KR20130084601A - 모드 분석 - Google Patents

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KR20130084601A
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Abstract

적어도 하나의 방사 요소를 통해 에너지 적용 영역에 있는 물체에 전자기 에너지를 가하기 위한 장치 및 방법들이 개시된다. 적어도 하나의 프로세서는 에너지 적용 영역에 있는 제1 구역과 제2 구역의 위치들을 결정하도록 구성될 수 있다. 게다가, 프로세서는 에너지 적용 영역에 있는 제1 구역에 제1의 미리 결정된 양의 RF 에너지를 가하고 에너지 적용 영역에 있는 제2 구역에 제2의 미리 결정된 양의 RF 에너지를 가하기 위해 소스를 조절하도록 구성될 수 있다. 제1의 미리 결정된 양의 에너지는 제2의 미리 결정된 양의 에너지와 상이할 수 있다.

Description

모드 분석{MODAL ANALYSIS}
본 출원은 2010년 5월 3일에 출원된 미국 가출원 번호 61/282,980; 2010년 5월 3일에 출원된 미국 가출원 번호 61/282,981; 2010년 5월 3일에 출원된 미국 가출원 번호 61/282,983; 2010년 5월 3일에 출원된 미국 가출원 번호 61/282,984; 2010년 5월 3일에 출원된 미국 가출원 번호 61/282,985; 및 2010년 5월 3일에 출원된 미국 가출원 번호 61/282,986에 대한 우선권의 이익을 청구하고 있다. 각각의 이 출원들은 그 전체가 여기에 완전히 포함된다.
본 출원은 물체에 전자기 에너지를 가하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
전자기파들은 통상적으로 물체들에 에너지를 가하는데 사용된다. 일반적으로, 이와 같은 물체들은 전자기 에너지를 받아들이도록 구성되는 캐비티에 위치된다. 그러나, 전자기 필드 분포가 물체의 특성들(예를 들면, 물체의 크기), 위치, 및 배향뿐만 아니라 에너지 소스의 특징들에 좌우될 수 있기 때문에, 제어 가능한 방식으로 전자기 에너지를 가하는 것이 종종 어렵다. 전자기 에너지 적용 장치의 일 예는 마이크로웨이브 오븐이다. 마이크로웨이브 오븐에서, 마이크로웨이브들은 에너지 소스로부터 나온 전자기 에너지를 공기를 통해 물체에 가하는데 사용된다. 전자기 에너지는 그 다음에 물체에 의해 흡수되고, 열 에너지로 변환되어, 물체의 온도가 상승되게 한다.
본 발명의 몇몇의 예시적인 양상들은 적어도 하나의 방사 요소를 통해 에너지 적용 영역에 있는 물체에 무선 주파수(RF) 범위에 있는 전자기 에너지를 가하기 위한 장치를 대상으로 할 수 있다. 장치는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서(들)는 에너지 적용 영역의 제1 구역에 제1의 미리 결정된 양의 RF 에너지를 가하고 에너지 적용 영역의 제2 구역에 제2의 미리 결정된 양의 RF 에너지를 가하기 위해 소스를 조절하도록 구성될 수 있다. 제1의 미리 결정된 양의 에너지는 제2의 미리 결정된 양의 에너지와 상이할 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 미리 결정된 값(예를 들면, 에너지의 양)은 에너지 적용 전에 (예를 들면, 프로세서에 의해) 결정된 값일 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 미리 결정된 값은 에너지 적용 사이클의 시작 전에 결정될 수 있다. 이에 추가하여 또는 그 대신에, 미리 결정된 값은 에너지 적용 사이클 중에 프로세서에 의해 결정될 수 있으며, 동일한 에너지 적용 사이클 및/또는 뒤이어지는 에너지 적용 사이클에서 차후에 프로세서에 의해 사용될 수 있다. 결정은 복수의 옵션들 중에서 선택을 포함할 수 있다. 결정은, 예를 들면, 사용자로부터 및/또는 에너지 적용 영역의 내부, 주위, 또는 근처에 있는 검출기들로부터 수신되는 입력 정보에 근거하여 프로세서에 의해 행해 질 수 있다.
적어도 하나의 프로세서는 제1 구역과 제2 구역의 위치들을 결정하도록 구성될 수 있다. 프로세서는 또한 에너지 적용 영역에 있는 물체의 공간적인 위치를 가리키는 정보를 결정하고; 물체의 공간적인 위치의 제1 영역에 상응하는 제1 고강도 구역을 가지는 제1 필드 패턴을 식별하고; 물체의 공간적인 위치의 제2 영역에 상응하는 제2 고강도 구역을 가지는 제2 필드 패턴을 식별하도록 구성될 수 있으며, 제1 영역은 제2 영역과 상이하다.
게다가, 프로세서는 에너지 적용 영역에서 하나 이상의 정상파(standing wave)들을 여기시키도록 구성될 수 있다. 각각의 정상파들은 적어도 하나의 고강도 구역 및 적어도 하나의 저강도 구역을 가질 수 있으며, 고강도 구역들과 관련된 필드 강도들은 저강도 구역들과 관련된 필드 강도들보다 높다. 프로세서는 하나 이상의 정상파들의 적어도 하나의 고강도 구역이 물체의 위치와 일치하게 되도록 구성될 수 있다. 나아가, 프로세서는 복수의 정상파들을 여기시키고, 물체의 위치와 일치하는 고강도 구역들을 가지는 복수의 정상파들 중의 적어도 일부분을 선택하도록 구성될 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 용어 “여기된”은 “발생된”, “생성된” 및 “적용된”으로 교체 가능하다.
본 발명의 다른 양상은 프로세서에 의해 조절되는 전자기 에너지의 소스를 사용하여 에너지 적용 영역에 있는 물체에 무선 주파수 범위에 있는 전자기 에너지를 가하기 위한 방법을 대상으로 할 수 있다. 방법은 에너지 적용 영역에서 제1 구역과 제2 구역의 위치를 결정하는 단계; 제1 구역에 가해지는 제1의 양의 에너지와 제2 구역에 가해지는 제2의 양의 에너지를 결정하는 단계; 및 제1 구역에 제1의 양의 에너지를 가하고 제2 구역에 제2의 양의 에너지를 가하기 위해 소스를 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 제1의 양의 에너지는 제2의 양의 에너지와 상이할 수 있다.
본 발명의 다른 양상은 RF 에너지를 방사시키는 적어도 하나의 방사 요소를 통해 에너지 적용 영역에서 목표 전자기 필드 강도 분포를 여기시키기 위한 장치를 대상으로 할 수 있다. 장치는 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 목표 전자기 필드 강도 분포에 근거하여, 다수의 전자기 필드 패턴들로부터, 하나 이상의 필드 패턴들을 선택하고; 적어도 하나의 방사 요소가 에너지 적용 영역에서 하나 이상의 선택된 필드 패턴들을 여기시키도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 양상은 RF 에너지를 방사시키는 적어도 하나의 방사 요소를 통해 에너지 적용 영역에서 목표 전자기 필드 강도 분포를 여기시키는 방법을 대상으로 할 수 있다. 방법은 목표 전자기 필드 강도 분포에 근거하여, 적어도 세 개의 선형 독립 필드 패턴들의 선형 결합들을 포함하는 다수의 전자기 필드 패턴들로부터, 하나 이상의 필드 패턴들을 선택하는 단계; 선택된 필드 패턴을 가중시켜, 가중된 필드 패턴들의 필드 강도 분포들의 합이 목표 필드 강도 분포와 같게 되도록 하는 단계; 및 에너지 적용 영역에서 하나 이상의 선택된 필드 패턴들을 이들의 가중치들에 따라 여기시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇의 실시예들의 일 양상은 에너지 적용 영역의 치수들과 특정한 관계를 가지는 전자기파들의 사용에 관한 것이다. 몇몇의 실시예들에서, 에너지 적용 영역은 캐비티일 수 있으며 캐비티에 가해지는 EM파들의 파장과 캐비티의 하나 이상의 치수들 사이에 관계가 있을 수 있다. 아래에서 상세하게 논의되는 이 관계는 본원에서“모드 조건”으로서 지칭된다. 모드 조건을 충족시키기 위해 작동되는 장치는 본원에서“모드 장치”로서 지칭되며, 모드 장치의 에너지 적용 영역 또는 캐비티는 본원에서 “모드 캐비티”로서 지칭된다. 모드 장치는 모드 조건을 충족시키지 못하는 장치보다 더 양호한 가열 또는 EM 에너지 분포의 공간적인 제어를 가능하게 할 수 있다.
몇몇의 실시예들은 손실 프로필의 사용 및/또는 구조를 포함할 수 있다. 손실 프로필은 에너지 적용 영역 또는 물체가 그 체적에 걸쳐 에너지를 흡수하는 능력의 임의의 표시를 포함할 수 있다. 손실 프로필은, 예를 들면, 캐비티의 매트릭스, 테이블 또는 다른 2D나 3D 표시 또는 맵에 의해 표시될 수 있으며, 맵의 각각의 부분에는 에너지를 흡수하는 이 부분의 능력에 따라 (예를 들면, 표기법들, 크로스 해칭, 색상들, 등을 사용하여) 주석이 달릴 수 있다. 에너지 적용 영역의 경우에, 손실 프로필은 물체의 유무에 상관없이 이의 체적에 걸쳐 이와 같은 표시를 포함할 수 있다.
몇몇의 실시예들은 변조 공간(MS), 및/또는 변조 공간 요소들(MSE)의 개념을 사용하여 아래에서 설명된다. 용어 “변조 공간” 또는 “MS”는 에너지 적용 영역에서 필드 패턴에 영향을 끼칠 수 있는 모든 매개변수들 및 이들의 모든 조합들을 전체적으로 가리키는데 사용된다. 이와 같은 매개변수들의 예들은 에너지 적용 영역에 가해지는 전자기파의 주파수, 에너지 적용 영역을 한정하는 특정한 벽에 대한 이와 같은 파의 위상, 및 둘 이상의 방사 요소들이 사용되는 경우에, 각각의 방사 요소들로부터 방출되는 에너지의 상대 진폭을 포함할 수 있다. 용어 “변조 공간 요소” 또는 “MSE”는 변조 공간에서 가변 매개변수들의 특정한 세트의 값들을 가리킬 수 있으며, 예를 들면, 900MHz의 주파수와 30°의 위상을 가지는 파의 조합된 특징들이 MSE를 형성할 수 있다. 용어 MS와 MSE는 아래에서 더 상세하게 논의된다.
여기에서 사용되는 바와 같이, 만약 기계(예를 들면, 프로세서)가 임무를 실행하도록 “구성되는”(예를 들면, 미리 결정된 필드 패턴의 적용을 야기하도록 구성되는) 것으로서 설명된다면, 적어도 몇몇의 실시예들에서, 기계는 작동 중에 이 임무를 실행한다. 이와 유사하게, 목표 결과를 설정“하기 위해”(예를 들면, 물체에 복수의 전자기 필드 패턴들을 적용하기 위해) 임무가 실행된 것으로서 설명될 때, 적어도 몇몇의 실시예들에서, 임무를 실행하는 것은 목표 결과를 달성할 것이다.
위의 발명의 내용은 단지 본 발명의 몇몇의 양상들의 매우 간단한 요약을 독자에게 제공하기 위한 것이며, 청구항들의 범위를 임의의 방식으로 한정하기 위한 것이 아니다. 더구나, 상술한 일반적인 설명과 다음의 상세한 설명은 예시적이고 단지 설명을 위한 것이며 청구항들을 한정하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이 명세서에 포함되고 이의 일부분을 구성하는 첨부된 도면들은 본 발명의 다양한 실시예들 및 예시적인 양상들을 도시하며, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 함께, 본 발명의 원리들을 설명한다. 도면들에서:
도 1은 몇몇의 실시예들에 따라, 물체에 전자기 에너지를 가하기 위한 장치의 개략도이다.
도 2a 및 2b는 예시적인 개시된 실시예들에 따라, 직교 좌표계에 있는 직육면체 캐비티와 원통 좌표계에 있는 원통형 캐비티를 각각 도시한다.
도 3a 내지 3c는 몇몇의 실시예들의 원리와 일치하는 모드 캐비티에 있는 예시적인 필드 패턴들을 도시한다.
도 4a 내지 4d는 몇몇의 실시예들의 원리와 일치하는 모드 캐비티에 있는 예시적인 필드 패턴들을 도시한다.
도 5는 몇몇의 실시예들의 원리와 일치하는 예시적인 변조 공간을 도시한다.
도 6a는 몇몇의 실시예들에 따라, 에너지 적용 영역에 공급되는 전자기파들에 대한 주파수 변조를 실행하도록 구성되는 장치의 개략도이다.
도 6b는 몇몇의 실시예들에 따라, 에너지 적용 영역에 공급되는 전자기파들에 대한 주파수 변조를 실행하도록 구성되는 장치의 다른 개략도이다.
도 6c는 몇몇의 실시예들에 따라, 에너지 적용 영역에 공급되는 전자기파들에 대한 위상 변조를 실행하도록 구성되는 장치의 개략도이다.
도 6d는 몇몇의 실시예들에 따라, 에너지 적용 영역에 공급되는 전자기파들에 대한 진폭 변조를 실행하도록 구성되는 장치의 개략도이다.
도 6e는 몇몇의 실시예들에 따라, 에너지 적용 영역에 공급되는 전자기파들에 대한 진폭 변조를 실행하도록 구성되는 장치의 다른 개략도이다.
도 7은 몇몇의 실시예들에 따른 예시적인 손실 프로필을 도시한다.
도 8a 내지 8c는 몇몇의 실시예들에 따른 예시적인 에너지 적용 영역 이산화 전략들을 도시한다.
도 9a는 몇몇의 실시예들에 따라 손실 프로필을 생성하는 예시적인 단계들의 흐름도이다.
도 9b는 몇몇의 실시예들에 따라 에너지 적용 영역의 특정된 구역들에 대한 특정된 에너지를 가하기 위한 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 9c는 몇몇의 실시예들에 따라 에너지 적용 영역에 에너지를 공급하기 위해 전자기 에너지 소스를 조절하도록 구성되는 프로세서의 단순화된 블록도를 도시한다.
도 10은 몇몇의 실시예들에 따라, 에너지 적용 영역에 전자기 에너지를 가하기 위한 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 11a 내지 11c는 예시적 실시예들에 따라, 축퇴된 캐비티(degenerate cavity)에서 예시적인 안테나 배치/선택 전략들을 도시한다.
도 12a 및 12b는 예시적인 정규화된 자기 필드 크기 곡선들을 도시한다.
도 13은 예시적인 실시예들에 따라, 에너지 적용 영역에 전자기 에너지를 가하기 위한 예시적인 방법의 흐름도를 도시한다.
도 14a 내지 14d는 예시적인 실시예들에 따라, 축퇴된 캐비티들을 도시한다.
도 15는 예시적인 실시예들에 따라, 에너지 적용 영역에 전자기 에너지를 가하기 위한 예시적인 방법의 다른 흐름도를 도시한다.
도 16은 예시적인 실시예들에 따라 에너지 적용 영역에서 목표 전자기 필드 강도 분포를 여기시키는 예시적인 방법의 흐름도를 도시한다.
본 발명의 예시적인 실시예들이 이제 상세하게 언급될 것이며, 그 예들이 첨부 도면에 도시되어 있다. 적절한 경우에, 동일한 참조 부호들이 동일하거나 유사한 부분들을 가리키기 위해 도면들에 걸쳐 사용된다.
하나의 관점에서, 본 발명의 몇몇의 실시예들은 에너지 적용 영역에 있는 물체에 전자기 에너지를 가하기 위한 장치 및 방법을 포함할 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 이의 가장 넓은 의미에서 용어 “장치”는 여기에서 설명되는 임의의 구성요소 또는 구성요소들의 그룹을 포함할 수 있다. 예를 들면, 여기에서 널리 사용되는 바와 같이 “장치”는, 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같은 프로세서(30)와 같은 프로세서만을 가리킬 수 있다. 또는, “장치”는 프로세서와 하나 이상의 방사 요소들의 조합; 프로세서, 캐비티, 및 하나 이상의 방사 요소들; 프로세서 및 전자기 에너지의 소스; 프로세서, 캐비티, 하나 이상의 방사 요소들, 및 전자기 에너지의 소스; 또는 여기에서 설명된 구성요소들의 임의의 다른 조합을 포함할 수 있다.
여기에서 사용되는 바와 같은 전자기 에너지라는 용어는 무선 주파수(RF), 적외선(IR), 근적외선, 가시광선, 자외선, 등을 포함하지만 이들에 한정되지 않는 전자기 스펙트럼의 임의의 부분 또는 모든 부분들을 포함한다. 몇몇의 경우에, 가해진 전자기 에너지는 각각 3 KHz 내지 300 GHz의 주파수인, 100 km 내지 1 mm의 파장을 가지는 RF 에너지를 포함할 수 있다. 몇몇의 경우에, 더 좁은 주파수 범위, 예를 들면 1 MHz 내지 100 GHz의 내에 있는 RF 에너지가 가해질 수 있다. 마이크로웨이브와 초고주파수(UHF) 에너지는, 예를 들면, 모두 이 RF 범위의 내에 있다. 비록 본 발명의 예들이 RF 에너지의 적용과 관련하여 여기에서 설명되지만, 이런 설명들은 몇몇의 예시적인 원리들을 설명하기 위해 제공되며, 본 발명을 전자기 스펙트럼의 임의의 특정한 부분에 한정하기 위한 것이 아니다.
이와 유사하게, 예시적인 목적들을 위해, 본 발명은 가열에 사용되는 전자기 에너지의 다수의 예들을 포함한다. 게다가, 이 설명들은 본 발명의 예시적인 원리들을 설명하기 위해 제공된다. 설명되고 청구되는 바와 같은 개시된 실시예들은, 에너지의 적용이 온도 상승을 초래하는지에 관계없이, 에너지의 적용을 포함하는 다양한 제품들과 산업적, 상업적 및 소비자 과정들에 대한 이익을 제공할 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자들은 여기에서 논의된 에너지 적용의 핵심적인 본 발명의 원리들이 가열을 제외하거나 포함하는 다양한 목적에 적용될 수 있다는 것을 인정할 것이다. 예를 들면, 전자기 에너지는 또한 가열, 연소, 해동, 성에 제거, 조리, 건조, 반응을 가속화, 팽창, 증발, 용융, 생물학적 과정의 야기 또는 변경, 의학적 치료들, 동결 또는 냉각의 방지, 원하는 온도 범위 내에서의 물체의 유지, 또는 에너지를 가하는 것이 바람직한 임의의 다른 적용을 위해 물체에 가해질 수 있다.
게다가, 전자기 에너지가 가해지는 (또한 “적재물”로 알려진) “물체”에 대한 기준은 특정한 형태에 한정되지 않는다. “물체”는 이 실시예가 이용되는 특정한 과정에 따라, 액체, 고체, 또는 기체를 포함할 수 있으며, 물체는 하나 이상의 상이한 상들의 물질의 복합물들 또는 혼합물들을 포함할 수 있다. 나아가, 비록 용어 “물체”가 단수형이지만, 이는 다수의 아이템들 또는 분리된 부분들 또는 구성요소들을 가리킬 수 있다. 따라서, 한정하지 않은 예로서, 용어 “물체”는 해동되거나 조리되는 음식; 건조되는 의복들 또는 다른 재료들; 해동되는 냉동된 재료(예를 들면, 장기들); 반응되는 화학 약품들; 연소되는 연료 또는 다른 연소 가능한 재료; 탈수되는 수화된 재료; 팽창되는 기체들; 해동되거나, 가열되거나, 비등되거나 증발되는 액체들; 해동되고/해동되거나 데워지는 혈액 또는 혈액 구성 요소들(예를 들면, 혈장 또는 적혈구); 제조되는 재료들; 연결되는 구성요소들; 또는 심지어 명목상으로, 전자기 에너지를 가할 필요가 있는 임의의 다른 재료들과 같은 물질을 포함할 수 있다.
몇몇의 실시예들에 따라, 장치 또는 방법은 “에너지 적용 영역”의 사용을 포함할 수 있다. 에너지 적용 영역은 전자기 에너지가 가해질 수 있는 임의의 위치, 구역, 보이드(void), 또는 영역일 수 있다. 이는 중공을 포함할 수 있고/포함할 수 있거나 액체들, 고체들, 기체들, 또는 이들의 조합들로 채워지거나 부분적으로 채워질 수 있다. 단지 예로서, 에너지 적용 영역은 전자기파들의 존재, 전파, 및/또는 공진을 허용하는 밀봉체의 내부, 부분적인 밀봉체(예를 들면, 컨베이어 벨트 오븐)의 내부, 배관의 내부, 개방된 공간, 고체, 또는 부분적인 고체를 포함할 수 있다. 이 영역은 영구적일 수 있거나 에너지 적용을 위해 일시적으로 구성될 수 있다. 논의의 용이성을 위해, 모든 이와 같은 에너지 적용 영역들은 용어 “캐비티”가 전자기 에너지가 가해질 수 있는 영역과 상이한 특정한 물리적 구조를 의미하지 않는다는 이해 하에, 그 대신에 캐비티들로서 언급될 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자들은 여기에서 논의된 에너지 적용의 핵심적인 본 발명의 원리들이 다양한 형태들의 에너지 적용 영역들에 걸쳐 적용될 수 있다는 것을 인정할 것이다.
에너지 적용 영역은 오븐, 챔버, 탱크, 건조기, 해동기, 탈수기, 노, 캐비닛, 반응기, 엔진, 화학적 또는 생물학적 처리 장치, 소각로, 재료 성형 또는 포밍 장치, 컨베이어, 연소 영역, 또는 에너지를 가하는 것이 바람직할 수 있는 임의의 영역에 위치할 수 있다. 따라서, 몇몇의 실시예들과 일치하게, 전자기 에너지 적용 영역은 (또한 캐비티 공진기, 공진 캐비티, 또는 줄여서 간단히 “캐비티”로 알려진) 전자기 공진기일 수 있다. 전자기 에너지는 물체 또는 이의 일부분이 에너지 적용 영역에 위치될 때 물체에 가해질 수 있다.
에너지 적용 영역은 이의 형상의 물리적 양상들이 에너지 적용의 시간에 알려지는 한, 다르게 결정될 수 있는 미리 결정된 형상을 가질 수 있다.
에너지 적용 영역은 에너지 적용 영역 내에서 전자기파 전파를 허용하는 임의의 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 모든 또는 일부분의 에너지 적용 영역은 구형, 반구형, 직사각형, 도넛형, 원형, 삼각형, 계란형, 오각형, 육각형, 팔각형, 타원형, 또는 임의의 다른 형상이나 형상들의 조합인 단면을 가질 수 있다. 에너지 적용 영역이 폐쇄될 수 있으며, 즉, 도체 재료들에 의해 완전히 둘러싸일 수 있거나, 적어도 부분적으로 경계를 이룰 수 있거나, 개방될 수 있으며, 즉, 경계를 이루지 않는 개구부들을 가질 수 있다고 또한 생각된다. 본 발명의 일반적인 방법론은 임의의 특정한 캐비티 형상, 구성, 또는, 비록 몇몇의 적용들에서, 높은 폐쇄도가 바람직할 수 있지만, 에너지 적용 영역의 폐쇄도에 한정되지 않는다.
예로서, 캐비티(20)와 같은 에너지 적용 영역이 도 1에 개략적으로 도시되며, 여기서 물체(50)는 캐비티(20)에 배치된다. 물체(50)가 완전히 에너지 적용 영역 내에 위치될 필요는 없다고 이해되어야 한다. 즉, 물체(50)는 물체의 적어도 일부분이 이 영역에 위치된다면 에너지 적용 영역 “내에 있는” 것으로 간주된다.
몇몇의 실시예들에 따라, 에너지 적용 영역은 적어도 하나의 공진 파장을 지원할 수 있다(예를 들면, 적어도 하나의 파장의 전자기파들이 에너지 적용 영역에서 공진될 수 있다). 예를 들면, 캐비티(20)는 미리 결정된 범위의 주파수들(예를 들면, UHF 또는 마이크로웨이브 범위의 주파수들, 예를 들면, 300 MHz와 3 GHz 사이, 또는 100 MHz와 1 GHz 사이)에서 공진을 허용하는 치수들로 설계될 수 있다. 의도된 적용에 따라, 캐비티(20)의 치수들은 또한 전자기 스펙트럼에 있는 다른 범위의 주파수들에서 공진을 허용하도록 설계될 수 있다. 용어 “공진의” 또는 “공진”은 다른 것들에서보다 (“공진 주파수들”로 알려진) 몇몇의 주파수들에서 더 큰 진폭으로 에너지 적용 영역에서 진동하는 전자기파들의 경향을 가리킨다. 특정한 공진 주파수에서 공진하는 전자기파들은 λ=c/f를 통해 결정된, 공진 주파수에 반비례하는 상응하는 “공진 파장”을 가질 수 있으며, 여기서 λ는 공진 파장이고, f는 공진 주파수이며, c는 에너지 적용 영역에서 전자기파들의 전파 속도이다. 전파 속도는 파가 전파되는 매질에 따라 변할 수 있다. 그러므로, 에너지 적용 영역이 둘 이상의 재료를 포함할 때, c는 특별하게 한정되지 않을 수 있다. 그럼에도 불구하고, 공진 파장은, 예를 들면, 주요 구성 요소의 c 또는 잡다한 구성 요소들의 c의 평균, 또는 본 기술분야에서 알려진 임의의 다른 기술에 근거한 추정을 사용하는 것을 포함하는 약간 상이한 관계를 사용하여 특별하게 결정될 수 있다.
에너지 적용 영역에 의해 지원되는 공진 파장들 중에, 가장 큰 공진 파장이 있을 수 있다. 가장 큰 공진 파장은 특별하게 에너지 적용 영역의 기하구조에 의해 결정될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 임의의 주어진 에너지 적용 영역의 가장 큰 공진 파장은 본 기술분야에서 알려진 바와 같이, 수학적으로 그리고/또는 시뮬레이션에 의해 실험적으로 결정되거나 추정될 수 있다. 예로서, 도 2a는 길이(a), 폭(b), 및 높이(h)의 치수들의 직육면체 캐비티(20)를 도시한다. 캐비티(20)는 복수의 공진 파장들을 지원할 수 있으며, 이들 중에 가장 큰 공진 파장은 λ0로 명명될 수 있다. 만약 a>b>c이면, 가장 큰 공진 파장(λ0)은
Figure pct00001
에 의해 주어진다. 다른 예로서, 만약 에너지 적용 영역이 치수 a×a×a의 정육면체이라면, 가장 큰 공진 파장은
Figure pct00002
에 의해 주어진다. 또 다른 예에서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 에너지 적용 영역은 반경(a)과 길이(d)의 원통형일 수 있다. 이 경우에, 가장 큰 공진 파장은 만약 2a>d라면
Figure pct00003
에 의해 주어지며, 만약 2a<d라면
Figure pct00004
에 의해 주어진다. 다른 예에서, 만약 에너지 적용 영역이 반경(a)의 구형이라면, 가장 큰 공진 파장은
Figure pct00005
에 의해 주어진다.
몇몇의 실시예들에 따라, 장치 또는 방법은 에너지 적용 영역에 전자기 에너지를 전달하도록 구성되고, 또한 여기서 줄여서 “소스”로 언급되는, 전자기 에너지 소스의 사용을 포함할 수 있다. “소스”는 전자기 에너지를 발생시키고 공급하는데 적당한 임의의 구성요소(들), 예를 들면, 파워 공급장치(들), 도파관(들), 및/또는 방사 요소(들)를 포함할 수 있다. 몇몇의 실시예들과 일치되게, 전자기 에너지는 (또한 전자기 방사선으로 알려진) 미리 결정된 파장들 또는 주파수들의 전파되는 전자기파들의 형태로 에너지 적용 영역에 공급될 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, “전파되는 전자기파들”은 공진파들, 이버네슨트 파(evanescent wave)들, 및 임의의 다른 방식으로 매질을 통해 이동되는 파들을 포함할 수 있다. 전자기 방사선은 물질에 부여되어 상호작용할 수 있는(또는 이로 소산될 수 있는) 에너지를 운반한다.
예로서, 도 1에 도시된 실시예에서, 소스는 하나 이상의 파워 공급장치(12) 및 방사 요소들(18)을 포함할 수 있다. 도면의 간단화를 위해, 소스는 도면에 명시적으로 표시되지 않는다. 파워 공급장치(12)는 전자기 에너지를 운반하는 전자기파들을 발생시키도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 파워 공급장치(12)는 전자기 에너지 발생 구성요소들, 예를 들면, 미리 결정된 파장 또는 주파수에 있는 고출력 마이크로웨이브 파들을 발생시키도록 구성되는 마그네트론(magnetron)을 포함할 수 있다. 그 대신에 또는 이에 추가하여, 파워 공급장치(12)는 제어 가능한 주파수를 가지는 AC 파형들(예를 들면, AC 전압 또는 전류)을 발생시키도록 구성되는 전압이 제어되는 발진기와 같은 반도체 발진기를 포함할 수 있다. AC 파형들은 사인파들, 구형파들, 펄스파들, 삼각파들, 또는 교대 극성들을 가질 수 있는 다른 타입의 파형들을 포함할 수 있다. 그 대신에 또는 이에 추가하여, 전자기 에너지의 소스는 전자기 필드 발생기, 전자기 플럭스 발생기, 또는 진동하는 전자들을 발생시키기 위한 임의의 메커니즘과 같은 임의의 다른 파워 공급장치를 포함할 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 장치는 제어된 방식으로, 파워 공급장치(12)에 의해 발생된 전자기파들의 하나 이상의 특징적인 매개변수들을 변경하도록 구성되는 적어도 하나의 변조기(14)를 포함할 수 있다. 변조기는 소스의 일부분일 수 있거나 일부분이 아닐 수 있다. 예를 들면, 변조기(14)는 진폭(예를 들면, 상이한 방사 요소들에 의해 동시에 공급되는 상이한 파들 사이의 진폭 차이), 위상, 및 주파수를 포함하는, 주기적인 파형의 하나 이상의 매개변수들을 변경하도록 구성될 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 변조기(14)는 각각 AC 파형의 위상, 주파수, 및 진폭을 변경하도록 구성되는 위상 변조기, 주파수 변조기, 및 진폭 변조기 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 변조기(14)는 파워 공급장치(12)에 의해 발생된 AC 파형들이 시간이 지남에 따라 변하는 주파수, 변하는 위상, 및 변하는 진폭 중 적어도 하나를 가지도록, 파워 공급장치(12) 또는 소스의 일부분으로서 통합될 수 있다.
