KR20130113313A - 손실 프로파일 분석 - Google Patents

Abstract

에너지 인가 구역에 있는 목표물로 전자기 에너지를 인가하기 위한 장치 및 방법이 개시된다. 적어도 하나의 프로세서가 에너지 인가 구역에 있는 목표물로 전자기 에너지가 다수의 전자기장 패턴에서 인가되게 하도록 구성될 수 있다. 프로세서는 다수의 필드 패턴들 각각에 대해 에너지 인가 구역에서 소멸되는 파워의 양을 결정하도록 더 구성될 수 있다. 프로세서는 다수의 필드 패턴들이 에너지 인가 구역으로 인가될 때 소멸되는 파워의 양에 기초하여 에너지 인가 구역의 적어도 일부에 대한 에너지 흡수 특성들의 공간적 분포를 결정하도록 또한 구성될 수 있다.

Description

손실 프로파일 분석{LOSS PROFILE ANALYSIS}

본 출원은

2010년 3월 3일 출원된 미국 가출원 No. 61/282,980;

2010년 3월 3일 출원된 미국 가출원 No. 61/282,981;

2010년 3월 3일 출원된 미국 가출원 No. 61/282,983;

2010년 3월 3일 출원된 미국 가출원 No. 61/282,984;

2010년 3월 3일 출원된 미국 가출원 No. 61/282,985; 및

2010년 3월 3일 출원된 미국 가출원 No. 61/282,986 에 대한 우선권의 이익을 주장한다.

이 출원들 각각은 본원출원 전체에 걸쳐 참조로 포함된다.

본 출원은 목표물에 전자기 에너지를 인가해주기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

전자기파는 목표물에 에너지를 부여하기 위해 통상적으로 사용된다. 일반적으로, 이와 같은 목표물은 전자기 에너지를 받아들이기 위해 구성된 공동(cavity)에 위치하게 된다. 그러나, 전자기장 분포는 가해지는 에너지 소스의 특징들뿐만 아니라 목표물의 특성들(예를 들어 목표물의 크기), 위치 및 방향에 의존하기 때문에 전자기 에너지를 제어되는 방법으로 가해주기가 종종 어렵게 된다. 전자기 에너지 인가 장치의 일 예는 마이크로웨이브 오븐(microwave oven)이 있다. 마이크로웨이브 오븐에서, 마이크로파는 에너지원으로부터 공기를 통해 목표물에 전자기 에너지를 가해주기 위해 사용된다. 전자기 에너지는 목표물에 의해 흡수되어 열 에너지로 전환되고 목표물의 온도를 올려주게 된다. 마이크로웨이브 오븐은 가열 공간에서 한 영역을 다른 영역과 구분할 수 없고 그리고 이러한 영역들로 제어되는 양의 에너지를 전달 할 수 없다. 즉, 전형적인 마이크로웨이브 오븐은 가열되는 목표물에 대해 “블라인드”가 되고 목표물의 위치 또는 에너지 흡수 특성들 어느 것도 말해주지 못한다.

본 개시의 일부 예시적 태양은 에너지 인가 구역에 있는 목표물로 전자기 에너지를 가해주기 위한 방법 및 장치에 관한 것일 수 있다. 장치는 에너지 인가 구역에 있는 목표물로 다수의 전자기장 패턴에 가해지는 전자기에너지를 일으키도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는, 다수의 필드 패턴들 각각에 대해, 에너지 인가 구역에서 소멸되는 파워의 양을 결정하도록 더 구성될 수 있다. 프로세서는 다수의 필드 패턴들이 에너지 인가 구역으로 인가될 때, 소멸되는 파워의 양에 기초하여 에너지 인가 구역의 적어도 일부에 대해 에너지 흡수 특성들의 공간적 분포를 결정하도록 또한 구성될 수 있다.

프로세서는 다수의 필드 패턴들 각각과 관련된 전자기장 강도의 적어도 하나에 기초하는 에너지 흡수 특성들의 분포와, 그리고 다수의 필드 패턴들 각각에서 에너지 인가 구역에서 소멸되는 파워를 계산하도록 구성될 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 목표물(예를 들어 프로세서)은, 과제(예를 들어, 분포를 계산)를 수행하도록 구성되는 것으로 설명되는데, 만일 적어도 일부 실시예에서, 목표물이 작동 중 이러한 과제를 수행한다면 그러하다. 유사하게, 과제(예를 들어, 전자기 에너지의 분포를 제어)가 목표 결과를 얻기 위한(목표물로 복수의 전자기장 패턴을 인가하기 위한) 것으로 설명될 때, 이것은 적어도 일부 실시예에서 과제는 목표 결과가 완수되도록 수행되는 것을 의미한다.

일부 실시예에서, 프로세서는 에너지 흡수 특성들의 분포를 순환적으로 결정하도록 구성될 수 있다. 에너지 흡수 특성들의 분포의 두 개의 결정들 사이의 시간 간격, 예를 들어 두 개의 연속된 결정들 사이의 시간 간격은 이전의 두 개의 결정들에서 측정되는 분포들 간 차이의 크기 함수가 될 수 있다. 예를 들어, 두 번째 및 세 번째 결정들 사이의 시간 간격은 첫 번째 및 두 번째 결정들에서 측정되는 분포들 간의 차이의 크기 함수가 될 수 있다. 일부 실시예에서, 두 분포들 사이의 차이의 크기는 두 분포들의 함수로서 결정될 수 있다. 이와 같은 함수의 예들은 두 분포들에서의 특정한 위치로 인가되는 에너지의 양들 사이의 차이와, 그리고 일부 영역에 대한 분포들 사이의 에너지 차이의 평균을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 에너지 흡수 특성들의 분포의 두 연속적인 결정들 사이의 시간 경과는 목표물의 특징들의 함수가 될 수 있다.

또한, 프로세서는 에너지 흡수 특성들의 분포에 기초하는 에너지 인가 구역의 서로 다른 부분들에 서로 다른 양의 에너지가 인가되게 하도록 구성될 수 있다. 프로세서는 목표물에서의 서로 다른 위치들에서 제어된 양의 에너지가 흡수되게 하도록 구성될 수 있다.

본 개시의 일부 예시적 태양은 목표물로 전자기 에너지를 가해주기 위한 방법 및 장치에 대한 것일 수 있다. 장치는 전자기 에너지의 소스(source)를 포함할 수 있다. 덧붙여, 장치는 에너지 인가 구역을 포함할 수 있다. 또한, 장치는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 에너지 인가 구역에 있는 목표물로 전자기 에너지가 복수의 전자기장 패턴으로 인가되도록 하는 구성될 수 있다. 프로세서는 다수의 필드 패턴들 각각에 대해 에너지 인가 구역에서 소멸되는 파워의 양을 결정하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서는, 다수의 필드 패턴들이 에너지 인가 구역으로 인가될 때, 소멸되는 파워의 양에 기초하여 목표물의 적어도 일부에 대해 에너지 흡수 특성들의 공간적 분포를 결정하도록 구성될 수 있다.

본 개시의 일부 예시적 태양은 적어도 하나의 방사 소자를 통해 에너지 인가 구역으로 무선 주파수 범위(RF energy)의 전자기 에너지를 인가해주기 위한 방법 및 장치에 대한 것일 수 있다. 장치는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 RF 에너지의 분포를 제어하도록 구성되어 적어도 두 개의 서로 다른 전자기 필드 패턴들이 에너지 인가 구역으로 인가되게 한다. 덧붙여, 프로세서는 전자기장 패턴들의 각각에 대해 에너지 인가 구역에서 소멸되는 파워의 양을 결정하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서는 필드 패턴들 각각에 대해 결정된 파워의 양에 기초하여 에너지 인가 구역의 적어도 일부에 대한 에너지 흡수 특성들의 공간적 분포를 결정하도록 구성될 수 있다.

앞서의 개요는 본 발명의 단지 몇몇 태양의 매우 간단한 특징을 독자에게 제공하도록 의도된 것이고, 청구된 발명의 어떠한 범위에서 제약으로 의도되지 않는다. 덧붙여, 앞에서의 일반적 설명 및 다음의 상세한 설명들 모두 단지 예시적 및 설명적인 것이고 청구된 바와 같은 본 발명에 대해 제한적이지 않다. 예시적이라는 말은 예, 예시 또는 보기와 같이 작용하는 의미로 본원에서 사용된다.

본 상세한 설명의 일부를 구성하고 통합된, 첨부된 도면들은 여러 실시예들과 본 발명의 예시적 태양을 묘사하고, 서술과 함께, 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일부 예시적 실시예들에 따른, 목표물로 전자기 에너지를 인가해주기 위한 장치의 도식적 도표이다;
도 2는 본 발명의 일부 예시적 실시예들에 따른, 모드 상태를 만족하는 모드 공동을 도시한다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 일부 실시예에 따른 모드 공동에서의 예시적 필드 패턴들을 도시한다.
도 3c 및 3d는 본 발명의 일부 실시예에 따른 모드 공동에서의 예시적 필드 패턴들을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예에 따른 예시적 변조 공간을 도시한다.
도 5a는 본 발명의 일부 실시예에 따른, 에너지 인가 구간으로 공급되는 전자기파에서 주파수 변조를 수행하도록 구성된 장치의 도식적 도표이다.
도 5b는 본 발명의 일부 실시예에 따른, 에너지 인가 구간으로 공급되는 전자기파에서 주파수 변조를 수행하도록 구성된 장치의 또 다른 도식적 도표이다.
도 6은 본 발명의 일부 실시예에 따른, 에너지 인가 구간으로 공급되는 전자기파에서 위상 변조를 수행하도록 구성된 장치의 도식적 도표이다.
도 7a는 본 발명의 일부 실시예에 따른, 에너지 인가 구간으로 공급되는 전자기파에서 진폭 변조를 수행하도록 구성된 장치의 도식적 도표이다.
도 7b는 본 발명의 일부 실시예에 따른, 에너지 인가 구간으로 공급되는 전자기파에서 진폭 변조를 수행하도록 구성된 장치의 또 다른 도식적 도표이다.
도 8a 내지 8c는 본 발명의 일부 실시예에 따른 예시적 에너지 인가 구역 분할 전략들을 도시한다.
도 9는 본 발명의 일부 실시예에 따른, 영상의 형식인 예시적 손실 프로파일을 도시한다.
도 10a 및 10b는 본 발명의 일부 실시예에 따른 대조 테이블의 형식으로 예시적 손실 프로파일을 도시한다.
도 11은 본 발명의 일부 실시예에 따른 에너지 인가 구역으로 전자기 에너지를 인가함의 예시적 단계들의 흐름도이다.
도 12a 내지 12c는 에너지 인가 구역에서 여기될 수 있는 모드의 필드 강도 분포를 도시한다.
도 13a 및 13b는 공동에서 동일 주파수로 여기될 수 있는 두 모드의 표준화된 전기장 크기의 계산된 값을 나타낸다.
도 14는 일부 실시예에 따른, 에너지 인가 구역으로부터의 피드백에 기초한 손실 프로파일을 구성하도록 구성된 프로세서의 단순화된 블록도이다.

본 발명의 예시적 태양은 에너지 인가 구역의 손실 프로파일을 결정하는 것을 포함한다. 손실 프로파일은 에너지 인가 구역에서 유전 특성이 위치 별로 변하는 것에 대한 어떤 표현일 수 있다. 에너지 인가 구역은 전자기 에너지가 인가되는 공간의 어떤 용적이 될 수 있다. 에너지 인가 구역은 빈 공간일 수 있고, 또는 목표물을 포함하거나, 또는 목표물의 일부일 수 있다. 에너지 인가 구역에서 목표물은 그 구역을 전체로 또는 부분적으로 점유할 수 있다.

손실 프로파일의 예는, 유전상수 또는 다른 어떤 흡수 특성 및/또는 에너지 인가 구역 내에 특정한 위치와 관련된 연관 매개변수들, 예를 들어 주어진 점으로부터의 거리의 함수를 나타내는 그래프 또는 표가 될 수 있다. 손실 프로파일의 다른 예는 3차원 지도인데, 여기서 서로 다른 에너지 흡수 특성을 갖는 에너지 흡수 구역은 다른 색으로 나타나게 된다. 에너지 흡수 구역에서의 위치의 함수로서 이러한 또는 다른 유전/흡수 특성들 중 하나 이상의 표시가 손실 프로파일로서 사용될 수 있다. 덧붙여, 손실 프로파일이라는 말은 하나 이상의 유전 특성들의 공간적 분포의 근사치를 말하는 것이 될 수 있다. 예를 들어, 실제 공간적 분포는, 손실 프로파일을 얻기에 자주 매우 낮게 될 수 있는 일부 제한된 정확도에서 계산되고, 시뮬레이션되고, 또는 측정될 수 있다.

일부 실시예에서, 손실 프로파일은 전기적 디지털 프로세서에 의해 결정될 수 있다. 프로세서는 에너지 인가 구역의 내부, 주위 및/또는 바깥에 위치할 수 있는 검출기들에 의해 수집되는 데이터(또는 데이터를 표시하는 신호들)로 일정 법칙들(예를 들어, 연산)을 적용하여 손실 프로파일을 결정할 수 있다. 손실 프로파일은, 입력으로서 이러한 데이터를 사용하고 출력으로서 손실 프로파일을 제공하는 컴퓨터 프로그램을 작동시켜 결정될 수 있다. 데이터는 주어진 위치에서 전자기 에너지의 흡수를 나타내는 어떤 값을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 전자기 에너지는 에너지 인가 구역에서 서로 다른 전자기장 패턴들을 여기시켜 에너지 인가 구역으로 공급되고, 데이터는 서로 다른 필드 패턴들이 여기될 때 검출되는 에너지 흡수능력의 다른 값들을 포함할 수 있다. 에너지 인가 구역에서 필드 패턴을 여기시킴은 필드 패턴에 해당하는 어떤 주파수, 위상 및/또는 다른 특징들을 갖는 전자기파를 에너지 인가 구역으로 인가함에 의해 성취될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, “여기됨”이라는 말은 “발생됨”,”만들어짐”, 및 “인가됨”과 호환될 수 있다.

예를 들어, 만일 에너지 인가 구역이 에너지를 흡수하는 영역 하나와 에너지를 실질적으로 흡수하지 않는 한 영역, 두 영역들로 구성되면, 첫 번째 영역과만 일치하는 필드 패턴이 흡수될 것이고, 반면 두 번째 영역과만 일치하는 필드 패턴들은 흡수되지 않을 것이다. 따라서, 두 영역들의 위치는 어느 필드 패턴들이 에너지 흡수를 일으키고 어느 것이 그렇지 않은지에 대한 정보로부터 추정될 수 있다. 더 복잡한 경우에, 유사한 고려들이 예를 들어 아래에서 설명될 방정식(1)을 풀어 적용될 수 있다.

참조는 본 발명의 예시적 실시예들에 대해 자세히 이루어질 것이고, 발명의 예시들은 첨부된 도면들에서 도시될 것이다. 적절할 때, 동일 도면 번호들은 동일하거나 또는 비슷한 부분들에 대한 참조를 위해 도면 전체로 사용된다.

도 1, 5a, 5b, 6, 7a 및 7b에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 전자기 에너지의 소스(예를 들어, 전력 공급원(12) 및/또는 발진기(22, 26)와 같은 구조를 포함)를 포함할 수 있다. 소스는 프로세서(30)에 의해 제어될 수 있어서, 에너지가 에너지 인가 구역으로 인가될 수 있다. 전력 공급원(12) 및 발진기(22,26)와 같은 구조들은 도면에서 공동(20)으로 묘사된 에너지 인가 구역에 위치되는 목적물(50)과 같은 부하에 대해 하나 이상의 방사 요소(18)를 통해 전자기 에너지를 인가하도록 사용될 수 있다. 프로세서(30)는 전자기 에너지의 분포를 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 소스를 직접적으로 제어할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 프로세서(30)는 소스로부터 나오는 또는 소스로부터 하향 스트림(downstream) 신호를 제어할 수 있다.

프로세서(30)는 복수의 전자기 필드 패턴들이 에너지 인가 구역에 있는 목표물로 인가되도록 전자기 에너지의 공간적 분포를 제어하도록 구성될 수 있다. 더 자세하게 다음에 설명되는 바와 같이, 에너지 인가 구역에서 필드 패턴에 영향을 줄 수 있는 하나 이상의 변수들(예를 들어, 주파수, 진폭 등 “모듈레이션 공간 소자”(MSE)라 본원에서 언급되는)을 바꿔줌에 의해, 에너지 인가 구역, 예를 들어 공동(20)에서 필드 패턴을 변화시키는 것이 가능하다. 따라서, 이와 같은 변수들의 순차적 조정은 에너지 인가 구역(20)으로 인가되는 필드 패턴들에서 관련된 순차적 변화들을 일으킬 수 있다.

필드 패턴들에서의 이와 같은 변화들은, 예를 들어 서로 다른 필드 패턴들은 목표물에서 다르게 흡수될 수 있기 때문에, 목표물에 의한 흡수에 영향을 종종 미친다. 예를 들어, 목표물과 일치하는 면적에서 높은 에너지 강도를 갖는 필드 패턴을 목표물과 일치하는 면적에서 더 낮은 에너지 강도를 갖는 패턴으로 변화시킴은 목표물에 의해 흡수되는 에너지의 양을 감소시킬 수 있다. 도 3a 및 3b는 예시적으로, 각 개념적으로 서로 다른 패턴들을 묘사한다. 도 3a에서, 필드 패턴의 높은 강도 면적 (62)(a/k/a”열점”)은 목표물(66)과 일치한다. 반대로, 도 3b의 필드 패턴으로는 이와 같이 목표물(66)과 일치하는 것은 없다. 그러므로, 목표물(66)은 도 3b의 필드 패턴이 인가될 때 보다 도 3a의 필드 패턴이 인가될 때 더 많은 에너지를 흡수하는 경향이 있다.

다음에 더 자세히 설명되는 바와 같이, 흡수되지 않은 에너지는 반사되거나 또는 그렇지 않으면 방사 소자(18)로 전송되어 검출기(40)를 사용하여 검출된다. 검출기(40)로부터 신호들을 받아들임에 의해, 인가된 각 필드 패턴에 대해, 프로세서는 에너지 인가 구역(20)에서 소멸되는 파워의 양을 계산할 수 있다. 그리고, 다양한 필드 패턴들에서 에너지 인가 구역에 의해 소멸되는 파워의 양을 종합함에 의해, 프로세서(30)는 목표물의 적어도 일부에 대한 에너지 흡수 특성들의 공간적 분포를 결정할 수 있다.

결정된 에너지 흡수 특성의 공간적 분포(결정된 손실 프로파일이라 할 수 있음)는 에너지 인가가 계속될 때 목표물이 어떻게 에너지를 흡수하는지에 대한 지표로서 작용할 수 있다. 따라서, 에너지 흡수 특성 프로파일이 알려지거나 또는 추정되면, 프로세서는 목표물에서 원하는 에너지 흡수 프로파일이 얻어지도록 에너지 인가를 제어할 수 있다.

목표물(50)에 의한 에너지 흡수와 관련된 피드백 정보는 피드백을 일으키는 복수의 알려진 필드 패턴들에 대한 정보와 결합 될 때, 프로세서(30)는 에너지 인가 구역(20)에서의 목표물(50)의 위치를 추정할 수 있다. 따라서, 인가된 필드 패턴들의 반복되는 시리즈에 대해, 프로세서(30)는 하중이 존재하는 면적과 하중이 없는 면적을 인식할 수 있다. 이러한 정보를 수집함에 의해, 하중의 일반적 위치를 알아낼 수 있다. 그리고 인가된 필드 패턴들의 양과 관련된 피드백이 증가함에 따라, 분해능은 증가될 것이다. 일부 실시예에서, 분해능은 하중의 물리적 프로파일(예를 들어, 그 윤곽을 포함하여)이 구성되는 포인트까지 증가될 수 있다.

일부 관점에서, 본 발명은 에너지 인가 구역의 목표물로 전자기 에너지를 인가하기 위한 방법 및 장치를 포함할 수 있다. 본원에서와 같이, 광범위한 의미에서 “장치”라는 용어는 본원에서 설명된 어떤 구성요소 또는 구성요소들의 그룹을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본원에서 광범위한 의미로서 “장치”는 예를 들어 도 1 및 5a, 5b, 6, 7a, 및 7b에서 도시된 바와 같은 프로세서(30)와 같은 프로세서만을 의미할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, “장치”는 프로세서와 하나 이상의 방사 소자의; 공동 및 하나 이상의 방사 소자의; 전자기 에너지의 소스의; 프로세서, 공동, 하나 이상의 방사 소자, 및 전자기 에너지의 소스의; 또는 본원에서 설명되는 구성요소들의 다른 어떤 조합을 포함할 수 있다.

본원에서 사용되는, 전자기 에너지라는 용어는, 무선주파수(radio frequency, RF), 적외선(IR), 근적외선, 가시광선, 자외선 등을 포함하지만 이에 제한되는 않는 전자기 스펙트럼의 어떤 또는 모든 부분을 포함한다. 일부 경우에, 인가된 전자기 에너지는 주파수가 각각 3KHz에서 300GHz인, 100km에서 1mm의 파장을 갖는 RF 에너지를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 예를 들어, 1MHz 내지 100GHz의 더 좁은 주파수 범위 내의 RF 에너지가 인가될 수 있다. 예를 들어, 마이크로 웨이브 및 극초단파(UHF) 에너지는 모두 RF 범위 내에 있게 된다. 비록 본 발명의 예들은 RF 에너지의 인가와 연결되어 본원에서 설명되지만, 이러한 설명들은 본 발명의 몇몇 예시적 원리들을 설명하기 위해 제공되는 것이고, 전자기 스펙트럼의 어느 특정 부분으로 본 발명을 제한하도록 의도되지 않는다. 그러나, 설명된 장치들 및 방법들은 인가된 전자기 에너지의 파장보다 더 작은 목표물을 다루기에 특히 유용할 수 있다. 또한, 설명된 방법들 및 장치들은 에너지 인가 구역이 아래에서 정의된 바와 같이 모드 공동을 포함할 때 특히 유용할 수 있다.

