(57)【要約】【課題】ＲＦシステム又は装置のシステムコンポーネントにおいて発生する発弧を防止する装置及び方法を提供する。【解決手段】ＲＦシステムは、ＲＦ信号源及びシングルエンド型又はダブルエンド型のインピーダンス整合回路網を備える。ガス放電管のような非線形デバイスは、インピーダンス整合回路網のコンポーネントに対して並列に接続する。非線形デバイスは、絶縁破壊電圧以下で絶縁性であり、絶縁破壊電圧を超えて導電性である。システムは、さらに、インピーダンス整合回路網におけるインピーダンスの変化を反映する１つ又はそれ以上のパラメータを測定するよう構成されている測定回路を備える。システムコントローラは、モニタリングされるパラメータの変換率が所定閾値を超えるとき、システムのオペレーションを変更する。【選択図】図２
2020102437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数（ＲＦ）信号を供給するよう構成したＲＦ信号源と、
前記ＲＦ信号源と負荷との間に電気的に結合された伝送経路と、
前記ＲＦ信号源と前記負荷との間の伝送経路に沿って結合された可変インピーダンス回路網と、
前記可変インピーダンス回路網における少なくとも１つのコンポーネントに並列接続された非線形デバイスであって、絶縁破壊電圧以下で高インピーダンス及び前記絶縁破壊電圧を超えて低インピーダンスを有する、該非線形デバイスと、並びに
少なくとも前記ＲＦ信号のパラメータにおける変化率に基づいて前記非線形デバイスの絶縁破壊電圧を超えたときに、前記伝送経路に沿う潜在的電弧発生条件を検出するよう構成されたコントローラと、
を備える、システム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムにおいて、前記非線形デバイスは、ガス放電管、スパーク間隙、過渡電圧抑制ダイオードよりなるグループから選択される、システム。
【請求項３】
請求項２記載のシステムにおいて、前記非線形デバイスは、前記可変インピーダンス回路網のインダクタに並列接続される、システム。
【請求項４】
請求項２記載のシステムにおいて、前記非線形デバイスは、前記可変インピーダンス回路網のキャパシタに並列接続される、システム。
【請求項５】
請求項１記載のシステムにおいて、前記パラメータは、前記伝送経路に沿って測定される電圧定在波比、前記伝送経路に沿って測定される電流、及び前記伝送経路に沿って測定される反射対順方向ＲＦ信号電力の比からなるグループにおける少なくとも１つを含む、システム。
【請求項６】
請求項１記載のシステムにおいて、前記コントローラは、前記パラメータの変化率が所定閾値を超えることを決定することによって、前記非線形デバイスの絶縁破壊電圧が超えられたことを検出するよう構成される、システム。
【請求項７】
請求項１記載のシステムにおいて、前記コントローラは、前記コントローラが潜在的電弧発生条件を検出したとき、前記ＲＦ信号源によって供給される前記ＲＦ信号の電力レベルを減少することによってシステムの動作を変更するよう構成される、システム。
【請求項８】
負荷を格納するキャビティに結合した温度上昇システムにおいて、
無線周波数（ＲＦ）信号を供給するよう構成されたＲＦ信号源と、
前記ＲＦ信号源と、前記キャビティ近傍に位置決めした１つ又はそれ以上の電極との間に電気的に結合される伝送経路と、
前記伝送経路に沿って電気的に結合されるインピーダンス整合回路網であって、可変受動コンポーネント及び少なくとも１つの前記可変受動コンポーネントに結合された少なくとも１つの非線形デバイスの回路網を有し、前記少なくとも１つの非線形デバイスは、絶縁破壊電圧以下で電気絶縁性であり、また前記絶縁破壊電圧を超えて導電性である、該インピーダンス整合回路網と、
前記伝送経路に結合される測定回路であって、周期的に前記伝送経路に沿って搬送される前記ＲＦ信号のパラメータを測定し、この結果として、複数のパラメータ測定値を生じ、この場合、前記インピーダンス整合回路網におけるインピーダンスの変化は前記パラメータの変化と相関するものである、該測定回路と、及び
前記複数のパラメータ測定値に基づいて前記パラメータの変化率を決定し、また前記パラメータの変化率に基づいて前記温度上昇システムの動作を変更するよう構成されたコントローラと
を備える、温度上昇システム。
【請求項９】
請求項８記載の温度上昇システムにおいて、前記少なくとも１つの非線形デバイスは、ガス放電管、スパーク間隙、過渡電圧抑制ダイオードよりなるグループから選択される、温度上昇システム。
【請求項１０】
請求項９記載の温度上昇システムにおいて、前記少なくとも１つの非線形デバイスは、可変受動コンポーネントの前記回路網における可変インダクタに並列接続される非線形デバイスを含む、温度上昇システム。
【請求項１１】
請求項９記載の温度上昇システムにおいて、前記非線形デバイスは、可変受動コンポーネントの前記回路網における可変キャパシタに並列接続される非線形デバイスを含み、前記非線形デバイスの前記絶縁破壊電圧は前記可変キャパシタの最大電圧の分数値である、温度上昇システム。
【請求項１２】
請求項８記載の温度上昇システムにおいて、前記測定回路は前記パラメータを測定するよう構成され、前記パラメータは、電圧定在波比、電流、及び反射対順方向ＲＦ信号電力の比よりなるグループから選択される、温度上昇システム。
【請求項１３】
請求項１２記載の温度上昇システムにおいて、前記コントローラは、前記ＲＦ信号源により供給される前記ＲＦ信号の電力レベルを減少させるよう前記ＲＦ信号を制御すること、及び前記ＲＦ信号の供給を停止させるよう前記ＲＦ信号源を制御することよりなるグループから選択される行為を実施することによって、前記温度上昇システムの動作を変更するよう構成される、温度上昇システム。
【請求項１４】
請求項８記載の温度上昇システムにおいて、前記少なくとも１つの非線形デバイスは、第１非線形デバイス、第２非線形デバイス、及び第３非線形デバイスを含み、前記インピーダンス整合回路網はダブルエンド型可変インピーダンス整合回路網であって、該ダブルエンド型可変インピーダンス整合回路網は、
第１入力部及び第２入力部と、
第１出力部及び第２出力部と、
前記第１入力部と前記第１出力部との間に結合され、前記第１非線形デバイスが並列接続される、第１可変インピーダンス回路と、
前記第２入力部と前記第２出力部との間に結合され、前記第２非線形デバイスが並列接続される第２可変インピーダンス回路と、並びに
前記第１入力部と前記第２入力部との間に結合され、前記第３非線形デバイスが並列接続される第３可変インピーダンス回路と、
を有するものである、温度上昇システム。
【請求項１５】
請求項８記載の温度上昇システムにおいて、前記少なくとも１つの非線形デバイスは、複数の非線形デバイスを含み、前記インピーダンス整合回路網はシングルエンド型可変インピーダンス整合回路網であって、該シングルエンド型可変インピーダンス整合回路網は、
入力部と、
出力部と、
前記入力部と前記出力部との間に直列接続される１組の受動コンポーネントのセットであって、前記受動コンポーネントのセットにおける各受動コンポーネントは、それぞれ前記複数の前記非線形デバイスにおける異なる非線形デバイスに並列接続される、該受動コンポーネントのセットと、及び
前記入力部と接地基準ノードとの間に結合され、また前記複数の非線形デバイスにおける付加的非線形デバイスに並列接続される可変インピーダンス回路と
を有するものである、温度上昇システム。
【請求項１６】
無線周波数（ＲＦ）信号を供給するよう構成されるＲＦ信号源と、
前記ＲＦ信号源に結合される負荷と、
前記ＲＦ信号源と前記負荷との間に電気的に結合される伝送経路と、
前記ＲＦ信号源と前記負荷との間における前記伝送経路に沿って結合される可変インピーダンス回路網と、
前記インピーダンス回路網におけるコンポーネントに電気的に結合される複数の非線形デバイスであって、前記複数の非線形デバイスにおける各非線形デバイスは、その非線形デバイスの絶縁破壊電圧以下で電気絶縁性であり、またその非線形デバイスの絶縁破壊電圧を超えて導電性である、該複数の非線形デバイスと、及び
少なくとも前記ＲＦ信号のパラメータにおける変化率に基づいて前記複数の非線形デバイスにおける少なくとも１つの非線形デバイスの絶縁破壊電圧を超えたことを検出するのに応答して前記システムの動作を変更することによって、前記伝送経路に沿う電弧発生を防止するよう構成された、コントローラと
を備える、システム。
【請求項１７】
請求項１６記載のシステムにおいて、前記複数の非線形デバイスは、ガス放電管、スパーク間隙、過渡電圧抑制ダイオードよりなるグループから選択される、システム。
【請求項１８】
請求項１６記載のシステムにおいて、前記パラメータは、反射対順方向信号電力の比を含み、前記複数の非線形デバイスにおける少なくとも１つの非線形デバイスの絶縁破壊電圧を超えたことを検出するのに応答して前記システムの動作を変更することは、前記反射対順方向信号電力の比の変化率が所定閾値を超えることを検出するのに応答して前記ＲＦ信号源が供給する１つ又はそれ以上のＲＦ信号の電力レベルを減少させることを含む、システム。
【請求項１９】
請求項１６記載のシステムにおいて、さらに、前記ＲＦ信号源の出力部で前記伝送経路に結合した測定回路を備え、前記測定回路は、前記伝送経路に沿って搬送される前記ＲＦ信号の前記パラメータを周期的に測定し、また前記可変整合回路網における前記インピーダンスの変化は前記パラメータの変化に相関する、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書記載の発明要旨の実施形態は、無線周波数（ＲＦ：radio frequency）システムにおける発弧（アーク発生）事象を防止する及び／又は検出する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高ＲＦ電圧を発生することができる従来の様々なタイプの無線周波数（ＲＦ）システムは、システムに接続した又はシステムに含まれる負荷内に、またシステム自体内に発弧する可能性を有している。このような従来のＲＦシステムにおいて、発弧はデバイス回路内における高電圧ノード又はポイントで発生し、結果として回路コンポーネント又は接地した構体に対する不可逆的損傷をもたらすおそれがある。この発弧は長期間にわたり持続し、この結果として、システム性能を低下させるおそれがある。さらに、持続する電気的発弧は、回路コンポーネントに損傷を与え、また付加的問題を提起する。必要とされるのは、ＲＦシステム又は装置で発生する電気的発弧に至るおそれがある条件を検出するための、及びシステムコンポーネント相互間、システムコンポーネントに跨る若しくは経由する発弧を防止するよう事前対策を講じるための装置及び方法である。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】例示的実施形態による、解凍電気機器の斜視図である。
【図２】例示的実施形態による、不平衡型（unbalanced）解凍装置における簡略化したブロック図である。
【図３】例示的実施形態による、シングルエンド型（single-ended）可変インダクタンス整合回路網の概略図である。
【図４】例示的実施形態による、シングルエンド型可変容量性整合回路網の概略図である。
【図５】他の例示的実施形態による、平衡型（balanced）解凍装置における簡略化したブロック図である。
【図６】他の例示的実施形態による、可変インダクタンスを有するダブルエンド型（double-ended）可変インピーダンス整合回路網の概略図である。
【図７】他の例示的実施形態による、可変キャパシタンスを有するダブルエンド型可変インピーダンス整合回路網の概略図である。
【図８】例示的実施形態による、動的負荷整合により解凍システムを動作させる方法のフローチャートである。
【図９】例示的実施形態による、整合回路網における過電圧条件を検出する、及びこれに応答して、電気的発弧を防止するようＲＦ信号源の動作を変更する方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
以下の詳細な説明は、本来単に説明目的であり、発明要旨の実施形態又はこれら実施形態の用途及び使用方法に限定することを意図しない。本明細書で使用される用語「例示的（exemplary）」、及び「実施例（example）」は、「実施例としての目的を果たす、事例、又は説明例（serving as an example, instance, or illustration）」を意味する。例示的又は実施例として本明細書で説明される実施は、必ずしも他の実施よりも好ましい又は有利であると解すべきではない。さらに、上述の技術分野、背景、又は以下の詳細な説明で提示される明示的又は暗示的な任意な理論によって拘束することを意図しない。
【０００５】
本明細書記載の発明要旨の実施形態は、高無線周波数（ＲＦ）電圧を発生することができるシステム（本明細書において「ＲＦシステム」と称する）内での電弧（電気アーク）を検出及び防止することに関する。本明細書で詳細に記載される実施例のシステムとしてはソリッドステート解凍装置を含むが、当業者であれば、本明細書における記載に基づいて、発弧防止実施形態は、以下に限定しないが、ソリッドステートの解凍及び調理装置、送信器、アンテナ、チューナー、プラズマ発生器、負荷整合装置、及びシステムコンポーネント間で電弧が発生しがちな他のＲＦシステムを含めて、任意の様々なＲＦシステムで実施することができる。
【０００６】
種々の実施形態によれば、アーク検出及び防止は、ＲＦシステム内の様々な場所に、またより具体的には、システムにおける高電圧ストレスポイントに跨るよう戦略的に接続した非線形デバイスを有するアーク検出サブシステムで実現する。非線形デバイスは、望ましくはシステムに対する衝撃を最小限にする低寄生キャパシタンスを有する。さらに、幾つかの実施形態において、非線形デバイスは、高共通モードＲＦ電圧検出での検出課題に対処するシステムコントローラに対して直接接続しない。システムの実施形態は、負荷及びＲＦシステム素子の双方を保護することができる。
【０００７】
実施形態によれば、アーク検出サブシステムは、ＲＦ入力整合Ｓ１１、電圧定在波比（ＶＳＷＲ：voltage standing wave ratio）、又は電流をモニタリングする。所定大きさ及び／又は変化率閾値を超えるＳ１１、ＶＳＷＲ、又は電流の変化は非線形デバイスが変化した状態を有することを示し、またシステムにおけるその電圧は発弧事象を発生するおそれがある又は発生していることを示す値を有することがあり得る。検出した後、アーク検出サブシステムは、発弧条件を防止又は停止しようと試みるアクションをとる及び／又は条件を変化させることができる。発明要旨の実施形態は、信頼性を損なうことなく最適なサイズのコンポーネントを使用して構成することができる。
【０００８】
アーク検出及び防止実施形態を実現することができるシステムの幾つかの非限定的実施形態としては、スタンドアロン器具内に又は他のシステム内に組み込むことができるソリッドステート解凍装置がある。以下により詳細に説明するように、ソリッドステート解凍装置の実施形態は、「不平衡型（unbalanced）」解凍装置及び「平衡型（balanced）」装置の双方がある。例えば、例示的「不平衡型」解凍システムは、キャビティ内に配置した第１電極、シングルエンド型増幅器構成（１つ又はそれ以上のトランジスタを含む）、増幅器構成の出力と第１電極との間に接続したシングルエンド型インピーダンス整合回路網、及び解凍工程が完了したときを検出することができる測定及び制御システムを使用して実現する。これとは対照的に、例示的「平衡型」解凍システムは、キャビティ内に配置した第１電極及び第２電極、シングルエンド型又はダブルエンド型の増幅器構成（１つ又はそれ以上のトランジスタを含む）、増幅器構成の出力と第１及び第２の電極との間に接続したダブルエンド型インピーダンス整合回路網、並びに解凍工程が完了したときを検出することができる測定及び制御システムを使用して実現する。種々の実施形態において、インピーダンス整合回路網は、増幅器構成とキャビティとの間における整合を改善するよう解凍工程中に調整できる可変インピーダンス整合回路網を有する。種々の実施形態によれば、以後により詳細に説明するように、アーク検出サブシステムに関連する非線形デバイスは、本明細書記載の不平衡及び平衡型の解凍システムにおけるシングルエンド型整合回路網又はダブルエンド型整合回路網のコンポーネントに跨るよう配置する。
【０００９】
概して、用語「解凍（defrosting）」は、冷凍された負荷（例えば、食品負荷又は他タイプの負荷）の温度を、その負荷がもはや凍っていない温度（例えば、０℃又はその近傍の温度）まで上昇させることを意味する。本明細書において使用されるように、用語「解凍」は、負荷（例えば、食品負荷又は他タイプの負荷）の熱エネルギー又は温度を負荷に対して無線周波数（ＲＦ）印加により上昇させるプロセスを意味する。したがって、種々の実施形態において「解凍工程（defrosting operation）」は、負荷に対して任意な初期温度（例えば、０℃以上又は以下の任意な初期温度）で実施することができ、また解凍工程は、初期温度よりも高い任意な最終温度（例えば、０℃以上又は以下の任意な最終温度を含む）で終了させることができる。すなわち、本明細書記載の「解凍工程」及び「解凍システム」は、代替的に「温度上昇工程」及び「温度上昇システム」と称することができる。用語「解凍」は、冷凍された負荷の温度を０℃又はその近傍の温度まで上昇させることのみできる方法又はシステムに本発明用途に限定すると解すべきではない。一実施形態において、解凍工程は、食料品の温度を-１℃又はその近傍の予熱状態まで上昇させる場合があり得る。
【００１０】
若干の条件（例えば、乾燥条件及び／又は解凍システムにおける大きく異なる電位差を有するコンポーネントが互いに近接して位置決めされている条件）の下で、電弧は、本明細書記載の解凍システムで、又は高ＲＦ電圧を生ずることができる他タイプのＲＦシステムで起こり得る。本明細書で使用されるように、「発弧（arcing）」は、継続する放電を発生するガス（例えば、空気）の電気絶縁破壊に言及する。本明細書の文脈において、発弧は、例えば、ＲＦ電力が印加される導体の隣接コイル間、このような導体と電極との間、又はこのような電極と接地したケーシング若しくは他の格納構体との間に、起こり得る。解凍システムのコンポーネントは、解凍システム内に起こる発弧の結果として、損傷するおそれがあり、また解凍システムの損傷（例えば、導電体の溶融及び絶縁破壊の形態における）のリスクは、発弧が長期間にわたって生ずるとき増大する。
【００１１】
