KR20160011703A - 에너지를 제어하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 EM 에너지를 적재물에 인가하기 위한 장치들 및 방법들에 관한 것이다. 장치들 및 방법들은 복수의 변조 공간 요소들 각각에 대해 적재물에 의해 소산되는 에너지를 가리키는 정보를 수신하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 또한 수신된 정보에 근거하여, 상응하는 파워 인가의 지속 시간과 복수의 변조 공간 요소들 각각을 커플링시키도록 구성될 수 있다. 프로세서는 복수의 변조 공간 요소들 각각에 대해, 파워가 파워 인가의 상응하는 지속 시간에 적재물에 인가되도록 적재물에 인가되는 에너지를 조절하기 위해 추가로 구성될 수 있다.

Description

에너지를 제어하기 위한 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING ENERGY}
관련 출원들
*본 출원은 1) 2009년 11월 10일에 출원된, "에너지를 제어하기 위한 장치 및 방법(Device and Method For Controlling Energy)"을 명칭으로 하는 국제 출원번호 PCT/IL 2009/001057; 2) 2010년 5월 3일에 출원된, "모드 분석(Modal Analysis)"을 명칭으로 하는 미국 가출원; 3) 2010년 5월 3일에 출원된, "손실 프로필 분석(Loss Profile Analysis)"을 명칭으로 하는 미국 가출원; 및 4) 2010년 5월 3일에 출원된, "공간 제어 에너지 전달(Spatially Controlled Energy Delivery)"을 명칭으로 하는 미국 가출원의 이익을 청구하고 있다. 모든 이런 열거된 출원들은 그 전체가 참고로 여기에 완전히 포함된다.
본 출원은 1) 모드 에너지 인가(Modal Energy Application); 2) 축퇴 모드 공동(Degenerate Modal Cavity); 3) 분할 공동(Partitioned Cavity); 및 4) 전자기 에너지 전달 시스템의 안테나 배치(Antenna Placement in an Electromagnetic Energy Transfer System)를 명칭으로 하는, 2010년 5월 3일에 출원된 네 개의 다른 미국 가출원들과 관련된다. 이런 모든 열거된 출원들은 그 전체가 참고로 여기에 완전히 포함된다.
본 출원은, 이의 몇몇의 실시예들에서, 일반적으로 적재물에서 전자기(EM) 에너지의 소산과 관련되며, 더 구체적으로 그러나 비배타적으로, 예를 들면, 해동, 가열 및/또는 조리를 위해 마이프크로파 또는 UHF 에너지를 사용하는, RF 가열과 관련된다.
고주파 방사를 사용하는 물체들의 가열이 널리 사용되고 있으며, 주로 증기, 고온 공기 및 적외선 가열 소자들과 같은 다른 가열 수단을 조합하여, MW 에너지를 사용하는 상업용 오븐들뿐만 아니라 통상적으로 사용되는 가정용 전자 레인지(MW oven)를 포함한다.
공지된 전자 레인지와 관련된 많은 문제들 중에는 가열의 균일성의 부족이 있으며, 이는 자주 공동 내에서 정재파(standing wave)를 반사하는 핫 스팟들과 콜드 스팟들을 초래한다. 이와 같은 장치들에서 균일성을 개선하기 위한 많은 시도들은 (예를 들면, 가열 중에 적재물을 교반하고/교반하거나 이동시키는 모드에 의해) 공동 내에서 모드들의 수를 증가시키는 것을 포함하였다.
다수의 주파수들이 사용되는 몇몇의 경우에, 장치들은 상이한 전송된 주파수들에서 공동으로의 에너지 전송의 효율을 측정하며 그 다음에, 이는 적재물로의 에너지 전송의 효율을 증가시켜야 한다는 목적으로, 상대적으로 높은 효율을 가지는 주파수들에서만 에너지를 적재물로 전송하도록 구성되었다.
물체를 가열하는 것은 상이한 주파수들에서 이의 소산 특성을 변경시킨다. 예를 들면, 가열 전에 하나의 속도로 적재물에서 소산되는 주파수는 적재물의 얼마간의 가열 또는 이동이 일어난 후에 (더 높거나 더 낮은) 상이한 속도로 소산될 수 있다.
몇몇의 실시예들에 따르면, 주파수들의 조사 스펙트럼으로 적재물을 조사하기 위한 장치와 방법이 제공된다.
조사는 상이한 주파수들에서 상이한 양들의 에너지를 전송함으로써 실행된다. 각각의 주파수에서 전송되는 에너지의 양은 적어도 상응하는 주파수들이 전송되는 각각의 지속 시간들을 변경함으로써 제어된다.
본 실시예들의 일 양상에 따르면, 적재물을 조사하는 방법이 제공되며, 여기서 상이한 양들의 에너지가 상응하는 주파수들이 전송되는 각각의 지속 시간들을 변경함으로써 상이한 주파수들에서 공급된다. 따라서 많은 에너지가 요구되는 주파수가 더 긴 시간 동안 전송되며 적은 에너지가 요구되는 주파수는 더 짧은 시간 동안 전송된다.
적재물을 조사하는 것은 공진 공동에서 실행될 수 있다.
적재물을 조사하는 것은 적재물에서 미리 결정된 에너지 소산 패턴을 얻기 위해 제어될 수 있다.
적재물을 조사하는 것은 고정된 파워 전송 수준에서 실행될 수 있다.
적재물을 조사하는 것은 개별적으로 전송된 주파수들 각각에 대한 최대 파워 전송 수준에서 실행될 수 있다. 증폭기가 설계 최대 파워로 작동하게 유지함으로써 더 저렴한 증폭기들이 사용될 수 있게 한다.
적재물을 조사하는 것은 상이한 주파수들 각각에서 제공되는 에너지의 최대의 양을 제한하기 위해 제어될 수 있다.
적재물을 조사하는 것은 전송 기간 동안 상이한 주파수들에서 제공되는 에너지의 전체 양을 제한하기 위해 제어될 수 있다.
전송 기간은 전송 사이클 또는 듀티 사이클(duty cycle)일 수 있다.
적재물을 조사하는 것은 각각의 주파수들이 전송되는 전체 지속 시간들을 제한하기 위해 제어될 수 있다.
적재물을 조사하는 것은 전송된 주파수들 각각에서 가능한 파워를 최대화하기 위해 제어될 수 있다.
적어도 두 개의 주파수들이 적어도 두 개의 상이한 0이 아닌 파워들에서 전송된다.
방법은 다음을 포함할 수 있다:
주파수들의 조사 스펙트럼으로 적재물을 조사하는 단계;
그 결과로 나온 반사되고 커플링된 스펙트럼(RC 스펙트럼)을 측정하는 단계;
RC 스펙트럼의 관점에서 적재물의 현재 소산 정보를 추정하는 단계; 및
소산 정보와 일치하는 주파수들의 조사 스펙트럼을 설정하는 단계로서, 여기서 설정하는 단계는 상응하는 주파수들이 전송되는 각각의 지속 시간들을 변경함으로써 상이한 주파수들에서 상이한 양들의 에너지를 전송하는 단계를 포함한다.
방법은 다음을 포함할 수 있다:
에너지가 적재물에 흡수되도록, 주파수들의 조사 스펙트럼으로 적재물을 조사하는 단계;
그 결과로 나온 RC 스펙트럼을 측정하는 단계;
측정된 RC 스펙트럼의 관점에서 적재물의 현재 소산 정보를 추정하는 단계; 및
소산 정보와 일치하는 주파수들의 조사 스펙트럼을 변경하는 단계로서, 여기서 변경하는 단계는 상응하는 주파수들이 전송되는 각각의 지속 시간들을 변경함으로써 상이한 주파수들에서 상이한 양들의 에너지를 전송하는 단계를 포함한다.
주파수들은 듀티 사이클을 형성하기 위해 연속하여 배열될 수 있다.
방법은 듀티 사이클을 반복적으로 실행하는 단계를 포함할 수 있다.
주파수들은 듀티 사이클 내에서 변경된다.
방법은 적재물의 조사의 각각의 주파수들에서 조사의 전체 지속 시간들을 변경하기 위해 듀티 사이클의 반복들에 걸쳐 온 또는 오프로 상이하게 주파수들을 스위칭하는 단계를 포함할 수 있다.
이런 방법에서, 상이한 스위칭은 몇몇 사이클들에 대해서는 주파수를 오프로 또는 몇몇 사이클에 대해서는 더 낮은 파워로 스위칭함으로써 달성될 수 있다.
본 실시예들의 제2 양상에 따르면, 주파수들의 조사 스펙트럼으로 적재물을 조사하기 위한 방법이 제공되며, 적재물은 적재물의 에너지 소산 상태의 함수로서 변경되는 소산 정보를 가지며, 방법은 소산 정보의 변경과 일치하는 주파수들의 조사 스펙트럼을 변경하는 단계를 포함하며 여기서 변경하는 단계는 그 동안 상응하는 주파수들이 전송되는 각각의 지속 시간들을 변경하는 단계를 포함한다.
본 실시예들의 제3 양상에 따르면, 다음을 포함하는 적재물을 조사하기 위한 장치가 제공된다:
a. 복수의 주파수들에서 적재물의 존재 하에 공진하기 위한 공동으로 에너지를 전송하는 기능을 하는 에너지 공급장치; 및
b. 상응하는 주파수들이 전송되는 각각의 지속 시간들을 변경하는 기능을 하는 제어기.
일 실시예에서, 제어기는 변경을 반복적으로 실행하도록 구성된다.
일 실시예에서, 제어기는 각각의 지속 시간들에 따라 주파수들의 조사 스펙트럼으로 적재물을 조사하고, 그 결과로 나온 반사되고 커플링된 스펙트럼(RC 스펙트럼)을 측정하고, RC 스펙트럼의 관점에서 적재물의 현재 소산 정보를 추정하고, 소산 정보와 일치하는 주파수들의 조사 스펙트럼을 설정하도록 구성된다.
일 실시예에서, 제어기는 주파수들의 듀티 사이클의 반복들에 걸쳐 온 또는 오프로 상이하게 주파수들을 스위칭하며, 그에 의해 적재물을 조사하는 중에 각각의 주파수들의 전체 지속 시간을 변경하도록 구성된다.
몇몇의 예시적인 실시예들은 적재물에 EM 에너지를 인가(印加)하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 장치는 아래에서 더 상세하게 설명되는 용어인, 복수의 변조 공간 요소들 각각에 대해 적재물에 의해 소산된 에너지를 가리키는 정보를 수신하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 또한 수신된 정보에 근거하여, 복수의 변조 공간 요소들 각각을 상응하는 파워 인가의 지속 시간과 연관시키도록 구성될 수 있다. 프로세서는 복수의 변조 공간 요소들 각각에 대해, 파워가 상응하는 파워 인가의 지속 시간에서 적재물에 인가되도록 적재물에 인가되는 에너지를 조절하도록 추가로 구성될 수 있다.
다른 예시적인 실시예들은 적재물에 EM 에너지를 인가하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 장치는 적재물과 관련된 소산 지표들의 복수의 값들을 결정하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 또한 소산 지표들의 복수의 값들에 근거하여 변조 공간 요소/파워/시간의 세 항(tripelet)을 설정하도록 구성될 수 있다. 프로세서는 적재물에 에너지를 인가하기 위해 변조 공간 요소/파워/시간 세 항의 인가를 조절하도록 추가로 구성될 수 있다.
다른 예시적인 실시예들은 적재물에 EM 에너지를 인가하기 위한 방법을 포함할 수 있다. 방법은 복수의 변조 공간 요소들 각각에 대해 적재물에 의해 소산된 에너지를 가리키는 정보를 수신하는 단계; 수신된 정보에 근거하여, 상응하는 파워 인가의 지속 시간과 복수의 변조 공간 요소들 각각을 연관시키는 단계; 및 복수의 변조 공간 요소들 각각에 대해, 파워가 상응하는 파워 인가의 지속 시간에서 적재물에 인가되도록 적재물에 인가되는 에너지를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 많은 개념들이 주파수들 및/또는 변조 공간 요소들과 함께 설명되었다. 몇몇의 실시예들에서, 주파수는 변조 공간 요소를 한정하거나 조정하는데 사용되는 하나 이상의 매개변수들 중에 포함될 수 있다. 일반적으로, 그러므로, 주파수에 대해 설명되는 현재 개시된 실시예들에 관련된 개념들은 또한 변조 공간 요소들의 사용을 포함하는 실시예들로 더 일반적으로 확장될 수 있다.
다르게 한정되지 않으면, 여기에서 사용되는 모든 기술적이고 과학적인 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술을 가진 사람에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 여기에 제공되는 재료들, 방법들, 및 예들은 오직 설명을 하기 위한 것이며 한정을 하기 위한 것이 아니다.
"예시적인(exemplary)" 이라는 단어는 "하나의 예, 경우 또는 설명으로 역할을 하는"을 의미하기 위해 여기에서 사용된다. "예시적인"으로 설명된 임의의 실시예는 반드시 다른 실시예들에 비해 바람직하고 유리한 것으로 해석되며/해석되거나 다른 실시예들로부터 나온 특징들의 포함을 배제하는 것은 아니다.
"선택적으로(optionally)"라는 단어는 "몇몇의 실시예들에서 제공되고 다른 실시예들에서 제공되지 않는"을 의미하기 위해 여기에서 사용된다. 본 발명의 임의의 특정한 실시예는 이와 같은 특징들이 충돌하지 않는다면 복수의 "선택적인" 특징들을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들의 방법 및/또는 시스템의 실행은 수동으로, 자동으로, 또는 이들의 조합으로 선택된 임무들을 실행하거나 완료하는 것을 포함할 수 있다. 이는 특히 마이크로파, 건조기 등과 같은 설비의 제어를 포함하는 임무들을 가리킨다. 게다가, 본 발명의 방법 및/또는 시스템의 실시예들의 실제 기구 및 설비에 따라, 몇몇의 선택된 임무들은 작동 시스템을 사용하는 하드웨어에 의해, 소프트웨어에 의해 또는 펌웨어에 의해 또는 이들의 조합에 의해 실행될 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 실시예들에 따라 선택된 임무들을 실행하기 위한 하드웨어는 하나의 칩이나 하나의 회로로서 실행될 수 있다. 소프트웨어로서, 본 발명의 실시예들에 따라 선택된 임무들은 임의의 적당한 작동 시스템을 사용하는 컴퓨터에 의해 실행되는 복수의 소프트웨어 명령들로서 실행될 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 여기에서 설명된 바와 같은 방법 및/또는 시스템의 예시적인 실시예들에 따르는 하나 이상의 임무들이 복수의 명령들을 실행하기 위한 컴퓨팅 플랫폼과 같은 데이터 프로세서에 의해 실행된다. 선택적으로, 데이터 프로세서는 명령들 및/또는 데이터를 저장하기 위한 휘발성 메모리 및/또는 명령들 및/또는 데이터를 저장하기 위한 비휘발성 저장장치, 예를 들면, 자기 하드 디스크 및/또는 이동식 미디어를 포함한다. 선택적으로, 네트워크 연결부가 또한 제공된다. 디스플레이 및/또는 키보드 또는 마우스와 같은 사용자 입력 장치가 또한 선택적으로 제공된다.
본 발명은 첨부된 도면들을 참고하여, 오직 예로서, 여기에서 설명된다. 이제 도면들을 상세하고 구체적으로 참고하면, 도시된 상세한 사항들은 예를 든 것이고 오직 본 발명의 바람직한 실시예들의 설명적인 논의를 위한 것이며, 본 발명의 원리들과 개념적인 양상들의 가장 유용하고 쉽게 이해되는 설명이라고 믿어지는 것을 제공하기 위해 제시된다는 것이 강조된다. 이런 관점에서, 본 발명의 기본적인 이해를 위해 필요한 것보다 더 상세하게 본 발명의 구조적인 세부 사항들을 보이려고 하는 시도가 행해지지 않으며, 도면들과 함께 행해진 설명은 본 발명의 몇몇 형태들이 어떻게 실제로 구현될 수 있는지를 본 기술분야의 숙련된 사람들에게 명백하게 한다.
도 1a은 본 발명의 몇몇의 실시예들에 따라 적재물을 조사하기 위한 방법을 도시하는 단순화된 순서도이다.
도 1b는 소산 정보가 적재물의 에너지 상태에 따라 변경되는 적재물에 제어된 에너지 조사를 제공하기 위한 본 발명의 몇몇의 실시예들에 따른 방법을 도시하는 단순화된 순서도이다.
도 1c는 각각의 주파수가 본 발명의 몇몇의 실시예들에 따라 전송되는 기간의 조절을 통해 각각의 전송된 주파수에서 적재물로 소산되는 에너지의 양을 제어하는 방법의 단순화된 순서도이다.
도 2는 복수의 주파수들의 조사에 의한 에너지의 전송을 제어하는 예시적인 순서도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 장치를 개략적으로 도시한다.
도 4a 및 4b는 예시적인 결정 함수들에 대한 파워 대 주파수의 개략적인 그래프들을 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따라 적재물을 조사하기 위해 듀티 사이클을 제어하는 예시적인 시나리오이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 전자기 에너지를 물체에 인가하기 위한 장치의 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 소산 비율 스펙트럼(점선)과 입력 에너지 스펙트럼(실선)을 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 소산 비율 스펙트럼을 도시한다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 장치를 도시한다.
도 10은 예시적인 변조 공간을 도시한다.
본 실시예들은 각각의 전송된 변조 공간 요소(MSE: 아래에서 상세하게 설명될 것임)에서 적재물로 소산되는 EM 에너지의 양을 제어하는 장치 및 방법, 특히, 각각의 MSE가 특히 MSE들의 듀티 사이클 내에서 전송되는 기간의 조절을 통한 이와 같은 제어를 위한 장치 및 방법을 포함한다. 에너지의 소산은, 예를 들면, 해동, 해빙, 데움, 조리, 건조 중의 하나 이상을 포함하는, 때때로 온도 증가 없이 에너지의 조사를 이용하는 임의의 형태의 가열을 위해 사용될 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같은, "전자기 에너지" 또는 "EM 에너지"라는 용어는 고주파(RF), 적외선(IR), 근적외선, 가시광선, 자외선, 등을 포함하지만, 이들에 한정되지 않는, 전자기 스펙트럼의 임의의 또는 모든 부분들을 포함한다. 하나의 특정한 예에서, 인가된 전자기 에너지는 각각 3 KHz 내지 300 GHz의 주파수인, 100 km 내지 1 mm 의 자유 공간에서 파장을 가지는 RF 에너지를 포함할 수 있다. 몇몇의 다른 예들에서, 주파수 대역들은 500　MHz 내지 1500　MHz 사이 또는 700　MHz 내지 1200　MHz 사이 또는 800　MHz 내지 1　GHz 사이에 있을 수 있다. 예를 들면, 마이크로파와 초고주파(UHF) 에너지는 모두 RF 범위 내에 있다. 비록 본 발명의 예들은 RF 에너지의 인가과 관련하여 여기에서 설명되지만, 이런 설명은 본 발명의 몇몇의 예시적인 원리들을 설명하기 위해 제공되며, 전자기 스펙트럼의 임의의 특정한 부분에 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니다.
