專利名稱：：電磁加熱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明總體涉及用電磁能加熱材料。
背景技術(shù)：
：微波爐是現(xiàn)代社會普遍存在的裝置。然而，微波爐的局限性是公知的。這些局限性包括例如，不均勻加熱和緩慢的吸熱。實際上，當(dāng)用來加熱時(例如化凍)，普通微波爐造成被加熱物體的不同部位之間的溫差高達(dá)100°C，導(dǎo)致熱點、熱耗散區(qū)域的產(chǎn)生。例如，在微波爐中解凍的冷凍食品可能有一個或多個部分(例如外部)在其它部分(例如內(nèi)部)化凍之前是增溫的或甚至是部分蒸煮的。而且還已知出現(xiàn)在一杯加熱液體內(nèi)的熱點可導(dǎo)致對使用者的個人傷害。試圖減少熱點的一種一般方法是使被加熱的物品旋轉(zhuǎn)。該方法不能提供所期望的均勻加熱。一種提供均勻加熱的方法是允許沉積(deposite)在熱點中的熱擴(kuò)散到周圍區(qū)域并通過傳導(dǎo)來加熱這些區(qū)域。這種方法可包括間歇加熱程序，其中，加熱被周期性地停止以允許熱的擴(kuò)散。雖然該方法可結(jié)合本發(fā)明的方法來使用，但是對其自身來說，加熱的停止和啟動方法是極緩慢的(因為大多數(shù)食物的低熱導(dǎo)率，這需要長的停止時間以使該方法有效)或相對低效的。另一種方法是以很低的功率來加熱。該方法可例如用于大的冷凍體。如果加熱足夠緩慢，那么熱點處的過度的熱在該熱點處的溫升變得不利之前擴(kuò)散。然而，該方法需要多達(dá)10或20倍的時間以使加熱完全有效。由于物體的對流，這對于很大地烹飪或加熱到室溫以上來說不是一種重要選擇。現(xiàn)已出版了許多論文，其中，已經(jīng)開展了對低溫樣品微波增溫問題的理論分析。因為這種分析的困難，僅對規(guī)則形狀實施了這種分析，例如球形和橢圓形形狀。雖然表面上已經(jīng)對腎型樣本進(jìn)行了實驗嘗試，但是這些實驗的結(jié)果不表明可獲得化凍腎臟的可行解決方案。而且，也沒有顯示出化凍其它器官、或?qū)Ω我庑螤畹氖澄锏幕瘍鲈鰷鼗蚺腼兊慕鉀Q方案?，F(xiàn)有技術(shù)出版物包括S.Evans，ElectromagneticRewarming:TheeffectofCPAconcentrationandradiosourcefrequencyonuniformityandefficiencyofheating,Cryobiology40(2000)126-138S.Evans等人，DesignofaUHFapplicatorforrewarmingofcryopreservedbiomaterials,IEEETrans.Biomed.Eng.39(1992)217-225M.P.Robinson等人，Rapidelectromagneticwanningofcellsandtissues,IEEETrans.Biomed.Eng.46(1999)1413-1425M.P.Robinson等人，Electromagneticre-warmingofcryopreservedtissues:effectofchoiceofcryoprotectantandsampleshapeonuniformityofheating,Phys.Med.Biol.47(2002)2311-2325,M.C.Wusteman，Martin等人,Vitrificationoflargetissueswithdielectricwarming:biologicalproblemsandsomeapproachestotheirsolution,Cryobiology48(2004)179-189.J.D.J.Penfold等人在Cryobiology30，493-508(1993)發(fā)表的題為"ControlofThermalRunawayandUniformityofHeatingintheElectromagneticWarmingofaCryopreservedKidneyPhantom"的論文描述了一種理論分析和實驗結(jié)果。雖然表面上用腎型模型進(jìn)行了一些實驗，但是主要的報告結(jié)果是用均勻球形物體得到的。如發(fā)表內(nèi)容所述，從三個正交方向(x，y，z)以434MHz對空腔饋送電磁能。從同一發(fā)生器提供x饋送和y饋送并引入相變以使場被循環(huán)地極化。頻率以32kHz的梯級變化(明顯地達(dá)到約350kHz最大值)，從而在輸入阻抗隨漸增的溫度而變時匹配該輸入阻抗。所有上述文章都通過引用并入本文
發(fā)明內(nèi)容曰/手段是不適當(dāng)?shù)牟⑶也荒塥?dú)立地獲得用于均勻加熱(或化凍)不規(guī)則形狀物體(例如器官、食物等)的可行方法。特別是發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有技術(shù)遭受很多問題的影響。如本文使用的，術(shù)語"不規(guī)則"的意思是指偏離球形或橢圓形形狀多于5%均方根(RMS)體積的物體。傳統(tǒng)的微波爐構(gòu)造成將基本上單一頻率的微波能量饋送到爐室中。由于設(shè)備的約束，所述能量以小范圍內(nèi)的不同頻率來饋送，通常在2.4與2.5MHz之前。本發(fā)明人認(rèn)識到使用基本恒定頻率乃至跟蹤小頻率范圍內(nèi)的單耗散峰的約束顯著限制了實現(xiàn)均勻加熱的能力。實際上，以單一頻率加熱被認(rèn)為是形成熱點的主要原因之一。然而，使用不同的頻率(使用一個或多個饋送器)可改善加熱的均勻性。雖然提出的一些現(xiàn)有技術(shù)加熱器確實利用了多余一種的微波輸入，但是兩個輸入之間的頻差很小，小于6MHz。本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)微波爐的空腔的結(jié)構(gòu)，特別是空腔的模式結(jié)構(gòu)，在本質(zhì)上不允許實現(xiàn)均勻加熱。通常，在空腔中給定模式的場隨位置而變，加熱隨所述場的強(qiáng)度而變。在本
技術(shù)領(lǐng)域：
中，進(jìn)行了在加熱開始之前設(shè)定微波爐參數(shù)以匹配被加熱物體的特征的嘗試。然而，在加熱期間，被加熱物體的特征(例如吸收給定頻率的能量的趨勢)改變。因此本發(fā)明人認(rèn)識到，即使加熱器在操作之前被調(diào)節(jié)以適于被加熱物體，但即使在短暫的操作時間過后，物體的特征就已經(jīng)改變，所述調(diào)節(jié)將不再有意義。另一個問題在于，有時在物體的給定部位處的吸收隨著溫度的增加而變得更高。這可引起"熱耗散"問題(即使在傳統(tǒng)微波爐中)，其中，相對較熱的地方比較冷的地方吸收得更多，從而持續(xù)地增加溫差。在努力調(diào)節(jié)設(shè)備的能量輸入以適應(yīng)物體阻抗時，能量輸送到物體中的效率可被最大化，但是熱點也普遍增加。本發(fā)明人還注意到，研究能量損耗的已知出版物涉及的是由共振腔(例如表面電流)而不一定是由物體來吸收能量。此外，并沒有引起對物體中的能量損耗的分布的注意(除了對穿透深度的一些討論之外)。此外，當(dāng)從多個方向朝空腔饋送時，饋送器之間的耦合可能是主要問題。雖然這些影響對球形樣品是微小的，但即使是對于由該形狀產(chǎn)生的適度變化，輸入之間的耦合也可能是非常大的。這種耦合造成包括不均勻加熱和低功率效率在內(nèi)的許多問題。本發(fā)明的一些示范性實施例處理這些問題中的一個或多個問題。如本文使用的，術(shù)語"加熱"的意思是指將電磁(EM)能輸送到物體中。有時，物體可能根據(jù)本發(fā)明加熱而沒有溫度增加(例如在該物體同時以至少等于加熱速率的速率冷卻時，或者在該物體處于相變時，在所述相變中，所傳遞的能量被吸收用于相變)。加熱包括利用電磁能來解凍、化凍、加熱、烹飪、烘干等。本發(fā)明一些實施例的方面涉及對真實實物(即不均勻或不規(guī)則幾何形狀的物體)的更均勻加熱。如本文使用的，術(shù)語"物體"的意思是指任何物體，包括一個或多個物體的組成。在本發(fā)明的一個實施例中，解凍器官的最熱部分小于等于6°C，而最冷部分達(dá)到0'C。這已經(jīng)用牛肝臟進(jìn)行了驗證。在對牛肝臟的實驗中，在從-50。C解凍后，解凍肝臟的溫度范圍在8。C到10。C之間。一般而言，理想的是使物體解凍以使所有部分都在凝固點以上，從而避免了再結(jié)晶。在另一實施例中，物體被加熱到其它溫度(例如使用溫度或烹煮溫度，或者高于物體在加熱前的溫度的零下溫度)，同時保持50。C內(nèi)的后加熱溫度均勻性。有時，在加熱期間維持加熱(或解凍)物體的溫度均勻性，使得溫度均勻性在50。C內(nèi)乃至l(TC或5。C內(nèi)。本發(fā)明一些實施例的方面涉及在有限的一組頻率子帶內(nèi)(即，在屬于各子帶的很多頻率范圍內(nèi)將能量饋送到加熱器中)掃描(或稱搜索)饋送器的頻率。例如，針對射頻頻帶(例如加熱器的整個工作范圍)測量能量的損耗，并且根據(jù)測量的結(jié)果選擇有限的一組頻率子帶。測量能量效率的帶寬可例如達(dá)到2GHz。有時，所述頻帶可具有中心頻率的0.5%(5/1000[MHz)和25%(100/400[MHz)之間的寬度?？梢栽诩訜嵛矬w之前、在加熱物體期間的一個或多個時刻或預(yù)先進(jìn)行測量(用樣品物體確定用于另外的基本相同物體的子帶)。在本發(fā)明的一個實施例中，響應(yīng)于能量效率測量以多種頻率級和功率級將射頻能量饋送到空腔。例如，可以對輸入進(jìn)行頻率掃描。也可以使用以下描述的其它方法。本發(fā)明一些實施例的方面涉及確保加熱過程的效率。加熱效率定義為由射頻能量源(放大器或其它)產(chǎn)生的吸收進(jìn)入被加熱物體的功率的一部分。更高的加熱過程效率導(dǎo)致更高的整體過程效率。在本發(fā)明的一個實施例中，與處于某個頻帶中各頻率處的其它饋送器相耦合的功率(Sij)以及在各頻率時的回波損耗(Sii)在確定加熱效率和調(diào)整儀器的某些特性時被考慮進(jìn)來，例如，以何種頻率的何種功率進(jìn)行傳輸?shù)臎Q定和以匹配的功率發(fā)射這些頻率的時機(jī)。任選ii地，所吸收的從一個饋送器饋送到系統(tǒng)中的功率(較少耦合功率的輸入功率)被調(diào)整成與所吸收的饋送到其它饋送器的每個饋送器中的功率相同。在本發(fā)明的一個實施例中，效率"譜"的寬度(與品質(zhì)因數(shù)Q值有關(guān))理想地增加。由射頻的一般理論可知，物體(或負(fù)載)的更大損失匹配更低的Q值。另外，寬的耗散峰允許在效率峰值附近掃描頻率，這被認(rèn)為是一種進(jìn)一步改善加熱均勻性的技術(shù)。根據(jù)帶寬，天線和表面電流之間的耦合可以減少。如果測量了耗散(即使是在空的腔室中)，那么由天線部件和/或金屬部件和/或表面電流引起的耗散峰表現(xiàn)為狹窄的耗散峰。因此，通過避免在這樣的頻帶(例如帶寬低于0.25%乃至低于0.75%)中傳輸，從而可以減少能量損失?？梢栽诩訜嵛矬w之前和/或在加熱物體期間或者在制造加熱器期間進(jìn)行這種測量，從而防止這種波長的傳輸。此外，可以在制造期間測量輸入之間的耦合并且避免高耦合的頻帶。在本發(fā)明的一些實施例中，調(diào)整各發(fā)送頻率下的饋送器的功率輸入以考慮由被加熱物體吸收的功率的差異，這可用來提供均勻或更均勻的功率吸收。本申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，任意地在吸收峰附近改變一些選而導(dǎo)致被加熱物體內(nèi)的加熱方式的改變。因此，通過在選定子帶中掃描頻率，同時適當(dāng)?shù)卣{(diào)整功率，物體的各個部分被加熱。保持物體的不同部位中吸收的總能量，從而產(chǎn)生對物體更均勻的加熱。本發(fā)明一些實施例的方面涉及用于射頻加熱的空腔的設(shè)計、構(gòu)建和校準(zhǔn)。可以設(shè)計該空腔以便符合本發(fā)明的某些需要。在本發(fā)明的一個實施例中，射頻加熱器包括一個、兩個或多個將能量饋送到空腔的電磁能饋送器。任選地，所述饋送器是天線，優(yōu)選為寬帶天線和/或定向天線。任選地，所述饋送器朝不同方向極化以減少耦合。這些特性可用于降低耦合并提供用于實施本發(fā)明的較高自由度。在本發(fā)明的一個示范性實施例中使用了平行于直角坐標(biāo)系的設(shè)置的三個饋送器。任選地，使用兩個或多于三個，例如六個饋送器。任選地，當(dāng)可以接受較小的不均勻性并利用本發(fā)明的其它方面提供足夠的均勻性時，僅提供兩個(或者在一些實施例中甚至是一個)饋送器。在一些實施例中，可以使用多個天線而不是使用具有單條主電線的天線，經(jīng)過該主電線的入射波到達(dá)天線結(jié)構(gòu)(該天線結(jié)構(gòu)可以是天線陣列)的所有部分。