタックされたＤＲＡアレイ及び水平方向に配置されたＤＲＡアレイと同様に構成され得るが、それらは、同様に、異なって構成され得る。垂直方向にスタックされたＤＲＡアレイ９６０は、励振器共振器９６４及び８つの追加的な共振器９６５を含み、追加的な共振器９６５は、先に説明されているように、励振器共振器９６４に、又は、互いに、密に容量結合されている。図示されている実施形態では、フィード９６８は、追加的な共振器９６５のすべてを通って上へ延在しているので、追加的な共振器９６５のそれぞれは、また、励振器共振器として分類され得る。水平方向に配置されたＤＲＡアレイ９６２は、少なくとも２つの励振器共振器９６４、９６６及び１つ又は複数の隣接する寄生性共振器９６７を含み、寄生性共振器９６７は、先に説明されているように、励振器共振器９６４、９６６に密に容量結合されている。図５に関連して説明されているように、励振器共振器及び寄生性共振器９６４、９６６、９６７は、ＤＲＡアレイ基板９８０（たとえば、基板５３０、図５）に結合され得、ＤＲＡアレイ基板９８０は、電子基板９７０の第１の表面（たとえば、グランド・プレーン９７２）にスライド可能に係合されている。

ある実施形態によれば、非導電性の共形コーティング９８２は、ＤＲＡアレイ９６０、９６２を包み込んでいる。共形コーティング９８２は、湿分及び他の汚染物質（たとえば、食物の飛び跳ね）からＤＲＡアレイ９６０、９６２を保護するように機能し、チャンバ９２０の底部表面９２４を画定して、また、チャンバ９２０の側部表面９２３の一部分も画定している。たとえば、共形コーティング９８２は、熱硬化性プラスチック、プラスチックＡＢＳ、エポキシ樹脂、ＰＴＦＥ、又は、別の適切な材料など、非伝導性の封入材料を含むことが可能である。代替的な実施形態では、共形のコーティング９８２を含むというよりもむしろ、代替的な構造体（たとえば、カバー）が、ＤＲＡアレイ９６０、９６２とチャンバ９２０との間の物理的なバリアを提供するために使用され得る。

図示されている実施形態では、ＲＦ信号を伝達するように構成されている第１のフィード９６８は、励振器共振器９６４の中心孔部の中に位置決めされており、励振器共振器９６４の上にスタックされている追加的な共振器９６５の垂直方向に整合された中心孔部を通って上へ延在している。それに加えて、同じ又は異なるＲＦ信号を伝達するように構成されている第２のフィード９６９は、励振器共振器９６６の中心孔部の中に位置決めされている。ある実施形態によれば、フィード９６８、９６９の直径は、共振器９６４、９６６の中心孔部の直径より小さく、フィード９６８、９６９が、それらが熱膨張を経験するときに、中心孔部の内部側壁部に接して圧縮し、おそらくは共振器９６４、９６６に亀裂が入ることがない。そのように構成されることで、励振器共振器９６４及びフィード９６８は、第１のＤＲＡを形成し、励振器共振器９６６及びフィード９６９は、第２のＤＲＡを形成し、ＤＲＡ及び追加的な共振器９６５、９６７は、第１及び第２のＤＲＡアレイ９６０、９６２を形成する。

先に説明されているように、マイクロ波パワー発生モジュール９５０は、調整回路（たとえば、調整回路３５４、図３）、バイアス回路（たとえば、バイアス回路３５６、図３）、及び発振器サブシステム（たとえば、発振器サブシステム３５２、図３）を含む。ある実施形態では、発振器サブシステムは、１つ又は複数のパワー・トランジスタ９５２を含む。振動ＲＦ信号をフィード９６８、９６９に提供することを容易にするために、１つ又は複数のパワー・トランジスタ９５２の１つ又は複数の出力（たとえば、ドレイン端子）（又は、１つ又は複数のパワー増幅器の出力）は、電子基板９７０の第２の表面の上又は下の伝導性伝送線９５４を通して、フィード９６８、９６９に電気的に結合されている。フィード９６８、９６９は、電子基板９７０の中の孔部を通って、ＤＲＡアレイ基板９８０の中の孔部を通って、励振器共振器９６４、９６６の中の中心孔部の中へ延在している。

ユーザインターフェース（たとえば、を介して制御パネル１３０、図１）を介して提供されるユーザ入力に応答して、システムコントローラ（たとえば、コントローラ３１０、図３）は、マイクロ波パワー発生モジュール９５０に１つ又は複数の励振信号をＤＲＡアレイ９６０、９６２に提供させる。それに応答して、それぞれのＤＲＡアレイ９６０、９６２は、電磁エネルギー（網掛けエリア９９０によって示されている）を加熱チャンバ９２０の中へ放射する。マイクロ波エネルギーは、ロード９４０の熱エネルギーを増加させ、ロードを熱することが可能である。

上記に説明されているように、フィード９６８、９６９の上に伝達されるＲＦ信号によって適切に励振されるときに、励振器共振器９６４、９６６は、それらの共振周波数（又は、複数の周波数）で共振し、円周方向の電界（たとえば、電界４４０、図４）及び垂直方向の電界（たとえば、電界４４２、図４）をそれぞれ作り出す。ある実施形態によれば、円周方向の電界は、寄生性共振器９６７に直接作用し、それらをそれらの共振周波数（又は、複数の周波数）で共振させる。これは、寄生性共振器９６７に円周方向の電界及び垂直方向の電界をも作り出させる。本質的に、ＤＲＡアレイ９６０、９６２のそれぞれの共振器９６４〜９６７は、放射パターンを有する。電界の性質、ならびに、グランド・プレーン９７２及び側壁部９２２の存在を所与として、累積的な放射が、かなり指向性のビームで、チャンバ９２０に向けて、チャンバ９２０の中へ方向付けされる。換言すれば、それぞれのＤＲＡアレイ９６０、９６２は、電磁エネルギーのかなり幅の狭い固定されたビームをチャンバ９２０の中へ方向付けするアンテナアレイとして動作する。

たとえば、第１のＤＲＡアレイ９６０は、チャンバ側壁部９２２に対して直交する方向に、電磁エネルギーのビームを作り出すことが可能であり、その方向は、概して、矢印９９２によって示されている。同様に、第２のＤＲＡアレイ９６２は、チャンバ９２０の底部表面９２４に対して直交する方向に、電磁エネルギーのビームを作り出すことが可能であり、その方向は、概して、矢印９９４によって示されている。図９から明らかであるように、第１及び第２のＤＲＡアレイ９６０、９６２によって作り出された電磁エネルギーのビームは、実質的に直交する配向を有する。それに加えて、第１及び第２のＤＲＡアレイ９６０、９６２は、実質的に同じ周波数で動作することが可能であるが、それらは、代替的に、よりブロードバンドのエネルギー結合をチャンバ９２０の中のロード９４０に提供するために、異なる周波数で動作され得る。

先に述べられているように、チャンバ９２０は、本質的に、封鎖された端部を備えた電磁波ガイドとして機能し、チャンバ９２０の中の電磁波は、概して、ＤＲＡアレイ９６０、９６２からチャンバ９２０の上部表面及び側部表面９２２、９２６に向かう方向に伝播する。より具体的には、電磁波は、１つ又は複数の横断方向の電気（ＴＥ）モード、横断方向の磁気（ＴＭ）モード、及び／又は、ハイブリッドの横断方向の電気及び磁気（ＴＥＭ）モードを含む、１つ又は複数の伝播モードで、チャンバ９２０を通って伝播することが可能である。しかし、アレイ９６０、９６２によって作り出された電磁エネルギーの周波数が、一般的にカットオフ周波数と称される、チャンバ９２０に関する下側閾値又は最小周波数を超えるときだけ、電磁波が、チャンバ９２０の中を伝播することになる。

チャンバ９２０に関するカットオフ周波数は、チャンバ９２０のサイズ（たとえば、高さ及び直径によって画定される）ならびに形状（たとえば、円筒形状、長方形、及び楕円形など）によって画定される。ある実施形態によれば、及び、ＤＲＡアレイ９６０、９６２、又は、チャンバ９２０の中に存在するロード９４０の存在の結果として起こるローディングを計算に入れずに、チャンバ９２０のサイズ及び形状は、チャンバ９２０をカットオフを下回るようなものにする。換言すれば、マイクロ波加熱に関する動作の所望のバンド（たとえば、２．３ＧＨｚから２．６ＧＨｚの間、また、下記で「マイクロ波加熱バンド」と称されている）において、ならびに、ＤＲＡアレイ９６０、９６２及びロード９４０がないときに、いかなるモードも、マイクロ波加熱バンドの中の電磁エネルギーに関して、どのようにそれが励振されるかにかかわらず、チャンバ９２０の中を伝播することができないように、チャンバ９２０が構成されている。たとえば、チャンバ９２０は、無ロード状態のときに、３．０ＧＨｚよりも低い電磁エネルギーによって励振されるときに、いずれの伝播モードも支持することができないサイズ及び形状を有することが可能である。