여기에 참고로 포함된 Ben-Shmuel 등의 PCT 특허 출원 번호 W02007/096877('877)과 W02007/096878('878)(모두 2007년 8월 3일에 공개됨)은 전자기 가열을 위한 방법들과 장치들을 개시한다. 몇몇의 개시된 방법들은 가열되는 물체를 공동에 배치하는 단계 및 복수의 공급장치들을 통해서 그리고 복수의 주파수들에서 공동으로 UHF 또는 마이크로파 에너지를 공급하는 단계를 포함한다.
*여기에 참고로 포함된 2008년 8월 28일에 공개된, Ben-Shmuel 등의 PCT 특허 출원 번호 W02008/102,360('360)은, 그 중에서도 특히, 원하는 일시적인 온도 스케줄 내에 그리고 원하는 공간적인 프로필 내에 물체를 유지하는 제어 방식으로 공동에 있는 물체에 광대역 RF 에너지를 인가하는 단계; 및 적어도 원하는 건조 수준이 달성된 것으로 평가될 때 건조를 종료하는 단계를 포함하는 물체를 건조시키기 위한 방법들을 개시한다.
여기에 참고로 첨부되는 2008년 8월 28일에 공개된, Ben-Shmuel 등의 PCT 특허 출원 번호 W02008/102,334('334)는 그 중에도 특히, 몸체 또는 몸체의 일부분을 냉동하기 위한 방법을 개시한다. 방법은 몸체의 빙점보다 낮은 온도를 가지는 냉각제에 몸체의 적어도 일부분을 노출시키며, 동시에 이의 빙점보다 높은 온도에 몸체의 적어도 일부분을 유지하도록, 전자기 히터를 작동시키는 단계; 및 몸체의 적어도 일부분이 냉동되는 것을 허용하기 위해 전자기 가열을 감소시키는 단계를 포함한다. 전자기 히터는 공진기를 포함하며, 몸체의 가열된 부분은 공진기의 내부에서 가열된다.
'877, '878 및 '334 출원들의 위에서 언급된 방법들은 각각의 전송된 주파수에서 소산 비율 및 이런 주파수에서 전송될 수 있는 파워의 최대 양을 고려한다. 이런 방법들은 때때로 오직 원하는 양의 에너지가 소산되도록 각각의 주파수에서 전송되는 에너지의 양을 추정하는 것을 목적으로 한다.
'877, '878 및 '334 출원들의 위에서 언급된 방법들은 오직(또는 주로) 적재물에서 주로 소산되는 대역들에서 파워를 전송하는 선택 사항을 더 개시한다. 이와 같은 전송은, 예를 들면, 표면 전류들로의 또는 다수의 공급장치들(즉, 안테나들) 사이로의 소산을 회피하거나 상당히 감소시키는데 사용될 수 있다. 전송은, 예를 들면, 물체에서 소산된 파워가 (적재물에 있는 균일한 에너지 소산 패턴으로 불리어 질 수 있는) 모든 전송된 주파수들에 대해 대체로 일정하도록 실행될 수 있다. 공급된 파워와 에너지 전송의 효율은 상이한 주파수들에 대해 상이할 수 있지만, 이와 같은 전송은 적재물의 조성물 및/또는 구조에 관계없이, 적재물에 주파수당 에너지의 본질적으로 동일한 소산을 허용한다.
본 발명의 몇몇의 실시예들에 따르면, 주파수들 또는 MSE들의 스펙트럼으로 적재물을 조사하고, 그 결과로 나온 반사되고 커플링된 스펙트럼("RC 스펙트럼")을 측정하고, RC 스펙트럼이 조사의 과정에 걸쳐 변경될 때 RC 스펙트럼으로부터 적재물의 분광 소산을 추정하고, 소산 스펙트럼을 변경하는 것에 응답하여 조사 스펙트럼을 변경하기 위한 방법이 제공된다. 적재물의 "분광 소산" 또는 "소산 정보"는 적재물에서 복수의 전송된 주파수들 또는 MSE들의 소산 비율들을 의미하도록 사용될 수 있다.
그 대신으로 또는 추가적으로, 조사를 변경하는 단계는 듀티 사이클의 각각의 전송된 주파수에서 적재물로 소산되는 에너지의 양을 제어하기 위한 하나 이상의 매개변수들을 동적으로 조절함으로써 실행된다. 조절은 적재물로부터 나온 분광 정보에 근거한다. 분광 정보는 하나 이상의 RC 스펙트럼, 장치의 완전한 S 매개변수들, 적재물의 분광 소산, 적재물에서 전송된 주파수들 또는 MSE들의 소산 비율들, 소산 피크들과 관련된 Q 요소, 및/또는 각각의 이와 같은 주파수 또는 MSE에서 공동으로 전송될 수 있는 최대 파워를 포함하며/포함하거나 이들로부터 유래될 수 있다. 가열을 제어하기 위한 이와 같은 매개변수들은 각각의 주파수당 할당된 시간 및/또는 각각의 주파수에 대해 할당된 파워 등이거나 이들을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇의 실시예들에 따르면, 각각의 주파수 또는 MSE에 대한 전송 시간이 원하는 에너지가 임의의 주어진 주파수 또는 MSE에서 적재물로 소산되도록 조절된다. 이와 같은 프로토콜에서, 전송 시간은 (예를 들면, 만약 높은 상대적인 에너지 전송이 주어진 사이클에서 이와 같은 주파수들에 대해 요구된다면) 이와 같은 주파수들 또는 MSE들에 대해 더 많은 시간을 할당함으로써 상대적으로 낮은 에너지 소산 비율 및/또는 낮은 최대 파워 입력을 가지는 경우들에 대해 보상하는데 사용될 수 있다. 주어진 주파수 또는 MSE에서 적재물에서 소산되는 에너지는 적재물에서 원하는 소산 패턴을 달성하기 위해 제어될 수 있다. 따라서, 원하는 에너지는, 예를 들면, 주파수당 또는 MSE당 절대 값, (다른 전송된 주파수 또는 MSE와 비교한) 상대 값 또는 양쪽 모두의 조합일 수 있다. 이는 또한 복수의 주파수들 또는 MSE들에서 소산되어야 하는 에너지의 전체 양 및 이들 사이의 패턴(상대적인 소산 비율)과 관련될 수 있다. 적재물의 소산 패턴은 각각의 주파수나 복수의 주파수들 또는 MSE들에서 조사에 노출되는 적재물에 소산되는데 필요한 상대적이고/상대적이거나 절대적인 양의 에너지를 의미한다. 패턴은 (예를 들면, 주파수 또는 MSE에 의해 주어진 또는 상대적인 양을 소산하는) 관련된 주파수 또는 MSE 및/또는 (예를 들면, 적재물에 있는 소정의 위치로 주어진 또는 상대적인 양을 소산하는) 관련된 위치 또는 (아마도 전체 작동 대역에 걸친) 분광 정보의 다른 매개변수나 특성일 수 있다. 예를 들면, 소산 패턴은 균일할 수 있다(복수의 주파수들 또는 MSE들에 의해 및/또는 복수의 위치들에서 소산되는 본질적으로 동일한 양의 에너지). 예를 들면, 균일한 에너지 소산을 위해, 가열 사이클에서 각각의 주파수에 대한 모든 또는 대다수(예를 들면, 51% 이상, 60 % 이상, 80% 이상, 심지어 95% 이상)의 소산된 에너지 값들은 유사해야 한다(예를 들면, 평균 값의 40%, 20 %, 10%, 또는 5%보다 더 낮은 최대 차이). 다른 패턴들에서, 상이한 관계가 존재할 수 있다. 예를 들면, 해동에 사용될 수 있는 몇몇의 프로토콜들에서, 상대적으로 많은 양의 에너지는 낮은 소산 비율을 가지는 주파수들 또는 MSE들에 대해 적재물에서 소산될 수 있지만, (만약 존재한다면) 상대적으로 적은 양의 에너지는 높은 소산 비율을 가지는 주파수들 또는 MSE들에 대해 적재물에서 소산될 수 있다. 에너지 소산 패턴은 (a) 적재물에서의 균일한 에너지 소산, (b) 적재물에서의 제어되고 불균일한 에너지 소산 또는 (c) 이들의 조합 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 소산 패턴은 조사 사이클당 선택될 수 있거나 복수의 사이클들 또는 심지어 전체 과정에 대해 선택될 수 있다.
시간 조절된 방법은 (적어도 몇몇의 주파수들 또는 MSE들에서) 더 높은 파워 수준이 가능하게 되기 때문에 (예를 들면, 주파수당 또는 MSE당 전송 시간이 고정된 경우에) 각각의 주파수 또는 MSE에서 오직 파워 입력만을 조절하는 것과 비교하여 전체 과정의 시간의 감소를 가능하게 할 수 있다. 선택적으로, (주파수 또는 MSE의 함수로서) 가장 높은 파워 수준이 (주어진 분광 상황과 파워 발생원에 대해) 에너지 소산 비율을 최대화하며, 그에 따라 시간을 최소화하는 모든 주파수들 또는 MSE들에서 전송된다. 시간의 제어는, 예를 들면, 각각의 듀티 사이클 전에, 및/또는 복수의 듀티 사이클들 전에 및/또는 후에 가열 중에 한번 이상 실행될 수 있으며, 공동 및/또는 적재물로부터 나온 분광 정보 또는 소산 정보에 근거할 수 있다. 제어는, 예를 들면, 각각의 주파수 또는 MSE가 필요에 따라 소정의 파워 및 지속 시간으로 전송되는 것을 보장하기 위해 상이한 주파수들 또는 MSE들에 걸친 장치의 제어를 포함할 수 있다. 때때로, 제어는 또한, 예를 들면, 사이클들 사이의 전송 패턴들의 변경을 포함할 수 있고, 때때로, 또한 각각의 계산들 및/또는 결정 형성 과정들을 포함할 수 있다.
추가적으로, 또는 그 대신으로, 각각의 전송된 주파수 또는 MSE에서 최대의 가능한 파워가, 이런 주파수 또는 MSE에 대한 전송의 시간을 제어하면서, 이런 주파수 또는 MSE에 대해 전송된다. 이와 같은 전송은 주어진 주파수 또는 MSE에서 원하는 양의 에너지를 적재물로 소산시키는 것을 초래한다. 이와 같은 전송은 원하는 에너지 소산 패턴을 달성하면서 소산된 파워(또는 적재물에 대한 에너지 전송의 속도)의 증가 또는 심지어 최대화를 초래한다. 추가적으로 또는 그 대신으로, 주어진 에너지 소산 패턴을 사용하여 임의의 주어진 양의 에너지의 소산을 위해 필요한 시간의 감소 또는 심지어 최소화가 달성된다. 놀랍게도, 비록 하나의 주파수 또는 MSE에서 에너지의 전송이 그 결과로 전송된 주파수 또는 MSE의 적재물의 소산에 영향을 끼칠 수 있지만, 스펙트럼에 대해 신중히 선택된 주파수들 또는 MSE들에서 최대의 가능한 파워에서 에너지 전송은 물체에 대한 손상을 야기하지 않는다.
본 발명의 몇몇의 실시예들에 따르면, 각각의 주파수 또는 MSE의 전송을 위해 할당된 시간은 듀티 사이클 내에서 모든 전송된 주파수들 또는 MSE들에 대해 고정되고, 각각의 사이클에 나타나는 주파수들 또는 MSE들은 동적으로 선택되며, 그 결과로 많은 사이클들에 대한 합계가 공동 및/또는 적재물로부터 나온 분광 정보 및/또는 소산 정보에 따라, 원하는 소산 패턴을 제공할 수 있다. 본 실시예는 도 5에서 그리고 이의 관련된 설명에서 더 상세하게 설명된다.
본 발명의 몇몇의 실시예들에 따르면, 각각의 주파수 또는 MSE의 전송을 위해 할당된 시간은 듀티 사이클 내에서 모든 전송된 주파수들 또는 MSE들에 대해 고정될 수 있으며, 파워는 일련의 듀티 사이클들에 걸쳐 동적으로 조절되고 그 결과로 원하는 가열 패턴이 이런 일련의 사이클들(미리 설정된 그룹의 사이클들)에 걸쳐 달성된다. 이와 같은 경우에, 원하는 에너지가 이런 주파수 또는 MSE에 의해 소산될 때까지, 사이클들의 그룹 내의 반복되는 사이클로 각각의 주파수를 전송하는 것이 가능할 수 있다. 각각의 주파수 또는 MSE에 대한 전송 파워는, 원하는 양의 에너지가 이런 주파수 또는 MSE에 의해 전체적으로 소산되도록, 이런 사이클들의 그룹 내의 사이클들의 적어도 일부분에 대해 최대일 수 있다. 때때로, 이는 주파수 또는 MSE가 하나의 그룹 내의 일부의 사이클들 중에 최대 파워에서 그리고 하나의 그룹 내의 하나 이상의 사이클들에 대해 더 낮은 파워에서(또는 심지어 파워가 전혀 없이) 전송될 수 있다는 것을 의미한다. 파워의 제어는 공동 및/또는 적재물로부터 나온 분광 정보 및/또는 소산 정보에 근거할 수 있다.
본 발명에 따른 장치 및 방법의 원리와 작동은 도면들과 첨부된 설명을 참고하면 더 잘 이해될 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예를 상세하게 설명하기 전에, 본 발명은 이의 인가가 다음의 설명에서 기술되거나 도면들에 도시되는 구성요소들의 구성과 배치의 세부 사항들에 한정되지 않는다고 이해해야 한다. 본 발명은 다른 실시예들을 가능하게 하거나 다양한 방식으로 실시되거나 실행될 수 있다. 또한, 여기에서 사용되는 어법과 전문 용어는 설명을 하기 위한 것이며 한정을 하기 위한 것으로 간주되어서는 안 된다고 이해해야 한다.
도 1a는 주파수들의 시퀀스에 걸쳐 적재물을 조사하기 위한 방법의 본 발명에 따른 제1 실시예를 도시하는 단순화된 도면이다. 본 발명의 몇몇의 실시예들에 따르면, 전송된 주파수들의 시퀀스에서 각각의 주파수에 대한 전송 시간이 원하는 에너지가 이런 주어진 주파수에서 물체로 소산되도록 조절되는 방법이 제공된다. 각각의 주파수의 전송에 대한 시간의 양은, 분광 정보 및/또는 소산 정보에 근거하여, 분광 정보 및/또는 소산 정보가 업데이트될 때마다 또는 각각의 듀티 사이클에 또는 몇몇의 듀티 사이클들에 대해 또는 심지어 듀티 사이클 중에 추정될 수 있다(그에 따라 제어될 수 있다). 이제 박스 2를 참고하면, 적재물로 전송되는 주파수들이 제공된다. 비록 더 일반적으로 주파수들이 (예를 들면, 분광 정보 및/또는 소산 정보에 근거하여) 조사 과정 중에 동적으로 선택될 수 있지만, 주파수들은, 때때로, 미리 결정된다. 박스 4에서, 각각의 선택된 주파수당 소산 지속 시간이 결정된다. 각각의 주파수에 대한 전송 시간은 원하는 (절대 또는 상대) 에너지가 주어진 사이클(또는 복수의 사이클들)로 임의의 주어진 주파수에서 물체로 소산되도록 조절된다. 박스 6에서, 선택된 주파수들로부터 나온 각각의 주파수가 박스 4에서 설정되었던 지속 시간 동안 전송되도록 적재물이 조사된다.
도 1b를 참고하면, 이는 본 발명의 몇몇의 실시예들에 따라 적재물에 제어된 에너지 조사를 제공하기 위한 방법을 도시하며 적재물 및/또는 공동으로부터 나온 피드백이 어떻게 다양한 주파수들에 대한 전송 시간들의 설정에 사용될 수 있는지를 도시하는 단순화된 순서도이다. 보통, 적재물은 정적이지 않으며 오히려 적재물의 현재 상태에 따라 변경되는 에너지 소산 특성을 가진다.
더 일반적으로는, 상이한 재료들(또는 다양한 특성들을 가지는 재료들)이 일반적으로 (예를 들면, 복수의 재료들 또는 상이한 상들을 가지는 하나의 재료로 구성되기 때문에) 가변 흡수 특성을 가진다. 더구나, 흡수 특성은 종종 물체의 재료들의 온도 및/또는 상의 함수이다. 따라서, 물체의 온도 및/또는 상이 변경될 때, 물체의 흡수 특성이 변경될 수 있으며, 이런 변경의 속도 및 크기는 물체의 재료(들)의 특성에 좌우될 수 있다. 게다가, 물체의 형상은 특정한 주파수에서 이의 흡수 특성에 기여할 수 있다. 불규칙적인 형상의 물체들은, 예를 들면, 불규칙적인 전자기 에너지 흡수를 나타낼 수 있다. 모든 이런 요인들은 물체에서 전자기 에너지의 흡수를 제어하는 것을 어렵게 만들 수 있다.
박스 32에서, 공동은 주파수들의 조사 스펙트럼으로 조사된다. 박스 34에서, 그 결과로 나온 RC 스펙트럼이 측정된다. 박스 32와 박스 34에 보여지는 단계들은 측정 자체가 적재물에 상당한 양의 에너지를 전송하지 않도록 실행될 수 있다. 이는, 예를 들면, 가열 효과를 거의 가지지 않거나 전혀 가지지 않지만, 반사 스펙트럼을 획득하는데 충분한 낮은 파워에서 행해질 수 있다. 그 대신으로, 분광 정보(또는 소산 정보)는 높은 파워에서, 그러나 매우 짧은 시간(예를 들면 1, 10, 100 또는 심지어 1000 밀리초) 동안 전송함으로써 측정될 수 있다. 반사 스펙트럼은, 그 중에서도 특히, 각각의 전송된 주파수에 대한 그리고 전체 전송된 스펙트럼에 대한 소산 정보 또는 특성을 가리킨다. 박스 36에서 적재물의 현재 소산 정보가 추정된다.
박스 38에서, 주파수들의 조사 스펙트럼이 이전의 단계들에서 추정된 소산 정보와 일치하도록 설정된다. 이런 설정은 전송되는 이런 주파수들의 선택을 설정하는 것 및/또는 소산 정보와 일치하도록 전송 파워 및/또는 시간을 설정하는 것을 포함할 수 있으며, 소산 정보에 근거하여 이와 같은 매개변수들을 설정하는데 필요한 계산 단계들을 포함할 수 있다. 모든 주파수들이 이들에 대해 설정된 지속 시간 동안 전송될 때, 하나의 듀티 사이클이 종료되고 새로운 사이클이 시작될 수 있다. 이와 같은 듀티 사이클은 복수의 전송 사이클들을 포함하는 것으로 간주될 수 있다.
그 후에, 박스 38의 조사가 중지될 수 있으며 과정은 반복될 수 있으며(박스들 32 내지 38), 그에 의해 가열 중에 RC 스펙트럼(또는 소산 스펙트럼)의 변경들과 일치하도록 전송 시간들을 동적으로 재설정할 수 있다. 그러므로, 적재물은 원하는 소산 패턴이 달성되도록 조사될 수 있다. 상이한 주파수들에서 전송된 에너지의 상대적인 양들은 대역에 있는 각각의 주파수에서 각각의 소산 비율들에 응답하여 조절될 수 있다. 그 대신으로, 전송된 에너지의 상대적인 양들은 대역에 있는 모든 주파수들에서 소산 비율들의 함수 또는 유도함수에 응답하여 조절될 수 있으며, 그에 의해 적재물에서 에너지 분포 패턴에 영향을 끼칠 수 있다.