這組天線可以通過在不同時刻將能量輸送到六個天線中的每一個以作為天線陣列來操作，從而匹配由復(fù)雜天線的幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計所產(chǎn)生的相位。這允許將射頻能量累加于物體上而不是在天線之前累加所述能量。這種天線組的好處之一是可能減少生產(chǎn)成本(更便宜的放大器)。另外，還有動態(tài)地(并且獨(dú)立地)控制每個輸入的相位以提供控制射頻(電磁)模式的附加自由度的可能性。此外，應(yīng)當(dāng)注意，天線陣列通常比單個天線具有更大的面積。一種可能的優(yōu)勢將是減少被加熱物體依據(jù)加熱規(guī)程(heatingprotocol)來定位的依賴性?？梢杂袃蓚€或更多天線源是相干的，使得天線結(jié)構(gòu)具有公共性能。此外，天線陣列可具有更高的方向性或帶寬，因此可提供實施本發(fā)明的優(yōu)點。此外，所述陣列可通常做成可操控的，從而提供可變的天線方向性并允許更好地將能量轉(zhuǎn)移到被加熱物體。在本發(fā)明的一些實施例中，寬帶固態(tài)放大器可用作射頻能量源?？赡艿暮锰幹皇强捎晒虘B(tài)放大器引入的寬帶頻率。在本發(fā)明的一個實施例中，至少一個場調(diào)整元件設(shè)置在空腔中以改善加熱過程的一個或多個參數(shù)(例如耦合)。任選地使用多于一個的場調(diào)整元件。任選地，至少一個所述場調(diào)整元件的任意邊界是電浮動的(不接觸空腔的金屬壁)。任選地，至少一個元件的邊界的任意部分連接到所述空腔的一個壁。在本發(fā)明的一個示范性實施例中，至少一個元件不固定就位，因此該元件可以運(yùn)動和/或旋轉(zhuǎn)和/或折疊和/或展開以改善加熱過程的一個或多個參數(shù)。在本發(fā)明的一個示范性實施例中，至少一個元件繞軸線旋轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的一個示范性實施例中，至少一個元件沿空腔的壁滑動。在本發(fā)明的一個示范性實施例中，所述場調(diào)整元件是金屬或其它導(dǎo)體?；蛘撸魏尾牧峡梢杂米髌ヅ湓?，例如任選地裝載有金屬的電介質(zhì)，其公知用于擾動電磁場。場調(diào)整元件的尺寸、結(jié)構(gòu)、位置和材料可影響場調(diào)整元件的有效性。尺寸的影響還取決于元件的位置。在一個位置，所述元件對所測量的能量轉(zhuǎn)移和其它參數(shù)產(chǎn)生影響，而在另一位置則沒有影響。一般來說，當(dāng)所述元件處于天線方向性的方向上時具有相對較大的影響。另外，已知腔室的高度與半徑的關(guān)系以及幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計(例如盒體形狀與圓筒形狀的相對關(guān)系)影響腔室的耗散方式和該腔室內(nèi)的模式。在設(shè)計根據(jù)本發(fā)明一些實施例的設(shè)備時，可以使用對耗散的仿真或試錯測量來選擇更好地適合于在物體中具有更寬耗散峰(低Q值)或者更適用于(即，使用類似的場調(diào)整元件實現(xiàn)耗散方式更顯著的改變，例如如下文所述)所需加熱的腔室。本發(fā)明一些實施例的方面涉及為空腔饋送的饋送器。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，能量經(jīng)由同軸輸入裝置饋送到空腔中，并且該同軸輸入裝置的中心導(dǎo)體延伸超過空腔的壁以形成局部回路。在本發(fā)明的一個示范性實施例中，該延伸部的端部不連接到空腔的壁。任選地，所述局部回路包括朝被加熱物體的位置輻射以改善對物體的功率傳輸?shù)奶炀€。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，能量經(jīng)由螺旋形天線(任選地經(jīng)由同軸輸入裝置)饋送到空腔中。任選地，螺旋周期、該螺旋天線的直徑和/或取向是可調(diào)整的，從而改變腔室內(nèi)的模式和耗散。在本發(fā)明的一些實施例中，一個或多個輸入裝置采用右手旋轉(zhuǎn)螺旋，而其它輸入裝置采用左手旋轉(zhuǎn)螺旋。這可以最小化螺旋之間的耦合?；蛘撸新菪季哂邢嗤娜∠?。根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，在一個或多個輸入裝置處使用分形天線。根據(jù)本發(fā)明的一些附加實施例，在不同的輸入端口處使用不同的天線類型。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，根據(jù)波長校正因子設(shè)計天線，所述波長校正因子將天線的自由空間中心波長轉(zhuǎn)換為空腔中的有效中心頻率。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，該轉(zhuǎn)換基本上獨(dú)立于被加熱物體的形狀或尺寸。本發(fā)明一些實施例的方面涉及一種控制電磁能輸入到加熱器的空腔的方法。在本發(fā)明的一個示范性實施例中，在加熱物體期間響應(yīng)于物體的變化、或者在加熱器的初始調(diào)整期間調(diào)整加熱器的一個或多個特性。在一個示范性實施例中，調(diào)整下列各項中的至少一個以改善對被加熱物體的轉(zhuǎn)能量移的凈功率和/或效率和/或均勻性(i)至少一個場調(diào)整元件的位置和/或取向，和/或(ii)在至少一個頻率(或頻率的子帶)中傳輸?shù)墓β剩?或(iii)一個天線結(jié)構(gòu)或多個天線結(jié)構(gòu)的特性，和/或(iv)被加熱物體的部位。任選地，調(diào)整至少一個場調(diào)整元件的輸入頻率、位置和/或取向中的兩個或多個。在本發(fā)明的一個示范性實施例中，各輸入的頻率是充分不同的。雖然在上文引用的現(xiàn)有技術(shù)中，允許頻率相差達(dá)到6MHz，但是在本發(fā)明的示范性實施例中，頻率可以相差10、20、50、100乃至幾百M(fèi)Hz。這允許以更大的靈活性均勻地向物體提供功率。在現(xiàn)有技術(shù)中，通過將物體浸入防凍液實現(xiàn)物體的均勻性。這導(dǎo)致了這樣一種系統(tǒng)液體的特性占主導(dǎo)地位，在加熱期間頻率改變很小，但是物體自身不能很好地與微波環(huán)境相匹配。此外，有時優(yōu)選不使物體經(jīng)受一致性的感應(yīng)(例如，暴露于可能危害生物材料或危害食用或破壞食物的味道或結(jié)構(gòu)的流體)。任選地，使用傳統(tǒng)的環(huán)境控制元件控制腔室環(huán)境(例如濕度的引入、冷卻或增溫)，該腔室環(huán)境被提供給物體的外部。這樣的外部冷卻可允許避免外部的過熱?；蛘?，可以為外部提供一些加熱以啟動化凍過程。這可幫助防止再結(jié)晶，或者在煮雞蛋的情況中，加熱將減少蛋殼的溫度梯度(因此減少應(yīng)力)，從而減少開裂和爆裂的可能性。因此，在本發(fā)明的一些實施例中，在被加熱物體的外部或內(nèi)部提供熱輻射、熱集中或熱反射元件。對濕度的控制可為被加熱物體提供水分以避免物體的干燥。對于一些物體，例如肉，這可促使在物體上形成水分保持層，從而避免物體的干燥。在本發(fā)明的一些實施例中，射頻敏感物體放置在被加熱物體上或附近。這種物體可用作被動源。這種源的示例包括用作偶極子輻射器的金屬棒；或者可用作反射器的金屬粉末；或者可遮掩被加熱物體的一小部分的金屬薄片。在本發(fā)明一些實施例的方面中，自動地檢測加熱的結(jié)束(例如化凍或烹煮的結(jié)束)，然后停止加熱?；蛘撸诩訜崞陂g，可以調(diào)整加熱過程的特性以將介電性能考慮進(jìn)來(例如，在相變時傳輸更多的功率以避免在該過程中花費(fèi)很長的時間)。在本發(fā)明的一個實施例中，所述相變由物體的介電性能的變化來感測，例如，所述介電性能由對饋送器的回波損耗和耦合的各種測量來表示，或者由期望的工作頻率來表示。任選地，物體可被包在包含溫度傳感器的袋中。任選地，熱電偶、紅外傳感器和/或光學(xué)傳感器用于確定化凍、烹飪或其它加熱過程的結(jié)束。任選地，在加熱期間，通過連續(xù)地獲知功率傳輸?shù)男屎瓦M(jìn)入空腔的饋送器中的功率，根據(jù)某種物體所需的射頻功率量和對該物體吸收的射頻功率的精確測量來確定物體的當(dāng)前溫度。本發(fā)明一些實施例的方面涉及提供微波封裝、包裝物、標(biāo)簽、附件或其它包括加熱指令的指示器，所述指令指示射頻信號的期望驅(qū)動曲線(drivingprofile)，而不僅僅指示隨時間而變的功率。在本發(fā)明的一個示范性實施例中，所指示的曲線包括表格的索引或產(chǎn)生包括多種頻率的射頻驅(qū)動曲線的仿真。任選地，指示至少3個、至少5個或更多個不同的頻率和/或一個或多個頻率范圍。任選地，所述驅(qū)動曲線包括一個或多個數(shù)量的所要使用的輸入、所述輸入的相位、時間進(jìn)度和/或有關(guān)封裝的信息，例如封裝的熱性能和射頻性能。在本發(fā)明的一個示范性實施例中，共振電路嵌在物體中和/或該物體的表面上(例如，在封裝物體的袋中)。可通過進(jìn)行頻率掃描并尋找共振頻率處的輸入阻抗的變化來識別這樣的傳感器。這樣的電路可用于識別物體。如果所述袋設(shè)有溫敏元件，那么這些袋也可用于確定溫度(并檢測加熱過程的結(jié)束和/或進(jìn)程)。任選地，這些電路的頻率完全不同于通常用于加熱的頻率?；蛘撸訜崞鞅粯?gòu)造成不以與具體共振結(jié)構(gòu)相互作用的頻率(但是能夠傳送更高或更低的頻率)傳送功率。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種用于加熱不規(guī)則形狀物體的電磁加熱器，包括空腔，物體將被放置在所述空腔內(nèi)；至少一個饋送器，所述饋送器將超高頻(UHF)或微波能量饋送到所述空腔中；以及控制器，所述控制器控制所述空腔或能量的一個或多個特性以保證所述超高頻或微波能量在物體體積的至少80%或90%以上在±30%、20%或10%內(nèi)均勻地沉積在物體內(nèi)。任選地，所述至少一個饋送器包括多個饋送器。在本發(fā)明的一個實施例中，受控的所述一個或多個特性包括在一個或多個饋送器處輸入的能量的頻率。替代地或者另外地，受控的所述一個或多個特性包括所述空腔內(nèi)的場調(diào)整元件的位置或取向。任選地，控制所述特性以提供進(jìn)入所述空腔的期望凈功率效率。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還提供了一種用于加熱不規(guī)則形狀物體的方法，所述方法包括將所述物體放在加熱器的空腔中；將超高頻或微波能量饋送到所述加熱器中；控制所述空腔或能量的一個或多個特性以保證所述超高頻或微波能量在物體體積的至少80%或90%以上在±30%、20%或10%內(nèi)均勻地沉積在物體內(nèi)。在本發(fā)明的一個實施例中，受控的所述一個或多個特性包括在一個或多個饋送器處輸入的能量的頻率。替代地或者另外地，受控的所述一個或多個特性包括所述空腔內(nèi)的場調(diào)整元件的位置或取向。任選地，控制所述特性以提供進(jìn)入所述空腔的期望凈功率效率。任選地，控制所述頻率包括以多種頻率饋送能量，這些頻率覆蓋至少0.5%的頻帶。在本發(fā)明的一個實施例中，物體在開始加熱時是冷凍的。任選地，所述物體被加熱直到解凍為止。任選地，通過所述加熱進(jìn)行的解凍在整個物體中完成時所述物體的溫差小于50°C、20°C、10°C、5'C或2。C。在本發(fā)明的一個實施例中，冷凍的物體是動物或人體器官。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還提供了一種用于加熱具有至少一個射頻端口的空腔中的物體的方法，所述方法包括將能量饋送到至少一個端口中；以及在加熱所述物體期間改變能量的頻率以使該頻率在大于0.5%、2%、5%、10%或20%的頻帶上變化。在本發(fā)明的一個實施例中，所述頻率掃過所述頻帶。任選地，所述頻帶的帶寬至少為20MHz或100MHz。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還提供了一種電磁加熱裝置，包括空腔；至少一個超高頻或微波能量饋送器；以及位于所述空腔內(nèi)的至少一個可調(diào)整的場調(diào)整元件。任選地，所述至少一個場調(diào)整元件是金屬元件。17任選地，所述至少一個可調(diào)整的場調(diào)整元件可旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生期望的功率耦合。替代地或者另外地，所述至少一個場調(diào)整元件可滑動產(chǎn)生期望的功率耦合。任選地，所述至少一個可調(diào)整的場調(diào)整元件包括多個可獨(dú)立調(diào)整的元件。