유사하게, 이러한 개시는 가열을 위해 사용된 전자기 에너지의 많은 예들을 포함한다. 다시, 이러한 설명들은 본 발명의 예시적 원리들을 설명하기 위해 제공된다. 설명되고 청구된 바와 같은, 본 발명은, 에너지의 인가가 온도 상승을 일으키는 지와 관계없이, 에너지의 인가를 포함하는 산업적, 상업적 및 소비자 과정들과 다양한 제품들에 대해 이익을 제공한다. 예를 들어, 전자기 에너지는, 가열, 연소, 해빙, 해동, 조리, 건조, 반응 가속, 팽창, 증발, 융해, 생물학적 공정을 일으킴 또는 바꿔줌, 의료적 처치, 냉동 또는 냉각을 방지, 바람직한 온도 범위 내에서 목표물을 유지, 또는 에너지 인가를 원하는 다른 어떤 인가를 위해 목표물에 인가될 수 있다.

또한, 전자기 에너지가 인가되는 “목표물”(“하중”이라고 또한 알려진)에 대한 언급은 특별 형식에 제한되지 않는다. “목표물”은 본 발명이 활용되는 특정 공정에 따라 액체, 고체 또는 기체를 포함할 수 있고, 목표물은 하나 이상의 다른 상들인 물질의 복합물들 또는 혼합물들을 포함할 수 있다. 또한, 비록 “목표물”이라는 용어는 단수이지만, 복수의 아이템들 또는 분리된 부분이나 구성요소들을 언급하는 것일 수 있다. 따라서, 제한되지 않는 예에 의해, “목표물”이라는 용어는 해빙 또는 조리될 음식물; 의류 또는 건조될 다른 재료; 해동될 냉동재료(예를 들어, 장기); 반응될 화학물질; 연소되는 연료 또는 다른 연소성 물질; 탈수될 수화된 재료; 팽창될 가스; 해동, 가열, 끓임 또는 기화될 액체들;해동될 및/또는 데워질 혈액 또는 혈액 성분들(예를 들어, 혈장 또는 적혈구); 제조될 재료들; 연결될 구성요소들;또는 명목상으로라도 전자기 에너지 인가를 원하는 다른 어떤 재료와 같은 물질을 포함할 수 있다.

일부 실시예에 따라, 장치 또는 방법은 “에너지 인가 구역”의 사용을 포함한다. 에너지 인가 구역은 전자기 에너지가 인가되는 어떤 공공, 위치, 영역, 또는 면적이 될 수 있다. 이는 속이 빈 공간을 포함할 수 있고, 및/또는 액체들, 고체들, 기체들 또는 그 조합들로 완전히 또는 부분적으로 채워질 수 있다. 예로서, 에너지 인가 구역은 전자기파의 존재, 전파 및/또는 공진이 되게 하는, 울타리 영역 내부, 부분적 울타리 영역(예를 들어, 컨베이어 벨트 오븐) 내부, 도관 내부, 열린 공간, 고체 또는 부분적 고체를 포함할 수 있다. 구역은 에너지 인가의 목적을 위해 영구적으로 또는 일시적으로 구성될 수 있다. 설명의 편의를 위해, “공동”이라는 용어는 전자기 에너지가 인가될 수 있는 면적 이외의 다른 특별한 물리적 구조를 뜻하지 않는다는 것을 이해함과 함께, 이와 같은 모든 대안적 에너지 인가 구역은 공동들로서 대안적으로 언급될 수 있다.

에너지 인가 구역은 오븐, 챔버, 탱크, 건조기, 해동기, 탈수기, 반응기, 로, 캐비닛, 화학적 또는 생물학적 공정 장치, 소각로, 재료 성형 또는 형성 장치, 컨베이어, 연소 구역, 또는 에너지를 인가하기에 바람직한 어떤 면적에든 위치할 수 있다. 따라서, 일부 실시예에 따라, 전자기 에너지 인가 구역은 전자기 공진기(또한 공동 공진기, 공진 공동 또는 단순히 “공동”으로 알려진)가 될 수 있다. 전자기 에너지는 목표물 또는 그 일부가 에너지 인가 구역에서 위치하게 될 때 목표물로 전달될 수 있다.

에너지 인가 구역은, 그 공간적 형태 또는 윤곽의 물리적 태양이 에너지 인가의 시간에서 알려지기만 하면, 소정의 형상 또는 그렇지 않으면 확정할 수 있는 형상을 가질 수 있다. 에너지 인가 구역은 에너지 인가 구역 내에서 전자기파의 전파를 허용하는 어떠한 형상을 상정할 수 있다. 예를 들어, 에너지 인가 구역의 모든 또는 일부는 구, 반구, 직육면체, 도넛형, 원, 삼각형, 계란형, 오각형, 육각형, 팔각형, 타원형 또는 다른 어떤 형상 또는 그 조합 형상인 단면을 가질 수 있다. 에너지 인가 구역은 닫혀지거나, 예를 들어 전도성 재료로 완전히 둘러 쌓이거나, 또는 개방되는, 예를 들어 구속되지 않는 개구부가 될 수 있다. 본 발명의 실시예의 일반적 방법론은 비록 일부 적용에서 높은 닫힘의 정도 또는 특정 형상이 선호될 수 있지만, 에너지 인가 구역의 어떠한 특정 공동 형상, 구성 또는 닫힘 정도에 제한되지 않는다.

예로서, 공동(20)과 같은 에너지 인가 구역은 도 1에서 도해적으로 설명되었는데, 목표물(50)은 공동(20)에 위치되어있다. 목표물(50)은 에너지 인가 구역에 완전히 위치될 필요는 없음이 이해될 수 있다. 즉, 목표물(50)은 목표물의 적어도 일부가 에너지 인가 구역에 위치하게 되면 에너지 인가 구역에 “있는” 것으로 간주된다.

현재 개시된 실시예들의 일부에 따라, 적어도 하나의 파장의 전자기파들은 에너지 인가 구역에서 공진할 수 있다. 다시 말해, 에너지 인가 구역은 적어도 하나의 공진 파장을 지원한다. 예를 들어, 공동(20)은 소정의 주파수 범위(예를 들면 300MHz 에서 3GHz 사이의, 또는 400MHz 에서 1GHz 사이의 주파수의 UHF 또는 마이크로파 범위)에서 공동이 공진하게 해주는 치수로 설계될 수 있다. 의도에 따라, 공동(20)의 치수는 전자기 스펙트럼에서 주파수의 다른 범위에서 공진이 허용되도록 설계될 수 있다. “공진의”또는 “공진”이라는 용어는 다른 것들 보다 일부 주파수(“공진주파수”라고 알려진)에서 더 큰 진폭으로 에너지 인가 구역에서 진동하는 전자기파의 경향을 나타낸다. 특정 공진 주파수에서 공진하는 전자기파는 λ=c/f 를 통해 결정되는, 공진 주파수에 반비례하여 대응하는 ”공진 파장”을 가질 수 있는데, 여기서 λ는 공진 파장을, f는 공진 주파수를, 그리고 c는 에너지 인가 구역에서 전자기파의 전파속도이다. 전파속도는 파가 전파하는 매개물에 따라 변할 수 있다. 그러므로, 에너지 인가 구역이 둘 이상의 재료(예를 들어, 부하와 공공)를 포함할 때, c는 고유하게 정의될 수 없다. 그럼에도 불구하고, 공진은 예를 들어 주요 구성성분의 c에 기초한 추정치 또는 다양한 구성성분들의 c의 평균을 사용함, 또는 그 기술분야의 알려진 어떤 다른 방법을 포함하여 다소 다른 관계를 사용하여 유일하게 결정될 수 있다.

에너지 인가 구역에 의해 지지되는 공진 주파수들 중에, 가장 큰 공진 파장이 있을 수 있다. 가장 큰 공진 파장은 그 구역의 기하에 의해 고유하게 결정될 수 있다. 일부 실시예에서, 어떤 특정한 에너지 인가 구역의 가장 큰 공진 파장은 그 기술분야에서 알려진 바와 같이, 예를 들어 실험적으로, 계산적으로, 및/또는 시뮬레이션에 의해 추정되거나 또는 결정될 수 있다. 일부 실시예에서, 가장 큰 공진 파장은 미리 알려질 수 있다(예를 들어 메모리 또는 프로세서로 프로그램될 수 있다). 예로서, 도 2는 길이 a, 너비 b, 그리고 높이 c인 치수의 직육면체 공동(20)을 도시한다. 공동(20)은 복수의 공진 파장을 지지할 수 있고, 그 중 가장 큰 공진공진 파장은 λ₀ 이다. 만일 a>b>c 라면, 가장 큰 공진 파장λ₀은

로 주어진다. 다른 예시로서, 만일 에너지 인가 구역이 치수가 a x a x a 인 입방체라면, 가장 큰 공진 파장은

로 주어질 수 있다. 다른 예시로서, 만일 에너지 인가 구역이 반지름이 a이고 길이가 d 인, 원통(도 2에서 도시된 바와 같이)이라면, 가장 큰 공진 파장은, 2a>d 라면

로, 그리고 2a<d 라면

로 주어진다. 또 다른 예시로, 만일 에너지 인가 구역이 반지름이 a인 구라면, 가장 큰 공진 파장 λ₀ 은

로 주어진다. 앞의 예시들은 형상과 관계없이 에너지 인가 구역이 적어도 하나의 공진 치수를 가질 수 있음을 설명하는 것으로 단순하게 의미한다.

여기서 개시되고 있는 실시예에 따라, 장치 또는 방법은 에너지 인가 구역으로 전자기 에너지를 전달하도록 구성된 소스를 사용함을 포함할 수 있다. “소스”는 전자기 에너지를 발생시키고 공급하기에 적합한 어떤 구성요소(들)를 포함할 수 있다. 여기서 개시되고 있는 실시예에 따라, 전자기 에너지는 소정의 파장 또는 주파수에서 전파하는 전자기파(전자기 방사로 또한 알려진)의 형식으로 에너지 인가 구역으로 공급될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, “전파하는 전자기파”는 공진파, 정상파, 소멸파, 및 어떤 다른 방법으로 중간 매체를 통하여 이동하는 웨이브들을 포함할 수 있다. 전자기 방사는 그것과 반응하는 물질로 전달(또는 소멸)될 수 있는 에너지를 담는다

예에 의해, 도 1에서 도시된 바와 같이, 소스는 전자기 에너지를 전달하는 전자기파를 발생시키도록 구성된 하나 이상의 전력 공급원(12)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전력 공급원(12)은 적어도 하나의 소정의 파장 또는 주파수에서 마이크로파를 발생시키도록 구성된 마그네트론(magnetron)이 될 수 있다. 일부 실시예에서, 마그네트론은 높은 파워의 마이크로파를 발생시키도록 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 전력 공급원(12)은 제어 가능한 주파수를 갖는 AC 파형(예를 들어, AC 전압 또는 전류)을 만들어내도록 구성되는, 전압 조절 발진기와 같은 반도체 발진기를 포함할 수 있다. AC 파형은 바뀌는 극성을 갖는 사인파, 구형파, 펄스파, 삼각파, 또는 다른 형태의 파형을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 전자기 에너지의 소스는 전자기장 발생기, 전자기 플럭스 발생기, 또는 전자기 에너지를 발생시키는 어떠한 다른 메커니즘과 같은 어떠한 다른 전력 공급원을 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 장치는, 제어되는 방법으로 전력 공급원(12)에 의해 발생된 전자기파의 하나 이상의 특징적 매개변수들을 수정하도록 구성된 적어도 하나의 변조기(14)를 또한 포함할 수 있다. 변조기는 소스의 일부일 수 도 있고 아닐 수도 있다. 예를 들어, 변조기(14)는, 진폭(예를 들어, 서로 다른 방사 소자들 사이의 진폭 차), 위상, 및/또는 주파수를 포함하는, 주기적 파형의 하나 이상의 매개변수들을 조절하도록 구성될 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, 변조기(14)는, 각각 AC 파형의 위상, 주파수 및 진폭을 조절하기 위해 구성된 위상 변조기, 주파수 변조기 및 진폭 변조기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 조절기들은 도 5a, 5b, 6 및 7b와 연계하여,다음에 더 자세히 설명될 것이다. 일부 실시예들에서, 조절기(14)는 전력 공급원(12) 또는 소스의 일부로서 통합될 수 있어, 전력 공급원(12)에 의해 발생되는 AC 파형은 시간에 따라 변동하는 주파수, 변동하는 위상 및 변동하는 진폭 중 적어도 하나를 갖게 될 수 있다.

장치는 예를 들어 변조기(14)에 의해 조절되기 전 또는 후의 AC 파형을 증폭하기 위한 증폭기(16)를 또한 포함할 수 있다. 증폭기는 소스의 일부가 되거나 또는 안 될 수도 있다. 증폭기(16)는 예를 들어, 하나 이상의 전력 트랜지스터를 포함하는 전력 증폭기일 수 있다. 다른 실시예로서, 증폭기(16)는 1차 권선에서 보다 2차 권선에서 더 많은 권선수를 갖는 승압 변압기일 수 있다. 다른 실시예들에서, 증폭기(16)는 AC-DC-AC 컨버터와 같은 전력 전자 장치일 수도 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 증폭기(16)는 원하는 레벨까지 입력 신호를 증폭하도록 구성된 어떠한 다른 소자(들) 또는 회로(들)을 포함할 수 있다.

장치는 목표물(50)로 전자기 에너지를 전송하도록 구성된 적어도 하나의 방사 소자(18)를 또한 포함할 수 있다. 방사 소자(18)는 전자기 에너지를 목표물(50)에 공급하기 위한 하나 이상의 도파관 및/또는 하나 이상의 안테나(급전(power feed)으로 알려진)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방사 소자(18)는 슬롯 안테나를 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 방사 소자(18)는 어떤 다른 종류 또는 형태의 도파관들 또는 안테나들을, 또는 전자기 에너지가 그로부터 발신될 수 있는 어떤 다른 적절한 구조를 포함할 수 있다.

전력 공급원(12), 변조기(14), 증폭기(16), 및 방사 소자(18)(또는 그 일부)는 분리된 구성요소들일 수 있고, 또는 그것들의 어떤 조합이 단일 구성요소로 통합될 수 있다. 전력 공급원(12), 변조기(14), 증폭기(16), 및 방사 소자(18)(또는 그 일부)는 소스의 일부일 수 있다. 예를 들어, 마그네트론은 전자기 에너지를 발생시키기 위한 전력 공급원(12)으로서 사용될 수 있고, 도파관은 목표물(50)에 에너지를 전송하기 위해 마그네트론에 물리적으로 부착될 수도 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 방사 소자(18)는 마그네트론으로부터 분리될 수 있다. 유사하게, 전자기 발생기의 다른 형태는 방사 소자가, 예를 들어, 발생기로부터 물리적으로 분리되거나 또는 발생기의 일부가 될 수 있고, 또는 그렇지 않으면 발생기에 연결될 수 있는 곳에서 사용될 수 있다.

일부 실시예에서, 둘 이상의 방사 소자가 제공될 수 있다. 방사 소자는 에너지 인가 구역을 정의하는 하나 이상의 표면에 위치될 수 있다. 대안적으로, 방사 소자는 에너지 인가 구역 내부 및/또는 외부에 위치될 수 있다. 방사 소자가 구역의 바깥에 위치될 때, 방사된 에너지가 에너지 인가 구역에 미치도록 하는 소자들에 연결될 수 있다. 방사된 에너지가 에너지 인가 구역에 도달하도록 하는 소자들은 예를 들어, 도파관들 및/또는 안테나들을 포함할 수 있다. 각 방사 소자의 방향과 구성은 목표, 예를 들어, 에너지 인가 구역에서 원하는 에너지 분포의 적용을 얻기 위해 요구될 수 있는 바와 같이, 차이가 있거나 또는 동일하게 될 수 있다. 또한, 각 방사 소자의 위치, 방향 및 구성은 목표물(50)에 에너지를 인가하기 전에 미리 결정될 수 있고, 또는 에너지를 인가하는 동안 프로세서를 이용하여 동적으로 조정될 수 있다. 본 발명은 방사 소자가 특정 구조를 갖거나 또는 특정 면적 또는 구역에 필수적으로 위치되는 것에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 그 위치, 방향, 및/또는 구성과 일치하여 서로 다른 방사 소자들로부터 발생되는 웨이브의 진폭이 선택되거나 또는 일정 위치에서 방사 소자가 위치하게 될 수 있다.

하나 이상의 방사 소자(들)(18)은, 선택적으로 방사 전자기 에너지에 부가하여 전자기 에너지를 받아들이도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 본원에서 사용된 바와 같은, “방사 소자”라는 용어는, 그로부터 전자기 에너지가 방사되는 및/또는 그에 의해 전자기 에너지가 수용될 수 있는 어떤 구조에 대해 광범위하게 언급될 수 있는데, 구조가 에너지를 방사하거나 또는 수용하는 목적으로 원래 설계되었는지 여부와 관계없이 그리고 구조가 어떤 추가적 기능을 갖는 지와 관계없다. 따라서, 여기서 개시된 실시예에 따른 장치 또는 방법은 하나 이상의 방사 소자에 의해 수용되는 전자기파와 관련된 신호를 검출하도록 구성된 하나 이상의 검출기의 사용을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1에서 도시된 바와 같이, 검출기(40)는 수용자로서 기능할 때 공동(20)으로부터 전자기파를 수용하는 방사 소자(18)에 연결될 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, “검출기”라는 용어는 전자기파와 관련된 하나 이상의 매개변수를 측정하는 전기 회로들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 그와 같은 검출기는 입사, 반사 및/또는 투과되는 전자기파(각각 “입사 파워”, “반사 파워” 및 “투과 파워”으로 알려진)와 관련된 파워의 레벨을 검출하기 위해 구성된 전력계와, 웨이브의 진폭을 검출하기 위해 구성된 진폭 검출기, 미리 정의된 기준점에 대한 웨이브의 위상, 두 방사 소자에 의해 동시에 발사되는 웨이브들 사이의 위상 차이 또는 다른 위상 차이를 검출하기 위해 구성된 위상 검출기, 웨이브의 주파수를 검출하기 위한 주파수 검출기, 및/또는 전자기파의 특징을 검출하기에 적절한 어떤 다른 회로를 또한 포함할 수 있다.

입사 파워는 에너지 인가 구역(20)으로 파워를 발사하기 위해 소스로부터 방사 소자로 공급될 수 있다. 입사 파워 중에서, 일 부분은 목표물에 의해 소멸될 수 있다(이하에서 “소멸된 파워”). 다른 부분은 방사 소자에서 반사될 수 있다(이하에서 “반사된 파워”). 반사된 파워는 예를 들어, 목표물 및/또는 에너지 인가 구역을 통해 방사 소자로 반사된 파워를 포함한다. 반사된 파워는 방사 소자의 일부에 의해 유지되는 파워(예를 들어, 안테나에 의해 발사되지만 구역으로 흐르지 않는 파워)를 또한 포함할 수 있다. 반사된 파워 및 소멸된 파워 이외의 입사 파워의 나머지는 수용자들로서 기능하는 하나 이상의 방사 소자들로 투과될 수 있다(이하에서 “투과 파워”). 에너지는 공동의 벽으로, 문 등을 통해서와 같은 다른 장소들로 또한 샐 수 있다. 단순함을 위해, 에너지의 이러한 부분들은 여기서 설명되지 않는다. 일부 실시예에 있어서, 에너지의 이러한 일부는 실질적으로 작고, 무시할 수 있는 정도로 추정될 수 있다.

일부 실시예에 있어서, 검출기는, 방사 소자들이 송신기와 같이 기능할 때(예를 들어, 구역으로 에너지를 가하기 위해 방사할 때) 증폭기로부터 방사 소자로 신호가 흐르도록, 그리고 방사 소자가 수신기로서 기능할 때(예를 들어, 방사 소자가 에너지를 수용할 때) 증폭기로부터 방사 소자로 신호가 흐르도록 구성되는, 방향 커플러일 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 방향 커플러는 흐르는 신호의 파워를 측정하도록 더 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 검출기는 흐르는 신호의 전류 및/또는 전압을 측정하는 다른 형태의 회로들을 또한 포함할 수 있다.

일부 현 개시된 실시예들에 따라, 소스는, λ₁으로 표시되는, 소정의 파장에서 에너지 인가 구역에 있는 목표물로 전자기 에너지를 전달하도록 구성될 수 있는데, 여기서 소정의 파장은 에너지 인가 구역에 의해 지지되는, λ₀으로 표시되는 가장 큰 공진 파장의 약 4분의 1 보다 크다. 가장 큰 공진 파장과 전달되는 전자기 에너지의 파장 사이의 이러한 관계는, λ₁ ≥ λ₀/4 로서 표현되어, “모드 상태”로 언급된다. 다른 실시예에서는, 소스에 의해 공급되는 인가된 전자기 에너지의 파장과 에너지 인가 구역에 의해 지원되는 가장 큰 공진 파장 사이의 서로 다른 관계는 모드 상태를 만족시키기 위해 적용될 수 있다. 일부 실시예에서, 모드 상태는 낮은 레벨의 모드가 여기되었을 때, 예를 들어 m*n이 30, 40, 또는 50(여기서 m과 n은 서로 다른 축, 예를 들어 x와 y,에서 모드 수를 나타내는 정수) 아래일 때 만족하게 된다. 이 소스는 단일의 소정의 파장에서 전자기 에너지를 공급하는 구성에 제한될 필요는 없다. 선택적으로, 소스는, 에너지 인가 전에 결정될 수 있는 파장의 셋트에서 공동(20)으로 전자기 에너지를 공급하도록 구성될 수 있다. 소스가 변하는 주파주에서 공동으로 에너지를 공급할 때, λ₁으로 표시되는 가장 큰 파장과 모드 상태는 λ₁≥λ₀/4 로 특징지어진다. 일부 실시예에서, λ₁ 은 상한을 가질 수도 있는데, 예를 들어 λ₀ 보다 같거나 작을 수 있다.

대안적으로 또는 부가적으로, 모드 상태는 주파수로 표현될 수 있다. 파장 λ₁ 및 λ₀ 그리고 그에 해당하는 파장 f₁ 및 f_o 사이의 관계는 f₁ = c/λ₁ 이고 f₀ = c/λ₀ 이기 때문에, 모드 상태, λ₁ ≥ λ₀/4 는 f₁≤4f_o 로 표현될 수 있는데, 즉, 모드 상태 내에서 작동하기 위해, 전자기 에너지는 에너지 인가 구역에서 가장 낮은 공진 주파수의 약 네 배보다 더 낮은 주파수에서 인가될 수 있다.