장치는 또한, 예를 들면, AC 파형들이 변조기(14)에 의해 변경되기 전이나 후에 AC 파형들을 증폭시키기 위한 증폭기(16)를 포함할 수 있다. 증폭기는 소스의 일부분일 수 있거나 아닐 수 있다. 증폭기(16)는, 예를 들면, 하나 이상의 파워 트랜지스터들을 포함하는 파워 증폭기일 수 있다. 다른 예로서, 증폭기(16)는 제1 와인딩에서보다 제2 와인딩에 더 많은 감김수를 가지는 승압 변압기일 수 있다. 다른 실시예들에서, 증폭기(16)는 또한 AC→DC→AC 컨버터와 같은 파워 전자 장치일 수 있다. 그 대신에 또는 그에 추가하여, 증폭기(16)는 원하는 수준으로 입력 신호를 증가시키도록 구성되는 임의의 다른 장치(들) 또는 회로(들)을 포함할 수 있다.
장치는 또한 물체(50)에 전자기 에너지를 전달하도록 구성되는 적어도 하나의 방사 요소(18)를 포함할 수 있다. 방사 요소는 소스의 일부분일 수 있거나 아닐 수 있다. 방사 요소(18)는 물체(50)에 전자기 에너지를 공급하기 위한 하나 이상의 도파관들 및/또는 (또한 파워 피드들(power feeds)로 알려진) 하나 이상의 안테나들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 방사 요소(18)는 슬롯 안테나들을 포함할 수 있다. 이에 추가하여 또는 그 대신에, 방사 요소(18)는 또한 전자기 에너지가 방출될 수 있는 임의의 다른 적당한 구조, 또는 임의의 다른 종류 또는 형태의 도파관들 또는 안테나들을 포함할 수 있다.
파워 공급장치(12), 변조기(14), 증폭기(16), 및 방사 요소들(18)(또는 이의 일부분들)은 별도의 구성요소들일 수 있다. 또는, 하나 이상의 이 요소들의 임의의 조합이 단일의 구성요소로서 통합될 수 있다. 파워 공급장치(12), 변조기(14), 증폭기(16), 및 방사 요소(18)(또는 이의 일부분들)는 소스의 부분들일 수 있다. 예를 들면, 마그네트론이 전자기 에너지를 발생시키기 위해 파워 공급장치(12)로서 사용될 수 있으며, 도파관이 물체(50)에 에너지를 전달하기 위해 마그네트론에 물리적으로 부착될 수 있다. 그 대신에 또는 이에 추가하여, 방사 요소는 마그네트론으로부터 분리될 수 있다. 이와 유사하게, 다른 타입의 전자기 발생기들이, 예를 들면, 전자기 발생기 또는 이의 일부분으로부터 물리적으로 분리될 수 있거나 그렇지 않으면 전자기 발생기에 연결될 수 있는 방사 요소가 사용될 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 둘 이상의 방사 요소가 제공될 수 있다. 방사 요소들은 에너지 적용 영역을 한정하는 하나 이상의 표면들에 위치될 수 있다. 또는, 방사 요소들은 에너지 적용 영역의 내측 및/또는 외측에 위치될 수 있다. 방사 요소들이 이 영역의 외측에 위치될 때, 이들은 방사된 에너지가 에너지 적용 영역에 도달하도록 허용하는 요소들과 연결될 수 있다. 방사된 에너지가 에너지 적용 영역에 도달하도록 허용하기 위한 요소들은, 예를 들면, 도파관들 및/또는 안테나들을 포함할 수 있다. 각각의 방사 요소의 배향 및 구성은 (또한 에너지 적용 목표로서 언급될 수 있는) 에너지 적용 영역에서 원하는 에너지 분포를 획득하기 위한 요구에 따라, 상이할 수 있거나 같을 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 에너지 적용 목표는 시간에 따른 임의의 원하는 공간적인 에너지 분포, 및/또는 임의의 원하는 공간적인 에너지 축적을 포함할 수 있다. 에너지 적용 목표는 물체에 대해, 또는 더 일반적으로 에너지 적용 영역과 관련된 공간에 대해 한정될 수 있다. 더구나, 각각의 방사 요소의 위치, 배향, 및 구성은 물체(50)에 에너지를 가하기 전에 결정될 수 있거나, 에너지를 가하는 동안에 프로세서를 사용하여 동적으로 조절될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 특정한 구조들을 가지거나 특정한 영역들 또는 구역들에 반드시 위치하는 방사 요소들에 한정되지 않는다. 그러나, 특정한 실시예들에서, 방사 요소들은 몇몇의 위치들에 배치될 수 있고/있거나 상이한 방사 요소들로부터 방출되는 파들의 진폭이 이들의 위치, 배향, 및/또는 구성에 따라 선택될 수 있다. 용어 “구역” 및 “영역”은 임의의 특정한 크기의 공간 또는 표면적을 가리키기 위해, 여기서 교체 가능하게 사용된다는 것이 주목된다.
전자기 에너지를 방사하는 것에 추가하여, 하나 이상의 방사 요소(들)(18)는 또한 전자기 에너지를 받아들이도록 구성될 수 있다. 다시 말해서, 여기에서 사용되는 바와 같이, 용어 “방사 요소”는, 구조가 원래 에너지를 방사하거나 받아들일 목적으로 설계되었는지에 관계없이, 그리고 이 구조가 임의의 추가적인 기능의 역할을 하는지에 관계없이, 이로부터 전자기 에너지가 방출될 수 있고/있거나 이에 의해 전자기 에너지가 받아들여질 수 있는 임의의 구조를 폭 넓게 가리킨다. 따라서, 몇몇의 실시예들에 따른 장치 또는 방법은 하나 이상의 방사 요소들에 의해 받아들여지는 전자기파들과 관련된 신호들을 검출하도록 구성되는 하나 이상의 검출기들의 사용을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 검출기(40)는, 리시버로서 기능을 할 때, 캐비티(20)로부터 전자기파들을 받아들이는 방사 요소들(18)에 연결될 수 있다.
여기에서 사용되는 바와 같이, 용어 “검출기”는 전자기파들과 관련된 하나 이상의 매개변수들을 측정하거나 감지하는 전기 회로를 포함할 수 있다. 예를 들면, 이와 같은 검출기는 (또한 각각 “입사 파워”, “반사 파워”, 및 “전송 파워”로서 알려진) 입사, 반사 및/또는 전송되는 전자기파와 관련된 파워의 수준을 검출하도록 구성되는 파워 미터, 전자기파의 진폭을 검출하도록 구성되는 진폭 검출기, 전자기파의 위상(예를 들면, 두 개의 방사 요소들에 의해 동시에 방출되는 파들 사이의 위상 차이, 또는 다른 위상 차이들)을 검출하도록 구성되는 위상 검출기, 전자기파의 주파수를 검출하도록 구성되는 주파수 검출기, 및/또는 전자기파의 특성을 검출하는데 적당한 임의의 다른 회로를 포함할 수 있다.
입사 파워는 소스에 의해 트랜스미터로서 기능을 하는 방사 요소에 공급될 수 있으며, 그 다음에 트랜스미터에 의해 에너지 적용 영역(20)으로 방출되거나 이에 가해질 수 있다. 입사 파워의 일부분은 물체에 의해 소산되거나 흡수될 수 있다 (여기서 “소산 파워”로서 언급됨). 다른 부분은 방사 요소에서 반사될 수 있다 (여기서 “반사 파워”로서 언급됨). 반사 파워는 예를 들면, 물체 및/또는 에너지 적용 영역을 통해 방사 요소로 다시 반사되는 파워를 포함할 수 있다. 반사 파워는 또한 방사 요소의 포트에 의해 유지되는 파워(즉, 안테나에 의해 방출되지만 이 영역으로 흘러 들어오지 않는 파워)를 포함할 수 있다. 반사 파워와 소산 파워 이외의, 입사 파워의 나머지는 리시버들로서 기능을 하는 하나 이상의 방사 요소에 전달될 수 있다 (여기서 “전송 파워”로 언급됨). 에너지는 또한 도어 등을 통해, 캐비티의 벽들과 같은, 다른 장소들에 누설될 수 있다. 단순화를 위해, 에너지의 이 부분들은 여기에 논의되지 않는다. 몇몇의 실시예들에서, 에너지의 이 부분들이 대체로 낮으며 무시될 수 있는 것으로 추정될 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 검출기는 방사 요소들이 트랜스미터로서 기능을 할 때 (예를 들면, 방사 요소들이 에너지를 방사할 때) 신호들이 증폭기로부터 방사 요소들로 흐르도록 허용하며, 방사 요소들이 리시버로 기능을 할 때 (예를 들면, 방사 요소들이 에너지를 받아들일 때) 신호들이 방사 요소들로부터 검출기로 흐르도록 허용하도록 구성되는 방향성 결합기를 포함할 수 있다. 이에 추가하여 또는 그 대신에, 방향성 결합기는 흐르는 신호의 파워를 측정하도록 추가로 구성될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 검출기는 또한 포트들에서 전압 및/또는 전류를 측정하는 다른 타입의 회로들, 예를 들면 서큘레이터를 포함할 수 있다.
몇몇의 실시예들에 따라, 소스는 에너지 적용 영역에서 물체에 (λ1로 표시되는) 미리 결정된 파장에 있는 전자기 에너지를 전달(공급)하도록 구성될 수 있으며, 여기서 미리 결정된 파장은 (λ0로 표시되는) 에너지 적용 영역에 의해 지원되는 가장 큰 공진 파장의 약 4분의 1보다 크다. 가장 큰 공진 파장과 전달된 전자기 에너지의 파장 사이의 이런 관계는 “모드 조건”으로서 언급될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 소스는 이들 중에 가장 큰 파장이 λ0인 미리 결정된 파장들의 세트에 있는 전자기 에너지를 캐비티(20)에 공급하도록 구성될 수 있다. 모드 조건은 λ1≥λ0/4로서 특징지어질 수 있다. 다른 실시예들에서, 소스에 의해 공급된 가해진 전자기 에너지의 파장과 에너지 적용 영역에 의해 지원되는 가장 큰 공진 파장 사이의 상이한 관계가 모드 조건을 충족시키기 위해 적용될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 예를 들면, 모드 조건은 저차 모드(low order mode)들이 여기될 때, 예를 들면, m×n이 30, 40, 또는 50보다 낮을 때(여기서 m과 n은 상이한 축들, 예를 들면 x와 y에 있는 모드 수를 표시하는 정수이다), 충족될 수 있다. 소스는 단일의 미리 결정된 파장에 있는 전자기 에너지를 공급하는 구성들에 반드시 한정될 필요는 없다. 선택적으로, 소스는, 예를 들면, 에너지 적용이 시작되기 전에 결정될 수 있는, 파장들의 세트에 있는 캐비티(20)에 전자기 에너지를 공급하도록 구성될 수 있다. 소스가 가변 주파수들에 있는 에너지를 캐비티에 공급할 때, 가변 주파수들 중의 가장 큰 파장은 λ1로 표시될 수 있으며, 모드 조건은 λ1≥λ0/4로서 특징지어질 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, λ1은 또한 상한을 가질 수 있으며, 예를 들면, 이는 λ0보다 작을 수 있거나 이와 같을 수 있다.
또는, 모드 조건은 f1 = c/λ1이고 f0 = c/λ0가 되도록, 파장들(λ1 및 λ0)과 이들의 상응하는 주파수들(f1 및 f0) 사이의 관계가 있기 때문에 주파수로 표현될 수 있다. λ0가 에너지 적용 영역에서 모드를 여기시킬 수 있는 가장 큰 공진 파장이기 때문에, 이의 상응하는 주파수(f0)는 가장 작은 공진 주파수이다. 몇몇의 실시예들에서, 가장 큰 공진 파장은 미리 알려질 수 있다 (예를 들면, 프로세서에 프로그래밍됨). 그러므로, 모드 조건은 f1≤ 4f0로서 표현될 수 있으며, 즉, 에너지 적용 영역에 있는 가장 낮은 공진 주파수의 약 4배보다 더 낮은 미리 결정된 주파수에 있는 전자기 에너지가 가해질 수 있다.
게다가, 가장 큰 공진 파장(λ0)은 에너지 적용 영역의 치수들과 특별한 관계를 가지기 때문에, 모드 조건은 또한 에너지 적용 영역의 치수(들)과 가해진 파장(λ1) 사이의 관계로서 표현될 수 있다. 예를 들면, 각각 a, b, 및 c의 길이, 폭, 및 높이를 가지고, a>b>c인 직육면체 캐비티(20)에 대해 (예를 들면, 도 2에 도시된), 모드 조건은
Figure pct00006
로서 표현될 수 있다. 다른 예로서, a×a×a의 치수들을 가지는 정육면체 캐비티에 대해, 모드 조건은
Figure pct00007
로서 표현될 수 있다. 다른 예로서, 반경(a)을 가지는 구형 캐비티에 대해, 모드 조건은
Figure pct00008
로서 표현될 수 있다. 캐비티의 치수들과 함께 “모드 조건”을 충족시키는 파장들에서 작동되는 장치는 “모드 장치”로서 여기에서 언급되며, 이의 캐비티는 여기에서 “모드 캐비티”로서 언급된다. 몇몇의 실시예들에서, 모드 장치는 이의 캐비티의 모드 조건을 충족시키는 파장들의 범위에서만 작동되도록 구성된다. 몇몇의 실시예들에서, 장치는 모드 조건을 충족시키는 파장들과, 이 조건을 충족시키지 않는 파장들 모두에서 작동되도록 구성될 수 있다. 모드 또는 비모드 장치로서의 이와 같은 장치에 대한 언급은 이것이 작동되는 파장에 의존한다.
몇몇의 실시예들에서, 캐비티(20)는 축퇴될 수 있다. 에너지 적용 영역(20)은 도 14a 내지 14d에 도시된 형상들과 같이 축퇴된 형상으로 구성될 수 있다. 축퇴된 형상은, 이후에 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 단일의 주파수를 사용하여 다수의 공진 모드들이 여기되는 것을 가능하게 하는데 사용될 수 있다. 즉, 소스에 의해 방출되는 전자기 방사선의 주파수는 일정하게 유지될 수 있으며, 둘 이상의 상이한 공진 모드들이 여기될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 에너지 적용은 동일한 주파수에서 여기 가능한 둘 이상의 모드들 중의 단지 하나만을 여기시키기 위해, 예를 들면, 프로세서(30)에 의해 제어될 수 있다. 이는, 예를 들면, 아래에 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 특정한 모드들을 여기시키고/여기시키거나 거절하도록 방사 요소들을 배치함으로써 실행될 수 있다.
개념상으로, 이와 같은 제어의 결과는 도 3a 및 3b에 예시된다. 도 3a는 미리 결정된 주파수를 사용하여 달성되는 하나의 공진 모드(TE104)를 개념화하지만, 도 3b는 동일한 미리 결정된 주파수를 사용하여 달성되는 제2 및 상이한 공진 모드(TE401)를 개념화한다. 도 3a 및 3b는 각각 TE104와 TE401의 필드 강도를 도시한다. 도 3a 및 3b의 예에서, 주파수가 일정하게 유지되는 동안에, 다른 변수(예를 들면, 에너지를 방출하는 방사 요소의 위상, 상대 진폭, 또는 위치)가 제2 모드를 달성하기 위해 변경되었다.
모드들이 에너지 강도의 예측 가능한 영역들을 나타내기 때문에, 모드를 생성하고 제어하는 능력은 에너지 적용 영역에 가해지는 에너지의 제어를 허용한다.
몇몇의 실시예들에서, 도 3a 및 3b의 모드들은 동시에 적용될 수 있으며, 이 경우에 (또한 “핫 스팟들”로서 언급될 수 있는 더 높은 에너지 구역들을 도시하는) 점선 영역들이 x 축에 대한 상이한 각도로 얻어질 수 있다. 예를 들면, 두 개의 모드들이 같은 진폭으로 적용될 때, 도 3c에 도시된 바와 같은 “대각선” 필드 패턴이 얻어질 수 있다. “대각선” 필드 패턴은 두 개의 모드들(TE104 및 TE401)의 선형 결합이다. 따라서, 만약 도 3a에 도시된 전기 필드 패턴이 E3A로 표시되며, 도 3b에 도시된 전기 필드 패턴이 E3B로 표시되며, 도 3c에 도시된 전기 필드 패턴이 E3C로 표시된다면, E3C=½ E3A + ½ E3B이다. 즉, E3C는 동일한 가중치를 가지는 E3A와 E3B의 합에 의해 얻어질 수 있다. 도 3c는 E3C의 필드 강도들을 도시한다. 만약 가중치들이 상이하다면, 각도도 또한 상이할 수 있다. 만약 가중치들이 적당한 방식으로 시간에 따라 변한다면, 필드 패턴은 에너지 적용 영역에서 회전될 수 있다. 예를 들면, 만약 E3C가 식 E3C = sin(αt) E3A + cos(αt) E3B에 따라 시간에 따라 변경된다면, 필드는 초당 α 회전의 일정한 각 주파수로 회전된다. 필드 패턴의 이와 같은 회전은 시간의 경과에도 일정한 조합을 사용하여 달성될 수 있는 것보다 더 균일한 시간 평균 가열을 에너지 적용 영역에서 달성하는데 유용할 수 있다. 가중치들(sin(αt) 및 cos(αt))을 시간에 따라 변경되지 않는 상수로 대체하는 것은, 예를 들면, 도 3c에 도시된 종류의 요구되는 불균일성을 달성하기 위해 필드 패턴을 고정할 수 있다.
이의 본성에 의해, 전자기 필드는 에너지 적용 영역에서 불균일한 필드 패턴으로 분포되는 경향이 있다. 즉, 에너지 적용 영역에서 전기 필드 강도의 공간적인 분포는 불균일할 수 있다. 필드 패턴은 시간 경과에 따라 공간에서 대체로 안정될 수 있거나, 시간 경과에 따라 알려진 방식으로 공간적으로 변경될 수 있다. 필드 패턴은 “핫 스팟들”로서 여기에서 언급되는 (필드 진폭의 최대값들 또는 최소값들에 상응하는) 상대적으로 높은 진폭의 전기 필드 강도를 가지는 영역들을 초래할 수 있다. 핫 스팟들의 예는 도 4a 내지 4b에서 음영 구역들에 의해 도시된다. 필드 패턴은 또한 여기서 “콜드 스팟들”로서 언급되는 상대적으로 낮은 진폭의 전기 필드 강도(예를 들면, 0 또는 0 근처의 값들)를 가지는 영역들을 초래할 수 있다. 콜드 스팟들의 예는 도 4a 내지 4b에서 비음영 영역들에 의해 도시된다. 도 4a 내지 4b는 핫 스팟들을 명확하고 한정된 경계를 가지는 것으로서 도식적으로 도시하지만, 실제로는 강도가 더 점진적인 방식으로 핫 스팟들과 콜드 스팟들 사이에서 변화된다는 것이 주목된다. 필드 패턴 그 자체는 에너지 적용 영역의 물리적 특성들과 치수들을 포함하는 (이후에 논의되는 바와 같이) 많은 인자들의 함수일 수 있다. 전기 필드 강도의 상대적으로 높은 진폭은 제1 한계값보다 높을 수 있으며 전기 필드 강도의 상대적으로 낮은 진폭은 제2 한계값보다 낮을 수 있다. 제2 한계값은 제1 한계값과 동일하거나 상이할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 한계값보다 낮은 필드 강도가 물체에 에너지를 효과적으로 전달하지 못할 수 있도록 한계값들이 미리 결정될 수 있다. 그러나, 물체에 대한 에너지 전달이 필드 패턴의 구역들과 일치하는 물체의 모든 구역들에서 일어날 수 있고, 필드 패턴이 영이 아닌 필드 강도를 가지고 핫 스팟들과 일치하는 영역들에 한정될 필요가 없다는 것이 주목된다. 물체가 가열되는 정도는, 무엇보다도, 물체가 노출되는 필드의 강도 및 노출의 시간에 좌우될 수 있다. 예를 들면, 제2 한계값은 필드 강도의 최소 값에 가까운 것으로서 선택될 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 용어 “진폭”은 “크기(magnitude)”로 교체 가능하다.
에너지 적용 영역에서, 특정 구역은 몇몇의 필드 패턴들의 상대적으로 높은 진폭의 전기 필드 강도(핫 스팟들) 및 몇몇의 다른 필드 패턴들의 상대적으로 낮은 진폭의 전기 필드 강도(콜드 스팟들)에 의해 커버될 수 있다. 필드 패턴들은 에너지 적용을 목표로 하거나 에너지 적용 영역의 선택된 구역들에 전달하기 위해 선택적으로 선택될 수 있다. 작동 체적에 있는 임의의 두 개의 구역들에 대한 에너지 적용은 각각의 필드 패턴의 높은 필드 강도 및 낮은 필드 강도의 불균일한 분포로 인해 서로로부터 구별될 수 있다. 그러므로, 몇몇의 실시예들에 따라, 소스는 예를 들면, 도 4a 내지 4b에서 비음영 영역들에 의해 도시된 바와 같이, 에너지 적용 영역의 미리 결정된 영역들에 콜드 스팟들을 야기하는 방식으로 전자기 에너지를 가하도록 구성될 수 있다.
도 4a 및 4b에 도시된 바와 같은 모드 캐비티(60)에서, 필드 패턴들은 각각이 높은 진폭들의 강도를 가지는 복수의 영역들(핫 스팟들)(62 및 64)(음영 영역들) 및 낮은 진폭들의 강도를 가지는 영역들(콜드 스팟들; 비음영 영역들)을 가지도록 여기될 수 있다. 다양한 “모드들”은 주어진 모드 캐비티에서 여기될 수 있다. 모드들은 서로로부터 선형 독립이고 서로에 대해 직교하는 공간적인 필드 패턴들의 세트이다. 여기에서 언급된 바와 같이, 만약 에너지 적용 영역에 걸쳐 두 개의 모드들과 관련된 두 개의 필드들의 스칼라 곱의 적분이 영이면 두 개의 필드 패턴들은 서로에 대해 직교한다. 모드 또는 모드들의 조합(즉, 일반적인 필드 패턴)은 전파, 이버네슨트, 및 공진을 포함하는, 임의의 알려진 타입일 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 여기된 필드 패턴은 주 공진 모드들의 조합을 포함한다.
에너지 적용 영역에서 여기될 수 있는 임의의 필드 패턴은 모드들의 선형 결합으로 수학적으로 표시될 수 있다. 모드들은 무한한 수의 이버네슨트 모드들과 유한한 수의 전파 모드들(이들 중의 몇몇은 공진 모드들일 수 있음)을 포함할 수 있다. 일반적으로, 더 적은 전파 모드들이 비모드 캐비티에서보다 모드 캐비티에서 여기될 수 있다. 다시 말해서, 모드 캐비티는 일반적으로 비모드 캐비티보다 더 적은 전파 모드들을 지원할 수 있다. 게다가, 지원된 전파 모드들 중의 몇몇은 공진 모드들일 수 있다. 원래, 이버네슨트 모드들은 필드 패턴을 여기시키는데 사용되는 전체 파워(또는 에너지)로부터 나온 매우 작은 퍼센트의 파워(또는 에너지)를 가지며, 전체 파워(또는 에너지)의 대부분은 전파 모드들에 의해 제공된다.
도 4a 및 4b에서, 물체(66)에만 에너지를 가하고 물체(68)에 에너지를 가하는 것을 회피하려는 욕망으로, 만약 물체들(66 및 68)이 도면들에 도시된 바와 같이 에너지 적용 영역(60)에 배치된다면, 도 4a의 필드 패턴이 선택될 수 있다. 또는, 만약 물체(68)에 에너지를 가하고 물체(66)에 에너지를 가하는 것을 회피하려는 욕망이 있다면, 도 4b의 필드 패턴이 선택될 수 있다.
따라서, 하나의 관점에서, 몇몇 양상들은 에너지 적용 영역 내에 있는 특정한 영역에 가해지는 전기 필드 강도의 진폭을 의도적으로 조절하기 위해 (예를 들면, MSE들을 선택함으로써) 필드 패턴을 의도적으로 선택하는 것을 포함할 수 있다. 물체의 일 부분에 에너지를 가하는 것을 회피하는 것이 요구될 때, 이 부분이 상대적으로 낮은 진폭의 전자기 필드 강도(콜드 스팟들)를 가지는 영역과 정렬될 수 있기 때문에, 이 영역들은 에너지의 제어된 적용을 허용할 수 있다. 또는, 장치는 이 부분에 있는 콜드 스팟들이 덜 가열되게 하기 위해 작동될 수 있다(예를 들면, 이 부분과 정렬된 영역에서 상대적으로 낮은 진폭의 전기 필드 강도를 가지는 전자기 필드가 여기될 수 있다). 예를 들면, 도 4a에 도시된 바와 같은 필드 패턴을 여기시키는 것을 선택함으로써, 물체(68)를 가열하는 것을 회피할 수 있으며, 도 4b에 도시된 바와 같은 필드 패턴을 여기시키는 것을 선택함으로써, 물체(68)을 가열할 수 있다. 따라서, 물체의 일 부분에 에너지를 가하는 것이 요구될 때, 이 부분은 상대적으로 높은 진폭의 전기 필드 강도를 가지는 영역과 정렬될 수 있다.
만약 사용자가 물체(68)보다 물체(66)에 두 배의 양의 에너지를 가하기를 원한다면, 도 4a 및 도 4b의 필드 패턴들이 사용될 수 있으며, 두 개의 패턴들은 이와 같은 시간 및 파워에 대해 적용되며, 시간과 파워의 곱은 도 4b에 도시된 패턴에 대한 것보다 도 4a에 도시된 패턴에 대한 것이 두 배만큼 크다. 예를 들면, 도 4a에 도시된 패턴이 적용되는 시간은 도 4b의 시간의 두 배일 수 있으며, 파워 수준은 동일할 수 있다. 다른 예에서, 도 4a에 도시된 패턴은 (필드들이 물체들(66 및 68)과 겹쳐지는 두 개의 음영 영역들에서 유사한 강도를 가진다고 가정한다면) 동일한 양의 시간 동안 두 배의 파워 수준으로 적용될 수 있다. 만약 필드 강도들이 음영 영역들에서 상이하다면, 강도들의 차이가 고려될 수 있다. 상이한 패턴들의 전자기 필드들이 적용되는 상대적인 강도 및 시간은 도 4a 및 4b의 필드 패턴들을 동시에 또는 순차적으로 여기시킴으로써 제어될 수 있다.
도 1로 되돌아가면, 이는 몇몇의 실시예들에 따라, 물체에 전자기 에너지를 가하기 위한 장치의 개략도이다. 도 1의 장치는 에너지 적용 영역에서 (전자기 필드의 최대값들 및 최소값들에 상응하는 - 핫 스팟) 높은 진폭의 전자기 필드 강도 및 낮은 진폭의 전자기 필드 강도(콜드 스팟)의 분포 및 강도를 제어하도록 구성될 수 있으며, 이에 따라서 특정된 상이한 양의 에너지가 에너지 적용 영역에 있는 임의의 두 개의 (또는 그 이상의) 주어진 영역들에 가해진다. 이와 같은 제어는 (이후에 설명되는 바와 같이) “MSE들”의 선택을 통해 얻어질 수 있다. MSE 선택의 선택권은 에너지 적용 영역의 구역들에서 어떻게 에너지가 분포되는지에(예를 들면, 공간적으로 분포되는지에) 영향을 줄 수 있다. 모드 조건이 충족되지 않을 때, MSE들의 제어를 통해 원하는 에너지 적용 분포를 달성하는 것이 더 어려울 수 있다. 모드 조건이 MSE 제어와 조합하여 사용될 수 있지만, 모드 조건은 또한 심지어 MSE 제어와 함께 사용되지 않더라도 이점을 제공할 수 있다. 이와 반대로, 심지어 모드 조건이 충족되지 않더라도 MSE 제어는 적용될 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 용어 “변조 공간” 또는 “MS”는 에너지 적용 영역에 있는 필드 패턴에 영향을 끼치는 모든 매개변수들 및 이들의 모든 조합들을 전체적으로 가리키는데 사용된다. 몇몇의 실시예들에서, MS는 사용될 수 있는 모든 가능한 구성 요소들 및 (다른 것들에 절대적이거나 상대적인) 이들의 포텐셜 설정들과 구성 요소들과 관련된 조절 가능한 매개변수들을 포함할 수 있다. 예를 들면, MS는 복수의 가변 매개변수들, 안테나들의 수, (만약 변경 가능하다면) 이들의 위치 결정 및/또는 배향, 사용 가능한 대역폭, 모든 사용 가능한 주파수들의 세트 및 이의 임의의 조합들, 파워 설정들, 위상들, 등을 포함할 수 있다. MS는 하나의 매개변수(예를 들면, 단지 주파수에만 또는 단지 위상에만 한정되는 1 차원 MS -- 또는 다른 단일의 매개변수)로부터 두 개의 매개변수들(예를 들면, 동일한 MS 내에서 함께 변하는 주파수 및 진폭) 또는 그 이상까지의 범위에 있는, 임의의 개수의 가능한 가변 매개변수들을 가질 수 있다.