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還提供了一種電磁加熱方法，包括將待加熱物體放到空腔中；將超高頻或微波能量饋送到所述空腔中；以及調(diào)整所述空腔的特性以獲得期望的加熱均勻性。任選地，所述空腔在其內(nèi)包括至少一個可調(diào)整的場調(diào)整元件；而且其中，調(diào)整所述空腔包括調(diào)整所述至少一個場調(diào)整元件。任選地，所述至少一個可調(diào)整的場調(diào)整元件包括多個所述元件。任選地，在加熱進(jìn)行時進(jìn)行至少一次調(diào)整。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還提供了一種用于電磁加熱的裝置，包括空腔；多個饋送器(任選為2、3或6個)，所述饋送器將超高頻或微波能量饋送到所述空腔中；控制器，所述控制器確定進(jìn)入空腔中的凈功率傳輸效率并調(diào)整多個輸入的頻率，使得所述進(jìn)入空腔中的凈功率傳輸效率受到控制。任選地，所述控制器在加熱的開始和結(jié)束之間的期間內(nèi)調(diào)整所述頻率。任選地，所述裝置包括位于所述空腔中的至少一個可調(diào)整的場調(diào)整元件。任選地，所述控制器調(diào)整所述場調(diào)整元件以提高凈功率傳輸效率。任選地，所述控制器在加熱進(jìn)行時調(diào)整所述頻率。任選地，所述控制器構(gòu)造成以不同功率饋送所述頻率中的至少兩種。任選地，所述控制器在加熱進(jìn)行時掃頻。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還提供了一種電磁加熱方法，包括將待加熱物體放到空腔中；經(jīng)由多個饋送器將超高頻或微波能量饋送到所述空腔中；對于每個饋送器，將進(jìn)入所述空腔的能量傳輸凈效率作為一定頻率范圍內(nèi)的頻率函數(shù)來確定；以及響應(yīng)于所確定的效率函數(shù)調(diào)整所饋送能量的頻率。在本發(fā)明的一個實施例中，所述方法包括在加熱進(jìn)行時調(diào)整所述頻率。任選地，所述方法包括在頻帶上掃描頻率。任選地，所述方法包括在調(diào)整所述頻率時響應(yīng)于所述效率函數(shù)調(diào)整每個饋送器處的功率。在本發(fā)明的一個實施例中，相比于饋送到饋送器中的能量，進(jìn)入待加熱物體的總能量傳輸效率大于40%或50%。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還提供了一種用于電磁加熱的裝置，包括空腔；至少一個饋電器，所述饋電器將超高頻或微波能量饋送到所述空腔中；控制器，所述控制器在加熱進(jìn)行時確定期望的能量頻率變化，并且使所述頻率改變至少lMHz、10MHz或25MHz。在本發(fā)明的一個實施例中，通過對某個頻帶內(nèi)傳到所述空腔的能量傳輸凈效率的測量來確定所述期望的頻率變化。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還提供了一種電磁加熱方法，包括將待加熱物體放到空腔中；以及在加熱過程中使饋送到所述空腔中用于加熱所述物體的超高頻或微波能量的頻率改變至少lMHz、lOMHz、25MHz或25MHz。在本發(fā)明的一個實施例中，通過對某個頻帶內(nèi)傳到所述空腔的能量傳輸凈效率的測量來確定所述期望的頻率變化。在本發(fā)明的一個實施例中，在至少一個至少5MHz的頻率子帶內(nèi)掃描頻率。在本發(fā)明的一個實施例中，響應(yīng)于所述凈效率的測量為每個頻率調(diào)整功率。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還提供了一種電磁加熱方法，包括將待加熱物體放到空腔中；以及經(jīng)由多個饋送器將超高頻或微波能量饋送到所述空腔中；其中，饋送到所述饋送器中的兩個饋送器的能量的頻率相差至少8MHz或20MHz。在本發(fā)明的一個實施例中，從所述多個饋送器中的每個饋送器饋送到所述物體中的凈能量在25%的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還提供了一種電磁加熱方法，包括使待加熱物體接受能夠加熱該物體的量的超高頻或微波能量；確定響應(yīng)于所述物體的狀態(tài)變化的加熱過程的特性；以及在獲得期望狀態(tài)時調(diào)整所述加熱。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還提供了一種電磁加熱方法，包括使待加熱物體接受能夠加熱該物體的量的超高頻或微波能量；確定所述物體吸收的能量的量；以及在期望的能量的量被吸收時調(diào)整所述加熱。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還提供了一種用于電磁加熱的裝置，包括空腔；至少一個超高頻或微波能量饋送器；以及靜態(tài)或低頻電場或磁場源，所述源設(shè)置成使所述空腔中的物體接受電場或磁場，所述電場或磁場有效地影響所述空腔中的物體的加熱。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還提供了一種電磁加熱方法，包括使待加熱物體接受適于加熱該物體的量的超高頻或微波能量；以及使加熱過程中的物體接受有效地增加加熱均勻性或加熱效率的靜態(tài)或低頻電場或磁場。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還提供了一種用于電磁加熱的裝置，包括空腔；進(jìn)入所述空腔的至少一個饋送器，所述饋送器包括包含輻射元件的天線，所述天線選自由貼片天線、分形天線、螺旋天線(helixantenna)、對數(shù)周期天線、螺線天線(spiralante固)和形成不接觸空腔壁的局部線圏的金屬絲組成的組。在本發(fā)明的一個實施例中，所述輻射元件包括輻射元件陣列。在本發(fā)明的一個實施例中，所述至少一個饋送器包括多個饋送器，其中，至少兩個饋送器的輻射元件是不同的。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還提供了一種在受輻照物體的一部分上產(chǎn)生選擇性加熱的方法，所述方法包括提供待加熱物體；在所述物體上、所述物體內(nèi)或所述物體附近提供能量集中元件；將所述物體和所述能量集中元件放在共振腔中；以及輻照所述物體和所述元件以在所述物體的選定部位引起能量集中。任選地，所述能量集中元件以其共振的頻率接受輻照。任選地，所述物體和所述元件分離地放在所述空腔中。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還提供了一種射頻加熱器，包括共振腔；至少一個微波或超高頻能量源；至少一個饋送器，所述饋送器將所述至少一個源產(chǎn)生的能量饋送到所述空腔中；所述至少一個源的電源；以及所述射頻加熱器的外殼，其中，所述射頻加熱器重15Kg、10Kg、7Kg或者更輕。在本發(fā)明的一個實施例中，所述共振腔具有至少20、30或40升的體積。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還提供了一種確定射頻加熱器中被加熱物體的一部分的溫度的方法，包括將所述物體放在所述加熱器的共振腔中；提供具有隨溫度變化的共振頻率的溫敏傳感器；經(jīng)由饋送器用超高頻或微波功率輻照所述物體；以及根據(jù)從所述饋送器反射的能量確定溫度。在一個實施例中，所述方法包括將非溫敏共振元件相鄰于所述溫敏元件放置，其中，所述確定包括基于由所述反射的能量指示的所述溫敏傳感器和非溫敏共振物體的共振之間的頻差進(jìn)行的確定。在本發(fā)明的一個實施例中，所述方法包括響應(yīng)于所確定的溫度控制能量輻射的特性。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還提供了一種用于空腔中的物體的射頻加熱的方法，包括用超高頻或微波能量輻照所述物體；調(diào)整所述空腔中的空氣濕度或冷卻所述空腔中的空氣。在本發(fā)明的一個實施例中，調(diào)整所述空腔中的空氣濕度或冷卻所述空腔中的空氣包括調(diào)整所述空腔中的空氣濕度。另外，可以調(diào)整溫度。代替調(diào)整濕度或除了調(diào)整濕度以外，調(diào)整所述空腔中的空氣濕度或冷卻所述空腔中的空氣包括冷卻所述空腔中的空氣。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還提供了一種射頻加熱器，包括共振腔；至少一個射頻源，所述射頻源具有至少50瓦的功率輸出并且可以在大于0.5%的頻率范圍內(nèi)以大于40。/。的效率掃頻；至少一個饋送器，所述饋送器將所述至少一個源產(chǎn)生的能量饋送到所述腔中；所述至少一個源的電源；以及所述射頻加熱器的外殼，任選地，所述射頻源包括產(chǎn)生頻帶內(nèi)的選擇性頻率的信號發(fā)生器；和射頻放大器。任選地，所述至少一個射頻源包括多個源。任選地，所述至少一個饋送器包括多個饋送器。任選地，所述至少一個射頻源包括超高頻源或微波源之一或兩者。任選地，所述源可在大于2%、5%、10%、20%或25%的頻率范圍內(nèi)掃頻。任選地，可用于每個饋送器的功率輸出至少為200瓦或400瓦。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還提供了一種射頻加熱器，包括共振腔；至少一個射頻源，所述射頻源具有至少50瓦的功率輸出并且可以在大于200MHz的頻率范圍內(nèi)以大于40%的效率掃頻；至少一個饋送器，所述饋送器將所述至少一個源產(chǎn)生的能量饋送22到所述腔中；所述至少一個源的電源；以及所述射頻加熱器的外殼。任選地，所述射頻源包括產(chǎn)生頻帶內(nèi)的選擇性頻率的信號發(fā)生器；和射頻放大器。任選地，所述至少一個射頻源包括多個源。任選地，所述至少一個饋送器包括多個饋送器。任選地，所述至少一個射頻源包括超高頻源或微波源之一或兩者。任選地，可用于每個饋送器的功率輸出至少為200瓦或400瓦。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還提供了一種適合用于射頻加熱爐的封裝，包括至少一個指示器，所述指示器在其上具有加熱指令的機(jī)器可讀指示，所述指示指出均勻加熱或受控加熱指令。在本發(fā)明的一個實施例中，所述機(jī)器可讀指示可由射頻空腔中的掃描射頻場讀取。下面參考附圖描述本發(fā)明的示范的非限制性實施例。附圖是示例性的且一般不遵照精確尺度。使用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)注不同視圖上的相同或同樣的元件。圖1A、1B和1C是根據(jù)本發(fā)明的一個示范性實施例的空腔10的相應(yīng)的示意頂視剖面圖和側(cè)視剖面圖2A和2B示出才艮據(jù)本發(fā)明的一個實施例的兩個示范性匹配元件；圖3是圖1的空腔的內(nèi)部的示意性等軸測圖；圖4A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例適用于將能量耦合到空腔中的天線的示意圖4B是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例適用于將能量耦合到空腔中的螺旋形天線的示意圖4C示出自由空間匹配頻率和螺旋形天線饋送器的空腔匹配頻率的相互關(guān)系曲線圖；圖4D-4H是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的適用于將能量耦合到空腔中的各種分形天線的示意圖5A-5C是4艮據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電磁加熱系統(tǒng)的示意方框圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例操作所述系統(tǒng)的簡化流程圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例調(diào)整圖5所示加熱系統(tǒng)中的元件和頻率的過程的流程圖8圖示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的替代性射頻電路系統(tǒng)；圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的示出自動關(guān)斷能力的代表性解凍過程的頻率與時間的關(guān)系曲線圖10示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的低頻偏置結(jié)構(gòu)的布局；圖11A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的確定掃頻功率特性的方法的簡化流程圖11B和11C4艮據(jù)本發(fā)明的一個實施例圖示出如何確定掃頻功率譜；圖11D示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的可操作提供圖11B所示頻譜的脈沖的脈沖波形；圖12A示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有輔助加熱線圏的射頻加熱器；圖12B和12C示意地圖示出將廢熱從放大器轉(zhuǎn)移到圖12A的加熱器的方案；以及圖12D示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的低重量高頻射頻加熱器的外視圖。