덧붙여, 가장 큰 공진 파장 λ₀ 은 에너지 인가 구역의 치수와 고유의 관계를 갖기 때문에, 모드 상태는 에너지 인가 구역의 치수와 가해지는 파장 λ₁ 사이의 관계로서 또한 표현될 수 있다. 예를 들어, 길이, 너비, 및 높이가 각각 a, b,및 c이고, a>b>c인 직육면체 공동에 대해, 모드 상태는

로 표현될 수 있다. 다른 예시로서, a×a×a 인 치수를 갖는 정방형 공동에 대해서는, 모드 상태는

로 표현될 수 있다. 또 다른 예시로서, 반지름 a를 갖는 구형 공동에 대해서는, 모드 상태는

로 표현될 수 있다. 공동에 제공되는 전자기 에너지의 관점에서 “모드 상태”를 만족하는 치수의 공동은 본원에서“모드 공동”이라 한다.

그 성질에 의해, 전자기장은 에너지 인가 구역에서 불균일한 필드 패턴으로 분포되어지는 경향이 있다. 즉, 에너지 인가 구역에서 전기장 강도의 공간적 분포는 불균일할 수 있다. 필드 패턴은 시간에 따라 공간상에서 실질적을 안정적일 수 있고, 또는 시간에 따라 공간적으로 변할 수 있다. 그에 의해 시간에 따라 필드 패턴이 변하는 방법은 알려질 수 있다. 필드 패턴은 본원에서 “열점”으로 언급되는(필드 진폭에서 최대 또는 최소에 해당하는) 전기장 강도의 비교적 높은 진폭을 갖는 면적이 될 수 있다. 열점들의 예는 도 3a 내지 3d에서 빗금친 부분에 의해 도시되었다. 필드 패턴은 본원에서 “냉점”으로 언급되는, 전기장 필드 강도의 비교적 낮은 진폭(예를 들어, 영 또는 거의 영에 가까운 값)을 갖는 면적을 또한 야기할 수 있다. 열점은 명백한 그리고 정의된 경계를 갖는 것으로서 도에서 도식적으로 설명되지만, 실제 강도 변화들은 열점들과 냉점들 사이에서 더 점진적인 방법으로 변한다. 실제, 목표물로의 에너지 전송은, 필드 패턴이 영이 아닌 필드 강도를 갖는 필드 패턴의 영역들과 일치하는 목표물의 모든 영역에서 일어날 수 있고, 열점들과 일치하는 면적들로 반드시 제한되지 않는다. 가열의 정도는, 여러 가지 중, 목표물이 노출되는 필드의 강도 및 노출의 지속에 좌우될 수 있다.

필드 패턴 그 자체는, 예를 들어 에너지 인가 구역의 치수 및 물리적 특징들을 포함하는 많은 인자들(후에 설명되는)의 함수가 될 수 있다. 열점에서 전기장 강도의 비교적 높은 진폭은 첫 한계점 보다 더 높을 수 있고, 냉점에서 전기장 강도의 비교적 낮은 진폭은 두 번째 한계점 보다 더 낮을 수 있다. 첫 번째 한계점은 두 번째 한계점과 같거나 또는 다를 수 있다. 도 3a 내지 3b에서, 첫 번째와 두 번째 한계점은 동일하다. 일부 실시예에서, 한계점들은 한계점들 중 하나 보다 더 낮은 필드 강도가 목표물로 에너지를 효과적으로 인가하지 않도록 미리 결정될 수 있다. 예를 들어, 두 번째 한계점은 필드 강도의 최소값에 가깝게 되어 선택될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, “진폭”은 “크기”와 호환될 수 있다.

에너지 인가 구역에서, 특정 영역은 어떤 필드 패턴들의 전기장 강도의 비교적 높은 진폭(열점)과 그리고 어떤 다른 필드 패턴들의 전기장 강도의 비교적 낮은 진폭(냉점)에 의해 덮일 수 있다. 필드 패턴들은 에너지 인가 구역의 선택된 영역으로 에너지 전달을 목표하도록 선택적으로 선정될 수 있다. 예를 들어, 만일 에너지가 에너지 인가 구역에서 첫 번째 영역으로 인가되고 두 번째 영역으로는 인가되어야 한다면, 하나 이상의 필드 패턴들은 첫 번째 영역과 실질적으로 일치하는 이러한 필드 패턴들의 열점들과 두 번째 영역과 실질적으로 일치하는 냉점들에서 선택될 수 있다. 그러므로, 현재 개시된 실시예들과 일치하여, 소스는 에너지 인가 구역의 소정의 면적에 있는 열점들과 냉점들을 갖는 하나 이상의 필드 패턴들에서 전자기 에너지를 전달하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제어기는 목표 에너지 분포를 얻기 위해 이러한 필드 패턴들을 사용하여 에너지를 인가하도록 소스를 제어할 수 있다. 모드 공동(60)에서, 도 3a 및 3b에서 도시된 바와 같이, 필드 패턴들은 각각이 강도의 높은 진폭을 갖는 복수의 면적들(열점들(62 및 64))(빗금친 면적들) 및 강도의 낮은 진폭을 갖는 복수의 면적들(냉점들;빗금 없는 면적들)을 갖도록 여기될 수 있다.

에너지 인가 구역에서 여기될 수 있는 필드 패턴들의 일부는 “모드”라 불린다. 모드는 서로 선형적으로 독립적이고 직교하는 특수한 필드 패턴들의 셋트를 형성한다. 본원에서 언급되는 바와 같이, 만일 에너지 인가 구역에 대해 두 개의 모드와 관계되는 두 필드의 스칼라 곱의 적분이 영이 되면, 두 개의 필드 패턴들은 서로 직교하게 된다. 하나의 모드 또는 모드들의 조합(예를 들어, 일반적 필드 패턴)은, 전파, 소멸 및 공진을 포함하는 어떤 알려진 형태의 것이 될 수 있다. 일부 실시예에서, 여기된 필드 패턴은 모드들의 조합을 포함한다.

도 3a 및 3b에서, 목표물(66 및 68)은 에너지 인가 구역(60)에 위치된다. 만일 목표물(66)로만 에너지를 인가하고 목표물(68)로 에너지를 인가함을 피하고자 한다면, 도 3a의 필드 패턴은 선택될 수 있다. 대안적으로, 목표물(68)로 에너지를 인가하고 목표물(66)으로 에너지 인가를 피하고자 한다면, 도 3b의 필드 패턴이 선택될 수 있다.

어떤 필드 패턴은 에너지 인가 구역에서 여기될 수 있고 그리고 모드의 선형 조합으로서 수학적으로 표현될 수 있다. 모드들은 소멸 모드의 무한한 수와 전파 모드의 유한한 수(그들의 일부는 공진 모드일 수 있는)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 모드가 아닌 공동에서 보다 모드 공동에서 더 작은 전파 모드가 여기될 수 있다. 다시 말해, 일반적으로 모드 공동은 모드가 아닌 공동 보다 더 작은 전파 모드 들을 지지할 수 있다. 다시, 지지된 전파 모드들의 일부는 공진 모드일 수 있다. 원래, 소멸 모드는 필드 패턴을 여기시키도록 사용되는 총 파워(또는 에너지) 중의 매우 작은 분율의 파워(또는 에너지)를 갖고, 총 파워(그리고 에너지)의 대부분은 전파 모드에 의해 전달된다.

아래에서 좀 더 자세히 설명되는 바와 같이, 일부 실시예에서, 하나 이상의 방사 소자는 일부 원하지 않는 모드가 거부되도록 위치될 수 있다. 예를 들어, 두 개 또는 그 이상의 전파 모드가 단일 주파수에 의해 에너지 인가 구역에서 효과적으로 여기된다. 만일 이 주파수에서 전자기파를 내는 방사 소자가 모드들 중 하나의 널(null)에(즉, 모드들 중 하나가 제로 필드를 갖는 위치에서) 위치하게 되면, 이러한 모드는 제거(즉, 거부)될 수 있다

모드 상태 및 그에 대응하는 모드 공동(즉, 모드 상태를 만족시키는 공동)은, 에너지 인가 구역에서, 필드 패턴 또는 더 특별하게, 모드들을 제어함에 있어 장점을 나타낸다. 상술한 바와 같이, 모드 공동에서, 전파 모드의 수는 모드가 아닌 공동에서보다 더 작다. 따라서, 이러한 전파 모드의 제어는 비교적 더 쉬울 수 있는데, 만일 모드 상태가 만족되면 원하는 모드를 제거하는데 사용되는 안테나의 수와 밀도가 더 작아질 수 있기 때문이다. 또한, 제어에 있어 크지 않은 부정확성은 모드가 아닌 공동에서 보다 모드 공동에 있는 열점 선택에 있어 덜 중요한 전체적 효과를 가질 수 있는데, 여기서 비교적 더 많은 수의 모드들은 하나의 전파 모드가 여기 되고 다른 것들은 그렇지 않은 상태를 얻기 위해 더 정밀한 제어를 요구할 수 있다.

하나의 관점에서, 본 발명의 일부 태양은, 에너지 인가 구역에 있는 특정 면적에서 냉점들(예를 들어, 전기장 강도의 비교적 낮은 진폭을 갖는 면적들)을 의도적으로 얻기 위해, 에너지 인가 구역에서 여기 되는 필드 패턴에 영향을 줄 수 있는 변화 가능한 매개변수들의 어떤 조합(본원에서 MSE라 함)을 채용함을 포함한다. 이러한 면적들은 에너지의 제어된 인가를 허용하는데, 목표물의 일부분으로 에너지 인가를 회피하고자 할 때, 그 부분은 냉점과 맞추어 조정될 수 있기 때문이다. 대안적으로, 장치는 에너지 인가가 원하는 목표물의 일부와 맞추어 조정된 열점(예를 들어, 전기장 강도의 비교적 높은 진폭)을 갖는 전자기장이 여기 되도록 작동될 수 있다. 예를 들어, 도 3a에서 도시된 바와 같은 필드 패턴을 여기시키기 위한 선택에 의해, 목표물(66)을 가열하고 목표물(68)을 가열하는 것을 피할 수 있고, 반면 도 3b에서 도시된 바와 같은 필드 패턴을 여기시키기 위한 선택에 의해 목표물(68)을 가열하고 목표물(66)을 가열하는 것을 피할 수 있다. 따라서, 에너지 인가 구역에 있는 목표물의 일부분으로 에너지를 인가하고자 할 때, 필드 패턴의 더 높은 강도 면적이 목표물의 그 부분과 맞추어 조정될 수 있다. 모드 상태가 MSE 제어와 조합으로 사용될 수 있지만, 모드 상태는 MSE 제어와 함께 사용되지 않더라도 장점을 제공할 수도 있고, 반대로, MSE 제어는 모드 상태가 만족되지 않더라도 적용될 수 있다.

만일 사용자가 목표물(68)보다 목표물(66)으로 두 배의 에너지를 인가하고자 한다면, (필드는 빗금친 면적에서 유사한 강도를 갖는다 가정하에) 동일 파워 레벨에서 두 배의 시간 동안, 동일 시간 동안 두 배의 파워 레벨에서 또는 도 3b의 필드 패턴을 통해서 보다 도 3a의 필드 패턴을 통해 두 배의 에너지를 제공함에 해당하는 어떤 다른 시간/파워 쌍으로 목표물(66)로 인가됨으로, 도 3a 및 3b 모두의 필드 패턴이 사용될 수 있다. 만일 필드 강도들이 빗금친 구역들에서 서로 다르다면, 에너지 인가 구역 또는 목표물에서의 원하는 에너지 인가 프로파일, 예를 들면 에너지 인가 구역 또는 목표물의 원하는 에너지 흡수 분포를 얻기 위해 그 차이는 고려될 수 있다

두 필드 패턴들이 순차적으로 여기될 때, 에너지 인가 구역에서 형성되는 필드 패턴들의 시간 평균은 두 개의 여기된 필드 패턴들의 총합으로서 표현될 수 있다. 필드 패턴들이 동시에 여기된다면, 간섭이 일어날 수 있고, 그리고 시간 평균은 총합과 다르게 될 수 있다. 그러나, 만일 두 필드 패턴들이 서로 직교한다면(예를 들어, 모드), 순차적 그리고 동시의 인가는 각각 동일 결과를 갖게 될 것이다.

서로 다른 두 영역들로 인가되는 에너지의 양을 제어하기 위해, 두 영역들의 에너지 흡수 특성들을 첫 번째로 결정하는 것이 기대된다. 에너지 인가 구역에서 서로 다른 영역들은, 서로 다른 에너지 흡수 특성들을 가질 수 있다. 예를 들어, RF 에너지에 의해 가열되는 빵과 야채들이 있는 상황에서, 빵의 대부분을 구성하는 영역은 야채의 대부분을 차지하는 구성하는 다른 영역 보다 덜 흡수적이 될 수 있다. 다른 예시에서, 첫 번째 주파수에 의해 특징되는 필드 패턴과만 일치하는 빵 부분은 두 번째 주파수에 의해 특징되는 필드 패턴과만 일치하는 두 번째 빵 부분과는 다른 에너지 흡수 특성들을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 본 발명의 장치 또는 방법은 에너지 인가 구역에 적어도 부분적으로 위치되는 어떤 특정한 목표물의 에너지 흡수 특성을 결정하도록 구성될 수 있다. 에너지 흡수 특성들의 결정은 피드백을 통해(예를 들어, 뒤에서 더 자세히 설명되는, 반사를 통해) 완수될 수 있다. 대안적으로, 에너지 인가 구역에 있는 목표물(들)의 흡수 특징들이 이미 알려진 상황에서, 현재 개시된 실시예와 일치하는 장치는 에너지 흡수 특성들을 결정할 필요는 없다. 다만, 관련 정보는 프로그램화 되거나 또는 그렇지 않다면, 예를 들어, 기계 판독 태그를 이용하여 프로세서에 제공될 수 있다.

본원에서 사용된 바와 같이, “프로세서”라는 말은 하나 이상의 명령을 수행하는 전기 회로를 포함한다. 예를 들어, 이와 같은 프로세서는, 하나 이상의 통합 회로, 마이크로칩, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서, 중앙연산장치(CPU)의 모두 또는 일부, 그래픽 처리 장치(GPU), 디지털 신호 처리기(DSP), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(field-programmable gate array, FPGA) 또는 명령을 수행하거나 또는 논리 연산을 수행하기에 적합한 다른 회로를 포함할 수 있다.

프로세서에 의해 수행되는 명령은 예를 들어, 프로세서로 미리 입력되거나 또는 RAM, ROM, 하드 디스크, 광 디스크, 자기 매체, 플래시 메모리, 다른 영구적, 고정된 또는 휘발성 메모리, 또는 프로세서에 명령을 제공할 수 있는 다른 어떤 메커니즘과 같은 독립된 기억 장치에 저장될 수 있다. 프로세서(들)는 특별한 사용을 위해 맞춤 제작될 수 있고 또는 일반적 목적의 사용을 위해 구성될 수 있고, 서로 다른 소프트웨어를 수행함에 의해 서로 다른 기능을 수행할 수 있다.

둘 이상의 프로세서가 채용되면, 모두 유사한 구조의 것이 되거나 또는 서로 전기적으로 연결되거나 또는 단절되는 서로 다른 구조의 것이 될 수 있다. 이것들은 단일 회로에서 통합되거나 또는 분리된 회로일 수 있다. 둘 이상의 프로세서가 사용될 때, 독립적으로 또는 협력적으로 작동하도록 구성될 수 있다. 이들은 전기적으로, 자기적으로, 광학적으로, 음향적으로, 기계적으로, 또는 그들 서로 소통하게 하는 다른 수단들에 의해 연결될 수 있다.

단일 또는 복수의 프로세서는 에너지 인가 구역에 대해 에너지 흡수 특성들의 분포를 결정할 단일 목적을 위해 제공될 수 있다. 대안적으로, 단일 또는 복수의 프로세서는 다른 기능을 제공함에 덧붙여 에너지 흡수 특성들을 결정하는 기능이 부여될 수 있다. 예를 들어, 동일 프로세서(들)은 소스를 조절하기 위해 사용될 수도 있고, 또는 소스 이외의 구성요소에 추가적 제어 기능을 제공하는 제어 회로로 통합될 수 있다.

여기서 개시된 실시예들에 따라, 적어도 하나의 프로세서는 에너지 인가 구역에 있는 목표물로 복수의 전자기 필드 패턴들을 인가하도록 구성될 수 있다. “필드 패턴”이라는 말은 에너지 인가 구역에서 전기장 강도의 공간적 분포로 언급된다. 필드 패턴은 시간에 따라 공간에서 실질적으로 안정적이거나 또는 시간에 따라 공간적으로 변할 수 있다. 필드 패턴이 시간에 따라 변하는 방법으로 알려질 수 있다. 에너지가 분포된 패턴은 에너지 인가 구역의 물리적 특징들; 에너지 소스의 제어 가능한 태양; 방사 소자의 형태, 구성, 방향, 위치 및/또는 배치; 필드 변동 구조(예를 들어, 필드 조절 소자 및/또는 유전 렌즈); 및 필드 패턴에 영향을 미칠 수 있는 다른 어떤 변수의 함수일 수 있다. 필드 조절 소자는 에너지 인가 구역에서 여기되는 필드에 영향을 미치도록 제어될 수 있는(예를 들어, 하나 이상의 방사 소자로부터 목표물로 전자기 에너지를 선택적으로 향하게 하는 방법으로) 다른 소자가 될 수 있다.

하나 이상의 주파수, 위상, 비교 진폭, 안테나 선택, 및/또는 안테나 방향을 포함하는, 소스 관련 변수들을 제어함에 의해, 프로세서는 에너지 인가 구역 및/또는 그 구역 내의 목표물로 복수의 서로 다른 필드 패턴들을 인가하도록 할 수 있다. 유사하게, 프로세서는, FAE(필드 조절 소자)의 조정; 유전 렌즈의 조정;을 통해서와 같은 다른 변수들에 의해 또는 다른 방법 들에 의해 복수의 서로 다른 필드 패턴들을 일으킬 수 있다. 에너지 인가 구역에서 소정의 필드 패턴들의 셋트를 얻을 수 있는, 모든 이와 같은 제어 가능한 변수들/매개변수들/방법들, 및/또는 그들의 조합은 본원에서 “모듈레이션 스페이스(modulation space)” 또는 “MS”라 언급된다.

“모듈레이션 스페이스” 또는 “MS”라는 용어는 에너지 인가 구역에 있는 필드 패턴에 영향을 미칠 수 있는 모든 매개변수들과 그 조합들로 총합적으로 언급된다. 일부 실시예에서, “MS”는 사용될 수 있는 모든 가능한 구성요소들과 그들의 잠재적 구성(다른 것들에 대해 절대적이거나 또는 상대적인 어느 하나) 및 그 구성요소들과 관련되는 조절 가능한 매개변수들을 포함할 수 있다. 예를 들어, “MS”는 복수의 변동 가능한 매개변수, 안테나의 수, 그들의 위치 및/또는 방향(조절 가능하다면), 사용 가능한 대역폭, 모든 사용 가능한 주파수 및 그것들의 어떠한 조합의 셋트, 전력 구성, 위상 등을 포함할 수 있다. MS는 하나의 변수(예를 들어 주파수만으로 또는 위상 만으로 제한되는 일차원 MS), 둘 또는 그 이상의 차원(예를 들어 동일한 MS 내에서 함께 변하는 주파수와 진폭), 또는 그 이상 것들 사이에 있는, 가능한 변동하는 어떤 개수의 매개변수를 가질 수 있다.

모듈레이션 스페이스에 영향을 미칠 수 있는 에너지 인가 구역 관련 인자들의 예들은 에너지 인가 구역의 치수 및 형상 그리고 에너지 인가 구역이 만들어진 재료를 포함한다. 모듈레이션 스페이스에 영향을 미치는 에너지 소스 관련 인자들의 예들은 에너지 전달의 위상, 진폭 및 주파수를 포함한다. 모듈레이션 스페이스에 영향을 미치는 방사 소자 관련 인자들의 예들은 방사 소자의 형태, 수, 크기, 형상, 구성, 방향 및 위치를 포함한다.

MS와 관련된 각 변동하는 매개변수는 MS 차원으로 생각될 수 있다. 예를 통해, 도 4는 주파수(F), 위상(φ) 및 진폭(A)으로 나타내지는 3 차원을 갖는, 3 차원 모듈레이션 스페이스(400)을 도시한다. 즉, 모든 다른 매개변수들은 에너지 인가 중 미리 결정되고 고정될 수 있지만, 전자기파의 주파수, 위상 및 진폭은 에너지 인가 중 조절되어질 수 있다. MS는 오직 하나의 매개변수가 에너지 인가 중 변하게 되는 1차원이거나 또는 변하는 많은 차원을 포함할 수 있다. 도 4에서, 모듈레이션 스페이스는 단지 설명의 편의를 위해 3 차원으로 도시되었다. MS는 더 많은 차원을 가질 수 있다.

“모듈레이션 스페이스 소자” 또는 “MSE”라는 단어는 MS에서 변동하는 매개변수의 값의 특정 셋트로 언급될 수 있다. 예를 들어, 도 4는 3차원적 MS(400)에 있는 MSE(401)을 도시한다. MSE(401)는 특정 주파수 F(i), 특정 위상 φ(i) 및 특정 진폭 A(i)를 갖는다. 이러한 MSE 변수들의 하나가 변한다면, 새로운 셋트가 다른 MSE를 정의하게 된다. 예를 들어, (3GHz, 30°, 12V) 및 (3GHz, 60°, 12V)는, 위상 부분이 변하기 때문에, 서로 다른 두 개의 MSE를 나타낸다. 따라서, 만일 MSE가 모듈레이션 스페이스에 있는 점으로 시각화될 수 있다면, 모든 MSE의 집합은 모듈레이션 스페이스를 정의하게 된다. 이러한 MS 소자들의 서로 다른 조합들은 에너지 인가 구역에 대한 서로 다른 필드 패턴들을 유도할 수 있다. 예를 들어, 두 개의 MSE는 복수의 방사 소자들로 공급되는 에너지의 비교 진폭에서 서로 다를 수 있고, 그리고 이러한 차이는 필드 패턴들을 다르게 한다. 복수의 MSE는 에너지 인가 구역에 있는 특정 필드 패턴을 여기 하기 위해 순차적으로 또는 동시에 수행될 수 있다.