従来のアーク減少方法は、概して、制御不能に予想がつかない状況で発弧がすでに生じた後にシステム内発弧を検出することに限定されており、このことは、システム及びその構成コンポーネントに損傷を与える結果となるおそれがある。発弧可能性を識別する（例えば、ＲＦ信号伝送経路に沿って過電圧条件を識別することによって）ため、また発弧を防止するため、本発明の実施形態は、例えば、ＲＦ信号源と負荷（例えば、解凍キャビティ、対応電極、及び食品負荷を含む）との間に対応伝送経路に沿う様々なノードで電弧発生リスクがあると特徴付けられる場所に非線形デバイスを有するアーク検出サブシステムに関する。これら非線形デバイスとしては、ガス放電管、スパーク間隙、過渡電圧サプレッション（抑制）ダイオード及びデバイス（ＴＶＤ）、又は規定の絶縁破壊電圧を超える電圧を抑制できる任意な他の非線形デバイスがあり得る。
【００１２】
ＲＦ信号源と負荷との間における伝送経路に沿う任意な非線形デバイスに印加される電圧が対応の非線形デバイスの絶縁破壊電圧を超えた後、その非線形デバイスは導通を開始し、これによりＲＦ信号源と負荷との間におけるインピーダンスの急激変化（ステップ関数に近似）を生ずる。このインピーダンスの急激変化は、ＲＦ信号源によって負荷に供給されるＲＦ信号のパラメータ（例えば、Ｓ１１パラメータ、ＶＳＷＲ、電流、等々）の対応する急激変化によって現れ、この変化をＲＦ信号源の１つ又はそれ以上の出力に接続される電力検出回路によって検出することができる。これらパラメータのうち１つのパラメータにおける急激変化率を検出することに応じて、システムのコントローラ（例えば、システムコントローラ又はマイクロコントローラ・ユニット(ＭＣＵ)）がシステム動作を変更して、制御不能な発弧に至る前に過電圧条件を緩和できるようにする。例えば、この変更は、ＲＦ信号源により発生するＲＦ信号の電力を減少させる（例えば、元々の電力値の２０パーセントだけ若しくは１０パーセント未満までにする）ことができる、又はシステムをシャットダウンさせる（少なくとも部分的には、ＲＦ信号源に対してＲＦ信号発生を停止させるよう命令することによって）ことができる。このようにして、システムは、先を予測して積極的に制御不能な発弧を生ずるのを防止し、この防止は、制御不能で損傷を与える可能性がある発弧を生ぜしめ得る前に高電圧（例えば、過電圧）条件を検出及び軽減することによって行う。
【００１３】
図１は、例示的実施形態による解凍システム１００の斜視図である。解凍システム１００は、解凍キャビティ１１０（例えば、図２、５、１１のキャビティ２６０、５６０、１１７４）、制御パネル１２０、１つ又はそれ以上のＲＦ信号源（例えば、図２、５、１１のＲＦ信号源２２０、５２０、１１２０）、電源（例えば、図２、５の電源２２６、５２６）、第１電極１７０（例えば、図２、５、１１の電極２４０、５４０、１１７０）、第２電極１７２（例えば、図５、１１の電極５５０、１１７２）、インピーダンス整合回路（例えば、図２、５、１１の回路２３４、２７０、５３４、５７２，１１６０）、電力検出回路（例えば、図２、５、１１の電力検出回路２３０、５３０、１１８０）、及びシステムコントローラ（例えば、図２、５、１１のシステムコントローラ２１２、５１２、１１３０）を備える。解凍キャビティ１１０は、頂部、底部、側部、及び背部におけるキャビティ壁１１１、１１２、１１３、１１４、及び１１５並びにドア１１６の内面によって画定される。ドア１１６を閉じた状態で解凍キャビティ１１０は囲まれた空気キャビティを画定する。本明細書で使用されるように用語「空気キャビティ（air cavity）」は、空気又は他のガスを封じ込める包囲エリア（例えば、解凍キャビティ）を意味することができる。
【００１４】
「不平衡型」の実施形態によれば、第１電極１７０はキャビティ壁（例えば、頂部壁１１１）近傍に配置し、第１電極１７０を残りのキャビティ壁（例えば、壁１１２〜１１５及びドア１１６）から電気的に絶縁し、また残りのキャビティ壁を接地（アース）する。このような構成において、システムは、極めて簡略的に言えばキャパシタとしてモデル化することができ、この場合、第１電極１７０は１つの導電プレート（又は電極）として機能し、また接地したキャビティ壁（例えば、壁１１２〜１１５）は第２導電プレート（又は電極）として機能し、また空気キャビティ（内部に格納される任意な負荷を含む）は、第１導電プレートと第２導電プレートとの間における誘電性媒体として機能する。図１には示さないが、非導電性バリア（例えば、図２のバリア２６２）もシステム１００内に設けることができ、またこの非導電性バリアは、負荷を底部キャビティ壁１１２から電気的及び物理的に絶縁するよう機能できる。図１は第１電極１７０を頂部壁１１１に近接させたものとして示すが、代案として、第１電極１７０は、電極１７２〜１７５によって示すように、他の壁１１２〜１１５のうち任意な壁に近接させることができる。
【００１５】
「平衡型（balanced）」の実施形態によれば、第１電極１７０は第１キャビティ壁（例えば、頂部壁１１１）の近傍に配置し、第２電極１７２を反対側の第２キャビティ壁（例えば、底部壁１１２）の近傍に配置し、またこれら第１及び第２の電極１７０、１７２は、残りのキャビティ壁（例えば、壁１１３〜１１５及びドア１１６）から電気的に絶縁する。このような構成において、システムは、極めて簡略的に言えばキャパシタとしてモデル化することができ、この場合、第１電極１７０は１つの導電プレート（又は電極）として機能し、第２電極１７２は第２導電プレート（又は電極）として機能し、また空気キャビティ（内部に格納される任意な負荷を含む）は、第１導電プレートと第２導電プレートとの間における誘電性媒体として機能する。図１には示さないが、非導電性バリア（例えば、図５、１１のバリア５６２、１１５６）もシステム１００内に設けることができ、またこの非導電性バリアは、負荷を第２電極１７２及び底部キャビティ壁１１２から電気的及び物理的に絶縁するよう機能できる。図１は、第１電極１７０を頂部壁１１１に近接させ、また第２電極１７２を底部壁１１２に近接させたものとして示すが、代案として、第１及び第２の電極１７０、１７２は、他の互いに対向する壁の近接させることができる（例えば、第１電極は壁１１３に近接する電極１７３とすることができ、また第２電極は壁１１４に近接する電極１７４とすることができる）。
【００１６】
実施形態によれば、解凍システム１００の動作中、ユーザー（図示せず）は１つ又はそれ以上の負荷（例えば、食品及び／又は液体）を解凍キャビティ１１０内に配置することができ、また随意的に負荷の特性を特定する制御パネル１２０を介して入力を行うことができる。例えば、特定される特性としては、負荷のおおよその重量があり得る。さらに、特定される特性は、負荷が形成される材料（例えば、肉、パン、液体）を示すことができる。他の実施形態において、負荷の特性は、幾つかの他のやり方、例えば、負荷パッケージ上のバーコードを走査することによって、又は負荷上又は負荷に埋設されたＲＦＩＤタグからの無線自動識別（ＲＦＩＤ：radio frequency identification）信号を受信することによって、取得することができる。いずれにせよ、後でより詳細に説明するように、このような負荷特性に関する情報は、解凍工程開始時にシステムコントローラがシステムにおけるインピーダンス整合回路網の初期状態を確立できるようにし、この初期状態は、最大ＲＦ電力を負荷に伝達できる最適状態に比較的近似することができる。代案として、負荷特性は、解凍工程を開始する前に入力又は受信せずにいることができ、またシステムコントローラがインピーダンス整合回路網のデフォルト初期状態を確立することができる。
【００１７】
解凍工程を開始するため、ユーザーは制御パネル１２０を介して入力を与えることができる。これに応答して、システムコントローラは、ＲＦ信号源（例えば、図２、５、１１のＲＦ信号源２２０、５２０、１１２０）に対して、不平衡型実施形態における第１電極１７０に、又は平衡型の実施形態における第１及び第２の電極１７０，１７２の双方にＲＦ信号を供給させ、また電極に対してそれぞれ電磁エネルギーを解凍キャビティ１１０に照射させる。電磁エネルギーは負荷の熱エネルギーを増大させる（すなわち、電磁エネルギーは負荷の温度を上昇させる）。
【００１８】
解凍工程中、負荷のインピーダンス（したがって、キャビティ１１０プラス負荷の総入力インピーダンス）は、負荷の熱エネルギーが増大するにつれて変化する。このインピーダンス変化はＲＦエネルギーの負荷内への吸収度を変化させ、またしたがって、反射される電力の大きさを変化させる。或る実施形態において、電力検出回路（例えば、図２、５、１１の電力検出回路２３０、５３０、１１８０）は、連続的又は周期的にＲＦ信号源（例えば、図２、５、１１のＲＦ信号源２２０、５２０、１１２０）と電極１７０，１７２との間における伝送経路（例えば、図２、５、１１の伝送経路２２８、５２８、１１４８）に沿う反射電力を測定する。これら測定に基づいて、システムコントローラ（例えば、図２、５、１１のシステムコントローラ源２１２、５１２、１１３０）は、以下に詳細に説明するように、解凍工程の完了を検出することができる。他の実施形態によれば、インピーダンス整合回路網は可変であり、また反射電力測定（又は順方向への及び反射した電力測定、Ｓ１１パラメータ、及びＶＳＷＲ）に基づいて、システムコントローラは、解凍工程中におけるインピーダンス整合回路網の状態を変化させ、負荷によるＲＦ電力の吸収を増加させることができる。
【００１９】
図１の解凍システム１００は、カウンタートップ型機器として実現している。他の実施形態において、解凍システム１００は、さらに、マイクロ波調理工程を実施するコンポーネント及び機能性を有することができる。代案として、解凍システムのコンポーネントは、他タイプのシステム又は機器に組み込むことができる。例えば、解凍システムは、冷蔵／冷凍機器内、又は他の構成を有するシステム若しくは機器内にも組み込むことができる。したがって、スタンドアロン機器内への上述した解凍システム実装は、実施形態使用をそれらタイプのシステムにのみ限定するつもりではない。
【００２０】
図２は、例示的実施形態による、不平衡型（unbalanced）解凍システム２００（例えば、図１の解凍システム１００）における簡略化したブロック図である。解凍システム２００は、或る実施形態において、ＲＦサブシステム２１０、解凍キャビティ２６０、ユーザー・インタフェース２８０、システムコントローラ２１２、ＲＦ信号源２２０、電源及びバイアス回路２２６、可変インピーダンス整合回路網２７０、電極２４０、格納構体２６６、及び電力検出回路２３０を備える。さらに、他の実施形態において、解凍システム２００は、温度センサ、赤外線（ＩＲ）センサ、及び／又は重量センサ２９０を有するが、これらセンサコンポーネントのうち幾つか又はすべてを排除することができる。図２は、説明目的及び説明を簡単にするために解凍システム２００を簡略化して提示するものであり、具体的実施形態は、付加的機能及び特徴を得るよう他のデバイス及びコンポーネントを備えることができる、及び／又は解凍システム２００はより大きい電気的システムの一部とすることができると、理解されたい。
【００２１】
ユーザー・インタフェース２８０は制御パネル（例えば、図１の制御パネル１２０）に対応し、この制御パネルにより、ユーザーは、解凍工程（例えば、解凍すべき負荷の特性、等々）、開始及び取消ボタン、機械的制御（例えば、ドア／ドロワー開放ラッチ）、等々に関連するパラメータをシステムに対してユーザーが入力することができる。さらに、ユーザー・インタフェースは、解凍工程の状態を示すユーザーが知覚可能な出力（例えば、カウントダウン・タイマー、解凍工程の進行又は完了を示す可視表示及び／又は解凍工程の完了を示す可聴発信音）及び他の情報を発生するよう構成することができる。
【００２２】
解凍システム２００の幾つかの実施形態は、温度センサ、ＩＲセンサ、及び／又は重量センサ２９０を備えることができる。温度センサ及び／又はＩＲセンサは、解凍工程中に負荷２６４の温度を感知できる場所に位置決めすることができる。システムコントローラ２１２に供給するとき、温度情報は、システムコントローラ２１２がＲＦ信号源２２０によって供給されるＲＦ信号の電力を変更し（例えば、電源及びバイアス回路２２６が供給するバイアス及び／又は電源電圧を制御することによって）、可変インピーダンス整合回路網２７０の状態を調整する、及び／又は解凍工程を終了すべき時点を決定することができるようにする。重量センサは、負荷２６４の下側に位置決めし、また負荷２６４の重量見積をシステムコントローラ２１２に供給するよう構成する。システムコントローラ２１２はこの情報を使用して、例えば、ＲＦ信号源２２０が供給するＲＦ信号の所望電力レベルを決定する、可変インピーダンス整合回路網２７０のための初期設定を決定する、及び／又は解凍工程のためのおおよその持続時間を決定することができる。
【００２３】
ＲＦサブシステム２１０は、或る実施形態において、システムコントローラ２１２、ＲＦ信号源２２０、第１インピーダンス整合回路（本明細書では「第１整合回路」とも称する）２３４、電源及びバイアス回路２２６、及び電力検出回路２３０を備える。システムコントローラ２１２は、１つ又はそれ以上の汎用又は専用のプロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、等々）、揮発性又は不揮発性のメモリ（例えば、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、リード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、種々のレジスタ、等々）、１つ又はそれ以上の通信バス、及び他のコンポーネントを含むことができる。或る実施形態において、システムコントローラ２１２は、ユーザー・インタフェース２８０、ＲＦ信号源２２０、可変インピーダンス整合回路網２７０、電力検出回路２３０、及びセンサ２９０（設ける場合には）に接続する。システムコントローラ２１２は、ユーザー・インタフェース２８０を介して受け取るユーザー入力を示す信号を受信し、また電力検出回路２３０からＲＦ信号反射電力（及び可能であればＲＦ信号順方向電力）を示す信号を受信するよう構成する。受信した信号及び測定値に応答して、以下により詳細に説明するように、システムコントローラ２１２は、制御信号を、電源及びバイアス回路２２６に、またＲＦ信号源２２０のＲＦ信号発生器２２２に供給する。さらに、システムコントローラ２１２は、制御信号を可変インピーダンス整合回路網２７０に供給して、この回路網２７０の状態又は形態を変更させる。
【００２４】
解凍キャビティ２６０は、解凍すべき負荷２６４を配置することができる空気キャビティによって離隔される互いに平行な第１及び第２のプレート電極がある容量性解凍構成を有する。例えば、第１電極２４０は空気キャビティの上方に位置決めし、また第２電極は格納構体２６６の一部分で設けることができる。より具体的には、格納構体２６６は頂壁、底壁及び側壁を有することができ、その内面がキャビティ２６０（例えば、図１のキャビティ１１０）を画定する。或る実施形態において、キャビティ２６０を封止して（例えば、図１のドア１１６で）、解凍工程中にキャビティ２６０内に導入される電磁エネルギーを封じ込めることができる。システム２００は、解凍工程中に封止の無欠性を確実にする１つ又はそれ以上のインターロック機構を有することができる。１つ又はそれ以上のインターロック機構が封止破綻を示す場合、システムコントローラ２１２は解凍工程を中止することができる。或る実施形態において、格納構体２６６は少なくとも部分的に導電性材料から形成し、格納構体の導電性部分を接地（アース）することができる。代案として、キャビティ２６０の底部表面に対応する格納構体２６６の少なくとも一部分を導電性材料から形成し、また接地することができる。いずれにせよ、格納構体２６６（又は第１電極２４０に平行な格納構体２６６の少なくとも一部分）は、容量性解凍構成の第２電極として機能する。負荷２６４とキャビティ２６０の接地した底部表面との間における直接的な接触を回避するため、非導電性バリア２６２をキャビティ２６０の底部表面上に位置決めすることができる。
【００２５】
基本的に、解凍キャビティ２６０は、解凍すべき負荷２６４を配置することができる空気キャビティによって離隔される互いに平行な第１及び第２のプレート電極２４０、２６６を有する容量性解凍構成を含む。第１電極２４０は格納構体２６６内に位置決めし、電極２４０と、これに対向する格納構体２６６の表面（例えば、第２電極として機能する底部表面）との間に距離２５２を画定し、この距離２５２は、或る実施形態においてキャビティ２６０にサブ共振キャビティを付与する。
【００２６】
様々な実施形態において、距離２５２は約０.１０メートル〜約１.０メートルの範囲内であるが、この距離は、それより短い又は長いものとすることもできる。或る実施形態によれば、距離２５２はＲＦサブシステム２１０によって発生するＲＦ信号の１波長未満とする。換言すれば、上述したように、キャビティ２６０はサブ共振キャビティである。幾つかの実施形態において、距離５５２はＲＦ信号の１波長の約１／２未満である。他の実施形態において、距離２５２はＲＦ信号の１波長の約１／４未満である。さらに他の実施形態において、距離２５２はＲＦ信号の１波長の約１／８未満である。さらに別の実施形態において、距離２５２はＲＦ信号の１波長の約１／５０未満である。さらにまた別の実施形態において、距離２５２はＲＦ信号の１波長の約１／１００未満である。
【００２７】
概して、より低い動作周波数（例えば、１０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚ）用に設計したシステム２００は、１波長のより小さい分数値となる距離２５２を有するよう設計する。例えば、システム２００が約１０ＭＨｚの動作周波数（約３０メートルの波長に対応する）のＲＦ信号を発生するよう設計され、また距離２５２が約０.５メートルとなるよう選択されるとき、距離２５２はＲＦ信号の１波長の約１／６０である。逆に、システム２００が約３００ＭＨｚの動作周波数（約１メートルの波長に対応する）用に設計され、また距離２５２が約０.５メートルとなるよう選択されるとき、距離２５２はＲＦ信号の１波長の約１／２である。
【００２８】
動作周波数及び電極２４０と格納構体２６６との間の距離２５２がサブ共振内部キャビティ２６０を画定する状態では、第１電極２４０及び格納構体２６６は容量的に結合される。より具体的には、第１電極２４０はキャパシタの第１プレートと見立てることができ、また格納構体２６６はキャパシタの第２プレートと見立てることができ、またキャビティ２６０内の負荷２６４、バリア２６２及び空気はキャパシタ誘電体と見立てることができる。したがって、第１電極２４０は、代替的に本明細書において「アノード」と称することができ、また格納構体２６６は代替的に本明細書において「カソード」と称することができる。