具體實施例方式本申請描述了射頻加熱(例如微波或超高頻加熱)領(lǐng)域中的很多優(yōu)點。雖然，為了方便，結(jié)合各種裝置和方法描述了這些優(yōu)點，但是每個優(yōu)點都總體上是獨(dú)立的，并且可以用現(xiàn)有技術(shù)的裝置或方法(在可用時)或者用本發(fā)明的其它優(yōu)點的非最佳方案來實現(xiàn)。因此，例如，調(diào)整輸入功率的方法的部分可與上文引用的Penfold等人的現(xiàn)有技術(shù)裝置一起使用。反之，本發(fā)明的創(chuàng)造性裝置(或該裝置的部分)可與Penfold等人的方法一起使用。可以預(yù)期這些組合不會是理想的，但是這些組合可期望給出優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)裝置和方法的改進(jìn)結(jié)果。此外，在可能的范圍內(nèi)，結(jié)合本發(fā)明的一個實施例描述的優(yōu)點可利用于其它實施例，并且應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是作為任選的特征并入其它實施例的說明。以稍微簡化的形式介紹所述實施例，從而強(qiáng)調(diào)某些創(chuàng)造性要素。此外，應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的大部分或全部實施例所共有的很多特征已在
發(fā)明內(nèi)容中進(jìn)行了描述，并且應(yīng)當(dāng)視作各個實施例的詳細(xì)說明的一部分。下列內(nèi)容被認(rèn)為是所述的一些實施例或全部實施例的新穎特征或變型。應(yīng)當(dāng)理解，并非所有這些特征都存在于任一具體實施例中，對這些特征可適用的每個實施例不必描述所有這些特征。1)允許射頻加熱不規(guī)則物體的裝置和方法，使得加熱完成時物體的溫度在50。C的范圍內(nèi)(任選地，在10、6、4或2。C的范圍內(nèi))是均勻的。示范性實施例主要通過直接射頻加熱物體以使超過50%而提S該均勻性。在本發(fā)8;的一、些實施例中，這種直J射頻加熱可達(dá)到70%、80%或90%乃至更大的百分比。2)包括空腔內(nèi)的場調(diào)整元件的裝置以及設(shè)計和使用該裝置的方法。3)具有一個或多個用于將能量耦合到空腔中的耦合天線的加熱裝置；設(shè)計所述天線的方法；以及，將能量饋送到加熱器的方法，包括調(diào)節(jié)天線的輻射型式的方法。這包括利用天線陣列(帶有一個或多個饋送器，具有受控相位)、環(huán)形天線、寬帶天線、分形天線、定向天線、螺旋天線，分離地或相干地操作所述天線，設(shè)計所述天線以獲得期望的輻射型式等。4)使用作為頻率函數(shù)被加熱物體能量吸收效率的測量值，以在加熱之前(可能在加熱期間多次，例如每秒多次)獲知加熱過程的裝置和方法。5)適于根據(jù)對能量吸收效率的測量(例如，通過傳輸功率來補(bǔ)償能量吸收的變化)來控制加熱過程的一個或多個特性(例如所加熱物體吸收的功率值)的裝置和方法。例如，這可通過調(diào)整每個發(fā)送頻率下的輸入功率和/或選擇所要發(fā)送的頻率和/或移動場調(diào)整元件和/或移動被加熱物體和/或改變天線特性來完成。根據(jù)對加熱期間或加熱中的短時間間歇中的能量吸收的測量，這可在操作之前完成，也優(yōu)選在操作期間一次或多次(例如每秒多次)完成。6)在射頻加熱期間將直流電或低頻(例如，低于300MHz，或者低于比所使用的加熱頻率更低的一些其它值)電場或磁場施加于物體的裝置和方法。這種施加被認(rèn)為改變了被加熱物體的介電性能，而且還提供了另一種調(diào)整提供給被加熱物體的功率的方法。7)在操作期間以受控方式改變發(fā)送頻率和/或來自一個或多個饋送器的功率以獲得期望的加熱方式(例如，以大于l、2或5MHz的方式)的裝置和方法。這種改變可在操作期間發(fā)生多次(例如每秒多次)。在本發(fā)明的一個實施例中，所期望的方式是均勻加熱方式。8)根據(jù)被加熱物體的介電性能的讀數(shù)控制加熱的裝置和方法。可以在加熱期間一次或多次(例如每秒多次)獲得所述讀數(shù)。例如，在感測到相變時結(jié)束解凍或蒸煮過程。這可以執(zhí)行加熱的停止。9)包括多種輸入的電磁加熱器，其中，所述輸入的頻率相差5、10或25MHz以上。10)包括多種輸入的電磁加熱器，其中，至少一個輸入的頻率在加熱期間動態(tài)地變化，使得在所述輸入處的頻率改變5MHz以上。11)利用寬帶和高頻(40%以上)固態(tài)微波放大器將能量饋送到空腔中并任選地利用發(fā)生器產(chǎn)生的廢熱來加熱空腔中的空氣的裝置。12)利用射頻能量發(fā)生器產(chǎn)生的廢熱來加熱空腔中的介質(zhì)(例如空氣)或水(如熱水器中的水)的裝置。13)促使共振腔內(nèi)的共振結(jié)構(gòu)和/或設(shè)計模式進(jìn)行輻射的方法，該方法借助于(選擇性地或總體地)使所述共振結(jié)構(gòu)和/或設(shè)計模式進(jìn)行輻射以將其用作輻射源(即，生成被動源)，以及包括所述共振結(jié)構(gòu)和/或設(shè)計模式的裝置。14)在共振腔內(nèi)使用反射射頻的物體(例如金屬)以在這些物體的封閉環(huán)境中(例如在被加熱物體內(nèi)或在被加熱物體的封閉環(huán)境中)集中能量的裝置和方法。15)關(guān)于高效率(至少50%,有時在70%乃至80%以上)射頻加熱器的裝置和方法。所述效率定義為物體吸收的功率與功率源的輸出量之比。這提供了用太陽能源進(jìn)行操作的加熱器的可能。16)重量小于15Kg乃至小于10Kg的射頻加熱器。根據(jù)本發(fā)明26的一些實施例，使用高頻固態(tài)放大器而不是微波管以允許使用低重量直流電源來代替重負(fù)載變壓器。該熱量節(jié)省是對輕型固態(tài)放大器代替重型磁控管的補(bǔ)充。此外，所述高效率消除了對熱沉的需要，例如使用共振腔作為熱沉。在本發(fā)明的一些實施例中，通過將來自放大器的廢熱饋送回微波腔中，從而避免或部分地減少了對熱沉的需要。17)關(guān)于使用TTT(溫敏接頭，優(yōu)選為無源溫度傳輸接頭(Temperaturetransmittingtag),該接頭的共振由于溫度的變化而變化，或者該接頭使用調(diào)制響應(yīng)來傳送溫度信息)的被加熱物體的溫度信息的裝置和方法。如果TTT頻率遠(yuǎn)離設(shè)備的傳輸范圍、或者TTT的頻率在設(shè)備的帶寬內(nèi)，那么就可以實現(xiàn)該裝置和方法，并且避免了加熱期間的具體TTT頻率。在本發(fā)明的一些實施例中，可以使用具有兩個共振元件(其中一個是溫敏的，而另一個不是溫敏的)的接頭，因為對頻差的測量比絕對頻率的測量更為準(zhǔn)確。18)包括用于腔室環(huán)境控制(例如引入和/或去除濕度、冷卻和/或增溫等)的器件的射頻加熱裝置和方法。例如，在煮雞蛋的情況中，加熱將減少蛋殼的溫度梯度(因此減少應(yīng)力)，從而減少開裂和爆裂的可能性。任選地，根據(jù)物體的當(dāng)前溫度和例如引起濃縮以使被加熱物體(例如肉)緊密的目的，腔室中的氣溫可隨時間而變。19)可以根據(jù)對被加熱物體的功率輸入和功率傳輸效率的了解來計算被加熱物體吸收的功率的裝置。這允許根據(jù)實際加熱而非根據(jù)微波炊具目前所使用的一些估算的加熱時間來計算當(dāng)前溫度和/或斷開時間。圖1A、1B和1C根據(jù)本發(fā)明的一個示范性實施例示出了空腔10的相應(yīng)的頂視剖面圖和側(cè)視剖面圖。如所示，空腔10是由導(dǎo)體(例如像鋁這樣的金屬)制成的圓筒形空腔，并且在超高頻或微波頻率范圍內(nèi)共振，任選地在300MHz和3GHz之間，更優(yōu)選地在400MHz和lGHz之間。在本發(fā)明的一些實施例中，所述空腔是球形、矩形或橢圓形空腔。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的一般方法不限于任何特定的共振腔腔體形狀。在圓筒的一個端部12上和圓筒形部分14的兩側(cè)上安置饋送天線16、18和20，從而以使用下文描述的方法任意選擇的頻率來饋送能量。在圖4A-4C中示出了適用于實施本發(fā)明的各種類型的示例性而非限制性的天線。在本發(fā)明的一個示范性實施例中，一個或多個匹配元件22、24設(shè)置在空腔內(nèi)部，任選地設(shè)置在饋送天線附近。示出了兩種場調(diào)整元件，然而，也可以使用其它形狀和材料。在圖2A中更清楚示出的第一場調(diào)整元件22位于空腔10的端部12上。在該實施例中，所述元件可沿方向30圍繞連接于所述端部的軸28旋轉(zhuǎn)。任選地，所述元件通過絕緣板32與所述端部絕緣，所述絕緣板32將元件22電容性地耦接到端部12?；蛘咚鲈皮導(dǎo)電地連接。元件22(以及其它場調(diào)整元件)在被適當(dāng)調(diào)整時被認(rèn)為具有雙重作用。一方面，所述元件22以選擇性地將能量從饋送器引導(dǎo)到待加熱物體中的方式來改變空腔的模式。第二個有關(guān)作用是同時匹配至少一個饋送器并減少與其它饋送器的耦合。在圖2B中更清楚示出的場調(diào)整元件24位于饋送器18和端部12之間。該元件的一端任選地電連接到空腔的圓筒形部分14。元件24的另一端通過絕緣材料36與端部12隔開和絕緣。該元件24如箭頭33和34所示自由地沿端部12和圓筒形部分滑動。該滑動改變能量吸收效率的謙改變量。圖3是空腔內(nèi)部的透視圖，從而更清楚地示出所述饋送器和元件的位置和取向。圖4A-4H示出了適用于實施本發(fā)明的三種不同類型的天線。這些天線本身是新型的，或者即使是已知的也從未用于微波爐或加熱器，尤其是空腔型加熱器。一般而言，在多數(shù)微波空腔型加熱器中，當(dāng)限定于自由空氣中時，所使用的饋送器沒有很大程度的方向性而且不是寬帶的。饋送器的目的是激發(fā)空腔的模式。由于現(xiàn)有技術(shù)的空腔是以單一頻率或窄帶頻率來激發(fā)的，因此天線就專門設(shè)計用于激發(fā)這些模式。另外，現(xiàn)有技術(shù)的微波空腔使用不是設(shè)計用來降低從一個饋送器到另一個饋送器的耦合的波導(dǎo)管或環(huán)形天線(所述波導(dǎo)管或環(huán)形天線一般僅有單個饋送器)。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用定向天線和/或?qū)拵炀€允許與被加熱物體更好地耦合并降低與其它饋送器的耦合。在一些實施例中，所述天線作為陣列來提供。在使用天線陣列時有若干優(yōu)點。頻帶可以較大，被加熱物體的位置對結(jié)果的依賴性較低。方向性可被控制，甚至可在加熱期間調(diào)整。有可能控制陣列的每一個天線的相位，從而控制射頻模式。有可能更改天線結(jié)構(gòu)，例如，使用螺旋天線，天線的半徑和高度可以改變，以便調(diào)節(jié)阻抗并改變射頻模式。圖4A根據(jù)本發(fā)明的一個實施例示出了適用于將能量從饋送器16、18和20耦合到空腔10中的天線。如所示，饋送器16包括同軸饋送器37，該同軸饋送器37的中心導(dǎo)體36彎曲并延伸到空腔中。該中心導(dǎo)體是彎曲的，但是不接觸空腔的壁。任選地，電線的端部形成有導(dǎo)電元件40以增加天線帶寬。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，所示類型的天線能夠更好地將能量耦合到空腔中的不規(guī)則物體。這種天線被認(rèn)為是定向地發(fā)射信號，如果所述彎曲對準(zhǔn)被加熱物體，那么就會改善與物體的耦合(而不是與空腔的耦合)。圖4B根據(jù)本發(fā)明的一個實施例示出了適用于將能量從饋送器16、18和29耦合到空腔10中的螺旋天線。如所示，饋送器16包括同軸饋送器37，該同軸饋送器37的中心導(dǎo)體36，具有形成為螺旋的延伸部。該天線可設(shè)計用于在相對寬的頻帶(例如適用于本發(fā)明的頻帶)內(nèi)匹配到自由空間中，并且可通過改變匝數(shù)而使方向性變得更大或更小。于是，調(diào)整自由空間的設(shè)計以用于如下關(guān)于圖4C所述的現(xiàn)有空腔。圖4C的曲線圖示出了對7匝螺旋的實驗結(jié)果，螺旋的直徑等于自由空間波長并具有小于0.2波長的線匝螺距。然而，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過實驗可發(fā)現(xiàn)圖4C所示類型的曲線也適用于其它線臣特征。分形天線在本