しかし、マイクロ波加熱装置９００では、及び、誘電共振器９６４〜９６７の高い誘電率に部分的に起因して、ＤＲＡアレイ９６０、９６２は、１つ又は複数のモードがマイクロ波加熱バンドにおいてチャンバ９２０の中を伝播することを可能にするように、チャンバ９２０にロードを加えるように機能する。換言すれば、ＤＲＡアレイ９６０、９６２によって提供されるローディングは、マイクロ波加熱バンドの中にある共振周波数にチャンバ９２０を持っていく（すなわち、ＤＲＡアレイ９６０、９６２によってロードされるときに、チャンバ９２０は、カットオフを下回らない）。別の言い方をすれば、そうでなければカットオフを下回るチャンバ９２０のカットオフ周波数は、ある実施形態では、チャンバ９２０の中にＤＲＡアレイ９６０、９６２のうちのいずれか又は両方を含むことによって、マイクロ波加熱バンドの中へ低下される。したがって、無ロード状態のチャンバ９２０が小さ過ぎてそれらのモードの伝播を支持することができないとしても、マイクロ波加熱バンドの中にある（ＤＲＡアレイ９６０、９６２からの）電磁エネルギーによってチャンバが励振されるときに、１つ又は複数のモードは、チャンバ９２０の中を伝播され得る。

ある実施形態では、ロードされたチャンバ９２０の形状、サイズ、及びカットオフ周波数に応じて、それは、ほとんど自然に、伝播の最良モードを見出すことになる。望ましくは、チャンバ９２０は、ハイブリッド・モード及び／又は複合モードを支持するように設計されており、ハイブリッド・モード及び／又は複合モードは、電磁的なカオスがチャンバ９２０の中に生成されるときに、挿入されたロード９４０の均一な加熱が強化され得るという点において、有利である可能性がある。換言すれば、マルチプル・モード及び／又は高次モードがチャンバ９２０の中に伝播されるときに、ロード９４０にわたる均一な加熱が、より容易に実現され得る。フィード９６８、９６９は、電界が３つの直交方向（たとえば、Ｘ、Ｙ、及びＺ）に作り出されることを可能にすることができるので、チャンバ９２０の中の基本モードが、自動的に励振され得る。

いくつかの実施形態では、チャンバ９２０がカットオフを下回る可能性があるとしても、本質的に、ＤＲＡアレイ９６０、９６２は、エネルギーをチャンバ９２０の中へ効率的に結合させるように構成されている。マイクロ波加熱装置９００の実施形態は、上記に説明されているように、カットオフを下回る無ロード状態のチャンバ９２０を含むことが可能であるが、他の実施形態では、無ロード状態のチャンバ９２０は、チャンバ９２０をカットオフを上回るようにするようにサイズ決め及び形状決めされ得る（又は、ＤＲＡアレイ９６０、９６２によるローディングがない場合でも、マイクロ波加熱バンドの中の電磁エネルギーによって励振されるときに、１つ又は複数の伝播モードを支持することができる）。

動作の間に、ロード９４０（たとえば、食物ロード）は、ＤＲＡアレイ９６０、９６２によって提供されるローディングに加えて、チャンバ９２０の中に追加的なローディングを提供する。より具体的には、図９に示されているように設置されているときに、ロード９４０は、アレイ９６０、９６２に関して近距離場にある。従来のアンテナ（たとえば、モノポール・アンテナ又はパッチ・アンテナ）を使用して、そのような近距離場のローディングは、アンテナがエネルギーをチャンバ又はロードの中へ結合できない程度に、アンテナを離調する可能性がある。しかし、先に詳細に論じられているように、ＤＲＡアレイ９６０、９６２のブロードバンド特性は、それらを近距離場のローディングに対してはるかに鈍感にさせる。したがって、近距離場のロード９４０の存在下であっても、ＤＲＡアレイ９６０、９６２は、エネルギーをチャンバ９２０及びロード９４０の中へ効率的に結合させることが可能である。

図９の実施形態では、フィード９６８は、共振器のスタックの中の誘電共振器９６４、９６５のすべてを通って延在している。実際に、フィード９６８は、スタックの中の最も高い共振器９６５の上部表面を越えて実際に延在している。したがって、共振器９６４、９６５のそれぞれは、フィード９６８の上に伝達される信号によって直接励振され得、共振器９６４、９６５のそれぞれは、励振器共振器として分類され得る。代替的な実施形態では、フィードは、スタックの全体を通って延在していなくてもよい。たとえば、図１０は、別の実施形態による、誘電共振器１０１１〜１０１９のスタック１０１０の側断面図を図示しており、それは、マイクロ波加熱装置の中で使用され得る。図１０の実施形態では、スタック１０１０は、より具体的には、９つの誘電共振器１０１１〜１０１９、隣接する誘電共振器１０１１〜１０１９の間に配設されている８つのスペーサ１０２１〜１０２８、及びフィード１０６８を含み、フィード１０６８は、スタック１０１０の中の最も低い誘電共振器１０１１だけの中に上へ延在している。いくつかの実施形態では、スペーサ１０２１〜１０２８以外の構造又は材料が、誘電共振器１０１１〜１０１９の間の所望の距離を維持するために使用され得る。

そのような実施形態では、最も低い誘電共振器１０１１は、フィード１０６８の上に伝達される信号によって直接励振され、共振され得る。したがって、最も低い誘電共振器１０１１は、励振器共振器であると考えられ得る。それとは対照的に、フィード１０６８は、誘電共振器１０１２〜１０１９の中へ上へ延在していないので、それらの誘電共振器１０１２〜１０１９は、寄生性共振器であると考えられ得る。適切な励振信号を与えられると、最も低い誘電共振器１０１１は共振し、励振器共振器１０１１の上部表面から上向きに延在する垂直方向の１次的な電界と、励振器共振器１０１１の周りの円周方向の２次的な電界とを作り出すことが可能である。フリンジング効果に起因して、隣接する誘電共振器１０１２も、フィード１０６８の上に伝達される信号によって直接励振され、フィード１０６８の上に伝達される信号によって共振され得る。それに加えて、励振器共振器１０１１によって作り出された１次的な電界は、隣接する誘電共振器１０１２に直接作用することが可能であり、それは、誘電共振器１０１２を共振して垂直方向の電界及び円周方向の電界をも作り出させることが可能である。誘電共振器スタック１０１０が、共振器１０１１〜１０１９の側壁部に隣接して位置決めされているチャンバ（図示せず）の中に含まれているときに、チャンバは、少なくとも励振器共振器１０１１からのエネルギーを反射することが可能であり、その反射されたエネルギーは、誘電共振器１０１２〜１０１９に作用することになる。それに応答して、共振器１０１２〜１０１９は、チャンバから受け取られたエネルギーを再放射することが可能であり、したがって、チャンバの中のエネルギーのカオスを増加させる（又は、チャンバの中のフィールド強度分布をかき乱す）。このように、チャンバの全体を通したフィールド強度分布は、単一の共振器だけを含むアンテナと比較したときに、より均一になることが可能である。スタック１０１０の中の励振共振器１０１１、及び、上を覆っている誘電共振器１０１１〜１０１９によって作り出された累積的な電界は、チャンバの中のロードに結合することが可能であり、また、チャンバの中の比較的均一のフィールド分布に起因して、ロードは、単一の共振器を使用して実現され得る加熱と比較したときに、より均一に加熱され得る。

上記に論じられているように、スペーサ１０２１〜１０２８の物理的な特性及び材料特性は、電界の強度、及び／又は、隣接する共振器１０１１〜１０１９の間の容量性結合に影響を与える。代替的な実施形態では、誘電共振器のスタックは、スペーサを除外することが可能であり、誘電共振器は、共に直接物理的に接続され得る（たとえば、間隔６３０、図６は、ゼロになっている）。たとえば、図１１は、別の実施形態による、誘電共振器１１１１〜１１１９のスタック１１１０の側断面図を図示しており、それは、マイクロ波加熱装置の中で使用され得る。図１１の実施形態では、スタック１１１０は、より具体的には、９つの誘電共振器１１１１〜１１１９、及びフィード１１６８を含み、フィード１１６８は、スタック１１１０の中へ上へ延在している。以前の実施形態とは対照的に、スタック１１１０の中の隣接する誘電共振器１１１１〜１１１９は、共に直接物理的に接続されている。したがって、隣接する共振器は、依然として、共に密に容量結合されていると考えられ得るが、容量性結合の値は、誘電スペーサが隣接する共振器間に位置決めされている実施形態におけるものよりも、著しく低い。