도 1c를 참고하면, 이는 각각의 주파수가 전송되는 기간의 조절을 통해 각각의 전송된 주파수에서 적재물로 소산되는 에너지의 양을 제어하는 방법의 단순화된 순서도이다. 박스 42에서, 적재물은 하나의 듀티 사이클에서 주파수들의 시퀀스를 사용하여, UHF 또는 마이크로파 방사에 의해 조사된다. 이는 정보가 매우 적은 에너지 전송으로(그에 따라 소산 정보에 대한 영향이 거의 없거나 없이) 얻어지도록 상대적으로 낮은 파워에서 및/또는 매우 짧은 전송 시간 동안 높은 파워에서 행해질 수 있다. 박스 44에서, 소산 정보는 적재물로부터 얻어진다. 박스 46에서, 에너지 수준들은 원하는 에너지 소산 패턴에 근거하여 각각의 주파수에 대해 선택된다. 이는, 예를 들면, 적재물에 대한 각각의 소산 수준들 및 전체의 원하는 에너지 소산에 근거할 수 있다. 박스 48에서, 듀티 사이클은 적어도 상응하는 주파수들이 전송되는 듀티 사이클 내에서 각각의 지속 시간들을 선택함으로써 설정된다. 일반적으로, 주어진 파워는 이런 주파수에서 최대의 가능한 파워이며, 이런 주파수에 대한 소산 비율의 관점에서, 설정된 양의 에너지가 전송된다. 박스 49에서, 적재물은 듀티 사이클에 따라 조사된다. 이 다음에 새로운 라운드의 듀티 사이클 변경을 위해 박스 42가 다시 계속될 수 있다. 초기 에너지 소산 정보(또는 사실상 전체 소산 패턴)는 미리 결정된 에너지 소산 정보(예를 들면, 달걀에 대한, 또는 장치 또는 유사한 적재물을 가지는 유사한 장치의 이전의 작동에 근거하여 물을 가열하는 것에 대한 예상된 소산 정보)로부터 획득될 수 있다. 듀티 사이클은 상응하는 주파수들이 전송되는 듀티 사이클 내에서 적어도 각각의 지속 시간들을 변경함으로써 수정된다. 듀티 사이클은 적재물을 조사하는데 사용되는 주파수들 및 상응하는 주파수들에서 전송되는 파워를 포함할 수 있다. 주파수당 에너지는 이런 사이클들 내에 제한될 수 있다. 제한은 사이클들을 실행하기 위해 허용되는 각각의 주파수에 대한 최대 누적 시간 파워 조합에 또는 허용되는 주파수당 최대 에너지에 근거할 수 있다.
이 명세서의 다른 곳에서 언급되었던 바와 같이, 전송된 모든 에너지가 적재물에 의해 실제로 소산되지는 않는다(또는 흡수되지는 않는다). 적재물에 의해 흡수되는 전송된 에너지의 비율은 통상적으로 상이한 주파수들에 대해 그리고 상이한 적재물들에 대해 변경된다. 과도한 전송된 에너지는 만약 이와 같은 것이 존재한다면 공급장치로 반사되거나 다른 공급장치에 커플링될 수 있다.
도 2는 전송되는 에너지의 양에 대한 제어를 도시하는 예시적인 순서도이다. 박스 21에서, 에너지 소산 패턴은 임의로 선택된다. 박스 22에서, 소산 정보가 (예를 들면, 위에 설명된 바와 같이 낮은 에너지 주파수 스윕들을 전송함으로써) 적재물로부터 획득된다. 박스 23에서, 소산 정보는 분석된다. 박스 24에서, 전송되는 각각의 주파수당, 주파수/시간/파워(FTP) 세 항이 선택적인 프로필을 실행하기 위해 선택된다. 이런 세 항을 선택하기 위한 방법이 아래에서 더 상세하게 설명된다. FTP 세 항 중의 하나 이상이 모든 또는 복수의 주파수들에 대해 고정될 수 있다. 박스 25에서, 에너지는 FTP 세 항에 따라 적재물로 전송된다. 박스들 21 내지 25에 설명된 과정은 새로운 정보 획득 및 분석 단계들로 또는 이들이 없이 반복될 수 있다. 박스 26은 자동일 수 있는 종료를 설명한다. 자동 종료는 설정된 양의 에너지가 소산된 후이거나 주어진 시간이 만료된 후일 수 있거나, 또는 습도/온도/체적/상 변화 등일 수 있는 감지된 입력에 근거할 수 있다. 종료는 또한 수동일 수 있다.
단위 시간 동안 주어진 소산 비율에 대해 주어진 주파수에서 적재물에서 소산되는데 요구되는 파워의 양은 아래에서 dpl(f)로서 정의된다. 파워는 단위 시간당 소산된 에너지를 의미한다. 상이한 주파수들에 대해 상이한 양들의 에너지를 공급하는 것이, 예를 들면, 상이한 피크의 파워들, 상이한 듀티 사이클들을 사용하고/사용하거나 상이한 속도들에서 전송함으로써 실행될 수 있다. 예를 들면, 파워는 고정된 진폭들에서, 그러나 상이한 속도 및/또는 상이한 주파수들에 대한 펄스들 사이의 지연들로, 공급될 수 있다.
*파워 조절 가열에서, 각각의 주파수의 전송을 위해 할당된 시간은 하나의 사이클 내에서 모든 전송된 주파수들에 대해 고정되지만, 파워는 주파수들 사이에서 변경될 수 있다. 모든 주파수들(또는 특정한 범위의 주파수들에서)에서 파워의 균일한 소산을 가지는 것이 요구될 때, dpl(f)은 모든 전송된 주파수들에 대해 동일하도록 선택된다. 이와 같은 경우에, 상이한 파워가 각각의 주파수들에서 소산되는 본질적으로 균일한 양의 에너지에 영향을 끼치기 위해 상이한 소산 비율들을 가지는 상이한 주파수들에서 전송된다.
(주어진 파워 발생원, 예를 들면, RF 파워 증폭기를 사용하여) 단위 시간에 적재물에서 소산될 수 있는 최대 양의 파워는 이 주파수에서의 소산 비율(dr(f))과 이 주파수에서 파워 발생원으로부터 이용 가능한 최대 파워(P max )의 함수인, ep(f)로서 정의된다. (파워 조절 가열에서) 각각의 주파수의 전송을 위해 할당된 시간은 모든 전송된 주파수들에서 고정되기 때문에, 몇몇의 주파수들에 대해, 시간 슬롯(즉 ep(f)<dpl(f)인 경우) 내에서 원하는 높은 양의 에너지를 소산시키는 것이 가능하지 않을 수 있다. 낮은 dpl(f)을 선택하는 것은 이들에서 소산되는 원하는 양의 파워(dpl)를 가질 수 있는 주파수들의 수를 증가시킬 수 있으며(ep(f)≥dpl(f)), 그 결과로 원하는 양의 에너지는 적재물의 더 많은 부분들에서 소산된다. 그러나, 이는 에너지 소산의 속도를 희생하는 것이다. 더 많은 에너지가 주어진 시간 슬롯 내에서 소산되기 때문에 더 높은 dpl을 선택하는 것은 가열의 속도를 증가시킬 수 있지만, 또한 더 많은 주파수들이 ep(f)<dpl을 가지기 때문에 선택된 에너지 소산 패턴으로부터 실제 에너지 소산의 더 높은 편차를 야기하며, 그에 따라 이런 상황에 있는 이런 주파수들에 대해, dpl보다 낮은 최대의 이용 가능한 에너지만을 받을 수 있다. 공동의 특성을 변경함으로써(예를 들면, 필드 조절 요소를 이동시키고/이동시키거나 적재물을 이동시킴으로써), 분광 정보 및/또는 소산 정보가, 예를 들면, 주어진 dpl(f)는 더 많은 수의 주파수들에서 전송될 수 있으며, 그에 의해 주어진 수준의 균일성으로 가열 속도의 증가를 허용하도록 변경될 수 있다는 것이 주목된다.
시간 조절 가열에서, 각각의 주파수의 전송을 위해 할당된 시간은 하나의 사이클 내에서 전송된 주파수들 사이에서 변경될 수 있으며, 선택적으로 전송 파워는 또한 주파수들 사이에서 변경될 수 있다. 모든 또는 몇몇의 주파수들에서 균일하거나, 본질적으로 균일한, 파워의 소산을 가지는 것이 요구될 때, dpl(f)는 모든 전송된 주파수들에서 동일하도록 선택된다. 이런 방법을 사용함으로써, 상이한 시간이 동일하고/동일하거나 상이한 전송 파워들에 있는 상이한 주파수들에서 전송하는데 사용될 수 있지만, 상이한 소산 비율들 때문에, 본질적으로 동일한 양의 파워가 적재물에서 소산된다.
시간 조절 가열에서, 예를 들면, ep(f)의 차이를 보상하기 위해, 각각의 주파수의 전송을 위해 할당된 시간이 변경될 수 있기 때문에, 더 많은 주파수들이 파워 조절 가열에서보다 주어진 dpl(f)에서 유용할 수 있다. 사실상, 시간 조절 가열에서, 소산 패턴들과 시간은 파워 조절 가열과 유사한 조건들 하에 달성될 수 있는 것들과 비교할 때 거의 무한하다. 여전히, 예를 들면 아래에서 상술되는 바와 같이, 다른 제한들이 부여될 수 있으며, 이들은 너무 높거나 너무 낮은 소산 비율들 및/또는 ep(f)를 가지는 주파수들의 사용을 방지할 수 있다. 그러므로, 예를 들면, 필드 조절 요소를 이동시키고/이동시키거나 적재물을 이동시킴으로써, 시간 조절 프로토콜에서 공동의 특성을 변경하는 것은 또한 원하는 소산 패턴에 영향을 끼치는데 사용될 수 있는 주파수들의 수(또는 비율)를 변경하는데 사용될 수 있다.
몇몇의 실시예들에 따르면, 임의의 주어진 전송 사이클에서 적재물에 소산되는 원하는 전체 양의 에너지는 미리 설정될 수 있다. 또한 듀티 사이클로 불리는 전송 사이클은 원하는 에너지 소산 패턴에 따라, 작동 대역에서 사용되고 하나의 시간에 또는 하나의 시퀀스에서 전송되는 모든 주파수들을 포함하는 전송들의 세트이다. 하나의 사이클에서, 주파수는 에너지 소산 패턴에 영향을 끼치기 위해, 위에서 언급된 그룹의 사이클들과 같이, 한번 또는 한번 이상 전송될 수 있다. 하나의 사이클은, 예를 들면, 각각의 주파수가 한번 전송되는 주파수 스윕, 및/또는 복수의 주파수들이 동시에 및/또는 본 기술분야에서 알려진 임의의 다른 방법을 사용하여 전송되는 펄스로서 실행될 수 있다. 하나의 사이클은 전송 스펙트럼 매개변수들의 재설정 이벤트들 사이의 에너지의 전체 전송들일 수 있다. 단일 가열 프로토콜은 (특히, 원하는 에너지 소산이 작을 때) 단일 전송 사이클로서 또는 복수의 전송 사이클들로서 실행될 수 있다.
시간 조절 가열을 위한 몇몇의 실시예들에 따르면, 전송된 파워의 하한이 예를 들면, 상대적으로 낮은 ep(f)(예를 들면, 50% 이하, 20% 이하, 10% 이하, 또는 심지어 3% 이하의 최대 ep(f) 값)에서 전송할 필요에 의해, 또는 ep(f)가 미리 설정된 절대 값보다 낮을 때, 사이클의 과도한 연장을 방지하기 위해 선택될 수 있다. 이런 파워 제한은 여기서 bpl로서 불린다. tpl(f)는 dpl을 소산시키기 위해 주어진 주파수에서 장치에 의해 전송될 수 있는 파워를 나타낸다. 따라서, tpl(f)은 dpl, 주어진 주파수에서 장치에 의해 전송될 수 있는 최대 양의 파워 및 이런 주파수에서 소산 비율(dr(f))의 함수이다. tpl(f)이 더 낮은 경우에, 소산되는 dpl(f)을 가지기 위해 필요한 시간은 (동일한 dpl(f)에 대해) tpl(f)이 더 높은 경우보다 더 길다. tpl(f)<bpl인 경우에, 가열 프로토콜은 따라서 이와 같은 주파수들에서 소비된 시간의 양을 제한하기 위해 조절될 수 있다. 예를 들면, bpl보다 낮은 tpl(f)을 가지는 주파수들은 무시될 수 있으며, 다시 말하면, 전혀 전송되지 않을 수 있거나, 또는 그 대신으로, 이들은 제한된 기간 동안 전송될 수 있다. 따라서, 예를 들면, ep(f)=bpl에 대한 가열의 기간.
몇몇의 실시예들에 따르면, 최대 전송된 파워의 양은, 예를 들면, 장치에 대한 손상을 방지하기 위해 제한된다. 제한은 tpl(f)에 대한 최대 한계를 설정함으로써 실행된다. 이런 제한은 적재물에서 소산되지 않은 전송된 파워의 부분이 큰 낮은 소산 비율 주파수들에서 더 큰 중요성을 가질 수 있다. 이런 제한의 효과는 반사되는 파워 부하에 대한 냉각 수단과 같은 장치의 상이한 부분들에 보호 수단들을 추가함으로써 감소될 수 있다. 제어기는 반사된 파워 부하에서 소산되는 파워가 미리 결정된 상한을 초과하는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 이와 같은 구성은 반송 에너지 및 커플링된 에너지를 계산하거나 온도 또는 본 기술분야에 알려진 임의의 다른 수단을 측정함으로써 달성될 수 있다.
몇몇의 실시예들에 따르면, 상한이, 예를 들면, 장치에 대한 손상의 방지와 장치로부터 과도한 방출의 방지를 포함하는, 임의의 이유로 공동으로 전송되도록 허용되는 파워 수준에 대해 부여될 수 있다. 이와 같은 제한은 utpl로 불린다. 이와 같은 제한에 따른 전송(tpl'f))이 표 1에 표현된다.
Figure pat00001
몇몇의 실시예들에 따르면, 상한이 적재물 및/또는 장치에 대한 손상의 방지 및/또는 장치로부터 과도한 방출의 방지를 위해 또는 임의의 다른 이유로 적재물로 소산되도록 허용되는 파워 수준에 대해 부여될 수 있다. 이와 같은 경우의 상한은 여기서 upl로 불린다. 제한은 표 2에 정의되며, 여기서 gl(f)은 upl에 관계없이 각각의 주파수에서 적재물로 소산되는 파워의 양을 나타내며, gl'(f)는 upl을 고려할 때 각각의 주파수에서 적재물로 소산되는 파워의 양을 나타낸다.
Figure pat00002
마지막으로, 때때로, upl, utpl 및 bpl 중의 둘 이상이 사용될 수 있다.
FTP들을 선택하기 위한 예시적인 방법
주어진 주파수에서 소산 비율인, dr(f)는 0과 1 사이의 잠재적인 값을 가지며, 본 기술분야에 알려진 바와 같은, 측정된 파워에 근거하며 측정된 S-매개변수들을 사용하여, 식 1에 보여지는 바와 같이 연산될 수 있다.
Figure pat00003
P maximum,j,watt 는 각각의 주파수에서 증폭기로부터 이용 가능한 최대 파워라는 것이 주어지면, (ep j (f)로 표시되는) 각각의 주파수에서 적재물에서 소산될 수 있는 최대 파워가 다음과 같이 계산된다.
P maximum,j,watt 는 각각의 주파수에서 증폭기로부터 이용 가능한 최대 파워라는 것이 주어지면, (ep j (f)로 표시되는) 각각의 주파수에서 적재물에서 소산될 수 있는 최대 파워가 다음과 같이 계산된다.
Figure pat00004
임의의 주어진 소산 사이클에서, gl(f)는 각각의 주파수에서 적재물로 소산되는 파워를 나타낸다. dpl(f)는 주어진 주파수에서 적재물에서 소산되도록 요구되는 파워의 양으로 정의되며, 그에 따라 소산은 표 3에 설명되는 바와 같다.
Figure pat00005
주: gl(f) (및 ep(f)와 dpl(f))는 적재물로 소산되는 파워이며; 각각의 주파수(tpl(f))에서 장치에 의해 전송되는 파워는 표 4에 설명된 바와 같이 gl(f)와 dr(f)의 함수이다.
Figure pat00006
전송이 bpl보다 낮은 tpl(f) 값들에 대해 방지되도록 bpl이 인가되는 경우에, 실제 전송(ttl'f))은 표 5에 설명된 바와 같다.
Figure pat00007
전송 시간 계산
본 발명의 몇몇의 예시적인 실시예들에서, (아래에서 bts(예를 들면, 10 nsec)로 불리는) 기본 시간 단계가 선택된다. 기본 시간 단계는 통상적으로 각각의 주파수의 전송을 위한 시간을 제어하며 전송된 주파수들 사이에서 시간 단위들의 최대 정밀도를 한정하는 하나의 형태의 제어기다. ttd(f)는 bts 단위들로 측정된 바와 같이 tpl(f)을 전송하는데 필요한 시간을 한정하는 수치이다. ttd(f)는 다음과 같이 계산될 수 있다:
Figure pat00008
따라서, 최소 전송 시간이 ttd(f)와 bts의 함수로서 계산될 수 있다. 때때로, 적어도 의미 있는 양의 에너지를 전송하거나 사이클 시간이 임의의 다른 이유 때문에 매우 짧지 않은 하나의 사이클 시간을 부여하는 것이 바람직할 수 있다. 그러므로, 시간 연장 상수(tsc)가 위에서 언급된 최소치보다 길게 사이클 시간을 늘리기 위해 도입될 수 있으며, 그에 의해 각각의 주파수에 대한 실제 전송 시간(att(f))을 다음과 같이 계산한다:
Figure pat00009
tsc는 사이클 지속 시간을 증가시키고/감소시키는데 사용될 수 있다. 이는 장치에 대한 고정 값일 수 있거나, 상이한 고정 값들이 장치의 상이한 작동 프로토콜들에 대해 또는 적재물의 특성에 근거하여 설정될 수 있거나, (예를 들면, 사이클당 전송되는 전체 양의 에너지에 대한 제한들에 근거하여) 작동 사이클 등 중에 때때로 조절될 수 있다. 사실상, 때때로, tsc의 값의 증가는 에너지 전송 과정의 전체 지속 시간을 증가시킬 수 있는 낮은 dpl(f) 값들을 전송하기 위해 사용될 수 있지만, 원하는 소산 패턴을 더 정확하게 제공할 수 있다.
이런 기간이 반드시 연속적으로 전송될 필요는 없도록, 주어진 전체 양의 전송 시간(att(f))이 각각의 주파수에 대해 할당된다는 것을 주목해야 한다. 오히려, 전송 사이클은 복수의 사이클들로 분해될 수 있으며, 여기서 몇몇의 또는 모든 전송된 주파수들은 att(f)보다 더 작은 기간 동안 전송되며, 각각의 주파수에 대한 전체 전송 시간은 att(f)로서 유지된다.
시간 감소의 설명
예시적인 설명은 두 개의 전송된 주파수들(f 1 및 f 2 )과 장치의 최대 전송 파워(P maximum =P 1 >P 2 )에 근거한다. 전송된 파워를 조절하는 것에 근거하는 선택된 파워 전송 프로토콜에 따라, 고정된 기간(t) 동안, P 1 은 f 1 에서 전송되며 P 2 는 f 2 에서 전송된다. 이와 같은 경우에, E 1 와 E 2 를 전송하는데 사용되는 전체 시간은 2t이다.