【００２９】
基本的に、第１電極２４０及び格納構体２６６に加わる電圧はキャビティ２６０内の負荷２６４を加熱する。様々な実施形態によれば、ＲＦサブシステム２１０は、電極２４０と格納構体２６６との間に、一実施形態において約９０ボルト〜約３０００ボルトの範囲内、他の実施形態において約３０００ボルト〜約１０,０００ボルトの範囲内における電圧を生ずるＲＦ信号を発生するよう構成するが、システムは、電極２４０と格納構体２６６との間により低い又はより高い電圧を発生するよう構成することができる。
【００３０】
第１電極２４０は、或る実施例において、第１整合回路２３４、可変インピーダンス整合回路網２７０、及び導電性伝送経路を介してＲＦ信号源２２０に電気的に接続する。第１整合回路２３４は、ＲＦ信号源２２０のインピーダンス（例えば、約１０オーム未満）から中間インピーダンス（例えば、５０オーム、７５オーム、又は何らかの他の値）にインピーダンス変換を行うよう構成する。或る実施形態によれば、導電性伝送経路は、互いに直列接続した複数の導体２２８-１、２２８-２、及び２２８-３を有し、またこれらを集合的に伝送経路２２８と称する。或る実施形態によれば、導電性伝送経路２２８は、不平衡ＲＦ信号（すなわち、アースに対して基準となる単一ＲＦ信号）を搬送するよう構成された「不平衡型（unbalanced）」経路である。幾つかの実施形態において、１つ又はそれ以上のコネクタ（図示しないが、それぞれ雄型及び雌型のコネクタ部分を有する）を伝送経路２８８に沿って電気的に接続することができ、伝送経路２２８のコネクタ間における部分は、同軸ケーブル又は他の適当なコネクタを有することができる。このような接続を図５に示し、また後で説明する（例えば、コネクタ５３６、５３８及びコネクタ５３６、５３８間における同軸ケーブルのような導体５２８-３）。
【００３１】
後でより詳細に説明するように、可変インピーダンス整合回路網２７０は、上述した中間インピーダンスから、負荷２６４によって変調される解凍キャビティ２２０の入力インピーダンス（例えば、約１０００オーム〜約４０００オーム又はそれ以上のような、数１００又は数１０００のオーダーでのインピーダンス）へのインピーダンス変換を実施するよう構成する。或る実施形態において、可変インピーダンス整合回路網２７０は、受動コンポーネント（例えば、インダクタ、キャパシタ、抵抗）のネットワークを有する。
【００３２】
他の特別な一実施形態によれば、可変インピーダンス整合回路網２７０は、キャビティ２６０内に位置決めされ、また第１電極２４０の電気的に接続される複数の固定値を有する集合的なインダクタ（例えば、図３、４のインダクタ３１２〜３１４、４５４）を有する。さらに、可変インピーダンス整合回路網２７０は、キャビティ２６０の内部又は外部に位置付けることができる複数の可変インダクタンス回路網（例えば、図３の回路網３１０、３１１、３１５）を有する。他のより特別な実施形態によれば、可変インピーダンス整合回路網２７０は、キャビティ２６０の内部又は外部に位置付けることができる複数の可変キャパシタンス回路網（例えば、図４の回路網４４２、４４６）を有する。可変インダクタンス回路網又は可変キャパシタンス回路網それぞれによって得られるインダクタンス又はキャパシタンスの値は、後により詳細に説明するように、システムコントローラ２１２からの制御信号を用いて確立される。いずれにしても、絶えず変化するキャビティ・プラス・負荷のインピーダンスに動的に整合するよう、解凍工程の過程にわたり可変インピーダンス整合回路網２７０の状態を変化させることによって、負荷２６４が吸収するＲＦ電力の量を、解凍工程中の負荷インピーダンスにおける変動にも係わらず、高いレベルで維持することができる。
【００３３】
幾つかの実施形態において、非線形デバイス（例えば、ガス放電管、スパーク間隙、過渡電圧サプレッション（抑制）ダイオード、等々）を、可変インピーダンス整合回路網２７０における固定及び可変のコンポーネント（例えば、個別インダクタ、個別キャパシタ、集中化インダクタ、集中化キャパシタ、可変キャパシタ回路網、可変インダクタ回路網、等々）のうち任意なもの又はすべてに対して並列的に接続することができる。これら非線形デバイスの各々は個別の絶縁破壊電圧を有することができ、したがって、これら非線形デバイスに加わる電圧（例えば、ひいてはその非線形デバイスに並列的に接続された固定又は可変のコンポーネントに加わる電圧）が非線形デバイスの個別の絶縁破壊電圧を超えるとき、或る非線形デバイスが導通し始めて、可変インピーダンス整合回路網２７０のインピーダンスを急激に変化させる。可変インピーダンス整合回路網２７０の特別なコンポーネントに接続した非線形デバイスは、最大動作電圧を超えると発弧がコンポーネントに生じて、コンポーネントが損傷し得るようなコンポーネントの最大動作電圧よりも低い（例えば、最大動作電圧の分数割合の）絶縁破壊電圧を有することができる。例えば、コンポーネントは、定格が１０００Ｖの最大動作電圧（又は何らかの他の最大動作電圧）であるキャパシタとすることができ、またこのキャパシタに接続した非線形デバイスは、９００Ｖの絶縁破壊電圧（又は非線形デバイスを接続したデバイスの動作電圧よりも低い何らかの他の絶縁破壊電圧）を有することができ、これにより、キャパシタの最大動作電圧に達する前に、非線形デバイスは導通し始め、可変インピーダンス整合回路網２７０のインピーダンスを変化させる。システムコントローラ２１２は、非線形デバイスの絶縁破壊電圧を超えることによって生じた可変インピーダンス整合回路網２７０のインピーダンス変化を検出する（例えば、ＲＦ信号源２２０で測定されるＳ１１パラメータ及び／又はＶＳＷＲの変化率に基づいて）ことができ、またＲＦ信号源２２０により供給されるＲＦ信号を電力減少する又は停止させ、これによりキャパシタの最大動作電圧を超えないようになる。
【００３４】
或る実施形態によれば、ＲＦ信号源２２０は、ＲＦ信号発生器２２２及び電力増幅器（例えば、１つ又はそれ以上の電力増幅器段２２４、２２５）を有する。接続線２１４上でシステムコントローラ２１２によって供給される信号を制御することに応じて、ＲＦ信号発生器２２２は、周期振動するＩＳＭ（工業的、科学的、及び医療的：industrial, scientific, and medical）帯域の周波数を有する電気信号を生ずるよう構成するが、システムは、他の周波数帯域での動作を支援するよう変更することもできる。ＲＦ信号発生器２２２は、様々な実施形態において、異なる電力レベル及び／又は異なる周波数の周期振動信号を発生するよう制御することができる。例えば、ＲＦ信号発生器２２２は、ＶＨＦ（超短波）レンジ（すなわち、約３０.０ＭＨｚ〜約３００ＭＨｚの間におけるレンジ）、及び／又は約１０.０ＭＨｚ〜約１００ＭＨｚ、及び／又は約１００ＭＨｚ〜約３.０ギガヘルツ（ＧＨｚ）のレンジで周期振動する信号を発生することができる。幾つかの望ましい周波数としては、例えば、１３.５６ＭＨｚ（±５パーセント）、２７.１２５ＭＨｚ（±５パーセント）、４０.６８ＭＨｚ（±５パーセント）、及び２.４５ＧＨｚ（±５パーセント）があり得る。１つの特別な実施形態において、例えば、ＲＦ信号発生器２２２は、約４０.６６ＭＨｚ〜約４０.７０ＭＨｚのレンジ及び約１０デシベル・ミリワット（ｄＢｍ）〜約１５ｄＢｍの範囲における電力レベルの信号を発生することができる。代案として、振動周波数及び／又は電力レベルはより低い又はより高いものとすることもできる。
【００３５】
図２の実施形態において、電力増幅器は、駆動増幅器段２２４及び最終増幅器段２２５を有する。この電力増幅器は、ＲＦ信号発生器２２２からの周期振動信号を受け取り、またこの信号を電力増幅器の出力側で相当高い電力の信号になるまで増幅するよう構成する。例えば、出力信号は、約１００ワット〜約４００ワット又はそれ以上の範囲における電力レベルを有することができる。電力増幅器によって得られる増幅率は、電源及びバイアス回路２２６によって各増幅器段２２４、２２５に供給されるゲートバイアス電圧及び／又はドレイン供給電圧を用いて制御することができる。より具体的には、電源及びバイアス回路２２６は、バイアス電圧及び供給電圧をシステムコントローラ２１２から受け取る制御信号に従って各ＲＦ増幅器段２２４、２２５に供給する。
【００３６】
或る実施形態において、各増幅器段２２４、２２５は、例えば、入力端子（例えば、ゲート又は制御端子）及び２つの通電端子（例えば、ソース端子及びドレイン端子）を有する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のような、電力トランジスタとして実装する。様々な実施形態において、インピーダンス整合回路（図示せず）は、駆動増幅器段２２４の入力側（例えば、ゲート）に、駆動増幅器段と最終増幅器段２２５との間に、及び／又は最終増幅器段２２５の出力側（例えば、ドレイン端子）に接続することができる。或る実施形態において、増幅器段２２４、２２５における各トランジスタは、側方拡散金属酸化膜半導体ＦＥＴ（ＬＤＭＯＳＦＥＴ）トランジスタを有する。しかし、トランジスタはいかなる特定半導体技術に限定することを意図するものでなく、また他の実施形態において、各トランジスタは、窒化ガリウム（ＧａＮ）トランジスタ、他のタイプのＭＯＳＦＥＴトランジスタ、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、又は他の半導体技術を利用したトランジスタとして実現することができることに留意されたい。
【００３７】
図２において、電力増幅器構成は、他の回路コンポーネントに特定様態で接続した２つの増幅器段２２４、２２５を有するものを示す。他の実施形態において、電力増幅器構成は他の増幅器トポロジーを含む、及び／又は増幅器構成は１個のみの増幅器段を有する（例えば、図５の増幅器５２４の実施形態で示すように）、又は２つより多い増幅器段を有することができる。例えば、電力増幅器構成は、シングルエンド型増幅器、ドハーティ増幅器、スイッチモード電力増幅器（ＳＭＰＡ）、又は他タイプの増幅器の様々な実施形態を有することができる。
【００３８】
解凍キャビティ２６０及びこの解凍キャビティ２６０内に配置した任意な負荷２６４（例えば、食品、液体、等々）は、第１電極２４０によってキャビティ２６０内に照射される電磁エネルギー（又はＲＦパワー）に対して累積負荷を提示する。より具体的には、キャビティ２６０及び負荷２６４は、本明細書で「キャビティ・プラス・負荷インピーダンス（cavity plus load impedance）」と称するインピーダンスをシステムに提示する。このキャビティ・プラス・負荷インピーダンスは、解凍工程中に負荷２６４の温度が上昇するにつれて変化する。キャビティ・プラス・負荷インピーダンスは、ＲＦ信号源２２０と電極２４０との間の導電性伝送経路２２８に沿う反射信号電力の大きさに対して直接的に影響を及ぼす。多くの場合、キャビティ２６０内に送給される信号電力の大きさを最大化する、及び／又は導電性伝送経路２２８に沿う反射対順方向信号電力の比を最小化することが望ましい。
【００３９】
ＲＦ信号発生器２２０の出力インピーダンスをキャビティ・プラス・負荷インピーダンスに少なくとも部分的に整合させるためには、或る実施形態において、第１整合回路２３４を伝送経路２２８に沿って電気的に接続する。第１整合回路２３４は種々の形態のうち任意なものを有することができる。或る実施形態によれば、第１整合回路２３４は固定コンポーネント（すなわち、不変コンポーネント値を有するコンポーネント）を有するが、第１整合回路２３４は、他の実施形態において、１つ又はそれ以上の可変コンポーネントを有することができる。例えば、第１整合回路２３４は、様々な実施形態において、インダクタンス／キャパシタンス（Ｌ／Ｃ）回路網、直列インダクタンス回路網、分岐インダクタンス回路網、又は帯域通過回路、高域通過回路及び低域通過回路の組合せから選択される１つ又はそれ以上の回路のうち任意なものを有することができる。基本的には、第１整合回路２３４は、ＲＦ信号発生器２２０の出力インピーダンスとキャビティ・プラス・負荷インピーダンスとの間の中間レベルまでインピーダンスを上昇するよう構成する。
【００４０】
或る実施形態において、電力検出回路２３０をＲＦ信号源２２０と電極２４０との間の伝送経路２２８に沿って接続する。特別な実施形態において、電力検出回路２３０は、ＲＦサブシステム２１０の一部を形成し、また或る実施形態における第１整合回路２３４の出力側と、可変インピーダンス整合回路網２７０への入力部との間における導体２２８-２に接続する。代案的実施形態において、電力検出回路２３０は、ＲＦ信号源２２０の出力側と第１整合回路２３４との間における伝送経路２２８の部分２２８-１に接続する、又は可変インピーダンス整合回路網２７０の出力側と第１電極２４０との間における伝送経路２２８の部分２２８-１に接続することができる。
【００４１】
どこに接続しようとも、電力検出回路２３０は、ＲＦ信号源２２０と電極２４０との間における伝送経路２２８に沿って移動する反射信号（すなわち、電極２４０からＲＦ信号源２２０に向かう方向に移動する反射ＲＦ信号）の電力をモニタリング、測定又は決定するよう構成する。幾つかの実施形態において、電力検出回路２３０は、さらに、ＲＦ信号源２２０と電極２４０との間における伝送経路２２８に沿って順方向に移動する信号（すなわち、ＲＦ信号源２２０から電極２４０に向かう方向に移動する順方向ＲＦ信号）の電力を検出するよう構成する。接続線２３２により電力検出回路２３０は信号をシステムコントローラ２１２に供給し、この信号は反射した信号電力（及び幾つかの実施形態においては、順方向信号電力）の大きさをシステムコントローラ２１２に伝送する。順方向の及び反射した信号電力双方の大きさを伝送する実施形態において、システムコントローラ２１２は、反射対順方向信号電力比、又はＳ１１パラメータ、又はＶＳＷＲ値を計算することができる。以下により詳細に説明するように、反射した信号電力の大きさが反射信号電力閾値を超えるとき、又は反射対順方向信号電力の比がＳ１１パラメータ閾値を超えるとき、又はＶＳＷＲ値がＶＳＷＲ閾値を超えるとき、このことは、システム２００がキャビティ・プラス・負荷インピーダンスに適正に整合していないこと、及びキャビティ２６０内における負荷２６４によるエネルギー吸収が次善でしかないことを示す。このような状況において、システムコントローラ２１２は、可変整合回路網２７０の状態を変更するプロセスを調整して、反射信号電力又はＳ１１パラメータ又はＶＳＷＲ値を所望レベルに向って又は所望レベル以下（例えば、反射信号電力閾値、及び／又は反射対順方向信号電力の比の閾値、及び／又はＳ１１パラメータ閾値、及び／又はＶＳＷＲ閾値以下）になるよう駆動し、これにより容認可能な整合を再確立し、また負荷２６４によるより最適なエネルギー吸収を促進するようにする。
【００４２】
幾つかの実施形態において、システムコントローラ２１２及び電力検出回路２３０はアーク検出サブシステムの一部分を形成し、またシステムコントローラ２１２及び電力検出回路２３０は、可変インピーダンス整合回路網２７０における非線形デバイス（例えば、図３、４のデバイス１５０２、１５０４、１５０６、１５０８、１５１０、１５１２、１７０２、１７０４、１７０６、１７０８のうち１つ又はそれ以上）の絶縁破壊電圧を超えることに関連するインピーダンスの急激な変化（例えば、電力検出回路２３０によって行われる測定からのＳ１１パラメータ、ＶＳＷＲ、及び／又はシステムコントローラ２１２によって導き出される電流における急激な変化）を検出することができる。例えば、Ｓ１１パラメータ及び／又はＶＳＷＲ値の変化率が所定閾値を超えることをシステムコントローラ２１２が決定する場合、発弧条件の修正を試行するため、システム２００は可変整合回路２７０のコンポーネント値を変更することができる、又は代案として、制御不能は電弧発生を防止するためＲＦ信号発生器２２２によるＲＦ信号の電力を低下させる若しくは信号供給を中断することができる。
【００４３】
例えば、システムコントローラ２１２は、制御経路２１６上で制御信号を可変整合回路２７０に供給して、可変整合回路２７０に対して回路内における１つ又はそれ以上のコンポーネントの誘導性、容量性、及び／又は抵抗性の値を変化させ、これにより回路２７０によって得られるインピーダンス変換を調整する。可変整合回路２７０の構成の調整は、望ましくは、反射信号電力の大きさを減少させることであり、このことは、Ｓ１１パラメータ及び／又はＶＳＷＲの大きさを減少させ、また負荷２６４が吸収するパワーを増加させるのに対応する。
【００４４】
上述したように、可変インピーダンス整合回路網２７０は、解凍キャビティ２６０プラス負荷２６４のキャビティ・プラス・負荷インピーダンスに整合させ、できる限り負荷２６４内へのＲＦパワー転移を最大化するのに使用する。解凍キャビティ２６０及び負荷２６４の初期インピーダンスは、解凍工程の開始時では正確に知ることはできない。さらに、負荷２６４のインピーダンスは、解凍工程中に負荷２６４が温度上昇するにつれて変化する。或る実施形態によれば、システムコントローラ２１２は、制御信号を可変インピーダンス整合回路網２７０に供給し、この可変インピーダンス整合回路網２７０の状態を変更させることができる。このことは、解凍工程の開始時に可変インピーダンス整合回路網２７０の初期状態を、反射対順方向の電力比が比較的低く、またひいては負荷２６４によるＲＦパワー吸収を比較的高いものとする状態であるように確立することができる。さらに、このことは、システムコントローラ２１２が可変インピーダンス整合回路網２７０の状態を変更させ、これにより負荷２６４のインピーダンス変化にも係わらず、解凍工程全体にわたり適正な整合が維持されることを可能にする。
【００４５】
可変整合回路網２７０の構成における非限定的実施例を図３及び４に示す。例えば、回路網２７０は、様々な実施形態において、インダクタンス／キャパシタンス（ＬＣ）回路網、インダクタンスのみの回路網、キャパシタンスのみの回路網、又は帯域通過回路、高域通過回路及び低域通過回路の組合せから選択したいずれか１つ又はそれ以上の回路を有することができる。或る実施形態において、可変整合回路網２７０はシングルエンド型回路網（例えば、図３、４の回路網３００、４００）を有する。可変整合回路網２７０によって得られ、これにより回路網２７０が行うインピーダンス変換に影響を及ぼすインダクタンス、キャパシタンス、及び／又は抵抗の値は、後でより詳細に説明するように、システムコントローラ２１２からの制御信号を用いて確立する。いずれにせよ、キャビティ２６０内におけるキャビティ２６０プラス負荷２６４における絶えず変化するインピーダンスに動的に整合するよう、解凍工程の過程にわたり可変整合回路網２７０の状態を変化させることによって、システム効率は解凍工程全体にわたり高いレベルに維持できる。