また、図１１の実施形態は、フィード１１６８を示しており、フィード１１６８は、スタック１１１０の中のいくつかの誘電共振器１１１１〜１１１６を通って、又は、その中へ延在しているが、スタック１１１０の中のすべての共振器１１１１〜１１１９を通って延在してはいない。図示されている実施形態では、共振器１１１１〜１１１６は、フィード１１６８の上に伝達される信号によって直接励振され得、したがって、共振器１１１１〜１１１６は、励振共振器であると考えられ得る。逆に、共振器１１１７〜１１１９は、寄生性共振器であると考えられ得る。

先に述べられているように、マイクロ波加熱装置の代替的な実施形態は、誘電共振器を含むことが可能であり、誘電共振器は、ＤＲＡアレイの少なくとも１つの励振共振器（たとえば、共振器９６４）の中に位置決めされているフィード（たとえば、フィード９６８、図９）を通して結合されているというよりもむしろ、ＲＦ信号供給源にアパーチャ結合されている。たとえば、図１２は、さらなる別の実施形態による、誘電共振器１２１１〜１２１９のスタック１２１０の側断面図を図示しており、そこでは、スタック１２１０の中の最も低い共振器１２１１は、ＲＦ信号供給源にアパーチャ結合されている。図１２の実施形態では、スタック１２１０は、より具体的には、９つの誘電共振器１２１１〜１２１９、８つのスペーサ１２２１〜１２２８（別の実施形態では、それは、除外され得る）、及び基板１２７０を含む。以前の実施形態とは対照的に、スタック１１１０の中の隣接する誘電レゾネータ１１１１〜１１１９は、共に直接物理的に接続されている。したがって、隣接する共振器は、依然として、共に密に容量結合されていると考えられ得るが、容量性結合の値は、誘電スペーサが隣接する共振器間に位置決めされている実施形態におけるものよりも、著しく低い。

基板１２７０は、基板１２７０の第１の表面（たとえば、図１２の中の上側表面）の上の又はそれに近接する伝導性グランド・プレーン１２７２と、１つ又は複数の他の伝導性層とを含み、１つ又は複数の他の伝導性層のうちのいくつかは、基板１２７０に装着されているさまざまなコンポーネントの間に電気的な相互接続を提供するようにパターン化され得る。ある実施形態では、たとえば、システムコントローラに対応するコンポーネント、ユーザインターフェースの一部分、電源、及びマイクロ波パワー発生モジュールが、基板１２７０の第２の表面（たとえば、図１２の中の下側表面）の上に装着され得、また、それらのコンポーネントは、第２の表面の上又は下のパターン化された伝導性層を通して、互いに電気的に結合され得る。

ある実施形態によれば、グランド・プレーン１２７２は、最も低い（励振）共振器１２１１の下にある開口部又はアパーチャ１２７４を含む。それに加えて、電子基板１２７０の表面（たとえば、図１２の中の下側表面）の上又は下のマイクロストリップ・ライン１２７６又は他の導電性構造体は、グランド・プレーン１２７２の中のアパーチャ１２７４の下にあり、また、励振共振器１２１１の下にある。

ある実施形態では、マイクロストリップ・ライン１２７６は、発振器サブシステム（たとえば、発振器サブシステム３５２、図３）の出力に電気的に結合されており、より具体的には、発振器サブシステムのパワー・トランジスタ１２５２の出力（たとえば、ドレイン端子）に電気的に結合されている。マイクロストリップ・ライン１２７６が適切なＲＦ信号を提供されるときに、マイクロストリップ・ライン１２７６は、電磁エネルギーを作り出し、電磁エネルギーは、電子基板１２７０を通して、より具体的には、グランド・プレーン１２７２の中のアパーチャ１２７４を通して、励振共振器１２１１に結合されている。励振共振器１２１１が共振し、励振共振器１１１１の上部表面から上向きに延在するそれ自身の１次的な電界を作り出させるために、結合されているＲＦエネルギーが十分であるときには、その電界は、隣接する寄生性共振器１２１２に直接作用することが可能である。それに加えて、励振共振器１２１１は、励振共振器１２１１の周りに、円周方向の２次的な電界を作り出すことが可能である。誘電共振器スタック１２１０が、共振器１２１１〜１２１９の側壁部に隣接して位置決めされているチャンバ（図示せず）の中に含まれているときに、チャンバは、少なくとも励振共振器１２１１からのエネルギーを反射することが可能であり、その反射されたエネルギーは、誘電共振器１２１２〜１２１９に作用することになる。それに応答して、図１０に関連して先に論じられているように、共振器１２１２〜１２１９は、チャンバから受け取られたエネルギーを再放射することが可能であり、したがって、チャンバの中のエネルギーのカオスを増加させる（又は、チャンバの中のフィールド強度分布をかき乱す）。

いくつかの他の代替的な実施形態では、ＤＲＡアレイは、異なる周波数で共振する誘電共振器を含むことが可能である。先に論じられているように、これは、たとえば、異なるサイズの誘電共振器、異なる形状の誘電共振器、及び／又は、異なる誘電率を有する誘電共振器を使用することによって達成され得る。図１３は、別の実施形態による、誘電共振器１３１１〜１３２０のスタック１３１０の側断面図であり、それは、マイクロ波加熱装置の中で使用され得、また、異なるサイズの誘電共振器を含む。図１３の実施形態では、スタック１３１０は、より具体的には、第１のサイズの５つの誘電共振器１３１１〜１３１５と、第２の（より小さい）サイズの５つの誘電共振器１３１６〜１３２０と、隣接する誘電共振器１３１１〜１３２０の間に配設されている９つのスペーサ１３２１〜１３２９と、フィード１３６８とを含み、フィード１３６８は、スタック１３１０の中の共振器１３１１〜１３２０のすべてを通って上へ延在している。

上述されているように、及び、先に説明されたＤＲＡアレイとは対照的に、誘電共振器１３１１〜１３２０は、異なるサイズのものになっている。誘電共振器１３１１〜１３２０が同じ誘電率を有する材料から形成されていると仮定すると、サイズの相違は、誘電共振器１３１１〜１３２０が異なる共振周波数で共振することをもたらす。たとえば、最大の誘電共振器１３１１〜１３１５は、第１の共振周波数で共振することが可能であり、より小さい誘電共振器１３１６〜１３２０は、より高い第２の共振周波数で共振することが可能である。共振周波数の相違の結果として、ＤＲＡアレイ１３１０から生じる累積的な電界は、誘電共振器１３１１〜１３２０の側部表面（たとえば、側部表面４１６）に非直交になっていることが可能である。共振器スタック１３１０は、２つの異なるサイズの共振器１３１１〜１３２０を交互配置で含むように示されているが、他の実施形態は、３つ以上の異なるサイズの共振器（もしくは、３つ以上の周波数で共振する共振器）を含むことが可能であり、及び／又は、異なってサイズ決めされた共振器は、交互配置以外の配置で配置され得る（たとえば、最大から最小へ、最小から最大へ、より小さい共振器をスタックの中央にする、及び、より小さい共振器をスタックの端部にするなど）。

異なってサイズ決めされた誘電共振器１３１１〜１３２０（したがって、異なる共振周波数を有する共振器）をアレイ１３１０の中へ組み込むことによって、図１３のＤＲＡアレイ１３１０の中で、電界ステアリングが達成されるが、同様のビーム・ステアリング効果は、他の方式でも達成され得る。たとえば、電界ステアリングは、代替的に、異なる誘電率を有する誘電共振器をアレイの中へ組み込むことによって、異なって形状決めされた誘電共振器をアレイの中へ組み込むことによって、又は、隣接する誘電共振器のセットの間の間隔、ひいては、容量性結合の強度を変化させることによって、達成され得る。さまざまな共振周波数を有する誘電共振器をＤＲＡアレイの中へ組み込むことによって、誘電共振器の上部表面から直交する以外の１つ又は複数の方向に累積的な電界が方向付けされるシステムが設計され得る。

上記に示されているように、いくつかの他の代替的な実施形態では、ＤＲＡアレイは、異なる物理的な構成を有する誘電共振器を含むことが可能であり、ひいては、異なる周波数で共振し、及び／又は、異なる電界分布を有する誘電共振器を含むことが可能である。たとえば、図１４は、さらなる別の実施形態による、誘電共振器１４１１〜１４１９のスタック１４１０の斜視図であり、それは、さらなる別の例示的な実施形態による、異なる物理的な構成の誘電共振器１４１０、１４２０、１４３０を含む。ＤＲＡアレイ・スタック１４１０は、基板１４４０に結合されている９つの誘電共振器１４１１〜１４１９を含み、それは、少なくとも１つの励振共振器（たとえば、最も低い共振器１４１１、及び、スタック１４１０の中のより高い共振器１４１２〜１４１９のうちの任意の１つ又は複数）、ならびに、場合によっては、隣接する寄生性共振器（たとえば、フィードによって直接励振されない共振器１４１１〜１４１９のうちの任意の１つ又は複数）を含む。