技術(shù)領(lǐng)域：
中是已知的。參見XuLiang和MichaelYanWanChia的"MultibandCharacteristicsofTwoFractalAntennas",JohnWiley,MWandOpticalTech.Letters,第23巻，第4期，第242-245頁，1999年11月20日。此外，參見G.J.Walker和J.R.James的"FractalVolumeAntennas"ElectronicsLetters,第34巻，第16期，第1536-1537頁，1998年8月6日。這些參考文獻(xiàn)通過引用的方式并入本文。圖4D示出了本
技術(shù)領(lǐng)域：
中已知的用于向自由空間中進(jìn)行輻射的示例性碟形天線50。該碟形天線(在自由空間中)的帶寬是以740MHz為中心頻率的604MHz(-3dB點)和以2.84GHz為中心頻率的1917MHz。該天線具有單極方向性圖，然而是寬帶天線(比偶極天線的窄帶寬具有優(yōu)勢)。但是，單極方向性不沿平行于饋送器的方向輻射。該天線的帶寬(BW)根據(jù)空腔內(nèi)的負(fù)載(物體)位置在10MHz和最大70MHz之間變化。該天線和下面的分形天線在本發(fā)明中可適用于將能量饋送到空腔中。圖4E示出了適用于實施本發(fā)明的示例性Sierpinski天線52。一般地，交叉陰影區(qū)域54是金屬板，白色中心區(qū)域56是非導(dǎo)電區(qū)。所述金屬板安裝在優(yōu)選為低介電常數(shù)的電介質(zhì)上，并且在各個角連接到同軸饋送器36的中心導(dǎo)體37,如所示。該天線在空腔中的特性類似于碟形天線的特性。圖4F示出了適用于實施本發(fā)明的改進(jìn)的Sierpinski天線58。一般地，交叉陰影區(qū)域60是金屬板，白色區(qū)域62是非導(dǎo)電區(qū)。所述金屬板安裝在優(yōu)選為低介電常數(shù)的電介質(zhì)上，并且在各個角連接到同軸饋送器36的中心導(dǎo)體37，如所示。對于采用相等尺寸的等邊三角形的總長度103.8mm來說，該天線的中心頻率在空腔內(nèi)大約為600MHz。圖4G示出了適用于實施本發(fā)明的另一個改進(jìn)的Sierpinski天線64。一般地，交叉陰影區(qū)域66是金屬板，白色區(qū)域68是非導(dǎo)電區(qū)。所述金屬板安裝在優(yōu)選為低介電常數(shù)的電介質(zhì)上，并且在各個角連接到同軸饋送器36的中心導(dǎo)體37。在圖4G中示出了適用于在空腔中具有卯OMHz的中心頻率的天線的尺度。圖4H示出了由三個彼此隔開一'卜段距離(例如2mm)的分形天線組成的多層分形天線70。這些天線中每一個的尺寸是錯開的，以便加寬天線的帶寬。在該示例中所示的第一天線72的比例是圖4G給出的尺度的0.8。第二天線744具有與圖4G的天線相同的尺度，第三天線76的尺寸是天線74的1.2倍。體積分形天線(圖4G)具有l(wèi)OOMHz的總帶寬，這是對先前的單一分形天線(圖4D-4H)所獲得的70MHz最大帶寬的改進(jìn)。當(dāng)安置在空腔中時，分形天線也顯示出中心頻率變化。該差異用于通過頻率定標(biāo)來設(shè)計在空腔中使用的天線(如同螺旋形天線的情況)。一般而言，希望利用寬帶的定向天線將功率饋送到被加熱物體中，這樣的天線包括貼片天線、分形天線、螺旋天線、對數(shù)周期天線和螺線天線。圖5A-5D是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電磁加熱系統(tǒng)的示意方框圖。圖5A示出在本發(fā)明的一個示范性實施例中的系統(tǒng)的各個功率饋送器90的總體方框圖。所述系統(tǒng)由計算機(jī)92控制，該計算機(jī)92經(jīng)由控制界面(控制器)130控制向被加熱物體98提供功率的射頻系統(tǒng)96。圖5B是根據(jù)本發(fā)明的一個示范性實施例的射頻饋送系統(tǒng)96之一的電子設(shè)備的方框圖。VCO(電壓控制振蕩器)102接收來自控制電路130(圖5C)的信號，該控制電路130設(shè)定進(jìn)入端口的能量的頻率。該能量經(jīng)過射頻開關(guān)104和電壓控制衰減器(VCA)106,所述射頻開關(guān)和電壓控制衰減器都由控制電路130控制。在經(jīng)過VCA后，信號的功率和頻率就^Mt設(shè)定。當(dāng)來自VCO102的信號未切換到VCA時，提供負(fù)載108以清除VCO102產(chǎn)生的信號。然后，通過任選的第一雙向耦合器110的主線路發(fā)送所述信號。然后，VCA的輸出被功率放大器112放大，隨后經(jīng)過隔離器114。與放大器112反射的功率成比例的信號也被饋送給控制電路。耦合器110將進(jìn)入該耦合器110的信號的一部分(在檢測之后或者在測量功率之后)反饋回控制電路130。與放大器112反射的功率成比例的信號也被發(fā)送到控制器130。這些信號使得能夠監(jiān)控VCO/VCA和放大器。在產(chǎn)生式系統(tǒng)中，可以不需要雙向耦合器。射頻開關(guān)116將功率切換到負(fù)栽118或經(jīng)由第二雙向耦合器120切換到共振腔98的饋送器。雙向耦合器120對進(jìn)入和離開共振腔的功率進(jìn)行采樣并將功率測量信號發(fā)送給控制器130。在本發(fā)明的一個實施例中，射頻放大器112是基于LDMOS技術(shù)的固態(tài)放大器。Psat=300W，效率=大約22%，有效頻帶=800-1000MHz。這種放大器具有相對較窄的帶寬或較低的效率(<25%)或者兩者兼有。這限制了對本發(fā)明的優(yōu)點的最佳利用。近來，已經(jīng)可基于SiC(碳化硅)或GaN(氮化鎵)半導(dǎo)體技術(shù)來利用放大器。利用這種技術(shù)的晶體管可從例如Eudyna、Nitronex公司和其它公司購買。例如，可以買到具有300-600W(可由低功率(50-100瓦)模塊構(gòu)成)的最大功率輸出和600MHz的帶寬(中心頻率為700MHz)或400MHz的帶寬(中心頻率為2.5GHz)的放大器。這種放大器比現(xiàn)有技術(shù)放大器具有更高的效率(可利用60%的效率)和對反射信號更高的耐受性，使得對于這些放大器可以經(jīng)常省略隔離器114。在下文結(jié)合圖12A-D來描述利用這種放大器的具體構(gòu)造?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖5C，控制器130包括計算機(jī)92,該計算機(jī)92執(zhí)行計算，提供系統(tǒng)的記錄功能并且用作用戶界面。所述控制器130還控制其余的元件來執(zhí)行校準(zhǔn)和圖7的流程圖的控制方法。計算機(jī)132通過接口134連接到系統(tǒng)的其余部分，所述接口134被設(shè)計成向阿爾特拉現(xiàn)場可編程門陣列(ALTERAFPGA)140提供信息，所述阿爾特拉現(xiàn)場可編程門陣列與射頻系統(tǒng)的各個元件進(jìn)行接口連接并為這些元件提供控制信號。該阿爾特拉器件經(jīng)由一個或多個多路復(fù)用器136和模數(shù)轉(zhuǎn)換器138接收輸入(如上關(guān)于圖5A-5C所述)。另外，所述阿爾特拉器件經(jīng)由數(shù)模轉(zhuǎn)換器140設(shè)定各個饋送器(也關(guān)于圖5A和5B進(jìn)行了描述)的頻率和功率，并且任選地利用借助于以下流程圖所描述的方法來設(shè)定場調(diào)整元件的位置。在產(chǎn)生式系統(tǒng)中，所述計算機(jī)可以是不必要的，阿爾特拉或類似的控制器可控制和處理所有的必要數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的一些實施例中，按下文所述進(jìn)行頻率掃描。圖6是操作具有上文所述結(jié)構(gòu)的加熱系統(tǒng)的簡化流程圖150。圖7是校準(zhǔn)系統(tǒng)的簡化流程圖160?？娠@而易見的是，操作和校準(zhǔn)系統(tǒng)的方法也可適用于僅具有較少變化的操作系統(tǒng)，這些操作系統(tǒng)具有更少或更多數(shù)量的功率饋送器和/或更多或更少數(shù)量的匹配元件。在152，物體(例如冷凍的器官、或者冷凍或未冷凍的食物)被放在空腔10中。然后執(zhí)行校準(zhǔn)或調(diào)整程序來設(shè)定系統(tǒng)中的變量參數(shù)。這可包括所選的以各個頻率向空腔傳輸?shù)母鱾€功率饋送器中的放大器112的功率輸出、各個VCO102的有限集的頻率子帶、以各種頻率提供能量的方法(例如，掃頻或其它的頻率變化，或者提供體現(xiàn)期望的頻率和功率特性的脈沖信號)、對匹配元件(例如22、24)的定位、被加熱物體的位置以及和任何其它影響加熱過程的各種特性的變量，例如，對物體的功率傳輸?shù)木鶆蛐院?或效率。存儲器包含用于校準(zhǔn)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)156。下面描述示范性標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)行校準(zhǔn)160以確定新的加熱變量。在下文討論的圖7的流程圖中概述了示范性校準(zhǔn)程序。在新變量確定后，設(shè)定158這些新變量并開始加熱170。周期性地(例如每秒若干次)使加熱中斷某一短時間(可能僅有幾秒或幾十毫秒)，并且在154任選地根據(jù)下文所述的方法確定是否應(yīng)當(dāng)終止加熱。如果應(yīng)當(dāng)終止，那么加熱結(jié)束153。如果不符合結(jié)束加熱的標(biāo)準(zhǔn)，那么就進(jìn)入校準(zhǔn)(或者再調(diào)整)程序160。否則，重新開始加熱170。應(yīng)當(dāng)注意，在測量階段期間，頻率掃描一般比加熱階段期間的頻率掃描更寬。下面將參考圖7的流程圖描述各個單獨(dú)通道的校準(zhǔn)程序160。為了執(zhí)行校準(zhǔn)，任選地將功率設(shè)定在足夠低的水平162以使得不發(fā)生充分的加熱，但是設(shè)定在足夠高的水平以使得所產(chǎn)生的信號可被可靠地檢測?；蛘?，可以在全功率或中功率時進(jìn)行校準(zhǔn)。在接近操作功率級時的校準(zhǔn)可減小一些部件(例如VCA)的動態(tài)范圍并降低這些部件的成本。然后，在通道的最小頻率和最大頻率之間掃描164各個輸入。任選地，上限頻率和下限頻率是430和450MHz。還可以4吏用其它范圍，例如860-900MHz和420-440MHz。根據(jù)所執(zhí)行的加熱任務(wù)，實質(zhì)上在300-1000MHz之間乃至高達(dá)3GHz的任何范圍都認(rèn)為是可用的。當(dāng)使用上文所述的寬帶高效率放大器時，可以在放大器的頻帶上可以掃描數(shù)百M(fèi)Hz或數(shù)百M(fèi)Hz以上的更大帶寬。如果一個以上的連續(xù)頻帶滿足用于加熱的標(biāo)準(zhǔn)，那么所述掃描可以在多個不連續(xù)頻帶內(nèi)。在掃頻期間測量輸入反射系數(shù)Sn、S22、S33和傳遞系數(shù)Su-S^、S13=S31、S23=S32，凈功率效率確定為(以端口l為例)(從端口1反射的功率+向端口2和3耦合的功率)/輸入功率。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在很多操作狀態(tài)下使某些標(biāo)準(zhǔn)最大化是理想的。33在本發(fā)明的第一個實施例中，每個端口的最大凈功率效率被最大化，即，使處于掃頻范圍內(nèi)的最大效率點處的凈功率效率盡可能地大。將效率為最大值時的效率和頻率記錄下來。任選地，頻率峰值的寬度和Q值也,皮記錄下來。本發(fā)明的第二個實施例基于類似的標(biāo)準(zhǔn)。對于該實施例，確定在傳遞凈效率的每個共振峰下面的面積。該面積應(yīng)當(dāng)是最大值。記錄所述效率、具有最大面積的共振的中心頻率及其寬度。在本發(fā)明的一個實施例中，用于確定所述變量是否被正確設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)在于所述峰值凈效率(第一實施例)、或者所述面積或?qū)挾?