【００４６】
可変整合回路網２７０は、広範囲にわたる様々な回路構成のうち任意なものとすることができ、またこのような構成の非限定的実施例を図３及び４に示す。或る実施形態によれば、図３に例示するように、可変インピーダンス整合回路網２７０としては、受動的コンポーネントのシングルエンド型回路網があり、またより具体的には、固定値インダクタ（例えば、集中化した誘導性コンポーネント群）及び可変インダクタ（又は可変インダクタンス回路網）の回路網があり得る。他の実施形態によれば、図４に例示するように、可変インピーダンス整合回路網２７０としては、受動的コンポーネントのシングルエンド型回路網があり、より具体的には、可変キャパシタ（又は可変キャパシタンス回路網）の回路網があり得る。本明細書で使用するように、用語「インダクタ（inductor）」は、個別のインダクタ又は他タイプ（例えば、抵抗又はキャパシタ）のコンポーネントが介在することなく互いに電気的に接続した１組の誘導性コンポーネントのセットを意味する。同様に、用語「キャパシタ（capacitor）」は、個別のキャパシタ又は他タイプ（例えば、抵抗又はインダクタ）のコンポーネントが介在することなく互いに電気的に接続した１組の容量性コンポーネントのセットを意味する。
【００４７】
先ず、可変インダクタンス型インピーダンス整合回路網の実施形態につき説明すると、図３は、例示的実施形態によるシングルエンド型可変インピーダンス整合回路網３００（例えば、図２の可変インピーダンス整合回路網２７０）の概略図である。以下により詳細に説明するように、可変インピーダンス整合回路網２７０は、基本的に２つの部分、すなわち、ＲＦ信号源（又は最終段電力増幅器）に対して整合させる一方の部分、及びキャビティ・プラス・負荷に対して整合させる他方の部分を有する。
【００４８】
可変インピーダンス整合回路網３００は、或る実施形態によれば、入力ノード３０２、出力ノード３０４、第１及び第２の可変インダクタンス回路網３１０、３１１、並びに固定値インダクタ３１２〜３１５を有する。解凍システム（図２のシステム２００）に組み込むとき、入力ノード３０２は、ＲＦ信号源（例えば、図２のＲＦ信号源２２０）の出力側に電気的に接続し、また出力ノード３０４は、解凍キャビティ（例えば、図２の解凍キャビティ２６０）内の電極（例えば、図２の第１電極２４０）に電気的に接続する。
【００４９】
入力及び出力側のノード３０２、３０４間において、可変インピーダンス整合回路網３００は第１及び第２の互いに直列接続した集中化インダクタ３１２、３１４を有する。第１及び第２の集中化インダクタ３１２、３１４は、比較的低い周波数（例えば、約４０.６６ＭＨｚ〜約４０.７０ＭＨｚ）及び高い電力（例えば、約５０ワット（Ｗ）〜約５００Ｗ）用に設計されるとき、或る実施形態において、サイズ及びインダクタンスの双方の値が比較的大きい。例えば、インダクタ３１２、３１４は、約２００ナノヘンリー（ｎＨ）〜約６００ｎＨの範囲内における値を有することができるが、これら値は、他の実施形態において、より低い及び／又は高いものとすることができる。
【００５０】
第１可変インダクタンス回路網３１０は、入力ノード３０２と接地基準端子（例えば、図２のアースした格納構体２６６）との間に接続した第１分岐誘導性回路網である。或る実施形態によれば、この第１可変インダクタンス回路網３１０は、第１整合回路（例えば、図２の回路２３４）によって変更されるとき、ＲＦ信号源（例えば、図２のＲＦ信号源２２０）のインピーダンスに整合するよう、より具体的には、第１整合回路（例えば、図２の回路２３４）によって変更されるとき、最終段電力増幅器（例えば、図２の増幅器２２５）のインピーダンスに整合するよう構成可能である。したがって、第１可変インダクタンス回路網３１０は、可変インピーダンス整合回路網３００の「ＲＦ信号源整合部分」と称することができる。或る実施形態によれば、第１可変インダクタンス回路網３１０は、約１０ｎＨ〜約４００ｎＨの範囲内におけるインダクタンスをもたらすよう互いに選択的に接続することができる誘導性コンポーネントの回路網を有するが、この範囲は、より低い又はより高い値にまで拡張することもできる。
【００５１】
対照的に、可変インピーダンス整合回路網３００の「キャビティ整合部分」は、第１及び第２の集中化したインダクタ３１２、３１４間におけるノード３２２と、接地基準端子との間に接続した第２分岐誘導性回路網３１６によって得られる。或る実施形態によれば、第２分岐誘導性回路網３１６は、互いに直列接続した第３の集中化したインダクタ３１３及び第２可変インダクタンス回路網３１１を有し、第３の集中化したインダクタ３１３と第２可変インダクタンス回路網３１１との間に中間ノード３２２を有する。第２可変インダクタンス回路網３１１の状態は複数のインダクタンス値を得るよう変化させることができるため、第２分岐誘導性回路網３１６は、キャビティ・プラス・負荷（例えば、図２のキャビティ２６０プラス負荷２６４）のインピーダンスに最適に整合させるよう構成可能である。例えば、インダクタ３１３は、約４００ｎＨ〜約８００ｎＨの範囲内における値を有することができるが、その値は、他の実施形態において、より低い及び／又は高いものとすることができる。或る実施形態によれば、この第２可変インダクタンス回路網３１１は、約５０ｎＨ〜約８００ｎＨの範囲内におけるインダクタンスを得るよう互いに選択的に接続できる誘導性コンポーネントの回路網を有するが、この範囲は、より低い又はより高いインダクタンス値まで拡張することができる。
【００５２】
最後に、可変インピーダンス整合回路３００は、出力ノード３０４と接地基準端子との間に接続した第４の集中化したインダクタ３１５を有する。例えば、インダクタ３１５は約４００ｎＨ〜約８００ｎＨの範囲内における値を有することができるが、その値は、他の実施形態において、より低い及び／又はより高いものとすることができる。
【００５３】
或る実施形態によれば、アーク検出サブシステムの部分を回路網３００に組み込む。より具体的には、非線形デバイス１５０２、１５０４、１５０６、１５０８、１５１０、１５１２（例えば、ガス放電管、スパーク間隙、及び／又はＴＶＳダイオード）を追加しておき、非線形デバイス１５０２、１５０４、１５０６、１５０８、１５１０、１５１２のうちの１つに加わる電圧が非線形デバイスの絶縁破壊電圧を超えるとき、急激インピーダンス変化がトリガされるようにする。
【００５４】
非線形デバイス１５０２は可変インダクタンス回路網３１０に並列接続することができる。非線形デバイス１５０４はインダクタンス３１２に並列接続することができる。非線形デバイス１５０６はインダクタンス３１３に並列接続することができる。非線形デバイス１５０８は可変インダクタンス回路網３１１に並列接続することができる。非線形デバイス１５１０はインダクタンス３１４に並列接続することができる。非線形デバイス１５１２はインダクタンス３１５に並列接続することができる。非線形デバイス１５０２、１５０４、１５０６、１５０８、１５１０、及び１５１２のうち所定非線形デバイスにおける絶縁破壊電圧は、その非線形デバイスに並列接続した回路コンポーネントで発弧が生起すると予想される電圧よりも低い（例えば、１０％未満のような規定割合だけ低い）ものとすることができる。このようにして、非線形デバイスは、それに並列接続した回路コンポーネントで電弧が生起できる前に絶縁性から導電性に転移して、これにより回路３００のインピーダンスに検出可能な変化を生ぜしめることができる。例えば、インダクタンス３１２が１０００Ｖで電弧発生を引き起こすことが予期される場合、非線形デバイス１５０４は９００Ｖの絶縁破壊電圧を有することができる。容易に入手可能なガス放電装置の定格電圧は５０Ｖ未満から８００Ｖ以上までの範囲にわたる。この電圧は保護されるコンポーネントの最大電圧までに幾分のゆとりがあるように選択する、又はコンポーネントと接地（アース）側との間に接続する場合には、アークをアースすることができる電圧を選択する。これら電圧及びひいては非線形デバイスの定格は、シミュレーション又は試験によりシステム設計の一部として決定する。
【００５５】
集中化したインダクタ３１２〜３１５のセット３３０は、キャビティ（例えば、図２のキャビティ２６０）内に少なくとも部分的に、又は少なくとも格納構体（図２の格納構体２６６）内に物理的に配置されるモジュールの一部分を形成することができる。このことは、集中化したインダクタ３１２〜３１５によって生ずる放射を周囲環境に対して放射されるよりも、システム内に安全に封じ込めることができる。これとは対照的に、様々な実施形態において、可変インダクタンス回路網３１０、３１１はキャビティ内又は格納構体内に格納しても、しなくてもよい。
【００５６】
或る実施形態において、図３における可変インピーダンス整合回路網３００の実施形態は、解凍キャビティ２６０プラス負荷２６４の入力インピーダンスに対して整合を得る「オンリー・インダクタ（only inductors）」を有する。したがって、回路網３００は「インダクタ・オンリー（inductor-only）」整合回路網とみなすことができる。本明細書に使用する語句「オンリー・インダクタ（only inductors）」又は「インダクタ・オンリー（inductor-only）」は、可変インピーダンス整合回路網のコンポーネントについて記述するとき、回路網が有意な抵抗値を有する個別の抵抗、又は有意なキャパシタンス値を有するキャパシタを含んでいないことを意味する。幾つかの事例において、整合回路網におけるコンポーネント間の導電性伝送ラインは最小限の抵抗を有する、及び／又は最小限の寄生キャパシタンスが回路網内に存在することはあり得る。このような最小限の抵抗及び／又は最小限の寄生キャパシタンスは、「インダクタ・オンリー」回路網の実施形態が抵抗及び／又はキャパシタも含む整合回路網に転換したものであると解すべきではない。しかし、当業者であれば、可変インピーダンス整合回路網の他の実施形態としては、異なる構成のインダクタ・オンリー整合回路網、及び個別インダクタ、個別キャパシタ、及び／又は個別抵抗の組合せを有する整合回路網があり得ることは理解されるであろう。
【００５７】
図４は、例示的実施形態による、可変インダクタンスのインピーダンス整合回路網３００（図３）の代わりに実現した、シングルエンド型可変容量性整合回路網４００（例えば、図２の可変インピーダンス整合回路網２７０）の概略図である。可変インピーダンス整合回路網４００は、或る実施形態によれば、入力ノード４０２、出力ノード４０４、第１及び第２の可変キャパシタンス回路網４４２、４４６、並びに少なくとも１個のインダクタ４５４を有する。解凍システム（例えば、図２のシステム２００）内に組み込むとき、入力ノード４０２はＲＦ信号源（例えば、図２のＲＦ信号源２２０）の出力側に電気的に接続し、また出力ノード４０４は解凍キャビティ（例えば、図２の解凍キャビティ２６０）内の電極（例えば、図２の第１電極２４０）に電気的に接続する。
【００５８】
入力側及び出力側のノード４０２、４０４間で可変インピーダンス整合回路網４００は、或る実施形態において、インダクタ４５４に直列に接続した第１可変キャパシタンス回路網４４２と、中間ノード４５１と接地基準端子（例えば、図２の接地した格納構体２６６）との間に接続した第２可変キャパシタンス回路網４４６とを有する。インダクタ４５４は、或る実施形態において、比較的低い周波数（例えば、約４０.６６ＭＨｚ〜約４０.７０ＭＨｚ）及び高電力（例えば、約５０Ｗ〜５００Ｗ）で動作するよう設計することができる。例えば、インダクタ４５４は約２００ｎＨ〜約６００ｎＨの範囲内における値を有することができるが、他の実施形態においてその値はより低い及び／又は高いものとすることができる。或る実施形態によれば、インダクタ４５４は固定値の集中化したインダクタ（例えば、コイル）とする。他の実施形態において、インダクタ４５４のインダクタンス値は可変とすることができる。
【００５９】
第１可変キャパシタンス回路網４４２は入力ノード４０２と中間ノード４５１との間に接続し、またこの第１可変キャパシタンス回路網４４２は、可変インピーダンス整合回路網４００の「直列整合部分」と称することができる。或る実施形態によれば、第１可変キャパシタンス回路網４４２は、第１可変キャパシタ４４４に並列接続した第１固定値キャパシタ４４３を有する。この第１固定値キャパシタ４４３は、或る実施形態において、約１ピコファラッド（ｐＦ）〜約１００ｐＦの範囲内におけるキャパシタンス値を有することができる。第１可変キャパシタ４４４は、０ｐＦ〜約１００ｐＦの範囲内のキャパシタンスを生ずるよう互いに選択的に接続することができる容量性コンポーネントの回路網を有することができる。したがって、第１可変キャパシタンス回路網４４２により得られる総キャパシタンス値は、約１ｐＦ〜約２００ｐＦの範囲内であり得るが、その範囲はより低い又はより高いキャパシタンス値まで拡張することもできる。
【００６０】
可変インピーダンス整合回路網４００の「分岐整合部分」は、ノード４５１（第１可変キャパシタンス回路網４４２と集中化インダクタ４５４との間に位置付けられる）と接地基準端子との間に接続される第２可変キャパシタンス回路網４４６によって得られる。或る実施形態によれば、この第２可変キャパシタンス回路網４４６は、第２可変キャパシタ４４８に並列接続した第２固定値キャパシタ４４７を有する。第２固定値キャパシタ４４７は、或る実施形態において、約１ｐＦ〜約１００ｐＦの範囲内におけるキャパシタンス値を有することができる。第２可変キャパシタ４４８は、０ｐＦ〜約１００ｐＦの範囲内のキャパシタンスを生ずるよう互いに選択的に接続することができる容量性コンポーネントの回路網を有することができる。したがって、第２可変キャパシタンス回路網４４６によって得られる総キャパシタンス値は約１ｐＦ〜約２００ｐＦの範囲内とすることができるが、この範囲は、それよりも低い又は高いキャパシタンス値まで拡張することもできる。第１及び第２の可変キャパシタンス回路網４４２、４４６の状態は、複数のキャパシタンス値を生ずるよう変化させることができ、またしたがって、キャビティ・プラス・負荷（例えば、図２のキャビティ２６０プラス負荷２６４）のインピーダンスを、ＲＦ信号源（例えば、図２のＲＦ信号源２２０）に最適に整合するよう構成可能とすることができる。
【００６１】
或る実施形態によれば、アーク検出サブシステムの部分を回路網４００に組み込む。より具体的には、非線形デバイス１７０２、１７０４、１７０６、及び１７０８（例えば、ガス放電管、スパーク間隙、及び／又はＴＶＳダイオード）を追加しておき、非線形デバイス１７０２、１７０４、１７０６、及び１７０８のうち１つに加わる電圧がその非線形デバイスの絶縁破壊電圧を超えるときいつでも急激インピーダンス変化がトリガされるようにする。
【００６２】
非線形デバイス１７０２は可変キャパシタンス回路網４４２に並列接続することができる。非線形デバイス１７０４は可変キャパシタンス回路網４４６に並列接続することができる。非線形デバイス１７０４はインダクタンス４５４に並列接続することができる。非線形デバイス１７０２、１７０４、及び１７０６のうち或る非線形デバイスの絶縁破壊電圧は、非線形デバイスに並列接続したその回路コンポーネントで発弧の生起が予想される電圧より低い（例えば、１０％未満のような規定割合だけ低い）ものとすることができる。このようにして、非線形デバイスは、それに並列接続した回路コンポーネントで電弧が生起できる前に絶縁性から導電性に転移して、これにより回路４００のインピーダンスに検出可能な変化を生ぜしめることができる。例えば、可変キャパシタンス回路網４４２が１０００Ｖで電弧発生を引き起こすことが予期される場合、非線形デバイス１７０２は９００Ｖの絶縁破壊電圧を有することができる。容易に入手可能なガス放電装置の定格電圧は５０Ｖ未満から８００Ｖ以上までの範囲にわたる。この電圧は保護されるコンポーネントの最大電圧までに幾分のゆとりがあるように選択する、又はコンポーネントと接地（アース）側との間に接続する場合には、アークをアースすることができる電圧を選択する。これら電圧及びひいては非線形デバイスの定格は、シミュレーション又は試験によりシステム設計の一部として決定する。
【００６３】
幾つかの実施形態において、接続される電極（例えば、図２の第１電極２４０）と近傍の接地（アース）構体（例えば、格納構体２６６）との間における出力ノード４０４で発弧が生ずるリスクがあり得る。このような発弧を防止するためには非線形デバイス１７０８をノード４０４と接地側との間に接続することができる。このようにして、ノード４０４に蓄積される過剰電圧（例えば、非線形デバイス１７０８の絶縁破壊電圧を超える電圧）は、回路網４００のインピーダンスに検出可能な変化を生ぜしめることができる。
【００６４】
図２〜４に関連する記載は、詳細には、ＲＦ信号が一方の電極（例えば、図２の電極２４０）に供給され、他方の「電極」（例えば、図２の格納構体２６６）が接地される「不平衡型（unbalanced）」解凍装置について記述している。上述したように、解凍装置の他の実施形態は、「平衡型（balanced）」解凍装置を有する。このような装置において、平衡型ＲＦ信号が双方の電極に供給される。
【００６５】
例えば、図５は、例示的実施形態による、平衡型（balanced）解凍システム５００（例えば、図１、２の解凍システム１００、２１０、２２０）の簡略化したブロック図である。解凍システム５００は、或る実施形態において、ＲＦサブシステム５１０、解凍キャビティ５６０、ユーザー・インタフェース５８０、システムコントローラ５１２、ＲＦ信号源５２０、電源及びバイアス回路５２６、可変インピーダンス整合回路網５７０、２つの電極５４０、５５０、及び電力検出回路５３０を有する。さらに、他の実施形態において、解凍システム５００は、温度センサ、赤外線（ＩＲ）センサ、及び／又は重量センサ５９０を有するが、これらセンサコンポーネントのうち幾つか又はすべてを排除することができる。図５は、説明目的及び説明を簡単にするために解凍システム５００を簡略化して提示するものであり、具体的実施形態は、付加的機能及び特徴を得るよう他のデバイス及びコンポーネントを備えることができる、及び／又は解凍システム５００はより大きい電気的システムの一部とすることができると、理解されたい。
【００６６】