先に説明されたＤＲＡアレイとは対照的に、誘電共振器１４１１〜１４１９は、異なる物理的な構成のものである。より具体的には、図示されている実施形態では、複数の第１の誘電共振器１４１１〜１４１４は、中心孔部を備える実質的に円筒形状を有し、複数の第２の誘電共振器１４１５〜１４１８は、中心孔部を備える実質的に立方体形状又は平行六面体形状を有し、第３の誘電共振器１４１９は、中心孔部のない円錐形状を有する。誘電共振器１４１１〜１４１９が同じ誘電率を有する材料から形成されていると仮定すると、物理的な構成の相違は、第１の誘電共振器１４１１〜１４１４、第２の誘電共振器１４１５〜１４１８、及び第３の誘電共振器１４１９をもたらし、それぞれは、異なる共振周波数で共振し、及び／又は、異なる分布を有する電界を作り出す。

図１４の実施形態は、さまざまな異なる構成の誘電共振器が、ＤＲＡアレイのさまざまな実施形態において利用され得ることを図示している。さらにその点を図示するために、図１５〜図２０は、さまざまな物理的な構成を有する誘電共振器１５００、１６００、１７００、１８００、１９００、２０００の斜視図であり、それは、ＤＲＡアレイの中で使用され得る。より具体的には、誘電共振器１５００（図１５）は、中心孔部のない円筒形状を有し、誘電共振器１６００（図１６）は、中心孔部を備える扁平な円板形状を有し、誘電共振器１７００（図１７）は、中心孔部を備える円錐形状を有し、誘電共振器１８００（図１８）は、中心孔部を備える平行六面体形状を有し、誘電共振器１９００（図１９）は、中心孔部を備える球形形状を有し、誘電共振器２０００（図２０）は、中心孔部のないドーム形状を有する。中心孔部を備えるかもしくは中心孔部のない、又は、他の開口部を備える、多種多様な異なる構成の誘電共振器のいずれかが、代替的に、さまざまな実施形態において使用され得る。

異なる構成のＤＲＡアレイのさまざまな実施形態が、ここで、図２１〜図２４に関連して説明される。たとえば、図２１は、別の例示的な実施形態による、マイクロ波加熱装置の中で使用するのに適切なＤＲＡアレイ２１００の上面図である。ＤＲＡアレイ２１００は、基板２１３０に結合されている７つの水平方向に配置された誘電共振器２１１０〜２１１２を含み、それは、２つの励振共振器２１１０、２１１１及び隣接する寄生性共振器２１１２を含む。それに加えて、示されてはいないが、ＤＲＡアレイ２１００は、励振共振器２１１０、２１１１のうちのいずれか又は両方の上にスタックされた１つ又は複数の追加的な共振器を含むことが可能である。

基板２１３０は、基板５３０（図５）と実質的に同様であることが可能であり、上記に論じられている基板５３０の変形例を含む。図示されている実施形態では、１つ又は複数のＲＦ信号を伝達するように構成されている複数のフィード２１５０、２１５１は、複数の励振共振器２１１０、２１１１の中心孔部の中に位置決めされている。そのように構成されることで、励振共振器２１１０、２１１１のそれぞれ、及び、その関連のフィード２１５０が、ＤＲＡを形成している。代替的な実施形態では、励振共振器２１１０、２１１１の１つ又は複数は、代替的に、マイクロストリップ・ライン２１６０、２１６１又はいくつかの他の導電性構造体にアパーチャ結合され得、それは、その代わりに、励振共振器２１１０、２１１１を励振するためのＲＦ信号を伝達するために使用され得る。また、図５の実施形態とは対照的に、励振共振器２１１０、２１１１は、それぞれの誘電共振器２１１０、２１１１の中の追加的な場所に位置決めされている追加的なフィード２１５２、２１５３も含む。１つ又は複数の追加的な共振器が、励振共振器２１１０、２１１１のいずれか又は両方の上にスタックされているときに、中心フィード２１５０、２１５１及び／又は追加的なフィード２１５２、２１５３は、最も低い励振共振器２１１０、２１１１だけの中へ延在することが可能であり、又は、中心フィード２１５０、２１５１及び／又は追加的なフィード２１５２、２１５３は、追加的な共振器の中へ、及び、場合によっては、追加的な共振器を通って、上へ延在することが可能である。

ある実施形態によれば、フィード２１５０〜２１５３及び／又はマイクロストリップ・ライン２１６０、２１６１のすべては、同じＲＦ信号を受け取ることが可能である。さまざまな代替的な実施形態では、フィード２１５０〜２１５３及び／もしくはマイクロストリップ・ライン２１６０、２１６１は、異なるＲＦ信号（たとえば、異なる周波数及び／又はパワーレベルのＲＦ信号）を受け取ることが可能であり、ならびに／又は、フィード２１５０〜２１５３及び／もしくはマイクロストリップ・ライン２１６０、２１６１へのＲＦ信号の提供は、位相を合わせられ得る。たとえば、第１の時間期間の間に、第１の励振共振器（たとえば、共振器２１１０）は、その関連のフィード２１５０、２１５２及び／又はマイクロストリップ・ライン２１６０のうちの１つ又は複数から励振を提供され得、一方、第２の励振共振器２１１１は、その関連のフィード２１５１、２１５３及び／又はマイクロストリップ・ライン２１６０のうちの１つ又は複数から、励振を受け取らないか、又は、異なる励振を受け取ることが可能である。第２の時間期間の間に、第１の励振共振器２１１０に提供された励振は、除去又は変更され得、第２の励振共振器２１１１に提供された励振は、同じままにされるか、又は、除去もしくは変更されるかのいずれかであることが可能である。このように、ＤＲＡアレイ２１００によって作り出された累積的な電界は、時間の経過とともに、方向、強度、周波数、又はその他において変化され得る。別の言い方をすれば、複数のフィード２１５０〜２１５３及び／又はマイクロストリップ・ライン２１６０、２１６１を提供することによって、ならびに、シーケンシャルに又はさまざまな組み合わせでそれらを励振することによって、連続的に又はインクリメンタルに操向可能な１つ又は複数のビーム又はビームが形成され得る。より具体的には、マイクロ波エネルギーのビームは、複数のフィード２１５０〜２１５３及び／又はマイクロストリップ・ライン２１６０、２１６１を個別に又は組み合わせて活性化させることによって、方位角及び／又は高度を操向され得る。

図２２は、さらなる別の例示的な実施形態による、マイクロ波加熱装置の中で使用するのに適切なＤＲＡアレイ２２００の上面図である。先に説明されたＤＲＡアレイのそれぞれは、円形断面を有する加熱チャンバ（たとえば、チャンバ９２０、図９）を含むマイクロ波加熱システムの中で使用するように示されてきたが、図２２のＤＲＡアレイ２２００は、長方形の断面を有する加熱チャンバを含むマイクロ波加熱装置の中で使用するのに、とりわけうまく適合され得る。換言すれば、ＤＲＡアレイ２２００は、封鎖された端部を備えた長方形導波管として本質的に機能する加熱チャンバを含むシステムの中で使用するのにうまく適合され得る。

図示されている実施形態では、ＤＲＡアレイ２２００は、長方形基板２２３０に結合されている１１個の誘電共振器２２１０〜２２１３、２２２０を含み、それは、複数の励振共振器２２１０〜２２１３及び隣接する寄生性共振器２２２０を含む。形状を除いて、基板２２３０は、基板５３０（図５）と実質的に同様であることが可能であり、上記に論じられている基板５３０の変形例を含む。図示されている実施形態では、１つ又は複数のＲＦ信号を伝達するように構成されている複数のフィード２２５０は、複数の励振共振器２２１０〜２２１３の中心孔部の中に位置決めされている。そのように構成されることで、励振共振器２２１０〜２２１３のそれぞれ、及び、その関連のフィード２２５０が、ＤＲＡを形成している。したがって、ＤＲＡアレイ２２００は、複数のＤＲＡを含む。代替的な実施形態では、励振共振器２２１０〜２２１３の１つ又は複数は、代替的に、マイクロストリップ・ライン２２６０又はいくつかの他の導電性構造体にアパーチャ結合され得、それは、その代わりに、励振共振器２２１０〜２２１３を励振するためのＲＦ信号を伝達するために使用され得る。それに加えて、示されてはいないが、ＤＲＡアレイ２２００は、励振共振器２２１０〜２２１３のいくつか又はすべての上にスタックされた１つ又は複数の追加的な共振器を含むことが可能であり、フィード２２５０は、最も低い励振共振器２２１０〜２２１３だけの中へ、上へ延在することが可能であり、又は、追加的な共振器の中へ、及び／又は、追加的な共振器を通って、上へ延在することが可能である。