第二實施例)在某些預(yù)定水平以上，或者Q值在某些預(yù)定水平以下。例如，可以有這樣的限制即，對于各個饋送器使60%凈效率以上的面積最大化。應(yīng)當(dāng)注意，既不被反射也不被傳輸?shù)狡渌丝诘哪芰勘晃盏娇涨坏谋谥谢虮患訜嵛矬w中。由于導(dǎo)電壁的吸收比物體的吸收低很多倍，因此凈效率近似為吸收到物體中的輸入功率的比例。還應(yīng)當(dāng)注意，最大凈效率的頻率不必與最佳匹配時的頻率相同。在本發(fā)明的一個實施例中，任選地，在調(diào)整功率時掃描頻率。術(shù)語"掃頻"應(yīng)當(dāng)理解為包括各個不連續(xù)頻率的串行傳輸，以及具有期望的頻率/功率語含量的合成脈沖的傳輸。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，每個頻率在空腔內(nèi)的物體內(nèi)的特定部位處具有最大吸收量，所述部位可能在不同頻率之間變化。因此，掃描一定的頻率范圍可能引起峰值加熱區(qū)在物體內(nèi)的運(yùn)動。計算機(jī)仿真已經(jīng)表明，至少在某個峰的Q值低(即，大量的能量耗散在被加熱物體中)時，峰值加熱區(qū)的運(yùn)動可能是相當(dāng)大的。此外，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，每種模式(用不同的效率峰值來代表)在掃頻時所起的作用不同。圖11A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的確定掃頻功率特性的方法的簡化流程圖200;該方法對應(yīng)于圖6的流程圖的動作160和158。在將物體放入空腔(152)后，對空腔掃頻以確定作為頻率函數(shù)的輸入效率(202)(例如，獲得頻語圖像)。對輸入效率的確定如上文詳細(xì)所述?；蛘撸瑢⒕哂兴P(guān)心范圍內(nèi)的寬鐠的能量脈沖饋送到輸入端中。確定反射的能量和傳輸?shù)狡渌斎攵说哪芰坎⒎治鲞@些能量的頻語，例如使用傅里葉分析。使用任一種方法都可以將凈功率效率作為頻率函數(shù)來確定。在相似的物體已經(jīng)被加熱過的某些條件下，可以形成用于不同類型和尺寸的物體的一組表格并將其用作代替相差很小的測量的快捷方式。圖11B示出了在輸入端處的簡化的凈功率效率曲線250。應(yīng)當(dāng)注意，存在有效率高的區(qū)域和效率低的其它區(qū)域。此外，有些效率峰值較寬，有些效率峰值較窄。接下來，確定總掃頻帶寬(BW)(204)。這可包括掃描經(jīng)過單個峰值或經(jīng)過多個峰值。在本發(fā)明的一個實施例中，在加熱階段期間，頻率被掃描經(jīng)過各個高效率峰值的一部分。例如，為了提供對物體的均勻加熱，認(rèn)為以各個頻率輸入給空腔的功率都應(yīng)當(dāng)是相同的。因此，在本發(fā)明的一個實施例中，在各個頻率時的功率被調(diào)整以使P*ii對于掃描中的所有頻率來說是常數(shù)。由于可用的功率始終受限于某些值，因此可以對掃描的可用帶寬設(shè)定界限。在圖11B中用虛線252示出效率的下限的一個示例。所述掃描可被限制于具有該值以上的效率的頻率。接下來，設(shè)定場調(diào)整元件的位置。該調(diào)整是任選的，甚至在存在這種元件的某些情形中，也不必調(diào)整這些元件。一般而言，這種調(diào)整的標(biāo)準(zhǔn)是峰值具有盡可能高的效率，使得峰值盡可能地寬。具體的應(yīng)用可引入附加的目標(biāo)，例如，使峰值向某些頻帶運(yùn)動。迭代過程(206、208)用于確定場調(diào)整元件的期望位置和/或取向。當(dāng)完成搜索過程時，所述元件被設(shè)定到所找到的最佳位置(210),所述搜索過程可以是本
技術(shù)領(lǐng)域：
中已知的任何迭代過程。。在本發(fā)明的一個實施例中，調(diào)整所述掃描(212)以避免將過量的功率饋送到物體的某些部分中。例如，如果物體包含金屬棒或金屬拉鏈，那么可以產(chǎn)生高的效率峰值254。金屬棒可在該棒的端部附近引起能量集中。避免以該峰值進(jìn)行的輻照有時可以減小這種物體對均勻加熱的影響。接下來，確定掃描參數(shù)(214)。圖11C根據(jù)本發(fā)明的一個實施例示出了所要饋送到輸入端的能量的功率i普256。應(yīng)當(dāng)注意，不以所述棒的頻率特性以及對于效率在圖11B中的252示出的最小值以上的其它頻率的頻率特性來傳輸能量。所述功率具有的形狀使得效率11和所饋送的功率的乘積基本為常數(shù)。在本發(fā)明的一個替代實施例中，能量以脈沖的形式而非作為掃頻能量饋送到端口。首先，通過脈沖合成器產(chǎn)生例如圖11C所示的脈沖。該脈沖被放大并饋送到輸入端中。然后，所述脈沖合成器將代替VCO102(圖5B)。應(yīng)當(dāng)理解，所述脈沖合成器也可被編程控制產(chǎn)生用于確定i]的頻率依賴性的掃描(圖7的動作164)。對匹配元件的位置執(zhí)行搜索，在所述位置，全部饋送器的凈功率效率滿足標(biāo)準(zhǔn)。這在方框214和216處標(biāo)出，所述方框214和216代表通過改變匹配元件的位置和/或取向所進(jìn)行的搜索。可以使用標(biāo)準(zhǔn)搜索技術(shù)(迭代)或者可以使用神經(jīng)網(wǎng)路或其它學(xué)習(xí)系統(tǒng)，尤其是相同類型的物體被重復(fù)加熱時，這對工業(yè)應(yīng)用來說是常見的。當(dāng)滿足標(biāo)準(zhǔn)時，功率就被提升到適合加熱和掃頻(任選)的水平。進(jìn)入相應(yīng)放大器的功率任選地被標(biāo)準(zhǔn)化以將相同的凈功率提供到對應(yīng)每個端口的空腔中(從而提供到物體中)。任選地，效率最低的端口決定提供給物體的功率。雖然在現(xiàn)有技術(shù)的烤爐中，使用者決定加熱時間，但是在本發(fā)明的一些實施例中，一般可以預(yù)測期望的加熱時間。再返回圖6，存在許多執(zhí)行加熱170的方法。在本發(fā)明的一個實施例中，同時將功率饋送給全部饋送器。這具有加熱較快的優(yōu)點。其缺點是需要分離的三組電路系統(tǒng)。在本發(fā)明的第二個實施例中，在短周期內(nèi)逐一地將功率饋送給饋送器?？赡軆H需要最常用的一組電路系統(tǒng)，同時需要用于在饋送器之間傳送功率開關(guān)。然而，對于校準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)提供測量從端口傳輸?shù)蕉丝诘墓β实姆椒?。?dāng)功率不饋送到饋送器時，該電路系統(tǒng)也可用于匹配所述饋送器。在圖8中根據(jù)本發(fā)明的一個實施例示出了對應(yīng)于圖5B的電路系統(tǒng)的一種不同類型的既提供加熱又提供校準(zhǔn)功能的電路系統(tǒng)。在圖8中使用與圖5B相同的附圖標(biāo)記，除了如下文指出的以外。這種系統(tǒng)具有更加節(jié)省成本的優(yōu)點。當(dāng)然，該系統(tǒng)較慢。然而，該系統(tǒng)確實允許另外一種均衡方法，其中，持續(xù)時間(單獨(dú)地或者與改變輸入功率相結(jié)合)被調(diào)整使得進(jìn)入每個饋送器的能量是相同的(或者在必要時是不同的)，在所述持續(xù)時間內(nèi)對每個饋送器進(jìn)行饋送。圖8在直到射頻開關(guān)116的輸出之前類似于圖5B。在射頻開關(guān)116之后，第二射頻開關(guān)192將放大器輸送的功率傳送給饋送器之一。僅示出了與饋送器2相關(guān)的電路系統(tǒng)200。電路系統(tǒng)200以兩種模式之一操作。在功率傳輸模式中，來自控制器130的信號從射頻開關(guān)192經(jīng)由射頻開關(guān)194切換到雙向耦合器120。該端口的其余操作如上文所述。在被動模式中，射頻開關(guān)194的輸入端不接收來自放大器112的功率。開關(guān)194將負(fù)載190連接到雙向耦合器120的輸入端。在被動模式中，負(fù)載l卯吸收從空腔饋送到饋送器的功率。對于產(chǎn)生式系統(tǒng)，對定向耦合器120的附加簡化是可能的，從而用單向耦合器代替雙向耦合器。應(yīng)當(dāng)注意，開關(guān)116和192和局部開關(guān)(任選)可組合成更復(fù)雜的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)。替代地或者另外地，射頻開關(guān)194可由循環(huán)器取代，使得從饋送器返回的功率始終被轉(zhuǎn)入負(fù)栽190中。在圖5B的實施例或圖8的實施例中，饋送給端口的功率的頻率可以以共振模式的中心頻率來饋送，所述共振模式耦合最大凈功率，即，對被加熱物體的能量傳輸?shù)淖畲笮庶c?；蛘撸l率可以掃過共振的寬度，或者更優(yōu)選地，沿著所述寬度的一部分掃頻，例如在功率效率曲線的-3dB點之間，或者如上文關(guān)于圖11A-11C所述。如上所述，任選地，在該掃頻期間調(diào)整功率以使凈輸入功率在所述掃頻期間保持恒定或者更接近恒定。這可通過相反于所饋送的瞬時頻率的功率效率改變功率放大器的功率放大系數(shù)來完成。再返回圖6，另外參考圖9，圖9示出了代表性解凍過程的特定峰值的頻率隨時間變化的曲線圖。該曲線示出一種利用物體在解凍過程期間的性質(zhì)的變化來確定所述過程何時完成的方法。圖9的縱坐標(biāo)是選作饋送器之一的輸入量的頻率。橫坐標(biāo)是時間。在物體的解凍期間，物體中的水轉(zhuǎn)變?yōu)樗１退畬τ谖⒉ɑ虺哳l能量具有不同的吸收性，導(dǎo)致作為頻率函數(shù)的不同回波損耗和耦合。不僅這會改變匹配，而且至少在通過調(diào)整匹配元件進(jìn)行重新匹配之后，吸收效率峰值的頻率也會改變。在點A,有些冰已經(jīng)開始變?yōu)樗?，匹配的頻率改變。在點B，所有的水已經(jīng)變成水，匹配的頻率停止改變。通過監(jiān)測上文所述的頻率，尤其是監(jiān)測其變化率，可以確定所有的冰轉(zhuǎn)變?yōu)樗狞c，如果僅希望解凍，那么就終止加熱。應(yīng)當(dāng)注意，在解凍期間的頻率變化(如本文所述)和現(xiàn)有技術(shù)中所允許的頻率變化相比是很大的。使不規(guī)則形狀和不規(guī)則內(nèi)部結(jié)構(gòu)的固體物質(zhì)解凍的一個問題在于一般不能夠確定所有的水在何時已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)樗Ｒ虼?，在現(xiàn)有技術(shù)中，一般進(jìn)行過熱以確保沒有冰被留下，考慮到現(xiàn)有技術(shù)的不均勻加熱，如果有冰被留下來，那么這會增強(qiáng)再結(jié)晶。允許均勻加熱并提供對解凍進(jìn)度的了解的本發(fā)明的加熱方法和裝置可造成極少的再結(jié)晶乃至不存在再結(jié)晶。根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法已經(jīng)用于化凍豬肝臟、壽司或巻壽司，以及用于煮蛋殼中的蛋。以下表格示出了通過本發(fā)明的系統(tǒng)和使用傳統(tǒng)微波爐解凍牛肝臟的比較。表l:發(fā)明方法和傳統(tǒng)微波法的比較——牛肝臟<table>tableseeoriginaldocumentpage38</column></row><table>司之間的比較，所述巻壽司包含被米、i蓋且被巻^海菜中的生'魚。表2:發(fā)明方法和傳統(tǒng)微波法的比較巻壽司<table>tableseeoriginaldocumentpage38</column></row><table>使用本發(fā)明方法煮雞蛋。一般地，如果試圖在微波爐中煮雞蛋，那么雞蛋就會破裂。然而，使用上文所述的系統(tǒng)，蛋殼中的蛋被煮熟。蛋白和蛋黃都被充分煮熟，并且蛋白不比蛋黃硬。兩個部分均不會干透或者呈膠狀，而且味道很好，這不同于傳統(tǒng)的過度蒸煮的雞蛋，即使有的話，其程度也很小。另外，深度冷凍的魚已經(jīng)化凍而不留下任何冷凍的部分，而且沒有任何部分被加熱到蒸煮溫度以上。在每個上述實施例中，根據(jù)上文給出的用于自動調(diào)整的方法，自動地調(diào)整頻率和功率并手動地調(diào)整匹配元件。發(fā)明人認(rèn)為本發(fā)明的方法能夠以小于40°C、任選地以小于10°C、5°C，甚至差異低達(dá)2。C的溫度變化使深度冷凍的物體解凍至剛好在凍結(jié)溫度以上。在發(fā)明人實施的實驗中已經(jīng)獲得了這樣的結(jié)果，例如，對于牛肝臟的實驗。以這種低溫差和高速度解凍例如肉和魚這樣的物體具有防止形成沙門氏菌中毒、波特淋菌中毒和其它食物中毒的可能。