MSE의 순차적(및/또는 동시) 선택은 “에너지 전달 방식”이라고 언급될 수 있다. 예를 들어, 에너지 전달 방식은 세 개의 MSE (F(1), φ(1), A(1)), (F(2), φ(2), A(2)), (F(3), φ(3), A(3))를 가질 수 있다. 사실상 무한한 수의 MSE가 있기 때문에, 사실상 무한한 수의 서로 다른 에너지 전달 방식들이 있어서, 어떤 특정한 에너지 인가 구역에서 실질적으로 무한한 수의 서로 다른 필드 패턴들이 있게 한다(비록 서로 다른 MSE들이 때때로 매우 유사한 또는 동일하기까지 한 필드 패턴을 일으키더라도). 물론, 서로 다른 에너지 전달 방식들의 수는, 부분적으로, 사용 가능한 MSE의 수의 함수가 될 수 있다. 본 발명은 특정 수의 MSE 또는 MSE 조합으로 제한되지 않는다. 다만, 채용될 수 있는 선택의 수는 두 개에 불과하거나 또는 의도되는 용도, 원하는 제어 수준, 하드웨어 또는 소프트웨어 분해능, 및 비용과 같은 인자들에 따라 설계자가 원하는 만큼 많이 될 수 있다. 예를 들어, 에너지 인가 구역에서 필드 패턴의 더 미세한 설계를 가능하게 할 수 있는, 많은 수의 서로 다른 필드 패턴들을 여기시키는 것은 많은 수의 MSE를 요구할 것이다. 이와 같은 경우에, 적어도 세 MSE가, 예를 들어 3, 4, 또는 5 MSE가 필요로 될 것이다. 일부 실시예에서, MSE의 수는 매우 크지만, 그들 중 소수만이 여기를 위해 사용된다. 예를 들어, 400개의 서로 다른 주파수들이 사용 가능하고, 그리고 특정한 에너지 인가 사이클에서 그들 중 단지 5개만이 사용될 수 있다. 이러한 다섯 개의 주파수는 예를 들어, 에너지 인가 구역에서 서로 다른 공진 모드의 여기를 야기하는 MSE가 될 수 있다.

가능한 MSE 선택으로, 프로세서는 특정 적용에 따른 적절한 MSE의 셋트를 결정 할 수 있다. 예를 들어, 소정의 필드 패턴의 셋트는 선택적으로 선택되고 선택된 MSE를 사용하여 에너지 인가 구역으로 인가될 수 있어서, 특정 영역이 한 필드 패턴의 낮은 필드 강도 영역에 의해서가 아니라, 다른 필드 패턴의 높은 필드 강도 영역에 의해 덮이게 된다. 예를 들어, 목표물(66)은 도 3b의 필드 패턴의 낮은 필드 강도 영역에 의해서가 아니라, 3a의 필드 패턴의 높은 필드 강도 영역에 의해 덮이게 된다. 그러므로, 도 3a의 필드 패턴과 관련된 흡수 에너지가 측정될 때, 측정은 목표물(66)의 에너지 흡수 특성들의 지표가 될 수 있다. 비슷하게, 도 3b의 필드 패턴과 관련된 흡수 에너지의 측정은 목표물(68)의 에너지 흡수 특성들의 지표가 될 수 있다.

도 1의 장치는 서로 다른 MSE의 셋트를 형성하고 그에 해당하는 필드 패턴을 에너지 인가 구역으로 인가하는 소스를 제어하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에 따라, 이러한 제어는 “MSE들”의 선택 및 제어를 통해 일어날 수 있다. 특정 필드 패턴은 하나 이상의 제어 가능한 변수들(예를 들어, MSE들)에 해당하기 때문에, 프로세서는 에너지 인가 구역에서 다른 필드 패턴들을 얻기 위해 MSE들을 바꾸도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 도 1에서 묘사된 바와 같이, 예시적 프로세서(30)는, 전력 공급원(12), 변조기(14), 증폭기(16) 및 방사 소자(18)와 같은, 소스의 다양한 구성요소들에 전기적으로 연결될 수 있다. 프로세서(30)는 이들 구성요소들을 조절하는 명령을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(30)는, 전원 공급원(12)에 의해 공급되는 파워의 레벨을 조절할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 프로세서(30)는 증폭기에 있는 트랜지스터를 전환함에 의해, 증폭기(16)의 증폭비를 조절할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 프로세서(30)는 증폭기(16)의 펄스-폭-변조 제어를 수행하여 증폭기가 원하는 파형을 내도록 할 수 있다. 프로세서(30)는 변조기(14)에 의해 수행되는 변조를 조절할 수 있다. 다른 예에서, 프로세서(30)는 대안적으로 또는 부가적으로, 전자 기계적 장치를 통해서와 같이, 각 방사 소자(18)의 위치, 방향 및 구성 중 적어도 하나를 조절할 수 있다. 이러한 전자기계적 장치는 회전, 피봇, 이동(shifting), 슬라이딩 또는 그 외에 하나 이상의 방사 소자들의 위치 또는 방향을 바꾸는 모터 또는 다른 움직일 수 있는 구조를 포함할 수 있다. 프로세서(30)는 에너지 인가 구역에서 필드 패턴을 바꿔주기 위해, 에너지 인가 구역에 위치하는 필드 조절 소자를 조절하도록 더 구성될 수 있다. 예를 들어, 필드 조절 소자는 방사 소자로부터 전자기 에너지를 선택적으로 향하게 하거나 또는 수용자로 작동하는 다른 방사 소자로 연결을 줄여주는 전송기로 작동하는 방사 소자를 동시에 연결하도록 구성될 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 프로세서(30)는 방사 소자들 사이의 에너지를 선택적으로 분포시키거나 및/또는 사용 가능한 방사 소자들의 부셋트만을 선택적으로 사용할 수 있다.

프로세서는 미리 구성된 방식에 따라, 소스의 하나 이상의 구성요소들 및 그 구성요소들과 관련된 매개변수를 제어할 수 있다. 예를 들어, 위상 변조기가 사용될 때, 방사 소자에 의해 배출되는 AC 파형에서 소정의 시간 지연의 순서를 수행하도록 제어될 수 있어서, AC 파형의 위상은 일련의 시간 주기 각각에 대해 얼마간의 각도로(예를 들어 10도)증가될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 프로세서는 에너지 인가 구역으로부터의 피드백에 기초한 변조를 동적으로 및/또는 순응적으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(30)는 공동(20)으로부터 수용되는 전자기 에너지의 양을 표시하는, 검출기(40)로부터의 아날로그 또는 디지털 피드백 신호를 수신하도록 구성될 수 있고, 프로세서는(30)는 수신된 피드백 신호에 기초하여 다음 주기를 위해 위상 변조기에서 시간 지연을 동적으로 결정할 수 있다.

프로세서(30)는 또한, 에너지 인가 구역에 제공되는 적어도 하나의 전자기파의 주파수를 바꿔주기 위해 주파수 변조기를 조절하도록 구성될 수 있다. 이와 같은 주파수 변조기는 AC 파형의 주파수를 조정하도록 구성될 수 있다. 예를 통해, 주파수 변조기는 반도체 발진기, 예를 들어 도 5a에서 도식적으로 묘사된 발진기(22)를 포함할 수 있고, 소정의 주파수로 진동하는 AC 파형을 발생시키도록 구성될 수 있다. 소정의 주파수는 입력 전압, 전류 또는 다른 아날로그 또는 디지털 신호와 관련될 수 있다. 예를 들어, 전압이 제어되는 발진기는 입력 전압에 비례하는 주파수로 파형을 발생시키도록 구성될 수 있다.

일부 실시예에 따라, 프로세서(30)는 시간 변동하는 주파수의 AC 파형을 발생시키는 발진기(22)를 제어하도록 구성된다. AC 신호는 증폭기(24)에 의해 증폭될 수 있고 그리고 안테나(32 및 34)가 공동(20)에서 주파수 변조 전자기파를 여기되도록 한다.

프로세서(30)는 소정의 주파수 대역 내의 다양한 주파수에서 진동하는 AC 파형을 순차적으로 발생시키기 위해 발진기(22)를 조절하도록 구성될 수 있다. 이러한 순차적 공정은 “주파수 스위핑”이라 한다. 더 일반적으로, 프로세서(30)는 다양한 MSE에서, 예를 들어 다양한 주파수, 위상, 진폭, 및/또는 방사 소자의 선택에서 순차적으로 파형들을 순차적으로 발생시키기 위해 소스를 제어하도록 구성될 수 있다. 이와 같은 순차적 공정은 “MSE 스위핑”이라 할 수 있다. 순차적으로 훑어진 MSE는 서로 관련될 필요는 없다. 다소, 그들의 MSE 변수들은 MSE와 MSE 사이에 현저하게 다를 수 있다(또는 논리적으로 관련될 수 있다). 일부 실시예에서, MSE 변수들은 MSE와 MSE 사이에 현저하게, 아마도 그들 사이에는 논리적 연관이 없거나 작게 다를 수 있는데, 그러나 집합에 있어서는, 작동하는 MSE의 그룹은 원하는 에너지 인가 목표를 얻을 수 있다

주파수 스위핑에서, 각 주파수는 주입 방식(예를 들어, 소자들 및 그것들의 셋팅값의 특별한 조합인, 특정 MSE)과 관련될 수 있다. 일부 실시예에서, 검출기(40)에 의해 제공되는 피드백 신호에 기초하여, 프로세서(30)는 주파수 대역으로부터 하나 이상의 주파수를 선택하도록 그리고 이러한 선택된 주파수에서 AC 파형을 순차적으로 발생시키는 발진기(22)를 제어하도록 구성될 수 있다

대안적으로 또는 부가적으로, 프로세서(30)는 피드백 신호에 기초하여 안테나(32 및 34)를 통해 전달되는 에너지의 양을 조절하기 위한 증폭기(24)를 제어하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에 따라, 검출기(40)는 특정 주파수에서 에너지 인가 구역으로부터 반사되는 에너지의 양을 검출할 수 있고, 프로세서(30)는 반사되는 에너지가 높을 때 그 주파수에서 인가되는 에너지의 양이 높게 되도록 구성될 수 있다. 즉, 프로세서(30)는 반사되는 에너지가 특정 주파수에서 높을 때 하나 이상의 방사 소자가 더 긴 유지 동안 그 주파수에서 에너지를 인가하게 하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 프로세서(30)는, 반사된 에너지가 특정 주파수에서 낮을 때, 하나 이상의 방사 소자가 더 긴 지속시간에 걸쳐 특정 주파수에서 에너지를 인가하도록 구성될 수 있다. 반사된 그리고 가해진 에너지의 양 사이의 다른 관계는 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 측정된 반사된 에너지가 비교적 낮은 흡수 특징들(예를 들어, 얼음)을 갖는 목표물이 있음을 나타낼 때, 그 주파수에서 더 많은 에너지를 인가하는 것이 기대될 수 있다. 반사된 에너지와 인가된 에너지의 양 사이의 다른 관계도 또한 사용될 수 있다.

도 5b에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들은, 서로 다른 주파수들의 AC 파형을 발생시키기 위한 발진기(22 및 26)와 같은 둘 이상의 발진기를 포함할 수 있다. 분리되어 발생되는 AC 파형들은 증폭기(24 및 28)들 의해 각각 증폭될 수 있다. 따라서, 어떤 특정한 시간에, 안테나(32 및 34)는 공동(20)으로 두 개의 서로 다른 주파수에서 전자기파를 동시에 가해주도록 작동될 수 있다. 이러한 두 개의 주파수들 각각은 시간에 따라 변할 수 있다. 도 5b는 단지 예시적 목적으로, 두 개의 발진기를 도시하는데, 셋 이상의 발진기(및/또는 셋 이상의 증폭기 및/또는 셋 이상의 안테나)가 사용될 수 있음이 고려된다.

프로세서(30)는 에너지 인가 구역으로 공급되는 두 개의 전자기파들 사이의 위상차를 바꾸기 위해 위상 변조기를 조절하도록 구성될 수 있다. 예로서, 위상 변조기는 도 6에서 묘사된 바와 같은 위상 변환기(phase shifter)(54)와 같은 위상 변환기를 포함할 수 있다. 위상 변환기(54)는, 0 에서 360도 사이의 어떤 곳에서 AC 파형의 위상을 지연시키는, 공동(20) 내에서 제어 가능한 방법으로 AC 파형에 시간 지연을 일으키도록 구성될 수 있다. 위상 변환기(54)는 연속적으로 변화하는 위상 변환 또는 시간 지연을 제공하도록 구성된 아날로그 위상 변환기를 포함하거나, 또는 위상 변환기(54)는 위상 변환 또는 시간 지연의 독립된 셋트를 제공하도록 구성된 디지털 위상 변환기를 포함할 수 있다.

도 6에서 설명된 바와 같은 일부 실시예들에 따라, 스플리터(52)는 발진기(22)에 의해 발생된 AC 신호를 두 AC 신호들로(예를 들어, 분리 신호) 분리시키도록 제공될 수 있다. 프로세서(30)는, 두 개의 분리 신호들 사이의 위상차가 시간에 대해 변할 수 있도록 여러 시간 지연들을 순차적으로 일으키기 위해 위상 변환기(54)를 조절하도록 구성될 수 있다. 이러한 순차적 과정을 “위상 스위핑”이라 한다.

프로세서(30)는 에너지 인가 구역으로 공급되는 적어도 하나의 전자기파의 진폭을 바꿔주기 위해 진폭 변조기를 조절하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 진폭 변조기는 다른 변조 신호로 캐리어 웨이브의 진폭을 조절하도록 구성된, 도 7a에서 묘사된 믹서(42)와 같은 믹서 회로를 포함할 수 있다. 변조된 신호(예를 들어, 믹서(42)의 출력)은 증폭기(44)에 의해 증폭될 수 있다.

일부 실시예들과 일치하여, 진폭 변조기는 도 7b에서 도시된 바와 같은 위상 변환기(54 및 56)와 같은, 하나 이상의 변환기들을 포함할 수 있다. 진폭 변조는 둘 이상의 위상 변환된 전자기파를 결합함에 의해 시행될 수 있다. 예를 들어, 스플리터(52)는 발진기(22)에 의해 발생된 AC 신호를 두 개의 AC 신호들로, 예를 들어 사인파 cos[φt]들로 분리시킬 수 있다. 단일 신호로부터 분리되기 때문에, 두 개의 분리 AC 신호들은 실질적으로 동일한 주파수를 공유할 수 있다. 하나의 분리 AC 신호는 위상 변환기(54)에 의해 위상 α만큼 변환될 수 있어, AC 신호는 cos[φt+α]가 된다. 다른 분리 AC 신호는 위상 변환기(56)에 의해 위상 ?α(또는 동등하게 360°-α)만큼 변환되어, AC 신호는 cos[φt-α]가 된다.

도 7b에서 도시된 바와 같이, 위상 변환된 AC 신호들은 증폭기들(24 및 28)에 의해 각각 증폭될 수 있고, 그리고 이러한 방법으로 안테나들(32 및 34)은 공유되는 AC 파형을 갖는 전자기파를 여기시키기 위해 작동될 수 있다. 안테나(32 및 34)는 소정의 위치에 위치될 수 있는데, 안테나에 의해 여기되는 두 전자기파가 삼각함수 공식인 cos[φt-α]+cos[φt+α]= 2cos[α] cos[φt]에 따라 진폭 변조된 웨이브를 형성하도록 결합될 수 있게 된다.

비록 설명의 편의를 위해, 도 5a와 5b, 6, 및 7a와 7b가 주파수, 위상, 및 진폭 변조를 각각 바꿔주기 위한 회로를 묘사하고 있지만, 이러한 회로들의 구성요소들은 복수의 조합들을 가능하게 하기 위해 결합될 수 있어서, 이에 의해 더 큰 모듈레이션 스페이스를 제공하게 된다. 또한, 많은 방사 소자들이 채용될 수 있고, 서로 다른 웨이브 패턴들이 방사 소자들의 선택적 사용을 통해 얻어질 수 있다. 예시에 의해서만, 세 개의 방사 소자들 A, B, 및 C를 갖는 장치에서, 진폭 변조는 방사 소자 A 및 B로 수행될 수 있고, 위상 변조는 방사 소자 B 및 C로 수행될 수 있고, 그리고 주파수 변조는 방사 소자 A 및 C로 수행될 수 있다. 선택적으로, 어느 변조는 방사 소자들의 어떤 조합(예를 들어, 다른 위상 및/또는 다른 진폭 및/또는 다른 주파수를 갖는)으로 수행될 수 있다. 대안적으로, 진폭은 일정하게 유지될 수 있고, 그리고 필드 변화는 방사 소자들 사이의 전환에 의해 발생될 수 있다. 또한, 방사 소자(32 및 34)들은 그들의 위치 또는 방향을 변하게 하는 장치를 포함할 수 있는데, 그에 의해 필드 패턴 변화를 일으킨다. 조합들은 사실상 제한이 없고, 본 발명은 어떤 특정 조합에 제한되지 않지만, 필드 패턴들은 모듈레이션 스페이스(MS)에서 하나 이상의 매개변수를 바꿔줌에 의해 바뀔 수 있다는, 그에 의해 MSE들을 변화시킬 수 있는 개념을 다소 반영한다.

앞서 설명된 바와 같이, 프로세서는, MSE를 바꿔주고 그래서 인가된 필드패턴을 바꿔주는 변수들의 제어를 통해 복수의 전자기장 패턴들이 목표물로 인가되도록 하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 필드 패턴들은 선택된 MSE에 기초하여 예측될 수 있다. 이러한 예측은 테스트, 시뮬레이션 또는 분석적 연산의 결과로서 가능하게 될 수 있다. 결과적인 예측가능성은 원하는 에너지 인가 프로파일을 얻기 위해 MSE들의 셋트가 선택되어지도록 한다.

테스트 접근을 이용하여, 센서들(예를 들어 작은 안테나)은 주어진 MSE로부터 기인하는 전자기장 분포를 측정하기 위해, 에너지 인가 구역에 위치하게 될 수 있다. 그 분포는 예를 들어 대조 테이블(look-up table)에 저장될 될 수 있다.

시뮬레이션 접근에서, MSE들이 가상의 방법으로 테스트될 수 있도록 가상 모델이 구축될 수 있다. 예를 들어, 에너지 인가 구역의 시뮬레이션 모델은 컴퓨터에 입력된 MSE들의 한 셋트에 기초하여 컴퓨터에서 수행될 수 있다. CST 또는 HFSS와 같은 시뮬레이션 엔진이 에너지 인가 구역 내에서의 필드 분포를 숫자적으로 계산하기 위해 사용될 수 있다. MSE와 결과 필드 패턴 사이의 상관성은 이러한 방법으로 정립될 수 있다. 이러한 시뮬레이션 접근은 미리 그리고 대조 테이블에 저장된 알려진 조합에서 잘 일어날 수 있고, 또는 그 시뮬레이션은 에너지 인가 중 필요에 따라 또는 에너지 인가와 관련하여 수행될 수 있다.

테스트 및 시뮬레이션에 대해 대안적으로 또는 부가적으로서, 연산은 MSE들의 선택된 조합에 기초하는 필드 패턴을 예측하기 위한 해석적 모델에 기초하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 알려진 치수를 갖는 에너지 인가 구역의 형상이 주어지면, 해석적인 방정식으로부터 주어진 MSE에 대응하는 어떤 기본 필드 패턴을 연산하도록 구성될 수 있다. 이러한 기본 필드 패턴들(예를 들어, “모드” 또는 모드들의 조합)은, 앞에서 정의된 바와 같이 에너지 전달 방식을 구성하도록 사용될 수 있다. 시뮬레이션 접근으로와 같이, 해석적 접근은 미리 그리고 대조 테이블에 저장된 알려진 조합에서 잘 일어날 수 있고, 또는 에너지 인가 중 또는 잠시 앞서 필요에 따라 수행될 수 있다.

일부 실시예들과 일치하여, 필드 패턴들의 계산은 목표물의 존재를 고려함 없이 이루어질 수 있다. 이것은 에너지 인가 구역에 있는 목표물의 존재가 그 구역에 있는 필드 패턴들의 강도 분포를 재료적으로 변하게 하지 않는다는 가정(“본 근사”(Born approximation)으로 알려진)에 기초할 수 있다. 본 근사는 목표물의 위치, 크기 및 전자기 특징들이 에너지 인가 전에 알려지지 않았을 때 특히 유용하다. 목표물의 특성들이 미리 알려졌을 때, 필드 패턴 계산은 목표물을 고려하여 또한 이루어질 수 있다. 필드 계산 또는 시뮬레이션은 하중이 전체 에너지 인가 구역을 채우고 그리고 유전체로 균일할 경우에 비교적 단순할 수 있다.

하중은 그 하중이 에너지 인가 구역의 적어도 90%를 채운다면, 전체 에너지 인가 구역을 실질적으로 채우는 것으로 고려될 수 있다. 일부 실시예에서, 하중은 일부 배제된 공간, 예를 들어 방사 소자들(예를 들어, RF 공급들), 검출기, 온도계, 또는 장치의 작동에 유용할 수 있는 다른 장치를 제외한 전체 구역을 채울 수 있다. 예를 들어 공동의 구석에 있는 목표물에 의해 채워지지 않은 일부 주변 공간은 실질적으로 채워진 에너지 인가 구역에서 또한 존재할 수 있다.

균일한 하중의 예는 유전체 경계를 갖는 것이다. 유전체 경계는 확연하게 다른 유전상수(ε_r)을 각각 갖는 두 영역 사이로 가르는 선 또는 표면이다. 각 영역들의 특징적 크기는 적어도 대략 진공에서의 파장의 단위가 될 수 있다. 손실 탄젠트의 차이는, 예를 들어 그 차이가 약 10% 라면, 의미 있게 고려되어질 수 있다. 균일한 하중의 일례로는 수체(body of water)가 있다. 수체의 서로 다른 부분이 예를 들어 불균일한 가열로 인해 서로 다른 온도에 있을 경우, 서로 다른 부분들의 유전 상수는 서로 다를 수 있다는 것에 주목해야 한다. 그러나, 이러한 차이가 10%보다 크면, 수체는 불균일한 것으로 여겨질 수 있다.