ユーザー・インタフェース５８０は制御パネル（例えば、図１の制御パネル１２０）に対応することができ、例えば、この制御パネルにより、ユーザーは、解凍工程（例えば、解凍すべき負荷の特性、等々）、開始及び取消ボタン、機械的制御（例えば、ドア／ドロワー開放ラッチ）、等々に関連するパラメータをシステムに対してユーザーが入力することができる。さらに、ユーザー・インタフェースは、解凍工程の状態を示すユーザーが知覚可能な出力（例えば、カウントダウン・タイマー、解凍工程の進行又は完了を示す可視表示及び／又は解凍工程の完了を示す可聴発信音）及び他の情報を発生するよう構成することができる。
【００６７】
ＲＦサブシステム５１０は、或る実施形態において、システムコントローラ５１２、ＲＦ信号源５２０、第１インピーダンス整合回路（本明細書では「第１整合回路」とも称する）５３４、電源及びバイアス回路５２６、及び電力検出回路５３０を備える。システムコントローラ５１２は、１つ又はそれ以上の汎用又は専用のプロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、等々）、揮発性又は不揮発性のメモリ（例えば、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、リード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、種々のレジスタ、等々）、１つ又はそれ以上の通信バス、及び他のコンポーネントを含むことができる。或る実施形態において、システムコントローラ５１２は、ユーザー・インタフェース２５８０、ＲＦ信号源５２０、電源及びバイアス回路５２６、電力検出回路５３０（又は５３０′又は５３０″）、可変インピーダンス整合回路網５７０、及びセンサ５９０（設ける場合には）に対して動作可能かつ通信可能に接続する。システムコントローラ５１２は、ユーザー・インタフェース５８０を介して受け取るユーザー入力を示す信号を受信し、また電力検出回路５３０（又は５３０′又は５３０″）からＲＦ信号反射電力（及び可能であればＲＦ信号順方向電力）を示す信号を受信するよう構成する。受信した信号及び測定値に応答して、以下により詳細に説明するように、システムコントローラ５１２は、制御信号を、電源及びバイアス回路５２６及び／又はＲＦ信号源５２０のＲＦ信号発生器５２２に供給する。さらに、システムコントローラ５１２は、制御信号を可変インピーダンス整合サブシステム５７０に供給して（経路５１６上で）、このサブシステム５７０（この場合、「可変整合回路」）の状態又は形態を変更させる。
【００６８】
解凍キャビティ５６０は、解凍すべき負荷５６４を配置することができる空気キャビティによって離隔される互いに平行な第１及び第２のプレート電極５４０、５５０がある容量性解凍構成を有する。格納構体５６６内で、第１及び第２の電極５４０、５５０（例えば、図１の電極１７０、１７２）を内部解凍キャビティ５６０（例えば、図１の内部キャビティ１１０）の両側の側面に互いに固定した物理的関係で位置決めする。或る実施形態によれば、電極５４０、５５０間の距離５５２はキャビティ５６０にサブ共振キャビティを付与する。
【００６９】
第１及び第２の電極５４０、５５０はキャビティ５６０にわたり距離５２２分だけ離隔される。様々な実施形態において、距離５５２は約０.１０メートル〜約１.０メートルの範囲内であるが、この距離は、それより短い又は長いものとすることもできる。或る実施形態によれば、距離５５２はＲＦサブシステム５１０によって発生するＲＦ信号の１波長未満とする。換言すれば、上述したように、キャビティ５６０はサブ共振キャビティである。幾つかの実施形態において、距離５５２はＲＦ信号の１波長の約１／２未満である。他の実施形態において、距離５５２はＲＦ信号の１波長の約１／４未満である。さらに他の実施形態において、距離５５２はＲＦ信号の１波長の約１／８未満である。さらに別の実施形態において、距離５５２はＲＦ信号の１波長の約１／５０未満である。さらにまた別の実施形態において、距離５５２はＲＦ信号の１波長の約１／１００未満である。
【００７０】
概して、より低い動作周波数（例えば、１０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚ）用に設計したシステム５００は、１波長のより小さい分数値となる距離５５２を有するよう設計する。例えば、システム５００が約１０ＭＨｚの動作周波数（約３０メートルの波長に対応する）のＲＦ信号を発生するよう設計され、また距離５５２が約０.５メートルとなるよう選択されるとき、距離５５２はＲＦ信号の１波長の約１／６０である。逆に、システム５００が約３００ＭＨｚの動作周波数（約１メートルの波長に対応する）用に設計され、また距離５５２が約０.５メートルとなるよう選択されるとき、距離５５２はＲＦ信号の１波長の約１／２である。
【００７１】
動作周波数及び電極５４０、５５０との間の距離５５２がサブ共振内部キャビティ５６０を画定する状態では、第１及び第２の電極５４０、５５０は容量的に結合される。より具体的には、第１電極５４０はキャパシタの第１プレートと見立てることができ、第２電極５５０はキャパシタの第２プレートと見立てることができ、またキャビティ５６０内の負荷５６４、バリア５６２及び空気はキャパシタ誘電体と見立てることができる。したがって、第１電極５４０は、代替的に本明細書において「アノード」と称することができ、また第２電極５５０は代替的に本明細書において「カソード」と称することができる。
【００７２】
基本的に、第１及び第２電極５４０、５５０に加わる電圧はキャビティ５６０内の負荷５６４を加熱する。様々な実施形態によれば、ＲＦサブシステム５１０は、電極５４０、５５０間に、一実施形態において約５０ボルト〜約３０００ボルトの範囲内、他の実施形態において約３０００ボルト〜約１０,０００ボルトの範囲内における電圧を生ずるＲＦ信号を発生するよう構成するが、システムは、電極５４０、５５０間により低い又はより高い電圧を発生するよう構成することができる。
【００７３】
ＲＦサブシステム５１０の出力部、及びより具体的には、ＲＦ信号源５２０の出力部は、導電性伝送経路により可変整合サブシステム５７０に電気的に接続し、導電性伝送経路は、互いに直列接続した複数の導体５２８-１、５２８-２、５２８-３、５２８-４、及び５２８-５を有し、またこれらを集合的に伝送経路５２８と称する。或る実施形態によれば、導電性伝送経路５２８は、「不平衡型（unbalanced）」部分及び「平衡型（balanced）」部分を含み、この「不平衡型」部分は、不平衡ＲＦ信号（すなわち、アースに対して基準となる単一ＲＦ信号）を搬送するよう構成され、また「平衡型」部分は、平衡ＲＦ信号（すなわち、互いを基準とする２つの信号）を搬送するよう構成される。伝送経路５２８の「不平衡型」部分は、ＲＦサブシステム５１０内における不平衡型の第１及び第２の導体５２８-１、５２８-２、１つ又はそれ以上のコネクタ５３６、５３８（それぞれ雄型及び雌型のコネクタ部分を有する）、及びコネクタ５３６、５３８間に電気的に接続した不平衡型の第３導体５２８-３を有することができる。或る実施形態によれば、第３導体５２８-３は同軸ケーブルにより構成するが、電気的無さはより短い又はより長いものとすることができる。他の実施形態において、可変整合サブシステム５７０はＲＦサブシステム５１０により収容することができ、またこのような実施形態において、導電性伝送経路５２８は、コネクタ５３６、５３８及び第３導体５２８-３を有することができる。いずれにせよ、導電性伝送経路５２８の「平衡型」部分は、或る実施形態において、可変整合サブシステム５７０内における平衡型第４導体５２８-４、及び可変整合サブシステム５７０と電極５４０、５５０との間に電気的に接続した平衡型第５導体５２８-５を有する。
【００７４】
図５に示すように、可変整合サブシステム５７０は、入力側で伝送経路の不平衡部分（すなわち、不平衡導体５２８-１、５２８-２、及び５２８-３を含む部分）上でＲＦ信号源５２０から不平衡ＲＦ信号を受信するよう構成した装置を使用し、不平衡ＲＦ信号を２つの平衡型ＲＦ信号（例えば、約１８０°のような１２０°及び２４０°間の位相差を有する２つのＲＦ信号）に変換し、また装置の２つの出力部で平衡型ＲＦ信号を発生する。例えば、或る実施形態において、変換装置はバラン５７４とすることができる。平衡型ＲＦ信号は、平衡型導体５２８-４上で可変整合回路５７２に搬送され、また最終的に平衡型導体５２８-５上で電極５４０、５５０に搬送される。
【００７５】
他の実施形態において、図５の中央における破線ボックス内に示すように、また以下により詳細に説明するように、交流ＲＦ信号発生器５２０′は平衡型導体５２８-１′に平衡型ＲＦ信号を発生することができ、この平衡型導体５２８-１′は可変整合回路５７２に直接（又は種々の中間導体及びコネクタを介して）接続することができる。このような実施形態において、バラン５７４はシステム５００から除外することができる。いずれにせよ、以下により詳細に説明するように、ダブルエンド型可変整合回路５７２（例えば、図６、７の可変整合回路６００、７００）は、平衡型ＲＦ信号を受信し（例えば、接続線５２８-４又は５２８-１′上で）、当時最新構成のダブルエンド型可変整合回路５７２に対応するインピーダンス変換を行い、また平衡型ＲＦ信号を接続線５２８-５上で第１及び第２の電極５４０、５５０に供給するよう構成する。
【００７６】
或る実施形態によれば、ＲＦ信号源５２０は、ＲＦ信号発生器５２２及び電力増幅器５２４（例えば、１つ又はそれ以上の電力増幅器段）を有する。接続線５１４上でシステムコントローラ５１２によって供給される信号を制御することに応じて、ＲＦ信号発生器５２２は、周期振動するＩＳＭ（工業的、科学的、及び医療的：industrial, scientific, and medical）帯域の周波数を有する電気信号を生ずるよう構成するが、システムは、他の周波数帯域での動作を支援するよう変更することもできる。ＲＦ信号発生器５２２は、様々な実施形態において、異なる電力レベル及び／又は異なる周波数の周期振動信号を発生するよう制御することができる。例えば、ＲＦ信号発生器５２２は、ＶＨＦ（超短波）レンジ（すなわち、約３０.０ＭＨｚ〜約３００ＭＨｚの間におけるレンジ）、及び／又は約１０.０ＭＨｚ〜約１００ＭＨｚ、及び／又は約１００ＭＨｚ〜約３.０ギガヘルツ（ＧＨｚ）のレンジで周期振動する信号を発生することができる。幾つかの望ましい周波数としては、例えば、１３.５６ＭＨｚ（±５パーセント）、２７.１２５ＭＨｚ（±５パーセント）、４０.６８ＭＨｚ（±５パーセント）、及び２.４５ＧＨｚ（±５パーセント）があり得る。代案として、振動周波数は上述の範囲又は値よりも、より低い又はより高いものとすることもできる。
【００７７】
電力増幅器５２４は、ＲＦ信号発生器５２２からの周期振動信号を受け取り、またこの信号を電力増幅器５２４の出力側で相当高い電力の信号になるまで増幅するよう構成する。例えば、出力信号は、約１００ワット〜約４００ワット又はそれ以上の範囲における電力レベルを有することができるが、電力レベルはそれより低い又は高いものでもあり得る。電力増幅器５２４によって得られる増幅率は、電源及びバイアス回路５２６によって増幅器５２４の１つ又はそれ以上の電力増幅器段に供給されるゲートバイアス電圧及び／又はドレイン供給電圧を用いて制御することができる。より具体的には、電源及びバイアス回路５２６は、バイアス電圧及び供給電圧をシステムコントローラ５１２から受け取る制御信号に従って各ＲＦ増幅器段の入力側及び／又は出力側（例えば、ゲート及び／又はドレイン）に供給する。
【００７８】
電力増幅器は１つ又はそれ以上の増幅器段を有することができる。或る実施形態において、増幅器５２４の各段は、例えば、入力端子（例えば、ゲート又は制御端子）及び２つの通電端子（例えば、ソース端子及びドレイン端子）を有するＦＥＴのような、電力トランジスタとして実装する。様々な実施形態において、インピーダンス整合回路（図示せず）は、増幅器段のうち幾つか又はすべての入力側（例えば、ゲート）及び／又は出力側（例えば、ドレイン端子）に接続することができる。或る実施形態において、増幅器段における各トランジスタは、ＬＤＭＯＳ ＦＥＴを有する。しかし、トランジスタはいかなる特定半導体技術に限定することを意図するものでなく、また他の実施形態において、各トランジスタは、ＧａＮトランジスタ、他のタイプのＭＯＳ ＦＥＴトランジスタ、ＢＪＴ、又は他の半導体技術を利用したトランジスタとして実現することができることに留意されたい。
【００７９】
図５において、電力増幅器構成５２４は、他の回路コンポーネントに特定様態で接続した１つの増幅器段を有するものを示す。他の実施形態において、電力増幅器構成５２４は他の増幅器トポロジーを含む、及び／又は増幅器構成は２つより多い増幅器段（例えば、図２の増幅器２２４／２２５の実施形態で示すように）を有することができる。例えば、電力増幅器構成は、シングルエンド型増幅器、ダブルエンド型（平衡型）増幅器、プッシュプル増幅器、ドハーティ増幅器、スイッチモード電力増幅器（ＳＭＰＡ）、又は他タイプの増幅器の様々な実施形態を有することができる。
【００８０】
例えば、図５の中央における破線ボックス内に示すように、交流ＲＦ信号発生器５２０′はプッシュプル又は平衡型の増幅器５２４′を有することができ、この増幅器５２４′は、入力側でＲＦ信号発生器５２２からの不平衡型ＲＦ信号を受信し、この不平衡型ＲＦ信号を増幅し、また増幅器５２４′の２つの出力側で２つの平衡型ＲＦ信号を発生するよう構成し、これら２つの平衡型ＲＦ信号は、この後導体５２８-１′上で電極５４０、５５０に搬送される。このような実施形態において、バラン５７４はシステム５００から排除することができ、また導体５２８-１′は可変整合回路５７２に直接接続することができる（又は複数同軸ケーブル及びコネクタ又は他の複数導体を介して接続することができる）。
【００８１】
解凍キャビティ５６０及びこの解凍キャビティ５６０内に配置した任意な負荷５６４（例えば、食品、液体、等々）は、電極５４０、５５０によって内部チャンバ５６０内に照射される電磁エネルギー（又はＲＦパワー）に対して累積負荷を提示する。より具体的には、上述したように、キャビティ５６０及び負荷５６４は、本明細書で「キャビティ・プラス・負荷インピーダンス（cavity plus load impedance）」と称するインピーダンスをシステムに提示する。このキャビティ・プラス・負荷インピーダンスは、解凍工程中に負荷５６４の温度が上昇するにつれて変化する。キャビティ・プラス・負荷インピーダンスは、ＲＦ信号源５２０と電極５４０、５５０との間の導電性伝送経路５２８に沿う反射信号電力の大きさに対して直接的に影響を及ぼす。多くの場合、キャビティ５６０内に送給される信号電力の大きさを最大化する、及び／又は導電性伝送経路５２８に沿う反射対順方向信号電力の比を最小化することが望ましい。
【００８２】
ＲＦ信号発生器５２０の出力インピーダンスをキャビティ・プラス・負荷インピーダンスに少なくとも部分的に整合させるためには、或る実施形態において、第１整合回路５３４を伝送経路５２２８に沿って電気的に接続する。第１整合回路５３４は、ＲＦ信号源５２０のインピーダンス（例えば、約１０オームより小さい）から中間インピーダンス（例えば、５０オーム、７５オーム、又は何らかの他の値）にインピーダンス変換を実施するよう構成する。第１整合回路５３４は種々の形態のうち任意なものを有することができる。或る実施形態によれば、第１整合回路５３４は固定コンポーネント（すなわち、不変コンポーネント値を有するコンポーネント）を有するが、第１整合回路５３４は、他の実施形態において、１つ又はそれ以上の可変コンポーネントを有することができる。例えば、第１整合回路５３４は、様々な実施形態において、インダクタンス／キャパシタンス（Ｌ／Ｃ）回路網、直列インダクタンス回路網、分岐インダクタンス回路網、又は帯域通過回路、高域通過回路及び低域通過回路の組合せから選択される１つ又はそれ以上の回路のうち任意なものを有することができる。基本的には、第１整合回路５３４は、ＲＦ信号発生器５２０の出力インピーダンスとキャビティ・プラス・負荷インピーダンスとの間の中間レベルまでインピーダンスを上昇するよう構成する。
【００８３】
或る実施形態によれば、また上述したように、電力検出回路５３０をＲＦ信号源５２０と電極５４０、５５０との間の伝送経路５２８に沿って接続する。特別な実施形態において、電力検出回路５３０は、ＲＦサブシステム５１０の一部を形成し、またＲＦ信号源５２０とコネクタ５３６との間における導体５２８-２に接続する。代案的実施形態において、電力検出回路５３０は、伝送経路５２８における任意な他の部分、例えば、導体５２８-１、導体５２８-３、ＲＦ信号源５２０（又はバラン５７４）と可変整合回路網５７２との間における導体５２８-４（すなわち、電力検出回路５３０′で示すような）、又は可変整合回路網５７２と電極５４０、５５０との間における導体５２８-５（すなわち、電力検出回路５３０″で示すような）に接続することができる。説明を簡潔にするため、電力検出回路を本明細書において参照符号５３０で言及するが、この回路は、参照符号５３０′及び５３０″で示すような他の場所に位置決めすることができる。
【００８４】
どこに接続しようとも、電力検出回路５３０は、ＲＦ信号源５２０と電極５４０、５５０の一方又は双方との間における伝送経路５２８に沿って移動する反射信号（すなわち、電極５４０、５５０からＲＦ信号源５２０に向かう方向に移動する反射ＲＦ信号）の電力をモニタリング、測定又は決定するよう構成する。幾つかの実施形態において、電力検出回路５３０は、さらに、ＲＦ信号源５２０と電極５４０、５５０との間における伝送経路５２８に沿って順方向に移動する信号（すなわち、ＲＦ信号源５２０から電極５４０、５５０に向かう方向に移動する順方向ＲＦ信号）の電力を検出するよう構成する。
【００８５】
接続線５３２により電力検出回路５３０は信号をシステムコントローラ５１２に供給し、この信号は反射した信号電力の測定した大きさ、及び幾つかの実施形態においては、順方向信号電力の測定した大きさをシステムコントローラ５１２に搬送する。順方向の及び反射した信号電力双方の大きさを伝送する実施形態において、システムコントローラ５１２は、反射対順方向信号電力比、又はＳ１１パラメータ、又はＶＳＷＲ値を計算することができる。以下により詳細に説明するように、反射した信号電力の大きさが反射信号電力閾値を超えるとき、又は反射対順方向信号電力の比がＳ１１パラメータ閾値を超えるとき、又はＶＳＷＲ値がＶＳＷＲ閾値を超えるとき、このことは、システム５００がキャビティ・プラス・負荷インピーダンスに適正に整合していないこと、及びキャビティ５６０内における負荷５６４によるエネルギー吸収が次善でしかないことを示す。このような状況において、システムコントローラ５１２は、可変整合回路網５７２の状態を変更するプロセスを調整して、反射信号電力又はＳ１１パラメータ又はＶＳＷＲ値を所望レベルに向って又は所望レベル以下（例えば、反射信号電力閾値、及び／又は反射対順方向信号電力の比の閾値、及び／又はＳ１１パラメータ閾値、及び／又はＶＳＷＲ閾値以下）になるよう駆動し、これにより容認可能な整合を再確立し、また負荷５６４によるより最適なエネルギー吸収を促進するようにする。