ＤＲＡアレイ５００と同様に、適切なＲＦ信号がフィード２２５０又はマイクロストリップ・ライン２２６０によって伝達されるときに、信号は、対応する励振共振器２２１０〜２２１３をその共振周波数で共振させることになる。そして、これは、励振共振器２２１０〜２２１３に励振共振器２２１０〜２２１３の周囲部の周りに１次的な電界（たとえば、電界４４０、図４）を作り出させることになる。それに加えて、励振共振器２２１０〜２２１２は、励振共振器２２１０〜２２１３の上部表面から上向きに直交して延在する２次的な電界（たとえば、電界４４２、図４）を作り出すことが可能である。

図２１の実施形態と同様に、及びある実施形態によれば、フィード２２５０及び／又はマイクロストリップ・ライン２２６０のすべては、同じＲＦ信号を受け取ることが可能である。さまざまな代替的な実施形態では、フィード２２５０及び／又はマイクロストリップ・ライン２２６０は、異なるＲＦ信号（たとえば、異なる周波数及び／又はパワーレベルのＲＦ信号）を受け取ることが可能であり、ならびに／又は、フィード２２５０及び／又はマイクロストリップ・ライン２２６０へのＲＦ信号の提供は、位相を合わせられ得る。

図２３は、さらなる別の例示的な実施形態による、マイクロ波加熱装置の中で使用するのに適切なＤＲＡアレイ２３００の上面図である。図５のＤＲＡアレイ５００のように、円周方向に設置された誘電共振器の単一の列だけを含むというよりも、誘電共振器の余剰の円周方向に設置された列を含むことを除いて、ＤＲＡアレイ２３００は、図５の中のＤＲＡアレイ５００と同様である。より具体的には、ＤＲＡアレイ２３００は、基板２３３０に結合されている１９個の誘電共振器２３１０、２３１２、２３２０、２３２２を含み、それは、複数の励振共振器２３１０、２３１２及び隣接する寄生性共振器２３２０、２３２２を含む。より具体的には、ＤＲＡアレイ２３００は、中心に位置決めされている励振共振器２３１０と、中心の励振共振器２３１０に直接隣接している寄生性共振器２３２０の第１の円周方向の列と、交互になっている励振共振器２３１２及び寄生性共振器２３２２の第２の円周方向の列とを含む。それに加えて、示されてはいないが、ＤＲＡアレイ２３００は、励振共振器２３１０、２３１２のいくつか又はすべての上にスタックされた１つ又は複数の追加的な共振器を含むことが可能であり、フィード２３５０は、最も低い励振共振器２３１０、２３１２だけの中へ、上へ延在することが可能であり、又は、追加的な共振器の中へ、及び／又は、追加的な共振器を通って、上へ延在することが可能である。

図５のＤＲＡアレイ５００と同様に、１つ又は複数のＲＦ信号を伝達するように構成されている複数のフィード２３５０は、複数の励振共振器２３１０、２３１２の中心孔部の中に位置決めされている。そのように構成されることで、励振共振器２３１０、２３１２のそれぞれ、及び、その関連のフィード２３５０が、ＤＲＡを形成している。代替的な実施形態では、励振共振器２３１０、２３１２の１つ又は複数は、代替的に、マイクロストリップ・ライン２３６０又はいくつかの他の導電性構造体にアパーチャ結合され得、それは、その代わりに、励振共振器２３１０、２３１２を励振するためのＲＦ信号を伝達するために使用され得る。

ＤＲＡアレイ５００と同様に、適切なＲＦ信号がフィード２３５０又はマイクロストリップ・ライン２３６０によって伝達されるときに、信号は、対応する励振共振器２３１０、２３１２をその共振周波数で共振させることになる。そして、これは、励振共振器２３１０、２３１２に励振共振器２３１０、２３１２の周囲部の周りに１次的な電界（たとえば、電界４４０、図４）を作り出させることになる。それに加えて、励振共振器２３１０、２３１２は、励振共振器２３１０、２３１２の上部表面から上向きに直交して延在する２次的な電界（たとえば、電界４４２、図４）を作り出すことが可能である。

ある実施形態によれば、フィード２３５０及び／又はマイクロストリップ・ライン２３６０のすべては、同じＲＦ信号を受け取ることが可能である。さまざまな代替的な実施形態では、フィード２３５０及び／又はマイクロストリップ・ライン２３６０は、異なるＲＦ信号（たとえば、異なる周波数及び／又はパワーレベルのＲＦ信号）を受け取ることが可能であり、ならびに／又は、フィード２３５０及び／又はマイクロストリップ・ライン２３６０へのＲＦ信号の提供は、位相を合わせられ得る。

図２３に図示されているＤＲＡアレイ実施形態と一致して、図２４は、複合型ＤＲＡアレイ２４００の斜視図を図示しており、図２５は、ＤＲＡアレイ２４００など複合型ＤＲＡアレイを含むことが可能であるマイクロ波加熱装置２５００の側断面図を図示している。ＤＲＡアレイ２４００が、２つの垂直方向にスタックされたＤＲＡアレイ（誘電共振器２４１１、２４１３のスタック２４１０、２４１２を含む）と、基板２４３０にすべて結合されている、追加的な水平方向に配置されたＤＲＡアレイ（隣接する誘電共振器２４２０を含む）とを含むことを除いて、複合型ＤＲＡアレイ２４００は、ＤＲＡ６００、図６と同様である。それに加えて、誘電スペーサ２４１４、２４１５は、先に論じられているように、スタック２４１０、２４１２の中の隣接する共振器２４１１、２４１３の間に位置決めされ得る。代替的な実施形態では、スペーサ２４１４、２４１５のうちのいくつか又はすべてが除外され得る。

他の実施形態に関連して先に説明されているように、１つ又は複数のフィードは、誘電共振器スタック２４１０、２４１２の中の最も低い共振器を含む、水平方向に配置された誘電共振器２４２０のうちの任意の１つ又は複数の中へ延在することが可能である。それに加えて、誘電共振器スタック２４１０、２４１２に関連付けられるフィードは、最も低い共振器だけの中へ延在することが可能であり、又は、それぞれのスタック２４１０、２４１２の中の共振器２４１１、２４１３の任意の数（すべてを含む）の中へ、及び／又は、それを通って、上へ延在することが可能である。先に論じられているように、マイクロストリップ・ラインが、代替的に、ＲＦ励振信号を伝達するために使用され得る。さまざまな実施形態では、複数のフィード及び／又はマイクロストリップ・ラインがＲＦ励振信号を伝達するために利用されるときに、フィードのすべてが、同じＲＦ信号を受け取ることが可能であり、いくつかのフィードが、異なるＲＦ信号を受け取ることが可能であり、及び／又は、さまざまなフィードが、位相を合わせられたＲＦ信号を受け取ることが可能である。

複合型ＤＲＡアレイ２４００は、１９個の水平方向に配置された誘電共振器と、９つの垂直方向にスタックされた共振器２４１１、２４１３をそれぞれ備える、２つの共振器スタック２４１０、２４１２とを含むように示されている。しかし、他の実施形態では、代替的な実施形態は、より多くのもしくはより少ない水平方向に配置された誘電共振器、より多くのもしくはより少ない誘電共振器スタック、それぞれのスタックの中のより多くのもしくはより少ない誘電共振器、異なる共振周波数を有する誘電共振器（たとえば、異なるサイズ及び誘電率などの共振器）、ならびに／又は、異なって形状決めもしくは構成された誘電共振器を含むことが可能であることを、当業者は、本明細書の説明に基づいて理解するであろう。

図２５は、別の実施形態による、複合型ＤＲＡアレイ２４００など複数の誘電共振器スタックを備える複合型ＤＲＡアレイを含むことが可能であるマイクロ波加熱装置２５００の側断面図を図示している。図９のマイクロ波加熱装置９００と同様に、マイクロ波加熱装置２４００は、筐体２５１０、加熱チャンバ２５２０、システムコントローラ（たとえば、システムコントローラ３１０、図２５には図示されていない）、ユーザインターフェース（たとえば、ユーザインターフェース３３０、図２５には図示されていない）、及び電源システム（たとえば、電源システム３４０、図２５には図示されていない）を含む。それに加えて、筐体２５１０は、ある実施形態では、ベース部分２５１２、チャンバ部分２５１４、及び蓋部２５１６（それは、図２５において閉じた状態になっている）を含む。