물에 기름(또는 어떤 다른 두 재료들)이 있는 현탁액은, 기름 방울들(또는 다른 현탁액 매체의 입자)이 적용된 MSE의 진공에서의 파장보다 작다면 균일한 것으로 간주될 수 있다.

모드 계산 또는 시뮬레이션이 단순한 다른 경우는 분리 가능한 하중의 경우이다. 분리 가능한 하중은 적어도 하나의 균일한 재료의 전체 층을 구성하는 하중이다. 균일성과 실질적 채움의 개념은 상술한 바와 같이 이해될 수 있다. 각 층은 공동 벽들과 분리 가능한 공동에 있는 두 평행한 단면들에 의해 경계 지워질 수 있다. 분리 가능한 공동은 그곳에서 여기된 전기장필드, E(x,y,z)가 z 방향 필드와 x, y 면의 필드의 곱, 즉, E(x, y, z)=E(x, y)*E(z)로서 표현될 수 있는 공동이다. 분리 가능한 공동은, 예를 들어, 직육면체 박스, 원통, 직각 삼각형의 바닥을 갖는 프리즘, 또는 절단된 원통의 형상을 갖는 공동들을 포함한다. 분리 가능한 하중의 예는, 예를 들어, 각 층이 균일하고 그리고 케이크 주변에서 공동 벽을 접촉하는 층이 진 케이크가 될 수 있다.

필드 패턴들을 일으키는 MSE들에 해당하는 필드 패턴들을 기록함에 덧붙여, 프로세서는 에너지 인가 구역에 있는 공간적 위치에 해당하는 각 필드 패턴의 필드 분포를 기록하도록 더 구성될 수 있다. 필드 패턴은 디지털 데이터로서 컴퓨터에 저장되거나 또는 영상 기술을 이용하여 영상화될 수 있다. 이러한 기록들은 프로세서에 의한 손실 프로파일 결정을 위한 기초로서 입력으로 유용할 수 있다. 손실 프로파일 결정은 아래에서 설명되는 분할에 의해 가끔 용이하게 될 수 있다.

에너지 인가 구역은 분할될 수 있어, 필드 패턴들이 특정 주소들로 공간적으로 지도화될 수 있게 하는, 각 분할된 부영역(subregion)과 고유의 주소가 관련되게 된다. 도 8a 내지 8c 및 9는 분할된 에너지 인가 구역의 예를 도시한다. 분할이라는 말은 예를 들어, 분배, 분리 및 구분과 같이 언급될 수도 있다.

부영역들로 에너지 인가 구역의 분할은 미리 결정될 수 있다. 한 경우에, 프로세서는, 예를 들어 대조 테이블, 메모리에 저장된 정보 또는 프로세서에 코드화된 정보를 통해 소정의 분할 정보 얻을 수 있다. 대안적으로, 분할은 도 1에서 설명된 바와 같이 적어도 하나의 프로세서(30)를 사용하여 동적으로 일어날 수 있다. 예를 들어, 구역의 알려진 치수들이 프로세서로 제공될 때, 프로세서는 용적에서 규칙적이 도는 불규칙적인 분배 패턴을 겹쳐 놓고, 그 구역을 부영역들로 나누고 그리고 각 부영역에 주소를 부여할 수 있다.

분할 전략은 많은 인자들에 따라 좌우되는데, 원하는 분해능, 손실 프로파일의 특성들, 및 사용 가능한 필드 패턴들을 포함하지만 이들에 제한되지는 않는다. 그 영역들은 규칙적 또는 불규칙적 형상일 수 있다. 예를 들어, 3D의 경우에, 도 8a에서 도시된 바와 같이, 영역들은 규칙적인 입방정의 또는 직육면체의 형상일 수 있다. 이 경우에, 만일 구역의 크기(예를 들어, 용적)가 SL이고, 그리고 원하는 분해능이 적어도 100개 영역을 포함하는 목표물을 요구한다면, 각 영역의 평균 크기는 예를 들어 SL/100이 될 수 있다. 대안적으로, 영역들은 특정 필요에 따라 어떤 불규칙한 형상일 수 있다. 예를 들어, 에너지 인가 구역은 도 8b에서 도시된 바와 같이 다소 무작위의 영역들로 분할될 수 있다. 일부 실시예들에서, 분배는 구역에서 목표물의 위치 및/또는 구역에 인가된 특정 필드 패턴의 특징들을 고려함에 의해 일어날 수 있다.

목표물 또는 에너지 인가 구역의 어떤 위치에서, 분할된 영역들의 크기는 다른 위치들에서 보다 더 작을 수 있다. 다시 말해, 영역들의 밀도가 전체 목표물 또는 에너지 인가 구역에 걸쳐 변할 수 있다. 예를 들어, 분할 전략은 한 영역이 에너지 인가를 위한 목표가 되는 에너지 인가 구역에 있는 목표물의 일부에 해당하는지에 따라; 그 영역이 목표물의 일부도 위치하지 않는 구역의 영역에 해당하는지, 또는 에너지 인가를 위한 목표가 되지 않는 목표물의 일부를 포함하는 영역(이들 후자 두 영역 각각은 “기공 구역”이라 한다)에 해당하는지에 따라 변할 수 있다. 어떤 경우에, 목표물의 목표되는 부분은 전체 목표물의 포함할 수 있다. 어떤 경우에는, 구역의 점유되지 않은 부분은 기공 구역의 일부로서 취급될 수 있다. 예시적 전략에 따라, 전체 기공 구역은 단일 영역으로 취급될 수 있다. 다른 예시적 전략에 있어서, 기공 구역은 목표물 내부의 목표되는 부분으로서 유사한 방법으로 복수의 영역으로 분할 될 수 있다. 이 경우, 분할은 목표물의 공간적 점유 또는 목표물의 목표로 하는 부분의 공간적 위치에 관계없이 전체 에너지 인가 구역에서 수행될 수 있다. 대안적으로, 분할은 목표물의 목표가 되는 부분에 의해 점유되는 구역과 기공 구역에 대해 분리하여 수행될 수 있다. 다른 예시에서, 기공 구역은 목표물의 목표가 되는 부분에서와는 다른 방법으로 복수의 영역으로 분할될 수 있다. 예를 들어, 도 8c에서 도시된 바와 같이, 기공 구역에서 영역들의 평균 크기는 목표물이 목표가 되는 부분 내부에서 보다 더 클 수 있다. 다시 말해, 기공 구역에서의 영역들의 밀도는 목표물(예를 들어, 목표물(50))의 목표 되는 부분 내부에서 보다 더 낮을 수 있다. 도 8a 내지 8c의 도해는 단지 예시적인 것이다. 무한한 수의 분할 전략들은 본 발명의 범위 내로 고려된다.

분할은 목표물에 의해 점유되는 면적 내에서만 일어날 수 있고, 또는 전체 에너지 인가 구역이 분할될 수 있다. 분할된 에너지 인가 구역(810)의 예는 도 9와 연결되어 아래에서 설명된다. 도 9에서, 에너지 인가 구역(810)은 각 영역이 실질적으로 동일한 규칙적인 정사각형 형상을 갖는 복수의 영역들로 분할될 수 있다. 그러나, 아래에서 설명되는 방법은 구역(810)이 불규칙한 형상 및/또는 동일하지 않은 크기들의 영역으로 나뉘어지는 분할로 적용될 수 있음이 고려된다. 영역들은 상단 왼쪽 코너에서부터 하단 오른쪽 코너로 1, 2, 3, …,N_d로 표기될 수 있다. 목표물(830)은 둘 이상의 영역, 예를 들어 영역 R_a 및 R_b 를 포함할 수 있다. 이 예에서, 선택된 MSE의 셋트는 [θ1,θ2, … θNm]으로 표현될 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 각 MSE는 에너지 인가 구역(예를 들어 구역(810)) 내부의 알려진 필드 패턴에 해당할 수 있다. 에너지 인가 구역은 Nd 영역들로 분할되기 때문에, 각 MSE θ_j에 대해, 대응하는 알려진 필드 패턴은 일련의 국지적 전기장 강도[I₁,_j, I₂,_j, I₃,_j, …,I_Nd,_j]로 표현될 수 있다. 구역의 특정 영역에서 전기장 강도는 그 영역에서 전기장 진폭의 제곱에 비례한다. 모든 MSE에 대해, 필드 패턴들은 행렬에서 다음과 같은 형식으로 총합적으로 쓰여질 수 있다.

[I₁₁, I₂₁, I₃₁, …,I_Nd1

I₁₂, I₂₂, I₃₂, …,I_Nd2

…

I_1Nm, I_2Nm, I_3Nm, …,I_NdNm]

I 행렬이라고 하는 이 행렬은 MSE와 분할이 결정된 후에 결정될 수 있다.

일부 실시예에서, 서로 다른 영역들(예를 들어, 서로 다른 양들의 에너지가 인가되는)의 분해능 및/또는 그 구역의 분할(예를 들어, 구역이 복수의 영역들로 분할됨에 의해)의 분해능은 인가되는 EM 에너지의 부분,예를 들어, λ/10, λ/5, λ/2의 단위로 될 수 있다. 예를 들어, 900MHz에 대해, 공기(ε=1) 중에서 해당하는 파장(λ)은 33.3㎝ 이고, 그리고 분해능은 3cm 단위로, 예를 들어 (3cm)3 또는 1 (mm)3 인 분해능이 될 것이다. 물에서는, 예를 들어, 파장은 동일 주파수(900MHz)에서 약 9배 더 짧아서, 분해능은 0.33cm 단위, 예를 들어 (0.33cm)3 인 분해능이 될 것이다. 고기에서는, 예를 들어, 900MHz의 주파수에 해당하는 파장은 공기에서 보다 7배 더 짧아서, 분해능은 0.4cm 단위, 예를 들어 (0.4cm)3 인 분해능이 될 것이다. 더 높은 주파수를 사용하는 것은 더 높은 분해능을 허용하는 것이 된다. 예를 들어, 다른 주파수에서, 분해능은 0.1cm, 0.05cm, 0.01cm, 5mm, 1mm, 0.5mm, 0.1mm, 0.05mm 또는 그 이하의 단위로 될 수 있다.

다수의 필드 패턴들 각각에 대해, 프로세서는 에너지 인가 구역에서 소멸되는 파워의 양을 결정하도록 구성될 수 있다. 에너지 인가 구역에서 소멸되는 파워의 양은 그 구역에서 어떤 에너지 흡수 매체에 의해 흡수되는 파워의 양이 될 수 있고, 그리고 직접적으로 또는 간접적으로 측정될 수 있다. 직접 측정의 예로서, 온도 센서는 그 구역에 있는 여러 위치들에 위치하게 될 수 있고, 파워의 양은 온도 상승에 기초하여 추정될 수 있다. 간접적 측정의 예로서, 에너지 인가 구역에서 소멸되는 파워의 양은 방사 소자(예를 들어, 방사 소자(18))로부터의 입사 파워를 고려하여, 그리고 방사 소자들 중 적어도 하나로 투과되거나 및/또는 반사되는 파워를 결정함에 의해 측정될 수 있다. 반사된/투과된 파워는 수신기로서 기능하는 방사 소자(18)에 의해 수용될 수 있고, 그리고 검출기들(40)(예를 들어, 도 1, 5a, 5b, 6, 7a 및 7b 참조)에 의해 검출될 수 있다. 소멸된 파워의 양은 입사 파워와 반사된(그리고 선택적으로 투과된) 파워 사이의 차이로서 결정될 수 있다.

에너지 인가 구역에서 소멸되는 파워의 결정된 양은 에너지 인가 구역에서 소멸되는 총 파워가 될 수 있다. 예를 들어, 파워의 양은 그 구역에 있는 목표물, 그 구역의 벽, 및/또는 그 구역의 다른 어떤 에너지 흡수 매체에 의해 흡수되는 총 파워를 포함한다. 파워의 양은 예를 들어, PDI-PRf로서 결정될 수 있는데, 여기서 PDI는 에너지 인가 구역으로 인가되는 총 파워(입사 파워)이고, PRf는 에너지 인가 구역으로부터 반사되는, 및/또는 방출하지 않는 방사 소자로 투과되는 총 파워이다.

일부 실시예에서, 프로세서는 에너지 인가 구역의 소정의 부분에서만 소멸되는 파워의 양을 결정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 에너지 인가 구역의 소정의 부분만을 덮는 높은 필드 강도 영역들(열점들)을 갖는 선택된 필드 패턴들을 인가할 수 있다. 이 경우, 에너지 인가 구역에서 소멸된 결정된 파워는, 에너지 인가 구역의 다른 부분들이 더 낮은 필드 강도 영역들(냉점들)에 의해 덮이게 되고 파워의 최소량을 흡수하기 때문에, 소정의 부분에서 실질적으로 소멸될 수 있다.

소정의 부분은 에너지 인가 구역에 있는 목표물의 하나 이상의 부분들을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 만일 목표물의 위치가 알려졌다면, 프로세서는 에너지 인가를 원하는 목표물 또는 목표물의 일부의 위치에 맞추어 조정된 높은 필드 강도 영역을 갖는 필드 패턴들을 선택하도록 구성될 수 있다. 따라서, 파워의 결정된 양은 목표물의 원하는 면적에서 실질적으로 소멸하게 될 것이다.

일부 실시예에서, 프로세서는 목표물에서 소멸되는 파워와 다른 어떤 곳에서 소멸되는 파워 사이를 구별하도록, 그리고 그 정보는 다수의 필드 패턴들 각각과 연계되도록 설정될 수 있다. 어떤 경우에, 프로세서는 앞서 설명한 바와 같이 구역에서 소멸되는 총 파워를 첫 번째로 결정하고, 결정된 파워의 양을 목표물에서 소멸되는 파워의 양과 다른 곳에서 소멸되는 파워의 양으로 분리한다.

프로세서는 에너지 인가 구역 구조(예를 들어, 공동 벽들)와 관련되는 손실값을 사용하여 구분할 수 있다. 일부 실시예에서, 프로세서는 필드 패턴의 강도 분포에 기초한 구역의 벽에서 소멸되는 파워의 양과 그 벽과 관련한 손실 값을 계산할 수 있다. 계산은 본 근사(Born approximation)에 기초하여질 수 있다. 일부 다른 실시예에서는, 프로세서는 다른 곳에서 소멸되는 파워의 양을 측정함에 의해 또한 구분할 수 있다. 다시, 이 접근도 본 근사를 사용함을 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 전체 인가 필드 패턴에 대한 파워의 결정된 양이 벡터로서 저장될 수 있다. 예를 들어, 인가된 MSE의 셋트는 [θ₁, θ₁,…, θ_Nm]으로 표현되고, 각 인가된 MSE(θj)에 대해 소멸된 파워의 양은 Pj로 표현될 수 있다면, MSE 셋트에 대한 소멸된 파워의 양들은 벡터[P1, P2, … PNm]을 형성할 수 있다. 일부 실시예에 따라, 소멸된 파워의 벡터는 미리 결정될 수 있고 그리고 에너지 인가 전에 적어도 하나의 프로세서의 메모리로 프로그램될 수 있다. 소멸된 파워의 벡터는 예를 들어, 비슷한 목표물들이 오븐에서 반복해서 가열될 때(예를 들어, 비슷한 크기, 형상 및 조성의 피자), 미리 결정될 수 있다. 일부 실시예에서, 소멸된 파워의 벡터가 미리 결정되었을 때, 손실 프로파일은 소정의 벡터에 기초하여 계산되고 그리고 에너지 인가 전에 적어도 하나의 프로세서의 메모리로 프로그램될 수 있다. 대안적으로, 소멸된 파워의 벡터는 에너지 인가 중 동적으로 저장되고 결정될 수 있다. 일부 실시예에서, 소멸된 파워의 벡터는 기본값으로 프로그램될 수 있고, 그리고 벡터는 에너지 인가 중 사용자의 요구에 따라 동적으로 갱신될 수 있다.

일부 실시예에서, 프로세서(30)는 다수의 필드 패턴들이 에너지 인가 구역으로 인가되었을 때 소멸된 파워의 양에 기초하여 목표물의 적어도 일부분에 대한 에너지 흡수 특성의 공간적 분포를 결정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 프로세서는 목표물에서 흡수 가능한 전자기 에너지의 지표들의 분포를 계산함에 의해 에너지 흡수 특성의 분포를 결정하도록 구성될 수 있다. 그 용적에 걸쳐 에너지를 흡수하는 목표물의 능력은 “손실 프로파일”로 표현될 수 있다. “손실”이라는 말은 전자기 에너지를 발한 방사 소자로 되돌아 반사되지 않는 또는 다른 방사 소자로 투과되지 않는 어떤 전자기 에너지를 포함한다. “손실”이라는 말은 목표물에서 열로 전환되는 전기 에너지로 언급되는 유전 손실로 또한 언급될 수 있다. 패턴, 이미지, 분포 등과 같이 언급될 수 있는 프로파일이라는 말은 예를 들어 에너지 인가 구역의 어떤 공간적 분포를 포함하는데, 이는 뒤에서 더 자세히 설명될 것이다.

흡수 가능한 전자기 에너지의 지표들은 흡수 계수, 손실 값, 또는 에너지 흡수 특성들로서 언급될 수 있고 그리고 목표물에서 흡수 가능한 에너지를 나타내는 어떤 값을 포함한다(예를 들어, 인가된 전자기 에너지에 대한 에너지 인가 구역에서 매체의 유전체적 반응을 표현하는 어떤 값). 흡수 계수의 예는: 이온 전도로 인한 전자기 손실(ε_σ"로 표시되는); 쌍극자 회전에 따른 전자기 손실(ε_d"로 표시되는); 및/또는 이들 또는 다른 손실부의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 흡수 계수는 총 손실 ε" 이 될 수 있고, 예를 들어 다음에 의해 특징지어 질 수 있다.

ε" = ε_d" + ε_σ" = ε_d" + σ’/(ωε₀)

여기서 σ’는 전기 전도도, ω는 인가된 EM웨이브의 각주파수, 그리고 ε₀는 자유공간 또는 진공의 유전율이다. 이하 아래에서는, “손실”이라는 말은 흡수 계수들의 모든 종류를 포괄하도록 광범위하게 사용된다. 예로써, 만일 전자기 에너지 흡수 목표물이 에너지 인가 구역에 위치하게 된다면, 손실은 목표물의 에너지 흡수 능력에 해당하게 될 것이다.

일부 실시예에 있어서, 흡수 계수는, 전기장에 대한 손실되는 그리고 손실이 없는 반응들 사이의 비율로 정의될 수 있는 “손실 탄젠트”가 될 수 있다.

tan(δ) = ε"/ ε’= [ ε_d"+σ’/(ωε_o)]/ε’

여기서, ε는 유전율이다. 작은 손실 tan(δ) << 1 인 유전체에 대해서는, tan(δ)는 δ로 근사될 수 있다. 이는 하나 이상의 방정식들을 풀도록 유도한다.

앞에서 간단히 설명한 바와 같이, 손실들은 그들의 프로파일로 (예를 들어, 손실 프로파일) 특징될 수 있다. 손실 프로파일은 공간에서 위치의 함수로서 어떤 흡수 계수의 표시가 될 수 있다. 예를 들어, 손실 프로파일은 서로 다른 색으로 서로 다른 tanδ(또는 ε", 또는 어떤 다른 흡수 계수)의 면적을 표시하는 지도가 될 수 있다. 다른 예시에서는, 손실 프로파일은, 각 셀은 에너지 인가 구역에서의 용적 셀을 나타내고, 행렬 셀 내부의 값은 용적 셀에서 매개체를 특징 지우는 흡수 계수의 값 되는, 행렬이 될 수 있다. 손실 프로파일은 에너지 인가 구역에서 에너지 손실의 분포에 대한 정보를 전하는 다양한 방법으로 표현될 수 있다. 손실 프로파일은, 영상, 분석, 숫자들, 태블러쳐 또는 에너지 손실의 분포 또는 그 일부의 분포를 반영할 수 있는 다른 어떤 방법으로 표현될 수 있다.일부 실시예에서, 부분적 분포는 전체 구역일 필요 없이 에너지 인가 구역 또는 목표물의 하나 이상의 부분들(영역들)에서만 나타나게 되는 손실프로파일이라 할 수 있다.

분석적으로 표현될 때, 손실 프로파일은, 예를 들어 하나 이상의 방정식으로 써질 수 있다. 예를 들어, 이러한 방정식은 시간, 공간, 파워, 위상, 주파수, 또는 MS의 변수들을 포함하여 에너지 손실들과 연관될 수 있는 어느 변수들 중 하나 이상의 함수로서 표현될 수 있다. 숫자적으로 표현될 때, 손실 프로파일은 많은 또는 일련의 숫자로서 표현될 수 있다. 표현의 방법과 관계없이, 손실 프로파일은 디지털 및/또는 아날로그 형식으로 표현될 수 있다. 예를 들어, 손실 프로파일은 메모리에 저장되고 프로세서로 입력될 수 있는 디지털 파일일 수 있다.

적어도, 하나의 프로세서는 다수의 필드 패턴들 각각과 관련된 전자기장 강도 및 다수의 필드 패턴들 각각에서 에너지 인가 구역에서 소멸되는 파워에 기초하는 에너지 흡수 특성들의 분포를 계산하도록 구성될 수 있다. 에너지 흡수 특성들의 분포를 표현함은 에너지 인가 구역에서 채용되는 분할에 좌우된다.