【００８６】
幾つかの実施形態において、システムコントローラ５１２及び電力検出回路５３０は、可変インピーダンス整合回路網５７０における非線形デバイスの絶縁破壊電圧を超えることに関連するインピーダンスの急激な変化（例えば、電力検出回路５３０によって行われる測定からのＳ１１パラメータ、ＶＳＷＲ、及び／又はシステムコントローラ５１２によって導き出される電流における急激な変化）を検出することができる。例えば、Ｓ１１パラメータ及び／又はＶＳＷＲ値の変化率が所定閾値を超えることをシステムコントローラ５１２が決定する場合、発弧条件の修正を試行するため、システム５００は可変整合回路５７２のコンポーネント値を変更することができる、又は代案として、制御不能は電弧発生を防止するためＲＦ信号源５２０によるＲＦ信号の電力を低下させる又は信号供給を中断若しくは変更（例えば、電力を減少することによって）することができる。
【００８７】
より具体的には、システムコントローラ５１２は、制御経路５１６上で制御信号を可変整合回路５７２に供給して、可変整合回路５７２に対して回路内における１つ又はそれ以上のコンポーネントの誘導性、容量性、及び／又は抵抗性の値を変化させ、これにより回路５７２によって得られるインピーダンス変換を調整する。可変整合回路５７２の構成の調整は、望ましくは、反射信号電力の大きさを減少させることであり、このことは、Ｓ１１パラメータ及び／又はＶＳＷＲの大きさを減少させ、また負荷５６４が吸収するパワーを増加させるのに対応する。
【００８８】
上述したように、可変インピーダンス整合回路網５７２は、解凍キャビティ５６０プラス負荷５６４の入力されたキャビティ・プラス・負荷インピーダンスに整合させ、できる限り負荷５６４内へのＲＦパワー転移を最大化するのに使用する。解凍キャビティ５６０及び負荷５６４の初期インピーダンスは、解凍工程の開始時では正確に知ることはできない。さらに、負荷５６４のインピーダンスは、解凍工程中に負荷５６４が温度上昇するにつれて変化する。或る実施形態によれば、システムコントローラ５１２は、制御信号を可変インピーダンス整合回路網５７２に供給し、この可変インピーダンス整合回路網５７２の状態を変更させることができる。このことは、解凍工程の開始時に可変インピーダンス整合回路網５７２の初期状態を、反射対順方向の電力比が比較的低く、またひいては負荷５６４によるＲＦパワー吸収を比較的高いものとする状態であるように確立することができる。さらに、このことは、システムコントローラ５１２が可変インピーダンス整合回路網５７２の状態を変更させ、これにより負荷５６４のインピーダンス変化にも係わらず、解凍工程全体にわたり適正な整合が維持されることを可能にする。
【００８９】
可変整合回路網５７２様々な形態の任意なものとすることができる。例えば、回路網５７２は、様々な実施形態において、インダクタンス／キャパシタンス（ＬＣ）回路網、インダクタンスのみの回路網、キャパシタンスのみの回路網、又は帯域通過回路、高域通過回路及び低域通過回路の組合せから選択したいずれか１つ又はそれ以上の回路を有することができる。可変整合回路網５７２を伝送経路５２８の平衡型部分で実現している或る実施形態において、可変整合回路網５７２は、２つの入力部及び２つの出力部を有するダブルエンド型回路網である。可変整合回路網５７２を伝送経路５２８の不平衡型部分で実現している或る実施形態において、可変整合回路網は、単独の入力部及び単独の出力部を有するシングルエンド型回路網（例えば、図３、４の整合回路３００又は４００に類似）である。より具体的な実施形態によれば、可変整合回路網５７２は、可変インピーダンス回路網（例えば、図６のダブルエンド型回路網）を含む。他のより具体的な実施形態によれば、可変整合回路網５７２は、可変キャパシタンス回路網（例えば、図７のダブルエンド型回路網）を含む。さらに他の実施形態において、可変整合回路５７２は可変インダクタンス素子及び可変キャパシタンス素子の双方を有することができる。可変整合回路５７２によってもたらされ、これにより回路５７２によって得られるインピーダンス変換に影響を及ぼすインダクタンス、キャパシタンス及び／又は抵抗が、以下により詳細に説明するように、システムコントローラ５１２からの制御信号によって確立される。いずれにせよ、キャビティ５６０内におけるキャビティ５６０プラス負荷５６４における絶えず変化するインピーダンスに動的に整合するよう、処理工程の過程にわたり可変整合回路５７２の状態を変化させることによって、システム効率は解凍工程全体にわたり高いレベルに維持できる。
【００９０】
幾つかの実施形態において、非線形デバイス（例えば、ガス放電管、スパーク間隙、及び／又はＴＶＳダイオード）を、可変インピーダンス整合回路網５７２の固定及び可変コンポーネント（例えば、個別インダクタ、個別キャパシタ、集中化インダクタ、集中化キャパシタ、可変キャパシタ回路網、可変インダクタ回路網、等々）のうち任意なもの又はすべてに対して並列的に接続することができる。これら非線形デバイスの各々は個別の絶縁破壊電圧を有することができ、したがって、これら非線形デバイスに加わる電圧（例えば、ひいてはその非線形デバイスに並列的に接続された固定又は可変のコンポーネントに加わる電圧）が非線形デバイスの個別の絶縁破壊電圧を超えるとき、或る非線形デバイスが導通し始めて、可変インピーダンス整合回路網５７２のインピーダンスを急激に変化させる。可変インピーダンス整合回路網５７２の特別なコンポーネントに接続した非線形デバイスは、最大動作電圧を超えると発弧がコンポーネントに生じて、コンポーネントが損傷し得るようなコンポーネントの最大動作電圧よりも低い（例えば、最大動作電圧の分数割合の）絶縁破壊電圧を有することができる。例えば、コンポーネントは、定格が１０００Ｖの最大動作電圧（又は何らかの他の最大動作電圧）であるキャパシタとすることができ、またこのキャパシタに接続した非線形デバイスは、９００Ｖの絶縁破壊電圧（又は非線形デバイスを接続したデバイスの動作電圧よりも低い何らかの他の絶縁破壊電圧）を有することができ、これにより、キャパシタの最大動作電圧に達する前に、非線形デバイスは導通し始め、可変インピーダンス整合回路網５７２のインピーダンスを変化させる。システムコントローラ５１２は、非線形デバイスの絶縁破壊電圧を超えることによって生じた可変インピーダンス整合回路網５７２のインピーダンス変化を検出する（例えば、ＲＦ信号源５２０で測定されるＳ１１パラメータ及び／又はＶＳＷＲの変化率に基づいて）ことができ、またＲＦ信号源５２０により供給されるＲＦ信号を電力減少する又は停止させ、これによりキャパシタの最大動作電圧を超えないようになる。
【００９１】
可変整合回路５７２は広範囲にわたる様々な回路構成のうち任意なものとすることができ、またこのような構成の非限定的実施例を図６及び６に示す。例えば、図６は、例示的実施形態による、解凍システム（例えば、図１、５のシステム１００、５００）に組み込むことができるダブルエンド型可変インピーダンス整合回路６００の概略図である。或る実施形態によれば、可変整合回路６００は固定値及び可変受動コンポーネントの回路網を含む。
【００９２】
回路６００は、ダブルエンド型入力部６０１-１、６０１-２（入力部６０１と称する）、ダブルエンド型出力部６０２-１、６０２-２（出力部６０２と称する）、及び入力部６０１と出力部６０２との間においてはしご構成で接続した受動コンポーネントの回路網を有する。例えば、システム５００に接続するとき、第１入力６０１-１を平衡型導体５２８-４の第１導体に接続することができ、また第２入力６０１-２を平衡型導体５２８-４の第２導体に接続することができる。同様に、第１出力６０２-１を平衡型導体５２８-５の第１導体に接続することができ、また第２入力６０２-２を平衡型導体５２８-５の第２導体に接続することができる。
【００９３】
図６に示す特別な実施形態において、回路６００は、入力部６０１-１と出力部６０２-１との間に直列接続した第１可変インダクタ６１１及び第１固定インダクタ６１５と、入力部６０１-２と出力部６０２-２との間に直列接続した第２可変インダクタ６１６及び第２固定インダクタ６２０と、入力部６０１-１と入力部６０１-２との間に接続した第３可変インダクタ６２１と、及びノード６２５と６２６との間に接続した第３固定インダクタ６２４とを有する。
【００９４】
或る実施形態によれば、第３可変インダクタ６２１は、第１整合回路（例えば、図５の回路５３４）によって変更されるように、ＲＦ信号源（例えば、図５のＲＦ信号源５２０）のインピーダンスに整合するよう、又はより具体的には、第１整合回路（例えば、図５の回路５３４）によって変更されるように、最終段電力増幅器（例えば、図５の増幅器５２４）のインピーダンスに整合するよう構成可能な「ＲＦ信号源整合部分」に対応する。或る実施形態によれば、第３可変インダクタ６２１は、約５ｎＨ〜約２００ｎＨの範囲内におけるインダクタンスを生ずるよう互いに選択的に接続できる誘導性コンポーネントの回路網を有するが、この範囲はより低い又はより高いインダクタンス値を有することもできる。
【００９５】
これとは対照的に、可変インピーダンス整合回路網６００の「キャビティ整合部分」は、第１及び第２の可変インダクタ６１１、６１６と、固定インダクタ６１５、６２０、６２４によって得られる。第１及び第２の可変インダクタ６１１、６１６は、複数のインダクタンス値を生ずるよう変化することができるため、第１及び第２の可変インダクタ６１１、６１６は、キャビティ・プラス・負荷（例えば、図５のキャビティ５６０プラス負荷５６４）のインピーダンスに最適に整合するよう構成可能である。例えば、インダクタ６１１、６１６各々は、約１０ｎＨ〜約２００ｎＨの範囲内における値を有するが、この値は、他の実施形態において、より低い又はより高い値を有することもできる。
【００９６】
固定インダクタ６１５、６２０、６２４は、さらに、約５０ｎＨ〜約８００ｎＨの範囲内におけるインダクタンス値を有するが、このインダクタンス値は、より低い又はより高い値を有することもできる。インダクタ６１１、６１５、６１６、６２０、６２１、６２４は、種々の実施形態において、個別インダクタ、分散インダクタ（例えば、印刷コイル）、ワイヤボンド、伝送ライン、及び／又は他の誘導性コンポーネントを有することができる。或る実施形態において、可変インダクタ６１１及び６１６は対にして動作させ、このことは、出力部６０２-１及び６０２-２に搬送されるＲＦ信号が確実に平衡化されるよう、動作中にそれらインダクタンス値が任意な所定時点で互いに等しくなるよう制御することを意味する。
【００９７】
上述したように、可変整合回路６００は、伝送経路５２８の平衡型部分（例えば、コネクタ５２８-４と５２８-５との間）に沿って接続するよう構成されたダブルエンド型回路であり、他の実施形態は、伝送経路５２８の不平衡型部分に沿って接続するよう構成されたシングルエンド型（すなわち、１つの入力部及び１つの出力部を有する）回路を含むことができる。
【００９８】
回路６００内のインダクタ６１１、６１６、６２１のインダクタンス値を変化させることによって、システムコントローラ５１２は回路６００によって得られるインピーダンス変換を増減することができる。望ましくは、インダクタンス値変化がＲＦ信号源５２０とキャビティ・プラス・負荷インピーダンスとの間における全体インピーダンス整合を改善し、この結果として、反射信号電力及び／又は反射対順方向信号の電力比減少を生ずるようになることである。多くの場合、システムコントローラ５１２は、最大電磁場強度がキャビティ５６０内で得られる、及び／又は最大量の電力が負荷５６４によって吸収される、及び／又は最小量の電力しか負荷５６４によって反射されない状態に回路６００を構成するよう対処できる。
【００９９】
或る実施形態によれば、アーク検出サブシステムの部分を回路網６００内に組み込む。より具体的には、非線形デバイス１６０２、１６０４、１６０６、１６０８、１６１０、１６１２、及び１６１４（例えば、ガス放電管、スパーク間隙、及び／又はＴＶＳダイオード）を追加しておき、非線形デバイス１６０２、１６０４、１６０６、１６０８、１６１０、１６１２、及び１６１４のうち１つに加わる電圧がその非線形デバイスの絶縁破壊電圧を超えるときいつでも急激インピーダンス変化がトリガされるようにする。
【０１００】
非線形デバイス１６０２は可変インダクタンス回路網６２１に並列接続することができる。非線形デバイス１６０４はインダクタンス６１１に並列接続することができる。非線形デバイス１６０６はインダクタンス６１５に並列接続することができる。非線形デバイス１６０８は可変インダクタンス回路網６２４に並列接続することができる。非線形デバイス１６１０はインダクタンス６１６に並列接続することができる。非線形デバイス１６１２はインダクタンス６２０に並列接続することができる。非線形デバイス１６０２、１６０４、１６０６、１６０８、１６１０、及び１６１２のうち或る非線形デバイスの絶縁破壊電圧は、非線形デバイスに並列接続したその回路コンポーネントで発弧の生起が予想される電圧より低い（例えば、１０％未満のような規定割合だけ低い）ものとすることができる。このようにして、非線形デバイスは、それに並列接続した回路コンポーネントで電弧が生起できる前に絶縁性から導電性に転移して、これにより回路６００のインピーダンスに検出可能な変化を生ぜしめることができる。例えば、インダクタンス６１５が１０００Ｖで電弧発生を引き起こすことが予期される場合、非線形デバイス１６０６は９００Ｖの絶縁破壊電圧を有することができる。容易に入手可能なガス放電装置の定格電圧は５０Ｖ未満から８００Ｖ以上までの範囲にわたる。この電圧は保護されるコンポーネントの最大電圧までに幾分のゆとりがあるように選択する、又はコンポーネントと接地（アース）側との間に接続する場合には、アークをアースさせることができる電圧を選択する。これら電圧及びひいては非線形デバイスの定格は、シミュレーション又は試験によりシステム設計の一部として決定する。
【０１０１】
回路コンポーネントで又はそれを挟んで生ずることに加えて、回路網６００における接地（アース）される構体（例えば、図２、５、１１の格納構体２６６，５６６，１１５０）に密に近接するコンポーネント接続部、伝送ライン又は他の導電性部分の位置では、ときどき両者間で生じ得る強力な電場に起因して電弧発生が生起することがあり得る。したがって、このような伝送ラインと対応する接地構体との間に非線形デバイスを接続することができ、これにより両者間の発弧を防止することができる。例えば、ノード６２６には接地構体に近接することに起因して電弧を発生するリスクがある場合、非線形デバイス１６１４をノード６２６と接地端子との間に接続することができ、これによりノード６２６に蓄積した過剰電圧（例えば、非線形デバイス１６１４の絶縁破壊電圧を超える電圧）が回路網６００のインピーダンスに検出可能な変化を生ぜしめることができる。
【０１０２】
図７は、他の例示的実施形態による、解凍システム（例えば、図１、５のシステム１００、５００）に組み込むことができるダブルエンド型可変インピーダンス整合回路７００の概略図である。整合回路６００（図６参照）と同様に、或る実施形態によれば、可変整合回路７００は、固定値及び可変の受動コンポーネントによる回路網を有する。
【０１０３】
回路７００は、ダブルエンド型の入力部７０１-１、７０１-２（入力部７０１と称する）、ダブルエンド型の出力部７０２-１、７０２-２（出力部７０２と称する）、及び入力部７０１と出力部７０２との間に接続した受動コンポーネントの回路網を有する。例えば、システム５００に接続するとき、第１入力部７０１-１は平衡型導体５２８-４の第１導体に接続し、また第２入力部７０１-２は平衡型導体５２８-４の第２導体に接続することができる。同様に、第１出力部７０２-１は平衡型導体５２８-５の第１導体に接続し、また第２出力部７０２-２は平衡型導体５２８-５の第２導体に接続することができる。
【０１０４】
図７に示す特別な実施形態において、回路７００は、入力部７０１-１と出力部７０２-１との間に直列接続した第１可変キャパシタンス回路網７１１及び第１インダクタ７１５と、入力部７０１-２と出力部７０２-２との間に直列接続した第２可変キャパシタンス回路網７１６及び第２インダクタ７２０と、及びノード７２５と７２６との間に接続した第３可変キャパシタンス回路網７２１とを有する。インダクタ７１５、７２０は、或る実施形態において、比較的低い周波数（例えば、約４０.６６ＭＨｚ〜約４０.７０ＭＨｚ）及び高電力（例えば、約５０Ｗ〜５００Ｗ）で動作するよう設計することができるとき、サイズ及びインダクタンス値の双方が比較的大きいものとする。例えば、インダクタ７１５、７２０各々は約１００ｎＨ〜約１０００ｎＨの範囲内（例えば、約２００ｎＨ〜約６００ｎＨの範囲内）における値を有することができるが、他の実施形態において、それら値はより低い及び／又は高いものとすることができる。或る実施形態によれば、インダクタ７１５、７２０は固定値の集中化したインダクタ（例えば、種々の実施形態において、コイル、個別インダクタ、分散インダクタ（例えば、印刷したコイル）、ワイヤボンド、伝送ライン及び／又は他の誘導性コンポーネント）とする。他の実施形態において、インダクタ７１５、７２０のインダクタンス値は可変とすることができる。いずれにせよ、インダクタ７１５、７２０のインダクタンス値は、或る実施形態において、不変的に（インダクタ７１５、７２０が固定値であるとき）、又は任意な所定時点（インダクタ７１５、７２０が可変であるときにそれらは対として動作する）のいずれでもほぼ同一である。
【０１０５】
第１及び第２の可変キャパシタンス回路網７１１，７１６は、回路７００の「直列整合部分」に対応する。或る実施形態によれば、第１可変キャパシタンス回路網７１１は、第１可変キャパシタ７１３に並列接続した第１固定値キャパシタ７１２を有する。この第１固定値キャパシタ７１２は、或る実施形態において、約１ｐＦ〜約１００ｐＦの範囲内におけるキャパシタンス値を有することができる。図５につき先に説明したように、第１可変キャパシタ７１３は、０ｐＦ〜約１００ｐＦの範囲内のキャパシタンスを生ずるよう互いに選択的に接続することができる容量性コンポーネントの回路網を有することができる。したがって、第１可変キャパシタンス回路網７１１により得られる総キャパシタンス値は、約１ｐＦ〜約２００ｐＦの範囲内であり得るが、その範囲をより低い又はより高いキャパシタンス値まで拡張することもできる。