Figure pat00010
에너지가 전송되는 시간을 조절하는 것에 근거하여 선택된 파워 전송 프로토콜에 따라, P maximum 가 f 1 와 f 2 모두에서 전송된다. 이와 같은 경우에, E 1 와 E 2 를 전송하는데 사용되는 전체 시간은 다음과 같이 계산된다:
Figure pat00011
P maximum =P 1 이기 때문에, t 1 은 t와 같아야 한다. 그러나, P maximum >P 2 이기 때문에, t 2 는t보다 더 작아야 한다:
Figure pat00012
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치(10)를 개략적으로 도시한다. 장치(10)는, 도시된 바와 같이, 공동(11)을 포함한다. 공동(11)은 도시된 바와 같이, 예를 들면, 알루미늄과 같은 금속인, 도체로 만들어진 원통형 공동이다. 그러나, 본 발명의 일반적인 방법론은 임의의 특정한 공진기 공동 형상에 한정되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 공동(11), 또는 도체로 만들어진 임의의 다른 공동은 무엇보다도 공동의 구조에 좌우될 수 있는 최소(cutoff) 주파수(예를 들면, 500MHz)보다 높은 주파수들을 가지는 전자기 파들에 대한 공진기로서 작동된다. 구조에 근거하여 최소 주파수를 결정하는 방법들은 본 기술분야에 잘 알려져 있으며 사용될 수 있다.
(또한 물체로서 알려진) 적재물(12)이 선택적으로 지지 부재(13)(예를 들면, 마이크로파 오븐 플레이트)의 위에 있는, 패러데이 케이지일 수 있는, 공동에 배치된다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 공동(11)은 주파수들의 시퀀스에서 적재물의 존재 하에 공진하기 위해 공동으로 에너지를 전송하는데 사용될 수 있는 하나 이상의 공급장치들(14)을 포함할 수 있다. 에너지는, 예를 들면, 고체 상태 증폭기의 사용을 포함하는, 본 기술분야에 알려진 임의의 방법과 수단을 사용하여 전송된다. 하나 이상의, 그리고 때때로 모든 공급장치들(15)이 또한 작동 대역의 주파수의 함수로서, 공동의 분광 정보, 예를 들면, 적재물의 소산 정보를 결정하기 위해, RF 주파수들의 주어진 대역 내에서 공동의 분광 정보, 및/또는 적재물의 소산 정보를 획득하기 위한 작동 중에 한번 또는 여러 번 사용될 수 있다. 이런 정보는 아래에 상술되는 바와 같은 제어기(17)에 의해 수집되고 처리된다.
제어기(17)는 현재 개시된 실시예들과 관련된 명령들을 실행하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 여기에 사용되는 바와 같이, "프로세서"라는 용어는 입력 또는 입력들에 대한 논리 작동을 실행하는 전기 회로를 포함할 수 있다. 예를 들면, 이와 같은 프로세서는 하나 이상의 집적 회로들, 마이크로칩들, 마이크로제어기들, 마이크로프로세서들, 중앙 처리 장치(CPU)의 전부 또는 일부, 그래픽 프로세싱 유닛(GPU), 디지털 신호 프로세서들(DSP), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA) 또는 명령들을 실행하거나 논리 작동들을 실행하는데 적합한 다른 회로를 포함할 수 있다.
공동(11)은 에너지 인가 영역을 포함할 수 있거나, 몇몇의 경우에, 이를 한정할 수 있다. 이와 같은 에너지 인가 영역은 전자기 에너지가 인가될 수 있는 임의의 빈 공간, 위치, 지역, 또는 영역일 수 있다. 이는 중공을 포함할 수 있거나, 액체들, 고체들, 기체들, 플라스마, 또는 이들의 조합으로 채워지거나 부분적으로 채워질 수 있다. 오직 예로서, 에너지 인가 영역은 전자기 파들의 존재, 전파, 및/또는 공진을 허용하는, 밀폐물의 내부, 부분적인 밀폐물의 내부, 개방 공간, 고체, 또는 부분적인 고체를 포함할 수 있다. 본 발명의 목적을 위해, 모든 이와 같은 에너지 인가 영역들은 공동들로 불릴 수 있다. 물체는 만약 물체의 적어도 일부분이 이런 영역에 위치하거나 물체의 몇몇의 부분이 전송된 전자기 방사를 받는다면 에너지 인가 영역의 "내부에 있는 것으로" 간주된다.
여기에 사용되는 바와 같이, 방사 요소 및 안테나라는 용어들은 구조가 원래 에너지를 방사하거나 받기 위해 설계되었는지에 관계없이, 그리고 구조가 임의의 추가적인 기능을 하는지에 관계없이, 전자기 에너지가 방사될 수 있고/있거나 수신될 수 있는 임의의 구조를 넓게 가리킬 수 있다. 예를 들면, 방사 요소 또는 안테나는 개구/슬롯 안테나, 또는 동시에 또는 제어된 동적 위상 차이에서 함께 전송하는 복수의 터미널을 포함하는 안테나(예를 들면, 위상 어레이 안테나)를 포함할 수 있다. 몇몇의 예시적인 실시예들과 일치되게, 공급장치들(14)은 에너지를 전자기 에너지 인가 영역으로 공급하는 (여기서 "전송 안테나"로 언급되는) 전자기 에너지 트랜스미터, 이런 영역으로부터 에너지를 받아들이는 (여기서 "수신 안테나"로 언급되는) 전자기 에너지 리시버, 또는 트랜스미터와 리시버의 조합을 포함할 수 있다.
전송 안테나에 공급되는 에너지는 (여기서 "입사 에너지"로 언급되는) 전송 안테나에 의해 방출되는 에너지를 초래할 수 있다. 입사 에너지는 에너지 인가 영역으로 전송될 수 있으며, 발생원에 의해 안테나들에 공급된 에너지와 동일한 양일 수 있다. 입사 에너지 중의 (여기서 "소산 에너지"로 언급되는) 일부분은 물체에 의해 소산될 수 있다. (여기서 "반사 에너지"로 언급되는) 다른 부분은 전송 안테나에서 반사될 수 있다. 반사 에너지는, 예를 들면, 물체 및/또는 에너지 인가 영역에 의해 야기되는 불일치 때문에 전송 안테나로 다시 반사된 에너지를 포함할 수 있다. 반사 에너지는 또한 전송 안테나의 포트에 의해 보유된 에너지(즉, 안테나에 의해 방출되지만 이 영역으로 흐르지 않는 에너지)를 포함할 수 있다. 반사 에너지와 소산 에너지 이외의, 입사 에너지의 나머지(여기서 "전송된 에너지"로 언급되는)는 전송 안테나 이외의 하나 이상의 수신 안테나들에 전송될 수 있다. 그러므로, 전송 안테나에 공급되는 입사 에너지("I")는 소산 에너지("D"), 반사 에너지("R"), 및 전송된 에너지("T") 모두를 포함할 수 있으며, 이들의 관계는
Figure pat00013
로서 수학적으로 표시될 수 있다.
본 발명의 특정한 양상들에 따르면, 하나 이상의 전송 안테나들은 전자기 에너지를 에너지 인가 영역으로 전송할 수 있다. (여기서 "전송된 에너지" 또는 "d"로 언급되는) 전송 안테나에 의해 이 영역으로 전송된 에너지는 안테나에 의해 방출된 입사 에너지에서 동일한 안테나에서 반사된 에너지를 뺀 것일 수 있다. 즉, 전송된 에너지는 전송 안테나에서부터 이 영역까지 흐르는 순 에너지, 즉 d=I-D일 수 있다. 그 대신으로, 전송된 에너지는 또한 소산 에너지와 전송된 에너지의 합, 즉 d=R+T로서 나타낼 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 공동(11)은 또한 하나 이상의 센서들(15)을 포함할 수 있다. 이런 센서들은, 예를 들면, 하나 이상의 IR 센서들, 광 섬유들 또는 전기 센서들에 의해 검출되는, 온도, 습도, 중량 등을 포함하는, 제어기(17)에 추가적인 정보를 제공할 수 있다. 다른 선택 사항은 적재물에 내장되거나 부착되는 하나 이상의 내부 센서들(예를 들면, WO07/096878에 개시된 바와 같은 광 섬유 또는 TTT)의 사용이다.
그 대신으로 또는 추가적으로, 공동(11)은 하나 이상의 필드 조절 요소들(FAE)(16)을 포함할 수 있다. FAE는 이의 분광 정보(또는 소산 정보 또는 RC 스펙트럼) 또는 이로부터 도출된 정보에 영향을 줄 수 있는 공동의 내에 있는 임의의 요소이다. 따라서, FAE(16)는, 예를 들면, 공동 내에 있는 하나 이상의 금속 구성요소들, 공급장치(14), 지지 부재(13) 및 심지어 적재물(12)을 포함하는 공동(11) 내에 있는 임의의 적재물일 수 있다. FAE(16)의 위치, 배향, 형상 및/또는 온도는 제어기(17)에 의해 선택적으로 제어된다. 본 발명의 몇몇의 실시예들에서, 제어기(17)는 몇몇의 연속되는 스윕들을 실행하도록 구성될 수 있다. 각각의 스윕은 상이한 분광 정보(예를 들면, 소산 정보 또는 RC 스펙트럼)가 추정되도록 상이한 FAE 특성(예를 들면, 하나 이상의 FAE의 위치 또는 배향의 변경)으로 실행된다. 제어기(17)는 그런 다음에 획득된 분광 정보에 근거하여 FAE 특성을 선택할 수 있다. 이와 같은 스윕들은 공동으로 RF 에너지를 전송하기 전에 실행될 수 있으며, 스윕은 작동 중에 공동에서 일어나는 변화들에 대해 전송된 파워들과 주파수들(및 때때로 또한 FAE 특성)을 조절하기 위해 장치(10)의 작동 중에 여러 번 실행될 수 있다.
때때로, FAE들은 제어되고/제어되거나 적재물이 회전되거나 이동되며, 그 결과로 더 유용한 분광 정보(예를 들면, 소산 정보 또는 RC 스펙트럼)가 선택적인 조사를 위하여 그리고/또는 예를 들면, 아래에 설명되는 바와 같은 dpl과 같은 방사 매개변수들(및 여기에서 정의되는 임의의 다른 방사 매개변수들)의 설정을 위해 획득될 수 있다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 적재물 및/또는 FAE들은 주기적으로 조정되고/조정되거나 획득된 분광 정보의 품질 또는 다른 특성에 근거한다. 선택적으로, 가장 높은 dpl(f)가 선택되는 것을 허용하는 설정이 선택된다.
제어기로의 정보의 예시적인 전송은 점선에 의해 도시된다. 실선은 제어기(17)에 의해 실행된 제어의 예들(예를 들면, 공급장치(14)에 의해 전송되는 파워 및 주파수들 및/또는 FAE(16)의 특성을 제어함)을 도시한다. 정보/제어는 유선 및 무선 통신을 포함하는, 본 기술분야에 알려진 임의의 수단에 의해 전송될 수 있다.
제어기(17)는 또한 상응하는 주파수들이 전송되는 각각의 지속 시간들을 변경함으로써 주파수당 에너지를 조절하는데 사용될 수 있다.
도 4a 및 4b는 복수의 주파수들에서 동일한 양의 에너지를 소산시키기 위해, 듀티 사이클을 실행하기 전에 매개변수들을 조절하는 두 개의 예들을 나타내는 예시적인 그래프들을 도시한다. 도 4a는 파워 조절 방법을 나타내지만 도 4b는 시간 조절 방법을 나타낸다. 이런 예에서, t 조절 방법은 각각의 전송된 주파수당 파워의 고정된 양을 유지하면서 듀티 사이클을 실행하기 전에 각각의 주파수당 할당된 시간의 양이 조절되는 방법이며, 파워 조절 방법은 고정된 각각의 주파수당 할당된 시간을 유지하면서 듀티 사이클을 실행하기 전에 각각의 주파수당 파워의 양이 조절되는 방법이다.
도 4a와 도 4b의 점선들은 각각의 주파수(ep(f))에서 적재물에서 소산될 수 있는 최대 파워를 각각 나타낸다. 이런 도면들에 도시된 바와 같이, 최대 소산 파워(ep(f))는 두 도면들 모두에서 동일하다. 두 도면들 모두에서, 이 위에서는 소산이 방지되는 최대 파워 수준을 나타내는, mpl로 불리는 제한 인자가 도입된다. 도 4a에서, 각각의 주파수의 전송을 위한 시간은 고정되며, 각각의 주파수에서 소산되도록 선택된 파워는 동일하며, (예를 들면, 높은 파워에서 가열하는 것과 dpl과 적어도 동일한 ep(f)를 가지는 다수의 주파수들을 사용하는 것 사이의 균형에 근거하여) dpl이 되도록 선택된다. 보여질 수 있는 바와 같이, ep(f)<dpl을 가지는 몇몇의 주파수들이 전송되지 않으며, 얼마간의 주파수들을 제외한 모든 주파수들이 이들의 ep(f) 아래에서 전송된다. 시간 조절 방법을 나타내는 도 4b에서, 대부분의 주파수들은 ep(f)>mpl을 가지는 것들을 제외하고, 각각의 ep(f)에서 전송된다. 도 4b에서 dpl을 나타내는 선은 도 4a에 나타나는 동일한 dpl 선을 보여주며 오직 두 그래프들 사이의 비교를 위해 제공된다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따라, 각각의 사이클에서 나타나는 주파수들을 선택하는 예시적인 시나리오이다. 이 예에서, 각각의 주파수당 할당된 시간은 각각의 듀티 사이클에서 고정되며, 조절은 어떤 주파수가 어떤 듀티 사이클에서 나타나는지를 결정함으로써 달성된다. 이와 같은 조절은 각각의 주파수에서 전송되는 원하는 퍼센트의 에너지를 고려한다. 특정 주파수가 이의 최대 에너지의 100 퍼센트를 제공하기 위해 모든 듀티 사이클들에서 나타날 수 있지만 다른 주파수는 이의 최대 에너지 출력의 일부분(위에서 언급된 예에서 3분의 1)을 달성하기 위해 복수의 듀티 사이클들로부터 하나(예를 들면, 3 중의 1)에 나타날 수 있다. 만약 하나의 주파수를 전송하지 않도록 선택하거나 몇몇의 사이클들에 대해 이의 전체 파워보다 낮은 것만을 전송하도록 선택한다면, 증가된 정밀도가 달성될 수 있다. 박스 51에서, 적재물은 듀티 사이클에서 주파수들의 시퀀스를 사용하여, UHF 또는 마이크로파 방사에 의해 조사된다. 박스 52에서, 소산 정보는 적재물로부터 획득된다. 박스 53에서, 에너지 수준들은 적재물에 대한 각각의 소산 수준들과 원하는 에너지 소산 패턴에 근거하여 현재 듀티 사이클에 참여하는 각각의 주파수에 대해 선택된다. 박스 54에서, 듀티 사이클은 듀티 사이클에서 발생하는 주파수들을 변경함으로써 변경된다. 박스 5에서, 적재물은 변경된 듀티 사이클에 따라 조사되며, 이 다음에는 새로운 라운드의 듀티 사이클 변경인 박스 51이 다시 계속될 수 있다. 원하는 에너지 소산은 미리 선택된 에너지 소산 정보로부터 획득된다.
다른 예에서, 파워가 멀티 주파수 펄스들로서 제공되며, 각각의 펄스는 복수의 주파수들에 파워를 포함하며; 각각의 펄스에서 주파수들 및/또는 하나의 펄스에서 하나의 주파수에 대한 파워의 진폭은 원하는 평균 파워를 인가하도록 선택될 수 있다.
위에서 소개된 몇몇의 개념들로 되돌아 가면, 특정 실시예들에서, 적어도 하나의 프로세서는 복수의 주파수들 또는 MSE들 각각에서 물체에 의해 흡수 가능한 에너지를 가리키는 값을 결정하도록 구성될 수 있다는 것을 주목해야 한다(MSE 개념은 아래에서 더 상세하게 설명될 것이다). 이는 프로세서 또는 프로세서와 관련된 메모리를 미리 프로그래밍함으로써, 및/또는 이의 흡수 가능한 에너지 특성을 결정하기 위해 에너지 인가 영역에서 물체를 시험함으로써 하나 이상의 룩업 테이블들을 사용하여 일어날 수 있다. 이와 같은 시험을 행하는 하나의 예시적인 방법은 스윕 또는 스캔을 통하는 것이다.
여기에서 사용되는 바와 같이, "스윕"이라는 단어는, 예를 들면, 둘 이상의 주파수 또는 MSE의 시간에 걸친 전송을 포함할 수 있다. 예를 들면, 스윕은 인접한 주파수 또는 MSE 대역에서 다수의 주파수들 또는 MSE들의 순차적인 전송; 둘 이상의 인접하지 않는 주파수 또는 MSE 대역에서 다수의 주파수들 또는 MSE들의 순차적인 전송; 개별적인 인접하지 않는 주파수들 또는 MSE들의 순차적인 전송; 및/또는 원하는 주파수(또는 MSE)/파워 분광 내용을 가지는 합성 펄스들(즉, 시간의 합성된 펄스)의 전송을 포함할 수 있다. 따라서, 주파수 또는 MSE 스위핑 과정 중에, 적어도 하나의 프로세서는 다양한 주파수들 또는 MSE들에서 에너지 인가 영역(90)에 전자기 에너지를 순차적으로 전송하고, 도 6에 도시되는 바와 같이 물체 또는 적재물(110)에 의해 흡수 가능한 에너지의 지표로서 기능을 하는 피드백을 수신하기 위해 적어도 하나의 안테나에 공급되는 에너지를 조절할 수 있다. 본 발명은 물체에서 에너지 흡수를 가리키는 피드백의 임의의 특정한 측정에 한정되지 않지만, 다양한 예시적인 지시 값들이 아래에서 논의된다.
스위핑 과정 중에, 전자기 에너지 인가 서브시스템(96)이 (예를 들면, 공급장치들 또는 안테나들(14)을 포함하는) 안테나(들)(102)에서 반사되고/반사되거나 커플링되는 전자기 에너지를 받아들이고, 도 6에 도시된 바와 같이, 인터페이스(130)를 통해 서브시스템(92)으로 측정된 에너지 정보를 다시 통신하기 위해 조절될 수 있다. 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수 있는 서브시스템(92)은 그런 다음에 수신된 정보에 근거하여 복수의 주파수들 또는 MSE들 각각에서 물체(110)에 의해 흡수 가능한 에너지를 가리키는 값을 결정할 수 있다. 현재 개시된 실시예들과 일치하게, 흡수 가능한 에너지를 가리키는 값은 복수의 주파수들 또는 MSE들 각각과 관련된 ("DR"로 여기에서 언급되는) 소산 비율일 수 있다. 여기에서 언급된 바와 같이, 또한 "흡수 효율" 또는 "파워 효율"로 알려진 "소산 비율"은 물체(110)에 의해 흡수된 전자기 에너지와 전자기 에너지 인가 영역(90)으로 공급된 전자기 에너지 사이의 비율로서 정의될 수 있다.