에너지 인가 구역이 분할될 수 있는 것과 같이, 유사한 방법으로 손실 프로파일은 분할된 에너지 인가 구역의 부영역들로 분할되고 지도화될 수 있다. 예를 들어, 에너지 인가 구역(810)이 1, 2, 3,…, N_d로 표시되는 복수의 영역들로 분할되는 도 9에서, 목표물(830)은 다른 손실 매개변수 σ_a와σ_b 를 갖는 영역 R_a와 R_b에서 두 종류의 재료들을 포함할 수 있다. 에너지 인가 구역(810) 내부이지만 목표물의 바깥에 있는 공공 영역(예를 들어, 영역 R_c)은 손실 매개변수 σ_c를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 손실 프로파일(820)은 프로세서에 의해 발생될 수 있다. 손실 프로파일(820)은 에너지 인가 구역(810)에 있는 서로 다른 영역들을 특징 지우는 손실 값들을 열거할 수 있다. 예를 들어, 영역 R_a 와 R_b는 σ_a와σ_b로 특징지어지는 실제 손실 프로파일의 근사치인 흡수 계수 σ_a’ 및 σ_b’로 특징지어질 수 있다. 이러한 손실 프로파일을 만들기 위해, 프로세서는 각 영역(1 에서 N_d)에 알지 못하는 손실 매개변수 σ_i (i=1, 2, 3,…, N_d)를 부여한다. 이렇게 분할된 손실 프로파일(820)은 N_d에 의해 표시되는 분해능을 갖는 실제 손실 프로파일의 숫자적 표현이 된다. 예를 들어, N_d가 어떤 특정한 값보다 크다면, 에너지 인가 구역 내부에 많은 영역이 대응하여 있을 수 있고, 그리고 각 영역의 크기는 N_d가 앞서 설명한 특정한 값과 같을 때 보다 더 작게 된다.

각 MSE(θj)에 대해 (단위 시간당 에너지 손실로 정의될 수 있는)파워 손실 Pj는 다음과 같이 지역 필드 패턴 강도(Ι_ij)와 관련될 수 있다: 1/2(σ₁Ι_1j+ σ₁Ι_1j+…+ σ_NdΙ_Ndj)=P_j. 따라서, 일부 실시예에서, 적어도 하나의 프로세서는 다음과 같은 식을 만들도록 구성될 수 있다.

1/2σI = P

모든 MSE에 대해, 여기서 P는 소멸되는 파워의 양의 벡터이고, I는 필드 패턴 강도들의 행렬이고, 그리고 σ는 알려지지 않은 손실 값들의 벡터로서 표현되는 손실 프로파일이다.

일부 실시예들과 일치하여, 적어도 하나의 프로세서는 σ가 수학적으로 풀릴 수 있도록 알지 못하는 손실 프로파일을 풀도록 더 구성될 수 있다. 예를 들어, σ는 다음과 같이 행렬 I를 역행렬로 만들고 P와 곱해서 풀릴 수 있다.

σ=2PI^-1 식(1)

행렬I를 역행렬로 만드는 것은 식을 푸는 효과적인 방법을 구성할 수 있지만, 다른 수학적 방법들이 본 발명과 일치하여 사용될 수 있다. 이러한 다른 방법들은, 예를 들어 자코비 법, 가우스-자이델 법, 및 SOR법(successive over-relaxation method) 등과 같은 다양한 정지 반복 방법들(stationary iterative methods)과 공액 기울기법(conjugate gradient method), 표준화 최소 잔류법(generalized minimal residual method), 양 공액 기울기법(bi- conjugate gradient method) 등과 같은 다양한 크릴로프 서브스페이스법(Krylov subspace method)을 포함할 수 있다. 대안적으로, 방정식은 예를 들어 잔류 │1/2σI-P│를 최소화하는 최적화 접근을 이용하여, 예를 들어 선형 또는 이차 프로그램을 이용하여 또한 풀릴 수 있다. 반복적 방법과 최적화 방법은 직접적으로 역행렬 I가 힘들 때 또는 I를 역행렬로 만드는 것이 해답에 있어 큰 부정확을 야기할 때(예를 들어, 방정식 시스템이 수학적으로 악조건(ill-conditioned), 불량 조건(ill-posed) 및/또는 단일일 때) 특히 도움이 된다.

앞서 설명한 바와 같이, “손실”은 σ가 아닌 다른 흡수 계수에 의해 표현될 수도 있다. 일부 실시예에서, 이러한 흡수 계수들은 σ’에 기초하여 계산될 수 있다. 예를 들어, 손실 탄젠트는, tan(δ) = σ/ωε’로 결정될 수 있다.

일부 실시예에서, 적어도 하나의 프로세서는 에너지 흡수 특성의 분포가 대조 테이블로서 저장되게 하도록 더 구성될 수 있다. 태블러쳐에서 표현될 때, 손실 프로파일은 그 공간에 있는 특정 위치들에서 흡수되는 에너지 및 물리적 공간 사이의 상관성을 포함하는 테이블의 형태를 추정할 수 있다. 예를 들어, 대조 테이블은 복수의 에너지 인가 구역의 영역들과 그에 해당하는 흡수 계수들 사이의 관계를 나타낼 수 있다. 저장된 흡수 계수들(σ)과 tan(δ)의 예시적 대조 테이블이 도 10a 및 10b에 도시되었다. 각 대조 테이블의 왼쪽 열은 에너지 인가 구역에서 그 구역의 분할에 따른 영역들(예를 들어, 용적들)의 표시를 나타낸다. 오른쪽 열은 각 영역의 해당하는 σ또는 tan(δ)를 나타낸다.

일부 실시예에서, 적어도 하나의 프로세서는 디스플레이, 예를 들어 에너지 인가 구역의 적어도 일부분에서의 에너지 흡수 특성의 분포에 대한 영상을 나타내도록 더 설정될 수 있다. 예에 의해서만, 손실 프로파일은 도 9의 오른쪽에 보여지는 것과 같이 2D 영상으로 보여진다. 어떤 영상 기술을 사용하여 영상으로서 표시될 때, 손실 프로파일은 흑백 영상, 그레이 스케일 영상, 컬러 영상, 표면 윤곽 영상, 체적 영상, 또는 다른 어떤 그래픽 묘사로부터 추정할 수 있다. 도 9에서 도시된 2D 영상은 설명의 편의를 위해 단순화된 예라는 것이 이해되어야 한다. 그래픽적인 관점에서, 손실 프로파일은, 예를 들어 1차, 2차, 3차 및/또는 4차원으로 표현될 수 있는데, 여기서 4차원은 시간으로 간주할 수 있다(예를 들어, 시간에 대한 3d 공간적 손실 프로파일이 표시된다).

일부 실시예에서, 적어도 하나의 프로세서가 에너지 흡수 특성들의 분포에 기초하여 목표물의 위치를 결정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 결정된 손실 프로파일 σ는 에너지 인가 구역으로 지도화될 수 있다.

도 9에서, 손실 프로파일(820)은 에너지 인가 구역(810)으로 지도화된다. 손실 프로파일(820)은 에너지 인가 구역(810)에서 손실(σ)의 공간적 분포를 반영할 수 있다. 예를 들어, 손실 프로파일은 에너지 인가 구역(810)에 위치하는 목표물(830)의 에너지 흡수 성질을 반영할 수 있다. 목표물 영역들은 공공 영역의 에너지 흡수 특성들과 다른 에너지 흡수 특성들과 보통 관련되기 때문에, 프로세서는 손실 프로파일(820)에 기초하여 목표물(830)의 위치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 에너지 인가 구역(810)에 대해 목표물(830)의 좌표를 결정할 수 있다.

일부 실시예에서, 적어도 하나의 프로세서는 다수의 필드 패턴들로부터 나오는 높은 필드 강도의 알려진 위치들(열점들)에 기초한 목표물의 위치를 결정하도록 구성될 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 필드 패턴은 테스트, 시뮬레이션, 또는 분석적 계산을 통해 인가된 MSE에 기초하여 결정되거나 예측될 수 있다. 예측은, 예를 들어 에너지 인가 중 온라인으로 수행될 수 있고 또는 예를 들어 에너지 인가 사이클이 시작하기 전에 미리 만들어질 수 있다. 예측들은, 예를 들어, 대조 테이블에, 본 발명의 실시예들에 따른 작동 중 프로세서가 이러한 예측들을 사용하도록 저장될 수 있다. 필드 패턴은 필드 강도들 및/또는 손실이 높은 에너지 인가 구역에서의 하나 이상의 높은 필드 강도 영역들을 야기할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, “높은 강도 면적”과 “열점”이라는 말은 주변 영역에서 보다 전자기장 강도가 실질적으로 더 높은 영역을 말한다. 다시 말해, 이러한 말은 전자기 파워가 집중되고, 이에 따라 전자기파로부터 목표물로 전자기 에너지의 전송이, 유사한 흡수 계수의 주변 면적들에서 보다 더 효과적인 영역을 말한다. 유사하게, “냉점” 또는 낮은 필드 강도의 면적은 전자기장 강도가 주변 영역들 보다 실질적으로 더 낮은 영역을 말한다. 그러므로, 전자기 에너지의 전송은, 흡수 계수가 비슷하다면 더 높은 필드 강도의 영역에서 보다 낮은 필드 강도에서 덜 효과적이다.

일부 실시예에 따라, 프로세서는 학습하거나 또는 각 필드 패턴의 각 열점의 좌표로 프로그램될 수 있다. 이는 앞서 설명한 바와 같이, MSE들이 예측 가능한 높은 필드 강도 영역들로 예측 가능한 패턴들을 만들기 때문에 이러한 것이 얻어질 수 있다. 열점들의 좌표들은 열점의 위치 및 크기를 표시할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 프로세서는 검출기가 특정 필드 패턴에서 에너지 흡수와 관련된 피드백을 받아들이는 표시를 수용하도록 구성될 수 있다. 프로세서는 목표물이 특정 필드 패턴에 대응하는 높은 필드 강도 영역들 중 하나에 위치하게 됨을 결정하도록 더 구성될 수 있다. 에너지 인가 구역에 인가되는 필드 패턴들이 많을수록, 에너지 인가 구역에 있는 목표물의 흡수 특성들과 위치에 대한 더 많은 정보를 프로세서가 얻게 된다. 서로 다른 MSE들에 따른 이러한 일련의 측정들에 대해, 프로세서는 에너지 인가 구역에서의 흡수 특성들의 공간적 분포 및/또는 공간에 있는 목표물의 위치로 다가설 수 있다.

예에 의해, 도 3c는 에너지 인가 구역(20)에서 두 개의 높은 필드 강도 영역들(84)을 갖는 필드 패턴을 나타낸다. 에너지 인가 구역(20)에서 높은 필드 강도 영역들(84)이 아닌 그 면적들은 낮은 필드 강도 영역 또는 냉점이라 할 수 있다. 도 3c에서 도시된 필드 패턴은 미리 결정될 수 있고, 그 결과로, 두 열점들(84)의 위치가 미리 알려질 수 있다. 목표물(82)은 에너지 인가 구역(20)에서 위치하게 될 수 있고, 그리고 전자기 에너지를 흡수할 수 있다. 프로세서는, 상술한 바와 같이 에너지 인가 구역(20)에서 소멸되는 파워의 양과 같이 에너지 흡수를 나타내는 피드백 정보를 검출기로부터 받아들이도록 구성될 수 있다. 만일, 적어도 하나의 열점이 목표물의 위치와 일치한다면, 에너지 인가 구역에서 흡수되는 에너지의 양은 열점이 목표물의 위치와 일치하지 않는 경우에서 보다 실질적으로 더 많게 될 것이다. 그러므로, 프로세서는 목표물(82)이 열점들 중 적어도 하나와 일치하여 열점들 중 적어도 하나의 면적에 위치함을 결정할 수 있다.

도 3d는 두 개의 열점들(86)을 갖는 필드 패턴을 도시하는데, 열점들 중 하나는 목표물(82)이 위치하는 에너지 인가 구역(20)에 있는 면적과 일치한다. 따라서, 프로세서는 도 3d의 필드 패턴과 관련된 에너지 흡수를 표시하는 피드백 정보를 받아들이도록, 그리고 목표물(82)의 위치가 두 개의 수평의 높은 필드 강도 영역들(86)에 의해 덮이는 면적들 중 적어도 하나 안에 있음을 결정하도록 구성될 수 있다. 그러므로, 도 3c 및 도 3d 모두와 관련되어 얻어지는 위치 정보를 이용하여, 프로세서는 도 3d에서 도시된 바와 같이, 점선들이 도 3c의 필드 패턴에서 높은 필드 강도 영역(84)에 해당하는 높은 필드 강도 영역들(84 및 86)의 교차에 의해 목표물이 덮이는 면적으로 있게 됨을 결정할 수 있다. 부가적 필드 패턴들로부터 비슷한 방법으로 피드백을 받아들여, 프로세서는 목표물(82)의 위치에서 더 정밀하게 될 수 있다. 더 많은 필드 패턴들을 인가함에 의해서, 프로세서는 목표물(82)의 대략적인 형상 또는 정확한 형상 조차도 결정할 수 있다. 피드백 정보는 목표물의 인식에 대한 지표를 또한 제공할 수 있는데, 특히 만일 목표물의 손실 프로파일이 알려지지 않았다면, 그리고 프로세서가 단지 에너지 인가 구역으로부터 받은 피드백 정보에 기초하여 목표물의 위치 및 방향을 인식하였다면 그러하다.

일부 실시예에서, 프로세서는 에너지 흡수 특성들의 분포에 기초하여 서로 다른 양의 에너지들을 에너지 인가 구역의 서로 다른 부분들에 인가하도록 더 구성될 수 있다. 예를 들어, 에너지의 서로 다른 양인 목표물(830) 내의 영역들 Ra 및 Rb(도 9에서 도시된)로 전달될 수 있다.

일부 실시예에서, 에너지의 양을 다르게 하는 것은 에너지 인가 구역에서 에너지 흡수 특성들의 분포에 기초하여 결정될 수 있다. 즉, 목표물의 그 용적에 걸쳐 에너지를 흡수하는 능력이 한번 결정되면, 에너지는 원하는 목표를 얻기 위해 제어된 방법으로 목표물에 인가될 수 있다. 예를 들어, 만일 목표가 목표물의 용적에 대해 균일하게 흡수되도록 에너지를 인가하는 것이라면, 프로세서는 목표물에 대해 균일한 에너지 흡수를 일으키는 MSE의 조합을 선택할 것이다. 예를 들어, 더 작은 양의 에너지가 더 높은 흡수율과 관련된 목표물의 일부에 인가될 것이고, 더 많은 양의 에너지가 더 낮은 흡수율과 관련된 목표물의 일부에 인가되어, 두 영역들에 의해 흡수되는 에너지의 양은 실질적으로 같게 된다. 만일 다른 한편으로, 불균일한 에너지 인가를 원하면, 프로세서는 에너지 흡수의 원하는 불균일성에 해당하는 전체 에너지 흡수가 얻어지도록, 각각의 필드 패턴들로 에너지의 양을 인가할 수 있다. 예를 들어, 많은 양의 에너지가 물로 구성되는 영역으로 인가되어, 목표물에서 다른 성분들을 가열함 없이 목표물의 물이 마르게 되도록 한다. 좀 더 일반적으로, 다른 물질 보다 더 집중적으로 특정 물질을 처리하기 위해, 많은 양의 에너지가 특정 물질로 구성되는 영역에 인가되도록 할 수 있다.

프로세서는 에너지 인가 구역으로 서로 다른 소정의 양의 에너지를 전달하기 위해 소스를 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 앞서 설명한 바와 같이, 에너지가 분포되는 방법은 제어 가능한 변수들의 수와 다른 가능한 셋팅의 양의 함수(예를 들어, MSE)이기 때문에, 프로세서는 에너지 인가 구역에서 서로 다른 에너지 분포를 얻기 위해 MSE들을 변경하도록 구성될 수 있다. 도 1, 5a, 5b, 6, 7a 및 7b에서 도시된 예시적 장치는 MSE들을 변경하도록 활용될 수 있어서, 원하는 필드 패턴들을 인가할 수 있다.

일부 실시예에서, 방사 소자들은 에너지 인가 구역에 있는 방사 소자들의 위치와 일치하여 어떤 모드를 여기시키기 위해 선택될 수 있다. 방사 소자의 위치는 원하는 모드를 효과적으로 여기시키기 위해 및/또는 원하지 않는 모드를 거부하기 위해 선택될 수 있다. 일부 실시예들의 이러한 그리고 다른 선택적 특징들은 도 12a, 12b, 12c, 13a, 및 13b를 참조하여 아래에서 설명되었다.

거부 모드의 개념은 도 12a 및 12b에 의해 설명될 수 있는데, 여기에서 공동(1800)에서 여기될 수 있는 두 모드(1802 및 1806)의 X-Y단면을 보여준다. 모드(1802)는 TM₁₁ 모드이고 모드(1806)은 TM₂₁모드이다. 모드TM₁₁은 하한 차단 주파수 f₁₁ 와 같거나 또는 더 큰 모든 주파수에서 여기될 수 있고, TM₂₁은 상한 차단 주파수 f₂₁ 와 같거나 또는 더 큰 모든 주파수에서 여기될 수 있다. 따라서, f₁₁ 과 f₂₁ 사이의 중간 주파수에서 TM₁₁은 들뜬 TM₂₁없이 여기될 수 있지만, TM₂₁은 여기될 수 있고 TM₁₁은 그렇지 않은 주파수는 없게 된다. 그러므로, 들뜬 TM₂₁ 없이 f₂₁보다 더 큰 주파수에서 TM₁₁을 여기 하기를 원한다면, TM₂₁은 거부되어야 할 것이다. 본 설명에서, 모드를 거부함은 모드의 여기를 막거나 또는 실질적으로 감소시킴을 뜻하게 된다.

일부 실시예에서, 원하는 모드는 여기될 수 있고 그리고 원하지 않는 모드는 원하지 않는 모드의 널(null)에서 또는 부근에서 그리고 원하는 모드의 최대에서 또는 그 부근에서 위치되는 방사 소자를 여기시키기 위한 선택에 의해 동시에 거부될 수 있다. 모드의 널은 모드의 필드 강도가 영구적으로(또는 모든 위상에서) 영이 되는 에너지 인가 구역에서의 위치이고, 모드의 최대는 모드의 필드 강도가 모든 위상(또는 모든 순간)에서 전체에 걸쳐 최대값에 도달하는 위치이다. 모드의 널에 위치되는 방사 소자는 모드를 여기 하지 않고(인가된 주파수와 관계없이), 그리고 널 부근에 위치하게 되는 방사 소자는 작은 각도로만 모드를 여기되도록 할 수 있다. 예를 들어, 도 12b에서의 면(1803)은 모드 TM₂₁의 널 포인트의 집합이다; 따라서, 이 선을 따르는 포인트에 위치하게 되는 방사 소자는, f₂₁ 보다 높은 주파수에서 조차도 모드 TM₂₁을 여기시키지 않는다. 그러나, 선(1809)(면(1803)을 따라 있는)는 모드 TM₁₁(1802)의 널에 있지 않기 때문에, 모드(1802)는 선(1809)에 위치되는 방사 소자에 의해 여기될 수 있다. 실제, 방사 소자는 모드(1806)를 여기시키지 않고 면(1803) 위의 어느 곳에 위치하게 될 수 있다. 하지만, 일부 실시예에서, 방사 소자는 XY면의 위치에서, 공동의 상단(및/또는 하단) 바닥에 위치될 수 있다

모드를 거부하는 다른 방법은 둘 이상의 방사 소자들을 포함할 수 있는데, 이 방사 소자들은, 거부된 모드의 전기장의 크기가 반대 부호인 둘 이상의 위치에 있게 된다. 예를 들어, 도 13a는 선(1805)을 따라 모드(1806)의 전기장의 (표준화된)크기를 나타낸다. 도에서 보여지는 바와 같이, x=0.5인 곳에서(면(1803)위의 포인트인) 필드는 영이고, x=0.25인 곳에서 필드는 +1이고 x=0.75인 곳에서 필드는 -1이다. 따라서, 일부 실시예에서, x=0.25에 하나 그리고 x=0.75에 다른 하나가 있는(또는 필드가 같은 크기를 가지면서 반대 부호인 어느 두 포인트에 있는) 두 개의 방사 소자는, 서로 상쇄하여 원하지 않는 모드를 거부하도록 동일한 진폭과 위상으로 RF 파를 방사하도록 선택될 수 있다. 만일 두 방사 소자의 위치에 있는 필드들이 서로 다른 절대값과 반대의 부호를 갖는다면, 그들은 여전히 원하지 않는 모드를 거부하도록 사용될 수 있는데, 예를 들면, 그것들의 진폭이 각 방사 소자 위치에서 필드와 진폭의 곱의 합이 영이 되도록 조절된다면 그러하다. 위에서의 설명은 X축을 따라 있는 서로 다른 포인트들에 집중되었는데, 다른 Y값 및/또는 Z값을 갖는 포인트들에 대해서도 유사한 고려가 될 수 있다

일부 실시예에서, 원하는 모드는 서로 반대 방향을 향하는, 또는 서로 평행하지만 180°의 위상차로 웨이브를 발사하고 필드 패턴이 반대 부호를 갖는 포인트에 위치하는 두 안테나를 통해 에너지를 발사함에 의해 여기될 수 있다. 비슷하게, 일부 실시예에서, 모드들은 서로 반대 방향을 향하는, 또는 서로 평행하지만 180°의 위상차로 웨이브를 발사하고 필드 패턴이 동일 부호를 갖는 포인트에 위치하는 두 안테나를 통해 에너지를 발사함에 의해 거부될 수 있다.

도 13b는 선(1805)을 따르는 모드(1802)의 전기장의 (표준화된)크기를 묘사한다. 도시된 바와 같이, x=0.5에서, 필드는 최대가 되고, x=0.25에서는 x=0.75에서와 같게(크기와 부호 면에서)된다. 따라서, 동일한 진폭과 위상으로 발사하는 x=0.25과 x=0.75에 위치하는 두 안테나들은 모드(1802)를 여기시킨다. 그러나, 서로 반대 방향을 향하는, 또는 서로 평행하지만 180°의 위상차를 갖는 두 안테나들은 모드(1802)를 거부할 수 있다. 결과적으로, 안테나와 위상의 후자의 조합이 모드 TM₂₁을 여기시키고 모드TM₁₁을 거부하게 할 것이다.

일부 실시예에서, 원하는 및/또는 원하지 않는 모드는 공진 모드이다. 공진 모드는, 전자기파의 주파수 f가 에너지 인가 구역의 치수에 해당할 때, 그 기술분야에서 알려진 방법으로 여기될 수 있다. 예를 들어, 직육면체 공동인 에너지 인가 구역에서, 공진 모드는 전자기파가 그에 따라 전파하는 치수(본원에서는 h_z라 함)가 N*(λ/2)와 동일할 때 여기될 수 있는데, 여기서 N은 정수이고(예를 들어, 0,1,2,3), λ는 λ=c/f에 의해 주어지는 파장, c는 공동에서 빛의 속도이다. 공진 모드는 세 개의 지수로 표시될 수 있는데, 여기서 세 번째 지수는 N이다.