【０１０６】
同様に、第２可変キャパシタンス回路網７１６は、第２可変キャパシタ７１８に並列接続した第２固定値キャパシタ７１７を有する。この第２固定値キャパシタ７１７は、或る実施形態において、約１ｐＦ〜約１００ｐＦの範囲内におけるキャパシタンス値を有することができる。図５につき先に説明したように、第２可変キャパシタ７１８は、０ｐＦ〜約１００ｐＦの範囲内のキャパシタンスを生ずるよう互いに選択的に接続することができる容量性コンポーネントの回路網を有することができる。したがって、第１可変キャパシタンス回路網７１６により得られる総キャパシタンス値は、約１ｐＦ〜約２００ｐＦの範囲内であり得るが、その範囲はより低い又はより高いキャパシタンス値まで拡張することもできる。
【０１０７】
いずれにせよ、出力部７０２-１及び７０２-２に供給される信号の平衡性を確実にするため、或る実施形態において、第１及び第２の可変キャパシタンス回路網７１１、７１６のキャパシタンス値は任意な所定時点でほぼ同一となるように制御する。例えば、第１及び第２の可変キャパシタ７１３、７１８のキャパシタンス値を制御して、第１及び第２の可変キャパシタンス回路網７１１、７１６のキャパシタンス値が任意な所定時点でほぼ同一となるようにする。第１及び第２の可変キャパシタ７１３、７１８は対にして動作するものとし、これは動作中にそれらのキャパシタンス値を任意な所定時点で制御されて、出力部７０２-１及び７０２-２に搬送されるＲＦ信号が確実に平衡化されることを意味する。第１及び第２の固定値キャパシタ７１２、７１７のキャパシタンス値は、幾つかの実施形態において、ほぼ同一とすることができるが、他の実施形態において、それらは異なるものとすることができる。
【０１０８】
可変インピーダンス整合回路網７００の「分岐整合部分」は、第３可変キャパシタンス回路網７２１及び固定インダクタ７１５、７２０によって得られる。或る実施形態によれば、この第３可変キャパシタンス回路網７２１は、第３可変キャパシタ７２４に並列接続した第３固定値キャパシタ７２３を有する。第３固定値キャパシタ７２３は、或る実施形態において、約１ｐＦ〜約１００ｐＦの範囲内におけるキャパシタンス値を有することができる。図５につき先に説明したように、第３可変キャパシタ７２４は、０ｐＦ〜約２００ｐＦの範囲内のキャパシタンスを生ずるよう互いに選択的に接続することができる容量性コンポーネントの回路網を有することができる。したがって、第３可変キャパシタンス回路網７２１によって得られる総キャパシタンス値は約１ｐＦ〜約７００ｐＦの範囲内とすることができるが、この範囲は、それよりも低い又は高いキャパシタンス値まで拡張することもできる。
【０１０９】
可変キャパシタンス回路網７１１、７１６、７２１の状態は複数のキャパシタンス値を生ずるよう変化させることができるため、可変キャパシタンス回路網７１１、７１６、７２１は、キャビティ・プラス・負荷（例えば、図５のキャビティ５６０プラス負荷５６４）のインピーダンスを、ＲＦ信号源（例えば、図５のＲＦ信号源５２０、５２０′）に最適に整合するよう構成可能とすることができる。回路７００におけるキャパシタ７１３、７１８、７２４のキャパシタンス値を変化させることによって、システムコントローラ（例えば、図５のシステムコントローラ５１２）は、回路７００によって得られるインピーダンス変換を増減することができる。望ましくは、インダクタンス値変化がＲＦ信号源５２０とキャビティ・プラス・負荷インピーダンスとの間における全体インピーダンス整合を改善し、この結果として、反射信号電力及び／又は反射対順方向信号の電力比減少を生ずるようになることである。多くの場合、システムコントローラ５１２は、最大電磁場強度がキャビティ５６０内で得られる、及び／又は最大量の電力が負荷５６４によって吸収される、及び／又は最小量の電力しか負荷５６４によって反射されない状態に回路６７００を構成するよう対処できる。
【０１１０】
或る実施形態によれば、アーク検出サブシステムの部分を回路網７００内に組み込む。より具体的には、非線形デバイス１８０２、１８０４、１８０６、１８０８、及び１８１０（例えば、ガス放電管、スパーク間隙、及び／又はＴＶＳダイオード）を追加しておき、非線形デバイス１８０２、１８０４、１８０６、１８０８、及び１８１０のうち１つに加わる電圧がその非線形デバイスの絶縁破壊電圧を超えるときいつでも急激インピーダンス変化がトリガされるようにする。
【０１１１】
非線形デバイス１８０２は可変キャパシタンス回路網７１１に並列接続することができる。非線形デバイス１８０６は可変キャパシタンス回路網７１６に並列接続することができる。非線形デバイス１８０８は可変キャパシタンス回路網７２１に並列接続することができる。非線形デバイス１８０４はインダクタ７１５に並列接続することができる。非線形デバイス１８１０はインダク７２０に並列接続することができる。非線形デバイス１８０２、１８０４、１８０６、１８０８、及び１８１０のうち或る非線形デバイスの絶縁破壊電圧は、非線形デバイスに並列接続したその回路コンポーネントで発弧の生起が予想される電圧より低い（例えば、１０％未満のような規定割合だけ低い）ものとすることができる。このようにして、非線形デバイスは、それに並列接続した回路コンポーネントで電弧が生起できる前に絶縁性から導電性に転移して、これにより回路７００のインピーダンスに検出可能な変化を生ぜしめることができる。例えば、可変キャパシタンス回路網７１１が１０００Ｖで電弧発生を引き起こすことが予期される場合、非線形デバイス１８０２は９００Ｖの絶縁破壊電圧を有することができる。容易に入手可能なガス放電装置の定格電圧は５０Ｖ未満から８００Ｖ以上までの範囲にわたる。この電圧は保護されるコンポーネントの最大電圧までに幾分のゆとりがあるように選択する、又はコンポーネントと接地（アース）側との間に接続する場合には、アークをアースさせることができる電圧を選択する。これら電圧及びひいては非線形デバイスの定格は、シミュレーション又は試験によりシステム設計の一部として決定する。
【０１１２】
図６及び７に示す可変インピーダンス整合回路網６００、７００は、しかし、望ましいダブルエンド型可変インピーダンス変換を実施することができる２つの可能な回路構成であると理解されたい。ダブルエンド型可変インピーダンス整合回路網の他の実施形態としては、異なる構成とした誘導性又は容量性回路網があり得る、又はインダクタ、キャパシタ、及び／又は抵抗の様々な組合せを有する受動的回路網があり得るものであり、幾つかの受動コンポーネントは固定値コンポーネントとすることができ、また幾つかの受動コンポーネントは可変値コンポーネント（例えば、可変インダクタ、可変キャパシタ、及び／又は可変抵抗）とすることができるものである。さらに、ダブルエンド型可変インピーダンス整合回路網は、受動コンポーネントを回路網に対して介入及び離脱させる切替えを行って、回路による得られる総インピーダンス変換を変更させる能動デバイス（例えば、トランジスタ）を含むことができる。
【０１１３】
図３、４、６及び７につき上述した例は特別な可変インピーダンス整合回路網レイアウトに関連して説明したが、可変受動コンポーネント（例えば、可変キャパシタ、可変抵抗、可変インダクタ及び／又はそれらの組合せ）による他の構成を含む他の実施形態の可変インピーダンス整合回路網も、動作中に電弧発生を受けやすい。したがって、図３、４、６及び７につき上述した非線形デバイスは、代替的可変インピーダンス整合回路網コンポーネント構成を含み、Ｓ１１パラメータ、ＶＳＷＲ、又は他の信号パラメータに対する同様の急激変化があり、この結果として、たいていは非線形デバイスに加わる電圧がそのデバイスの絶縁破壊電圧を超えることになる解凍システム又は他のＲＦシステムの実施形態にも適用可能であることを理解されたい。さらに、図３、４、６及び７につき上述した非線形デバイスを解凍システムに設けることは、説明目的であり、また非限定的であることに留意されたい。上述したタイプの非線形デバイスは、システムの動作を変更して電弧発生を防止するよう整合回路のコンポーネントにおける過電圧条件を検出するため、システムのＲＦ信号源と負荷との間に接続される任意な整合回路内に組み込むことができる。
【０１１４】
種々の実施形態によれば、本明細書記載のシングルエンド型又はダブルエンド型の可変インピーダンス整合回路網は、１つ又はそれ以上のモジュールの形態で実装することができ、「モジュール」は、ここでは共通基板に接続される電気コンポーネントのアセンブリとして定義する。さらに、様々な実施形態において、ＲＦサブシステム（例えば、図２、５のＲＦサブシステム２１０、５１０）に関連する回路も１つ又はそれ以上のモジュールの形態で実装することができる。
【０１１５】
解凍システムの電気的及び物理的態様における実施形態を説明してきたが、このような解凍システムを動作させるための方法における種々の実施形態を以下に図８及び９につき説明する。より具体的には、図８は、例示的実施形態による動的負荷整合で解凍システム（例えば、図１、２、５のシステム１００、２００、５００）を動作させる方法のフローチャートである。
【０１１６】
この方法は、ブロック８０２において、システムコントローラ（例えば、図２、５のシステムコントローラ２１２、５１２）が解凍工程をスタートすべきとの指示を受け取るとき開始する。このような指示は、例えば、ユーザーが負荷をシステムの解凍キャビティ（例えば、図２、５の解凍キャビティ２６０、５６０）内に配置し、キャビティを封止し（例えば、ドア又はドロワーを閉鎖することによって）、またスタートボタン（例えば、図２、５のユーザー・インタフェース２８０、５８０）を押し込んだ後に受け取られる。或る実施形態において、キャビティの封止は１つ又はそれ以上の安全インターロック機構を係合させ、この係合時にキャビティに供給されるＲＦ電力がキャビティ外部の環境にほぼ漏れないことを示す。以下に説明するように、安全インターロック機構の離脱は、システムコントローラに対して即座に解凍工程を停止又は終了させることができる。
【０１１７】
様々な実施形態によれば、システムコントローラは、随意的に負荷タイプ（例えば、肉、液体、又は他の材料）、初期負荷温度、及び／又は負荷重量を示す付加的入力を受け取ることができる。例えば、負荷タイプに関する情報は、ユーザー・インタフェースとの相互作用によりユーザーから（例えば、認識されている負荷タイプリストからユーザーが選択することによって）受け取ることができる。代案として、システムは、負荷の外面に見えるバーコードをスキャンする、又は負荷上又は負荷内に埋設したＲＦＩＤデバイスからの電子信号を受信するよう構成することができる。初期負荷温度に関する情報は、例えば、１つ又はそれ以上の温度センサ及び／又はＩＲセンサ（例えば、図２、５のセンサ２９０、５９０）から受け取ることができる。負荷重量に関する情報は、ユーザー・インタフェースとの相互作用によりユーザーから、又はシステムの重量センサ（例えば、図２、５のセンサ２９０、５９０）から受け取ることができる。上述したように、負荷タイプ、初期負荷温度、及び／又は負荷重量を示す付加的入力の受取りは随意的であり、またシステムは、代案として、これら入力の幾つか又はすべてを受け取らないものとすることができる。
【０１１８】
ブロック８０４において、システムコントローラは、制御信号を可変整合回路網（例えば、図２〜７の回路網２７０、３００、４００、５７２、６００、７００）に供給し、可変整合回路網の初期構成又は状態を確立する。図３、４、６、及び７につき詳細に説明したように、制御信号は、可変整合回路網内における種々のインダクタンス及び／又はキャパシタンス（例えば、図３、６のインダクタンス３１０、３１１、６１１、６１６、６２１、及び図４、７のキャパシタンス４４４、４４８、７１３、７１８、７２４）の値に影響を及ぼす。例えば、制御信号は、システムコントローラからの制御信号に応答するバイパススイッチの状態に影響を及ぼすことができる。
【０１１９】
さらに上述したように、可変整合回路網の第１部分は、ＲＦ信号源（例えば、図２、５のＲＦ信号源２２０、５２０）又は最終段電力増幅器（例えば、図２、５の電力増幅器２２５、５２４）に対する整合をとるよう構成することができ、また可変整合回路網の第２部分は、キャビティ（例えば、図２、５のキャビティ２６０、５６０）・プラス・負荷（例えば、図２、５の電力増幅器２６４、５６４）に対する整合をとるよう構成することができる。例えば、図３につき説明すると、第１分岐可変インダクタンス回路網３１０はＲＦ信号源との整合をとるよう構成することができ、また第２分岐可変インダクタンス回路網３１６はキャビティ・プラス・負荷との整合をとるよう構成することができる。図４につき説明すると、第１分岐可変キャパシタンス回路網４４２は、第２可変キャパシタンス回路網４４６と関連して、ともに、ＲＦ信号源とキャビティ・プラス・負荷との間における最適整合をとるよう構成することができる。
【０１２０】
初期可変整合回路網構成が確立された後、システムコントローラは、必要であれば、可変インピーダンス整合回路網を調整して、整合の質を表す実際の測定に基づいて容認可能又は最良の整合を見出すためプロセス８１０を実施することができる。或る実施形態によれば、このプロセスは、ブロック８１２において、ＲＦ信号源（例えば、図２、５のＲＦ信号源２２０、５２０）に対して可変インピーダンス整合回路網から電極（例えば、図２、５の第１電極２４０又は双方の電極５４０、５５０）に比較的低い電力のＲＦ信号を供給させるステップを含む。システムコントローラは、制御信号により電源及びバイアス回路（例えば、図２、５の回路２２６、５２６）へのＲＦ信号電力レベルを制御することができ、この場合、制御信号は、電源及びバイアス回路に対して所望信号電力レベルに一致する供給電圧及びバイアス電圧を増幅器（例えば、図２、５の増幅器２２４、２２５、５２４）に供給させる。例えば、比較的低い電力のＲＦ信号は約１０Ｗ〜約２０Ｗの範囲内における電力レベルを有する信号とすることができるが、代案として、異なる電力レベルを使用することができる。キャビティ又は負荷を損傷させる（例えば、初期整合が高い反射電力を生ぜしめる場合）リスクを軽減する、及び可変インダクタンス回路網の切替えコンポーネントを損傷させる（例えば、スイッチ接点に跨る発弧に起因する）リスクを軽減するため、整合調整プロセス８１０中における比較的低い電力レベル信号が望ましい。
【０１２１】
次にブロック８１４において、電力検出回路（例えば、図２、５の電力検出回路２３０、５３０、５３０′、５３０″）は、ＲＦ信号源と電極との間における伝送経路（例えば、図２、５の経路２２８、５２８）に沿う反射及び（或る実施形態における）順方向電力を測定し、またそれらの測定値をシステムコントローラに供給する。システムコントローラは、次に反射信号電力と順方向信号電力との間の比を決定することができ、またこの比に基づいてシステムに対するＳ１１パラメータ及び／又はＶＳＷＲ値を決定することができる。システムコントローラは、或る実施形態において、その後の評価又は比較のために、受信した電力測定値（例えば、受信反射電力測定値、受信順方向電力測定値、又はその双方）及び／又は計算した比、Ｓ１１パラメータ及び／又はＶＳＷＲ値を保存することができる。
【０１２２】
ブロック８１６において、システムコントローラは、反射電力測定値、及び／又は反射対順方向信号電力比、及び／又はＳ１１パラメータ及び／又はＶＳＷＲ値に基づいて、可変インピーダンス整合回路網によって得られる整合が容認可能（例えば、反射電力が閾値を下回る、又は比が１０パーセント以下、又は測定値若しくは値が何らかの他の基準と比べて好ましい）か否かを決定することができる。代案として、システムコントローラは、整合が「最良」整合か否かを決定するよう構成することができる。例えば、すべてのあり得るインピーダンス整合回路網構成（又は少なくともインピーダンス整合回路網構成の規定されたサブセット）に対して反射ＲＦ電力を繰り返し測定し、またどの構成が最少反射ＲＦ電力及び／又は最少反射対順方向電力の比をもたらす結果となるかを決定することによって、「最良」整合を決定することができる。
【０１２３】
システムコントローラが整合は容認できない又は最良整合でないことを決定するとき、システムコントローラは、ブロック８１８において、可変インピーダンス整合回路網を再構成することによってその整合を調整することができる。例えば、このことは、回路網に対して回路網内の可変インダクタンスを増減させる（例えば、図３、６の可変インダクタンス回路網３１０、３１６、６１１、６１６、６２１又は図４、７の可変キャパシタンス回路網４４２、４４６、７１１、７１６、７２１に対して異なるインダクタンス若しくはキャパシタンス状態にさせることにより、又はインダクタ若しくはキャパシタを回路に対して介入及び離脱させる切替えを行うことにより）制御信号を可変インピーダンス整合回路網に送信することによって達成することができる。可変インダクタンス回路網を再構成した後、ブロック８１４、８１６、及び８１８は、ブロック８１６容認可能な又は最良の整合が決定されるまで繰り返し実施することができる。
【０１２４】
容認可能な又は最良の整合が決定された後、解凍工程を始めることができる。解凍工程の開始は、ブロック８２０において、ＲＦ信号源（例えば、図２、５のＲＦ信号源２２０，５２０）が供給するＲＦ信号の電力を比較的高い電力のＲＦ信号まで増加させるステップを含む。再度、システムコントローラは、制御信号により電源及びバイアス回路（例えば、図２、５の回路２２６、５２６）へのＲＦ信号電力レベルを制御することができ、この場合、制御信号は、電源及びバイアス回路に対して所望信号電力レベルに一致する供給電圧及びバイアス電圧を増幅器（例えば、図２、５の増幅器２２４、２２５、５２４）に供給させる。例えば、比較的高い電力のＲＦ信号は約５０Ｗ〜約５００Ｗの範囲内における電力レベルを有する信号とすることができるが、代案として、異なる電力レベルを使用することができる。
【０１２５】