에너지 적용 영역에 관련된 MS들의 예는 에너지 적용 영역의 치수들과 형상 및 에너지 적용 영역이 구성되는 재료들을 포함할 수 있다. 에너지 소스에 관련된 MSE들의 예는 가해진 에너지의 진폭, 주파수, 및 위상을 포함할 수 있다. 방사 요소에 관련된 MSE들의 예는 방사 요소들의 타입, 개수, 크기, 형상, 구성, 배향 및 배치를 포함할 수 있다.
MS와 관련된 각각의 가변 매개변수는 MS 차원으로서 언급된다. 예로서, 도 5는 주파수(F), 위상(φ), 및 진폭(A)으로 표시되는 세 개의 차원을 가지는, 3차원 변조 공간(100)을 도시한다. 즉, MS(100)에서, 전자기파들의 주파수, 위상, 및 진폭은 에너지 적용 중에 변경될 수 있지만, 모든 다른 매개변수들은 미리 결정될 수 있으며 에너지 적용 중에 고정될 수 있다. MS는 또한 단지 하나의 매개변수가 에너지 적용 중에 변경되는 1차원일 수 있거나, 둘 이상의 매개변수가 변경되는 임의의 다른 더 높은 차원일 수 있다.
위에서 추가로 언급된 바와 같이, 용어 “변조 공간 요소” 또는 “MSE”는 MS에서 가변 매개변수들의 특정한 세트의 값들을 가리킬 수 있다. 그러므로, MS는 또한 모든 가능한 MSE들의 집합인 것으로 생각될 수 있다. 예를 들면, 두 개의 MSE들은 복수의 방사 요소들에 공급되는 에너지의 상대적인 진폭들이 서로 다를 수 있다. 예를 들면, 도 5는 3차원 MS(100)에 있는 MSE(101)를 도시한다. MSE(101)는 특정한 주파수(F(i)), 특정한 위상(φ(i)), 및 특정한 진폭(A(i))을 가진다. 이 MSE 변수들 중의 하나가 변해도, 새로운 세트가 다른 MSE를 한정한다. 예를 들면, 비록 단지 위상 구성 요소만이 변하지만, (3 GHz, 30°, 12 V) 및 (3 GHz, 60°, 12 V)는 두 개의 상이한 MSE들이다.
이 MS 매개변수들의 상이한 조합들은 에너지 적용 영역에 걸쳐 상이한 필드 패턴들 및 물체에 대한 상이한 에너지 분포 패턴들에 이르게 할 수 있다. 에너지 적용 영역에서 특정한 필드 패턴을 여기시키기 위해 순차적으로 또는 동시에 실행될 수 있는 복수의 MSE들은 전체적으로 “에너지 전달 스킴”으로서 언급될 수 있다. 예를 들면, 에너지 전달 스킴은 세 개의 MSE들(F(1), φ(1), A(1)), (F(2), φ(2), A(2)), (F(3), φ(3), A(3))로 이루어질 수 있다. 사실상 무한한 수의 MSE들이 있기 때문에, (비록 상이한 MSE들이 아주 유사하거나 심지어 동일한 필드 패턴들을 가끔씩 야기할 수 있지만) 임의의 주어진 에너지 적용 영역에서 사실상 무한한 수의 상이한 필드 패턴들을 초래하는, 사실상 무한한 수의 상이한 에너지 전달 스킴들이 있다. 물론, 상이한 에너지 전달 스킴들의 수는, 부분적으로, 이용 가능한 MSE들의 수의 함수일 수 있다. 본 발명은, 이의 가장 넓은 의미에서, 임의의 특정한 수의 MSE들 또는 MSE 조합들에 한정되지 않는다. 오히려, 사용될 수 있는 옵션들의 수는, 의도된 사용, 원하는 제어의 수준, 하드웨어 또는 소프트웨어 분해능 및 비용과 같은 인자들에 의존하여, 적게는 두 개로부터 설계자가 원하는 만큼 많을 수 있다. 예를 들면, 에너지 적용 영역에서 필드 패턴의 더 섬세한 설계를 허용할 수 있는, 다수의 상이한 필드 패턴들을 여기시키는 것은 다수의 MSE들을 필요로 할 수 있다. 이와 같은 경우에, 적어도 3개의 MSE들, 예를 들면, 3개, 4개, 또는 5개의 MSE들이 요구될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, MSE들의 수는 매우 많을 수 있지만, 이들 중의 단지 몇몇만이 여기에서 사용될 수 있다. 예를 들면, 400개의 상이한 주파수들이 이용 가능할 수 있으며, 이들 중의 단지 5개만이 주어진 에너지 적용 사이클에서 사용될 수 있다. 이 5개의 주파수들은, 예를 들면, 에너지 적용 영역에서 상이한 공진 모드들의 여기를 야기하는 MSE들일 수 있다.
여기에서 사용되는 바와 같이, 용어 “에너지 적용 사이클”은 에너지 적용이 시작되는 순간에서부터 이것이 종료되는 순간까지, 예를 들면, 전자기 에너지 소스가 켜진 때로부터 이것이 꺼질 때까지 경과된 시간일 수 있는, 에너지 적용 과정 중에 반복적으로 일어날 수 있는 임의의 시간일 수 있다. 예를 들면, 에너지 적용 사이클은 특정한 MSE가 적용되는 시간일 수 있다. 다른 예에서, 에너지 적용 사이클은 MSE들의 그룹이 적용되는 시간일 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 에너지 적용 사이클은 MSE 스윕의 시작과 함께 시작될 수 있으며 동일한 스윕의 종료와 함께 종료될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 에너지 적용 사이클은 이 시간 중에 에너지가 연속적으로 또는 불연속적으로 가해지는, 에너지 적용 영역으로부터 나온 피드백의 두 개의 판독들 사이의 시간일 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 에너지 적용 사이클은 약 1분보다 짧은 시간을 가질 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 에너지 적용 사이클은 약 1초보다 짧은 시간을 가질 수 있다. 에너지 적용 사이클의 시간은 원하는 에너지 전달 스킴에 따라 선택될 수 있다. 에너지 적용 사이클 중에, 프로세서는 에너지 적용 영역에 있는 구역에 가해지는 에너지의 양을 변경하기 위해 파워, 적용 시간, 또는 이들의 조합을 변경할 수 있다. 다른 예에서, 프로세서는 구역에 가해지는 에너지의 양을 변경하기 위해 MSE들의 세트를 변경할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 적어도 하나의 프로세서는 에너지 적용 사이클 중에 여러 번에 걸쳐 에너지 적용 영역에 에너지를 가하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 다수의 MSE들이 에너지 적용 사이클 중에 미리 결정된 양의 에너지 전달을 달성하도록 구역들의 그룹에 에너지를 가하기 위해 선택될 수 있다. 이 MSE들에 상응하는 필드 패턴들은 서로 겹쳐질 수 있다. 이런 경우에, 겹쳐진 구역은 다수의 MSE들이 적용될 때 다수의 에너지 적용을 받아들일 수 있다.
본 발명의 장치 또는 방법은 프로세서의 사용을 포함할 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 용어 “프로세서”는 하나 이상의 명령들을 실행하는 전기 회로를 포함할 수 있다. 예를 들면, 이와 같은 프로세서는 하나 이상의 집적 회로들, 마이크로칩들, 마이크로컨트롤러들, 마이크로프로세서들, 모든 또는 일부분의 중앙 처리 유닛(CPU), 그래픽 처리 유닛(GPU), 디지털 신호 프로세서들(DSP), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 명령들을 실행시키거나 논리 작업들을 실행하는데 적당한 다른 회로를 포함할 수 있다.
프로세서에 의해 실행되는 명령들은, 예를 들면, 프로세서에 미리 탑재될 수 있거나 RAM, ROM, 하드 디스크, 광학 디스크, 자기 매체, 플래시 메모리, 다른 영구적이거나, 고정되거나 휘발성 메모리와 같은 별도의 메모리 유닛, 또는 프로세서에 명령들을 제공할 수 있는 임의의 다른 메커니즘에 저장될 수 있다. 프로세서(들)는 특정한 용도를 위해 주문 제작될 수 있거나, 범용의 용도를 위해 구성될 수 있으며 상이한 소프트웨어 명령들을 실행함으로써 상이한 기능들을 실행할 수 있다.
만약 둘 이상의 프로세서가 사용된다면, 모두가 유사한 구조를 가질 수 있거나, 이들은 서로 전기적으로 연결되거나 연결되지 않은 상이한 구조들을 가질 수 있다. 이들은 별도의 회로들일 수 있거나 단일의 회로에 통합될 수 있다. 둘 이상의 프로세서가 사용될 때, 이들은 독립적으로 또는 협력하여 작동되도록 구성될 수 있다. 이들은 전기적으로, 자기적으로, 광학적으로, 음향적으로, 기계적으로, 무선으로 또는 적어도 하나의 신호가 이들 사이에 통신되는 것을 허용하는 임의의 다른 방식으로 연결될 수 있다.
단일 또는 다수의 프로세서가 소스를 조절하는 단일 목적을 위해 제공될 수 있다. 또는, 다른 기능들을 제공하는 것에 추가하여 소스를 조절하는 기능을 가지는 단일 또는 다수의 프로세서가 제공될 수 있다. 예를 들면, 소스를 조절하는데 사용되는 동일한 프로세서(들)는 또한 소스 이외의 구성요소들에 추가적인 제어 기능들을 제공하는 제어 회로에 통합될 수 있다.
현재 개시된 실시예들과 일치하게, 프로세서는 에너지 적용 영역에서 물체에 복수의 전자기 필드 패턴들을 적용하도록 구성될 수 있다. 용어 “필드 패턴”은 에너지 적용 영역에서 전기 필드 강도의 공간적인 분포를 가리킬 수 있다. 필드 패턴은 시간의 경과에 따라 공간에서 대체로 안정적일 수 있거나, 시간의 경과에 따라 알려진(또는 알려지지 않은) 방식으로 공간적으로 변경될 수 있다. 에너지가 분포되는 패턴은 에너지 적용 영역의 물리적 특성들, 에너지 소스의 제어 가능한 양상들, 및/또는 방사 요소들의 타입, 구성, 배향, 및 배치의 함수일 수 있다. 게다가, 에너지가 분포되는 패턴은 필드 변경 구조들(예를 들면, 필드 조절 요소들, 유전체 렌즈들, 및/또는 적재물들)의 존재와 같은 다른 변수들에 의해 영향을 받을 수 있다. 필드 조절 요소는 전자기 필드들을 교란시키는 것으로 알려진, 재료로 만들어진 임의의 요소일 수 있다. 예를 들면, 금속, 다른 도체, 유전체, 금속들을 가지는 유전체 적재물, 등이다. 몇몇의 실시예들에서, 물체는 필드 조절 요소로서 기능을 할 수 있다. 필드 조절 요소는 또한 (예를 들면, 하나 이상의 방사 요소들로부터 물체로 전자기 에너지를 선택적으로 유도하는 방식으로) 에너지 적용 영역에서 여기되는 필드에 영향을 끼치기 위해 제어될 수 있는, 임의의 요소를 가리킬 수 있다.
임의의 주어진 에너지 적용 영역에 대해, 알려진 필드 패턴들의 세트는, 예를 들면, 주파수, 위상, 및/또는 진폭이나 하나 이상의 에너지 소스들을 변경하거나; 하나 이상의 방사 요소들의 타입, 구성, 개수 및/또는 배치를 변경하거나; FAE들(필드 조절 요소들)을 조절하거나; 유전체 렌즈들을 조절함으로써; 또는 다른 수단에 의해 달성될 수 있다.
몇몇의 실시예들에 따라, 적어도 하나의 프로세서는 에너지 적용 영역에서 제1 구역에 제1의 미리 결정된 양의 에너지 및 제2 구역에 제2의 미리 결정된 양의 에너지를 가하기 위해 소스를 조절하도록 구성될 수 있다. 제1 및 제2의 미리 결정된 양의 에너지는 임의의 0이 아닌 양의 에너지일 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 제1 및 제2의 미리 결정된 양의 에너지는 서로 상이하다.
여기서, 그리고 본 발명 및 청구항들의 다른 곳에서, 프로세서가 목적을 달성하기 위해 실행되도록 구성될 때, 프로세서의 작동은 적어도 몇몇의 실시예들에서 또는 적어도 얼마간의 작동 시간에 이 목적을 달성한다. 따라서, 몇몇의 실시예들에서, 적어도 하나의 프로세서는 에너지 적용 영역에서 제1의 0이 아닌 양의 에너지가 제1 구역에 전달되고 제2의 0이 아닌 양의 에너지가 제2 구역에 전달되도록 소스를 조절하도록 구성될 수 있으며, 여기서 제1 및 제2의 양은 상이하다.
제1의 양의 에너지와 제2의 양의 에너지 사이의 차이는 클 수 있으며, 예를 들면, 에너지의 양들 중의 하나가 적어도 20%까지 제2의 양보다 더 클 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 이 차이는 적어도 30%, 적어도 50%, 또는 적어도 100%이다. 몇몇의 실시예들에서, 이 차이는 위에서 인용된 차이들보다 크거나 중간에 있다.
예로서, 그리고 이후에 여기에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 핫 스팟들로서 언급되는, 에너지 강도의 알려진 영역들을 가지는 필드 패턴들이 선택될 수 있다. 따라서, 에너지 적용 영역에서 구역과 핫 스팟을 정렬함으로써, 그리고 이 구역에서 핫 스팟을 가지는 EM파를 넘는 특정한 양의 에너지를 가함으로써, 제1의 0이 아닌 특정된 양의 에너지가 제1 구역에 가해질 수 있다. 상이한 핫 스팟 위치를 가지는 다른 필드 패턴이 선택될 때, 제2 필드 패턴은 제2 구역에 제2의 특정된 0이 아닌 양의 에너지의 적용을 초래할 수 있다. 그리고, 또한 여기에서 설명되는 바와 같이, 상이한 MSE들 및/또는 MSE들의 조합들이 상이한 구역들에 상이한 특정된 양의 에너지를 가하기 위해 선택될 수 있다. 다른 경우에, 가해진 에너지의 양의 제어가 특정한 필드 패턴들이나 MSE들의 선택, 및/또는, 예를 들면, 파워 수준, 파워가 특정한 조건 중에 가해지는 시간의 제어, 또는 위의 것들의 조합들을 통해 달성될 수 있다. 프로세서는 원하는 에너지 전달 스킴을 달성하기 위해 이와 같은 선택들을 할 수 있다.
용어 “구역”은 셀, 하위 체적, 하위 구획, 별개의 하위 공간, 또는 어떻게 서브세트가 구분되는지에 관계없는, 에너지 적용 영역의 임의의 서브세트와 같은 에너지 적용 영역의 임의의 부분을 포함할 수 있다. 하나의 특정한 예에서, 에너지 적용 영역은 두 개의 구역들을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 에너지 적용 영역은 둘 이상의 구역들을 포함할 수 있다. 구역들은 서로 겹쳐질 수 있거나 겹쳐지지 않을 수 있으며, 각각의 구역의 크기는 같을 수 있거나 같지 않을 수 있다.
그 대신에 또는 이에 추가하여, 적어도 하나의 프로세서는 제1 구역과 제2 구역의 위치를 미리 결정하도록 구성될 수 있다. 이는, 예를 들면, 이 영역에서 물체의 위치에 대한 정보를 제공하는, 에너지 적용 영역으로부터 나온 반사 피드백을 통해 일어날 수 있다. 다른 실시예들에서, 이는 이미징을 통해 달성될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 이는 장치를 작동시키는 사용자에 의해 제공되는 하나 이상의 입력들에 의해 달성될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 구역들은 물체의 상이한 부분들에 상응할 수 있으며, 상이한 목표 양의 전자기 에너지가 물체의 이런 상이한 부분들에 가해질 수 있다. 각각의 구역에서 실제로 소산되는 에너지의 양은 이 구역에서의 필드 강도 및/또는 이 특정한 구역에서 물체의 상응하는 부분의 흡수 특성에 의존할 수 있다. 용어 “소산되는” 및 “흡수되는”은 여기에서 교체 가능하게 사용된다. 그 대신에 또는 이에 추가하여, 미리 결정된 위치들은 에너지 적용 영역에 있는 물체에 관계없이 알려진 구조의 필드 패턴의 함수일 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 제1 구역과 제2 구역의 위치들은 또한 사용자 또는 적어도 하나의 프로세서 이외의 장치에 의해 미리 결정될 수 있다.
두 개의 구역들은 에너지 적용 영역에서 서로에 인접하게 위치될 수 있다. 예를 들면, 에너지 적용 영역은 물체 또는 물체의 일부분에 의해 점유되는 구역, 및 이 물체 또는 그 일부분과 구별되는 영역을 한정하는 다른 구역을 포함할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 이 두 개의 구역들은 서로에 인접할 수 있으며 경계에 의해 분리될 수 있다. 예를 들면, 제1 구역은 가열되는 젤리 도넛 내부일 수 있으며, 제2 구역은 젤리 도넛의 외부일 수 있다. 다른 예에서, 에너지 적용 영역은 물체 내에서 상이한 에너지 흡수 특성을 가지는 두 개의 구역들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 구역은 젤리 도넛의 내측에 있는 대부분의 잼을 포함할 수 있으며, 제2 구역은 대부분의 페이스트리를 포함할 수 있다. 이들의 상이한 에너지 흡수 특성 때문에, 이 두 개의 구역들에서 상이한 전기 필드 강도를 가지는 필드 패턴들을 여기시키는 것이 유익할 수 있다. 두 개의 구역들의 에너지 흡수 특성들과 국부적인 필드 강도들의 차이에 근거하여, 각각의 구역들에서 소산된 에너지가 미리 결정될 수 있다. 따라서, 소산된 에너지는 에너지를 가하기 위한 적당한 에너지 전달 스킴을 구성하기 위해 MSE들을 선택하고 제어함으로써, 물체에 있는 상이한 영역들에 걸쳐, 원할 때에, 대체로 동일하거나 상이하게 만들어질 수 있다.
MSE 선택은 어떻게 에너지가 에너지 적용 영역의 구역들에서 분포되는지에 영향을 끼칠 수 있다. 에너지 적용 영역에 있는 상이한 미리 결정된 구역들에 상이한 목표 양의 전자기 에너지를 가하기 위해, 프로세서는 에너지 적용 영역에 있는 특정한 미리 결정된 구역에 에너지를 향하게 하는 필드 패턴을 달성하도록 하나 이상의 MSE들을 제어할 수 있다. 정상파들을 초래하는 MSE들의 선택은 이전에 설명된 바와 같이, 정상파들이 예측 가능하고 분명히 한정된 “고강도 구역들”(핫 스팟들)과 “저강도 구역들”(콜드 스팟들)을 보여주는 경향이 있기 때문에 제어의 추가된 척도를 제공할 수 있으며, 여기서 고강도 구역은 저강도 구역과 쉽게 구별 가능한 에너지 집중을 보여줄 수 있다. 핫 스팟들의 예는 도 4a 내지 4d의 음영 구역들에 의해 도시된다. 콜드 스팟들의 예는 도 4a 내지 4d의 비음영 영역들에 의해 도시된다. 용어 “콜드 스팟”은 반드시 가해진 에너지의 완전한 부재를 필요로 하지는 않는다는 것이 이해되어야 한다. 오히려, 이는 또한 핫 스팟들과 비교하여 감소된 강도의 영역들을 가리킬 수 있다. 즉, 고강도 구역들에서, 필드 강도의 진폭은 저강도 구역들에 있는 필드 강도의 진폭보다 높다. 그러므로, 고강도 구역에서 파워 밀도는 저강도 구역에서 파워 밀도보다 크다. 공간적인 위치의 파워 밀도 및 필드 강도는 이 위치에 배치된 물체에 전자기 에너지를 전달하거나 가하는 능력과 관련된다. 따라서, 에너지 전달 또는 전송 속도는 저강도 구역에서보다 고강도 구역에서 더 높다. 다시 말해서, 에너지 전달 또는 전송은 고강도 구역에서 더 효과적이다. 따라서, 에너지 적용 영역에 있는 고강도 구역들 및/또는 저강도 구역들을 제어함으로써, 프로세서는 특정한 공간적인 위치에의 에너지의 전달 또는 적용을 제어할 수 있다. 고강도 및 저강도 구역들의 이와 같은 제어는 MSE들의 제어에 의해 달성될 수 있다.
게다가, 몇몇의 실시예들에서, MSE는 MSE에 의해 야기되는 에너지 적용 영역에서의 에너지 여기를 특징짓는 핫 스팟 및 콜드 스팟의 위치에 따라 선택될 수 있다. 예를 들면, 몇몇의 실시예들에서, 전자기 에너지의 소스를 통해 그리고 적어도 하나의 고강도 구역과 적어도 하나의 저강도 구역을 각각 가지는 복수의 필드 패턴들을 사용하여 에너지 적용 영역에서 물체에 전자기 에너지를 가하기 위한 장치가 제공된다. 위에서 설명된 바와 같이, 고강도 구역들과 관련된 필드 강도들은 저강도 구역들과 관련된 필드 강도들보다 높다.
장치는 두 개의 필드 패턴들을 식별하도록 구성되는, 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 제1 필드 패턴은 물체의 공간적인 위치의 제1 영역 및/또는 에너지 적용 영역의 제1 영역에 상응하는 제1 고강도 구역을 가질 수 있다. 제2 필드 패턴은 물체의 공간적인 위치의 제2 영역 및/또는 에너지 적용 영역의 제2 영역에 상응하는 제2 고강도 구역을 가질 수 있다. 제1 또는 제2 영역들은 상호 배타적일 수 있다.
제1 및 제2 필드 패턴들의 식별은, 예를 들면, 어떤 필드 패턴들이 영역들 중의 하나에 위치되는 핫 스팟을 가지는지를 결정하기 위해, 이용 가능한 MSE들 중의 하나에 의해 여기 가능한 각각의 필드 패턴들과 연관된 공간적인 에너지 분포들을 두 개의 영역들의 공간적인 위치와 비교함으로써 실행될 수 있다. 추가적으로 또는 그 대신에, 식별은 주어진 필드 패턴들로부터, 원하는 바와 같이 위치되는 핫 스팟들을 가지는 하나를 선택하는 것을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 식별은 소프트웨어 명령 또는 명령들에 의해 결정된 필드 패턴을 선택하는 것을 포함할 수 있다.
물체의 공간적인 위치는 프로세서에 의해 결정될 수 있다. 예를 들면, 프로세서는 에너지 적용 영역에 있는 물체의 공간적인 위치를 가리키는 정보를 결정하도록 구성될 수 있다.
프로세서는 제1 영역과 제2 영역에 에너지를 가하기 위해 에너지 적용 영역에 제1 필드 패턴과 제2 필드 패턴을 적용하는 소스를 제어하도록 추가로 구성될 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 전자기 에너지의 소스를 통해 그리고 각각 적어도 하나의 고강도 구역과 적어도 하나의 저강도 구역을 가지는 복수의 필드 패턴들을 사용함으로써 에너지 적용 영역에 있는 물체에 전자기 에너지를 가하기 위한 장치가 제공되며, 여기서 고강도 구역들과 관련된 필드 강도들은 저강도 구역들과 관련된 필드 강도들보다 높다. 장치는 에너지 적용 영역의 제1 영역에 상응하는 제1 고강도 구역을 가지는 제1 필드 패턴을 식별하고; 제1 영역과 상이한, 에너지 적용 영역의 제2 영역에 상응하는 제2 고강도 구역을 가지는 제2 필드 패턴을 식별하고, 제1 영역과 제2 영역은 물체의 적어도 일부분에 적어도 부분적으로 겹쳐지고; 제1 영역과 제2 영역에 에너지를 가하기 위해 제1 필드 패턴과 제2 필드 패턴을 적용하기 위해서 소스를 제어하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
프로세서는 제1 영역에 가해진 에너지의 양이 제2 영역에 가해진 에너지의 양과 다르도록 소스를 제어하기 위해 구성될 수 있다. 그 대신에 또는 이에 추가하여, 프로세서는 제1 영역에서 흡수되거나 소산된 에너지가 제2 영역에서 흡수되거나 소산된 에너지와 대체로 동일하도록 (제1 및 제2 영역들에서 흡수되거나 소산된 에너지는 20% 미만, 예를 들면, 10% 미만으로 상이하도록) 소스를 제어하기 위해 구성될 수 있다.
제어 가능한 MSE 변수들은 전달된 전자기파의 진폭, 위상, 및 주파수; 각각의 방사 요소의 위치, 배향, 및 구성; 또는 임의의 이 매개변수들의 조합이나, 필드 패턴에 영향을 끼칠 수 있는 다른 매개변수들 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 예시적인 프로세서(30)는 파워 공급장치(12), 변조기(14), 증폭기(16), 및 방사 요소들(18)와 같은 다양한 구성요소들에 전기적으로 연결될 수 있다. 파워 공급장치(12), 변조기(14), 증폭기(16), 및 방사 요소들(18) 중의 하나 이상이 소스의 구성요소일 수 있다. 프로세서(30)는 하나 이상의 이런 구성요소들을 조절하는 명령을 실행하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 프로세서(30)는 파워 공급장치(12)에 의해 공급된 파워의 수준을 조절할 수 있다. 프로세서(30)는 또한, 예를 들면, 증폭기에 있는 하나 이상의 트랜지스터들을 스위칭함으로써 증폭기(16)의 증폭 비율을 조절할 수 있다. 그 대신에 또는 이에 추가하여, 프로세서(30)는 증폭기가 원하는 파형을 출력하도록 증폭기(16)의 펄스 폭 변조 제어를 실행할 수 있다. 프로세서(30)는 변조기(14)에 의해 실행되는 변조들을 조절할 수 있으며, 그 대신에 또는 이에 추가하여 전기 기계 장치를 통해서와 같이, 각각의 방사 요소(18)의 위치, 배향, 및 구성 중 적어도 하나를 조절할 수 있다. 이와 같은 전기 기계 장치는 하나 이상의 방사 요소들(18)의 배향이나 위치를 회전시키거나, 선회시키거나, 시프팅하거나, 슬라이딩하거나 또는 그렇지 않으면 변경하는 모터 또는 다른 움직일 수 있는 구조를 포함할 수 있다. 프로세서(30)는 이 영역에 있는 필드 패턴을 변경하기 위해, 에너지 적용 영역에 위치되는 임의의 필드 조절 요소들을 조절하도록 추가로 구성될 수 있다. 예를 들면, 필드 조절 요소들은 방사 요소로부터 전자기 에너지를 선택적으로 유도하거나, 리시버로서 작동하는 하나 이상의 다른 방사 요소들에 대한 연결을 감소시키기 위해 트랜스미터로서 작동하는 방사 요소를 동시에 매칭하도록 구성될 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 위상 변조기는, AC 파형의 위상이 일련의 시간들의 각각 동안 일정한 도수로(예를 들면, 10도) 증가되도록, 방사 요소에 의해 방출되는 AC 파형에 대한 시간 지연의 미리 결정된 시퀀스를 실행하기 위해 제어될 수 있다. 그 대신에 또는 이에 추가하여, 프로세서는 에너지 적용 영역으로부터 나온 피드백에 근거하여 파형을 동적으로 그리고/또는 적응적으로 변조할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(30)는 캐비티(20)로부터 받은 전자기 에너지의 양을 지시하는, 검출기(40)로부터 나온 아날로그 또는 디지털 피드백 신호를 수신하도록 구성될 수 있으며, 프로세서(30)는 수신된 피드백 신호에 근거하여 다음 시간 동안 위상 변조기에서 시간 지연을 동적으로 결정할 수 있다.
프로세서는 또한 에너지 적용 영역에 공급되는 적어도 하나의 전자기파의 주파수를 변경하기 위해 주파수 변조기를 조절하도록 구성될 수 있다. 이와 같은 주파수 변조기는 AC 파형의 주파수를 조절하도록 구성될 수 있다. 예로서, 주파수 변조기는 도 6a에 개략적으로 도시된 발진기(22)와 같은 반도체 발진기일 수 있으며, 미리 결정된 주파수로 진동하는 AC 파형을 발생시키도록 구성될 수 있다. 미리 결정된 주파수는 입력 전압, 전류, 또는 다른 아날로그 또는 디지털 신호 또는 신호들과 관련될 수 있다. 예를 들면, 전압이 제어되는 발진기는 입력 전압에 비례하는 주파수들에 있는 파형들을 발생시키도록 구성될 수 있다.
몇몇의 실시예들과 일치하게, 프로세서(30)는 시간에 따라 변하는 주파수들의 AC 파형들을 발생시키기 위해 발진기(22)를 조절하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 발진기(22)는 사인파 신호(cos[ω(t)·t])를 발생시킬 수 있다. AC 신호는 증폭기(24)에 의해 증폭될 수 있으며, 방사 요소들, 예를 들면, 안테나들(32 및 34)이, 캐비티(20)에서 주파수 변조 전자기파들을 여기하게 할 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 프로세서(30)는 미리 결정된 주파수 대역 내에 있는 다양한 주파수들로 진동되는 AC 파형들을 발생시키기 위해 발진기(22)를 조절하도록 구성될 수 있다. 선택적으로, 발진기(22)는 순차적으로 파형들을 발생시키기 위해 조절될 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 미리 결정된 주파수 대역은 작동 주파수 대역을 포함할 수 있으며, 프로세서는 주파수들의 서브세트를 포함하는, 작동 주파수 대역의 일 부분의 내에 있는 주파수들에 있는 에너지의 적용을 야기하도록 구성될 수 있다. 작동 주파수 대역의 일 부분은, 전체적으로, 이들이 원하는 목표를 달성하기 때문에 선택된 주파수들의 집합일 수 있으며, 만약 이 서브세트가 목표를 달성한다면 이 대역에 있는 다른 주파수들을 사용할 필요가 감소된다. 일단 작동 주파수 대역(또는 이의 일 부분)이 식별된다면, 프로세서는 이런 작동 주파수 대역 또는 이의 일 부분에 있는 각각의 주파수에 있는 파워를 순차적으로 가할 수 있다. 이런 순차적인 과정은 “주파수 스위핑(frequency sweeping)”으로서 언급될 수 있다. 이와 같은 실시예들에서, 각각의 주파수는 공급 스킴(예를 들면, MSE들의 특정한 선택)과 관련될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 검출기(40)에 의해 제공되는 피드백 신호에 근거하여, 프로세서(30)는, 예를 들면, 주파수 대역으로부터 나온 하나 이상의 주파수들을 포함하는, 에너지 전달 스킴을 선택하고, 선택된 에너지 전달 스킴에 따라 이 선택된 주파수들에 있는 AC 파형들을 순차적으로 그리고/또는 동시에 발생시키기 위해 발진기(22)를 조절하도록 구성될 수 있다.