물체에 의해 소산될 수 있거나 흡수될 수 있는 에너지는 "흡수 가능한 에너지"로서 여기에서 언급된다. 흡수 가능한 에너지는 에너지를 흡수하는 물체의 용량 또는 에너지가 주어진 물체에서 소산되게 하는 장치의 성능의 지표일 수 있다. 몇몇의 현재 개시된 실시예들에서, 흡수 가능한 에너지는 적어도 하나의 안테나에 공급된 최대 입사 에너지와 소산 비율의 곱으로 계산될 수 있다. 반사된 에너지(즉, 흡수되거나 전송되지 않은 에너지)는, 예를 들면, 물체 또는 다른 적재물에 의해 흡수된 에너지를 가리키는 값일 수 있다. 다른 예로서, 프로세서는 반사되는 입사 에너지의 부분과 전송되는 부분에 근거하여 흡수 가능한 에너지를 계산하거나 추정할 수 있다. 이런 추정 또는 계산은 흡수된 에너지를 가리키는 값으로서 기능을 할 수 있다.
주파수 또는 MSE 스윕 중에, 예를 들면, 적어도 하나의 프로세서는 에너지가 일련의 주파수들 또는 MSE들에서 물체에 순차적으로 공급되도록 전자기 에너지의 발생원을 제어하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 프로세서는 그런 다음에 각각의 주파수 또는 MSE에서 반사된 에너지를 가리키는 신호, 및 선택적으로 또한 다른 안테나들에 전송된 에너지를 가리키는 신호를 수신할 수 있다. 안테나에 공급되는 알려진 양의 입사 에너지와 반사되고/반사되거나 전송되는 알려진 양의 에너지를 사용하여(즉, 그에 의해 각각의 주파수 또는 MSE에서 흡수된 양을 가리키는), 흡수 가능한 에너지 지표가 계산되거나 추정될 수 있다. 또는, 프로세서는 단순히 흡수 가능한 에너지를 가리키는 값으로서 반사의 지표에 좌우될 수 있다.
흡수 가능한 에너지는 또한 물체가 위치하는 에너지 인가 영역의 구조들에 의해 소산될 수 있는 에너지를 포함할 수 있다. 금속성 또는 도전성 재료(예를 들면, 공동 벽들 또는 공동 내에 있는 요소들)의 흡수가 (또한 "Q 인자"로서 알려진) 큰 품질 인자에 의해 특징지어지기 때문에, 이와 같은 주파수들 또는 MSE들이 도전성 재료에 커플링되는 것으로서 확인될 수 있으며, 때때로, 이와 같은 하위 대역들에서 에너지를 전송하지 않도록 선택될 수 있다. 이런 경우에, 공동 벽들에서 흡수되는 전자기 에너지의 양은 대체로 작을 수 있으며, 그에 따라 물체에 흡수되는 전자기 에너지의 양은 흡수 가능한 에너지의 양과 대체로 동일할 수 있다.
현재 개시된 실시예들에서, 소산 비율은 다음의 공식을 사용하여 계산될 수 있다:
Figure pat00014
여기서, Pin은 안테나들(102)에 의해 영역(90)으로 공급된 전자기 에너지를 나타내며, Prf는 트랜스미터들로 기능을 하는 이런 안테나들에서 반사된/귀환된 전자기 에너지를 나타내며, Pcp는 리시버들로 기능을 하는 이런 안테나들에 커플링되는 전자기 에너지를 나타낸다. DR은 0과 1 사이의 값일 수 있으며, 현재 개시된 실시예들에서, 퍼센트 수에 의해 나타낼 수 있다.
예를 들면, 안테나들(1, 2, 및 3)을 포함하는 세 개 안테나 시스템에서, 서브시스템(92)은 스윕 중에 측정된 파워 정보에 근거하여 입력 반사 계수들(S11, S22, 및 S33)과 전송 계수들(S12=S21, S13=S31, S23=S32)을 결정하도록 구성될 수 있다. 따라서, 안테나(1)에 상응하는 소산 비율(DR)이 다음의 공식에 따라, 이런 계수들에 근거하여 결정될 수 있다:
Figure pat00015
특정한 물체(110)에 대해, 소산 비율은 공급된 전자기 에너지의 주파수 또는 MSE의 함수로서 변경될 수 있다. 따라서, 소산 비율 스펙트럼은 각각의 주파수들 또는 MSE들에 대하여 각각의 주파수 또는 MSE와 관련된 소산 비율을 선도로 나타냄으로써 생성될 수 있다. 예시적인 소산 비율(효율) 스펙트럼들(210 및 250)이 도 7과 도 8에 각각 도시된다. 도 7은 주파수들을 도시하며 도 8은 높은 소산 비율과 낮은 소산 비율 모두에 상응하는 MSE들을 도시한다. 둘 모두는 다른 것들보다 더 넓은 소산 비율 피크들을 도시한다.
도 8은 변조 공간 요소들(MSE들)의 범위에 대한 소산 비율 스펙트럼(250)을 도시한다. 스펙트럼(250)은 MSE들의 특정한 범위에 대한 소산 비율들(DR)을 선도로 나타낸다. 스펙트럼(250)은 주변 영역들보다 더 높은, 국부 피크(254)와 같은 특정 영역들을 포함할 수 있다. 국부 피크(254)는 더 높은 퍼센트의 파워가 상응하는 MSE 또는 MSE들의 범위에서 소산되는 것을 가리킬 수 있다. 곡선(225)은 복수의 MSE들에 걸친 원하는 수준의 에너지 소산을 나타낼 수 있다. 소산 비율 스펙트럼(250)에 포함되는 정보에 근거하여, 에너지가 인가되는 파워 및/또는 에너지가 다양한 MSE들에서 인가되는 지속 시간이 원하는 에너지 소산 수준(225)을 실질적으로 획득하기 위해 결정될 수 있다.
도 7로 되돌아가면, 곡선(210)은 주파수들의 범위에 걸친 소산 비율 값들의 스펙트럼을 나타낸다. 이런 정보를 사용하여, 원하는 파워 수준이 원하는 에너지 인가 프로필을 획득하기 위해 이런 범위 내에 있는 복수의 주파수들 각각에서 제공될 수 있다. 곡선(220)은 주파수 대역에 걸쳐 인가되는 파워 수준을 나타낸다. 파워 수준은 소산 비율 곡선(210)에 대체로 반비례한다는 것이 보여질 수 있다. 도 7에 도시된 예에서, 400 W는 전송하는데 이용 가능한 최대 파워를 나타낸다.
다른 예시적인 실시예에 따르면, 적어도 하나의 프로세서는 제1 주파수 또는 MSE에서 전송 안테나에서 제1 양의 입사 에너지를 측정하기 위해 서브시스템(96)(도 6)을 조정하고; 제1 양의 입사 에너지의 결과로서 전송 안테나에서 반사되는 제2 양의 에너지를 측정하고; 제1 양의 입사 에너지의 결과로서 수신 안테나에 전송되는 제3 양의 에너지를 측정하며; 제1 양, 제2 양, 및 제3 양에 근거하여 소산 비율을 결정하도록 구성될 수 있다. 예로서, 적어도 하나의 프로세서는 제1 주파수 또는 MSE에서 트랜스미터로서 실행되는 제1 안테나(102)에서 제1 양의 입사 에너지를 측정하고, 제1 양의 입사 에너지의 결과로서 제1 안테나(102)에서 반사되는 제2 양의 에너지를 측정하고, 제1 양의 입사 에너지의 결과로서 리시버로서 실행되는 적어도 하나의 제2 안테나(102)에 전송되는 제3 양의 에너지를 측정하며, 제1 양, 제2 양, 및 제3 양에 근거하여 소산 비율을 결정하도록 구성될 수 있다.
흡수 가능한 에너지를 가리키는 값은 주어진 주파수에서 서브시스템(96)과 관련된 파워 증폭기와 관련된 최대 입사 에너지를 더 포함할 수 있다. 여기에서 언급된 바와 같이, "최대 입사 에너지"는 주어진 기간에 걸쳐 주어진 주파수 또는 MSE에서 안테나에 제공될 수 있는 최대 파워로서 정의될 수 있다. 따라서, 흡수 가능한 에너지를 가리키는 하나의 대체 값은 최대 입사 에너지와 소산 비율의 곱일 수 있다. 이들이 바로 프로세서를 사용하여 실행되는 제어 스킴들의 일부분으로서 단독으로 또는 함께 사용될 수 있는 흡수 가능한 에너지를 가리킬 수 있는 값들의 두 가지의 예이다. 흡수 가능한 에너지의 대체 지표가 사용되는 구조와 인가에 따라, 사용될 수 있다.
특정 실시예들에서, 프로세서는 또한 에너지가 복수의 주파수들 또는 MSE들의 적어도 하나의 서브세트에서 적어도 하나의 방사 요소에 공급되는 것을 야기하도록 구성될 수 있으며, 여기서 주파수들 또는 MSE들의 서브세트 각각에서 이런 영역에 전송되는 에너지는 각각의 주파수 또는 MSE에서 흡수 가능한 에너지 값의 함수일 수 있다. 예를 들면, 주파수들 또는 MSE들의 서브세트 각각에서 적어도 하나의 안테나(102)에 공급된 에너지는 각각의 주파수 또는 MSE에서 흡수 가능한 에너지 값의 함수로서(예를 들면, 소산 비율, 최대 입사 에너지, 소산 비율과 최대 입사 에너지의 조합, 또는 몇몇의 다른 지표의 함수로서) 결정될 수 있다. 몇몇의 현재 개시된 실시예들에서, 이는 주파수 또는 MSE 스윕 중에 획득된 흡수 가능한 에너지 피드백의 결과로서 일어날 수 있다. 즉, 이런 흡수 가능한 에너지 정보를 사용하여, 적어도 하나의 프로세서는 특정한 주파수 또는 MSE에서의 에너지가 몇몇의 방식으로 이런 주파수 또는 MSE에서의 흡수 가능한 에너지의 지표의 함수일 수 있도록 각각의 주파수 또는 MSE에서 공급되는 에너지를 조절할 수 있다. 함수적 상관 관계는 인가에 따라 바뀔 수 있다. 흡수 가능한 에너지가 상대적으로 높은 몇몇의 인가들에 대해, 적어도 하나의 프로세서가 방출된 주파수들 또는 MSE들 각각에서 에너지의 상대적으로 낮은 공급을 야기하는 기능을 실행하게 하기 위한 요구가 있을 수 있다. 이는, 예를 들면, 더 많은 균일한 에너지 분포 프로필이 물체(110)에 걸쳐 요구될 때 바람직할 수 있다.
다른 인가들에 대해, 프로세서가 에너지의 상대적으로 높은 공급을 야기하는 기능을 실행하게 하기 위한 요구가 있을 수 있다. 이는 더 높은 흡수 가능한 에너지 프로필들을 가지는 물체의 특정한 영역들을 목표로 하는 것이 바람직할 수 있다. 또 다른 인가들에 대해, 물체(110)의 알려지거나 추측되는 에너지 흡수 프로필로 공급되는 에너지의 양을 원하는 대로 만드는 것이 바람직할 수 있다. 여전히 다른 인가들에서, 동적 알고리즘 또는 룩업 테이블이 적어도 하나의 흡수 가능한 에너지의 함수 및 아마도 하나 이상의 다른 변수들 또는 특성들로서 인가되는 에너지를 변경하는데 인가될 수 있다. 이들은 주파수들 또는 MSE들의 서브세트 각각에서 이런 영역으로 전송된 에너지가 어떻게 각각의 주파수 또는 MSE에서 흡수 가능한 에너지 값의 함수일 수 있는지의 오직 몇몇의 예들이다. 본 발명은 어떤 특정한 스킴에 한정되지 않으며, 오히려 흡수 가능한 에너지의 지표를 고려함으로써 공급되는 에너지를 제어하기 위한 임의의 기법을 포함할 수 있다.
특정 실시예들에서, 주파수들 또는 MSE들의 서브세트 각각에서 적어도 하나의 방사 요소에 공급되는 에너지는 에너지가 공급되는 주파수 또는 MSE 이외의 복수의 주파수들 또는 MSE들에서 흡수 가능한 에너지 값들의 함수일 수 있다. 예를 들면, 몇몇의 현재 개시된 실시예들에서, 문제가 되는 주파수 또는 MSE 주위의 "이웃" 주파수들 또는 MSE들의 범위에서 소산 비율들은 공급되는 에너지의 양을 결정하는데 사용될 수 있다. 몇몇의 현재 개시된 실시예들에서, (예를 들면, 금속성 재료들과 관련될 수 있는) 극도로 낮은 소산 비율들과 관련된 특정 주파수들 또는 MSE들을 제외한 전체 작동 대역이 결정에 사용될 수 있다.
특정 실시예들에서, 프로세서는 에너지가 복수의 주파수들 또는 MSE들의 적어도 하나의 서브세트에서 적어도 하나의 방사 요소에 공급되게 하도록 구성될 수 있으며, 여기서 주파수들 또는 MSE들의 서브세트 각각에서 이런 영역에 전송되는 에너지는 주파수 또는 MSE 각각에서 흡수 가능한 에너지 값에 반비례한다. 이와 같은 반비례 관계는 일반적인 경향을 수반할 수 있으며 -특정한 주파수 또는 MSE 서브세트(즉, 하나 이상의 주파수들 또는 MSE들)에서 흡수 가능한 에너지의 지표가 상대적으로 높은 경향이 있을 때, 이런 주파수 또는 MSE 서브세트에 있는 실제 입사 에너지는 상대적으로 낮을 수 있다. 그리고, 특정한 주파수 또는 MSE 서브세트에서의 흡수 가능한 에너지의 지표가 상대적으로 낮은 경향이 있을 때, 입사 에너지는 상대적으로 높을 수 있다.
반비례 관계는 훨씬 더 가깝게 상관될 수 있다. 예를 들면, 몇몇의 현재 개시된 실시예들에서, 전송된 에너지는 흡수 가능한 에너지 값(즉, 물체(110)에 의해 흡수 가능한 에너지)과 이의 곱이 인가되는 주파수들 또는 MSE들에 걸쳐 대체로 일정하도록 설정될 수 있다. 어느 경우에도, 전송된 에너지의 선도(plot)는 일반적으로 흡수를 가리키는 값의 역상(reverse image)으로서 나타날 수 있다(예를 들면, 소산 비율 또는 소산 비율과 각각의 전송된 주파수에서 이용 가능한 최대 입사 파워의 곱). 예를 들면, 도 7은 현재 개시된 실시예들에 따라 구성되고 작동되는 장치의 작동 중에 취해진 소산 비율 스펙트럼(210)(점선)과 상응하는 입사 파워 스펙트럼(220)(실선)의 선도로 나타낸 예를 제공한다. 도 7에 도시된 선도들은 약 400 와트의 최대 입사 파워를 가지는 오븐을 사용하여 얻어졌으며, 여기서 100 그램의 잘게 썰린 소고기 덩어리가 배치되었다. 800 MHz와 1 GHz 사이의 주파수들의 범위가 스위핑되었으며, 에너지는 에너지의 본질적으로 균일한 소산이 소고기 덩어리에서 야기되도록 스윕에 근거하여 공급되었다.
특정 실시예들에서, 적어도 하나의 프로세서는, 공급된 에너지가 주파수들 또는 MSE들의 범위에 걸쳐 흡수 가능한 에너지 값에 대응하여 선도로 나타낼 때 두 개의 선도들이 서로를 거울 상으로 반영하는 경향이 있게 하기 위해, 공급되는 에너지를 조절하도록 구성될 수 있다. 몇몇의 현재 개시된 실시예들에서, 두 개의 선도들은 서로의 거울 상들일 수 있다. 몇몇의 현재 개시된 실시예들에서, 두 개의 선도들은 서로를 거울 상으로 정확하게 반영하지 않을 수 있으며, 오히려, 일반적으로 반대 경사 방향들을 가질 수 있으며, 즉 특정한 주파수 또는 MSE에 상응하는 값이 하나의 선도에서 상대적으로 높을 때, 다른 선도에 있는 특정한 주파수 또는 MSE에 상응하는 값은 상대적으로 낮을 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 전송된 에너지(예를 들면, 입사 파워 스펙트럼(220))의 선도와 흡수 가능한 에너지 값들(예를 들면, 소산 비율 스펙트럼(210))의 선도 사이의 관계는 비교될 수 있으며, 그 결과로 전송된 에너지 곡선이 이런 곡선의 적어도 한 부분에 대해 증가될 때, 흡수 가능한 에너지 곡선이 동일한 부분에 대해 감소될 것이다. 추가적으로, 흡수 가능한 에너지 곡선이 곡선의 적어도 한 부분에 대해 증가될 때, 전송된 에너지 곡선은 동일한 부분에 대해 감소될 것이다. 예를 들면, 도 7에서, 입사 파워 스펙트럼(220)은 900 Hz 내지 920 Hz의 주파수 범위에 걸쳐 증가되지만, 소산 비율 스펙트럼(210)은 이 주파수 범위에 걸쳐 감소된다. 때때로, 전송된 에너지의 곡선은 최대 값에 도달할 수 있으며, 이는 최대 값의 위에서 증가되지 않을 수 있고, 이런 경우에 수평의 영역(또는 거의 수평의 영역)이 이런 부분에서의 흡수 가능한 에너지 곡선에 관계없이 전송 곡선에서 관찰될 수 있다. 예를 들면, 도 7에서, 입사 파워가 400 W의 최대 값에 도달할 때, 입사 파워는 소산 비율의 변동에 관계없이 대체로 일정하게 유지된다.
몇몇의 예시적인 스킴들이 물체(110)에서 더 공간적으로 균일한 에너지 흡수에 이르게 할 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "공간적인 균일성"은 에너지 인가를 위한 표적이 되는 물체 또는 물체의 일부분(예를 들면, 선택된 부분)에 걸쳐 에너지 흡수(즉, 소산된 에너지)가 대체로 일정한 상태를 가리킨다. 물체의 상이한 위치들에서 소산된 에너지의 변동이 한계 값보다 낮다면, 에너지 흡수는 "대체로 일정한 것으로" 간주된다. 예를 들면, 편차가 소산된 에너지의 분포에 근거하여 계산될 수 있으며, 만약 편차가 50%보다 작다면, 흡수 가능한 에너지는 "대체로 일정한 것으로" 간주된다. 많은 경우에, 공간적으로 균일한 에너지 흡수가 공간적으로 균일한 온도 증가를 초래할 수 있기 때문에, 몇몇의 현재 개시된 실시예들과 일치되게, "공간적인 균일성"은 또한 에너지 인가를 위한 표적이 되는 물체 또는 물체의 일부분에 걸친 온도 증가가 대체로 일정한 상태를 가리킬 수 있다. 온도 증가는 영역(90)에 있는 온도 센서와 같은 감지 장치에 의해 측정될 수 있다.
물체 또는 물체의 일부분에서 대체로 일정한 에너지 흡수를 획득하거나 이에 근접하기 위해, 제어기(101)는, 흡수 가능한 에너지 값의 함수로서 주파수 또는 MSE 각각에서 공급된 파워의 양을 변경하면서, 에너지가 주파수 또는 MSE 각각에서 안테나들(102)에 공급되는 시간의 양을 대체로 일정하게 유지하도록 구성될 수 있다.