図９のマイクロ波加熱装置９００とは対照的に、マイクロ波加熱装置２５００は、チャンバ２５２０の異なる側部に位置決めされている、２つの垂直方向にスタックされたＤＲＡアレイ２５５０、２５５２と、チャンバ２５２０の底部に位置決めされている、水平方向に配置されたＤＲＡアレイ（付番されていないが、ＤＲＡ基板２５８０に結合されている５つの誘電共振器を含む）とを含む。より具体的には、水平方向に配置されたＤＲＡアレイは、筐体２５１０のベース部分２５１２の中に位置決めされており、第１の垂直方向にスタックされたＤＲＡアレイ２５５０は、筐体２５１０のチャンバ部分２５１４の第１の側壁部に隣接して位置決めされており、第２の垂直方向にスタックされたＤＲＡアレイ２５５２は、チャンバ部分２５１４の第２の側壁部に隣接して位置決めされている。図示されている実施形態では、ＤＲＡアレイのそれぞれは、共形のコーティング２５８２によってカバーされ、加熱チャンバ２５２０の側部表面２５２２、２５２３及び底部表面２５２４を画定している。代替的な実施形態では、カバーは、ＤＲＡアレイをチャンバ２５２０から分離するために使用され得る。また、図２５は、チャンバ２５２０の中のロード２５４０（たとえば、食物ロード又は他のロード）を示している。繰り返しになるが、加熱チャンバ２５２０は、閉鎖性の空気キャビティであり、それは、先に説明されているように、封鎖された端部を備えた導波管として本質的に機能する。

ある実施形態によれば、筐体２５１０のベース部分２５１２は、水平方向に配置されたＤＲＡアレイと、１つ又は複数のマイクロ波パワー発生モジュール２５５０及びグランド・プレーン２５７２を収容する電子基板２５７０とを含む。マイクロ波パワー発生モジュール２５５０は、水平方向に配置されたＤＲＡアレイ、ならびに、第１及び第２の垂直方向にスタックされたＤＲＡアレイ２５５０、２５５２に、１つ又は複数のＲＦ励振信号を提供するように構成されている。たとえば、ＲＦ励振信号は、それぞれ、フィード２５８１、２５８２、２５８３を通して提供され得る。第１のフィード２５８１は、水平方向に配置されたＤＲＡアレイが、チャンバ２５２０の底部表面２５２４に対して直交する方向に、電磁エネルギーのビームを作り出すことを可能にすることができ、その方向は、概して、矢印２５９１によって示されている。同様に、第２のフィード２５８２は、第１の垂直方向にスタックされたＤＲＡアレイ２５５０にＲＦ励振信号を提供するように構成されており、それは、第１の垂直方向にスタックされたＤＲＡアレイ２５５０に、チャンバ側壁部２５２２に対して直交する方向に、電磁エネルギーのビームを作り出させ、その方向は、概して、矢印２５９２によって示されている。最後に、第３のフィード２５８３は、第２の垂直方向にスタックされたＤＲＡアレイ２５５２にＲＦ励振信号を提供するように構成されており、それは、第２の垂直方向にスタックされたＤＲＡアレイ２５５２に、チャンバ側壁部２５２３に対して直交する方向に、電磁エネルギーのビームを作り出させ、その方向は、概して、矢印２５９３によって示されている。上記に論じられているように、フィード２５８１〜２５８３は、誘電共振器又は共振器スタックの中の任意の高さまで延在することが可能である。それに加えて、さまざまなＤＲＡアレイは、実質的に同じ周波数で動作され得るが、それらは、代替的に、異なる周波数又は位相で動作され、よりブロードバンドのエネルギー結合を、チャンバ２５２０の中のロード２５４０に提供することが可能である。

図２６は、例示的な実施形態による、１つ又は複数の単純な又は複合型ＤＲＡアレイを含むマイクロ波システム（たとえば、システム１００、３００、９００、２５００）を動作させる方法のフローチャートである。方法は、システムコントローラ（たとえば、システムコントローラ３１０、図３）が、マイクロ波加熱動作を実施するためのパラメータを示す情報を受け取るときに、ブロック２６０２において開始する。たとえば、情報は、ユーザインターフェース（たとえば、ユーザインターフェース３３０、図３）を通して提供されるユーザ入力から生じることが可能であり、情報は、加熱動作の持続期間、加熱動作のパワーレベル、及び／又は、加熱動作に関連する他のパラメータを搬送することが可能である。

ブロック２６０４において、システムコントローラは、電源（たとえば、電源３４０、図１）に１つ又は複数のマイクロ波発生モジュール（たとえば、モジュール３５０、図３）にパワーを提供させ、その方式は、マイクロ波発生モジュールに加熱動作に関して特定されたパラメータと一致する１つ又は複数の励振信号を作り出させることになる。

ある実施形態によれば、ブロック２６０６において、それぞれの励振信号は、ＲＦフィード（たとえば、フィード９６８、図９）を通して、又は、マイクロストリップ・ライン（たとえば、マイクロストリップ・ライン１２７６、図１２）を通して、ＤＲＡアレイ（たとえば、ＤＲＡアレイ５００、９６０、１０１０、１１１０、１２１０、１３１０、１４１０、２１００、２２００、２３００、２４００、２５５０、２５５２）に搬送され得る。それに応答して、それぞれのＤＲＡアレイは、ブロック２６０８において、指向性の電磁エネルギー・ビームを作り出し、それは、マイクロ波システムの加熱チャンバ（たとえば、加熱チャンバ９２０）に向けて配向されている。先に論じられているように、チャンバは、近距離場のロード（たとえば、ロード９４０、２５４０）を含むことが可能である。ＤＲＡアレイは、励振信号の提供が中止されるまで（その時点において、方法は終了する）、指向性の電磁エネルギー・ビームを作り出し続ける。

図２７は、例示的な実施形態による、単純な又は複合型ＤＲＡアレイを含むマイクロ波システム（たとえば、システム１００、３００、９００、２５００）を製造する方法のフローチャートである。方法は、ブロック２７０２において、複数の誘電共振器を誘電共振器スタックの中に共に結合することによって開始し、誘電共振器スタックは、最も低い第１の誘電共振器と、第１の誘電共振器の上にスタックされた１つ又は複数の第２の誘電共振器とを含む。また、いくつかの実施形態では、１つ又は複数の誘電スペーサは、スタックの中の隣接する誘電共振器間に結合され、隣接する誘電共振器間の距離を画定することが可能であり、その距離は、隣接する誘電共振器が密に容量結合されていることを確実にする。また、ある実施形態では、複数の誘電共振器（又は、誘電共振器スタック）は、ＤＲＡ基板（たとえば、ＤＲＡ基板９８０、２５８０）に結合され、ＤＲＡ基板アッセンブリを形成している。それに加えて、１つもしくは複数の追加的な誘電共振器スタック、及び／又は、１つもしくは複数の個々の誘電共振器は、ＤＲＡ基板に結合され得る。このように、１つ又は複数の垂直方向にスタックされたＤＲＡアレイが形成され得、１つ又は複数の水平方向に配置されたＤＲＡアレイもまた同様である。

ブロック２７０４において、１つ又は複数の電子基板（たとえば、基板９７０、２５７０）は、筐体の中へ（たとえば、筐体のベース部分又は他の部分の中へ）据え付けられる。筐体は、加熱チャンバ（たとえば、チャンバ９２０、２５２０）を含み、加熱チャンバは、加熱又は解凍されることになるロード（たとえば、ロード９４０、２５４０）を含むように構成されている。ある実施形態によれば、それぞれの電子的な基板は、１つ又は複数のＲＦフィード構造体（たとえば、フィード９６８、９６９、２５８１〜２５８３又はマイクロストリップ・ライン）を含む、マイクロ波発生モジュール（たとえば、モジュール９５０、２５５０）を収容している。それに加えて、それぞれの電子的な基板は、グランド・プレーン（たとえば、グランド・プレーン９７２、２５７２）を含む。

ブロック２７０６において、誘電共振器スタック及び／又はＤＲＡ基板アッセンブリは、電子基板の上の筐体の中に据え付けられ、ＤＲＡ基板が、グランド・プレーンと加熱チャンバとの間に位置決めされるようになっている。ある実施形態によれば、ＲＦフィード構造体が、それぞれのスタックの中の最も低い誘電共振器に十分に近接しており、ＲＦフィード構造体が適切なＲＦ励振信号を供給されたとき、少なくとも最も低い誘電共振器を励振して共振状態にすることができるように、誘電共振器スタック及び／又はＤＲＡ基板を筐体の中へ据え付けることが実施される。たとえば、誘電共振器スタックを筐体の中へ据え付けた後に、ＲＦフィード構造体は、最も低い誘電共振器の中へ延在するが、１つ又は複数の上を覆っている第２の誘電共振器の中へは延在しないことが可能である。代替的に、ＲＦフィード構造体は、最も低い誘電共振器の中へ延在し、かつ、第２の誘電共振器のうちの１つ又は複数の中へ、上へ延在することが可能である。ブロック２７０８において、ＤＲＡアレイの上に共形材料（たとえば、共形コーティング９８２、２５８２）を適用することによって、又は、ＤＲＡアレイの上に保護カバーを設置することによって、ＤＲＡアレイは保護される（すなわち、物理的な分離が、ＤＲＡアレイとチャンバとの間に確立される）。