그 대신에 또는 이에 추가하여, 프로세서(30)는 피드백 신호에 근거하여, 안테나들(32 및 34)을 통해 가해진 에너지의 양을 조절하기 위해 증폭기(24)를 조절하도록 구성될 수 있다. 몇몇의 실시예들과 일치하게, 검출기(40)는 특정한 주파수에 있는 에너지 적용 영역으로부터 반사되는 에너지의 양을 검출할 수 있으며, 프로세서(30)는 반사되는 에너지가 높을 때 이 주파수에 있는 가해진 에너지의 양이 높아지게 하도록 구성될 수 있다. 즉, 프로세서(30)는 이 주파수에 있는 반사된 에너지가 높을 때 하나 이상의 안테나들이 더 긴 시간에 걸쳐서 특정한 주파수에 있는 에너지를 가하게 하도록 구성될 수 있다. 또는, 프로세서(30)는 이 주파수에 있는 반사된 에너지가 낮을 때 하나 이상의 안테나들이 더 긴 시간에 걸쳐서 특정한 주파수에 있는 에너지를 가하게 하도록 구성될 수 있다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 몇몇의 실시예들은 상이한 주파수들의 AC 파형들을 발생시키기 위한 발진기들(22 및 26)과 같은 둘 이상의 EM 에너지 발생 구성요소를 가지는 소스를 포함할 수 있다. 별도로 발생된 AC 파형들은 각각 증폭기(24 및 28)에 의해 증폭될 수 있다. 따라서, 임의의 주어진 시간에, 안테나들(32 및 34)은 캐비티(20)에 두 개의 상이한 주파수들에 있는 전자기파들을 동시에 가하게 할 수 있다. 이 두 개의 주파수들 각각은 시간에 따라 변할 수 있다. 도 6b는 예시적인 목적만을 위해 두 개의 발진기들을 도시하며, 셋 이상의 발진기들(및/또는 셋 이상의 증폭기들 및/또는 셋 이상의 안테나들)이 사용될 수 있다고 생각된다.
몇몇의 실시예들에서, 프로세서는 에너지 적용 영역에 공급되는 두 개의 전자기파들 사이의 위상 차이를 변경하기 위해 위상 변조기를 조절하도록 구성될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 전자기 에너지의 소스는 복수의 위상들에 있는 전자기 에너지를 공급하도록 구성될 수 있으며, 프로세서는 복수의 위상들의 서브세트에 있는 에너지의 적용을 야기하도록 구성될 수 있다. 예로서, 위상 변조기는 도 6c에 도시된 위상 시프터(54)와 같은 위상 시프터를 포함할 수 있다. 위상 시프터(54)는, 예를 들면, 0 내지 360도 사이로, AC 파형의 위상을 지체시키는, 캐비티(20)의 내에서 제어 가능한 방식으로 AC 파형의 시간 지연을 야기하도록 구성될 수 있다. 위상 시프터(54)는 연속 가변 위상 시프트 또는 시간 지연을 제공하도록 구성되는 아날로그 위상 시프터를 포함할 수 있거나, 위상 시프터(54)는 별개의 세트의 위상 시프트들 또는 시간 지연들을 제공하도록 구성되는 디지털 위상 시프터를 포함할 수 있다.
도 6c에 도시된 것과 같은 몇몇의 실시예들과 일치하게, 분할기(52)가 발진기(22)에 의해 발생된 AC 신호를 두 개의 AC 신호들(예를 들면, 분할된 신호들)로 분할하기 위해 제공될 수 있다. 프로세서(30)는 분할된 신호들 사이의 위상 차이가 시간에 따라 변경될 수 있도록 다양한 시간 지연을 순차적으로 야기하기 위해 위상 시프터(54)를 조절하도록 구성될 수 있다. 이 순차적인 과정은 “위상 스위핑”으로서 언급될 수 있다. 앞서 설명된 주파수 스위핑과 유사하게, 위상 스위핑은 원하는 에너지 적용 목표를 달성하기 위해 선택되는 위상들의 작동 서브세트를 포함할 수 있다.
주파수들 및 위상들의 서브세트들이 선택되고 스위핑될 수 있으므로, MSE들의 서브세트들도, 예를 들면, 원하는 에너지 적용 목표를 달성하기 위해 선택되고 스위핑될 수 있다. 더 일반적으로, 프로세서(30)는 다양한 MSE들에서, 예를 들면, 다양한 주파수들, 위상들, 진폭들, 및/또는 방사 요소들의 선택들에서 파형들을 순차적으로 발생시키기 위해 소스를 조절하도록 구성될 수 있다. 이와 같은 순차적인 과정은 여기서 “MSE 스위핑”으로서 언급된다. 순차적으로 스위핑된 MSE들은 반드시 서로 관련될 필요는 없다. 오히려, 이들의 MSE 변수들은 MSE들 사이에 상당히 상이할 수 있다(또는 논리적으로 관련될 수 있다). 몇몇의 실시예들에서, MSE 변수들은 아마도 이들 사이의 관련이 없이, MSE들 사이에 상당히 상이할 수 있다. 그러나, 전체적으로, 작동 MSE들의 그룹은 원하는 에너지 적용 목표를 달성한다.
프로세서는 에너지 적용 영역에 공급되는 적어도 하나의 전자기파의 진폭을 변경하기 위해 진폭 변조기를 조절하도록 구성될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 전자기 에너지의 소스는 복수의 진폭들에 있는 전자기 에너지를 공급하도록 구성될 수 있으며, 프로세서는 복수의 진폭들의 서브세트에 있는 에너지의 적용을 야기하도록 구성될 수 있다. 예로서, 진폭 변조기는 다른 변조 신호로 반송파의 진폭을 조절하도록 구성되는 도 6d에 도시된 믹서(42)와 같은 믹서 회로를 포함할 수 있다. 예를 들면, 발진기(22)는 더 높은 주파수 AC 신호를 발생시키도록 구성될 수 있으며, 발진기(26)는 더 낮은 주파수 AC 신호를 발생시키도록 구성될 수 있다. 두 개의 AC 신호들은 믹서(42)에 의해 더 높은 주파수로 진동하는 하나의 AC 신호로 혼합될 수 있으며, 혼합된 AC 신호의 진폭은 더 낮은 주파수 AC 신호에 따라 변경될 수 있다. 예를 들면, 만약 더 높은 주파수 신호가 사인파 신호(cos[ω1·t])이며, 더 낮은 주파수 신호가 다른 사인파 신호(cos[ω2·t])라면, 혼합된 신호는 cos[ω1·t] cos[ω2·t]가 될 수 있다. 혼합된 신호는 그 다음에 증폭기(44)에 의해 증폭될 수 있으며, 그 결과로 안테나들(32 및 34)은 증폭된 파형에 있는 전자기파를 가할 수 있다.
몇몇의 실시예들과 일치하게, 진폭 변조기는, 예를 들면, 도 6e에 도시된 바와 같은 위상 시프터들(54 및 56)과 같은 하나 이상의 위상 시프터들을 포함할 수 있다. 몇몇의 실시예들에 따라, 진폭 변조는 둘 이상의 위상 시프트 전자기파들을 조합함으로써 실행될 수 있다. 예를 들면, 분할기(52)는 발진기(22)에 의해 발생된 AC 신호를 사인파들(cos[ωt])과 같은 두 개의 AC 신호들로 분할할 수 있다. 이들이 단일 신호로부터 분할되기 때문에, 두 개의 분할된 AC 신호들은 대체로 동일한 주파수들을 공유할 수 있다. 하나의 분할된 AC 신호는 위상(α)에 대해 위상 시프터(54)에 의해 시프팅될 수 있으며, 그 결과로 AC 신호는 cos[ωt+α]가 된다. 다른 분할된 AC 신호는 위상(-α)(또는 동등하게 360°-α)에 대해 위상 시프터(56)에 의해 시프팅될 수 있으며, 그 결과로 AC 신호는 cos[ωt-α]가 된다.
도 6e에 도시된 바와 같이, 위상 시프트된 AC 신호들은 증폭기들(24 및 28) 각각에 의해 증폭될 수 있으며, 이 방식으로 안테나들(32 및 34)은 공유된 AC 파형을 가지는 전자기파들을 여기시키게 될 수 있다. 안테나들(32 및 34)은 서로로부터 떨어진 미리 결정된 거리에 배치될 수 있으며, 그 결과로 안테나들에 의해 여기된 두 개의 전자기파들은 삼각함수의 공식(cos[ωt-α]+ cos[ωt+α]= 2cos(α) cos(ωt))에 따라, 진폭 변조파를 형성할 수 있다. 제공된 다른 예들과 마찬가지로, 도 6e는 예시적이다. 하나, 둘, 또는 그 이상의 위상 시프터들이 다른 실시예들에 유사한 원리들을 적용하는데 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
몇몇의 실시예들에서, 소스는 복수의 방사 요소들을 통해 전자기 에너지를 공급하도록 구성될 수 있으며, 프로세서는 적어도 두 개의 방사 요소들에 상이한 진폭들을 가지는 에너지를 동시에 공급하기 위해 소스를 조절하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 6e는 두 개의 안테나들(32 및 34)이 캐비티(20)에 전자기 에너지를 가하는데 사용될 수 있다는 것을 도시한다. 발진기(22)는 분할기(52)에 의해 분할되고, 위상 시프터들(54 및 56)에 의해 위상 시프팅되며, 두 개의 증폭기들(24 및 28)에 의해 개별적으로 증폭되는 신호를 출력할 수 있다. 프로세서(30)는, 예를 들면, 상이한 증폭 요소들을 가지는 분할된 신호를 증폭시키며, 그에 의해 상이한 진폭들을 가지는 증폭된 신호들을 제공하며, 두 개의 안테나들(32 및 34)에 신호들을 동시에 공급하기 위해, 개별적으로 증폭기들(24 및 28)을 제어할 수 있다. 각각 두 개의 안테나들에 공급되는 두 개의 증폭된 신호들은 A1cos(ωt)와 A2sin(ωt)에 의해 표시될 수 있으며, 여기서 A1과 A2는 두 개의 신호들의 진폭들이며, A1=cos(α) 및 A2=sin(α)와 같은 방식으로 변경하기 위해 프로세서(30)에 의해 제어될 수 있다. 삼각함수의 공식에 따라, 두 개의 증폭된 신호들의 조합은 A1cos(ωt) + A2sin(ωt) = cos(α)cos(ωt) + sin(α)sin(ωt) = cos(ωt-α)이다. 그러므로, 프로세서는 각각의 안테나들에 공급되는 개별 신호들의 진폭을 제어함으로써 캐비티에 공급되는 조합된 신호의 위상을 제어할 수 있다. 도 6e는 예시적이며, 다른 구성들이 다른 실시예들에서 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들면, 몇몇의 실시예들에서, 오직 하나의 위상 시프터가 분할된 신호들 중의 오직 하나를 시프팅하는데 사용될 수 있다. 몇몇의 다른 실시예들에서, 분할기(52)를 사용하는 것 대신에, 다수의 신호 발생기들이 신호들을 동시에 제공하는데 사용될 수 있다. 몇몇 다른 실시예들에서, 추가적인 안테나들과 증폭기들이 신호들의 추가적인 제어를 제공하는데 사용될 수 있다.
비록 도 6a 내지 6e가 몇몇의 실시예들에 따라, 주파수, 위상, 및 진폭 변조들을 개별적으로 변경하기 위한 회로들을 도시하지만, 이 회로들의 구성요소들은 다수의 MSE 변수들의 제어를 제공하기 위해 조합될 수 있다. 게다가, 많은 방사 요소들(예를 들면, 3 내지 50개의 방사 요소들)이 사용될 수 있으며, 회로는 방사 요소들의 선택적인 사용을 통해 MSE들의 조합들을 선택할 수 있다. 단지 예로서, 세 개의 방사 요소들(A, B, 및 C)을 가지는 장치에서, 진폭 변조가 방사 요소들(A 및 B)로 실행될 수 있으며, 위상 변조가 방사 요소들(B 및 C)로 실행될 수 있으며, 주파수 변조가 방사 요소들(A 및 C)로 실행될 수 있다. 선택적으로, 진폭은 일정하게 유지될 수 있으며, 필드 변화들은 하나 이상의 방사 요소들을 온 및 오프로 스위칭함으로써 야기될 수 있다. 더구나, 안테나들(32 및 34)은 이들의 위치 또는 배향이 변경되게 하며, 그에 의해 필드 패턴 변화들을 야기하는 장치를 포함할 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 조합들이 사실상 무제한적이며, 본 발명은 제어들의 임의의 특정한 조합에 한정되지 않으며, 오히려 필드 패턴들이 하나 이상의 MSE들을 변경함으로써 변경될 수 있다는 개념을 반영한다는 것을 이해할 것이다.
비록 MSE 선택의 변화들이 (공간 및/또는 시간에 대한 필드 패턴들의 합계일 수 있는) 필드 패턴들과 에너지 분포의 상당한 변화들을 초래할 수 있지만, 에너지 분포는 선택된 MSE들의 조합에 근거하여 예측될 수 있다. 이 예측 가능성은 원하는 에너지 분포들을 달성하기 위해 MSE들의 조합들이 선택되도록 허용한다.
몇몇의 실시예들에서, 프로세서는 제1 구역에서 흡수된 에너지는 제2 구역에서 흡수된 에너지와 대체로 동일하도록 소스를 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 프로세서는 하나 이상의 MSE들을 선택할 수 있으며, 하나 이상의 고강도 구역들(핫 스팟들)이 제1 및 제2 구역들에 상응하게 함으로써 제1 및 제2 구역들에 에너지를 가할 수 있다. 프로세서는 두 개의 구역들의 흡수 특성들, 및 하나 이상의 고강도 구역들과 관련된 필드 강도를 결정할 수 있다. 주어진 구역에서 흡수된 에너지가 이 영역에서 흡수 특성 및 필드 강도와 관련되기 때문에, 프로세서는 제1 및 제2 구역들에서 상당히 균일한 에너지 흡수를 달성하기 위해 파워 및/또는 에너지 적용의 시간을 제어할 수 있다.
MSE들(예를 들면, 필드 패턴)의 임의의 주어진 조합으로부터 초래되는 에너지 분포는, 예를 들면, 테스팅, 시뮬레이션, 또는 분석적 계산을 통해 결정될 수 있다. 테스팅 접근법을 사용하여, 센서들(예를 들면, 작은 안테나)이 MSE들의 주어진 조합으로부터 초래되는 에너지 분포를 측정하기 위해, 에너지 적용 영역에 배치될 수 있다. 이 분포는 그 다음에, 예를 들면, 룩업 테이블에 저장될 수 있다. 시뮬레이팅된 접근법에서, 가상 모델이 MSE들의 조합이 가상의 방식으로 테스트될 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 에너지 적용 영역의 시뮬레이션 모델은 시뮬레이션 엔진 및/또는 프로그램에 입력되는 MSE들의 세트에 근거하여 컴퓨터에서 실행될 수 있다. CST Germany에 의한 CST, 또는 Ansoft Corp. USA에 의한 HFSS와 같은 시뮬레이션 엔진이 에너지 적용 영역 내의 필드 분포를 수치적으로 계산하는데 사용될 수 있다. 그 결과로 나온 필드 패턴은 이미징 기술을 사용하여 시각화될 수 있거나 디지털 데이터로 컴퓨터에 저장될 수 있다. MSE와 그 결과로 나온 필드 패턴 사이의 상관관계는 이 방식으로 설정될 수 있다. 이 시뮬레이팅된 접근법이 미리 일어날 수 있고, 알려진 조합들은 룩업 테이블에 저장되거나, 또는 시뮬레이션은 에너지 적용 작동 중에 필요에 따라 실행될 수 있다.
유사하게, 테스팅 및 시뮬레이션에 대한 대안으로서, MSE들의 선택된 조합에 근거하여 에너지 분포를 예측하기 위해 계산이 분석 모델에 근거하여 실행될 수 있다. 예를 들면, 알려진 치수들을 가지는 에너지 적용 영역의 형상이 주어지면, 주어진 MSE에 상응하는 기본적인 필드 패턴이 분석 방정식들로부터 계산될 수 있다. 또한 “모드”로서 알려진, 이 기본적인 필드 패턴은 그 다음에 그 자체와 또는 다른 알려진 모드들과 선형 결합에 의해 요구되는 필드 패턴을 구성하는데 사용될 수 있다. 시뮬레이팅된 접근법과 마찬가지로, 분석적 접근법은 미리 적용될 수 있으며 알려진 조합들이 룩업 테이블에 저장되거나, 에너지 적용 작동 중에 필요에 따라 실행될 수 있다.
몇몇의 실시예들에 따라, 프로세서는 에너지 적용 영역에 있는 적어도 두 개의 구역들에 미리 결정된 양의 에너지를 가하도록 구성될 수 있다. 에너지는 에너지 적용 영역에 있는 물체의 알려진 특성들에 근거하여 미리 결정될 수 있다. 예를 들면, 동일한 물리적 특성을 공유하는 제품들(동일한 햄버거 패티들)을 반복적으로 가열하는 전용 오븐의 경우에, 프로세서는 둘 이상의 알려진 필드 패턴들에 상응하는 상이하고 알려진 용량의 에너지를 가하기 위해 미리 프로그래밍될 수 있다. 프로세서는 필드 패턴에 따라 상이한 양의 에너지를 가할 수 있다. 즉, 파워 및/또는 에너지 적용의 시간은 적용되는 필드 패턴의 함수로서 변경될 수 있다. 가해지는 미리 결정된 양의 에너지와 필드 패턴 사이의 이 상관 관계는 이전에 논의된 바와 같이, 테스팅, 시뮬레이션, 또는 분석에 의해 결정될 수 있다.
다른 예로서, 필드 패턴과 가해진 에너지의 양 사이의 상관 관계는 문제가 되고 있는 물체의 에너지 흡수 프로필에 의해 결정될 수 있다. 즉, 일단 이의 체적에 걸쳐 에너지를 흡수하는 물체의 능력이 결정된다면, 에너지는 원하는 목표를 달성하기 위해 제어된 방식으로 물체에 가해질 수 있다. 예를 들면, 만약 목표가 물체의 체적에 걸쳐 에너지를 균일하게 가하는 것이라면, 프로세서는 균일한 에너지 적용을 초래하는 MSE들의 조합들을 선택할 수 있다. 다른 한편으로, 만약 불균일한 에너지 적용이 요구된다면, 프로세서는 요구되는 에너지의 불균일한 분포를 달성하기 위해 상이한 필드 패턴들을 가지는 미리 결정된 양의 에너지를 가할 수 있다.
몇몇의 실시예들에 따라, 프로세서는 에너지 적용 영역에서 미리 결정된 필드 패턴을 야기하도록 구성될 수 있으며, 필드 패턴은 적어도 하나의 고강도 구역과 적어도 하나의 저강도 구역을 가지며, 여기서 프로세서는 적어도 하나의 고강도 구역이 에너지 적용 영역에 있는 물체의 위치와 일치하게 하도록 구성될 수 있다. 용어 “미리 결정된 필드 패턴”은 MSE로부터 초래되는 임의의 실제적이거나 예측된 필드 패턴일 수 있다. 미리 결정된 필드 패턴은 예상된 필드 패턴의 근사치일 수 있으며, 예를 들면, 에너지 적용 영역에 존재하는 적재물 또는 물체의 유무에 관계없이 계산, 시뮬레이션, 또는 측정을 통해 얻어질 수 있다. 측정은, 예를 들면, 에너지 적용 영역에 제공되는 하나 이상의 센서들 또는 검출기들로부터 나온 하나 이상의 입력들을 검출함으로써, 곧바로, 예를 들면, 가열 과정 중에 얻어질 수 있다. 이런 입력들 또는 측정들은 실제 필드 패턴을 예측하는데 사용될 수 있다. 에너지 적용 과정 중에, 에너지 적용 영역에 위치되는 하나 이상의 물체들이 있을 때, 물체(들)의 존재가 필드 패턴을 다소 변경시킬 수 있기 때문에 에너지 적용 영역에 있는 실제 필드 패턴은 예측된 필드 패턴과 정확하게 동일하지 않을 수 있다. 그러나, 핫/콜드 스팟들의 위치 및 필드 강도와 같은 필드 패턴의 주요 특성은 예측된 것과 대체로 동일할 수 있다. 그러므로, MSE와 필드 패턴 사이의 관계는 물체(들)가 에너지 적용 영역에 존재하는지에 관계없이, 여전히 보존될 수 있다.
몇몇의 실시예들과 일치하게, 필드 패턴들의 계산은 에너지 적용 영역에서 물체의 존재를 고려하지 않고 행해 수 있다. 이는 에너지 적용 영역에서 물체의 존재는 (“보온 근사(Born approximation)”로서 알려진) 이 영역에 있는 필드 패턴의 강도 분포를 실질적으로 변경시키지 않는다는 가정에 근거할 수 있다. 보온 근사는 물체의 위치, 크기 및 전자기 특성들이 에너지 적용 전에 알려지지 않을 때 특히 유용할 수 있다. 물체의 특성이 사전에 알려질 때, 필드 패턴 계산은 또한 물체를 고려하여 행해 수 있다. 필드 계산 또는 시뮬레이션은 적재물(물체)이 전체 에너지 적용 영역에 채워지고 유전체로서 균일한 경우에 상대적으로 간단할 수 있다.
만약 채워지지 않은 영역들의 영향이 무시될 수 있다면, 적재물은 전체 에너지 적용 영역을 대체로 채우는 것으로 생각될 수 있다. 예를 들면, 전체 에너지 적용 영역을 대체로 채우는 적재물은 이 영역의 적어도 80%, 85% 또는 90%를 채울 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 적재물은, 예를 들면, 방사 요소들(예를 들면, RF 피드들), 검출기들, 온도계들, 또는 장치의 작동에 유용할 수 있는 다른 설비로 점유될 수 있는 얼마간의 배제된 체적들을 제외한 전체 영역을 채울 수 있다. 예를 들면, 캐비티의 코너들에 있는, 물체로 채워지지 않는 얼마간의 한계 체적들이 또한 대체로 채워진 에너지 적용 영역에 존재할 수 있다.
균질의 적재물의 일 예는 유전성 경계들이 없는 적재물이다. 유전성 경계는 각각 상당히 상이한 유전 상수(εr)를 가지는, 두 개의 구역들 사이를 분리하는 라인이거나 표면이다. 각각의 구역들의 특징적인 크기는 적재물에서 대략 적어도 하나의 파장일 수 있다. 적재물에 있는 파장은 구역들 사이를 분리하는 표면 또는 라인들의 양 측면들의 위에 있는 파장들 사이의 평균에 의해 근사치가 계산될 수 있다. 유전 상수의 차이는, 예를 들면, 만약 이 차이가 약 10% 이상이라면, 상당한 큰 것으로 생각될 수 있다. 균질의 적재물의 일 예는 물이다. 만약 물의 상이한 부분들이 (예를 들면, 불균일한 가열 때문에) 상이한 온도에 있다면, 이 상이한 부분들의 유전 상수는 상이할 수 있다는 것이 주목된다. 만약 이런 차이가 10%보다 더 크다면, 물은 균질하지 않을 수 있다.
만약 오일 방울들(또는 다른 현탁 매질의 입자들)이 전체적으로 현탁액에 있는 MSE의 주파수에 있는 파장보다 더 작다면(예를 들면, 파장의 10분의 1보다 더 작다면), 물에 있는 오일의(또는 임의의 다른 두 개의 재료들의) 현탁액은 균질한 것으로 생각될 수 있다. 이는 오일과 물 사이의 유전 상수의 큰 차이에도 불구하고 그렇게 될 수 있다.
MSE와 예측된 필드 패턴 사이의 관계가 특히 잘 보존될 수 있는 다른 경우는, 예를 들면, 분리 가능한 캐비티에 있는 분리 가능한 적재물의 경우이다. 분리 가능한 적재물은 균질 재료의 적어도 하나의 전체 층을 포함하는 적재물이다. 균질성과 대체로 채워짐의 개념은 위에서 설명된 바와 같이 이해될 수 있다. 각각의 층은 캐비티 벽(들)과 분리 가능한 캐비티에 있는 두 개의 평행한 단면의 유전체 경계들에 의해 경계를 이룰 수 있다. 분리 가능한 캐비티는 전기 필드가 그 안에서 여기되는 캐비티이며, E(x, y, z)가 x,y 평면의 필드와 z 방향의 필드의 곱, 즉 E(x,y,z)=E(x,y) E(z)로서 표현될 수 있으며, 여기서 z는 필드가 전파되는 방향이다. 분리 가능한 캐비티들은, 예를 들면, 직육면체 박스, 원통, 직각 삼각형의 베이스를 가지는 프리즘, 또는 절단 원통의 형상을 가지는 캐비티들을 포함한다. 분리 가능한 적재물의 예는, 예를 들면, 층을 이룬 케이크일 수 있으며, 여기서 각각의 층은 균질이며, 케이크의 원주에서 캐비티 벽에 접촉한다.
이전에 설명된 바와 같이 또한 “핫 스팟”으로서 알려진 “고강도 구역”은 전자기 필드 강도가 주변의 구역들보다 대체로 더 높은 구역을 가리킨다. 고강도 구역은 전자기 파워가 집중되는 구역으로서 설명될 수 있다. 그러므로, 고강도 구역들에서, 전자기파들로부터 물체로 전자기 에너지의 전달은 주변의 영역들에서 전달보다 더 효과적이다. 이와 유사하게, 이전에 설명된 바와 같이 또한 “콜드 스팟”으로서 알려진 “저강도 구역”은 전자기 필드 강도가 주변의 구역들보다 대체로 더 낮은 구역을 가리킨다. 그러므로, 전자기 에너지의 전달은 저강도 구역들에서 대체로 효과가 없다. 예를 들면, 도 4c에 도시된 바와 같이, 프로세서는 에너지 적용 영역(20)에 있는 두 개의 고강도 구역들(84)을 가지는 필드 패턴을 야기하도록 구성될 수 있다. 에너지 적용 영역(20)에 있는 고강도 구역들(84) 이외의 영역들은 저강도 구역들로서 언급될 수 있다. 도 4c에 도시된 필드 패턴은 미리 결정될 수 있으며, 그 결과로, 두 개의 고강도 구역들(84)의 위치는 미리 알려질 수 있다. 물체(82)는 에너지 적용 영역(20)에 위치될 수 있으며 전자기 에너지를 흡수할 수 있다. 프로세서는 이후에 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 고강도 구역들(84)이 물체(82)의 위치와 일치하게 하도록 구성될 수 있다.
물체(82)의 위치가 미리 알려진 상황에서, 프로세서는 적어도 하나의 고강도 구역이 물체의 위치와 일치할 수 있는 상응하는 알려진 필드 패턴을 야기하기 위해 하나 이상의 MSE들을 선택할 수 있다. 물체의 위치가 미리 알려지지 않을 때, 프로세서는 이후에 더 상세하게 논의되는 바와 같이, 캐비티에 있는 흡수된 에너지를 가리키는 피드백을 수신할 수 있다. 만약 적어도 하나의 고강도 구역이 물체의 위치와 일치한다면, 에너지 적용 영역에서 흡수된 에너지의 양은 고강도 구역이 물체의 위치와 일치하지 않는 에너지 적용 영역에서 흡수된 에너지보다 대체로 더 클 수 있다. 프로세서는 피드백을 통해 이를 학습할 수 있으며 그 이후에 적어도 하나의 고강도 구역이 물체의 위치와 일치하게 하기 위해 에너지 적용 영역에서 더 큰 에너지 흡수를 초래하는 MSE를 선택할 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 저강도 구역들이 또한 물체에 에너지를 가하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 물체의 적어도 일부분이 하나 이상의 고강도 구역들의 도달 가능한 영역들의 외부에 있을 때, 비록 이와 같은 에너지의 전달이 고강도 구역들을 사용하는 것만큼 효과적이고/이거나 빠르지 않을 수 있지만, 제어 가능한 에너지 적용은 물체에 전자기 에너지를 전달하기 위해 하나 이상의 저강도 구역들을 사용함으로써 여전히 달성될 수 있다. 이 경우에, 프로세서는 고강도 구역들에 사용되는 제어와 유사한 방식으로 물체와 저강도 구역들 사이의 겹침을 제어할 수 있다. 게다가, (특정한 타입의 음식과 같은) 특정한 재료들에 대해, 과도하게 조리되는 것을 회피하기 위해 저강도로 에너지를 가하는 것이 바람직할 수 있다.
또한 몇몇의 실시예들에서 따라, 프로세서는 에너지 적용 영역에서 적어도 하나의 정상파를 여기시키도록 구성될 수 있으며, 정상파는 적어도 하나의 고강도 구역과 적어도 하나의 저강도 구역을 가지며, 여기서 고강도 구역들과 관련된 필드 강도들은 저강도 구역들과 관련된 필드 강도들보다 더 높으며, 프로세서는 정상파의 적어도 하나의 고강도 구역이 물체의 위치와 일치하게 하도록 구성된다. 예를 들면, 전자기파들이 에너지 적용 영역에 가해지고 이 영역의 경계(예를 들면, 캐비티 벽)로부터 반사될 때, 정상파는 가해지는 파들과 반사되는 파들의 상호 작용에 의해 설정될 수 있다. 이 상호 작용 때문에, 정상파들은 전자기 필드 강도의 국부적인 최대값들과 최소값들로부터 초래되는, 고강도 구역들(핫 스팟들)과 저강도 구역들을 보여줄 수 있다. 예를 들면, 도 4c는 고강도 구역들(84)을 도시한다. 이전에 논의된 바와 같이, 물체의 위치가 알려질 때, 프로세서는 고강도 구역이 물체(82)의 위치와 일치하게 하는 정상파를 여기시키기 위해 MSE를 선택하도록 구성될 수 있다.