특정 상황들에서, 흡수 가능한 에너지 값이 특정한 주파수, 주파수들, MSE, 또는 MSE들에 대해 미리 결정된 한계값의 아래에 있을 때, 각각의 주파수 또는 MSE에서 흡수의 균일성을 달성하는 것이 불가능할 수 있다. 이와 같은 예들에서, 몇몇의 현재 개시된 실시예들과 일치되게, 제어기(101)는 에너지가 장치의 최대 파워 수준과 대체로 동일한 파워 수준에서 이런 특정한 주파수, 주파수들, MSE, 또는 MSE들에 대해 안테나로 공급되게 하도록 구성될 수 있다. 그 대신으로, 몇몇의 다른 실시예들과 일치되게, 제어기(101)는 증폭기가 이런 특정한 주파수, 주파수들, MSE, 또는 MSE들에서 에너지를 전혀 공급하지 않도록 구성될 수 있다. 때때로, 만약 증폭기가 균일한 전송된 에너지 수준과 비교하여 적어도 한계값 퍼센트의 에너지를 물체에 공급할 수만 있다면(예를 들면, 50% 이상 또는 심지어 80% 이상), 증폭기의 최대 파워 수준과 대체로 동일한 파워 수준에서 에너지를 공급하도록 결정될 수 있다. 때때로, 예를 들면, 장치가 과도한 파워를 흡수하는 것으로부터 보호하기 위해, 만약 반사된 에너지가 미리 결정된 한계값의 아래에 있기만 하면, 증폭기의 최대 파워 수준과 대체로 동일한 파워 수준에서 에너지를 공급하도록 결정될 수 있다. 예를 들면, 반사된 에너지가 유도되는 더미(dummy) 적재물의 온도, 또는 더미 적재물과 주변 사이의 온도 차이에 근거하여 결정될 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 프로세서는 더미 적재물에 의해 반사된 에너지 또는 흡수된 에너지를 제어하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 만약 흡수 가능한 에너지 값이 미리 결정된 한계값을 초과한다면, 제어기(101)는 안테나가 이 안테나의 최대 파워 수준보다 낮은 파워 수준에서 에너지를 공급하게 하도록 구성될 수 있다.
대체 스킴에서, 균일한 흡수는 대체로 일정한 수준으로 인가되는 파워를 유지하면서 에너지 전송의 지속 시간을 변경함으로써 달성될 수 있다. 다시 말하면, 더 낮은 흡수 가능한 에너지 값들을 보여주는 주파수들에 대해, 에너지 인가의 지속 시간은 더 높은 흡수 값들을 보여주는 주파수들 또는 MSE들에 대한 지속 시간보다 더 길 수 있다. 이런 방식에서, 다수의 주파수들 또는 MSE들에 공급된 파워의 양은 대체로 일정할 수 있지만, 에너지가 공급되는 시간의 양은 특정한 주파수 또는 MSE에서 흡수 가능한 에너지 값에 따라 변경된다.
특정 실시예들에서, 적어도 하나의 안테나는 복수의 안테나들을 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 프로세서는 에너지가 별개의 위상들을 가지는 파들을 사용하여 복수의 안테나들에 공급되게 하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 안테나(102)는 어레이를 형성하는 복수의 안테나들을 포함하는 위상 어레이 안테나일 수 있다. 에너지는 상이한 위상에 있는 전자기 파들로 각각의 안테나에 공급될 수 있다. 위상들은 위상 어레이의 기하학적 구조와 매칭되도록 조절될 수 있다. 몇몇의 현재 개시된 실시예들에서, 적어도 하나의 프로세서는 각각의 안테나의 위상을 동적으로 그리고 독립적으로 제어하도록 구성될 수 있다. 위상 어레이 안테나가 사용될 때, 안테나에 공급되는 에너지는 어레이에 있는 각각의 안테나들에 공급되는 에너지의 합계일 수 있다.
흡수 가능한 에너지가 인가에 따라 물체 온도를 포함하는 많은 인자들에 근거하여 변경될 수 있기 때문에, 흡수 가능한 에너지 값들을 규칙적으로 업데이트하고 그 후에 업데이트된 흡수 값들에 근거하여 에너지 인가를 조절하는 것이 유리할 수 있다. 이런 업데이트들은 일초에 여러 번 일어날 수 있거나, 인가에 따라, 수초 또는 더 긴 시간마다 일어날 수 있다. 일반적인 원리로서, 더 빈번한 업데이트들은 에너지 흡수의 균일성을 증가시킬 수 있다.
몇몇의 현재 개시된 실시예들에 따르면, 제어기는 에너지가 공급되는 주파수의 함수로서 안테나로부터 공급되는 에너지를 조절하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 스윕 또는 에너지 흡수의 몇몇의 다른 활성 지표가 사용되는지에 관계없이, 특정 주파수들 또는 MSE들이 에너지 인가를 위한 표적이 되거나 회피될 수 있다. 즉, 흡수 수준이 미리 결정된 한계값의 아래로 떨어지는 경우와 같이, 제어기(101)가 모두 회피하는 주파수들 또는 MSE들이 있을 수 있다. 예를 들면, 금속들은 전자기 에너지의 불량한 흡수체들이 되는 경향이 있으며, 그에 따라 금속들과 관련되는 특정 주파수들 또는 MSE들은 낮은 흡수 지표 값들을 보일 것이다. 이와 같은 경우들에서, 금속들은 알려진 프로필에 맞추질 수 있으며, 관련된 주파수들이 회피될 수 있다. 또는, 흡수 지표 값이 동적으로 결정될 수 있으며, 흡수 지표 값이 미리 결정된 한계의 아래에 있을 때, 제어기(101)는 안테나(102)가 이후에 이와 같은 주파수들에서 전자기 에너지를 공급하는 것을 방지할 수 있다. 그 대신으로, 만약 물체의 부분들에만 에너지를 인가하는 것이 바람직하다면, 에너지는 만약 관련된 주파수 또는 MSE 한계값들이 알려지거나 동적으로 결정된다면 이런 부분들을 표적으로 할 수 있다. 본 발명의 다른 양상에 따르면, 적어도 하나의 프로세서는 각각의 주파수 또는 MSE에서 원하는 에너지 흡수 수준을 목표로 하기 위해 복수의 주파수들 또는 MSE들 각각에서 원하는 에너지 흡수 수준을 결정하고 각각의 주파수 또는 MSE에서 안테나로부터 공급되는 에너지를 조절하도록 구성될 수 있다. 앞서 논의된 바와 같은 에에 대해, 제어기(101)는 주파수들 또는 MSE들의 범위에 걸쳐 대체로 균일한 에너지 흡수를 획득하거나 이에 근접하기 위해 각각의 주파수 또는 MSE에서 원하는 에너지 흡수 수준을 목표로 하도록 구성될 수 있다. 그 대신으로, 제어기(101)는 균일한 에너지 흡수를 회피하거나, 물체(110)의 오직 일부분에서 대체로 균일한 흡수를 획득하기 위해 계산되는, 물체(110)에 걸친 에너지 흡수 프로필을 목표로 하도록 구성될 수 있다.
변조 공간(MS) 및 변조 공간 요소들(MSE들)
위에서 설명된 바와 같이, 몇몇의 현재 개시된 실시예들은 적재물에서 원하는 가열 패턴을 달성하도록 구성될 수 있다. 이와 같은 적재물은 다수의 물체들, 재료의 하나 이상의 상이한 상들, 및/또는 상이한 재료 조성물들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 주파수들 또는 MSE들의 범위에 걸쳐 적재물을 스캐닝함으로써, 소산 비율이 각각의 주파수에 대해 결정될 수 있다. 소산 비율 정보를 사용하여, 제어기(101)는 각각의 주파수(또는 MSE)에서 원하는 에너지 흡수 수준을 목표로 하도록 구성될 수 있다. 일 예시적인 실시예에서, 각각의 MSE에서 공급되는 파워의 수준은 더 낮은 파워 수준들이 높은 소산 비율들을 보이는 MSE들에서 공급되고 더 높은 파워 수준들이 낮은 소산 비율들을 보이는 MSE들에서 공급되도록 제어될 수 있다. 제어기(101)는 또한 고정된 파워가 특정한 주파수에서 공급되는 시간의 양을 변경할 수 있다. 예를 들면, 특정 파워 수준이 높은 소산 비율들을 보이는 MSE들에서 상대적으로 짧은 기간에 걸쳐 인가될 수 있으며, 동일한 파워 수준이 더 낮은 소산 비율들을 보이는 MSE들에서 더 긴 기간에 걸쳐 인가될 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 파워 수준과 지속 시간들은 또한 원하는 에너지 전송 프로필을 달성하도록 모두 제어될 수 있다. 예를 들면, 더 낮은 파워 수준과 더 짧은 인가 시간 양쪽 모두는 높은 소산 비율들을 가지는 MSE들에서 사용될 수 있으며, 높은 파워 수준과 더 긴 인가 시간 양쪽 모두는 더 낮은 소산 비율들을 가지는 MSE들에서 사용될 수 있다. 이와 같은 실시예들은 주파수들의 범위에 걸쳐 대체로 균일한 에너지 흡수를 획득하거나 이에 근접할 수 있으며, 특정한 예시적인 실시예들에서, 적재물은 균일하게 또는 다른 원하는 가열 프로필에 따라 가열될 수 있다.
그러나, 현재 개시된 실시예들은 스윕 내의 주파수들에서 지속 시간들을 변경하는 중의 (고정되거나 변경 가능한) 주파수 스위핑과 파워 인가의 개념에 한정되지 않는다. 오히려, 현재 개시된 실시예들과 일치하는 에너지 전송이 적재물 또는 적재물의 일부분으로의 에너지 전송에 영향을 끼칠 가능성을 가지는 임의의 매개변수들을 제어함으로써 더 폭넓게 달성될 수 있다. 주파수는 적재물 또는 적재물의 일부분에 의한 에너지 흡수에 영향을 끼치는데 사용될 수 있는 매개변수의 오직 일 예이다.
에너지 인가 영역에서의 전자기 파들은 특정 필드 패턴을 보여줄 수 있다. "필드 패턴"은, 예를 들면, 에너지 인가 영역에서 전기장 세기 분포의 진폭에 의해 특징지어지는 전자기 필드 형태를 가리킬 수 있다. 일반적으로, 전자기 필드 세기는 시간에 따라 변하며 공간에 따라 변할 수 있다. 즉, 필드 세기는 상이한 공간적인 위치들에서 다를 뿐만 아니라, 공간의 주어진 위치에 대해, 필드 세기가 시간에 따라 변경될 수 있거나 종종 사인 곡선의 방식으로 진동할 수 있다. 그러므로, 상이한 공간적인 위치들에서, 필드 세기들은 동시에 이들의 최대 값들(즉, 이들의 최대 진폭 값들)에 도달하지 않을 수 있다. 주어진 위치에서의 필드 세기 진폭이 전자기 파워 밀도 및 에너지 전송 능력과 같은 전자기 필드에 관한 정보를 드러내기 때문에, 여기에서 언급된 필드 패턴은 하나 이상의 공간적인 위치들에서 필드 세기의 진폭을 나타내는 프로필을 포함할 수 있다. 이와 같은 필드 세기 진폭 프로필은 이런 영역에서 주어진 시간에 순간적인 필드 세기 분포의 스냅샷과 동일할 수 있거나 상이할 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "진폭"이라는 용어는 "크기"와 상호 교환될 수 있다.
필드 패턴은 전자기 에너지를 에너지 인가 영역에 인가함으로써 여기될 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "여기되는(excited)"이라는 용어는 "발생되는(generated)", "생성되는(created)", 및 "인가되는(applied)"과 상호 교환될 수 있다. 일반적으로, 에너지 인가 영역의 필드 패턴은 불균등(즉, 불균일)할 수 있다. 즉, 필드 패턴은 상대적으로 높은 진폭들의 필드 세기를 가지는 영역들 및 상대적으로 낮은 진폭들의 필드 세기를 가지는 다른 영역들을 포함할 수 있다. 에너지 전송의 속도는 필드 세기의 진폭에 좌우될 수 있다. 예를 들면, 에너지 전송은 더 낮은 진폭의 필드 세기를 가지는 영역들에서보다 더 높은 진폭의 필드 세기를 가지는 영역들에서 더 빠르게 일어날 수 있다. 여기에 사용되는 바와 같이, "에너지 전송"이라는 용어는 "에너지 전달"과 상호 교환될 수 있다.
도 3의 장치는 에너지 인가 영역에서 높은 진폭의 전자기 필드(최대값들과 최소값들) 및 낮은 진폭의 전자기 필드의 분포와 세기를 제어하도록 구성될 수 있으며, 따라서 이런 인가 영역에 있는 임의의 두 개(또는 그 이상)의 주어진 영역들로 에너지의 상이한 목표 양들을 전달한다. 에너지 인가 영역은 모드 공동(modal cavity)일 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "모드 공동"은 "모드 조건"을 충족시키는 공동을 가리킨다. 모드 조건은 에너지 인가 영역에 의해 지지되는 가장 큰 공진 파장과 발생원에 의해 공급되는 전송된 전자기 에너지의 파장 사이의 관계를 가리킨다. 만약 발생원에 의해 공급되는 전송된 전자기 에너지의 파장이 에너지 인가 영역에 의해 지지되는 가장 큰 공진 파장의 약 4분의 1보다 크다면, 모드 조건이 충족된다. 에너지 인가 영역에서 전자기 필드의 분포와 세기의 제어는 (후에 설명되는 바와 같은) "MSE들"의 선택을 통해 일어날 수 있다. MSE의 선택의 선정들은 에너지가 어떻게 에너지 인가 영역의 영역들에 분포되는지에 영향을 줄 수 있다. 모드 조건이 충족되지 않을 때, MSE들의 제어를 통해 원하는 에너지 인가 분포를 달성하는 것이 더 어려울 수 있다.
"변조 공간" 또는 "MS"라는 용어는 에너지 인가 영역에서 필드 패턴에 영향을 끼칠 수 있는 모든 매개변수들 및 이들의 모든 조합들을 집합적으로 가리키는데 사용된다. 몇몇의 실시예들에서, "MS"는 사용될 수 있는 모든 가능한 구성요소들 및 (다른 것들에 대해 절대적이거나 상대적인) 이들의 잠재적인 설정들 및 구성요소들과 관련된 조절 가능한 매개변수들을 포함할 수 있다. 예를 들면, "MS"는 복수의 가변 매개변수들, 안테나들의 수, 이들의 배치 및/또는 배향(만약 변경 가능하다면), 사용 가능한 대역폭, 모든 사용 가능한 주파수들의 세트 및 이들의 임의의 조합들, 파워 설정들(예를 들면 둘 이상의 조사 공급장치들에 동시에 전송되는 상대적인 파워), 시간 설정들, 위상들, 등을 포함할 수 있다.
변조 공간의 에너지 인가 영역 관련 양상들의 예들은 에너지 인가 영역의 치수와 형상 및 에너지 인가 영역이 구성되는 재료들을 포함할 수 있다. 변조 공간의 에너지 발생원 관련 양상들의 예들은 진폭, 주파수, 및 에너지 전송의 위상을 포함할 수 있다. 변조 공간의 방사 요소들 관련 양상들의 예들은 안테나와 같은 구조들의 타입, 수, 크기, 형상, 형태, 배향 및 배치를 포함할 수 있다.
MS와 관련된 각각의 가변 매개변수는 MS 차원(dimension)으로서 언급된다. 예로서, 도 10은 주파수(F), 위상(φ), 및 진폭(A)(예를 들면, 주어진 MSE의 주어진 전자기 필드에 에너지를 제공하는데 함께 사용되는 둘 이상의 공급장치들 사이의 진폭 차이)으로서 지정된 3차원들을 가지는, 3차원 변조 공간(1000)을 도시한다. 즉, MS(1000)에서, 전자기 파들의 임의의 주파수, 위상, 및 진폭은 에너지 전송 중에 조절되지만, 모든 다른 매개변수들은 에너지 전송 중에 미리 결정되고 고정될 수 있다. MS는 오직 하나의 매개변수가 에너지 전송 중에 변경되는 1차원일 수 있다. MS는 또한 둘 이상의 매개변수가 변경되도록 더 높은 차원일 수 있다.
"변조 공간 요소" 또는 "MSE"라는 용어는 MS에서 가변 매개변수들의 값들의 특정한 세트를 가리킬 수 있다. 그러므로, MS는 또한 모든 가능한 MSE들의 집합으로서 간주될 수 있다. 예를 들면, 두 개의 MSE들은 복수의 방사 요소들에 공급되는 에너지의 상대적인 진폭들이 서로 다를 수 있다. 예를 들면, 도 10은 3차원 MS(1000)에 있는 MSE(1001)를 도시한다. MSE(1001)는 특정한 주파수(F(i)), 특정한 위상(φ(i)), 및 특정한 진폭(A(i))을 가질 수 있다. 만약 심지어 이런 MSE 변수들 중의 하나가 변한다면, 새로운 세트가 다른 MSE를 한정한다. 예를 들면, 비록 오직 위상 성분만이 변하더라도, (3 GHz, 30°, 12 V) 및 (3 GHz, 60°, 12 V)는 두 개의 상이한 MSE들이다. 몇몇의 실시예들에서, 순차적으로 스위핑되는 MSE들은 반드시 서로 관련될 필요가 없다. 오히려, 이들의 MSE 변수들은 MSE들 사이에 상당히 다를 수 있다(또는 논리적으로 관련될 수 있다). 몇몇의 실시예들에서, MSE 변수들은 MSE들 사이에 상당히 다르며, 아마도 이들 사이에 논리적인 관계가 없지만, 그러나, 전체적으로, 작동 MSE들의 그룹은 원하는 에너지 인가 목적을 달성할 수 있다.
이런 MS 매개변수들의 상이한 조합들은 에너지 인가 영역에 걸친 상이한 필드 패턴들 및 물체에서 상이한 에너지 분포 패턴에 이르게 할 수 있다. 에너지 인가 영역에서 특정한 필드 패턴을 여기시키기 위해 순차적으로 또는 동시에 실행될 수 있는 복수의 MSE들은 집합적으로 "에너지 전송 스킴”으로 불릴 수 있다. 예를 들면, 에너지 전송 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. 에너지 전송 스킴은 각각의 MSE가 인가되는 시간 또는 각각의 MSE에서 전송된 파워와 같은 추가적인 비MSE(non MSE) 매개변수들을 포함할 수 있다. 거의 무한한 수의 MSE들이 있기 때문에, 거의 무한한 수의 상이한 에너지 전송 스킴들이 있으며, (비록 상이한 MSE들이 때때로 매우 유사하거나 심지어 동일한 필드 패턴들을 야기할 수 있지만) 임의의 주어진 에너지 인가 영역에서 거의 무한한 수의 상이한 필드 패턴들을 초래한다. 물론, 상이한 에너지 전송 스킴들의 수는, 부분적으로, 이용 가능한 MSE들의 수의 함수일 수 있다. 본 발명은, 그의 가장 넓은 의미에서, 임의의 특정한 수의 MSE들 또는 MSE 조합들에 한정되지 않는다. 오히려, 사용될 수 있는 선택 사항들의 수는 의도된 사용, 원하는 제어의 수준, 하드웨어 또는 소프트웨어 정밀도 및 비용과 같은 인자들에 따라, 두 개만큼 적거나 설계자가 요구하는 만큼 많을 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 본 발명의 장치 또는 방법은 명령들을 실행하거나 논리 작동들을 실행시키기 위한 프로세서의 사용을 포함할 수 있다. 프로세서에 의해 실행되는 명령들은, 예를 들면, 프로세서에 미리 로딩될 수 있거나 RAM, ROM, 하드 디스크, 광학 디스크, 자기 매체, 플래시 메모리, 다른 영구적이거나, 고정되거나, 또는 휘발성의 메모리, 또는 명령들을 프로세서에 제공할 수 있는 임의의 다른 메커니즘과 같은 별도의 메모리 유닛에 저장될 수 있다. 프로세서(들)는 특정한 사용을 위해 주문 제작될 수 있거나, 일반적인 용도의 사용을 위해 구성될 수 있으며, 상이한 소프트웨어를 실행함으로써 상이한 기능들을 실행할 수 있다.