단일 공진 모드가 특정한 주파수에서 여기될 때, 들떠서 전달되는 파워의 대부분은 공진 모드에 의해 전달될 수 있고, 그리고 전파하거나 또는 소멸할 수 있는 다른 모드들은 무시할 수 있는 작은 부분의 파워를 전달할 수 있다. 따라서, 단일 공진 모드가 여기될 때, 공진이 아닌 모드를 거부할 필요가 거의 없다. 예를 들어, h_z=c/f₂₁일 때 (예를 들어, N=2일 때), 안테나와 주파수는 예를 들어 모드 TM₁₁을 거부할 필요가 거의 없는 모드 TM₂₁을 여기시키도록 선택될 수 있는데, 비록 모드 TM₁₁이 인가된 주파수에서 여기될 수 있지만, 공진 모드 TE₂₁₂에 의해 전달되는 파워의 양에 비해 매우 작은 양의 파워만을 전달하기 때문이다. 따라서, 일부 실시예에서, 공진 모드는 목표 필드 강도 분포를 얻기 위해 사용될 수 있다. 이는 충분한 대역폭과 주파수 제어가 있다면 들뜰게 된 모드에 대한 제어를 용이하게 한다.

일부 실시예에서, 감소 공동을 사용함에 의해(예를 들어, 대역폭 및 주파수 제어로부터 요구들을 쉽게 함에 의해) 모드 여기는 더 용이하게 될 수 있다. 감소 공동은 적어도 하나의 차단 주파수가 동일한 족의 하나 이상의 모드들(예를 들어, 두 개의 TE 모드)의 차단 주파수가 되는 것이다. 유사하게, 각 공진 주파수(가끔 가장 낮은 것을 제외하고)는 동일 족의 둘 이상의 공진 모드를 여기시킬 수 있다. 감소 공동들의 일부 형상은 예를 들어 원통형 및 구형을 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 하나의 원하는 공진 모드 및 하나 이상의 원하지 않는 공진 모드는 동일 주파수에서 여기될 수 있고, 그리고 원하지 않는 모드들은 상술한 바와 같이 거부될 수 있다. 예를 들어, 도 12b의 도면부호 1806으로 도시된 단면을 갖는 모드 TM₂₁₂를 여기시키는 동일 주파수는 또한 도 12c의 도면부호 1808으로 도시된 단면을 갖는 모드 TM₂₁₂를 여기시킬 수 있다. 그러나, 만일 여기가 모드(1806)의 널이 아닌 모드(1808)의 널에 위치하는 방사 소자를 통한다면, 모드(1808)만이 여기될 수 있다. 예를 들어, 방사 소자가, 도 12b 및 12c에서 도시된 선(1809)에서 f₁₂=f₂₁인 주파수로 방사한다면, 모드(1808)만이 여기될 수 있다.

따라서, 본 발명의 일부 실시예에 따라, 복수의 소정의 모드들이 에너지 인가 구역으로 인가될 때, 소멸되는 파워의 양에 기초하여 에너지 인가 구역의 적어도 일부분에 대한 에너지 흡수 특성들의 공간적 분포를 결정하기 위한 장치가 제공된다. 소정의 모드들 이외의 모드들은 예를 들어, 상술한 바와 같이 거부될 수 있다.

일부 실시예에서, 에너지 흡수 특성 프로파일(에너지 흡수 특성의 공간적 분포라고도 할 수 있음)을 얻기 위해 사용되는 동일한 필드 패턴들은 목표물로 에너지의 서로 다른 양을 인가하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 1, 5a, 5b, 6, 7a 또는 7b의 장치는 에너지 인가 구역에서 목표물로 에너지를 전달하기 위해서 뿐만 아니라 에너지 흡수 특성들의 분포를 측정하기 위해 그 구역으로 주파수 변조된 전자기파를 인가하도록 활용될 수 있다. 일부 실시예에서, 목표물로 서로 다른 양의 에너지를 전달하도록 인가되는 필드 패턴들은 에너지 흡수 특성 프로파일을 얻기 위해 선택된 것들과 다를 수 있다. 예를 들어, 주파수 변조(예를 들어, 도 5a의 장치로 얻어지는)는 에너지 흡수 특성들의 분포를 측정하기 위해 활용될 수 있고, 그리고 위상 변조(예를 들어, 도 6의 장치로)는 구역에 있는 목표물로 에너지를 전달하기 위해 활용될 수 있다. 또한, 어떤 조합이 사용될 수 있다. 예를 들어, 위상 변조(예를 들어, 도 6의 장치를 사용하여)는 에너지 흡수 특성들의 분포를 측정함을 위해 활용될 수 있고, 그리고 위상과 주파수 변조의 조합은 구역에 있는 목표물로 에너지를 전달함을 위해 활용될 수 있다.

일부 실시예에서, 적어도 하나의 프로세서가 에너지 흡수 특성의 분포를 순환하여 결정하도록(예를 들어 에너지 인가 과정, 예를 들어 가열 중 수 회) 더 구성될 수 있다. 예를 들어, 물질의 온도가 상승할 때; 상변화가 일어날 때(예를 들어, 얼음이 녹아 물이 됨); 수분이 증발할 때; 또는 목표물의 다른 특성이 변할 때 일어날 수 있는, 예를 들어 시간에 따른 에너지 흡수 특성의 분포가 시간에 따라 변할 때, 이러한 것이 바람직할 수 있다. 이러한 그리고 다른 예에서, 프로세서는 에너지 인가 공정 중 에너지 흡수 특성들의 분포를 순환적으로 결정하도록 사용될 수 있다.

순환적으로 결정되는 에너지 흡수 특성들의 두 분포들 사이의 시간 간격은 미리 결정될 수 있다. 예시에 의해서만, 프로세서는 매 5초, 1초, 몇 분의 일초 , 또는 더 작거나 또는 더 큰 간격으로 분포를 결정하도록 설정될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 순환적으로 결정되는 에너지 흡수 특성들의 두 분포들 사이의 에너지 인가 공정의 어떤 특징에 기초하여 동적으로 변할 수 있다.

순환적으로 결정되는 에너지 흡수 특성들의 두 분포들 사이의 시간 간격은 소정의 에너지 흡수 특성들의 둘 이상의 분포들 사이의 차이의 양의 함수가 될 수 있다. 예를 들어, 손실 프로파일의 두 번째 결정으로부터 세 번째로의 시간 간격에 대한 결정은 첫 번째와 두 번째 결정된 프로파일의 결과들 사이의 차에 좌우될 수 있다. 일부 실시예에서, “차이”는 숫자적 측정, 예를 들어 구역의 모든 영역에서 흡수 계수에 있어 차이의 합이 될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, “차이”는 그래프적 측정, 예를 들어 영상으로 나타내지는 두 분포들 사이의 거리가 될 수 있다. 차이의 크기는 어떻게 에너지 흡수 특성들의 극적인 변화가 구역에서 있는지를 시사할 수 있다. 따라서, 분포는 만일 분포 변화가 더 극적으로 변한다면 더 높은 속도로 갱신될 것이다.

일부 실시예에서, 시간 간격은 차이의 크기에 반비례할 수 있다. 예를 들어, 차이가 1×10-6 일 때, 시간 간격은 1초일 수 있고, 그리고 차이가 2×10-6 일 때, 시간 간격은 0.5초일 수 있다. 시간 간격은 다른 수학적 관계를 이용하여 그 차이와 역으로 관계될 수 있고, 그리고 앞으로의 내용은 예시적임에 불과함을 이해되어야 한다.

일부 실시예에서, 순환적으로 결정되는 에너지 흡수 특성들의 두 분포들 사이의 시간 간격은 목표물의 물리적 특징들의 함수일 수 있다. 예를 들어, 시간 간격은 목표물이 단백질과 지방(예를 들어, 고기)의 상당량을 포함할 때 더 크고, 목표물이 주로 물 또는 얼음일 때는 더 작은데, 반대도 마찬가지이다.

도 14는 일부 실시예에 따라 에너지 인가 구역, 예를 들어 도 1의 공동(20)의 적어도 일부의 손실 프로파일을 만들도록 구성된 프로세서(630)의 단순화된 블록 선도이다. 프로세서(630)는 프로세서(30)의 일부를 포함하거나 또는 일부일 때나 동일하다. 부가적으로 또는 대안적으로, 프로세서(630)는 프로세서(30)에 덧붙일 수 있다. 프로세서(630)는, 데이터를 저장하기 위한 저장소(632)(또한 메모리라고 언급될 수 있는)와 데이터, 예를 들어 저장소(632)에 저장된 데이터를 가공하기 위한 몇 가지 프로세스 모듈을 포함하여 도시되었다. 저공간(632)은 연속적이고, 분할될 수 있거나 또는 전기적으로 데이터를 저장하는 그 기술분야의 알려진 다른 어떤 설정을 가질 수 있다. 모듈은 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 사용하여 수행될 수 있고, 그리고 예를 들어 소프트웨어 루틴(software routine)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 도 14에서 도시된 둘 이상의 모듈은 단일 모듈로 통합되어 두 모듈의 임무를 수행할 수 있고, 또는 몇 개의 모듈 사이로 펼쳐질 수 있다.

프로세서(630)는 계면을 통해 테이터를 받기 위해, 계면(610)에서 연결될 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 MSE로 얻어진 필드 패턴들은 계면으로부터 받아 저장소(632), 예를 들어 전용의 저장 공간(634)에 저장될 수 있다. 저장 장소(634)는 MSE를 저장할 수 있어서, 각 저장된 MSE는 에너지가 그 MSE에서 구역으로 인가될 때 에너지 인가 구역에서 여기되도록 예측되는 저장된 필드 패턴과 관련되게 된다. MSE들과 관련된 필드 패턴들은 빈 에너지 인가 구역 및/또는 표준 하중을 갖는 에너지 인가 구역으로 얻어질 수 있다. 표준 하중은 에너지 인가 구역에서 사용되도록 의도되는 전형적 하중(예를 들어, 오븐에서 보통 조리되는, 또는 그 오븐이 종종 조리할 것으로 기대되는 하나 이상의 음식들)과 유사하도록 선택될 수 있다.

일부 실시예에서, 저장소(632)는, 에너지 인가 구역 또는 에너지 인가 구역의 부분(들)의 손실 프로파일을 저장하기 위한 저장 공간(636)을 가질 수 있다. 예를 들어, 저장 공간(636)은 선행하는 손실 프로파일 재구성 사이클에서 얻어지는 에너지 인가 구역의 손실 프로파일을 저장할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 저장 공간(636)은 예측되는 손실 프로파일을 저장할 수 있다. 예측은 에너지 인가 구역에 있는 목표물의 인식, 그 조성, 위치, 방향, 온도 및/또는 손실 프로파일에 영향을 줄 수 있는 어떤 다른 변수에 기초하여 얻어질 수 있다. 저장된 손실 프로파일은 저장 공간(636), 예를 들어 계면(610)으로부터, 다른 계면(도시되지 않음)으로부터, 또는 아래에서 설명되는 방정식 해결 모듈(648)로부터 저장 공간(636)으로 보내질 수 있다. 예를 들어, 저장된 손실 프로파일은 계산되거나 또는 그렇지 않으면 다른 장치에 의해 및/또는 초기에 예측될 수 있고, 그리고 계면(610)을 통해 저장 공간(636)으로 보내진다. 저장소(632)는 에너지 인가 중 에너지 인가 구역에서 얻어지는 필드 강도 분포들 및/또는 에너지 분포를 저장하기 위한 저장 공간(638)을 또한 가질 수 있다.

프로세서(630)는 MSE 결정 모듈(642)을 포함할 수 있다. 이 모듈은, 사용 가능한 MSE 중 어느 것이 작동의 어떤 단계, 예를 들어 에너지 인가 과정에서 사용되어야 하는지를 결정하도록(예를 들어, 적절한 소프트웨어를 가동시켜) 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 모든 사용 가능한 MSE는 기본적으로 사용될 수 있고, MSE 결정 모듈(642)은 빠질 수 있다. 다른 실시예에서, 모듈(642)은 예를 들어, 예측된 손실 프로파일에 기초하여 사용되는 MSE를 결정할 수 있다. 모듈(642)은 저장 공간(636)에서 저장된 예측된 손실 프로파일을 검색할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 모듈(642)은 여기 하기에 및/또는 제어하기에 비교적 쉽게 되는 MSE를 선택할 수 있고, 예를 들어 쉽게 여기되는 MSE가 만족스러운 결과들을 제공하지 않을 때만 다른 MSE를 선택할 수 있다.

모듈(642)은 선택된 MSE를 여기시키는 전자기 에너지의 소스(650)를 제어할 수 있는 제어 모듈(660)에 연결된다. 소스(650)는 전원 공급원, 변조기, 증폭기, 및/또는 방사 소자(들) 또는 그것들의 일부(예를 들어 도 1에서 도시된, 전원 공급원(12), 변조기(14), 증폭기(16) 및 방사 소자(18))를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 여기의 결과로서 에너지 인가 구역에서 얻어지는 에너지 분포가 측정될 수 있다. 측정은 도면부호 (640)으로 종합적으로 도시된 하나 이상의 검출기에 의해 수행될 수 있다. 하나 이상의 검출기(640)는 소스(650)의 일부가 될 수 있고, 다른 것들은, 있다면, 소스(650)로부터 분리 및/또는 독립적이 될 수 있다. 소스(650) 및 검출기(640)는, 실제에서 그것들이 동일 부분에 통합될 수 있는데, 예를 들어 동일한 안테나들이 에너지 인가 구역으로 에너지 공급을 위해 그리고 여기된 필드 패턴을 측정함을 위해, 동시에 필요치 않더라도 사용될 수 있다. 측정의 결과는 저장 공간(638)에 저장될 수 있다.

프로세서(630)는 에너지 인가 구역을, 예를 들어 도 8a, 8b, 또는 8c에서 도시된 영역들로 나누도록 구성된 분할 모듈(644)을 또한 포함할 수 있다. 분할 모듈(644)은 저장 공간(636)에 저장된 손실 프로파일과 일치하여 에너지 인가 구역을 나눌 수 있다. 예를 들어, 모듈(644)은 예측된 손실 프로파일에 있어 더 갑작스러운 손실 변화가 있는 곳에서 더 치밀하게 구역을 나눌 수 있다. 일부 실시예에서, 예측된 손실 프로파일은, 예를 들어 에너지 인가 구역의 일 부분과 각각 관련된 값들의 행렬로서 주어진 분할과 일치하여 제공될 수 있다. 모듈(644)은 예측된 프로파일을 제공하는 분할과 일치하여 에너지 인가 구역을 분할할 수 있다. 모듈(644)은 예측된 프로파일을 저장하는 저장 공간(636)으로부터 데이터를 검색할 수 있다. 예를 들어, 모듈(644)은 에너지 인가 구역을 분할할 수 있는데, 유사한 손실에 의해 특징되는 용적들이 단일 영역에서 포함되도록 한다. 분할 모듈(644)은 소정의 분할 방식, 예를 들어 기본 분할 방식과 일치하여 에너지 인가 구역을 또한 분할할 수 있다. 하나의 가능한 기본 분할 방식은 도 8a에서 도시되었다.

프로세서(630)는 예를 들어 손실 프로파일을 얻기 위해 해결되어야 하는 방정식 2 (아래) 에 따라 방정식들을 설정하도록 구성되는 방정식 설정 모듈(646)을 또한 포함할 수 있다. 모듈(646)은 에너지 인가 구역이 분할된 각 영역에서 모듈(642)에 의해 선택될 수 있는, 그리고 저장 공간(638)에 저장된 측정 결과들을 고려할 수 있는 MSE 각각의 필드 강도를 정의할 수 있다.

일단 방정식들이 모듈(646)에 의해 설정되면, 방정식 해결 모듈(648)은 방정식을, 예를 들어 선형 방정식을 풀기 위해 그 분야에서 알려진 어떤 다른 수단들 또는 선형 프로그램에 의해 풀 수 있다. 만일 방정식 해결 모듈(648)이 방정식이 풀리지 않거나 또는 해답이 만족스럽지 않은, 예를 들어 충분히 안정하지 않다고 결정하면, 모듈(648)은 모듈(642) 및/또는 모듈(644)이 선택된 MSE 및/또는 분할을 수정하도록 유도할 수 있다. 만일 방정식이 풀리면, 얻어진 손실 프로파일은 더 사용을 위해, 예를 들어 저장소(636)에 저장될 수 있다. 하나 더 용도는, 예를 들어 목표물 온도 변화 후에 미래의 손실 프로파일에 대한 예측으로서 이다. 다른 미래 용도는 에너지 인가 구역으로 에너지 인가를 안내하는 것이다.

본 발명은 목표물로 전자기 에너지를 인가하는 방법을 포함한다. 이와 같은 에너지 인가는, 예를 들어 도 11의 흐름도에서 제시된 바와 같이 과정(1000)에서 제시된 일련의 단계들을 수행하는 적어도 하나의 프로세서(예를 들어 프로세서(30 또는 630))를 통해, 수행될 수 있다. 과정(1000)은 목표물, 예를 들어 목표물(830)(도 9)을 포함하는 특정한 에너지 인가 구역에 대한 손실 프로파일(820)을 동적으로 결정하도록 사용될 수 있다.

과정(1000)은 전자기 에너지의 소스가 복수의 전자기 필드 패턴들을 목표물을 포함할 수 있는 에너지 인가 구역으로 인가하도록 함을 포함할 수 있다. 도 11에서 도시된 바와 같이, 프로세서는 단계(1010)에서 사용을 위해 MSE의 셋트를 결정할 수 있다. 미리 설명된 바와 같이, MSE는 알려진 필드 패턴에 연계될 수 있다. 따라서, MSE의 셋트를 결정함에 의해, 프로세서는 에너지 인가 구역으로 전자기 에너지의 인가를 제어할 수 있고, 그리고 그 구역에서 알려진 필드 패턴들의 셋트를 발생할 수 있다. 일부 실시예에서, 모든 사용 가능한 MSE는 사용될 수 있고 단계(1010)는 생략될 수 있다.

소정의 필드 패턴들의 셋트로부터 에너지 인가 구역 내부에서 제어된 EM 필드 패턴을 설정하는 방법은 “EM 공간 필터링”으로 언급될 수 있다. “필터링”이라는 말은 공간적 위치와 그것의 필드 강도들을 알려진 EM 필드 패턴의 셋트의 관점에서 구별하는 능력이라 할 것이다. 소정의 필드 패턴들의 셋트의 각각은 하나 또는 더 제어 가능한 MSE와 연관될 수 있기 때문에, 하나 이상의 MSE 관점에서 제어 가능한 EM 필드 패턴을 나타내는 것이 가능하다. 특정한 필드 패턴을 얻기 위해 사용 가능한 둘 이상의 MSE 또는 MSE 조합들이 있을 수 있음이 이해되어야 한다. 특정 필드 패턴을 얻기 위한 MSE의 선택은 인가함을 따르게 되는데, 예를 들어 EM 에너지를 인가하는 것이 바람직한 위치들이 있다.

단계(1010)에서, 프로세서에 적합한 MSE의 셋트가 결정될 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 복수의 주파수로 EM 에너지를 공급하기 위해 에너지 소스를 제어할 수 있다. 이 경우에, 복수의 주파수들은 이 과정에서 제어 가능한 MSE 변수들로서 작동할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 프로세서는 복수의 진폭에서 EM 에너지를 공급하기 위해 에너지 소스를 제어할 수 있다. 이 경우에, 진폭은 과정에서 제어 가능한 MSE 변수들로서 작동할 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 선택된 MSE는 MSE 행렬로서 저장될 수 있다.

프로세서는 소스가 선택된 MSE들을 수행함에 의해(단계 1030 : MSE인가) 에너지 인가 구역(예를 들어, 도 8에서 810)으로 원하는 필드 패턴들을 인가하도록 할 수 있다. 일부 실시예들과 일치하여, 도 1, 5a, 5b, 6, 7a 및/또는 7b에서 도시된 바와 같은 예시적 장치가 필드 패턴들을 인가하기 위해 사용될 수 있다.

단계(1020)에서, 분할 전략은 에너지 인가 구역(예를 들어, 도 9에서 810)을 복수의 영역으로 분할하기 위해 적용될 수 있다. 일부 실시예에서, 프로세스는 다음과 같은 논리에 따라 공간을 분할할 수 있다. 첫 번째로, 기본 분할 전략(예를 들어, 방식)이 적용될 수 있다. 예를 들어, 에너지 인가 구역은 동일한 크기와 형상을 갖는 소정의 수의 영역들로 나뉠 수 있다. 이러한 각 영역의 전형적 크기는 에너지 인가 중 적용될 것으로 예상되는 MSE(예를 들어, 주파수)와 일치하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 영역들은 에너지 인가 중 적용될 것으로 기대되는 가장 긴 파장의 반, 사분의 일, 또는 다른 일부의 크기를 갖는 각각의 모서리를 갖는 직육면체일 수 있다. 초기 영역 크기를 설정하기 위해 사용된 파장은, 예를 들어 에너지 인가 구역에서의 빛의 속도가 알려지지 않은 경우 대기 중에서 파장이 될 수 있다. 에너지 인가 구역으로부터 얻어진 피드백은 그 영역 각각의 흡수 계수 특징을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 이제, 다른 것들보다 잘 에너지를 흡수하는 것으로 확인된 영역들은 분해능을 향상시키기 위해 더 작은 영역들로 분할될 수 있다. 매우 느린 에너지 흡수를 보여주는 영역들은 합쳐질 수 있다. 이러한 과정은 요구되는 분해능이 얻어질 때까지, 가장 작은 영역이 어떤 소정의 크기가 될 때까지, 또는 어떤 다른 정지 조건이 만족될 때까지 계속된다.

일부 실시예에서, 다른 분할 전략들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 목표물의 위치 및 방향과 관련한 몇몇 초기 정보가, 예를 들어 가시광선으로, 예를 들어 사용자로부터 및/또는 에너지 인가 구역을 영상화하는 카메라로부터 얻어질 수 있고, 그리고 분할이 목표물들로 점유된 면적들이 다른 면적들 보다 더 작은 영역들로 분할되도록 일어난다. 일부 실시예에서, 손실 프로파일 결정이 순환될 때, 선행하는 결정에서 얻어지는 손실 프로파일은 따라오는 손실 프로파일 결정에서 분할을 결정하기 위한 입력으로서 사용될 수 있다.