몇몇의 실시예들에 따라, 프로세서는 복수의 정상파들을 여기시키도록 구성될 수 있으며, 여기서 프로세서는 물체 또는 물체의 일부분의 위치와 일치하는 고강도 구역들을 가지는 복수의 정상파들의 적어도 일부분을 선택하도록 추가로 구성된다. 예를 들면, 프로세서는 물체(82)와 일치하는 고강도 구역(84)을 가지는 제1 정상파에 상응하는, 도 4c의 필드 패턴을 초래하는 MSE를 선택하도록 구성될 수 있다. 그 후에, 프로세서는 또한 물체(82)와 일치하는 고강도 구역(86)을 가지는 제2 정상파에 상응하는 도 4d의 필드 패턴을 초래하는 MSE를 선택하도록 구성될 수 있다.
두 개의 정상파들의 사용을 통해 그리고/또는 (예를 들면, 반사를 통해) 흡수를 결정하기 위한 검출기의 사용을 통해, 프로세서는 물체의 위치와 물체의 흡수 특성에 대한 더 많은 정보를 획득할 수 있다. 예를 들면, 만약 도 4c에 도시된 정상파만이 이용 가능하다면, 프로세서는 물체(82)의 위치가 두 개의 수직의 고강도 구역들(84)에 의해 커버되는 영역들 내에 있다는 것만을 결정할 수 있을 것이다. 이와 유사하게, 만약 도 4d에 도시된 정상파만이 이용 가능하다면, 프로세서는 물체(82)의 위치가 두 개의 수평의 고강도 구역들(86)에 의해 커버되는 영역들의 내에 있다는 것만을 결정할 수 있을 것이다. 그러나, 다수의 정상파들이 사용될 때, 프로세서는 그 다음에 점선이 도 4c의 고강도 구역들(84)에 상응하는, 도 4d에 도시된 바와 같이, 물체가 고강도 구역들(84 및 86)의 교차 영역들에 의해 커버되는 영역 내에 있다는 것을 결정할 수 있다. 이 경우에, 프로세서는 물체가 구역들(84 및 86)의 교차 영역에 의해 커버되는 영역 내에 있다는 것을 결정할 수 있으며, 그에 의해 더 양호한 분해능을 달성할 수 있다. 추가적인 정상파들이 사용되므로, 분해능이 개선될 수 있다.
이의 체적에 걸쳐 에너지를 흡수하는 물체의 능력은 “손실 프로필”로서 표현될 수 있다. 용어 “손실”은 에너지 적용 영역의 내에서부터 (방출하는 방사 요소로 또는 리시버들로서 작동하는 다른 방사 요소들로) 다시 반사되지 않는 임의의 전자기 에너지를 포함할 수 있다. 용어 “손실”은 또한 유전성 손실을 가리킬 수 있다. 예를 들면, 손실은 (εσ” 에 의해 특징지어지는) 이온 전도에 기인한 전자기 손실; (εd” 에 의해 특징지어지는) 쌍극자 회전에 기인한 전자기 손실; 및/또는 이들 또는 다른 손실 구성 요소들의 조합을 포함할 수 있으며, 여기서 전체 손실은, 예를 들면, 다음에 의해 특징지어질 수 있다:
ε”= εd” + εσ” = εd” + σ'/(ωε0) (1)
여기서 아래첨자들(d와 σ)은 각각, 쌍극자 회전과 이온 전도의 기여를 나타내며, σ'는 전기 전도도이며, ω는 각 주파수이며, ε0는 자유 공간 또는 진공의 유전율이다. 아래에서, 약칭으로서, 전체 손실은 “σ”에 의해 표시될 수 있다. 그러나, 여기에서 사용되는 바와 같이, “손실”은 모든 종류의 흡수 계수들의 기여를 포함하는데 널리 사용된다.
예로서, 만약 전자기 에너지 흡수 물체가 에너지 적용 영역에 위치된다면, 손실은 물체의 전자기 에너지 흡수 능력을 나타낼 수 있다. 또는, 손실은 에너지 적용 영역에 위치하는 임의의 물체가 있는지에 관계없이, 에너지 적용 영역의 경계에 대한 전자기 에너지 손실을 나타낼 수 있다.
손실은 이들의 프로필들(예를 들면, 손실 프로필)로서 특징지어질 수 있다. 또한 패턴, 이미지, 분포, 등으로서 언급될 수 있는, 프로필이라는 용어는 에너지 적용 영역에서 손실의 임의의 공간적인 분포를 포함할 수 있다. 손실 프로필은 에너지 적용 영역에서 에너지 손실의 분포에 대한 정보를 전달하기 위해 다양한 방식으로 나타낼 수 있다. 예를 들면, 손실 프로필은 이미징, 분석, 숫자, 태블러처, 또는 에너지 손실의 분포 또는 공간적인 분포를 반영할 수 있는 임의의 다른 메커니즘을 사용하여 표시될 수 있다.
이미지로서 표시되거나 임의의 이미징 기술을 사용할 때, 손실 프로필은 흑백 이미지, 그레이 스케일 이미지, 컬러 이미지, 표면 프로필 이미지, 체적 이미지, 또는 임의의 다른 그래픽 묘사의 형태를 가정할 수 있다. 그래픽 용어들에서, 손실 프로필은, 예를 들면, 2차원, 3차원, 및/또는 4차원으로 표시될 수 있으며, 여기서 차원들 중의 하나는 손실을 나타내며 나머지(들)은 손실이 관련되는 공간적인 위치를 나타낸다. 몇몇의 실시예들에서, 손실의 시간 발전은 차원들 중의 하나에 따라 표시된다. 몇몇의 실시예들에서, 그래픽 프로필은 제 시간에 변경될 수 있으며, 이에 따라서 추가적인 차원이 사용되는 것을 허용한다. 몇몇의 실시예들에서, 상이한 색상들은 1차원에 따라 상이한 값들을 표시할 수 있으며, 예를 들면, 더 어두운 색상들은 더 높은 손실을 나타낼 수 있다. 태블러처에 나타낼 때, 손실 프로필은 물리적 공간과 이 공간에 있는 특정한 위치들에서 흡수된 에너지 사이의 상관 관계를 가지는 테이블의 형태를 가정할 수 있다. 다른 예에서, 손실 프로필은 종이나 필름에 인쇄된 이미지 또는 테이블, 또는 물리적 재료로 만들어진 모델일 수 있다.
분석적으로 표시될 때, 손실 프로필은, 예를 들면, 하나 이상의 방정식들로서 기록될 수 있다. 예를 들면, 이와 같은 방정식들은 시간, 공간(예를 들면, x, y, 및 z 좌표의 직교좌표 공간), 파워, 위상, 주파수, 또는 에너지 손실과 상호 관련될 수 있는 임의의 다른 변수들 중의 하나 이상의 함수로 기록될 수 있다. 수치적으로 표시될 때, 손실 프로필은 숫자 또는 일련의 숫자들로 표현될 수 있다.
표시의 방식에 관계없이, 손실 프로필은 디지털 및/또는 아날로그 포맷으로 표현될 수 있다. 예를 들면, 손실 프로필은 프로세서에 접근 가능한 메모리에 저장되는 디지털 파일일 수 있다.
예로서, 손실 프로필은 도 7에 도시된 바와 같이 2D 이미지일 수 있다. 도 7에 도시된 2D 이미지는 논의의 용이성을 위해 단순화된 예라는 것이 이해되어야 한다. 단순화된 2D 이미지에 관해 아래에 설명되는 동일한 일반적인 원리들은 3D 및 4D 표시에 동등하게 적용 가능하다. 2D 공간과 관련해서, 에너지 적용 영역의 크기는 체적대신에 면적에 의해 특징지어질 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다.
도 7은 에너지 적용 영역(810)의 손실 프로필(820)을 도시한다. 에너지 적용 영역과 동일한 공간 및/또는 크기를 가질 수 있거나 가질 수 없는, 손실 프로필(820)은 영역(810)에서 에너지 손실(예를 들면, 흡수 및/또는 소산)을 특징지을 수 있다. 손실 프로필은 에너지 적용 영역에서 손실의 공간적인 분포(σ)를 반영할 수 있다. 예를 들면, 만약 물체(830)가 에너지 적용 영역(810)에 위치된다면, 손실 프로필은 물체의 에너지 흡수 특성을 반영할 수 있다. 손실 프로필은 에너지 적용 영역과는 관계가 없이 얻어질 수 있거나, 손실 프로필은 에너지 적용 영역의 특성을 고려함으로써 얻어질 수 있다. 일 예에서, 손실 프로필은 알려진 물체에 대해 미리 얻어질 수 있다. 다른 예에서, 손실 프로필은 에너지 적용 영역에 위치되는 임의의 물체에 대해 동적으로 얻어질 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 초기 손실 프로필은 미리 얻어질 수 있으며, 에너지가 특정 물체에 가해질 때 선택적으로 업데이트될 수 있다.
예로서, 손실 프로필(820)과 에너지 적용 영역(810)은 중첩, 레지스트레이션, 맵핑, 상관 관계, 주밍(zooming), 또는 임의의 다른 연관 방법에 의해 관련될 수 있다. 예를 들면, 만약 영역(810)과 손실 프로필(820)의 형상 및 크기가 동일하다면, 에너지 적용 영역(810)과 손실 프로필(820)은 중첩에 의해 연관될 수 있다.
에너지 적용 영역의 손실 프로필은 미리 결정될 수 있다. 그 대신에 또는 이에 추가하여, 적어도 하나의 프로세서는 에너지 적용 영역에 배치되는 임의의 주어진 물체에 대한 손실 프로필을 결정하도록 구성될 수 있다. 이와 같은 결정은, 예를 들면, 주어진 물체(830) 또는 에너지 적용 영역(810)에 대한 손실 프로필(820)을 동적으로 생성하기 위해 도 9a의 흐름도(900)에 설명된 것들과 같은 일련의 단계들을 실행시키는 프로세서에 의해 달성될 수 있다.
소스는 에너지 적용 영역에 복수의 상이한 전자기 필드 패턴들을 발생시키도록 구성될 수 있으며, 프로세서는 에너지 적용 영역의 특정된 구역들에 에너지의 선택적인 적용을 위해 복수의 패턴들로부터 적어도 하나의 패턴을 선택하도록 구성될 수 있다. 도 9a의 단계(920)에서 지시되는 바와 같이, 프로세서는 이 과정에서 사용하기 위해 MSE들의 세트를 결정할 수 있다. 예를 들면, 프로세서는 복수의 주파수들에 걸친 EM 에너지를 공급하기 위해 전자기 에너지 소스를 제어할 수 있다. 이 경우에, 복수의 주파수들은 이 과정에서 제어 가능한 MSE 변수들로서 역할을 할 수 있다. 이전에 논의된 바와 같이, MSE는 알려진 필드 패턴과 상호 관련될 수 있다. 그러므로, MSE들의 세트를 결정함으로써, 프로세서는 이 영역에서 여기되는 알려진 필드 패턴들의 세트를 결정할 수 있다. 프로세서는 또한 한 번에 전자기 에너지를 공급하기 위해 하나의 MSE를 선택하도록 구성될 수 있으며, 그에 의해 선택된 MSE에 상응하는 이 영역에서 여기되는 하나의 필드 패턴을 선택할 수 있다.
미리 결정된 세트의 필드 패턴들로부터 에너지 적용 영역 내에 제어된 EM 필드 패턴을 구성하는 방법은 “EM 공간적 필터링”으로서 불린다. 용어 “필터링”은 알려진 EM 필드 패턴들의 세트로서 공간적인 위치들과 이의 필드 강도들을 식별하는 능력을 가리킨다. 그리고, 변조 공간이 제어 가능한 MSE들을 미리 결정된 세트의 필드 패턴들과 상호 관련시키기 때문에, MSE로 임의의 필드 패턴을 표시하는 것이 가능하다. 주어진 필드 패턴을 달성하는데 이용 가능한 둘 이상의 MSE(또는 MSE들의 조합)가 있을 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 그러므로, 특정한 필드 패턴을 달성하기 위한 MSE의 선택은 종속적인 적용, 예를 들면, EM 에너지를 가하는 것이 바람직한 위치들에 근거하는 적용일 수 있다.
MSE가 일련의 변수들에 의해 표시될 수 있기 때문에, 단일의 변수 또는 다수의 변수들을 변경함으로써 MSE를 변경하는 것이 가능하다. 예로서, 프로세서는 두 개의 주파수들(f1과 f2) 및 두 개의 진폭들(A1과 A2)에 있는 EM 에너지를 공급하기 위해 에너지 소스를 제어할 수 있다. 이 경우에, 이용 가능한 MSE들은 [(f1, A1), (f1, A2), (f2, A1), (f2, A2)]일 수 있다. 즉, 프로세서는 주파수(f1)와 진폭(A1)에 있는 제1 양의 EM 에너지, 주파수(f1)와 진폭(A2)에 있는 제2 양의 EM 에너지; 주파수(f2)와 진폭(A1)에 있는 제3 양의 EM 에너지; 및 주파수(f2)와 진폭(A2)에 있는 제4 양의 EM 에너지를 공급하기 위해 에너지 소스를 제어할 수 있다. 그러므로, 다음과 같은 행렬 형태호 이용 가능한 MSE들을 표시하는 것이 편리할 수 있다:
[(f1, A1), (f1, A2)
(f2, A1), (f2, A2)].
이 예에서, 단지 두 개의 주파수들 및 두 개의 진폭들이 이용 가능하다는 것이 가정되기 때문에, MSE 행렬은 2×2 행렬이다. 물론, 만약 더 많은 주파수들과 진폭들이 이용 가능하다면, MSE 행렬은 이에 따라 확대될 것이다. 예를 들면, 만약 10개의 주파수들과 5개의 진폭들이 이용 가능하다면, MSE 행렬은 10×5 행렬이 될 것이며, 행렬의 각각의 열은 동일한 주파수 값이지만 상이한 진폭 값들을 가지며, 행렬의 각각의 행은 동일한 진폭 값이지만 상이한 주파수 값들을 가진다. 만약 많거나 적은 제어 가능한 MSE 매개변수들의 타입들이 이용 가능하다면, MSE 행렬의 차원은 이에 따라 변경될 수 있다는 것이 또한 분명하다. 예를 들면, 만약 EM 에너지의 위상(φ)이 또한 특정한 실행에서 제어된다면, MSE 행렬은 (fi, Aj, φk)의 형태로 행렬의 각각의 요소를 가지는 3D 행렬이 될 것이다. 여기서, 아래첨자(i, j 및 k)는 각각 이용 가능한 주파수, 진폭, 및 위상의 지표들을 나타낸다. 행렬의 크기는 Nf×NA×NP로서 표시될 수 있으며, 여기서 Nf, NA, 및 NP는 각각 제어 가능한 주파수들, 진폭들, 및 위상들의 이용 가능한 숫자를 나타낸다. 이와 유사하게, 만약 단지 하나의 제어 가능한 매개변수가 이용 가능하다면, 행렬은 1D 벡터로 축퇴될 것이다.
주파수, 진폭, 및 위상에 추가하여, 에너지 적용 영역 내에서 필드 패턴을 효과적으로 변경할 수 있는 임의의 제어 가능한 매개변수는 MS의 부분일 수 있다. 예를 들면, 에너지 적용 영역에 EM 에너지를 방출하거나 가하기 위한 방사 요소들의 수는 추가적인 세트의 제어 가능한 매개변수들, 또는 다시 말해서, MS에 추가되는 추가적인 차원일 수 있다. 다른 예에서, 방사 요소(들)의 배치/위치/배향은 기계적, 전기적, 또는 다른 적당한 수단에 의해 공간에서 물리적으로 변경될 수 있다. 이 경우에, 방사 요소(들)의 배치/위치/배향은 MS에 추가되는 추가적인 차원들일 수 있다. 또는, 방사 요소들의 배열이 제공될 수 있으며, 원하는 배치/위치/배향은 이 배열에 있는 특정한 방사 요소 또는 방사 요소들의 서브세트를 선택함으로써 달성될 수 있다. 게다가, 방사 요소(들)의 배치/위치/배향은 두 개의 위에서 언급된 방법들의 조합에 의해 조절될 수 있다. 또 다른 예에서, 에너지 적용 영역 내에 전도성 구조와 같은 필드 조절 요소(FAE)가 제공될 수 있으며, FAE의 배치/위치/배향은 방사 요소의 배치/위치/배향과 유사한 방식으로 조절될 수 있다. 모든 가능한 MSE 선택들 내에서, 프로세서는 특정한 적용에 따라 적당한 MSE들의 세트를 결정할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
적어도 하나의 프로세서는 에너지 적용 영역의 적어도 일부분의 표시를 둘 이상의 영역들로 분할하도록 구성될 수 있다. 표시는, 예를 들면, 값들의 배열일 수 있으며, 각각의 값은 에너지 적용 영역의 상이한 부분의 특성을 나타낸다. 이 값들은 이에 의해 특징지어진 구역과 관련된 것으로 언급될 수 있다. 특성들은, 예를 들면, 위치, 유전 특성, 필드 강도, 이 부분에 가해지는 전자기 에너지의 양, 또는 다른 것들을 포함할 수 있다. 아래에서, 에너지 적용 영역의 분할 및/또는 물체의 분할에 대한 임의의 언급은 이의 표시의 분할을 가리킬 수 있다. 분할은, 예를 들면, 각각의 구역들과 관련된 값들에 상이한 규칙을 적용함으로써, 오직 제1 구역의 부분들을 전체적으로 참조함으로써, 그리고 제2 구역을 전체적으로 상이하게 참조함으로써 등등으로 지시될 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 단계(930)에서, 프로세서는 에너지 적용 영역(예를 들면, 영역(810))을 복수의 구역들로 분할하기 위해 이산화 전략을 결정할 수 있다. 이산화라는 용어는 또한 예를 들면, 분할, 분리, 및 구획으로서 언급될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 적어도 하나의 프로세서는 에너지 적용 영역의 일부분을 적어도 두 개의 구역들, 예를 들면, 제1 및 제2 구역들로 분할하도록 구성될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 프로세서는 물체의 흡수 특성들과 관계 없이 에너지 적용 영역의 적어도 일부분을 분할하도록 구성될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 적어도 하나의 프로세서는 물체에 가해지는 에너지와 관계 없이 에너지 적용 영역의 일부분을 분할하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 에너지 적용 영역의 구역들로의 이산화는 물체의 성질과 물체에 가해지는 에너지에 관계없이, 미리 결정될 수 있다. 몇몇의 경우에, 프로세서는, 예를 들면, 룩업 테이블을 통해 미리 결정된 이산화 정보, 메모리에 저장된 정보, 또는 프로세서에 인코딩된 정보를 획득할 수 있다. 또는, 이산화는 적어도 하나의 프로세서, 예를 들면, 도 1에 도시된 프로세서(30)를 사용하여 동적으로 일어날 수 있다. 도 8a 내지 8c는 에너지 적용 영역(20)의 예시적인 이산화들을 도시한다.
적어도 하나의 프로세서는 반복적일 수 있거나 반복적일 수 없는 알고리즘을 사용함으로써 에너지 적용 영역의 일부분을 적어도 두 개의 구역들로 분할하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 프로세서는 공간을 동일한 크기와 형상을 가지는 몇 개의 영역들로 임의로 이산화할 수 있다. 선택적으로, 이산화는, 예를 들면, 구역들의 수가 물체가 배치될 가능성이 가장 높은 에너지 적용 영역의 영역에서 더 조밀하고 에너지 적용 영역의 엣지들의 근처에서 덜 조밀하도록 미리 결정된 방식으로 적용될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 이산화는 적재물에 대한 정보에 따른다.
예를 들면, 프로세서는 에너지 적용 영역 내의 물체들의 위치 및, 선택적으로, (예를 들면, 주어진 체적을 물에 의해 점유된 것으로서, 다른 체적을 한 조각의 빵에 의해 점유된 것으로서 식별하는) 이들의 유전 특성의 공간적인 분포와 관련된 정보를 (예를 들면, 사용자 입력을 통해) 수신할 수 있다. 기본적으로 균일한 유전 특성들에 의해 특징지어지는 각각의 체적(위의 예에서, 물 또는 빵)은 이산화를 위한 하나의 구역으로서 한정될 수 있다. 때때로, 균일한 유전 특성들과 불규칙적인 형상의 물체가 각각 더 규칙적인 형상을 가지는, 몇 개의 영역들로 이산화될 수 있다.
그 대신에 또는 이에 추가하여, 이산화는 상이한 구역들에 가해지는 에너지의 양에 따라 설정될 수 있다. 예를 들면, 만약 온도 구배가 주어진 체적을 따라 요구된다면, 요구되는 온도 구배를 초래하는 MSE들의 조합의 식별을 용이하게 하기 위해, 이 체적은 많은 영역들로 이산화될 수 있다. 이에 추가하여 또는 그 대신에, 이산화 전략은 요구되는 계산 시간 및/또는 사용자에 의해 요구되는 정확성과 신뢰성, 및/또는 아래의 방정식 4 및/또는 5의 수학적인 해법의 안정성을 고려하여 선택될 수 있다. 예를 들면, 너무 많은 분리된 구역들은 수학적인 해법의 안정성을 감소시킬 수 있다. 다른 한편으로, 만약 분리된 구역들의 수가 너무 작다면, 해법을 찾는 것이 전혀 불가능할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 프로세서는 구역들의 수가 최소인 제1 이산화 스킴으로 시작할 수 있으며, 만약 해법이 불가능하다는 것이 발견되면, 구역들의 수는 증가될 수 있다. 만약 해법이 가능하다면, 방정식들이 풀린다. 만약 해법이 충분히 정확하지 않다면 (예를 들면, 얻어진 에너지들과 목표 에너지들 사이의 차이가 상부 허용 한계에 가깝다면), 더 많은 구역들로의 이산화가 사용될 수 있다. 구역들의 수대신에 또는 이에 추가하여, 몇몇의 실시예들에서, 프로세서는 구역들 사이의 경계들의 형상 및/또는 위치를 변경하도록 구성될 수 있다. 이산화 전략 또는 스킴을 변경하는 것대신에 또는 이에 추가하여, 불안정성에 대해 주요 기여를 하지만 해법에 대해 작은 기여를 하는 방정식이 풀리는 방정식들의 세트, 및 감소된 세트로부터 삭제될 수 있다. 선형 방정식들의 세트들을 수치적으로 풀기 위한 다른 방법들은 본 기술분야에서 숙련된 사람들에게 명백할 것이다.
그 대신에 또는 이에 추가하여, 프로세서는 각각의 MSE에 상응하는 각각의 필드 패턴에 있는 각각의 고강도 구역의 좌표들을 학습할 수 있거나, 이들로 미리 프로그래밍될 수 있다. 앞서 논의된 바와 같이, MSE들이 예측 가능한 핫 스팟들을 가지는 예측 가능한 패턴들을 초래할 수 있기 때문에, 이는 달성 가능하다. 그러므로, 검출기가 특정한 MSE 조건 중에 흡수를 가리키는 피드백을 수신했다는 지시를 프로세서가 수신한 때에 (예를 들면, 특정한 MSE가 여기될 때에), 프로세서는 물체가 이 MSE 조건에 상응하는 핫 스팟들 중의 하나에 위치되어야 한다는 것을 결정할 수 있다. 프로세서는 물체에 대한 추가적인 정보를 획득하기 위해 이 과정을 반복할 수 있거나 반복적인 알고리즘을 사용할 수 있다. 피드백을 위해 테스트되는 (예를 들면, 여기되는) MSE들이 더 많을수록, 프로세서는 에너지 적용 영역에 있는 물체의 위치 및/또는 흡수 특성들에 대한 더 많은 정보를 학습할 수 있다. 상이한 MSE들과 함께 일련의 이와 같은 측정에 걸쳐, 프로세서는 이 공간에 있는 물체의 위치 및/또는 물체의 각각의 분리된 영역의 흡수 특성들에 반복적으로 가까워질 수 있다.
앞서 말한 것은 프로세서가 에너지 적용 영역에서 물체의 위치 및/또는 유전 특성들에 대한 정보를 획득하는 방법의 오직 일 예이다. 이산화 전략은 프로세서가 에너지 적용 영역을 다수의 구역들로서 표시하게 하기 위한 임의의 적당한 방법을 포함할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 구역들은 대체로 동일한 크기일 수 있다. 다수의 구역들(예를 들면, 둘 이상의 구역들)이 동일한 크기의 구역들로 (예를 들면, 도 8a에 도시된 바와 같이) 이산화될 수 있지만, 본 발명은 이의 가장 넓은 의미에서, 예를 들면, 이산화된 구역들이 크기 또는 형상이 균일한지에 관계없이, 그리고 이산화가 임의의 인식 가능한 패턴을 초래하는지에 관계없이, 임의의 타입의 이산화를 고려한다.
적어도 하나의 프로세서는 에너지 적용 영역에 있는 물체에 근거하여 에너지 적용 영역의 일부분을 복수의 구역들로 분할하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 에너지 적용 영역(810)은 물체(830)가 단일 구역을 점유하는 것과 같은 방식으로 분할될 수 있다. 다른 예에서, 에너지 적용 영역(810)은 물체(830)가 도 7에 도시된 바와 같이 다수의 구역들을 점유하는 것과 같은 방식으로 분할될 수 있다. 이산화 전략은 원하는 분해능, 손실 프로필의 특성들, 및 이용 가능한 필드 패턴들을 포함하지만 이들에 한정되지 않는 많은 인자들에 의존할 수 있다. 예를 들면, 만약 물체(830)의 크기가 SL이고, 원하는 분해능이 적어도 100개의 구역들을 포함하기 위해 물체를 필요로 할 수 있다면, 각각의 구역의 평균 크기는, 예를 들면, SL/100일 수 있다. 이런 경우에, 상이한 구역들의 크기가 동일할 수 있거나 동일하지 않을 수 있다. 물체의 몇몇의 위치들에서, 분할된 구역들의 크기가 다른 위치들보다 더 작을 수 있다. 다시 말해서, 구역들의 밀도는 전체 물체에 걸쳐 다를 수 있다. 그 대신에 또는 이에 추가하여, 구역들의 밀도는 전체 에너지 적용 영역에 걸쳐 다를 수 있다. 예를 들면, 분할 전략은 구역이 에너지 적용을 위해 목표로 삼은 에너지 적용 영역에 있는 물체의 일부분에 상응하는지 또는 구역이 물체의 일부분이 위치되지 않는 영역의 구역 또는 에너지 적용을 위해 목표로 삼지 않은 물체의 일부분을 포함하는 구역에 상응하는지에 따라 변경될 수 있다(두 개의 후자의 구역들 각각은 “보이드 영역(void zone)”으로 불리어질 수 있다). 예를 들면, 하나의 전략에서, 전체 보이드 영역은 단일의 영역으로서 취급될 수 있다. 다른 예시적인 전략에서, 보이드 영역은 비보이드 영역들과 유사한 방식으로 복수의 구역들로 분할될 수 있다. 이 경우에, 분할은 물체의 공간적인 점유에 관계없이, 전체 에너지 적용 영역에서 실행될 수 있다. 또는, 분할은 보이드 영역과 비보이드 영역에 대해 별도로 실행될 수 있다. 또 다른 예에서, 보이드 영역은 비보이드 영역의 것과 상이한 방식으로 복수의 구역들로 분할될 수 있다. 예를 들면, 보이드 영역에 있는 구역들의 평균 크기는 비보이드 영역의 내측에 있는 것보다 더 클 수 있다. 다시 말해서, 보이드 영역에 있는 구역들의 밀도는 비보이드 영역에 있는 것보다 더 낮을 수 있다. 도 8c에 도시된 바와 같이, 이산화는 에너지 적용 영역의 몇몇의 부분들에서 더 조밀할 수 있지만 다른 영역들에서는 덜 조밀할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 이산화가 더 조밀한 구역은 가열되는 물체의 구역일 수 있으며, 이산화가 덜 조밀한 구역은 물체가 없는 구역일 수 있다.
구역들은 규칙적이거나 불규칙적인 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 3D의 경우에, 구역들은 도 8a에 도시된 바와 같이 규칙적인 정육면체 형상 또는 직육면체 형상일 수 있다. 또는, 구역들은 특정한 필요에 따르는 임의의 불규칙한 형상일 수 있다. 예를 들면, 에너지 적용 영역은 도 8b에 도시된 바와 같이 다소 랜덤한 구역들로 분할될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 에너지 적용 영역의 일부분은 규칙적인 형상의 구역들로 분할되며, 다른 부분은 불규칙적인 형상들의 구역들로 분할된다.
적어도 하나의 프로세서는 손실 프로필을 사용하여 에너지 적용 영역을 복수의 구역들(예를 들면, 제1 및 제2 구역들)로 분할하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 에너지 적용 영역의 분할은 에너지 적용 영역의 손실 프로필과 관련될 수 있다. 손실 프로필을 구성하기 위한 예시적인 과정은 도 9a와 관련하여 논의되며, 여기서 에너지 적용 영역(810)은 다수의 구역들로 분할될 수 있고, 각각의 구역은 대체로 동일한 규칙적인 정육면체 형상을 가진다. 도 7에 도시된 바와 같이, 구역들(N)은 상부 좌측 코너로부터 하부 우측 코너까지 1, 2, 3, …, Nd로 표시될 수 있다. 다수의 구역들을 점유할 수 있는 물체(830)는 상이한 손실 매개변수들(σa 및 σb)을 가지는 두 종류의 재료들을 포함할 수 있다. 도 7의 도시된 예에서, 영역(Ra)은 손실 매개변수(σa)를 가지며 영역(Rb)은 손실 매개변수(σb)를 가지는 재료를 가진다. 이 특정한 예에서, 물체의 외부에 있지만 에너지 적용 영역의 내부에 있는 보이드 구역(R0)은 손실 매개변수(σ0)를 가진다. 이 과정의 목적은 σa, σb, 및 σ0에 의해 특징지어지는 실제 손실 프로필에 가까운 에너지 적용 영역(810)의 내부에 손실 프로필을 생성하는 것이다. 이 목적을 달성하기 위해, 프로세서는 각각의 영역(1 내지 Nd)을 알려지지 않은 손실 매개변수(σi (i=1, 2, 3, …, Nd))에 할당할 수 있다. 이와 같은 이산화된 σi는 Nd에 의해 특징지어지는 분해능을 가지는 실제 손실 프로필의 수치적인 표시이다. 예를 들면, 만약 Nd가 크다면, 에너지 적용 영역의 내부에 많은 구역들이 있을 것이며 각각의 구역의 크기는 작을 것이다.