만약 둘 이상의 프로세서가 사용된다면, 모두가 유사한 구조를 가질 수 있거나, 이들은 서로 전기적으로 연결되거나 연결이 해제되는 상이한 구조들을 가질 수 있다. 이들은 별도의 회로들이거나 단일 회로로 통합될 수 있다. 둘 이상의 프로세서가 사용될 때, 이들은 독립적으로 또는 협력하여 작동하도록 구성될 수 있다. 이들은 전기적으로, 자기적으로, 광학적으로, 음향적으로, 기계적으로, 무선으로 또는 적어도 하나의 신호가 이들 사이에서 통신되는 것을 허용하는 임의의 다른 방식으로 커플링될 수 있다.
단일 또는 다수의 프로세서들은 발생원을 조정하는 단일 목적을 위해 제공될 수 있다. 그 대신으로, 단일 또는 다수의 프로세서들은 다른 기능들을 제공하는 것에 추가하여 발생원을 조정하는 기능이 제공될 수 있다. 예를 들면, 발생원을 조정하는데 사용되는 동일한 프로세서(들)는 또한 발생원 이외의 구성요소들에 대한 추가적인 제어 기능들을 제공하는 제어 회로에 통합될 수 있다.
본 발명의 몇몇의 실시예들에 따르면, 적어도 하나의 프로세서는 에너지 인가 영역에서 제1 미리 결정된 양의 에너지를 제1 미리 결정된 영역에 전송하고 제2 미리 결정된 양의 에너지를 제2 미리 결정된 영역에 전송하기 위해 발생원을 조정하도록 구성될 수 있으며, 여기서 제1 미리 결정된 양의 에너지는 제2 미리 결정된 양의 에너지와 상이하다. 예를 들면, 높은 진폭의 전자기 필드 세기를 가지는 알려진 영역들(핫 스팟들)을 가지는 필드 패턴들이 선택될 수 있다. 따라서, 에너지 인가 영역에 있는 하나의 영역과 핫 스팟을 정렬함으로써, 미리 결정된 필드 패턴이 제1 미리 결정된 양의 에너지를 제1 미리 결정된 영역에 전송하기 위해 선택될 수 있다. 상이한 핫 스팟을 가지는 다른 필드 패턴이 선택될 때, 이런 제2 필드 패턴은 제2 미리 결정된 영역으로 제2 미리 결정된 양의 에너지의 전송을 초래할 수 있다. 그리고, 또한 아래에서 설명되는 바와 같이, 상이한 MSE들 및/또는 MSE들의 조합들이 상이한 미리 결정된 양들의 에너지를 상이한 미리 결정된 영역들에 전송하기 위해 선택될 수 있다. 어느 경우에도, 인가되는 에너지의 양의 제어는 특정한 필드 패턴들 또는 MSE들에 대한 프로세서의 선택, 및/또는, 예를 들면, 파워 수준(예를 들면 주어진 MSE에 제공되는 전체 파워), 파워가 특정한 조건 중에 인가되는 지속 시간의 제어, 또는 위의 것의 조합들을 통해 달성될 수 있다. 프로세서는 요구되는 에너지 인가 프로필을 달성하기 위해 이와 같은 선택들을 할 수 있다.
"영역"이라는 용어는 에너지 인가 영역의 셀, 하위 체적, 하위 분할, 별개의 하위 공간, 또는 어떻게 이런 서브세트가 구별되는지에 관계없이, 임의의 서브세트와 같은 에너지 인가 영역의 임의의 부분을 포함할 수 있다. 하나의 특정한 예에서, 에너지 인가 영역은 두 개의 영역들을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 에너지 인가 영역은 셋 이상의 영역들을 포함할 수 있다. 영역들은 서로 중첩되거나 중첩되지 않을 수 있으며, 각각의 영역의 크기는 동일하거나 동일하지 않을 수 있다.
적어도 하나의 프로세서는 또한 제1 영역과 제2 영역의 위치들을 미리 결정하도록 구성될 수 있다. 이는, 예를 들면, 에너지 인가 영역으로부터 나온 반사 피드백을 통해 일어날 수 있으며, 이 인가 영역에서 물체의 위치에 대한 정보를 제공한다. 다른 실시예들에서, 이는 이미징을 통해 성취될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 영역들은 물체의 상이한 부분들에 상응할 수 있으며, 상이한 목표가 되는 양들의 전자기 에너지가 물체의 이런 상이한 부분들에 전송될 수 있다. 각각의 영역에서 실제로 소산되는 에너지의 양은 이런 영역에서의 필드 세기 및 이런 특정한 영역에서 물체의 상응하는 부분의 흡수 특성에 좌우될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 미리 결정된 위치들은 에너지 인가 영역에 있는 물체를 참고하지 않고 필드 패턴의 알려진 기하학 구조의 함수일 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 제1 영역과 제2 영역의 위치들은 또한 사용자 또는 적어도 하나의 프로세서 이외의 장치에 의해 미리 결정될 수 있다.
두 개의 영역들은 에너지 인가 영역에서 서로에 인접하게 위치할 수 있다. 예를 들면, 에너지 인가 영역은 물체 또는 물체의 일부분에 의해 점유되는 하나의 영역, 및 물체의 영역과 완전히 구별되는 영역을 한정하는 다른 하나의 영역을 포함할 수 있다. 이런 경우에, 이런 두 개의 영역들은 서로 인접할 수 있으며 경계에 의해 분리될 수 있다. 예를 들면, 제1 영역은 가열되는 스프의 컵의 내부일 수 있으며, 제2 영역은 스프의 컵의 외부일 수 있다. 다른 예에서, 에너지 인가 영역은 물체의 내에서 상이한 에너지 흡수 특성을 가지는 두 개의 영역들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 영역은 스프의 상부 층에 주로 물을 함유할 수 있으며, 제2 영역은 스프의 하부 층을 향해 주로 감자들 및/또는 고기들을 함유할 수 있다. 다른 예에서, 제1 영역은 특정한 상의 재료(예를 들면, 액상의 물)를 함유할 수 있으며, 제2 영역은 동일한 재료를 함유하지만, 상이한 상(예를 들면, 고상의 얼음)을 가질 수 있다. 이들의 상이한 에너지 흡수 특성들 때문에, 이런 두 개의 영역들에서 상이한 전기장 세기들로 필드 패턴들을 여기시키는 것이 유리할 수 있다. 두 개의 영역들에서 국부 필드 세기들과 에너지 흡수 특성들의 차이에 근거하여, 각각의 영역들에서의 소산된 에너지가 미리 결정될 수 있다. 따라서, 에너지를 전송하기 위한 적당한 에너지 전송 스킴을 구성하기 위해 MSE들을 선택하며 제어함으로써, 소산된 에너지는 물체에 있는 상이한 영역들에 걸쳐, 필요에 따라, 대체로 동일하거나 상이하게 형성될 수 있다.
MSE 선택은 에너지가 어떻게 에너지 인가 영역의 영역들에 분포되는지에 영향을 끼칠 수 있다. 상이한 목표가 되는 양들의 전자기 에너지를 에너지 인가 영역에 있는 상이한 미리 결정된 영역들에 전송하기 위해, 프로세서는 에너지 인가 영역에 있는 특정한 미리 결정된 영역으로 에너지를 향하게 하는 필드 패턴을 획득하기 위해 하나 이상의 MSE들을 제어할 수 있다. 정재파들을 초래하는 MSE들의 선택은, 이전에 설명된 바와 같이, 정재파들이 예상 가능하고 명확하게 한정된"높은 세기 영역들"(핫 스팟들)과 "낮은 세기 영역들"(콜드 스팟들)을 보여주는 경향이 있기 때문에 제어의 추가된 측정을 제공할 수 있으며, 여기서 높은 세기 영역은 낮은 세기 영역과 쉽게 구별 가능한 에너지 집중을 보여줄 수 있다. "콜드 스팟"이라는 용어는 인가되는 에너지의 완전한 부재를 반드시 요구하지는 않는다는 것이 이해되어야 한다. 오히려, 이는 또한 핫 스팟들에 관련된 감소된 세기의 영역들을 가리킬 수 있다. 즉, 높은 세기 영역들에서, 필드 세기의 진폭은 낮은 세기 영역들에 있는 필드 세기의 진폭보다 더 높다. 그러므로, 높은 세기 영역에서 파워 밀도는 낮은 세기 영역에서 파워 밀도보다 더 높다. 공간적인 위치의 파워 밀도와 필드 세기는 이런 위치에 배치되는 물체에 전자기 에너지를 전송하는 능력과 관련된다. 그러므로, 에너지 전송 또는 전달 속도는 낮은 세기 영역의 에너지 전송 또는 전달보다 높은 세기 영역에서 더 높다. 다시 말해서, 에너지 전송 또는 전달은 높은 세기 영역에서 더 효과적일 수 있다. 따라서, 에너지 인가 영역에 있는 높은 세기 영역들 및/또는 낮은 세기 영역들을 제어함으로써, 프로세서는 특정한 공간적인 위치에 대한 에너지 전송을 제어할 수 있다. 높은 세기 영역들과 낮은 세기 영역들의 이와 같은 제어는 MSE들의 제어에 의해 달성될 수 있다.
제어 가능한 MSE 변수들은 전송된 전자기 파의 진폭, 위상, 및 주파수 중의 하나 이상; 각각의 방사 요소의 위치, 배향, 및 구성; 또는 임의의 이런 매개변수들의 조합, 또는 필드 패턴에 영향을 끼칠 수 있는 다른 매개변수들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 예시적인 프로세서(1401)는 파워 공급장치(1402), 변조기(1404), 증폭기(1406), 및 방사 요소들(1408)과 같은 발생원의 다양한 구성요소들과 전기적으로 커플링될 수 있다. 프로세서(1401)는 하나 이상의 이런 구성요소들을 조정하는 명령들을 실행하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 프로세서(1401)는 파워 공급장치(1402)에 의해 공급되는 파워의 수준을 조정할 수 있다. 프로세서(1401)는 또한, 예를 들면, 증폭기의 트랜지스터들을 스위칭함으로써, 증폭기(1406)의 증폭 비율을 조정할 수 있다. 그 대신으로 또는 추가적으로, 프로세서(1401)는 증폭기가 원하는 파형을 출력하도록 증폭기(1406)의 펄스 폭 변조 제어를 실행할 수 있다. 프로세서(1401)는 변조기(1404)에 의해 실행되는 변조들을 조정할 수 있으며, 그 대신으로 또는 추가적으로 전기 기계 장치를 통해서와 같이 각각의 방사 요소(1408)의 위치, 배향, 및 구성 중의 적어도 하나를 조정할 수 있다. 이와 같은 전기 기계 장치는 모터 또는 하나 이상의 방사 요소들(1408)의 배향 또는 위치의 회전, 피봇팅, 시프팅, 슬라이딩 또는 그렇지 않으면 변경을 위한 다른 이동 가능한 구조를 포함할 수 있다. 프로세서(1401)는 이런 인가 영역에서 필드 패턴을 변경하기 위해, 에너지 인가 영역에 위치하는 임의의 필드 조절 요소들을 조정하도록 추가로 구성될 수 있다. 예를 들면, 필드 조절 요소들은 방사 요소로부터 전자기 에너지를 선택적으로 유도하거나, 동시에 리시버로서 작동하는 하나 이상의 다른 방사 요소들에 대한 커플링을 감소시키기 위해 트랜스미터로서 작동하는 방사 요소에 매칭되도록 구성될 수 있다.
다른 예에서, 위상 변조기가 사용될 때, AC 파형의 위상이 일련의 기간들 각각에 대해 일정한 도수(예를 들면, 10 도)로 증가되도록, 이는 AC 파형에 대한 미리 결정된 시퀀스의 시간 지연들을 실행하도록 제어될 수 있다. 그 대신으로, 프로세서는 에너지 인가 영역으로부터 나온 피드백에 근거하여 변조를 동적으로 및/또는 순응적으로 조정할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(1401)는 (물체(1410)를 포함하는) 공동(1412)으로부터 받은 전자기 에너지의 양을 표시하는, 검출기(1416)로부터 나온 아날로그 또는 디지털 피드백 신호를 수신하도록 구성될 수 있으며, 프로세서(1401)는 수신된 피드백 신호에 근거하여 다음의 기간에 대한 위상 변조기에서 시간 지연을 동적으로 결정할 수 있다.
MSE들의 임의의 주어진 조합으로부터 초래되는 에너지 분포는, 예를 들면, 시험, 시뮬레이션, 또는 분석적인 계산을 통해 결정될 수 있다. 시험 방법을 사용하여, 센서들(예를 들면, 작은 안테나)이, MSE들의 주어진 조합으로부터 초래되는 에너지 분포를 측정하기 위해, 에너지 인가 영역에 배치될 수 있다. 이런 분포는 그 다음에, 예를 들면, 룩업 테이블에 저장될 수 있다. 시뮬레이팅 방법에서, 가상의 모델은 MSE들의 조합들이 가상의 방식으로 시험될 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 에너지 인가 영역의 시뮬레이션 모델은 컴퓨터에 입력되는 MSE들의 세트에 근거하여 컴퓨터에서 실행될 수 있다. CST 또는 HFSS와 같은 시뮬레이션 엔진은 에너지 인가 영역 내의 필드 분포를 수치적으로 계산하는데 사용될 수 있다. 그 결과로 나온 필드 패턴은 이미징 기술들을 사용하여 시각화되거나 디지털 데이터로서 컴퓨터에 저장될 수 있다. MSE와 그 결과로 나온 필드 패턴 사이의 상관 관계는 이런 방식으로 설정될 수 있다. 이런 시뮬레이팅 방법은 충분히 미리 일어날 수 있으며, 알려진 조합들이 룩업 테이블에 저장될 수 있거나, 시뮬레이션이 에너지 인가 작동 중에 필요에 따라 실행될 수 있다.
유사하게, 시험과 시뮬레이션에 대한 대안으로서, MSE들의 선택된 조합에 근거하여 에너지 분포를 예측하기 위해, 계산들이 분석 모델에 근거하여 실행될 수 있다. 예를 들면, 알려진 치수를 가지는 에너지 인가 영역의 형상이 주어진다면, 주어진 MSE에 상응하는 기본적인 필드 패턴이 분석 방정식들로부터 계산될 수 있다. 또한 "모드"로 알려진, 이런 기본적인 필드 패턴은 그 다음에 선형 조합들에 의해 원하는 필드 패턴을 구성하는데 사용될 수 있다. 시뮬레이팅 방법과 같이, 분석 방법은 충분히 미리 일어날 수 있으며, 알려진 조합들이 룩업 테이블에 저장될 수 있거나, 분석 방법은 에너지 인가 작동 중에 필요에 따라 실행될 수 있다.
본 발명의 몇몇의 실시예들에 따르면, 프로세서는 미리 결정된 양들의 에너지를 에너지 인가 영역에 있는 적어도 두 개의 영역들에 전송하도록 구성될 수 있다. 에너지는 에너지 인가 영역에 있는 물체의 알려진 특성에 근거하여 미리 결정될 수 있다. 예를 들면, 동일한 물리적 특성들을 공유하는 제품들(예를 들면, 동일한 햄버거 패티들)을 반복적으로 가열하는 전용 오븐의 경우에, 프로세서는 적어도 두 개의 알려진 필드 패턴들에 상응하는 상이한 알려진 분량들의 에너지를 전송하기 위해 미리 프로그래밍될 수 있다. 프로세서는 필드 패턴에 따라 상이한 양들의 에너지를 인가할 수 있다. 즉, 파워 또는 에너지 인가의 지속 시간은 인가되는(즉, MSE로부터 초래되는) 필드 패턴의 함수로서 변경될 수 있다. 인가되는 미리 결정된 양들의 에너지와 필드 패턴 사이의 이런 상관 관계는 이전에 논의된 바와 같은, 시험, 시뮬레이션, 또는 해석적인 분석에 의해 결정될 수 있다.
필드 패턴과 전송되는 에너지의 양 사이의 상관 관계는 또한 물체(1410)의 에너지 흡수 프로필에 의해 결정될 수 있다. 즉, 물체(1410)는 하나 이상의 MSE들을 사용하여 스캐닝될 수 있으며, 상응하는 소산 비율들이 결정될 수 있다. 소산 비율들 및 원하는 에너지 전송 특성에 근거하여, 파워 수준이 원하는 목적을 달성하기 위해 스캐닝된 MSE들 각각에 대해 선택될 수 있다. 예를 들면, 만약 이런 목적이 물체의 체적에 걸쳐 에너지를 균일하게 인가하는 것이라면, 프로세서는 균일한 에너지 인가를 초래하는 MSE들의 조합들을 선택할 수 있다. 다른 한편으로, 만약 불균일한 에너지 인가가 요구된다면, 프로세서는 원하는 불균일성을 달성하기 위해 각각 상이한 필드 패턴에 대해 미리 결정된 양들의 에너지를 인가할 수 있다.
따라서, 위의 주파수 스위핑 예들에 설명되는 바와 같이, 주파수들의 서브세트들이 선택되고 스위핑될 수 있는 것처럼, 원하는 에너지 인가 목적을 달성하기 위해 MSE들의 서브세트들이 또한 선택되고 스위핑될 수 있다. 이와 같은 순차적인 과정은 여기서 "MSE 스위핑(MSE sweeping)"으로 불릴 수 있다.
MSE 스위핑은 물체의 부분들 또는 영역들을 상이하게 가열하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 MSE들은 스캐닝될 수 있으며, 물체 또는 적재물의 일부분의 소산 특성이 결정될 수 있다(예를 들면, 소산 비율들이 스캐닝된 MSE들에 대해 결정될 수 있다). 적재물의 소산 특성에 근거하여, 원하는 파워 수준과 지속 시간이 스캐닝된 MSE들 각각에서 또는 스캐닝된 MSE들의 일부분에서 인가를 위해 선택될 수 있다. 몇몇의 현재 개시된 실시예들과 일치되게, 선택된 파워 수준은 고정될 수 있거나, 그 대신으로, 하나의 MSE로부터 다음의 MSE로 변경될 수 있다. 유사하게, 파워의 인가를 위해 선택된 지속 시간은 고정될 수 있거나, 그 대신으로, 하나의 MSE로부터 다음의 MSE로 변경될 수 있다. 일 예에서, 큰 소산 비율들을 보이는 MSE들에 상대적으로 낮은 파워 값들 및/또는 파워 인가를 위한 낮은 지속 시간들이 할당될 수 있으며, 더 작은 소산 비율들을 보이는 MSE들에 더 높은 파워 값들 및/또는 파워 인가를 위한 더 긴 지속 시간들이 할당될 수 있다. 물론, 스위핑된 MSE들에 파워 수준들과 지속 시간들을 할당하기 위한 임의의 스킴이 특정한 에너지 인가 목적들에 따라 사용될 수 있다. MSE 스위핑은 그 다음에 개시될 수 있으며 그 동안에 선택된 파워 수준들이 상응하는 MSE들에서 선택된 지속 시간들 동안 인가된다. MSE 스위핑은 물체가 원하는 수준의 가열 또는 원하는 열적 프로필을 달성할 때까지 계속될 수 있다.