簡潔化のために、共振器、増幅器、バイアシング、負荷変調、インピーダンス・マッチング、パワー・スプリッター及び／又はパワー・コンバイナー、マイクロ波用途、ならびに、システムの他の機能的な態様（及び、システムの個々の動作コンポーネント）に関連する従来の技法は、本明細書で詳細に説明されていない可能性がある。本明細書に含まれているさまざまな図に示されている接続線は、さまざまなエレメント間の例示的な機能的関係、及び／又は物理的な結合を表すことが意図されている。多くの代替的なもしくは追加的な機能的関係又は物理的な接続は、主題の実施形態の中に存在し得ることに留意されたい。それに加えて、特定の専門用語は、また、参照の目的のためだけに本明細書で使用され得、したがって、限定するものであるようには意図されておらず、「第１の」、「第２の」という用語、及び、構造体を参照する他のそのような数字の用語は、文脈によって明確に示されていなければ、シーケンス又は順序を暗示してはいない。

本明細書で使用されているように、「ノード」は、任意の内部又は外部の基準点、接続点、接点、信号線、又は伝導性エレメントなどを意味しており、そこにおいて、所与の信号、ロジックレベル、電圧、データパターン、電流、又は量が存在している。そのうえ、２つ以上のノードが、１つの物理的なエレメントによって実現化され得る（及び、共通のノードにおいて受け取られ又は出力されたとしても、２つ以上の信号が、多重化され、変調され、又は、そうでなければ区別され得る）。

先述の説明は、共に「接続されている」又は「結合されている」エレメント又はノード又はフィーチャに言及している。本明細書で使用されているように、そうでないことを明示的に述べていなければ、「接続されている」は、１つのエレメントが別のエレメントに直接接合されており（又は、直接連通しており）、必ずしも機械的に接続されているわけではないことを意味している。同様に、そうでないことを明示的に述べていなければ、「結合されている」は、１つのエレメントが別のエレメントに直接又は間接的に接合されており（又は、直接もしくは間接的に連通しており）、必ずしも機械的に接続されているわけではないことを意味している。したがって、図に示されている概略は、エレメントの１つの例示的な配置を示しているが、追加的な介在するエレメント、デバイス、フィーチャ、又はコンポーネントが、示されている主題の実施形態の中に存在し得る。

マイクロ波加熱装置の実施形態は、ソリッドステートのマイクロ波エネルギー供給源と、第１の励振誘電共振器、及び、第１の励振誘電共振器に近接する第１のフィード構造体を含む第１の誘電共振器アンテナと、垂直方向にスタックされた誘電共振器アンテナアレイを形成するように第１の励振誘電共振器の上部表面の上にスタックされた１つ又は複数の追加的な誘電共振器とを含む。第１のフィード構造体は、マイクロ波エネルギー供給源に電気的に結合され、第１の励振信号を受け取り、また、第１の励振誘電共振器は、第１のフィード構造体に提供される励振信号に応答して、第１の電界を作り出すように構成されている。第１の励振誘電共振器に直接隣接している追加的な誘電共振器の第２の誘電共振器は、励振信号が提供されるときに、第１の励振誘電共振器に密に容量結合される。

マイクロ波加熱装置の別の実施形態は、チャンバと、ソリッドステートのマイクロ波エネルギー供給源と、第１の励振誘電共振器、及び、第１の励振誘電共振器に近接している第１のフィード構造体を含む第１の誘電共振器アンテナと、誘電共振器アンテナアレイを形成するように第１の励振誘電共振器の上部表面の上にスタックされた１つ又は複数の第２の誘電共振器とを含む。チャンバは、ロードを含むように構成されている。第１のフィード構造体は、マイクロ波エネルギー供給源に電気的に結合され、マイクロ波エネルギー供給源から第１の励振信号を受け取り、また、第１の励振誘電共振器は、第１のフィード構造体に提供される励振信号に応答して、第１の電界を作り出すように構成されている。

マイクロ波発生モジュールを含むマイクロ波システムを動作させる方法の実施形態は、マイクロ波発生モジュールによって、第１のＲＦフィード構造体に搬送される第１の励振信号を作り出す工程を含み、第１のＲＦフィード構造体は、第１の誘電共振器に近接して位置決めされており、１つ又は複数の第２の誘電共振器が、第１の誘電共振器の上にスタックされている。方法は、第１のＲＦフィード構造体によって搬送される第１の励振信号に応答して、第１の誘電共振器によって、第１の電界を作り出す工程と、第１の電界の作用に応答して、第１の励振信号に応答して、又は、第１の電界及び第１の励振信号の両方に応答して、１つ又は複数の第２の誘電共振器によって、第２の電界を作り出す工程とをさらに含む。第２の電界は、近距離場のロードを含むチャンバに向けて方向付けされる。

マイクロ波システムを製造する方法の実施形態は、複数の誘電共振器を誘電共振器スタックの中に共に結合する工程を含み、誘電共振器スタックは、最も低い第１の誘電共振器と、第１の誘電共振器の上にスタックされた１つ又は複数の第２の誘電共振器とを含む。また、方法は、基板を筐体の中へ据え付ける工程を含み、ＲＦフィード構造体は、基板に結合されており、筐体は、封鎖された端部を備えた導波管として構成されるチャンバを画定している。また、方法は、ＲＦフィード構造体が第１の誘電共振器に十分に近接しており、ＲＦフィード構造体が適切なＲＦ励振信号を供給されたとき、第１の誘電共振器を励振して共振状態にすることができるように、誘電共振器スタックを筐体の中へ据え付ける工程を含む。

少なくとも１つの例示的な実施形態が、先述の詳細な説明において提示されてきたが、膨大な数の変形例が存在することが認識されるべきである。また、本明細書で説明されている１つ又は複数の例示的な実施形態は、特許請求されている主題の範囲、適用可能性、又は構成を限定することを、決して意図していないことが認識されるべきである。むしろ、先述の詳細な説明は、説明されている１つ又は複数の実施形態を実装するための便利なロードマップを当業者に提供することになる。特許請求の範囲によって定義されている範囲から逸脱することなく、エレメントの機能及び配置のさまざまな変形を行うことが可能であり、それは、本特許出願の出願時において、公知の均等物及び予測可能な均等物を含むことを理解されたい。

５１０，５１１…励振誘電共振器、３７０…フィード構造体、６１０…スタックされた１つ又は複数の追加的な誘電共振器。

Claims (38)