도 7에 도시된 바와 같이, EM 에너지를 에너지 적용 영역(810)으로 가하기 위해 (안테나들과 같은) 두 개의 방사 요소들(840)이 제공될 수 있다. 단계(920)에서 결정된 MSE들이, 예를 들면, 두 개의 방사 요소들(840) 사이의 위상 차이라면, MSE들은 [θ1, θ2, … θNm]로서 표시될 수 있다. 이전에 논의된 바와 같이, 각각의 MSE는 에너지 적용 영역(810)의 내에 있는 알려진 필드 패턴에 상응할 수 있다. 에너지 적용 영역이 각각의 MSE(θj)에 대해, Nd 영역들로 이산화되었기 때문에, 상응하는 알려진 필드 패턴은 일련의 국부적인 전기 필드 강도들[I1j, I2j, I3j, …, INdj]로 표시될 수 있다. 이 영역의 특정한 구역에서 전기 필드 강도는 이 구역에서 전기 필드 진폭의 제곱에 비례한다. 그러므로, 모든 MSE들에 대해, 필드 패턴들은 다음과 같은 행렬 형태로 전체적으로 기록될 수 있다:
[I11, I21, I31, …, INd1;
I12, I22, I32, …, INd2;
…
I1Nm, I2Nm, I3Nm, …, INdNm]
I 행렬로서 언급되는 이 행렬은 MSE들과 이산화가 결정된 후에 결정될 수 있다.
단계(940)에서, 프로세서는 MSE들(예를 들면, 선택된 MSE들)을 적용할 수 있으며, 그에 의해 에너지 적용 영역으로 가해지는 EM 에너지를 제어할 수 있다. 여전히 단계(940)에서, 각각 적용된 MSE에 대해, 에너지 적용 영역에서 에너지 손실이 측정될 수 있다. 예를 들면, 이와 같은 에너지 손실은 방사 요소로부터 가해진 에너지(예를 들면, 입사 에너지)의 양을 동일한 방사 요소에 의해 받아들여진 에너지(예를 들면, 반사 에너지)의 양 및/또는 다른 방사 요소에 의해 받아들여진 에너지(예를 들면, 전송 에너지)의 양과 비교함으로써 측정될 수 있다. 가해진 에너지와 받아들여진 에너지 사이의 차이는 에너지 적용 영역에서 에너지 손실에 상응할 수 있다. 일 예에서, 각각의 MSE의 적용 시간은 동일할 수 있다. 이 경우에, 에너지 손실은 에너지 적용 영역에 가해지고 이로부터 받은 파워로부터 결정될 수 있는, 파워 손실(P)로서 표시될 수 있다. 각각의 MSE(θj)에 대해, 파워 손실(Pj)은 다음과 같이 국부적인 강도들(Iij)과 관련될 수 있다:
½(σ1I1j+ σ2I2j+…+ σNdINdj)=Pj, (2)
따라서, 모든 MSE들에 대해, 측정된 파워 손실(P), 행렬(I) 및 알려지지 않은 손실 프로필(σ)은 다음의 방정식을 만족시킬 수 있다:
½σI=P. (3)
단계(950)에서, 위의 방정식(3)의 행렬들이 측정된 파워 손실(P)과 알려진 행렬(I)로부터 구성될 수 있다. 알려지지 않은 손실 프로필(σ)은 수학적으로 풀릴 수 있다. 예를 들면, σ는 다음과 같이 행렬(I)을 역전시키며 역전된 행렬(I)을 벡터(P)로 곱함으로써 풀릴 수 있다:
σ=2PI-1. (4)
만약 위의 방정식이 풀릴 수 있다면(단계(960): 예), 손실 프로필(σ)이 생성될 수 있고 이 과정은 종료된다(단계(980)). 만약 이 방정식이 풀릴 수 없거나(단계(960): 아니오), 이 방정식 시스템이 수학적으로 불충분한 조건에 있고(ill-conditioned), 불량 조건에 있고(ill-posed)/없거나 특이하다면(singular), 프로세서는 MSE들 및/또는 이산화 전략이 변경될 수 있는 단계(970)를 실행시킬 수 있으며, 이 과정은 단계(940)으로 되돌아간다. 방정식들이 풀릴 때, 손실 프로필(σ)이 얻어질 수 있으며, 손실 프로필의 정확성은 방정식들의 해법의 품질에 의존한다.
위의 설명은 어떻게 도 9a에 일반적으로 도시된 방법이 몇몇의 실시예들에 따라 손실 프로필(σ)의 결정을 허용하는지를 설명한다. 도 9b에 도시된 방법은 몇몇의 실시예들에 따라, 에너지 적용 영역의 특정된 구역들에 특정된 에너지들을 가하도록 허용할 수 있다.
단계(915B)에서, 프로세서는 목표 에너지 분포, 예를 들면, 두 개의 구역들의 한정(예를 들면, 도 7에 도시된 구역들(Ra 및 Rb))과 각각의 구역에 가해지는 목표 에너지를 결정할 수 있다. 이 결정은, 예를 들면, 인터페이스를 통한 입력을 판독함으로써, 예를 들면 기계 판독 가능 태그, 예를 들면, 바코드 및/또는 RFID 태그를 판독함으로써 실행될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 입력은 목표 에너지 분포를 결정하기 위해 프로세서에 의해 추가로 처리될 수 있다. 예를 들면, 인터페이스로부터 수신된 정보는 에너지 적용 영역 내에 있는 상이한 영역들에 배치되는 물체의 종류에 관한 것일 수 있으며, 프로세서는 에너지 적용 영역의 상이한 구역들에 가해지는 목표 에너지의 양을 결정하기 위해 이 정보를 처리할 수 있다.
단계(920B)에서, MSE들은 도 9a의 단계(920)에 관해 설명되는 바와 같이 결정될 수 있다.
단계(930B)에서, 이산화 전략이 결정될 수 있다. 선택적으로, 이 전략은 도 9a와 관련하여 위에서 설명된 바와 같이 결정될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 이산화 전략은 단계(915B)에서 결정되는 목표 에너지 분포를 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들면, 구역들(Ra 또는 Rb)과 이들의 주변들 사이의 경계는 이 구역들의 다른 부분들보다 다소 조밀하게 이산화될 수 있으며; 구역들(Ra 또는 Rb)의 외부에 있는 구역들은 구역들(Ra 또는 Rb) 등보다 덜 조밀하게 이산화될 수 있다. 결정된 이산화 전략과 결정된 목표 에너지 분포는 에너지 적용 영역에서 각각의 구역(rj)에 대한 목표 에너지(Ej)를 함께 한정할 수 있다.
단계(950B)에서, 방정식들은 각각의 MSE들이 목표 에너지 분포를 획득하기 위해 적용되어야 하는 파워들 및/또는 시간들을 계산하기 위해 구성될 수 있다. 각각의 구역(rj)에 가해지는 에너지(Ej)는 MSE들(θi) 중의 하나에 의해 각각이 영역(rj)에 전달되는, 에너지의 양의 합에 의해 주어질 수 있다. 각각의 이와 같은 에너지의 양은 Eji로서 표시될 수 있다. Eji는 구역(rj)에서 상응하는 MSE(θi)에 의해 여기되는 필드 강도(Iji) 및 MSE(θi)가 적용되는 파워 및/또는 시간을 한정하는 가중치(ai)에 의존한다. 그러므로, 구역(rj)에 모든 MSE들에 걸쳐 가해지는 에너지는 다음과 같이 주어질 수 있다:
Ej=a1Ij1+a2Ij2+…aKIjK, (5)
여기서 K는 이용 가능한 MSE들의 수이다.
방정식(5)은 각각의 구역(rj)에서 구성될 수 있다. 가중치들(a1 내지 aK)은 복수의 구역들에 상응하는 복수의 방정식들에 근거하여 풀릴 수 있다. 즉, 각각의 구역(rj)에서 목표 에너지(Ej)와 필드 강도 벡터(Ij1 내지 IjK)를 알기 때문에, 가중치들 벡터(a1 내지 aK)는 알려진 수학적 방법들을 사용하여 풀릴 수 있다. 가중치들(a1)은, 예를 들면, MSE(θi)가 적용될 수 있는 파워에 비례할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 가중치들은 MSE(θi)가 적용되는 시간에 비례할 수 있다.
단계(960B)에서, 프로세서는 방정식들의 세트가 풀릴 수 있는지를 결정할 수 있다. 만약 그렇다면(단계(960B): 예), 방정식들이 풀릴 수 있으며(단계(965B)), 에너지가 ai의 풀린 값들에 따라 에너지 적용 영역에 가해질 수 있다(단계(980B)). 이 방식으로, 각각의 구역들(Ra 및 Rb)에 가해지는 에너지는 적어도 방정식들의 해법의 품질에 의존하는 정확성 한계 내에서, 단계(915)에서 결정될 수 있다.
단계(960B)에서 방정식들이 풀릴 수 없는 것으로 결정된다면(단계(960B): 아니오), 프로세서는 단계(970B)에서, 적용된 MSE들 및/또는 이산화 전략을 변경할 수 있다. 새로운 방정식들이 그 다음에 구성될 수 있으며, 이 새로운 세트의 방정식들의 해결 가능성은 검사될 수 있다. 이 과정은 방정식들이 풀릴 수 있을 때까지 또는 프로세서가 요구된 에너지 분포가 얻어질 수 없다는 것을 결정할 때까지 계속될 수 있으며, 이 경우에, 사용자는 이에 따라 통보를 받을 수 있다.
도 9b에 설명된 방법은 물체가 에너지 적용 영역에 있을 때 실행될 수 있다. 임의로, 영역들(Ra 및 Rb)은 에너지 적용 영역에 있는 상이한 아이템들, 예를 들면, 수프 및 고기, 각각의 영역들과 일치할 수 있다.
프로세서는 에너지 적용 영역에서 물체의 공간적인 위치를 가리키는 정보를 결정할 수 있다. 손실 프로필(σ)은 에너지 적용 영역에서 손실 특성이나 에너지 흡수 가능성의 맵을 제공한다. 물체는 에너지 적용 영역에서 보이드 부분과 상이한 손실 특성을 종종 가질 수 있다. 그러므로, 손실 프로필로부터, 프로세서는 에너지 적용 영역에서 손실 특성 분포를 분석함으로써 에너지 적용 영역에서 물체의 공간적인 위치를 결정할 수 있다. 이와 같은 정보는, 예를 들면, 적절한 이산화 전략을 결정함으로써, 그리고/또는 목표 에너지 분포를 결정하기 위해 에너지 적용을 제어하는데 사용될 수 있다.
또는, 프로세서는 알려진 필드 패턴들로부터 물체의 공간적인 위치를 결정할 수 있다. 예를 들면, 프로세서는 에너지 적용 영역에서 하나 이상의 고강도 및 저강도 구역들의 알려진 위치들을 가지는 알려진 필드 패턴을 발생시키기 위해 소스를 조절할 수 있다. 프로세서는 에너지 적용 영역으로 전자기 에너지를 공급할 수 있으며, 에너지 적용 영역으로부터 반사된 에너지를 분석할 수 있다. 만약 반사된 에너지가 높다면, 이는 에너지 적용 영역에서 에너지 손실이 낮다는 것을 가리킬 수 있으며, 프로세서는 물체가 하나 이상의 고강도 구역들에 위치될 수 없다고 결정할 수 있다. 다른 한편으로, 만약 프로세서가 반사된 에너지가 낮다고 결정한다면, 이는 에너지 적용 영역에서 에너지 손실이 높다는 것을 가리킬 수 있으며, 프로세서는 물체가 하나 이상의 고강도 구역들에 위치될 수 있거나, 적어도 부분적으로 위치될 수 있다고 결정할 수 있다. 이와 같은 분석에 의해, 프로세서는 에너지 적용 영역에서 물체의 위치를 가리키는 정보를 결정할 수 있다.
몇몇의 실시예들에 따라, 프로세서는 에너지 적용 영역에서 복수의 상이한 전자기 필드 패턴들을 선택적으로 여기시키기 위해 소스를 제어하도록 구성될 수 있으며, 프로세서는 복수의 패턴들로부터 적어도 하나의 패턴을 선택하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 프로세서는 적용되는 복수의 MSE들을 선택할 수 있으며, 복수의 MSE들 각각은 에너지 적용 영역에서 상이한 필드 패턴을 발생시킬 수 있다. 이 MSE들을 적용함으로써, 복수의 필드 패턴들이 에너지 적용 영역에서 여기될 수 있다. 복수의 필드 패턴들은 서로 커플링될 수 있거나 커플링되지 않을 수 있다. 필드 패턴들이 커플링되지 않을 때, 복수의 MSE들 각각은 단일의 필드 패턴에 상응할 수 있다. 그러므로, MSE를 선택함으로써, 적어도 하나의 필드 패턴이 프로세서에 의해 선택될 수 있다.
몇몇의 실시예들에 따라, 프로세서는 다수의 상이한 전자기 필드 패턴들을 순차적으로 선택하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 프로세서는 프로세서에 의해 순차적으로 선택될 수 있는 제어 가능한 매개변수들의 범위를 포함하는 MSE들의 세트를 선택할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 복수의 주파수들이 MSE들로서 선택될 수 있으며, 여기서 각각의 주파수는 상이한 필드 패턴에 상응할 수 있다. 이 경우에, 프로세서는 복수의 주파수들로부터 주파수들을 순차적으로 선택할 수 있으며, 그에 의해 에너지 적용 영역에서 다수의 상이한 필드 패턴들을 발생시킬 수 있다.
몇몇의 실시예들에 따라, 프로세서(또는 장치에 있는 다른 프로세서)는 적어도 하나의 패턴을 계산하도록 구성될 수 있다. 이전에 논의된 바와 같이, 필드 패턴은 테스팅, 시뮬레이션 또는 분석적 및/또는 수치적 계산을 포함하는 수학적 계산에 의해 “계산”될 수 있다. 프로세서는 에너지 적용에 앞서 필드 패턴을 계산할 수 있거나 에너지 적용 프로세서의 일부분으로서 곧바로 계산을 실행할 수 있다. 계산은 에너지 적용 영역 및/또는 적용되는 MSE들의 알려진 특성, 및/또는 실시간 측정 결과들에 근거할 수 있다.
몇몇의 실시예들에 따라, 적어도 하나의 프로세서는 제1 구역과 제2 구역의 위치들을 구별하도록 구성될 수 있다. 용어 “구별하다”는 프로세서가 제어된 방식으로 상이한 공간적인 위치들의 구별, 분간, 식별, 또는 그렇지 않으면 경계를 결정하는 것을 가리킨다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 에너지 적용 영역(810)은 복수의 구역들(1, 2, 3, …, Nd)을 포함할 수 있으며, 프로세서는, 예를 들면, 구역(1)을 구역(2)으로부터 구별하도록 구성될 수 있다. 이 두 구역들은 프로세서에 의해 상이하게 식별될 수 있고/있거나 프로세서에 연결되는 메모리 유닛의 상이한 위치들에 저장되는 주소들을 가질 수 있다.
몇몇의 실시예들에 따라, 프로세서는 에너지가 다른 MSE에 걸쳐 가해지는 시간의 양과 동일할 수 있거나 상이할 수 있는, 특정한 양의 시간 동안 각각의 MSE에 걸쳐 에너지를 가하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 몇몇의 실시예들에서, 모든 MSE들은 (예를 들면, 에너지 소스 및/또는 이 소스에 연결되거나 내장되는 증폭기의 기술적 제한들에 의해 결정되는) 최대의 가능한 파워로 적용될 수 있으며, 시간의 양은, 최대의 가능한 파워와 시간의 양의 곱이 특정한 MSE에 상응하는 계수(예를 들면, 가중치)에 비례하도록, 상이한 MSE들 사이에서 다를 수 있다.
이와 유사하게, 몇몇의 실시예들에서, 프로세서는 에너지가 다른 MSE에 걸쳐 가해지는 파워의 양과 같을 수 있거나 다를 수 있는 특정한 양의 파워로 각각의 MSE에 걸쳐 에너지를 가하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 몇몇의 실시예들에서, 모든 MSE들은 고정된 시간 동안 적용될 수 있으며, 파워는 파워와 시간의 곱이 특정한 MSE에 상응하는 계수에 비례할 수 있거나, 몇몇의 실시예들에서, 이와 같을 수 있는 것과 같은 방식으로 다를 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 시간과 파워는 주어진 MSE에 걸쳐 특정한 양의 에너지를 가하기 위해 조절될 수 있거나 설정될 수 있으며, 예를 들면, 파워 최대값과 시간 최소값이 설정될 수 있으며, 에너지는 최소이거나 그 보다 긴 시간 동안 최대이거나 그 보다 낮은 파워에서 가해질 수 있다.
도 9c는 몇몇의 실시예들에 따른, 주어진 목표 에너지 분포에 따라 에너지 적용 영역에 에너지를 가하기 위해 전자기 에너지 소스(50C)를 조절하도록 구성되는 프로세서(30C)의 단순화된 블록도를 도시한다. 프로세서(30C)는 프로세서(30)를 포함할 수 있거나, 이와 동일할 수 있거나, 또는 이의 일부분일 수 있다. 이에 추가하여 또는 그 대신에, 프로세서(30C)는 프로세서(30)에 추가된 별도의 프로세서일 수 있다.
프로세서(30C)는 데이터를 저장하기 위한 저장장치(32C), 및 데이터, 예를 들면, 저장장치(32C)에 저장된 데이터를 처리하기 위한 몇몇의 처리 모듈들을 포함할 수 있다. 저장장치 또는 이의 일부분은 프로세서(30C) 내에 통합될 수 있거나 프로세서(30C)와 통신하는 외부의 구성요소일 수 있다.
선택적으로, 저장장치(32C)는 인터페이스를 통해, 예를 들면, 목표 에너지 분포를 수신하기 위해, 인터페이스(10C)에 연결될 수 있다. 선택적으로, 저장장치(32C)는 목표 에너지 분포를 저장하기 위한 저장 공간(34C)을 포함할 수 있다. 저장 공간(34C)은 연속되거나, 분할되거나, 또는 전자적으로 데이터를 저장하는 본 기술분야에서 알려진 임의의 다른 구성을 가질 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 저장장치(32C)는 또한 에너지 적용 영역 또는 이의 일부분의 손실 프로필을 저장하기 위한 저장 공간(36C)을 가질 수 있다. 손실 프로필은 인터페이스(10C)로부터 저장 공간(36C)에 발송될 수 있다. 그 대신에 또는 이에 추가하여, 도 1의 프로세서(30)(또는 다른 프로세서)는 여기에서 설명된 바와 같은 손실 프로필을 구성하고 저장 공간(36C)에 손실 프로필을 저장하도록 구성될 수 있다.
선택적으로, 저장장치(32C)는 또한 이용 가능한 MSE들 및 저장된 이용 가능한 MSE들 각각과 관련된 필드 패턴들을 저장할 수 있는 저장 공간(37C)을 가질 수 있다. 상이한 MSE들과 관련된 필드 패턴들은 비어 있는 에너지 적용 영역, 및/또는 그 내에 표준 적재물을 가지는 에너지 적용 영역에 대해 획득된 패턴들일 수 있다. 선택적으로, 이 필드 패턴들은 이용 가능한 것들로부터, 사용될 수 있는 MSE들의 초기 추정에 사용될 수 있고/있거나 목표로서 주어진 것과 유사한 에너지 분포를 초래할 수 있는 초기 MSE 조합을 구성하는데 사용될 수 있다. 선택적으로, 저장장치(32C)는 또한 작동 중에 에너지 적용 영역에서 획득된(예를 들면, 측정되거나 검출된) 에너지 분포를 저장하기 위한 저장 공간(38C)을 가질 수 있다.
프로세서(30C)는 MSE 결정 모듈(42C)을 포함할 수 있다. 이 모듈은 이용 가능한 MSE들 중의 어떤 것이 임의의 주어진 작동의 단계에서(예를 들면, EM 가열 과정 중에) 사용되는가를 (선택적으로, 적당한 소프트웨어를 작동시킴으로써) 결정하도록 구성될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 하나 이상의 이용 가능한 MSE들이 디폴트에 의해 사용될 수 있으며, MSE 결정 모듈(42C)은 생략될 수 있다. 다른 실시예들에서, MSE 결정 모듈(42C)은, 예를 들면, 목표 에너지 분포에 근거하여 MSE들 중의 어느 것을 사용할지를 결정할 수 있다. 이와 같은 경우에, MSE 결정 모듈(42C)은 저장 공간(34C)에 저장된 목표 에너지 분포 데이터를 검색할 수 있다. 몇몇의 경우에, 만약 목표 에너지 분포가 일반적으로 저장 공간(37C)에 있는 하나 이상의 MSE들과 관련된 필드 패턴과 유사하다면, MSE 결정 모듈(42C)은 다른 것들에 비해 우선적으로 이와 같은 MSE들을 사용할 수 있다. 예를 들면, 만약 목표 에너지 분포가 에너지 적용 영역의 중심에서 상대적으로 큰 값들을 가지며 에너지 적용 영역의 외주에서 훨씬 더 작은 값들을 가진다면, MSE 결정 모듈(42C)은 에너지 적용 영역의 중심의 근처에서 최대 강도를 가지는 필드 패턴들과 관련된 하나 이상의 MSE들, 및 이 영역의 외주에 집중된 필드 패턴들과 관련된 더 적은 MSE들을 선택할 수 있다. 그 대신에 또는 이에 추가하여, MSE 결정 모듈(42C)은 여기시키고/여기시키거나 제어하는 것이 상대적으로 더 쉬운 MSE들을 선택할 수 있으며, 오직 더 쉽게 여기되는 MSE들이 만족스런 결과들을 제공하지 않는다면 다른 MSE들을 선택할 수 있다.
선택적으로, MSE 결정 모듈(42C)은 선택된 MSE들을 여기시키고 이 여기의 결과로서 에너지 적용 영역에서 획득된 에너지 분포를 선택적으로 측정하도록 소스(50C)를 제어할 수 있는 제어 모듈(60C)에 연결될 수 있다. 파워 공급장치, 변조기, 증폭기, 및/또는 방사 요소(들)(또는 이의 부분들), 예를 들면, 도 1에 도시된 파워 공급장치(12), 변조기(14), 증폭기(16), 및 방사 요소(18)는 소스(50C)의 부분들일 수 있다. 측정들은 하나 이상의 검출기(들)(40C)에 의해 실행될 수 있다. 소스(50C)와 검출기(40C)는 실제로는 동일한 부분들에 구현될 수 있으며, 예를 들면, 비록 반드시 동시에 일어나지는 않더라도, 동일한 방사 요소는 에너지 적용 영역에 에너지를 공급하고 여기된 필드 패턴들을 측정하는데 사용될 수 있다는 것이 주목된다. 측정들의 결과는 저장 공간(38C)에 저장될 수 있다.
프로세서(30C)는 또한, 예를 들면, 도 8a 또는 8b에 도시된 바와 같이, 에너지 적용 영역을 구역들로 논리적으로 분할하도록 구성되는 이산화 모듈(44C)을 포함할 수 있다. 선택적으로, 이산화 모듈(44C)은 저장 공간(36C)에 저장된 손실 프로필에 따라 에너지 적용 영역을 분할할 수 있다. 예를 들면, 모듈(44C)은 유사한 손실들로 특징지어지는 체적들이 단일의 구역에 포함되도록 에너지 적용 영역을 분할할 수 있다. 이 경우에, 모듈(44C)은 저장 공간(36C)으로부터 데이터를 검색할 수 있다. 그 대신에 또는 이에 추가하여, 이산화 모듈(44C)은 목표 에너지 분포에 따라 에너지 적용 영역을 분할할 수 있다. 예를 들면, 모듈(44C)은 목표 분포를 충족시키기 위해 더 급격한 에너지의 변화들이 요구되는 곳에서 이 영역을 더 조밀하게 분할할 수 있다. 이 경우에, 이산화 모듈(44C)은 저장 공간(34C)으로부터 데이터를 검색하도록 허용될 수 있다.
프로세서(30C)는 또한 목표 에너지 분포에 상응하는 에너지 분포를 초래할 수 있는 에너지 적용 스킴을 획득하기 위해, 예를 들면, 풀리는 방정식들(5)을 구성하도록 구성되는 방정식 구성 모듈(46C)을 포함할 수 있다. 방정식 구성 모듈(46C)은 에너지 적용 영역이 이산화 모듈(44C)에 의해 분할되는 각각의 구역에서, 모듈(42C)에 의해 선택되는 각각의 MSE들의 필드 강도를 한정할 수 있으며, 저장 공간(38C)에 저장되는 측정 결과들을 고려할 수 있다.
일단 방정식들이 모듈(46C)에 의해 구성되면, 방정식 풀이 모듈(48C)이, 예를 들면, 수치 분석 그 자체의 기술분야에서 알려진 바와 같은 적당한 수치적인 전략들을 적용함으로써, 방정식들을 푸는 것을 시도할 수 있다. 만약 방정식들이 풀릴 수 있다면, 모듈(48C)은 해법에 따라 에너지 적용 영역 필드 패턴들에서 여기되도록 소스(50C)를 조절하기 위해 제어 모듈(60C)을 작동시킬 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 그 결과로 나온 에너지 분포는 검출기(40C)에 의해 측정될 수 있고, 저장 공간(38C)에 저장될 수 있으며, 비교 모듈(52C)에 의해 목표 에너지 분포와 비교될 수 있다. 만약 비교가 만족스럽지 못하다면, 비교 모듈(52C)은 선택된 MSE들 및/또는 이산화를 수정하기 위해 모듈(42C) 및/또는 모듈(44C)을 작동시킬 수 있다. 만약 방정식 풀이 모듈(48C)이 방정식들이 풀릴 수 없다는 것을 발견한다면, 모듈(48C)은 선택된 MSE들 및/또는 이산화를 수정하기 위해 모듈(42C) 및/또는 모듈(44C)을 작동시킬 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 각각의 MSE에 걸쳐 전달된 에너지의 양은 원하는 에너지 적용 프로필을 달성하기 위해 미리 결정될 수 있다. 예를 들면, 에너지 적용 프로필은 물체의 전체에 걸쳐 균일하거나 대체로 균일한 에너지 적용; 또는 제1 양의 에너지를 물체의 제1 구역으로, 제2 양의 에너지를 물체의 제2 구역으로 전달하는, 제어된 불균일한 에너지 적용을 요구할 수 있다. 파워 제어와 시간 제어가 상호 배타적이지 않다는 것에 주목하라. 원하는 에너지 적용 프로필은 파워 수준과 적용의 시간을 조절함으로써 달성될 수 있다.
몇몇의 실시예들은 또한 각각의 구역에서 소산된 에너지에 근거하여 제1 구역과 제2 구역에 에너지를 가하도록 구성되는 프로세서를 포함할 수 있다. 이전에 논의된 바와 같이, 프로세서는 에너지 적용 영역의 각각의 구역에서 에너지 소산 특성을 나타내는, 에너지 적용 영역의 손실 프로필을 획득할 수 있다. 손실 프로필을 획득하는 것은, 예를 들면, 도 9a에 요약된 방법에 의해 손실 프로필을 재구성하는 것을 포함할 수 있다. 또는, 손실 프로필은, 예를 들면, 메모리로부터 또는 인터페이스를 통해 검색될 수 있다.
임의의 주어진 구역에서 흡수된 에너지가 손실 프로필의 함수이기 때문에, 프로세서는 이 구역과 연관된 에너지 소산 특성과 관련된 정보에 근거하여 각각의 구역에 대한 에너지 적용을 제어할 수 있다. 예를 들면, 만약 에너지 적용의 목적이 에너지의 균일한 흡수를 달성하는 것이라면, 프로세서는, 예를 들면, 더 높은 에너지 소산을 가지는 구역에 더 낮은 파워를 적용하고; 더 낮은 에너지 소산을 가지는 다른 구역에 더 높은 파워를 적용하기 위해 소스를 제어할 수 있다. 또는, 프로세서는 더 높은 에너지 소산 속도를 가지는 구역에 대해 더 짧은 시간 동안 파워를 적용하며; 더 낮은 에너지 소산 속도를 가지는 구역에 대해 더 긴 시간 동안 파워를 적용하기 위해 소스를 제어할 수 있다. 다른 예에서, 목적은 에너지의 불균일한 흡수일 수 있다. 이 경우에, 프로세서는 각각의 구역이 흡수하는 에너지가 목표에 따르도록 상이한 에너지 소산 특성을 가지는 상이한 구역들에 가해지는 원하는 양의 에너지를 결정할 수 있다.