주기적으로, MSE 스위핑 중에, 적재물은 업데이트된 세트의 소산 비율들을 획득하기 위해 동일하거나 상이한 MSE들을 사용하여 다시 스캐닝될 수 있다. 업데이트된 세트의 소산 비율들에 근거하여, 각각의 MSE들에 상응하는 파워 인가를 위한 파워 수준들 및 지속 시간들이 조절될 수 있다. 이런 MSE 스캐닝은 특정한 실시예의 요건들에 따라 임의의 원하는 속도로 일어날 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, MSE 스캔은 분당 약 120회의 속도로 반복될 수 있다. 더 높은 스캔 속도들(예를 들면, 200/min 또는 300/min) 또는 더 낮은 스캔 속도들(예를 들면, 약 100/min, 20/min, 2/min, 10/해동 시간, 또는 3/해동 시간)이 사용될 수 있다. 추가적으로, 스캔들은 비주기적으로 실행될 수 있다. 때때로, MSE 스캔 시퀀스(예를 들면, 하나 이상의 스캔들)이 0.5초마다 한번씩 또는 5초마다 한번씩 또는 임의의 다른 속도로 실행될 수 있다. 게다가, 스캔들 사이의 기간은 공동으로 전송되는 에너지의 양 및/또는 적재물로 소산되는 에너지의 양에 의해 한정될 수 있다. 예를 들면, 주어진 양의 에너지(예를 들면, 10 kJ 이하 또는 1 kJ 이하 또는 몇 백 줄이나 심지어 100 J 이하가 적재물로 또는 (예를 들면, 100g과 같은 중량 또는 적재물의 50%와 같은 퍼센트의) 적재물의 주어진 부분으로 전송되거나 소산된) 후에, 새로운 스캔이 실행될 수 있다.
위에서 논의된 원리들을 반복하고 더 확대하기 위해, 현재 개시된 실시예들은 적재물에 RF 에너지를 인가하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 장치는 위에서 설명된 바와 같이, 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 예를 들면, 프로세서는 입력 또는 출력들에 대한 논리 작동을 실행하는 전기 회로를 포함할 수 있다. 예를 들면, 이와 같은 프로세서는 하나 이상의 집적 회로들, 마이크로칩들, 마이크로제어기들, 마이크로프로세서들, 모든 또는 일부분의 중앙 처리 장치(CPU), 그래픽 프로세싱 유닛(GPU), 디지털 신호 프로세서들(DSP), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA) 또는 명령들을 실행하거나 논리 작동들을 실행하는데 적합한 다른 회로를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 프로세서는 복수의 변조 공간 요소들(MSE들) 각각에 대해 적재물(또한 물체로서 알려진)에 의해 소산된 에너지를 가리키는 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 적재물에 의해 소산된 에너지를 가리키는 수신된 정보는 적재물에 의해 흡수된 에너지의 양, 적재물에 의해 반사된 에너지의 양, 또는 에너지를 소산시키는 적재물의 성능의 임의의 다른 직접적이거나 간접적인 지표를 가리키는 정보를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 적재물에 의해 소산된 에너지를 가리키는 정보에 근거하여, 프로세서는 복수의 MSE들(또는 MSE들의 세트) 각각에 대한 소산 비율을 결정할 수 있다.
프로세서는 임의의 원하는 속도로 MSE들의 세트에 대한 소산 비율들을 결정할 수 있다. 일 실시예에서, MSE들의 세트에 상응하는 소산 비율들의 세트는 분당 적어도 약 120회의 속도로 결정될 수 있다. 다른 실시예들에서, MSE들의 세트에 상응하는 소산 비율들의 세트는 분당 약 120회 미만의 속도로 결정될 수 있다. 이런 속도는 물체의 성질, MSE들의 성질, 시스템의 물리적 특성들, 및 원하는 결과의 달성에 좌우될 수 있다. 오직 예로서, 몇몇의 경우에, 초당 5회를 초과하는 속도가 바람직할 수 있다. 다른 경우에, 초당 2회 미만의 속도가 바람직할 수 있다.
프로세서는 또한 수신된 정보에 근거하여, (각각이 에너지 인가 영역에서 필드 패턴과 연관되는) 복수의 MSE들 각각을 상응하는 파워 인가의 지속 시간과 연관시키도록 구성될 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 파워 인가의 지속 시간은 특정한 파워가 적재물에 인가되는 시간의 길이를 가리킬 수 있다. 프로세서는 복수의 변조 공간 요소들 각각을 동일한 변조 공간 요소와 관련된 파워 인가의 지속 시간에 상응하는 파워 수준 값과 연관시키도록 추가로 구성될 수 있다. 적재물에 대한 전송에 이용 가능한 에너지의 양은 파워 수준과 파워가 적재물에 인가되는 시간의 양에 좌우된다.
프로세서는, 복수의 MSE들의 스윕 중에, 파워가 상응하는 파워 수준 값 및/또는 상응하는 파워 인가의 지속 시간으로 적재물에 인가되도록 적재물에 인가되는 에너지를 조절하도록 추가로 구성될 수 있다. 예를 들면, 위에서 설명된 바와 같이, 더 높은 소산 비율들을 보이는 MSE들은 더 낮은 소산 비율들을 보이는 다른 MSE들보다 더 낮은 수준에서 및/또는 더 짧은 시간 동안 파워를 받아들일 수 있다. 물론, 이용 가능한 범위의 내에 있는 임의의 파워 수준과 파워 인가의 임의의 원하는 지속 시간이 특정한 의도된 사용의 요건들 또는 에너지 전송 목적들에 따라 임의의 MSE에 할당될 수 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 복수의 MSE들 각각은 적재물로의 에너지 전송에 영향을 끼칠 수 있는 임의의 복수의 매개변수들에 대한 값들에 의해 한정될 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 MSE들은 주파수, 위상, 및 진폭과 선택적으로 다른 차원들에 대한 값들에 의해 한정될 수 있다. 다른 실시예들에서, MSE들은 오직 하나의 매개변수가 변경되고 임의의 다른 매개변수들은 일정하게 유지되도록 1차원일 수 있다. 예를 들면, 1차원의 MSE들의 세트는 주파수, 위상 및 진폭 중의 오직 하나가 서로 상이할 수 있다. 특정 실시예들에서, 주파수 값들은 복수의 MSE들 중에서 변경될 수 있지만, 위상 및/또는 진폭과 같은 다른 매개변수들에 대한 값들은 일정하게 유지된다.
개시된 실시예들은 또한 적재물을 받아들이기 위한 공동 및 적재물로 EM 에너지를 향하게 하기 위한 적어도 하나의 방사 요소를 포함할 수 있다. 게다가, 장치는 적어도 하나의 방사 요소를 통해 적재물에 EM 에너지를 공급하기 위한 EM 에너지의 발생기를 포함할 수 있다.
복수의 MSE들 각각과 관련된 파워 인가의 지속 시간들과 파워 수준 값들은 임의의 요구되는 에너지 전송 스킴에 따라 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 소산 비율과 관련된 제1 MSE에 상응하는 파워 인가의 지속 시간은 제2 소산 비율과 관련된 제2 MSE에 상응하는 파워 인가의 지속 시간보다 더 짧을 것이며, 여기서 제2 소산 비율은 제1 소산 비율보다 더 낮다. 다른 예시적인 실시예들에서, 복수의 변조 공간 요소들 각각과 관련된 파워 수준 값들은 동일할 수 있다.
현재 개시된 실시예들은 또한 적재물에 RF 에너지를 인가하기 위한 장치를 포함할 수 있으며, 여기서 장치는 적재물과 관련된 복수의 소산 비율들을 결정하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 복수의 소산 비율들에 근거하여, 프로세서는 (위에서 상세하게 설명된 바와 같이) 주파수/파워/시간 세 항을 설정하도록 구성될 수 있다. 프로세서는 또한 적재물에 에너지를 인가하기 위해 주파수/파워/시간 세 항의 인가를 조절하도록 구성될 수 있다.
현재 개시된 실시예들에서, 프로세서는, 제1 소산 비율이 제2 소산 비율보다 높을 때, 제1 소산 비율과 관련된 MSE에 제2 소산 비율과 관련된 제2 MSE보다 낮은 파워 수준이 할당되도록 MSE/파워/시간 세 항을 설정하도록 구성될 수 있다. 프로세서는, 또한 제1 소산 비율이 제2 소산 비율보다 높을 때, 제1 소산 비율과 관련된 MSE에 제2 소산 비율과 관련된 제2 MSE보다 짧은 사간이 할당되도록 MSE/파워/시간 세 항을 설정하도록 구성될 수 있다.
위의 문단들은 소산 비율들과 관련하여 본 발명의 실시예들을 설명하지만, 본 발명의 다른 실시예들은 소산 비율들 이외의 지표들을 사용하여 유사한 원리들을 인가할 수 있다. 예를 들면, 에너지 인가 영역으로부터 공급장치로 반사된 에너지의 지표들이 에너지 흡수성의 임의의 다른 직접, 간접, 또는 반대 지표일 수 있는, 대체물로서 사용될 수 있다.
예시적인 인가
다음의 예들에서, 사용되는 장치는 위에서 언급된 WO07/096878('878)의 일 실시예에 따라 본질적으로 구성되고 작동되는, 800 내지 1000MHz의 작동 대역을 가지는 900 와트 장치였다;
1. 데움 알고리즘
수돗물(500그램)이 본질적으로 동일한 양의 에너지를 적재물의 모든 부분들에 제공하는데 적합한 프로토콜에 의해 가열되었다. 전체 60kJ이 각각의 실험에서 적재물(물과 물이 보유되는 용기)에 전송되었다.
제1 데움 실험에서, '878의 일 실시예에 따라, 전송의 기간을 변경하면서, 상이한 양들의 에너지가 동일한 고정된 기간 동안에 각각의 주파수를 전송함으로써 상이한 주파수들에서 전송되었다. 이 예에서, 물은 2:25 분에 약 22℃로부터 약 38℃로 가열되었다(16℃의 증가).
제2 데움 실험에서, 상이한 양들의 에너지가, 본 발명의 일 실시예에 따라, 최대 이용 가능 파워에서 각각의 주파수를 전송하고 전송의 시간을 변경함으로써 상이한 주파수들에서 전송되었다. 물은 1:58 분에 약 21℃(17℃의 증가)로부터 약 38℃로 가열되었다(제1 데움 실험에 필요한 시간의 약 80%).
온도 증가의 차이는 온도계의 부정확성 및/또는 RF 에너지의 상이한 흡수에 이르게 될 수 있는 용기들 사이의 약간의 차이에 기인한다.
2. 해동 알고리즘
변리사 사건 번호 47408을 가지는 US61/193,248 및 동시에 출원된 국제 PCT 출원의 일 실시예에 따라, (뼈가 없고 가죽이 없으며; 냉동하기 전에 함께 묶인) 냉동된 닭 가슴살들을 약 -18℃의 종래의 식당 냉동기로부터 꺼내고, 상이한 양의 에너지가 상이한 주파수들에서 전송되는, 해동을 하기 위한 프로토콜을 사용하여 가열하였다.
제1 해동 실험에서, 878의 일 실시예에 따라, 전송의 기간을 변경하면서, 상이한 양들의 에너지가 동일한 고정 기간 동안 각각의 주파수를 전송함으로써 상이한 주파수들에서 전송되었다. 1500그램 묶음의 닭 가슴살이 36분에 걸쳐 (가슴살의 상이한 위치들에서 측정된) 0 내지 5℃로 가열되었다.
제2 해동 실험에서, 본발명의 일 실시예에 따라, 상이한 양들의 에너지가 최대 이용 가능한 파워에서 각각의 주파수를 전송하고 전송의 시간을 변경함으로써 상이한 주파수들에서 전송되었다. 1715그램 묶음의 닭 가슴살이 20분에 걸쳐 (가슴살의 상이한 위치들에서 측정된) 0 내지 5℃로 가열되었다. 제2 해동 실험에서, 제1 해동 실험에서 필요한 시간의 약 56%가 더 큰 적재물을 해동하는데 충분하다는 것이 관찰되었다.
명료성을 위해, 별도의 실시예들과 관련해서 설명되는 본 발명의 몇몇의 특징들이 또한 단일 실시예와 조합하여 제공될 수 있다는 것이 인정된다. 이와 반대로, 명료성을 위해, 단일 실시예와 관련하여 설명되는 본 발명의 다양한 특징들이 또한 개별적으로 또는 임의의 적당한 하위 조합으로 제공될 수 있다.
본 발명이 이의 특정한 실시예들과 함께 설명되었지만, 많은 대안들, 변형들, 및 변화들이 본 기술분야의 숙련된 사람들에게 분명하게 된다는 것이 명백하다. 따라서, 이는 첨부된 청구항들의 사상과 폭넓은 범위 내에 있는 모든 이와 같은 대안들, 변형들, 및 변화들을 포함하기 위한 것이다. 각각의 개별 간행물, 특허 또는 특허 출원이 구체적으로 그리고 개별적으로 여기에 참고로 포함되도록 지시되는 것과 동일한 정도로, 본 명세서에서 언급된 모든 간행물들, 특허들, 및 특허 출원들은 그 전체가 참고로 명세서에 포함된다. 게다가, 본 출원에서 임의의 참고문헌의 인용 또는 확인은 이와 같은 참고문헌이 본 발명에 대한 종래 기술로서 이용 가능하다는 허락으로 해석되지 않아야 한다.

Claims (25)

  1. 전자기(EM) 에너지를 적재물에 인가하기 위한 장치로,
    위상값이 서로 상이한 복수의 변조 공간 요소들에 EM 에너지의 인가하도록 하고;
    복수의 변조 공간 요소들 각각에 적재물에 의해 흡수가능한 에너지를 나타내는 값을 결정하고;
    결정된 값에 기초하여, 복수의 변조 공간 요소 중 하나 이상을, 상응하는 파워 인가의 지속 시간과 연관시키고;
    복수의 변조 공간 요소 중 하나 이상에 대해, 파워가 상응하는 파워 인가의 지속 시간에서 적재물에 인가되도록 적재물에 인가되는 EM 에너지를 조절하도록 구성되는
    적어도 하나의 프로세서를 포함하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 복수의 변조 공간 요소 중 하나 이상을, 동일한 변조 공간 요소와 연관된 파워 인가의 지속 시간과 상응하는 파워 레벨 값과 연관시키도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 복수의 변조 공간 요소 중 적어도 하나의 스위핑을 제어하여 인가되는 에너지를 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 복수의 변조 공간 요소 중 하나 이상의 전역에 걸쳐 파워 인가하는 동안 적재물의 파워 전달 레벨이 실질적으로 일정해지도록, 인가된 에너지를 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    적재물에 의해 흡수가능한 에너지를 나타내는 값은 반사 에너지 또는 결합 에너지의 표시를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 복수의 변조 공간 요소에서 전달되는 에너지의 총량을 제한하여 적재물에 인가되는 에너지를 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 하나 이상의 변조 공간 요소에서 전달되는 인가된 에너지를 실질적으로 최대로 하기 위해 인가되는 에너지를 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 영(0)이 아닌(non-zero) 지속시간 동안 각각 영(0)이 아닌 상이한 파워 레벨에 있는 적어도 2개의 상이한 변조 공간 요소를 이용하여 파워가 전달되도록, 인가되는 에너지를 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 에너지가 듀티 사이클을 형성하도록 연속적으로 인가되어 에너지를 조절하도록 구성되고, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 듀티 사이클을 반복적으로 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 듀티 사이클로 변조 공간 요소들이 변화되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 적재물에 의해 흡수가능한 에너지를 나타내는 값에 기초하여 복수의 변조 공간 요소 각각의 소산 비율을 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 적어도 분당 약 120회 비율로 복수의 변조 공간 요소에 대해 소산 비율을 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    복수의 변조 공간 요소 각각은 주파수, 위상 및 진폭의 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    위상의 값이 서로 다른, 복수의 상이한 변조 공간 요소를 얻기 위해 프로세서로 제어되는 위상 변조기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    복수의 변조 공간 요소 각각은 주파수, 위상 및 진폭 중 적어도 2개가 서로 상이한 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    복수의 변조 공간 요소 및 대응하는 파워 인가의 지속 시간 중, 적재물에 의해 흡수가능한 에너지를 나타내는 제1값과 연관되는 제1변조 공간 요소에 대응하는 파워 인가의 지속 시간은, 적재물에 의해 흡수가능한 에너지를 나타내는 제2값과 연관되는 제2변조 공간 요소에 대응하는 파워 인가의 지속 시간보다 짧고, 적재물에 의해 흡수가능한 에너지를 나타내는 제2값은 적재물에 의해 흡수가능한 에너지를 나타내는 제1값보다 낮은 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    적재물이 배치되는 공동(cavity)과, 적재물로 EM에너지를 방사하기 위한 적어도 2개의 방사 요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    EM 에너지를 적어도 하나의 방사 요소에 공급하기 위한 EM 에너지원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 전자기(EM) 에너지를 적재물에 인가하기 위한 방법으로,
    위상값이 서로 상이한 복수의 변조 공간 요소들 각각에 적재물에 의해 흡수가능한 에너지를 나타내는 값을 결정하는 단계;
    결정된 적재물에 의해 흡수가능한 에너지를 나타내는 값에 기초하여, 복수의 변조 공간 요소 중 하나 이상을, 상응하는 파워 인가의 지속 시간과 연관시키는 단계; 및
    복수의 변조 공간 요소 중 하나 이상에 대해, 파워가 상응하는 파워 인가의 지속 시간에서 적재물에 인가되도록 적재물에 인가되는 에너지를 조절하는 단계를 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 연관시키는 단계는, 복수의 변조 공간 요소 각각을 동일한 변조 공간 요소와 연관된 파워 인가의 지속 시간과 상응하는 파워 레벨 값과 연관시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    복수의 변조 공간 요소 및 상응하는 파워 레벨 값과 파워 인가의 지속 시간 중, 적재물에 의해 흡수가능한 에너지를 나타내는 제1값과 연관되는 제1변조 공간 요소에 대응하는 파워 인가의 지속 시간은, 적재물에 의해 흡수가능한 에너지를 나타내는 제2값과 연관되는 제2변조 공간 요소에 대응하는 파워 인가의 지속 시간보다 짧고, 적재물에 의해 흡수가능한 에너지를 나타내는 제2값은 적재물에 의해 흡수가능한 에너지를 나타내는 제1값보다 낮은 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제19항에 있어서,
    적재물에 의해 흡수가능한 에너지를 나타내는 값은 반사 에너지 또는 결합 에너지의 표시를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제19항에 있어서,
    영(0)이 아닌(non-zero) 지속시간 동안 각각 영(0)이 아닌 상이한 파워 레벨에 있는 적어도 2개의 상이한 변조 공간 요소를 이용하여 파워가 전달되도록, 인가되는 에너지를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제19항에 있어서,
    적재물에 의해 흡수가능한 에너지를 나타내는 값에 기초하여 복수의 변조 공간 요소 각각의 소산 비율을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제19항에 있어서,
    복수의 변조 공간 요소 각각은 주파수, 위상 및 진폭의 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.




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