앞의 내용은 단지 어떤 분할 전략들이고 그리고 본 발명은 어떤 특정 분할 전략에 제한되지 않는다. 다소, 여기서 개시된 실시예들과 일치하는 분할 전략은 프로세서가 에너지 인가 구역 또는 복수의 영역들로서 그곳에 있는 목표물을 나타내도록 함을 위한 어떤 적절한 방법을 포함할 수 있다. 도 9는 목표물(830)이 복수의 영역들을 점유하는 분할된 에너지 인가 구역(810)의 단지 한 예일 뿐이다.

에너지 인가 구역의 특정한 분할, 목표물의 위치 및/또는 손실 프로파일은 다음과 같이 결정된다.

첫째로, 프로세서는 학습하거나 또는 각 MSE에 해당하는 각 필드 패턴에서 각 열점의 좌표로 프로그램될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, MSE들이 예측 가능한 열점들로 예측 가능한 패턴들을 만들기 때문에 이러한 것이 얻어질 수 있다.그러므로, 프로세서가 특정 MSE 조건 중 흡수를 나타내는 피드백을 검출기가 수용하는 것을 나타냄을 받아들일 때, 프로세서는 목표물 부분이 그 MSE 조건에 해당하는 열점들 중 하나와 일치할 수 있음을 결정할 수 있다. 피드백을 위해 테스트되는 MSE가 많을수록, 에너지 인가 구역에 있는 목표물의 흡수 특성들과 위치에 대한 더 많은 정보를 프로세서가 얻게 된다. 서로 다른 MSE들에 따른 이러한 일련의 측정들에 대해, 프로세서는 각 분할 영역에서 흡수 특성들 및/또는 공간에 있는 목표물의 위치로 다가설 수 있다.

단계(1030)에서, 프로세서는 MSE를 적용하고 에너지 인가 구역으로 공급되는 EM 에너지를 제어하도록 구성된다. 각 적용된 MSE에 대해, 에너지 인가 구역에서 에너지 손실은 측정될 수 있다. 예를 들어, 이와 같은 에너지 손실은 에너지 인가 구역으로 인가되는 입사 에너지의 양을 에너지 인가 구역을 빠져나가는 검출된 에너지의 양과 비교함에 의해 측정될 수 있는데, 검출되는 에너지는 입사 에너지를 발사하는 동일한 방사 소자에 의해 검출되는 반사된 에너지와 다른 검출기에 의해 검출되는 투과된 에너지를 포함한다. 입사 에너지와 반사된 및/또는 투과된 에너지의 합 사이의 차이는 에너지 인가 구역에서 에너지 손실에 해당할 수 있다.

일부 실시예에서, 에너지 손실은 인가 지속과 파워 손실 P에 의해 표현될 수 있다. 파워 손실은 입사, 반사, 및 투과 파워로부터 결정될 수 있다. 각 MSE(θj)에 대해, 파워 손실 Pj는 국지적 강도 Iij와 다음과 같이 관련될 수 있다.

1/2(σ₁I_1j+σ₂I_2j+…+σ_NdI_Ndj)=Pj

측정된 파워 손실 P, 행렬 I 그리고 알려지지 않은 손실 프로파일 σ는 측정된 파워 손실 P와 알려진 Iij로부터 설정되는 다음의 방정식을 만족할 수 있다.

1/2σI=P 방정식(2)

단계(1040)에서, 프로세서는 방정식을 설정하도록, 예를 들어 프로세서가 방정식(2)와 일치하는 모르는 손실 프로파일 σ를 풀기 위해 식을 설정할 수 있다. 알지 못하는 손실 프로파일 σ은 상기 방정식으로부터 수학적으로 해결될 수 있지만, 방정식은 풀 수 있는 것으로 보장될 수 없고, 예를 들어 I 행렬이 단일일 수 있다. 일부 다른 경우들에서, 방정식은 풀 수 있지만, 예를 들어, I 행렬이 수학적으로 악조건(ill-conditioned) 및/또는 불량 조건(ill-posed) 이기 때문에 해답은 부정확할 수 있다. 그러므로 단계(1050)에서, 만일 방정식이 원하는 정확도에서 풀릴 수 있는지(본원에서 “풀 수 있는”으로 언급됨)를 결정하기 위해 검토가 수행될 것이다. 예를 들어, 프로세서는 I 행렬의 결정 요인을 계산하고 그것이 단일인지를 결정할 수 있다. 다른 예로서, 프로세서는 악조건인지를 결정하기 위해I행렬의 조건수(condition number)를 계산할 수 있다.

만일, 상기 방정식이 풀릴 수 있다면(단계 1050 : 예), 단계(1070)에서, 손실 프로파일σ는 직접 변환 또는 앞서 설명한 다양한 반복 방법들과 같은 방법들을 사용하여 방정식으로부터 풀릴 수 있다. 만일 방정식이 풀릴 수 없다면(단계 1050 : 아니오), 단계(1060)는 MSE 및/또는 분할 전략이 수정되고 과정(1000)이 단계(1030)으로 돌아가는 곳에서 수행될 수 있다. 예를 들어, MSE의 새로운 셋트가 선택되어 구역으로 적용되고, 그리고 그 구역에서 소멸되는 파워는 각 새로운 MSE에 따라 측정될 것이다.

상술한 과정은 에너지가 얻어진 손실 프로파일과 일치하여 인가되는 에너지 인가 과정에 대한 기본이 또한 될 수 있다. 이와 같은 에너지 손실 과정은, 예를 들어, 선택적 단계들(1080 및 1090)을 포함할 수 있다.

단계(1080)에서, 전자기 에너지는 손실 프로파일에 기초하여 에너지 인가 구역으로 인가될 수 있다. 일부 실시예에서, 전자기 에너지의 복수의 서로 다른 양들이 에너지 인가 구역의 서로 다른 영역들로 선택적으로 인가될 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 인가된 복수의 MSE를 처음 선택할 수 있고, 그리고 복수의 MSE의 각각은 에너지 인가 구역에서 다른 필드 패턴을 만들어 낼 수 있다. 프로세서는, 각 영역으로 인가되는 전자기 에너지의 원하는 양 및 단계(1070)에서 발생되는 손실 프로파일에 기초하여, 각 MSE를 인가하기 위해 사용될 수 있는 파워의 양 및/또는 각 MSE에 대해 파워를 공급하는 시간의 양을 결정할 수 있다.

단계(1090)에서, 결정은 새로운 손실 프로파일이 필요로 되는지 여부에 대해 만들어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 새로운 손실 프로파일은 매 5초 또는 다른 간격과 같은 소정의 시간 간격들에서 필요로 될 수 있다. 어떤 다른 실시예들에서, 결정은 두 개의 순환적으로 결정된 손실 프로파일들 사이의 차이의 크기에 기초될 수 있다. 어떤 다른 실시예들에서, 결정은 목표물의 크기, 위치, 형상 및/또는 목표물에서 포함되는 물질과 같은 목표물의 특징들에 기초될 수 있다. 일부 실시예에서, 결정은 손실 프로파일의 질에 좌우되는데, 예를 들어, 손실 프로파일이 충분한 분해능이 아니라면, 과정(1000)은, 선택적으로 MSE가 이미 가까이에서 낮은 분해능 손실 프로파일에 기초하여 결정되는 단계(1010)에서 시작하여 반복될 수 있다. 일부 실시예들에서, 만일 새로운 손실 프로파일이 필요로 된다면(단계(1090) : 예), 과정(1000)은 새로운 손실 프로파일을 결정하기 위한 단계(1030)으로 되돌아갈 수 있다. 만일 새로운 손실 프로파일이 필요로 되지 않는다면(단계(1090) : 아니오), 과정(1000)은 끝나게 될 것이다.

일부 예시적 실시예에서, 프로세서는 에너지 인가 구역으로 에너지를 반복적으로 인가하기 위해 소스를 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서가 MSE를 인가하고 그리고 소정의 시간 간격에 대해 에너지 인가 구역에서 그것에 대응하는 필드 패턴을 일으키도록 하여, 다른 MSE를 인가하고 다른 소정의 시간 간격에 대해 에너지 인가 구역에서 다른 필드 패턴을 야기할 수 있다. 이와 같은 에너지 인가 지속 및/또는 에너지 인가 속도는 변할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 에너지는 에너지 인가 구역으로 초당 120번 인가될 수 있다. 불균일한 에너지 인가 속도뿐만 아니라, 더 높거나(예를 들어, 200/초, 300/초) 또는 더 낮은(예를 들어 100/초, 20/초, 2/초, 1/초, 30/분) 속도가 사용될 수도 있다.

일부 실시예에서, MSE의 한 셋트는 시간의 구간(본원에서 “MSE 스캐닝”이라 함)동안 순차적으로 인가될 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, “MSE 스캐닝”은 “MSE 스위핑”과 호환 가능하다. “스캐닝”과 “스위핑”은 1 차원 또는 다차원에서 MSE를 변하게 함을 포함한다. 예를 들어, 1차원 스캐닝은 단지 주파수, 위상 또는 진폭을 변화시킴에 의해 MSE를 변하게 함으로 언급될 수 있다. 다차원 스캐닝은 둘 이상의 주파수, 위상 및 진폭 또는 MSE에서 포함될 수 있는 다른 어떤 변수들을 변하게 함에 의해 MSE를 변하게 함으로 언급될 수 있다. MSE 스캐닝은 소정의 속도로 또는 소정의 간격 이후에 또한 반복될 수 있다. 가끔, 하나 이상의 순차적 스캔이, 예를 들어 매 0.5초당 한 번 또는 매 5초당 한 번 또는 어느 다른 속도로 수행될 수 있다. 서로 다른 스캔에서 MSE 선택은 동일하거나 또는 동일하지 않을 수 있다.

특정한 양의 에너지(예를 들어, 소정의 수의 주울 또는 킬로 주울, 예를 들어, 10kJ 또는 그 이하 또는 1kJ 또는 그 이하 또는 수백 주울 또는 정확한 100J 또는 그 이하)가 (예를 들어, 100g과 같은 중량만큼 또는 중량의 50%와 같은 백분율만큼) 하중이나 하중의 특정부분으로 투과되거나 또는 소멸된 후에 새로운 스캔이 수행될 수 있다.

본 발명의 일부 예시적 실시예에서, 에너지 인가 속도 또는 스캔 속도(예를 들어, 스캔 내의 각 MSE에서 에너지 인가의 지속, 각 스캔의 총 지속, 스캔들 간의 에너지 인가 간섭 등)는 에너지 인가 구역으로부터 피드백이 스캔들 사이에서 변하는 속도에 좌우될 수 있다. 예를 들어, 에너지 인가는 시험 스캔 속도로 시작할 수 있고, 만일 연속되는 스캔들 사이의 피드백에서의 차이가 소정의 상한 한계 이상이라면, 스캔 속도는 증가될 수 있다. 만일 변화가 더 낮은 한계 아래라면(상한 한계와 같거나 또는 더 낮은), 스캔 속도는 낮아질 수 있다. 예를 들어, 소멸에 있어 변화의 한계(예를 들어, 총 적분에 있어 10% 변화)가 제공될 수 있고 또는 예를 들어 표를 이용하여 다른 에너지 인가/스캔 속도와 관련된 다른 변화 속도가 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, (만일 에너지 인가/스캔 사이의 평균 변화가 마지막 두 에너지 인가/스캔 사이의 변화 보다 더 작다면) 정해지는 것은 에너지 인가/스캔 사이의 변화 속도이다. 이와 같은 변화들은 에너지 인가 과정 중 한번 또는 그 이상으로 에너지 인가/스캔들 사이의 구간을 조정하도록 사용될 수 있다. 선택적으로 또는 대안적으로, 시스템에서의 변화(예를 들어, 목표물의 움직임 또는 목표물을 잡아주는 구조)들은 에너지 인가/스캔 속도에 영향을 미친다.(일반적으로 주요한 변화는 속도를 높이고 미세하거나 변화가 없으면 감소시킨다.)

전술한 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서, 다양한 특징들이 개시 내용을 간단히 하기 위하여 단일 실시예에서 함께 그룹화되었다. 이러한 개시의 방법은, 청구된 발명이 각 청구항에서 표현적으로 인용되는 것보다 더 많은 특징들을 요구하는 의도를 반영하는 것으로 해석되지 않는다. 오히려, 아래의 청구항이 반영하듯이, 발명적 태양들은 단일의 앞서 개시된 실시예의 모든 특징들 보다 더 적다. 따라서, 청구항들은 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로 통합되며, 각 청구항은 본 발명의 개별 실시예로서 그 자체에 기초를 둔다.

또한, 청구된 바와 같이, 본 발명의 범주로부터 벗어남 없이 개시된 시스템 그리고 방법들에 대한 다양한 수정들과 변화가 행해질 수 있다는 것은 본 개시된 명세서와 실례를 고려함으로부터 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 명세서와 실시예들은, 다음의 청구항들 및 그 균등물에 의해 나타내지는 본 발명의 진정한 범주로, 예시적으로만 여겨지는 것으로 의도된다.

Claims (39)

1. 적어도 하나의 방사 소자를 통해 에너지 인가 구역에 있는 목표물로 전자기 에너지를 인가하는 장치에 있어서,
   전자기 에너지가 다수의 전자기장 필드 패턴에서 에너지 인가 구역에 있는 목표물로 인가되게 하고;
   상기 다수의 필드 패턴들 각각에 대해, 상기 에너지 인가 구역에서 소멸되는 파워의 양을 결정하며; 그리고
   상기 다수의 필드 패턴들이 에너지 인가 구역으로 인가될 때 소멸되는 파워의 양에 기초하여 상기 에너지 인가 구역의 적어도 일부에 대한 에너지 흡수 특성들의 공간적 분포를 결정하도록;
   구성된 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 프로세서는 상기 목표물의 적어도 일부에 대해 에너지 흡수 특성들의 공간적 분포를 결정하도록 더 구성된 장치
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 전자기 에너지는 무선주파수(radio frequency, RF) 범위인 장치
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 다수의 필드 패턴들 각각과 관련된 전자기장 강도 및 상기 다수의 필드 패턴들 각각에서 상기 에너지 인가 구역 내에서 소멸되는 파워에 기초하여 에너지 흡수 특성들의 공간적 분포를 계산하도록 구성되는 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 프로세서는, 에너지 흡수 특성들의 공간적 분포에 기초하여 상기 목표물의 위치를 결정하도록 구성되는 장치
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 다수의 필드 패턴들 각각을 여기시킨 결과 얻어지는 높은 필드 강도 영역들의 알려진 위치들에 기초하여 목표물의 위치를 결정하도록 구성되는 장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 프로세서는, 에너지 흡수 특성들의 공간적 분포를 순환적으로 결정하도록 구성되는 장치.
8. 제7항에 있어서,
   에너지 흡수 특성들의 공간적 분포들의 두 결정들 사이의 시간 간격은 에너지 흡수 특성들의 공간적 분포들의 두 개의 다른 결정들 사이의 차이의 크기의 함수인 장치.
9. 제8항에 있어서,
   에너지 흡수 특성들의 공간적 분포들의 두 결정들 사이의 시간 간격은 목표물의 특징들의 함수인 장치.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 필드 패턴들 각각에 대해, 상기 프로세서는 상기 목표물에서 소멸되는 파워와 다른 곳에서 소멸되는 파워 사이에 차이가 있게 하도록 구성되는 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 프로세서는 에너지 인가 구역 구조와 관련된 손실값을 사용하여 차이가 있도록 구성되는 장치.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 서로 다른 양의 에너지가 에너지 흡수 특성들의 공간적 분포에 기초하여 상기 에너지 인가 구역의 서로 다른 부분들로 인가되게 하도록 더 구성되는 장치.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 서로 다른 양의 에너지가 상기 에너지 인가 구역의 서로 다른 부분들로 인가되도록 해서, 유사한 양의 에너지가 유사한 에너지 흡수 특성들의 영역들로 인가되고 서로 다른 양의 에너지들이 서로 다른 에너지 흡수 특성들의 영역들로 인가되도록 더 구성되는 장치.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 서로 다른 양의 에너지가 상기 에너지 인가 구역의 서로 다른 부분들로 인가되도록 해서, 유사한 양의 에너지가 서로 다른 에너지 흡수 특성들의 영역들에 의해 흡수되도록 더 구성되는 장치
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 서로 다른 양의 에너지가 상기 에너지 인가 구역의 서로 다른 부분들로 인가되도록 해서, 에너지 흡수의 소정의 공간적 분포가 에너지 인가 구역에서 얻어지도록 더 구성되는 장치
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 제어되는 양의 에너지가 목표물의 서로 다른 영역들에서 흡수되게 하도록 더 구성되는 장치
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 에너지 인가 구역의 소정의 부분에서만 소멸되는 파워의 양을 결정하도록 구성되는 장치.
18. 제17항에 있어서,
    상기 소정의 부분은 상기 에너지 인가 구역에서 목표물의 하나 이상의 부분들을 포함하는 장치.
19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 에너지 흡수 특성들의 공간적 분포의 저장을 대조 테이블(look-up table)로서 하도록 더 구성되는 장치.
20. 제19항에 있어서,
    상기 대조 테이블은 상기 에너지 인가 구역의 영역들과 그 영역들에 대응하는 흡수 계수들 사이의 관계를 나타내는 장치.
21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 에너지 인가 구역의 적어도 일부분에서 에너지 흡수 특성들의 공간적 분포를 영상으로서 나타내도록 더 구성되는 장치
22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    전자기 에너지의 소스를 더 포함하되, 상기 소스는 위상 변조기, 주파수 변조기 및 진폭 변조기 중 적어도 하나를 포함하는 장치.
23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 인가 구역으로 전자기 에너지를 인가하도록 구성된 적어도 하나의 방사 소자를 더 포함하는 장치.
24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    전자기 에너지의 소스를 더 포함하되, 상기 소스는 상기 에너지 인가 구역으로 전자기 에너지를 인가하도록 구성된 적어도 하나의 방사 소자를 포함하는 장치.
25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 인가 구역은 공진 공동인 장치.
26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 인가 구역은 모드 공동인 장치.
27. 목표물로 전자기 에너지를 인가하는 장치에 있어서,
    전자기 에너지 소스;
    에너지 인가 구역; 및
    적어도 하나의 프로세서를 포함하는 장치로서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는
    전자기 에너지가 상기 에너지 인가 구역에 있는 목표물로 다수의 전자기 필드 패턴들에서 인가되게 하고;
    상기 다수의 필드 패턴들 각각에 대해, 상기 에너지 인가 구역에서 소멸되는 파워의 양을 결정하며; 그리고
    상기 다수의 필드 패턴들이 상기 에너지 인가 구역으로 인가될 때, 소멸되는 파워의 양에 기초하여 상기 목표물의 적어도 일부에 대한 에너지 흡수 특성들의 공간적 분포를 결정하도록 구성된 프로세서인, 장치.
28. 목표물로 전자기 에너지를 인가하는 방법으로서,
    전자기 에너지의 소스가 다수의 전자기장 패턴을 에너지 인가 구역에 있는 목표물로 인가하도록 하는 단계;
    상기 다수의 필드 패턴들 각각에 대해, 상기 에너지 인가 구역에서 소멸되는 파워의 양을 결정하는 단계; 그리고
    상기 다수의 필드 패턴들에서 소멸되는 파워의 양에 기초하여 상기 목표물의 적어도 일부에 대한 에너지 흡수 특성들의 공간적 분포를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
29. 제28항에 있어서,
    상기 에너지 흡수 특성들의 공간적 분포는 상기 다수의 필드 패턴들 각각과 관련된 전자기장 강도 분포 그리고 다수의 필드 패턴들 각각에서 에너지 인가 구역 내에서 소멸되는 파워에 기초하여 결정되는 방법.
30. 제28항 또는 제29항에 있어서,
    상기 에너지 흡수 특성들의 공간적 분포에 기초하여 상기 목표물의 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는 방법
31. 제28항 내지 30항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 흡수 특성들의 공간적 분포를 순환적으로 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
32. 제31항에 있어서,
    상기 에너지 흡수 특성들의 순환적인 공간 분포의 두 결정들 사이의 시간 간격은 상기 에너지 흡수 특성들의 두 결정된 공간적 분포들 사이의 차이의 크기의 함수인 방법
33. 제31항에 있어서,
    상기 에너지 흡수 특성들의 공간 분포의 두 결정들 사이의 시간 간격은 상기 목표물의 특징들의 함수인 방법.
34. 제28항 내지 33항 중 어느 한 항에 있어서,
    서로 다른 양의 에너지가 상기 에너지 흡수 특성들의 공간적 분포에 기초한 상기 에너지 인가 구역의 서로 다른 부분으로 인가되도록 하는 단계를 더 포함하는 방법.
35. 제28항 내지 34항 중 어느 한 항에 있어서,
    제어되는 양의 에너지가 상기 목표물의 서로 다른 영역들에서 흡수되도록 하는 단계를 더 포함하는 방법.
36. 제28항 내지 35항 중 어느 한 항에 있어서,
    대조 테이블로서 상기 에너지 흡수 특성들의 공간적 분포를 저장하는 단계를 더 포함하는 방법
37. 제28항 내지 36항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 인가 구역의 적어도 한 부분에 있는 에너지 흡수 특성들의 공간적 분포를 영상으로서 표시하는 단계를 더 포함하는 방법.
38. 제1항 내지 27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소스를 조정하여 상기 프로세서가 0.5초와 5초 사이의 간격으로 상기 에너지 인가 구역으로 에너지를 반복적으로 인가하도록 더 구성되는 장치.
39. 적어도 하나의 방사 소자를 통해 에너지 인가 구역으로 무선주파수 범위(RF에너지)의 전자기 에너지를 인가하는 장치에 있어서,
    에너지 인가 구역으로 적어도 두 개의 상호 다른 전자기장 패턴들이 인가되도록 RF에너지의 분포를 제어하고;
    상기 전자기장 필드 패턴들 각각에 대해, 상기 에너지 인가 구역에서 소멸되는 파워의 양을 결정하며; 그리고
    상기 필드 패턴들 각각에 대해 결정된 파워의 양에 기초하여 상기 에너지 인가 구역의 적어도 일부에 대한 에너지 흡수 특성들의 공간적 분포를 결정하도록;
    구성된 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 장치.

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