몇몇의 실시예들에 따라, 프로세서는 각각의 구역에 가해지거나 각각의 구역에서 흡수되는 목표 전체 에너지에 근거하여 제1 구역과 제2 구역에 에너지를 적용하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 만약 에너지 적용 영역에 있는 주어진 구역이 몇몇의 주어진 필드 패턴들의 핫 스팟들에 의해 커버된다면, 프로세서는 이 구역에 가해지는 에너지의 총합(전체 에너지)이 원하는 양에 도달하도록 에너지 적용 목표를 달성하기 위해 이 주어진 필드 패턴들에 상응하는 MSE들을 사용함으로써 이 구역에 에너지를 가할 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 적어도 하나의 프로세서가 복수의 주파수들에 걸친 에너지를 가하도록 구성될 때, 가해지는 에너지의 양은 주파수에 의존할 수 있다. 적어도 하나의 프로세서가 복수의 위상들에 걸친 에너지를 가하도록 구성될 때, 가해지는 에너지의 양은 위상에 의존할 수 있다. 이와 유사하게, 적어도 하나의 프로세서가 복수의 진폭들에 걸친 에너지를 가하도록 구성될 때, 가해지는 에너지의 양은 진폭에 의존할 수 있다. 가해지는 에너지의 양의 주파수, 위상, 및/또는 진폭 의존성은 하나의 에너지 적용 싸이클로부터 다른 하나로 변경될 수 있다. 예를 들면, 에너지 적용 영역으로부터 나온 피드백이 수신될 때마다, 프로세서는 피드백에 따라 주파수, 위상, 및/또는 진폭 의존성을 결정할 수 있다. 만약 하나의 주파수를 가지는 파에 걸쳐 가해진 에너지의 양이 다른 주파수를 가지는 파에 걸쳐 가해지는 것과 다를 수 있다면 에너지의 양은 주파수에 의존한다고 고려되지만, 동일한 주파수들의 파들은 동일한 양의 에너지를 가할 수 있다. 이와 유사하게, 만약 하나의 위상을 가지는 파에 걸쳐 가해지는 에너지의 양이 다른 위상 등을 가지는 파에 걸쳐 가해지는 것과 다를 수 있다면, 에너지의 양은 위상에 의존한다고 고려된다. 프로세서는 주어진 주파수, 위상, 또는 진폭(또는 상대적인 진폭)을 각각 가지는 하나 이상의 전자기파들을 여기시킴으로써 주어진 주파수, 위상, 또는 진폭(또는 상대적인 진폭)에 걸친 에너지를 가할 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 프로세서는 MSE들을 변경하기 위해 전자기파들의 주파수, 위상, 및/또는 진폭을 스위핑할 수 있으며 그에 의해 에너지 적용 영역에서 필드 패턴을 변경한다. 필드 패턴들이 변경될 때, 고강도 및 저강도 구역들의 위치, 형상, 및/또는 필드 강도가 또한 변경될 수 있다. 이 방식으로, 물체에 대한 에너지 전달(적용)은 (예를 들면, 주파수, 위상, 및/또는 진폭과 같은 변수들을 변경함으로써) 프로세서의 MSE들의 선택을 통해 변경될 수 있다. 프로세서는 에너지 적용 사이클 중에 여러 번 구역에 가해지는 에너지의 양을 변경하도록 구성될 수 있다.
몇몇의 예시적인 실시예들에서, 프로세서는 에너지 적용 영역에 반복적으로 에너지를 가하기 위해 소스를 조절할 수 있다. 예를 들면, 프로세서는 미리 결정된 시간 동안 에너지 적용 영역에서 MSE를 적용할 수 있고 이의 상응하는 필드 패턴을 여기시킬 수 있으며, 그 다음에 다른 미리 결정된 시간 동안 에너지 적용 영역에서 다른 MSE를 적용할 수 있고 다른 필드 패턴을 여기시킬 수 있다. 에너지 적용의 시간 및/또는 에너지가 가해지는 속도는 변할 수 있다. 예를 들면, 몇몇의 실시예들에서, 에너지는 에너지 적용 영역에 초당 120회 가해질 수 있다. 더 높거나(예를 들면 200회/초, 300회/초), 더 낮은(예를 들면, 100회/초, 20회/초, 2회/초, 1회/초, 30회/분) 속도들이 사용될 수 있다. 본 기술분야의 기술자는 에너지 적용 속도가 일정할 수 있거나 변경 가능할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
몇몇의 실시예들에서, MSE들의 세트가 (여기서 “MSE 스캐닝”으로 언급되는) 시간 동안에 순차적으로 적용될 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이 “MSE 스캐닝”은 “MSE 스위핑”과 교체 가능하다. “스캐닝”과 “스위핑”은 MSE들을 1차원 또는 다차원으로 변경하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 1차원 스캐닝은 단지 주파수, 위상, 또는 진폭만을 변경함으로써 MSE를 변경하는 것을 가리킬 수 있다. 다차원 스캐닝은 둘 이상의 주파수, 위상, 및 진폭, 또는 MSE에 포함될 수 있는 임의의 다른 변수들을 변경함으로써 MSE를 변경하는 것을 가리킬 수 있다. MSE 스캐닝은 또한 미리 결정된 속도로 또는 미리 결정된 간격 후에 반복될 수 있다. 때때로, 하나의 이상의 스캔들의 시퀀스가, 예를 들면, 매 0.5초마다 한 번 또는 매 5초마다 한 번 또는 임의의 다른 속도로 실행될 수 있다. 상이한 스캔들에서 MSE 선택은 동일한 것일 수 있거나 동일한 것이 아닐 수 있다.
주어진 양의 에너지(예를 들면, 미리 결정된 수의 줄 또는 킬로줄, 예를 들면, 10 kJ 이하 또는 1 kJ 이하나 수백 줄 또는 심지어 100 J 이하)가 적재물로 또는 적재물의 주어진 부분으로 (예를 들면, 100g과 같은 중량으로 또는 적재물의 50%와 같은 백분율로) 가해지거나 소산된 후에, 새로운 스캔이 실행될 수 있다. 몇몇의 경우에, 에너지의 양은 판독 가능한 태그(예를 들면, 사전 스캐닝 정보 또는 사전 설정을 가질 수 있는 RF/바코드)와 같은 다른 수단을 사용하여 또는 온도 센서들을 사용함으로써 제공된다.
몇몇의 실시예들에서, 에너지 적용의 속도 또는 스캐닝 속도는 에너지 적용들 또는 스캔들 사이의 스펙트럼 정보의 변화의 속도에 의존할 수 있다. 예를 들면, 소산 및/또는 주파수들의 변화의 한계치(예를 들면, 전체 합계의 10% 변화)가 제공될 수 있거나, 예를 들면, 테이블을 사용하여 상이한 에너지 적용/스캔 속도들과 관련된 상이한 변화 속도들이 제공될 수 있다. 다른 예에서, 결정된 것은 (예를 들면, 만약 에너지 적용들/스캔들 사이의 평균 변화가 마지막 두 개의 에너지 적용들/스캔들 사이의 변화보다 작다면) 에너지 적용들/스캔들 사이의 변화의 속도이다. 이와 같은 변화는 에너지 적용 과정 중에 한 번 이상 에너지 적용들/스캔들 사이의 시간을 조절하는데 사용될 수 있다. 선택적으로 또는 그 대신에, 시스템(예를 들면, 물체의 이동 또는 물체를 고정하기 위한 구조물의 이동)의 변화는 에너지 적용들/스캔들의 속도에 영향을 끼칠 수 있다(일반적으로 큰 변화는 이 속도를 증가시키고 변화가 적거나 없음은 이를 감소시킨다).
도 10은 몇몇의 실시예들에 따라 에너지 적용 영역에 전자기 에너지를 가하기 위한 방법의 예시적인 흐름도(900X)이다. 단계(902X)에서, 물체는 에너지 적용 영역에 배치될 수 있다. 몇몇의 실시예들은 이 단계를 생략할 수 있으며, 일단 물체가 에너지 적용 영역에 있다면 효과적이다. 에너지 적용 영역은 하나 이상의 공진 파장들에 있는 전자기 공진을 지원할 수 있다. 예를 들면, 물체(50)(또는 이의 일부분)는 각각 20cm의 같은 길이, 폭, 및 높이의 3 치수를 가지는 직육면체일 수 있는 캐비티(20)에 배치될 수 있으며, 목표 공진 파장의 파장은
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에 의해 주어진다. 상응하는 가장 낮은 공진 주파수뿐만 아니라 가장 큰 공진 파장은 또한 가변 주파수들의 파들로 캐비티를 스위핑하고, 그 다음에 캐비티에서 흡수를 검출함으로써 경험적으로 발견될 수 있다. 제1 흡수 피크(또는 반사 깊이)는 캐비티에 의해 지원되는 가장 낮은 공진 주파수와 가장 긴 공진 파장에 상응할 수 있다.
단계(904X)에서, 이에서 전자기 에너지가 캐비티(20)에 가해지는 주파수 또는 주파수들의 세트가 결정될 수 있다. 소스는, 예를 들면, 미리 결정된 파장이 에너지 적용 영역에 의해 지원되는 가장 큰 공진 파장의 1/4보다 큰, 이 영역에서 모드 조건을 충족시키는 특정한 주파수들(파장들)에 있는 에너지를 가하도록 구성될 수 있다. 위의 예에서, 소스는 오직 대략 7cm인
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보다 큰 파장들에 있는 에너지를 가하도록 구성될 수 있다. 이와 같은 파장들은 약 4.3 GHz보다 더 작은 주파수들에 상응한다. 이 실시예에 따라, 이전에 설명된 바와 같이, 특정한 마그네트론 또는 반도체 발진기가 하나 이상의 미리 결정된 주파수들에 있는 AC 파형들을 발생시키는데 사용될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 단계(904X)는 생략될 수 있다. 예를 들면, 몇몇의 실시예들에서, 전자기 에너지의 소스는 모드 조건을 충족시킬 있거나 충족시킬 수 없는 알려진 주파수들에 있는 에너지를 가하도록 구성될 수 있으며, 단계(904X)는 생략될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 프로세서는, 예를 들면, 캐비티의 벽을 이동시킴으로써, 에너지 적용 영역의 치수들을 제어하도록 구성될 수 있으며, 단계(904X)는 이 치수가 변할 때마다 실행될 수 있다.
단계(906X)에서, 이 영역에 있는 특정한 구역에 가해지는 목표로 하는 양의 에너지가 결정될 수 있다. 그 대신에 또는 이에 추가하여, 물체에서 목표로 하는 에너지 소산 패턴이 결정될 수 있다. 예를 들면, 물체에 있는 적어도 두 개의 구역들에 가해지는 상이한 목표로 하는 양의 에너지가 결정될 수 있다. 구역들과 상이한 양의 에너지는 물체의 알려진 특성의 함수로서 사용자에 의해 특정될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 구역들과 가해지거나 소산되는 상이한 양의 에너지는 물체에 배치되는 판독 가능한 태그(예를 들면, RF/바코드)와 같은 다른 수단에 의해 특정될 수 있다. 그 대신에 또는 이에 추가하여, 프로세서(30)는 물체의 위치와 물체 내의 에너지 흡수 특성을 감지하도록 구성될 수 있다. 프로세서(예를 들면, 프로세서(30 또는 30C))는 그 다음에 목표로 하는 양의 에너지가 가해져야 하는 구역들을 결정할 수 있다. 예를 들면, 도 1과 관련하여, 프로세서(30)는 방사 요소들(18)에 의해 획득되고 검출기(40)에 의해 검출된 피드백 신호를 사용하여 물체(50)의 특성을 결정할 수 있다.
단계(908X)에서, 적당한 MSE 또는 두 개 이상의 MSE들을 포함하는 적당한 에너지 전달 스킴이 물체에서 결정된 목표로 하는 양의 에너지 또는 목표로 하는 에너지 소산 패턴에 근거하여, 이 영역에 전자기 에너지를 가하기 위해 선택될 수 있다. 예를 들면, 프로세서(30)는 이 영역으로 전달되는 전자기파들의 주파수, 위상, 진폭, 또는 이들의 임의의 조합들을 결정할 수 있다.
단계(910X)에서, 프로세서는 선택된 MSE(들)에 따라 에너지를 가하기 위해 소스를 조절할 수 있다. 프로세서는 에너지 적용 영역에서 목표로 하는 에너지 분포를 달성하기 위해 MSE(들)와 관련된 다양한 매개변수들을 제어할 수 있으며, 소스의 다양한 구성요소들을 조절할 수 있다. 예시적인 제어들은 도 1과 6a 내지 6e와 관련하여 설명된다. 프로세서는 또한 MSE가 에너지를 가하는데 사용되는 시간과 파워를 조절할 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 방사 요소들은 에너지 적용 영역에서 방사 요소들의 배치에 따라 특정한 모드를 여기시키기 위해 선택될 수 있다. 방사 요소의 배치는 원하는 모드를 효과적으로 여기시키고/여기시키거나 원하지 않는 모드를 거절하기 위해 선택될 수 있다. 몇몇의 실시예들의 이런 선택적인 특징 및 다른 선택적인 특징들은 도 11a, 11b, 11c, 12a, 및 12b를 참조하여 아래에서 설명된다.
모드들을 거절하는 개념은 캐비티(1800)에서 여기 가능한 두 개의 모드들(1802 및 1806)의 X-Y 단면들을 보여주는 도 11a와 11b를 참조하여 설명된다. 모드(1802)는 TM11 모드이며 모드(1806)는 TM21 모드이다. 모드(TM11)는 더 낮은 차단 주파수(f11)와 동일하거나 이보다 큰 모든 주파수에서 여기될 수 있으며, TM21은 더 높은 차단 주파수(f21)와 동일하거나 이보다 큰 모든 주파수에서 여기될 수 있다. 따라서, f11과 f21 사이의 중간 주파수들에서, TM11은 TM21을 여기시키지 않고 여기될 수 있지만, TM21이 여기 가능하고 TM11이 여기 가능하지 않은 주파수는 없다. 그러므로, 만약 TM21을 여기시키기 않고 f21보다 더 높은 주파수에서 TM11을 여기시키는 것을 원한다면, TM21은 거절될 수 있어야 한다. 본 논의에서, 모드를 거절하는 것은 모드의 여기를 방지하거나 대체로 감소시키는 것을 가리킬 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 원하는 모드가 여기될 수 있으며 원하지 않는 모드는 원하지 않는 모드의 널(null)에 또는 그 근처에, 그리고 원하는 모드의 최대값에 또는 그 근처에 배치되는 방사 요소들의 여기를 위해 선택함으로써 동시에 거절될 수 있다. 모드의 널은 모드의 필드 강도가 영구적으로 (또는 모든 위상들에서) 영인 에너지 적용 영역의 임의의 위치이며, 모드의 최대값은 모드의 필드 강도가 모든 위상들에서(또는 모든 순간에) 전체적인 최대값에 도달하는 임의의 위치이다. 모드의 널에 배치되는 방사 요소는 (적용되는 주파수에 관계없이) 모드를 여기시키지 않으며, 널 근처에 배치되는 방사 요소는 단지 작은 정도로만 모드를 여기시킬 수 있다. 예를 들면, 도 11b에 있는 라인(1803)은 모드(TM21)의 널 포인트들의 집합이다. 라인(1803)은 z축을 따라 진행하는 평면의 단면이다. 이 평면은 평면(1803)으로서 여기에서 언급된다. 평면(1803)의 임의의 포인트에 배치되는 방사 요소는 심지어 f21보다 더 높은 주파수들에서도 모드(TM21)를 여기시키지 않을 수 있다.
도 11b에 있는 포인트(1809)는 라인(1803)의 위에 있으며, 그러므로 모드(TM21)의 널이다. 포인트(1809)는 z축을 따라 진행하는 라인의 단면이다. 이 라인은 여기에서 라인(1809)으로서 언급된다. 평면(1803) 내에 있는 라인(1809)이 모드(TM11)(1802)의 널에 있지 않기 때문에, 모드(1802)는 라인(1809)에 배치되는 방사 요소에 의해 여기될 수 있다. 실제로, 방사 요소는 모드(1806)를 여기시키지 않고 평면(1803)의 위의 어느 곳에 배치될 수 있다. 이와 유사하게, 방사 요소는 모드(1806)를 여기시키지 않고 모드(1802)를 여기시키기 위해 라인(1809) 위의 어느 곳에 배치될 수 있다. 그러나, 몇몇의 실시예들에서, 방사 요소들은 XY 평면에 있는 위치에서 캐비티의 상부(및/또는 하부) 베이스에 배치될 수 있다.
모드를 거절하는 다른 방식은 거절되는 모드의 전기 필드의 크기가 반대의 부호들을 가지는 둘 이상의 위치들에 배치되는 둘 이상의 방사 요소들을 사용하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 12a는 라인(1805)을 따라 모드(1806)의 전기 필드의 (정규화된) 크기를 도시한다. 이 도면에 도시된 바와 같이, (평면(1803) 내에 있는 포인트인) x=0.5에서, 필드는 영이며, x=0.25에서 필드는 +1이며 x=0.75에서 필드는 -1이다. 따라서, 몇몇의 실시예들에서, x=0.25에 있는 하나와 x=0.75에 있는 다른 하나인 (또는 필드가 반대 부호들과 동일한 크기들을 가지는 임의의 다른 두 개의 포인트들에 있는) 두 개의 방사 요소들이 동일한 크기와 위상에 있는 RF파들을 방사하고, 서로 무효화하며, 그에 따라 원하지 않은 모드를 거절하기 위해 선택될 수 있다. 만약 두 개의 방사 요소들의 위치들에 있는 필드들이 반대의 부호들과 상이한 절대 값들을 가진다면, 만약, 예를 들면, 이들의 진폭들이 각각의 방사 요소 위치에서 필드와 진폭의 곱의 합이 영이되도록 조절된다면, 이들은 원하지 않는 모드를 거절하는데 여전히 사용될 수 있다. 위의 논의는 X축에 따른 상이한 포인트들에 초점이 맞춰졌지만, 유사한 고려 사항들이 또한 상이한 y 값들 및/또는 z 값들을 가지는 포인트들에 대해 적용될 수 있다는 것이 주목된다.
몇몇의 실시예들에서, 원하는 모드는 서로에 대해 역방향으로 평행하게 배향되거나, 서로에 대해 평행하게 배향되지만 서로의 사이에 180°의 위상 시프트에서 파들을 방출하며, 필드 패턴이 반대 부호를 가지는 포인트들에 위치되는 두 개의 안테나들을 통해 에너지를 방출함으로써 여기될 수 있다. 이와 유사하게, 몇몇의 실시예들에서, 모드들은 서로에 대해 반대 방향으로 평행하게 배향되거나, 서로에 대해 평행하게 배향되지만 서로의 사이에 180°의 위상 시프트에서 파들을 방출하며, 필드 패턴이 같은 부호를 가지는 포인트들에 위치되는 두 개의 안테나들을 통해 에너지를 방출함으로써 거절될 수 있다.
도 12b는 라인(1805)을 따라 모드(1802)의 전기 필드의 (정규화된) 크기를 도시한다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 필드는 x=0.5에서 최대이며, x=0.25에서 필드는 x=0.75에서 필드와 (크기와 부호가) 동일하다. 따라서, 동일한 진폭과 위상에서 방출하는 x=0.25에 있는 하나와 x=0.75에 있는 다른 하나인, 두 개의 안테나들은 모드(1802)를 여기시키는 경향이 있다. 그러나, 서로에 대해 반대 방향으로 평행하게 배향되거나, 서로에 대해 평행하게 배향되지만 서로의 사이에 180°의 위상 시프트를 가지는 두 개의 안테나들은 모드(1802)를 거절할 수 있다. 그 결과로, 후자인 안테나들과 위상들의 조합은 모드(TM21)를 여기시킬 수 있으며 모드(TM11)를 거절할 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 원하고/하거나 원하지 않는 모드는 공진 모드이다. 공진 모드는 전자기파의 주파수(f)가 본 기술분야에서 알려진 방식으로 에너지 적용 영역의 치수들에 상응할 때 여기될 수 있다. 예를 들면, 직육면체 캐비티인 에너지 적용 영역에서, 공진 모드는 이에 따라 전자기파가 전파되고, 여기서 hz로 언급되는 치수가 N*(λ/2)와 같을 때 여기될 수 있으며, 여기서 N은 정수(예를 들면, 0, 1, 2, 3)이며 λ는 방정식 λ=c/f에 의해 주어진 파장이며, 여기서 c는 캐비티에서 광속도이다. 공진 모드는 통상적으로 세 개의 지수들로 마킹되며, 여기서 제3 지수는 N이다.
단일의 공진 모드가 주어진 주파수에서 여기될 때, 여기와 함께 운반되는 대부분의 파워는 공진 모드에 의해 운반될 수 있으며, 전파될 수 있거나 이버네슨트될 수 있는 다른 모드들은 무시할 수 있는, 파워의 더 작은 부분을 운반할 수 있다. 따라서, 단일의 공진 모드가 여기될 때, 비공진 모드들을 거절할 필요가 거의 없거나 전혀 없다.
예를 들면, hz = c/f21 (즉, N=2일 때)일 때, 안테나들과 주파수는 모드(TM21)를 여기시키기 위해 선택될 수 있으며, 비록 모드(TM11)가 적용된 주파수에서 여기될 수 있지만, 이는 공진 모드(TE212)에 의해 운반되는 양의 파워와 비교하여, 단지 작은 양의 파워를 운반할 수 있기 때문에, 예를 들면, 모드(TM11)를 거절할 필요가 거의 없다.
따라서, 몇몇의 실시예들에서, 공진 모드들은 목표 필드 강도 분포를 달성하는데 사용될 수 있다. 이는 충분한 대역폭과 주파수 제어가 제공된다면, 여기된 모드들에 대한 제어를 용이하게 할 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 모드 여기는 축퇴된 캐비티를 사용함으로써, (예를 들면, 대역폭과 주파수 제어로부터 나온 요건을 용이하게 함으로써) 더 용이하게 될 수 있다. 축퇴된 캐비티는 적어도 하나의 차단 주파수가 동일한 패미리(예를 들면, 두 개의 TE 모드들)의 둘 이상의 모드들의 차단 주파수인 캐비티이다. 이와 유사하게, (때때로, 가장 낮은 공진 주파수를 제외하고) 각각의 공진 주파수는 동일한 패미리의 둘 이상의 공진 모드들을 여기시킬 수 있다. 축퇴된 캐비티들의 몇몇의 형상들은, 예를 들면, 원통과 구를 포함할 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 하나의 원하는 공진 모드와 하나 이상의 원하지 않는 공진 모드들은 동일한 주파수에서 여기될 수 있으며, 원하지 않는 모드들은 위에서 설명된 바와 같이 거절될 수 있다. 예를 들면, 이의 단면이 도 12b에서 1806으로 도시되는 모드(TM212)를 여기시키는 동일한 주파수는 또한 이의 단면이 도 11c에서 1808로 도시되는 모드(TM212)를 여기시킬 수 있다. 그러나, 만약 여기가 모드(1806)의 널이 아닌 모드(1808)의 널에 배치되는 방사 요소를 통해서 된다면, 모드(1808)만이 여기될 수 있다. 예를 들면, 만약 방사 요소가 도 11b 및 11c에 도시된 포인트(1809)에서 주파수(f12=f21)로 방사되면, 모드(1808)만이 여기될 수 있다.
따라서, 몇몇의 실시예들에 따라, 다수의 모드들(예를 들면, 3, 4, 5, 6, 7, 또는 더 높은 수의 모드들)을 여기시키기 위한 장치가 제공되며, 이는 다수의 모드들 중의 어느 것이 각각의 주어진 경우에서 효과적으로 여기되는지를 제어할 수 있다. 장치는 다수의 모드들 중의 어느 것이 몇몇 경우에 효과적으로 여기되는 것인지를 결정하도록 구성되는 프로세서를 포함할 수 있으며, 프로세서는 단지 결정된 모드만을 효과적으로 여기시킬 수 있는 여기 스킴을 선택할 수 있다. 여기 스킴은, 미리 결정된 모드가 효과적으로 여기되고, 다른 모드들이 거절될 수 있도록, 예를 들면, 여기에 참여하는 방사 요소들의 식별 (및 선택적으로 선택되지 않은 방사 요소들을 배제), 둘 이상의 선택된 방사 요소들 사이의 위상 차이를 설정, 및 이들 사이의 진폭 차이를 설정을 포함할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 프로세서는, 예를 들면, 에너지 적용 영역에 있는 제1 구역에 제1의 미리 결정된 양의 에너지를 가하고 에너지 적용 영역에 있는 제2 구역에 제2의 미리 결정된 양의 에너지를 가하도록 미리 결정된 필드 패턴을 여기시키기 위해 여기되는 모드들을 결정하도록 구성될 수 있으며, 여기서 제1의 미리 결정된 양의 에너지는 제2의 미리 결정된 양의 에너지와 상이할 수 있다.
몇몇의 실시예들은 물체에 전자기 에너지를 가하기 위한 방법을 더 포함할 수 있다. 이와 같은 에너지 적용 방법은, 예를 들면, 도 13의 흐름도에 설명된 것과 같은 프로세서(900Y)의 일련의 단계들을 실행시키는 적어도 하나의 프로세서를 통해 실행될 수 있다.
도 13의 방법(900Y)은 축퇴된 에너지 적용 영역에 물체를 배치하는 단계를 포함할 수 있다(단계(902Y)). 예를 들면, 물체(50)(또는 이의 일부분)는 캐비티(20)에 배치될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 캐비티(20)는 도 2 및 도 14a 내지 14d에 도시된 것들과 같은 축퇴된 캐비티를 포함할 수 있다. 그러나, 몇몇의 실시예들에서, 방법은 에너지 적용 영역에 이미 배치된 물체들에 대해 실행될 수 있다. 또는, 에너지 적용 영역은 축퇴된 캐비티를 포함하지 않을 수 있다.
방법은 에너지 적용 영역에서 여기되는 주 모드를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 모드(1802)는 도 11a에 도시된 바와 같이 여기되는 원하는 주 모드일 수 있다. 주 모드는, 예를 들면, 인터페이스를 통해 명령을 수신함으로써, 룩업 테이블에서 결정되는 모드를 찾음으로써, 또는 여기되는 모드에 대해 임의의 다른 방식으로 결정함으로써 결정될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 프로세서는, 예를 들면, 에너지 적용 영역에 있는 제1 구역에 제1의 미리 결정된 양의 에너지를 가하고 에너지 적용 영역에 있는 제2 구역에 제2의 미리 결정된 양의 에너지를 가하도록 미리 결정된 필드 패턴을 여기시키기 위해 여기되는 모드들을 결정하도록 구성될 수 있으며, 여기서 제1의 미리 결정된 양의 에너지는 제2의 미리 결정된 양의 에너지와 상이하다.
단계(906Y)에서, 안테나 배치/선택 전략은 결정될 수 있다. 안테나 선택은, 예를 들면, 임의의 선택되지 않은 안테나에 파워를 가하지 않음으로써 실행될 수 있다. 안테나 배치는 특정한 모드 여기에 대해 미리 결정될 수 있거나, 에너지 적용 과정 중에 동적으로 결정될 수 있다. 안테나들의 원하는 배치는 또한 안테나 배열에서 하나 이상의 안테나들을 선택함으로써 달성될 수 있다. 프로세서(30)는 여기되거나 거절되는 특정한 모드에 따라 선택 전략을 결정할 수 있다.
방법은 에너지 적용 영역에서 하나 이상의 모드들을 효과적으로 여기시킬 수 있는 미리 결정된 주파수에 있는 전자기 에너지를 가하는 단계를 더 포함할 수 있다(단계(908Y)). 예를 들면, 프로세서(30)는 하나 이상의 미리 결정된 주파수들에 있는 전자기 에너지를 가하기 위해 소스를 조절할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 소스는 에너지 적용 영역의 공진 주파수들에 있는 에너지를 가하도록 구성될 수 있다.
단계(910Y)에서, 프로세서(30)는 에너지 적용 영역에서 주 모드를 여기시키기 위해 소스를 조절할 수 있다. 예를 들면, 특정한 위치들에 있는 특정한 안테나 또는 안테나 조합을 통해 전자기 에너지를 공급함으로써, 주 모드는 특정된 순도로 여기될 수 있으며, 하나 이상의 다른 모드들은 거절될 수 있다. 순도는, 예를 들면, 이 모드에서 에너지 적용 영역에 적용되는 파워의 부분에 의해 한정될 수 있다.
도 15는 에너지 적용 영역에 있는 물체에 전자기 에너지를 가하기 위한 다른 예시적인 과정(1000)을 도시한다. 단계(1002)에서, 물체는 에너지 적용 영역에 배치될 수 있으며, 에너지 적용 영역은 위에서 설명된 바와 같이, 단계(902Y)와 유사하게, 축퇴될 수 있거나 축퇴되지 않을 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 방법은 에너지 적용 영역에 이미 배치된 물체들에 대해 실행될 수 있으며, 배치는 방법의 단계가 아니다.
단계(1004)에서, 프로세서(30)는 전자기 에너지가 에너지 적용 영역에 가해질 수 있는 주파수 또는 주파수들의 세트를 결정할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 프로세서(30)는 전자기 에너지가 에너지 적용 영역에 가해질 수 있는 MSE 또는 MSE들의 세트를 결정할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 프로세서(30)는 이 영역의 구조에 근거하고 선택적으로 또는 그 대신에 또한 다양한 주파수들에 있는 이 영역으로부터 에너지 반사와 전달의 실험적인 판독에 근거하여, 에너지 적용 영역과 관련된 가장 낮은 공진 주파수를 먼저 결정할 수 있다. 프로세서(30)는 그 다음에 가장 낮은 공진 주파수, 예를 들면, 가장 낮은 공진 주파수에 있거나 그 위에 있는 하나 이상의 주파수들에 근거하여 하나 이상의 주파수들을 결정할 수 있다. 다른 실시예들에서, 프로세서(30)는, 예를 들면, 공진 주파수들을 모드 지수들과 캐비티 치수들에 연관시키는 방정식들에 근거하여 주파수들을 에너지 적용 영역의 공진 주파수들로서 결정할 수 있다. 이에 추가하여 또는 그 대신에, 공진 주파수들은 이 영역으로부터 받아들여지는 파워를 분석함으로써 결정될 수 있다. 프로세서(30)는 또한 인터페이스를 통해 수신된 입력, 예를 들면, 사용자 입력, 인터넷으로부터 입력, 또는 다른 소스들로부터 입력에 근거하여 주파수들을 결정할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 하나 이상의 주파수들 또는 MSE들은 미리 결정될 수 있으며 단계(1004)는 생략될 수 있다.