受控的均勻解凍對于解凍用于移植而不會有組織破壞的器官來說具有重要的啟示。圖10根據(jù)本發(fā)明的一個實施例示出了用于將直流電或相對較低的頻率(達(dá)到100kHz或100MHz)施加給空腔中的物體的裝置。該圖類似于圖1,除了空腔包括兩個板250和252以外。電源(未示出)以直流電或相對較低頻率的高差動電壓使所述板通電。該低頻場的目的是減少水分子的旋轉(zhuǎn)。冰是水的固態(tài)形式，因此其旋轉(zhuǎn)模式受到限制。目的在于限制液態(tài)水的旋轉(zhuǎn)模式以便使加熱速率由冰的旋轉(zhuǎn)模式確定。本發(fā)明人還認(rèn)為，低頻場可以改變構(gòu)成被加熱物體的物質(zhì)的介電常數(shù)，從而允許更好地匹配對物體的輸入。在本發(fā)明的一個替代實施例中，通過將一個或多個線圏安置在空腔內(nèi)部或優(yōu)選地安置在空腔外部而施加直流或低頻磁場，從而促使物體中的分子對齊。有可能將可能具有不同方向的不同相位的低頻或直流電場和低頻或直流磁場相結(jié)合。圖12A示出了空腔98，該空腔98具有安置在其內(nèi)部的內(nèi)加熱器線圏600。進(jìn)口602和出口604允許將熱流體饋送通過線圏以加熱空腔內(nèi)的空氣。圖12B和12C示出用于將熱從高功率放大器606傳送給線圏的系統(tǒng)的兩個示意圖。即使在60%的效率時，該放大器也能產(chǎn)生數(shù)百瓦。該能量(或者該能量的至少一部分)可被傳送以加熱空氣并在空腔內(nèi)產(chǎn)生紅外輻射(如同電阻線圈所起的作用)，從而增加加熱的效率。圖12B示出了說明可以如何從放大器606捕獲廢熱的非常示意的圖示。圖12C示出了同一系統(tǒng)的方框圖。元件608代表返回流體的冷卻系統(tǒng)和流體泵送系統(tǒng)。該系統(tǒng)從出口604接收流體，冷卻該流體(必要時)并將該流體泵送到放大器606和任選的熱沉612之間的間隙610中。在所述間隙的輸入端和輸出端處的溫度優(yōu)選由傳感器614和616測量，并且饋送給控制系統(tǒng)618，該控制系統(tǒng)618控制冷卻速率和泵送速率中的一個(任選地，大于一個)以向空腔提供期望的傳熱?？梢蕴峁╋L(fēng)扇620以在必要時冷卻熱沉。在放大器和熱沉之間經(jīng)過的流體也用來傳遞來自放大器和熱沉的熱。任選地，導(dǎo)熱肋可在放大器和熱沉之間傳熱，所述流體在所述肋之間經(jīng)過，從而收集熱?；蛘撸瑹峁芑蚱渌b置可用來收集能量并將該能量傳給空腔?；蛘?，熱空氣可以經(jīng)過放大器和/或熱沉并進(jìn)入空腔中。使用與空腔傳熱的高效率放大器可得到高效系統(tǒng)，其具有40-50%以上的總效率。由于使用了相對較高(40V-75V)電壓的放大器，從而避免了對大型變壓器的需要，利用放大器向加熱器的外殼傳熱，熱沉可以^艮小乃至不存在。通過優(yōu)化所述系統(tǒng)，如圖12D所示的加熱器的重量可輕達(dá)10或15Kg或者更輕，所述加熱器包括通常在微波爐上可見的外殼650、放大器、控制器以及用戶界面652和門654。雖然在上文所述的示例中，申請人已經(jīng)利用超高頻進(jìn)行加熱，而不是現(xiàn)有技術(shù)中使用的更高的2.45GHz，但是對于除了解凍以外的加熱應(yīng)用，不同的頻率可能是合理的。超高頻優(yōu)先被冰吸收，且超高頻比高頻具有更長的波長，因此物體內(nèi)的場更加均勻，冰相比于水被優(yōu)先加熱。這提供了對冰的優(yōu)先加熱和更均勻的解凍?？梢杂脕砀纳凭鶆蛐缘母郊邮侄斡?)各種類型和尺寸的導(dǎo)電材料(例如粉狀導(dǎo)電材料(金)的微細(xì)顆粒)可以在凍結(jié)過程之前插入樣品中(例如通過血液或冷卻液的循環(huán))并用作反射源?？梢允褂靡恍┍３謱?dǎo)電物體的非導(dǎo)電材料(吸40收性的或非吸收性的)的模板來完成所述插入。這些被動能量源可改善電磁輻射吸收的均勻性。2)透入以不同于樣品的改變方式根據(jù)溫度改變介電特性的材料。注入這些材料將使得能夠在期望獲得均勻和快速增溫的方向上改變樣品的介電特性。3)使用探針測量增溫過程的各個參數(shù)，例如溫度和壓力等這些探針可以在凍結(jié)過程之前插在樣品內(nèi)部，或者在所述過程的任何階段附接于樣品的附近。對這些參數(shù)的測量提供了監(jiān)控(控制)增溫過程的手段，使得如果增溫不是最佳的，那么就能夠?qū)λ鲞^程的各個參數(shù)進(jìn)行更改。存在有可利用的適合用于在微波設(shè)備的增溫期間進(jìn)行測量的探針。這些探針也可用作何時停止解凍或烹煮過程的指示。這種探針可被包含在待加熱物體所放置的袋中，并且可包括共振元件，通過包含與溫度有關(guān)的元件(例如熱變電阻或熱變電容)使該共振元件的共振頻率隨溫度而變。探針可具有頻率取決于溫度的共振電路。這種探針可在用于設(shè)定掃頻參數(shù)的掃描期間被掃描，從而確定溫度。在功率傳輸期間，一般應(yīng)當(dāng)避開這些頻率。在本發(fā)明的一個實施例中，溫敏接頭與非溫敏接頭配對，該溫敏接頭的頻率變化由這兩個接頭之間的差頻確定。這允許利用對溫敏接頭的頻率的絕對測量來獲得對溫度的更準(zhǔn)確的測量。4)用不以特定頻率吸收電磁輻射的材料包裝樣品。這種包裝在運(yùn)輸期間可用作樣品的封裝，并且用作探針系統(tǒng)的一部分，通過該探針系統(tǒng)能夠測量在樣品的邊緣處的溫度和附加的參數(shù)。該包裝可起到對樣品外表面(通常具有比樣品的其余部分增溫更快的趨勢)的局部制冷的作用，以便獲得樣品的增溫的均勻性。此外，所述包裝可包括物體的識別標(biāo)志，從而幫助跟蹤該物體并且為系統(tǒng)提供加熱該物體的優(yōu)選規(guī)程。例如，所述包裝可具有許多共振元件，當(dāng)空腔在校準(zhǔn)期間被掃頻時可以檢測所述共振元件。所述元件的頻率可用于提供識別物體的指示。這允許自動或半自動地設(shè)定校準(zhǔn)和/或為特定物體和條件優(yōu)化的特定加熱規(guī)程的起動參數(shù)。替代地或者另外地，為共振電路提供不同類型的記錄/存儲元件，例如，采用射頻識別(RFID)元件或條形碼的形式，所述元件在其上包括對包含物體的封裝或包裝物的內(nèi)含物、所建議的對該物體的處理和/或加熱說明的指示。在本發(fā)明的一個示范性實施例中，實際上在遠(yuǎn)程地點提供所述說明，并且所述說明按索引編排為記錄元件存儲的關(guān)鍵字。例如，這種說明可存儲在表格中，或者根據(jù)與識別相關(guān)聯(lián)的信息依據(jù)請求而產(chǎn)生。任選地在加熱器中提供閱讀器，例如，射頻識別閱讀器或條形碼閱讀器，從而讀出封裝或包裝物的信息。在本發(fā)明的一個示范性實施例中，在準(zhǔn)備好物體后，任選地，各種類型的信息被存儲在記錄元件上(或者與存儲元件相關(guān)聯(lián))，例如，尺寸、重量、封裝的類型和/或烹煮/解凍/解熱說明。在本發(fā)明的一個示范性實施例中，記錄元件已經(jīng)存儲了具體的烹煮說明。替代地或者另外地，所述記錄元件已在其中存儲了關(guān)于其內(nèi)含物的淺盤(platter)形狀和/或介電性能的信息。應(yīng)當(dāng)注意，對于工業(yè)形狀的部分，如果食物的形狀在各淺盤之間是相對規(guī)則的，那么食物的運(yùn)動和/或尺寸的變化和/或形狀的微小變化一般不會過度地影響均勻性，例如，使加熱區(qū)域/邊界移動l-2cm。任選地，所述淺盤包含凹陷部和/或其它幾何結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)使食品相對于淺盤邊沿維持期望的位置。在加熱食物期間，任選地改變加熱參數(shù)。改變的效果可能導(dǎo)致空間和/或時間上的不一致。在本發(fā)明的一個示范性實施例中，提供了定義如何改變和改變哪些方面的文本(script)。<壬選地，所述文本包括根據(jù)時間(例如對效果的估計)和/或食物狀態(tài)(例如測量)做出的決定。在上文描述了各種測量方法。任選地，所述估計基于仿真或者基于由先前加熱循環(huán)所得到的經(jīng)驗結(jié)果。任選地，所述文本是條件性的(例如，條件修改、產(chǎn)生和/或選擇的)，例如，基于淺盤在烤爐中的位置和/或個人偏好(這可由該烤爐存儲)。在本發(fā)明的一個示范性實施例中，在記錄元件上或在遠(yuǎn)程位置提供文本。任選地，通過使用者選擇期望的加熱效果來選擇文本。在一個示例中，單個食品可以在不同的時間內(nèi)接受不同的功率級，以便獲得期望的組織/風(fēng)味。在本發(fā)明的一個示范性實施例中，文本被用來設(shè)定不同的能量級和/或不同的時間來施加這種能量。在一個示例中，文本如下文所述(a)加熱全部淺盤以使食物達(dá)到相對均勻的5攝氏度的溫度。(b)均勻地以80%功率加熱整個淺盤5分鐘，然后以全功率加熱10分鐘。(c)加熱到40攝氏度。(d)保持加熱10分鐘。應(yīng)當(dāng)注意，可任選地通過估計施加已知冷卻量時的能量吸收來維持期望的熱度?；蛘撸梢愿鶕?jù)已知的能量吸收量和對離開空腔的氣溫的測量來估計實際吸熱量。任選地，烤爐包括冷卻空氣源和/或具有可冷卻的壁和/或托盤。(e)使熱度降低到30攝氏度。(f)等待IO分鐘。(g)報告"完成"，但是在拿走之前保持在30攝氏度。在本發(fā)明的一個示范性實施例中，所述文本包括其它條件，例如，檢測顏色(例如，變?yōu)樽厣?、汽蒸(例如，通過水的相變)和體積(例如，面團(tuán)發(fā)酵粉將以可預(yù)期的方式改變空腔的性能)的變化。任選地，所述文本包括讓使用者添加配料(例如香料)或者混合或重新放置物體的請求。在本發(fā)明的一個示范性實施例中，所述文本考慮了可由烤爐獲得的均勻性控制的質(zhì)量。例如，如果希望的均勻性等級高于烤爐主要提供的等級，那么加熱就可包括暫停，此時功率降低，從而允許熱量在物體中均勻化。任選地，根據(jù)食物物質(zhì)和標(biāo)定的烤爐的均勻性缺乏度來預(yù)先計算延遲的時間長度。替代地或者另外地，為了降低功率，食物和/或加熱區(qū)域可以相對于彼此運(yùn)動，從而更好地分配加熱。在本發(fā)明的一個示范性實施例中，不提供文本。相反，加熱時間和/或參數(shù)直接基于期望的結(jié)果、所測得的食物特性和/或所測得的加熱特性。這種期望的結(jié)果可以是用戶提供的或者由可記錄的元件指示。5)液體注射(類似于冷卻液)，適用于生物樣品，其目的是產(chǎn)生均勻增溫該液體用于高溫場。在該場中，完成生物區(qū)域的增溫以便去除癌性增長。根據(jù)從該場獲得的認(rèn)識，有可能獲知這種液體可導(dǎo)致增溫均勻性的急劇變化，并且能夠使用增溫設(shè)備，該增溫設(shè)備比不使用該增溫設(shè)備的設(shè)備更為簡化。6)在凍結(jié)過程期間將活性輻射源穿入樣品這些源是活性的，意思就是連接到外部電源線，所述源將用作從樣品內(nèi)部發(fā)射的電磁輻射源。已經(jīng)結(jié)合解凍方面部分地描述了本發(fā)明。發(fā)明人認(rèn)為，根據(jù)上文所示的結(jié)果，可以預(yù)期本發(fā)明的方法可用于烘烤和烹煮傳統(tǒng)微波爐所公知的薄弱區(qū)域，或者用于其它加熱操作，特別是需要高水平的均勻性或控制和/或發(fā)生相變的加熱操作。利用本發(fā)明的各種實施例，超高頻或微波能量可在超過物體的80%或90%或者更大體積內(nèi)在小于±10%、±20%或±30%的范圍內(nèi)均勻地沉積在物體中。已經(jīng)使用對本發(fā)明實施例的詳細(xì)說明描述了本發(fā)明，所述實施例通過舉例的方式來提供，并且不是用來限制本發(fā)明的范圍。所述的實施例包括不同的特征，在本發(fā)明的所有實施例中并不需要所有的特征。本發(fā)明的一些實施例僅利用了所述特征中的一些特征或者所述特征的可能組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員會想到本發(fā)明所述實施例的變型和包括所述實施例中提及的特征的不同組合的本發(fā)明的實施例。此外，術(shù)語"包括"，"包含"和"具有"或這些術(shù)語的動詞變化的意思應(yīng)當(dāng)是"包括但不必限于"。本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求限定。4權(quán)利要求1.一種用于加熱不規(guī)則形狀物體的電磁加熱器，包括空腔，物體將被放置在所述空腔內(nèi)；至少一個饋送器，所述饋送器將超高頻或微波能量饋送到所述空腔中；以及控制器，所述控制器控制所述空腔或能量的一個或多個特性以保證所述超高頻或微波能量在所述物體體積的至少80％以上在±30％內(nèi)均勻地沉積在所述物體內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱器，其特征在于，所述能量在所述物體體積的至少80%以上在±20%內(nèi)均勻地沉積在所述物體內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的加熱器，其特征在于，所述均勻性為在所述物體體積的至少80%以上在±10%以內(nèi)。