1. ソリッドステートのマイクロ波エネルギー供給源と、
   第１の励振誘電共振器、及び、前記第１の励振誘電共振器に近接する第１のフィード構造体を含む第１の誘電共振器アンテナであって、前記第１の励振誘電共振器は、上部表面及び対向する底部表面を有し、前記第１のフィード構造体は、前記マイクロ波エネルギー供給源に電気的に結合され、前記マイクロ波エネルギー供給源から第１の励振信号を受け取り、前記第１の励振誘電共振器は、前記第１のフィード構造体に提供される前記励振信号に応答して、第１の電界を作り出すように構成されている、第１の誘電共振器アンテナと、
   垂直方向にスタックされた誘電共振器アンテナアレイを形成するように前記第１の励振誘電共振器の前記上部表面の上にスタックされた１つ又は複数の追加的な誘電共振器と、
   からなるマイクロ波加熱装置。
2. 前記第１の励振誘電共振器に直接隣接している前記追加的な誘電共振器の第２の誘電共振器が、前記励振信号が提供されるときに、前記第１の励振誘電共振器に密に容量結合されている請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
3. 前記励振信号が提供されるときに、前記第１の励振誘電共振器によって作り出された前記第１の電界は、前記第２の誘電共振器に直接作用し、前記第１の電界の作用に応答して、前記第２の誘電共振器に第２の電界を作り出させる請求項２に記載のマイクロ波加熱装置。
4. 前記第２の誘電共振器は、前記第１のフィード構造体から直接励振信号を受け取らず、その代わりに、前記第１の電界の前記作用に応答して、前記第２の電界を作り出す寄生性誘電共振器である請求項３に記載のマイクロ波加熱装置。
5. 前記第１のフィード構造体は、フィードを含み、前記フィードは、前記第１の励振誘電共振器を通って、前記１つ又は複数の追加的な誘電共振器の少なくとも１つの中へ延在している請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
6. 前記フィードは、前記１つ又は複数の追加的な誘電共振器のすべての中へ、又はそれらを通って延在している請求項５に記載のマイクロ波加熱装置。
7. 前記第１のフィード構造体は、前記第１の励振誘電共振器の中へ延在するフィードを含む請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
8. 前記第１の誘電共振器アンテナは、前記第１の励振誘電共振器の中に１つ又は複数の追加的なフィードを含み、前記１つ又は複数の追加的なフィードは、前記マイクロ波エネルギー供給源に電気的に結合され、前記マイクロ波エネルギー供給源から１つ又は複数の追加的な励振信号を受け取る請求項７に記載のマイクロ波加熱装置。
9. 前記第１のフィード構造体は、前記第１の励振誘電共振器にアパーチャ結合されている導体を含む請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
10. 前記誘電共振器アンテナアレイは、１つ又は複数の追加的な誘電共振器アンテナをさらに含み、前記１つ又は複数の追加的な誘電共振器アンテナのそれぞれは、追加的なフィード、追加的な励振誘電共振器、及び、前記追加的な励振誘電共振器の上部表面の上にスタックされた１つ又は複数の余剰の追加的な誘電共振器を含む請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
11. 前記第１の励振誘電共振器及び前記１つ又は複数の第２の誘電共振器のそれぞれは、円筒、円板、円錐、平行六面体、球体、及びドームから選択される形状を有する請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
12. 前記誘電共振器アンテナアレイの中の隣接する誘電共振器の各セット間に位置決めされている１つ又は複数の誘電スペーサ
    をさらに含む請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
13. 前記１つ又は複数の誘電スペーサのそれぞれは、前記隣接する誘電共振器の各セット間の距離を画定する厚さを有し、それぞれの距離は、前記第１の励振誘電共振器の共振周波数の波長の５分の１より小さい請求項１２に記載のマイクロ波加熱装置。
14. それぞれの距離は、ゼロミリメートルから１２．５ミリメートルの間にある請求項１３に記載のマイクロ波加熱装置。
15. それぞれの距離は、前記第１の励振誘電共振器の前記共振周波数の前記波長の１０分の１より小さい請求項１３に記載のマイクロ波加熱装置。
16. それぞれの距離は、ゼロミリメートルから３．０ミリメートルの間にある請求項１３に記載のマイクロ波加熱装置。
17. 前記誘電共振器アンテナアレイの第１の側部に位置決めされているグランド・プレーンと、
    前記グランド・プレーンから前記誘電共振器アンテナアレイの反対側に位置決めされているチャンバであって、ロードを含むように構成されている、チャンバと、
    をさらに含む請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
18. 前記チャンバは、前記誘電共振器アンテナアレイがないときに、カットオフを下回ることになる請求項１７に記載のマイクロ波加熱装置。
19. 前記第１の励振誘電共振器及び前記１つ又は複数の第２の誘電共振器をカバーする共形材料をさらに含む請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
20. 前記第１の励振誘電共振器及び前記１つ又は複数の第２の誘電共振器は、同じ幾何学的形状を有し、実質的に同じサイズのものである請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
21. 前記第１の励振誘電共振器及び前記１つ又は複数の第２の誘電共振器のうちの２つ以上が、異なる幾何学的形状を有する請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
22. 前記第１の励振誘電共振器及び前記１つ又は複数の第２の誘電共振器のうちの２つ以上が、実質的に異なるサイズを有する請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
23. 前記ソリッドステートのマイクロ波エネルギー供給源は、
    トランジスタ入力及びトランジスタ出力を備えたトランジスタを含む増幅器構成であって、２．３ギガヘルツ（ＧＨｚ）から２．６ＧＨｚの範囲にあるマイクロ波周波数において、前記励振信号を作り出すように構成されている、増幅器構成
    を含む請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
24. 前記増幅器構成は、発振器サブシステムの一部分を形成しており、前記発振器サブシステムは、
    前記トランジスタ出力と前記トランジスタ入力との間のフィードバック経路に沿った共振回路をさらに含み、前記共振回路の共振周波数は、前記マイクロ波周波数である請求項２３に記載のマイクロ波加熱装置。
25. ロードを含むように構成されているチャンバと、
    ソリッドステートのマイクロ波エネルギー供給源と、
    第１の励振誘電共振器、及び、前記第１の励振誘電共振器に近接する第１のフィード構造体を含む第１の誘電共振器アンテナであって、前記第１の励振誘電共振器は、上部表面及び対向する底部表面を有し、前記第１のフィード構造体は、前記マイクロ波エネルギー供給源に電気的に結合され、前記マイクロ波エネルギー供給源から第１の励振信号を受け取り、前記第１の励振誘電共振器は、前記第１のフィード構造体に提供される前記励振信号に応答して、第１の電界を作り出すように構成されている、第１の誘電共振器アンテナと、
    誘電共振器アンテナアレイを形成するように前記第１の励振誘電共振器の前記上部表面の上にスタックされた１つ又は複数の第２の誘電共振器と、
    からなるマイクロ波加熱装置。
26. 前記チャンバは、前記誘電共振器アンテナアレイがないときに、カットオフを下回ることになる請求項２５に記載のマイクロ波加熱装置。
27. 前記チャンバの断面形状は、円形、楕円形、及び矩形から選択される請求項２５に記載のマイクロ波加熱装置。
28. 前記誘電共振器アンテナアレイの中の隣接する誘電共振器の各セット間に位置決めされている１つ又は複数の誘電スペーサ
    をさらに含む請求項２５に記載のマイクロ波加熱装置。
29. 前記１つ又は複数の誘電スペーサのそれぞれは、前記隣接する誘電共振器の各セット間の距離を画定する厚さを有し、それぞれの距離は、前記第１の励振誘電共振器の共振周波数の波長の５分の１より小さい請求項２８に記載のマイクロ波加熱装置。
30. それぞれの距離は、前記第１の励振誘電共振器の前記共振周波数の前記波長の１０分の１より小さい請求項２９に記載のマイクロ波加熱装置。
31. マイクロ波発生モジュールを含むマイクロ波システムを動作させる方法であって、
    前記マイクロ波発生モジュールによって、第１の無線周波数（ＲＦ）フィード構造体に搬送される第１の励振信号を作り出す工程であって、前記第１のＲＦフィード構造体は、第１の誘電共振器に近接して位置決めされており、１つ又は複数の第２の誘電共振器は、前記第１の誘電共振器の上にスタックされている、工程と、
    前記第１のＲＦフィード構造体によって搬送される前記第１の励振信号に応答して、前記第１の誘電共振器によって、第１の電界を作り出す工程と、
    前記第１の電界の作用に応答して、前記第１の励振信号に応答して、又は、前記第１の電界及び前記第１の励振信号の両方に応答して、前記１つ又は複数の第２の誘電共振器によって、第２の電界を作り出す工程であって、前記第１及び第２の電界は、近距離場のロードを含むチャンバに向けて方向付けされている、工程と、
    からなる方法。
32. 前記ＲＦフィード構造体は、前記第１の誘電共振器の中へ延在しているが、前記１つ又は複数の第２の誘電共振器の中へは延在していない請求項３１に記載の方法。
33. 前記ＲＦフィード構造体は、前記第１の誘電共振器の中へ、及び、前記１つ又は複数の第２の誘電共振器のうちの少なくとも１つの中へ延在している請求項３１に記載の方法。
34. マイクロ波システムを製造する方法であって、
    複数の誘電共振器を誘電共振器スタックの中に共に結合する工程であって、前記誘電共振器スタックは、最も低い第１の誘電共振器、及び、前記第１の誘電共振器の上にスタックされた１つ又は複数の第２の誘電共振器を含む、工程と、
    基板を筐体の中へ据え付ける工程であって、無線周波数（ＲＦ）フィード構造体は、前記基板に結合されており、前記筐体は、封鎖された端部を備えた導波管として構成されるチャンバを画定している、工程と、
    前記ＲＦフィード構造体が前記第１の誘電共振器に十分に近接しており、前記ＲＦフィード構造体が適切なＲＦ励振信号を供給されたとき、前記第１の誘電共振器を励振して共振状態にすることができるように、前記誘電共振器スタックを前記筐体の中へ据え付ける工程と、
    からなる方法。
35. 前記誘電共振器スタックを前記筐体の中へ据え付ける工程の後で、前記ＲＦフィード構造体は、前記第１の誘電共振器の中へ延在しているが、前記１つ又は複数の第２の誘電共振器の中へは延在していない請求項３４に記載の方法。
36. 前記誘電共振器スタックを前記筐体の中へ据え付ける工程の後で、前記ＲＦフィード構造体は、前記第１の誘電共振器の中へ、及び、前記１つ又は複数の第２の誘電共振器のうちの少なくとも１つの中へ延在している請求項３４に記載の方法。
37. １つ又は複数の誘電スペーサを、前記誘電共振器スタックの中の隣接する誘電共振器間に結合し、前記隣接する誘電共振器間の距離を画定する工程であって、前記距離は、前記隣接する誘電共振器が密に容量結合されていることを確実にする、工程
    をさらに含む請求項３４に記載の方法。
38. 共形材料及びカバーから選択される構造体を使用して、前記誘電共振器スタックと前記チャンバとの間に物理的な分離を確立する工程
    をさらに含む請求項３４に記載の方法。

Images