단계(1006)에서, 프로세서(30)는 각각의 선택된 주파수에 있는 하나 이상의 안테나 배치/선택 전략들을 결정할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(30)는 각각의 선택된 주파수들에 상응하는 원하는 주 모드를 결정할 수 있으며, 원하는 주 모드들을 여기시키고/여기시키거나 하나 이상의 원하지 않는 모드들을 거절하기 위해 적당한 안테나 위치들을 결정할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 안테나 배치/선택 전략들은 미리 결정될 수 있으며 단계(1006)는 생략될 수 있다.
단계(1008)에서, 프로세서(30)는 에너지 적용 영역에서 원하는 에너지 적용 또는 전달 프로필에 상응하는 목표로 하는 에너지 전달 또는 목표로 하는 필드 패턴을 결정할 수 있다. 목표로 하는 에너지 전달 프로필은 물체에 전달 가능한 에너지의 분포를 포함할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 목표로 하는 에너지 전달 프로필은 에너지 흡수 특성 또는 물체 및/또는 에너지 적용 영역의 상이한 구역들과 관련된 다른 특성에 근거하여 결정될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 목표로 하는 에너지 전달 프로필은 물체 및/또는 에너지 적용 영역의 상이한 구역들에서 상이한 양의 에너지를 포함할 수 있다. 예를 들면, 만약 에너지 적용 영역에 배치되는 접시가 일측에 야채들과 타측에 고기를 포함한다면, 목표로 하는 에너지 전달 프로필은 더 많은 양의 에너지가 야채들보다 고기에 전달되거나 가해지도록 결정될 수 있다.
원하는 에너지 전달 프로필은 원하는 양의 에너지가 하나씩 캐비티에 있는 특정한 위치들에 가해질 수 있는 하나 이상의 목표로 하거나 원하는 필드 패턴들을 발생시키기 위해 하나 이상의 MSE들을 조작함으로써 달성될 수 있다. 즉, 각각의 연속적인 필드 패턴 적용은 에너지 적용 영역의 내에 있는 특정한 위치들에 특정한 양의 에너지를 가할 수 있다. 일련의 필드 패턴들의 적용 후에, 에너지 적용 영역 내에 있는 물체 또는 구역에 가해지는 에너지의 전체 순 시간 적분 양은 요구되는 에너지 전달 프로필에 상응할 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 에너지 적용 영역 내에 있는 구역들은 이 구역들에 가해지는 특정한 양의 에너지는 예를 들면, 물체의 알려진 특성들의 함수로서 사용자에 의해 특정될 수 있다. 그 대신에 또는 이에 추가하여, 프로세서(30)는 물체의 위치 및/또는 물체 내의 에너지 흡수 특성을 감지하도록 구성될 수 있다. 프로세서(30)는 그 다음에 에너지가 가해지는 구역들 및 각각의 구역에 가해져야 하는 목표로 하는 양의 에너지를 결정할 수 있다. 예를 들면, 도 1로 되돌아가서, 프로세서(30)는 방사 요소들(18)과 검출기(40)를 사용하여 획득되는 피드백 신호들을 사용하여 물체(50)의 특성들을 결정할 수 있다. 프로세서(30)는 그 다음에 물체(50)(또는 심지어 물체(50)의 다양한 부분들)에 상응하는 체적에 특정한 양의 에너지 및 물체(50)를 둘러싸는 체적에 다른 양의 에너지를 제공하기 위해 에너지 전달 프로필을 컴파일링할 수 있다. 프로세서(30)는 그 다음에 원하는 에너지 전달 프로필을 제공하기 위해 적용되는 필드 패턴들의 조합을 결정할 것이다.
몇몇의 실시예들에서, 목표로 하는 에너지 전달 프로필은 도 8a 내지 8c에 도시된 것들과 같은 이산화 전략들을 사용하여, 캐비티(20)의 이산화에 따라 이산화될 수 있다.
단계(1010)에서, 프로세서(30)는 목표로 하는 에너지 전달 프로필 또는 목표로 하는 필드 패턴들을 달성하기 위해, 이 영역에서 여기되는 모드들의 가중치들을 결정할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 프로세서(30)는 목표로 하는 에너지 전달 프로필 또는 목표로 하는 필드 패턴들을 달성하기 위해, 이 영역에 적용되는 MSE들의 가중치들을 결정할 수 있다. 단계(1004)에서 결정되는 바와 같은 주파수들 또는 MSE들의 각각의 조합, 및 단계(1006)에서 결정되는 바와 같은 안테나 배치/선택은 에너지 전달 스킴으로서 언급될 수 있다. 각각의 에너지 전달 스킴은, 물체에 에너지를 전달하도록 소스를 조절하기 위해 실행될 때, 에너지 적용 영역에서 모드 또는 모드들의 조합을 여기시킬 수 있다. 프로세서(30)는 테스팅, 시뮬레이션, 또는 분석적 계산을 통해 이 모드들의 필드 분포들을 예측할 수 있다. 예를 들면, 이산화된 방식으로 다양한 모드들을 기록하는 I 행렬이 구성될 수 있다.
단계(1012)에서, 프로세서(30)는 결정된 에너지 전달 스킴들(예를 들면, 주파수들 및/또는 다른 MSE들의 조합들 및 선택적으로 안테나 배치 및/또는 선택 전략들) 및 가중치들에 따라 물체에 에너지를 가하기 위해 소스를 조절할 수 있다. 예를 들면, 소스는 도 6a 내지 6e와 관련하여 설명된 바와 같이 조절될 수 있다.
모드들을 여기시키거나 거절하기 위한 안테나 위치의 이용은 공간적으로 제어된 에너지 전달 기술의 노이즈 저항성과 분해능을 상당히 향상시킬 수 있다. 원하거나 원하지 않는 모드들에 대하여 특정한 위치들에 배치되는 하나 이상의 안테나들을 사용함으로써, 추가적인 자유도는 에너지 전달을 제어하는데 이용될 수 있다.
몇몇의 실시예들은 에너지 적용 영역에서 목표 전자기 필드 강도 분포를 여기시키기 위한 장치를 포함할 수 있다. 목표 전자기 필드 강도 분포는 이것이 다수의 모드들의 선형 결합 또는 다른 선형 독립 필드 패턴들일 수 있을 때, 거의 “임의적(arbitrary)”일 수 있다. 예를 들면, 장치는 에너지 적용 영역에서 다섯 개의 모드들을 여기시키도록 구성될 수 있다. 각각의 모드가 0과 1 사이의 가중치를 가질 수 있다는 것을 고려하면, 다양한 선형 결합들은 수천 개의 상이한 필드 강도 분포들을 초래할 수 있다. 예를 들면, 만약 다섯 개의 모드들 각각과 관련될 수 있는 이용 가능한 가중치들의 수가 5라면, 상이한 선형 결합들의 수는 약 3000이다. 사용될 수 있는 모드들의 수의 예는 1보다 큰 임의의 수를 포함한다. 그러나, 더 큰 수의 모드들이 더 다양한 목표 필드 강도 분포에 더 잘 맞춰지도록 허용하기 때문에, 더 큰 수의 모드들이 유리할 수 있다. 다른 한편으로, 각각이 비교적 순수한 형태에 있는, 다수의 모드들을 여기시키는 것은 더 어려울 수 있다. 따라서, 몇몇의 실시예들에서, 이용 가능한 모드들의 수는 3과 10 사이, 예를 들면 3, 4, 5, 6, 또는 7일 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 목표 필드 강도 분포는 불균일할 수 있으며, 예를 들면, 목표 필드 강도 분포는 제1 구역에서 제1 필드 강도 및 제2 구역에서 제2 필드 강도를 포함할 수 있다. 두 개의 구역들에서 필드 강도들 사이의 차이는 한계 값보다 더 클 수 있다. 예를 들면, 차이는 10%, 20%, 50%, 또는 실행되는 적용에 중요할 수 있는 임의의 다른 차이보다 클 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 장치는, 작동 중에, 주어진 목표 필드 강도 분포를 여기시키는 것에서 일어나는, 프로세서에 이용 가능한 다수의 전자기 필드 패턴들로부터 하나 이상의 필드 패턴들을 선택할 수 있는 프로세서(예를 들면, 프로세서(30 또는 30C))를 포함할 수 있다. 이용 가능한 필드 패턴들은, 통상적으로 각각의 MSE가 필드 패턴과 관련되므로, 이용 가능한 MSE들에 의존할 수 있다. 필드 패턴들 또는 상응하는 MSE들은 목표 전자기 필드 강도 분포에 근거하여 프로세서에 의해 선택될 수 있다. 예를 들면, 프로세서는 가중된 필드 패턴들의 합이 적어도 몇몇의 특정된 허용 오차 내에서 목표 필드 강도 분포와 동일하도록 가중치들을 다양한 필드 패턴들에 할당할 수 있다. 선택된 필드 패턴들은 몇몇의 최소 한계치보다 큰 가중치를 가지는 것들만일 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 모드들이, 예를 들면, 이들의 대칭 특성과 목표 분포의 대칭 특성 사이의 비교에 근거하여 먼저 선택되고, 예를 들면, 적당한 대칭을 가지는 것들인, 선택된 모드들만이 선택될 수 있으며 가중될 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 프로세서는 이들의 가중치에 따라, 선택적으로, 선택된 필드 패턴들의 여기를 야기할 수 있다. 가중치와 비례하는 시간에 동안, 가중치와 비례하는 파워 수준에서, 이들의 곱(시간과 파워를 곱함)이 가중치에 비례하는, 파워 수준에서 및 시간 동안, 또는 다른 것들에서, 이들의 가중치에 따라 필드 패턴들을 여기시키는 것은 이들의 각각을 여기시키는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 시간과 가중치 사이의 비례 인자는 모든 모드들에 대해 동일할 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 프로세서는 목표 필드 강도 분포를 결정할 수 있다. 예를 들면, 프로세서는 인터페이스를 통해 목표 필드 강도 분포에 관한 지표들을 수신할 수 있다. 지표들은, 예를 들면, 에너지 적용 영역에서 가열되는 물체의 특징들을 포함할 수 있으며, 프로세서는 이 특징들에 따라 배열되는 룩업 테이블을 사용하여 목표 필드 강도를 결정할 수 있다. 다른 예에서, 프로세서는 원하는 필드 강도 분포를 수신할 수 있으며, 예를 들면, 평활화(smoothing)에 의해 이를 목표 필드 강도 분포로 변환할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 프로세서는 물체와 관련되는 하나 이상의 판독 가능한 태그들(예를 들면, RFID 또는 바코드, 등)을 통해 목표 필드 강도 분포 또는 이의 지시를 획득할 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 몇몇의 방사 요소들은 필드 패턴들의 여기를 위해 프로세서에 이용 가능할 수 있으며, 프로세서는 선택된 필드 패턴들 각각을 여기시키기 위해 이들 중의 하나 이상을 선택할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 이용 가능한 방사 요소들의 수는 적어도 이용 가능한 모드들의 수만큼 크다. 예를 들면, 셋 이상의 방사 요소들이 3개의 모드들을 여기시키는데 이용 가능할 수 있다. 모드당 적어도 하나의 방사 요소를 가지는 것이 만약 거절되지 않는다면 방사 요소들에 의해 에너지 적용 영역에서 여기될 수 있는 원하지 않는 모드들을 거절하는데 유용할 수 있다.
모드들(또는 다른 선형 독립 필드 패턴들)의 선택은, 예를 들면, 이용 가능한 방사 요소들의 위치에 근거할 수 있다. 선택적으로, 선택은 위에서 언급된 위치들 및, 예를 들면, 위에서 논의된 바와 같은 방사 요소의 위치에서 여기되는 필드 패턴의 필드 값에 근거할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 목표 필드 강도 분포를 획득하기 위해 여기되는 필드 패턴들은 미리 결정된다. 예를 들면, 프로세서는 각각이 이용 가능한 모드들 중의 하나에 상응하는 MSE들의 사전 설정을 가질 수 있으며, 모든 여기된 필드 패턴들은 이 모드들의 선형 결합들일 수 있다. 가중치를 다양한 모드들에 대해 할당하면, 프로세서는 전자기 소스가 할당된 가중치로 미리 설정된 MSE들에 걸쳐 스위핑되게 할 수 있으며, 이에 따라서 목표 필드 강도 분포를 에너지 적용 영역에서 여기시킬 수 있다.
도 16은 몇몇의 실시예들에 따라 에너지 적용 영역에서 목표 전자기 필드 강도 분포를 여기시키는 방법(1600)의 흐름도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 방법(1600)은 단계(1602)에 표시된 바와 같이, 하나 이상의 필드 패턴들을 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 선택은 목표 전자기 필드 강도 분포에 근거할 수 있다. 선택은 다수의 전자기 필드 패턴들로부터 이루어질 수 있다. 전자기 필드 패턴들은 미리 결정될 수 있다. 이에 추가하여 또는 그 대신에, 전자기 필드 패턴들은 적어도 세 개의 모드들 또는 다른 선형 독립 필드 패턴들을 포함할 수 있다. 선택적으로, 전자기 필드 패턴들은 또한 세 개의 모드들의 몇몇의 선형 결합들을 포함한다. 몇몇의 실시예들에서, 단계(1602)는 프로세서에 의해 실행된다.
방법(1604)은 또한 선택된 필드 패턴들(1604)을 가중시키는 단계를 포함할 수 있다. 가중은, 예를 들면, 에너지 적용 영역에 있는 제1 구역에 제1의 미리 결정된 양의 에너지를 가하고 에너지 적용 영역에 있는 제2 구역에 제2의 미리 결정된 양의 에너지를 가하기 위해 가중된 필드 패턴들의 필드 강도 분포들의 합이 목표 필드 강도 분포와 동일하게 하기 위한 것일 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 제1의 미리 결정된 양의 에너지는 제2의 미리 결정된 양의 에너지와 상이할 수 있다.
방법(1600)은 또한 하나 이상의 선택된 필드 패턴들(1606)을 여기시키는 단계를 포함할 수 있다. 이 여기는 이들의 가중치에 따를 수 있다. 이 과정은, 선택적으로, 여기 단계(1606)의 일부분으로서, 각각의 선택된 필드 강도 분포들을 여기시키기 위해 하나 이상의 방사 요소들을 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 선택은 선택된 (또는 선택되지 않은) 방사 요소의 위치에 근거할 수 있으며, 몇몇의 실시예들에서 또한 이 위치와 앞서 언급된 위치에 있는 필드 패턴의 필드 값 사이의 관계에 근거할 수 있다.
예시적인 실시예들의 위의 설명에서, 다양한 특징들이 본 발명을 단순화하기 위해 단일 실시예로 함께 그룹화될 수 있다. 본 발명의 방법은 청구항들이 각각의 청구항에서 명시적으로 열거되는 것보다 더 많은 특징들을 필요로 한다는 의도를 반영하는 것으로서 해석되지 않아야 한다. 오히려, 다음의 청구항들이 반영하는 것과 같이, 발명의 양상들은 단일의 위에서 개시된 실시예의 모든 특징들보다 적게 존재한다. 따라서, 다음의 청구항들은 이에 의해 예시적인 실시예들의 설명에 통합되며, 각각의 청구항은 별도의 실시예로서 독립된다. 게다가, 다양한 변형들 및 변화들이 청구항들의 범위로부터 벗어나지 않고 개시된 시스템들과 방법들에 대해 만들어질 수 있다는 것이 본 발명의 명세서와 실무의 고려로부터 본 기술분야의 기술자들에게 명백할 것이다. 따라서, 명세서와 예들은 단지 예시적인 것으로서 간주되어야 하며, 본 발명의 진정한 범위는 다음의 청구항들과 이들의 균등물들에 의해 지시되도록 의도된다.

Claims (49)

  1. 적어도 하나의 방사 요소를 통해 에너지 적용 영역에 있는 물체에 무선 주파수(RF) 범위에 있는 전자기 에너지를 가하기 위한 장치로서,
    상기 장치는 적어도 하나의 프로세서를 포함하며,
    상기 프로세서는:
    상기 에너지 적용 영역에 있는 제1 구역과 제2 구역의 위치들을 결정하고;
    상기 에너지 적용 영역에 있는 상기 제1 구역에 제1의 미리 결정된 양의 RF 에너지를 가하고 상기 에너지 적용 영역에 있는 상기 제2 구역에 제2의 미리 결정된 양의 RF 에너지를 가하기 위해 소스를 조절하도록 구성되는, 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 미리 결정된 양의 에너지는 상기 제2의 미리 결정된 양의 에너지와 상이한, 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 에너지 적용 영역에 의해 지원되는 가장 낮은 공진 주파수의 4배보다 더 작은 주파수들만의 에너지 가하도록 구성되는, 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 구역과 상기 제2 구역의 위치들을 구별하도록 구성되는, 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 구역과 제2 구역은 상기 적어도 하나의 프로세서에 연결되는 메모리 유닛의 상이한 위치들에 저장되는 주소들을 가지는, 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 에너지 적용 영역에서 복수의 상이한 전자기 필드 패턴들을 선택적으로 발생시키기 위해 상기 소스를 제어하도록 구성되고,
    상기 프로세서는 상기 복수의 전자기 필드 패턴들로부터 적어도 하나의 전자기 필드 패턴을 선택하도록 구성되는, 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상이한 가중치들로 상기 선택된 전자기 필드 패턴들을 적용하기 위해 상기 소스를 조절하도록 구성되는, 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 다수의 상이한 전자기 필드 패턴을 순차적으로 선택하도록 구성되는, 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 각각의 구역에서 소산되는 에너지의 표시에 근거하여 상기 제1 구역과 상기 제2 구역에 에너지를 가하도록 구성되는, 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 소스는 복수의 방사 요소들을 통해 전자기 에너지를 공급하도록 구성되고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 적어도 두 개의 방사 요소들에 상이한 진폭들을 가지는 에너지를 동시에 공급하기 위해 상기 소스를 조절하도록 구성되는, 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 구역에 가해진 에너지의 양은 상기 제2 구역에 가해진 에너지의 양과 상이하고, 상기 제1 구역에서 흡수된 상기 에너지는 상기 제2 구역에서 흡수되는 상기 에너지와 실질적으로 동일하도록, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 소스를 제어하도록 구성되는, 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 복수의 주파수들의 에너지를 가하도록 구성되고,
    가해지는 에너지의 양은 주파수에 의존하는, 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 에너지 적용 사이클 중에 여러 번 상기 에너지의 양의 주파수 의존성을 변경하도록 구성되는, 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 복수의 위상들의 에너지를 가하도록 구성되고,
    전달된 에너지의 양은 위상에 의존하는, 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 에너지 적용 사이클 중에 여러 번 상기 에너지의 양의 위상 의존성을 변경하도록 구성되는, 장치.
  16. 제1항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 적용 영역과 적어도 하나의 방사 요소를 더 포함하는, 장치.
  17. 제1항 내지 제16항 중의 어느 한 항에 있어서,
    전자기 에너지의 소스를 더 포함하는, 장치.
  18. 제1항 내지 제17항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는:
    상기 에너지 적용 영역에 있는 상기 물체의 공간적인 위치를 가리키는 정보를 결정하고;
    상기 물체의 상기 공간적인 위치의 제1 영역에 상응하는 제1 고강도 구역을 가지는 제1 필드 패턴을 식별하고;
    상기 물체의 상기 공간적인 위치의 제2 영역에 상응하는 제2 고강도 구역을 가지는 제2 필드 패턴을 식별하고, 상기 제1 영역은 상기 제2 영역과 상이하며;
    상기 에너지 적용 영역에 상기 제1 필드 패턴과 상기 제2 필드 패턴을 적용하기 위해 상기 소스를 제어하도록 구성되는, 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 및 제2 영역들에 따라 상기 에너지 적용 영역에 있는 상기 제1 및 상기 제2 구역들의 위치들을 결정하도록 구성되는, 장치.
  20. 프로세서에 의해 조절되는 전자기 에너지의 소스를 사용하여 에너지 적용 영역에 있는 물체에 무선 주파수 범위에 있는 전자기 에너지를 가하기 위한 방법으로서,
    상기 에너지 적용 영역에 있는 제1 구역과 제2 구역의 위치들을, 상기 프로세서에 의해, 결정하는 단계;
    상기 제1 구역에 가해지는 제1의 양의 에너지와 상기 제2 구역에 가해지는 제2의 양의 에너지를 결정하는 단계; 및
    상기 제1 구역에 상기 제1의 양의 에너지를 적용하고 상기 제2 구역에 상기 제2의 양의 에너지를 적용하기 위해 상기 소스를 조절하는 단계로서, 상기 제1의 양의 에너지는 상기 제2의 양의 에너지와 상이한 단계를 포함하는, 전자기 에너지를 가하기 위한 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제1 및 제2의 양의 에너지를 결정하는 단계는 상기 프로세서에 의해 실행되는, 방법.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    상기 적용은 상기 에너지 적용 영역에 둘 이상의 정상파들을 제공하는 단계를 포함하며,
    각각의 상기 정상파들은 적어도 하나의 고강도 구역과 적어도 하나의 저강도 구역을 가지며,
    고강도 구역들과 관련된 필드 강도들은 저강도 구역들과 관련된 필드 강도들보다 높으며,
    상기 조절은 상기 정상파들 중에서 적어도 하나의 고강도 구역이 상기 물체의 적어도 일부분의 위치와 일치하는 적어도 하나의 정상파를 선택하는 단계, 및 상기 정상파들 중의 상기 선택된 적어도 하나를 상기 에너지 적용 영역에 가하는 단계를 포함하는, 전자기 에너지를 가하기 위한 방법.
  23. 제20항 내지 제22항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 적용 영역에 있는 상기 물체의 공간적인 위치를 가리키는 정보를 결정하는 단계;
    상기 물체의 상기 공간적인 위치의 제1 영역에 상응하는 제1 고강도 구역을 가지는 제1 필드 패턴을 식별하는 단계;
    상기 물체의 상기 공간적인 위치의 제2 영역에 상응하는 제2 고강도 구역을 가지는 제2 필드 패턴을 식별하는 단계로서, 상기 제1 영역은 상기 제2 영역과 상이한 단계; 및
    상기 에너지 적용 영역에 상기 제1 필드 패턴과 상기 제2 필드 패턴을 적용하기 위해 상기 소스를 제어하는 단계를 포함하는, 전자기 에너지를 가하기 위한 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 영역들에 따라 상기 에너지 적용 영역에 있는 상기 제1 및 제2 구역들의 위치들을 결정하는 단계를 더 포함하는, 전자기 에너지를 가하기 위한 방법.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 제1 영역에서 흡수된 에너지가 상기 제2 영역에서 흡수된 에너지와 실질적으로 동일하도록 상기 소스를 제어하는 단계를 더 포함하는, 전자기 에너지를 가하기 위한 방법.
  26. 제20항 내지 제23항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 구역에서 흡수된 에너지가 상기 제2 구역에서 흡수된 에너지와 실질적으로 동일하도록 상기 소스를 제어하는 단계를 더 포함하는, 전자기 에너지를 가하기 위한 방법.
  27. 제20항 내지 제25항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 적용 영역에 의해 지원되는 가장 낮은 공진 주파수의 4배보다 낮은 주파수들의 상기 전자기 에너지가 가해지는, 전자기 에너지를 가하기 위한 방법.
  28. RF 에너지를 방사하는 적어도 하나의 방사 요소를 통해 에너지 적용 영역에 목표 전자기 필드 강도 분포를 여기시키기 위한 장치로서,
    상기 장치는 프로세서를 포함하며,
    상기 프로세서는:
    상기 목표 전자기 필드 강도 분포에 근거하여, 다수의 전자기 필드 패턴들로부터 하나 이상의 필드 패턴들을 선택하고;
    상기 적어도 하나의 방사 요소가 상기 에너지 적용 영역에서 상기 하나 이상의 선택된 필드 패턴들을 여기시키게 하도록 구성되는, 목표 전자기 필드 강도 분포를 여기시키기 위한 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 프로세서는 가중된 필드 패턴들의 상기 필드 강도 분포들의 합이 상기 목표 필드 강도 분포와 동일하게 되도록 상기 선택된 필드 패턴들을 가중시키도록 구성되는, 목표 전자기 필드 강도 분포를 여기시키기 위한 장치.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 적어도 하나의 방사 요소가 상기 선택된 필드 패턴들의 가중치들에 따라 상기 에너지 적용 영역에서 상기 하나 이상의 선택된 필드 패턴들을 여기시키게 하도록 구성되는, 목표 전자기 필드 강도 분포를 여기시키기 위한 장치.
  31. 제28항 내지 제30항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 목표 필드 강도 분포를 결정하도록 구성되는, 목표 전자기 필드 강도 분포를 여기시키기 위한 장치.
  32. 제28항 내지 제30항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는 원하는 필드 강도 분포에 근거하여 상기 목표 필드 강도 분포를 결정하도록 구성되는, 목표 전자기 필드 강도 분포를 여기시키기 위한 장치.
  33. 제28항 내지 제32항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는 각각의 상기 선택된 필드 패턴들을 여기시키기 위해, 복수의 방사 요소들로부터 적어도 하나의 방사 요소를 선택하도록 구성되는, 목표 전자기 필드 강도 분포를 여기시키기 위한 장치.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 선택된 방사 요소의 위치에 근거하여 상기 방사 요소를 선택하도록 구성되는, 목표 전자기 필드 강도 분포를 여기시키기 위한 장치.
  35. 제33항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 선택된 방사 요소의 위치, 및 상기 선택된 방사 요소의 상기 위치에서의 상기 필드 패턴의 값에 근거하여 상기 방사 요소를 선택하도록 구성되는, 목표 전자기 필드 강도 분포를 여기시키기 위한 장치.
  36. 제28항 내지 제35항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는 미리 결정된 필드 패턴들로부터 상기 필드 패턴들을 선택하도록 구성되는, 목표 전자기 필드 강도 분포를 여기시키기 위한 장치.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 미리 결정된 필드 패턴들은 적어도 세 개의 선형 독립 필드 패턴들의 선형 결합들을 포함하는, 목표 전자기 필드 강도 분포를 여기시키기 위한 장치.
  38. 제28항 내지 제37항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는:
    미리 결정된 필드 패턴들로부터 상기 필드 패턴들을 선택하고, 상기 미리 결정된 필드 패턴들은 적어도 세 개의 선형 독립 필드 패턴들의 선형 결합들을 포함하고;
    각각의 상기 선택된 필드 패턴들을 여기시키기 위해, 복수의 방사 요소들로부터 적어도 하나의 방사 요소를 선택하고, 상기 복수의 방사 요소들에 포함되는 선택된 방사 요소들의 수는 적어도 선형 독립 필드 패턴들의 수만큼 많도록 구성되는, 목표 전자기 필드 강도 분포를 여기시키기 위한 장치.
  39. RF 에너지를 방사하는 적어도 하나의 방사 요소를 통해 에너지 적용 영역에 목표 전자기 필드 강도 분포를 여기시키는 방법으로서,
    상기 목표 전자기 필드 강도 분포에 근거하여, 적어도 세 개의 선형 독립 필드 패턴들의 선형 결합들을 포함하는 다수의 전자기 필드 패턴들로부터 하나 이상의 필드 패턴들을, 프로세서에 의해, 선택하는 단계;
    가중된 필드 패턴들의 상기 필드 강도 분포들의 합이 상기 목표 필드 강도 분포와 동일하게 되도록 상기 선택된 필드 패턴들을 가중시키는 단계; 및
    상기 에너지 적용 영역에서 상기 하나 이상의 선택된 필드 패턴들을 이들의 가중치들에 따라 여기시키는 단계를 포함하는, 목표 전자기 필드 강도 분포를 여기시키는 방법.
  40. 제39항에 있어서,
    각각의 상기 선택된 필드 패턴들을 여기시키기 위해, 복수의 방사 요소들로부터 적어도 하나의 방사 요소를 선택하는 단계를 더 포함하는, 목표 전자기 필드 강도 분포를 여기시키는 방법.
  41. 제40항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 방사 요소를 선택하는 단계는 상기 선택된 방사 요소의 위치에 근거하여 선택하는 단계를 포함하는, 목표 전자기 필드 강도 분포를 여기시키는 방법.
  42. 제40항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 방사 요소를 선택하는 단계는 상기 선택된 방사 요소의 위치, 및 상기 선택된 방사 요소의 상기 위치에서의 상기 필드 패턴의 값에 근거하여 선택하는 단계를 포함하는, 목표 전자기 필드 강도 분포를 여기시키는 방법.
  43. 제40항 내지 제42항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 방사 요소가 선택되는 선택된 방사 요소들의 수는 적어도 상기 다수의 필드 패턴들에 포함되는 선형 독립 필드 패턴들의 수만큼 많은, 목표 전자기 필드 강도 분포를 여기시키는 방법.
  44. 제28항 내지 제38항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 방사 요소를 더 포함하는, 목표 전자기 필드 강도 분포를 여기시키기 위한 장치.
  45. 제44항에 있어서,
    상기 에너지 적용 영역을 더 포함하는, 목표 전자기 필드 강도 분포를 여기시키기 위한 장치.
  46. 제28항 내지 제38항, 제44항, 또는 제45항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 목표 에너지 분포는 제1 구역에 있는 제1 필드 강도와 제2 구역에 있는 제2 필드 강도를 포함하며, 상기 제1 및 제2 필드 강도들은 서로 상이한, 목표 전자기 필드 강도 분포를 여기시키기 위한 장치.
  47. 제46항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 필드 강도들은 적어도 20%만큼 서로 상이한, 목표 전자기 필드 강도 분포를 여기시키기 위한 장치.
  48. 제39항 내지 제43항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 목표 에너지 분포는 제1 구역에 있는 제1 필드 강도와 제2 구역에 있는 제2 필드 강도를 포함하며, 상기 제1 및 제2 필드 강도들은 서로 상이한, 목표 전자기 필드 강도 분포를 여기시키는 방법.
  49. 제48항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 필드 강도들은 적어도 20%만큼 서로 상이한, 목표 전자기 필드 강도 분포를 여기시키는 방법.
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