4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的加熱器，其特征在于，所述均勻性為在所述體積的至少90%以上。5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的加熱器，其特征在于，所述至少一個饋送器包括多個饋送器。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的加熱器，其特征在于，受控的所述一個或多個特性包括在一個或多個饋送器處輸入的能量的頻率。7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的加熱器，其特征在于，受控的所述一個或多個特性包括所述空腔內(nèi)的場調(diào)整元件的位置或取向。8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的加熱器，其特征在于，所述特性被控制以提供進(jìn)入所述空腔的期望凈功率效率。9.一種用于加熱不規(guī)則形狀物體的方法，所述方法包括將所述物體放在加熱器的空腔中；將超高頻或微波能量饋送到所述加熱器中；控制所述空腔或能量的一個或多個特性以保證所述超高頻或微波能量在所述物體體積的至少80%以上在±30%內(nèi)均勻地沉積在所述物體內(nèi)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述能量在所述物體體積的至少80%以上在20%內(nèi)均勻地沉積在所述物體內(nèi)。11.根據(jù)權(quán)利要求9或權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，受控的所述一個或多個特性包括所述空腔內(nèi)的場調(diào)整元件的位置或取向。12.根據(jù)權(quán)利要求9-11中任一項所述的方法，其特征在于，所述特性被控制以提供進(jìn)入所述空腔的期望凈功率效率。13.根據(jù)權(quán)利要求9-12中任一項所述的方法，其特征在于，所述物體在開始加熱時是冷凍的。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述物體被加熱直到解凍為止。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，通過所述加熱進(jìn)行的解凍在整個物體中完成時所述物體的溫差小于50°C。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，通過所述加熱進(jìn)行的解凍在整個物體中完成時所述物體的溫差小于20°C。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，通過所述加熱進(jìn)行的解凍在整個物體中完成時所述物體的溫差小于10°C。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，通過所述加熱進(jìn)行的解凍在整個物體中完成時所述物體的溫差小于5'C。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，通過所述加熱進(jìn)行的解凍在整個物體中完成時所述物體的溫差小于2°C。20.根據(jù)權(quán)利要求13-19中任一項所述的方法，其特征在于，被冷凍的物體是動物或人體器官。21.根據(jù)權(quán)利要求9-20中任一項所述的方法，其特征在于，受控的所述一個或多個特性包括在一個或多個饋送器處輸入的能量的頻率。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，控制所述頻率包括以覆蓋至少0.5%頻帶的多種頻率來饋送能量。23.—種用于加熱在具有至少一個射頻端口的空腔中的物體的方法，所述方法包括將能量饋送到至少一個端口中；以及在加熱所述物體期間改變能量的頻率以使所述頻率在大于0.5%的頻帶上變化。24.根據(jù)權(quán)利要求22或權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，控制所述頻率包括以覆蓋至少2%頻帶的多種頻率饋送能量。25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，控制所述頻率包括以覆蓋至少5%頻帶的多種頻率饋送能量。26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，控制所述頻率包括以覆蓋至少10%頻帶的多種頻率饋送能量。27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，控制所述頻率包括以覆蓋至少20%頻帶的多種頻率饋送能量。28.根據(jù)權(quán)利要求21-27中任一項所述的方法，其特征在于，所述頻率掃過所述頻帶。29.根據(jù)權(quán)利要求9-28中任一項所述的方法，其特征在于，所述頻帶的帶寬至少為20MHz。30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，所述頻帶的帶寬至少為lOOMHz。31.—種電磁加熱裝置，包括空腔；至少一個超高頻或微波能量饋送器；以及所述空腔內(nèi)的至少一個可調(diào)整的場調(diào)整元件。32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，所述至少一個場調(diào)整元件是金屬元件。33.根據(jù)權(quán)利要求31或權(quán)利要求32所述的裝置，其特征在于，所述至少一個可調(diào)整的場調(diào)整元件是可旋轉(zhuǎn)的以產(chǎn)生期望的功率耦合。34.根據(jù)權(quán)利要求31-33中任一項所述的裝置，其特征在于，所述至少一個場調(diào)整元件是可滑動的以產(chǎn)生期望的功率耦合。35.根據(jù)權(quán)利要求31-34中任一項所述的裝置，其特征在于，所述至少一個可調(diào)整的場調(diào)整元件包括多個可獨(dú)立調(diào)整的元件。36.—種電磁加熱方法，包括將待加熱物體放到空腔中；將超高頻或微波能量饋送到所述空腔中；以及調(diào)整所述空腔的特性以獲得期望的加熱均勻性。37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，所述空腔在其內(nèi)包括至少一個可調(diào)整的場調(diào)整元件；而且其中，調(diào)整所述空腔包括調(diào)整所述至少一個場調(diào)整元件。38.根據(jù)權(quán)利要求36或權(quán)利要求37中所述的裝置，其特征在于，所述至少一個可調(diào)整的場調(diào)整元件包括多個所述元件。39.根據(jù)權(quán)利要求36-38中任一項所述的方法，其特征在于，在加熱進(jìn)行時進(jìn)行至少一次調(diào)整。40.—種用于電磁加熱的裝置，包括空腔；將超高頻或微波能量饋送到所述空腔中的多個饋送器；控制器，所述控制器確定進(jìn)入空腔中的凈功率傳輸效率并調(diào)整多個輸入的頻率，使得所述進(jìn)入空腔中的凈功率傳輸效率受到控制。41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的裝置，其特征在于，所述饋送器的數(shù)量為2。42.根據(jù)權(quán)利要求40所述的裝置，其特征在于，所述饋送器的數(shù)量為3。43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的裝置，其特征在于，所述饋送器的數(shù)量為6。44.根據(jù)權(quán)利要求40-43中任一項所述的裝置，其特征在于，所述控制器在加熱的開始和結(jié)束之間的期間內(nèi)調(diào)整所述頻率。45.根據(jù)權(quán)利要求40-44中任一項所述的裝置，其特征在于包括位于所述空腔中的至少一個可調(diào)整的場調(diào)整元件。46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的裝置，其特征在于，所述控制器調(diào)整所述場調(diào)整元件以提高所述凈功率傳輸效率。47.根據(jù)權(quán)利要求45或權(quán)利要求46所述的裝置，其特征在于，所述控制器在加熱進(jìn)行時調(diào)整所述頻率。48.根據(jù)權(quán)利要求40-47中任一項所述的裝置，其特征在于包括所述控制器構(gòu)造成以不同功率饋送至少兩種頻率。49.根據(jù)權(quán)利要求22-48中任一項所述的裝置，其特征在于，所述控制器在加熱進(jìn)行時掃描頻率。50.—種電磁加熱方法，包括將待加熱物體放到空腔中；經(jīng)由多個饋送器將超高頻或微波能量饋送到所述空腔中；對于每個饋送器，將進(jìn)入所述空腔的能量傳輸凈效率作為一頻率范圍內(nèi)的頻率函數(shù)來確定；以及響應(yīng)于所確定的效率函數(shù)調(diào)整所饋送能量的頻率。51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于包括在加熱進(jìn)行時調(diào)整所述頻率。52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其特征在于，所述調(diào)整包括在頻帶上掃描頻率。53.根據(jù)權(quán)利要求50-52中任一項所述的方法，其特征在于包括在調(diào)整所述頻率時響應(yīng)于所述效率函數(shù)調(diào)整每個饋送器處的功率。54.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，相比于饋送到所述饋送器中的能量，進(jìn)入待加熱物體的總能量傳輸效率大于40%。55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其特征在于，所述總能量傳輸效率大于50%。56.—種用于電磁加熱的裝置，包括空腔；至少一個饋送器，所述饋送器將超高頻或微波能量饋送到所述空腔中；控制器，所述控制器在加熱進(jìn)行時確定期望的能量頻率變化，并且使所述頻率改變至少lMHz。57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的裝置，其特征在于，所述頻率改變至少10MHz。58.根據(jù)權(quán)利要求56所述的裝置，其特征在于，所述頻率改變至少25MHz。59.根據(jù)權(quán)利要求56-58中任一項所述的裝置，其特征在于，通過對某個頻帶內(nèi)傳到所述空腔的能量傳輸凈效率的測量來確定所述期望的頻率變化。60.—種電磁加熱方法，包括將待加熱物體放到空腔中；以及在加熱過程中使饋送到所述空腔中用于加熱所述物體的超高頻或微波能量的頻率改變至少lMHz。61.根據(jù)權(quán)利要求60所述的方法，其特征在于，所述頻率改變至少10MHz。62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其特征在于，所述頻率改變至少25MHz。63.根據(jù)權(quán)利要求60-62中任一項所述的方法，其特征在于，通過對某個頻帶內(nèi)傳到所述空腔的能量傳輸凈效率的測量來確定所述期望的頻率變化。64.根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其特征在于，在至少一個至少5MHz的頻率子帶內(nèi)掃描頻率。65.根據(jù)權(quán)利要求63或權(quán)利要求64所述的方法，其特征在于，響應(yīng)于所述凈效率的測量為每個頻率調(diào)整功率。全文摘要一種用于加熱不規(guī)則形狀物體的電磁加熱器，包括空腔，物體將被放置在所述空腔內(nèi)；至少一個饋送器，所述饋送器將超高頻或微波能量饋送到所述空腔中；以及，控制器，所述控制器控制所述空腔或能量的一個或多個特性以保證所述超高頻或微波能量在所述物體體積的至少80％以上在±30％內(nèi)均勻地沉積在所述物體內(nèi)。文檔編號H05B6/68GK101427605SQ200780014028公開日2009年5月6日申請日期2007年2月21日優(yōu)先權(quán)日2006年2月21日發(fā)明者A·比爾錢斯基,E·本-什穆爾申請人:射頻動力學(xué)有限公司