次にブロック８２２において、測定回路（例えば、図２、５の電力検出回路２３０、５３０、５３０′、５３０″）は、周期的にＲＦ信号源と電極との間における伝送経路（例えば、図２、５の経路２２８、５２８）に沿う、１つ若しくはそれ以上の電流、１つ若しくはそれ以上の電圧、反射電力及び／又は順方向電力のようなシステムパラメータを測定し、またそれらの測定値をシステムコントローラに供給する。システムコントローラは、再び反射信号電力と順方向信号電力との間の比を決定することができ、またこの比に基づいてシステムに対するＳ１１パラメータ及び／又はＶＳＷＲ値を決定することができる。システムコントローラは、或る実施形態において、その後の評価又は比較のために、受信した電力測定値及び／又は計算した比、Ｓ１１パラメータ及び／又はＶＳＷＲ値を保存することができる。或る実施形態によれば、順方向及び反射の電力に関する周期的測定値は、相当高い頻度（例えば、数ミリ秒のオーダー）、又は相当低い頻度（例えば、数秒のオーダー）で取得することができる。例えば、周期的に測定値を取得する相当低い頻度は、１０秒〜２０秒毎に１回測定する割合とすることができる。或る実施形態によれば、システムコントローラは、さらに、測定した電圧、測定した電流、Ｓ１１パラメータ、ＶＳＷＲ値のような１つ又はそれ以上のパラメータの変化率を決定することができる（例えば、所定時間周期にわたりこのようなパラメータの測定値又は計算を比較することによって）。この決定した変化率に基づいて（例えば、変化率が所定閾値を超える場合）、システムコントローラは、電弧発生がシステムのどこかで生起するリスクがあることを決定することができる。
【０１２６】
ブロック８２４において、システムコントローラは、１つ又はそれ以上の反射信号電力測定値、１つ又はそれ以上の計算した反射対順方向信号電力の比、１つ又はそれ以上の計算したＳ１１パラメータ、及び／又は１つ又はそれ以上のＶＳＷＲ値に基づいて、可変インピーダンス整合回路網によって得られた整合が容認可能か否かを決定することができる。例えば、システムコントローラは、この決定を行うのに単一の反射信号電力測定値、単一の計算した反射対順方向信号電力の比、単一の計算したＳ１１パラメータ、若しくは単一のＶＳＷＲ値を使用することができる、又はこの決定を行うのに予め受け取った多数の反射信号電力測定値、予め計算した多数の反射対順方向信号電力の比、予め計算した多数のＳ１１パラメータ、若しくは予め計算した多数のＶＳＷＲ値の平均（又は他の計算）をとることができる。整合が容認可能か否かを決定するため、システムコントローラは、例えば、受け取った反射信号電力、計算した比、Ｓ１１パラメータ、及び／又はＶＳＷＲ値を１つ又はそれ以上の対応する閾値と比較することができる。例えば、一実施形態において、システムコントローラは、受け取った反射信号電力を、例えば、順方向信号電力における５パーセント（又は何らかの他の値）の閾値と比較することができる。順方向信号電力における５パーセントを下回る反射信号電力は、整合が容認可能のままでいることを示すことができ、また５パーセントを超える比は、整合がもはや容認可能ではないことを示すことができる。他の実施形態において、システムコントローラは、計算した反射対順方向信号電力の比を１０パーセント（又は何らかの他の値）の閾値と比較することができる。１０パーセントを下回る比は、整合が容認可能のままでいることを示すことができ、また１０パーセントを超える比は、整合がもはや容認可能ではないことを示すことができる。測定した反射電力、計算した比若しくはＳ１１パラメータ、又はＶＳＷＲ値が対応する閾値より大きく、容認不可の整合であることを示すとき、システムコントローラは、プロセス８１０を再び実施することによって可変インピーダンス整合回路網の再構成を開始することができる。
【０１２７】
上述したように、可変インピーダンス整合回路網によって得られる整合は、負荷の温度上昇するにつれて、負荷（例えば、図２、５の負荷２６４、５６４）のインピーダンス変化に起因して解凍工程の過程にわたり劣化し得る。解凍工程の過程にわたり、最適なキャビティ整合は、キャビティ整合のインダクタンス又はキャパシタンスを調整することによって、及びＲＦ信号源のインダクタンス又はキャパシタンスを調整することによって維持することができる。
【０１２８】
或る実施形態によれば、可変インピーダンス整合回路網を再構成する反復的プロセス８１０において、システムコントローラはこの傾向を考慮に入れる。より具体的には、ブロック８１８における可変インピーダンス整合回路網を再構成することによって整合を調整するとき、システムコントローラは、初期的にはより低いインダクタンス（例えば、図３のキャビティ整合又は回路網３１０）及びより高いインダクタンス（例えば、図４のＲＦ信号源整合又は回路網４４２）に対応するキャビティ及びＲＦ信号源整合のための可変インダクタンス回路網状態を選択することができる。同様のプロセスは、キャビティ及びＲＦ信号源のための可変キャパシタンス回路網を利用する実施形態において実施することができる。期待される最適整合軌跡に追随する傾向を有するインピーダンスを選択することによって、可変インピーダンス整合回路網再構成プロセス８１０を実施する時間は、これら傾向を考慮に入れない再構成プロセスと比較するとき、短縮することができる。他の実施形態において、システムコントローラは、そうする代わりに、容認可能構成を決定しようと試みるため、隣接構成を反復的に試験することができる。
【０１２９】
実際上は、システムコントローラがシステムを再構成して容認可能インピーダンス整合を有するようにする、すべてのあり得る可変インピーダンス整合回路網構成を試験することを含めて、様々な異なる追求方法がある。容認可能構成を追求する任意な合理的方法は本発明の要旨の範囲内にあると見なされる。いずれにせよ、ブロック８１６において容認可能整合が決定された後、解凍工程はブロック８１４で再開され、プロセスは反復的に継続する。
【０１３０】
ブロック８２４に戻って説明すると、１つ若しくはそれ以上の反射電力測定値、１つ若しくはそれ以上の計算した反射対順方向信号電力の比、１つ若しくはそれ以上の計算したＳ１１パラメータ、及び／又は１つ若しくはそれ以上のＶＳＷＲ値に基づいて、可変インピーダンス整合回路網によって得られる整合が依然として容認可能である（例えば、反射電力測定値、計算した比、Ｓ１１パラメータ、又はＶＳＷＲ値が対応する閾値よりも小さい、又は比較が好ましい）ことをシステムコントローラが決定するとき、システムはブロック８２６において出口条件を生じたか否かを評価することができる。実際上は、出口条件を生じたか否かを決定することは、解凍工程中のいかなる時点でも生ずることができる割り込み駆動プロセスであり得る。しかし、図８のフローチャートに含めることを目的として、ブロック８２４後に生ずるプロセスを示す。
【０１３１】
いずれにせよ、幾つかの条件は解凍工程の中断を保証することができる。例えば、システムは、安全インターロックが外れるとき出口条件が生じたことを決定することができる。代案として、システムは、ユーザーがセットした（図２、５のユーザー・インタフェース２８０、５８０を介して）タイマーが満了する際に、又はシステムコントローラがどのくらい長く解凍工程を実施すべきかを見積もることに基づいてシステムコントローラによって確立されたタイマーが満了する際に出口条件が生じたことを決定することができる。他の実施例として、システムは、電弧発生（例えば、図２〜７の回路網２７０、３００、４００、５７２、６００、７００のような可変整合回路網において）がシステムに生起するリスクにあり、出口条件をトリガし得ることを決定することができる。例えば、システムコントローラ及び電力検出回路は、可変インピーダンス整合回路網における非線形デバイスに加わる電圧が非線形デバイスの絶縁破壊電圧を超えることに起因して、ＲＦ信号源と電極との間におけるインピーダンス変化を検出することができ、またこれに応答して出口条件をトリガすることができる。幾つかの実施形態において、この決定はブロック８２２において行うことができ、また方法を直接ブロック８２８にジャンプさせて、ＲＦ信号供給を停止し、ブロック８２４及び８２６をスキップさせることができる。さらにまた別の実施形態において、それ以外にシステムは解凍工程の完了を検出することができる。
【０１３２】
出口条件が生じていない場合、解凍工程は、ブロック８２２及び８２４（及び必要に応じて整合回路網再構成プロセス８１０）を反復的に実施することによって継続することができる。出口条件が生じたとき、ブロック８２８においてシステムコントローラはＲＦ信号源によるＲＦ信号供給を中断させる。例えば、システムコントローラは、ＲＦ信号発生器（例えば、図２、５のＲＦ信号発生器２２２、５２２）を無効にさせることができる及び／又は電源及びバイアス回路（例えば、図２、５の回路２２６、５２６）に対して供給電流の供給を中断させることができる。さらに、システムコントローラは、ユーザー・インタフェースに対して出口条件のユーザー知覚可能表示（例えば、ディスプレイ装置に「ドアオープン（door open）」若しくは「完了（done）」を表示する、又は可聴音発生）を生じさせる信号をユーザー・インタフェース（例えば、図２、５のユーザー・インタフェース２８０、５８０）に送信することができる。このとき方法を終了することができる。
【０１３３】
図８に示されるブロックに関連する動作の順序は例示的実施形態に対応すると理解すべきであり、また動作のシーケンスは説明した順序にのみ限定すると解すべきではない。その代わり、幾つかの動作は、異なる順序で実施することができる、及び／又は幾つかの動作は並列的に実施することができる。
【０１３４】
２ポイント間での電圧蓄積は、概して、その電圧が２ポイント間で空気破壊し、空気を部分的に導電性にさせるほど強力である電場（例えば、約３×１０６Ｖ／ｍの電場）を生起するのに十分であるとき電弧発生を生ずる。高電圧回路用途（例えば、高電圧ＲＦ信号を使用する解凍用途）は、概して、このような電弧発生のリスクがあり得る。例えば、電圧は、システム（例えば、図２、５のシステム１００、２００、５００）におけるＲＦ信号源（例えば、図２、５のＲＦ信号源２２０，５２０）と負荷（例えば、図２、５のキャビティ２６０、５６０；及び図２、５の負荷２６４、５６４）との間における伝送経路に沿って接続される誘導性コンポーネント及び容量性コンポーネント（例えば、図２〜７の回路網２７０、３００、４００、５７２、６００、７００）において、ＲＦ信号源がＲＦ信号を負荷に供給するとき蓄積し得る。発弧が生起するのを積極的に防止するため、ガス放電管、スパーク間隙、及び／又はＴＶＳダイオードのような非線形デバイスを、可変インピーダンス整合回路網（例えば、図２〜７の可変インピーダンス整合回路網２７０、３００、４００、５７２、６００、７００）の一部として、伝送経路に沿って接続した回路コンポーネントに又は電弧発生が生起する可能性が高い任意な２ポイント間に並列的に配置することができる。これら非線形デバイスのうち１つに加わる電圧がその非線形デバイスの絶縁破壊電圧を超える場合、その非線形デバイスは、電気絶縁性（例えば、高インピーダンス）から導電性（例えば、低インピーダンス）に遷移し、ＲＦ信号源と負荷との間における伝送経路の総インピーダンスに急激変化を生ずる。例えば、或る非線形デバイスは、その非線形デバイスが並列接続されている対応回路コンポーネントで生ずる発弧に必要な電圧レベルより低い絶縁破壊電圧を有することができ、これにより非線形デバイスは、電弧発生が対応回路コンポーネントにおいて生起できる前に導通が始まる。システムコントローラ（例えば、図２、５のシステムコントローラ２１２、５１２）は信号パラメータ（例えば、Ｓ１１パラメータ、ＶＳＷＲ、電流、等々）の変化率をモニタリングすることができ、これによりＲＦ信号源と負荷との間における伝送経路のインピーダンスの変化（例えば、非線形デバイスに加わる絶縁破壊電圧を超える電圧によって生ずる伝送経路のインピーダンスの急激変化）が現れ、この変化率は、或る実施形態において、ＲＦ信号源の１つ又はそれ以上の出力に接続した電力検出回路（例えば、図２、５の電力検出回路２３０、５３０、５３０′、５３０″）によって行われる測定値から導き出される。モニタリングされる信号パラメータの変化率が所定閾値を超える場合、システムコントローラがシステム動作を変更して（例えば、可変インピーダンス整合回路網を再構成することによって、ＲＦ信号の電力を減少させることによって、又はＲＦ信号源に対してＲＦ信号の供給を停止させることによって）、非線形デバイスが再び絶縁性になりその場所で制御不能な電弧発生が生起するのを防止するまで、非線形デバイスに加わる電圧が対応する絶縁破壊電圧を再び下回る導電性となるよう減少させる。可変インピーダンス整合回路網の異なる構成におい���どのように非線形デバイスを配置するかの例を、上述したように、図３、４、６及び７に示す。
【０１３５】
解凍システム（例えば、図１、２、５の解凍システム１００、２００、５００）の通常動作中（例えば、図８の少なくともブロック８２０〜８２６に対応する）、信号パラメータ（例えば、Ｓ１１パラメータ、ＶＳＷＲ、電流、等々）及び可変インピーダンス整合回路網（例えば、図３、４、６、７の可変インピーダンス整合回路網３００、４００、６００、７００）のインピーダンスは、ＲＦエネルギーを負荷に印加するにつれて、負荷における対応するインピーダンス変化に起因して徐々に変化し得る。これとは対照的に、インピーダンス整合条件から非整合条件へのＳ１１パラメータ（又はＶＳＷＲ）及びインピーダンスの上述した変化は、可変インピーダンス整合回路網における非線形デバイス（例えば、図３、４、６、７の非線形デバイス１５０２、１５０４、１５０６、１５０８、１５１０、１５１２、１６０２、１６０４、１６０６、１６０８、１６１０、１６１２、１６１４、１７０２、１７０４、１７０６、１７０８、１８０２、１８０４、１８０６、１８０８、１８１０）に加わる電圧がその非線形デバイスの絶縁破壊電圧を超えるときに急激に（例えば、１秒の分数値未満で）生じ得る。したがって、１つ又はそれ以上の信号パラメータの変化率は、或る実施形態において、電弧発生が生起するリスクが解凍システムにあるか否かを決定する基礎として使用することができ、これによりシステムの予防的変更をとることができる。
【０１３６】
可変インピーダンス整合回路（又はＲＦ信号経路のどこか）における非線形デバイス（例えば、図３、４、６、７の非線形デバイス１５０２、１５０４、１５０６、１５０８、１５１０、１５１２、１６０２、１６０４、１６０６、１６０８、１６１０、１６１２、１６１４、１７０２、１７０４、１７０６、１７０８、１８０２、１８０４、１８０６、１８０８、１８１０）に加わる電圧が非線形デバイスの絶縁破壊電圧を超えるのを検出及び応答するために、解凍システムのシステムコントローラ（例えば、図２、５のシステムコントローラ２１２、５１２）が解凍システムの可変インピーダンス整合回路（例えば、図３、４、６、７の可変インピーダンス整合回路３００、４００、６００、７００）のための電流、ＶＳＷＲ、及び／又はＳ１１パラメータそれぞれの変化率をモニタリングできる方法の例を、図９に示す。幾つかの実施形態において、図９の方法は図８と関連して実施することができる。例えば、ブロック９０２、９０４、９０６、及び９０８は、図８のブロック８２２で実施することができ、またブロック９１０は図８のブロック８２６で実施することができる。
【０１３７】
ブロック９０２において、１つ又はそれ以上のタイプの測定回路（例えば、電圧計、電流計、電力検出回路）を使用して、ＲＦ信号を供給するＲＦ信号源（例えば、図２、５のＲＦ信号源２２０，５２０）の出力において、周期的に複数のＶＳＷＲ測定値、電流測定値、及びＳ１１パラメータ測定値（例えば、解凍システムにおける「信号パラメータ」の測定値として集合的に見なすことができる）を得る。例えば、電流計を使用して可変インピーダンス整合回路網に接続されるＲＦ信号源の出力部で電流を測定し、電流測定値を生ずることができる。電力検出回路（例えば、図２、５の電力検出回路２３０、５３０、５３０′、５３０″）を使用してＲＦ信号経路に沿う順方向及び反射のＲＦ信号電力を測定することができ、またシステムコントローラは、反射ＲＦ信号電力対順方向ＲＦ信号電力の比としてＳ１１パラメータ測定値を計算することができ、またこのＳ１１パラメータ測定値からＶＳＷＲ測定値を計算することができる。経時的に複数の測定値を生成するため、これらＶＳＷＲ、電流、及び／又はＳ１１の測定及び計算は、周期的に実施することができる（例えば、約１００ミリ秒〜１００ミリ秒の間における所定サンプリング・レートで）。
【０１３８】
ブロック９０４において、システムコントローラは、ブロック９０２で取得した測定値に基づき、またサンプリング・レートに基づいて、ＶＳＷＲの変化率（ＶＳＷＲＲＯＣ）、電流の変化率（ＩＲＯＣ）、及びＳ１１パラメータの変化率（Ｓ１１ＲＯＣ）を計算する。例えば、可変インピーダンス整合回路網のＳ１１ＲＯＣは、システムコントローラのメモリに記憶されたＳ１１パラメータ測定値に基づき解凍システムのシステムコントローラによって決定することができ、メモリに記憶された各Ｓ１１パラメータ測定値は、異なる時点における可変インピーダンス整合回路網のＳ１１パラメータに対応するものであり得る。上述したブロック９０２における説明で示したように、システムコントローラは、例えば、所定サンプリング・レートで（例えば、約１０ミリ秒〜２秒の間における所定サンプリング・レートで、又はより低い若しくはより高いサンプリング・レートで）可変インピーダンス整合回路網のＳ１１パラメータ測定値を決定（例えば、収集、計算又は他のサンプリング）し、また保存することができる。このサンプリングにより生成されるＳ１１パラメータ測定値はメモリに供給され、このメモリはこれらＳ１１パラメータ測定値を保存することができる。この後、システムコントローラは、例えば、第１及び第２のＳ１１パラメータ測定値間の第１差分を決定し、第１及び第２のＳ１１パラメータ測定値が測定された第１及び第２の時点間の第２差分を決定し、第１差分を第２差分で割り算することによってＳ１１パラメータの変化率を計算して、可変インピーダンス整合回路網におけるＳ１１パラメータの変化率を生ずることができる。ＩＲＯＣ及びＶＳＷＲＲＯＣは、上述した実施例に従って、ＩＲＯＣ及びＶＳＷＲＲＯＣをそれぞれ決定するとき、第１及び第２の電流測定値及び第１及び第２のＶＳＷＲ測定値を第１及び第２のＳ１１パラメータの代わりに使用して計算することができる。さらに、幾つかの実施形態において、２つより多い数のＳ１１測定値，ＶＳＷＲ測定値、又は電流測定値を使用して、変化率を計算することができる。
【０１３９】
ブロック９０６で、システムコントローラは、ＶＳＷＲＲＯＣ、ＩＲＯＣ、及びＳ１１ＲＯＣの大きさを対応する閾値と比較して、ＶＳＷＲＲＯＣ、ＩＲＯＣ、及びＳ１１ＲＯＣの大きさがこれら閾値のいずれかを超えるか否かを決定することができる。例えば、システムコントローラは、ＶＳＷＲＲＯＣの大きさを所定ＶＳＷＲ変化率閾値ＲＯＣーＴＨ（約３：１の値又はそれより大きい若しくは小さい値の他の閾値）と比較することができる。システムコントローラは、さらに若しくは代案として、ＩＲＯＣの大きさを所定電流変化率閾値ＩＲＯＣーＴＨ（公称動作の約１.４の値又はそれより大きい若しくは小さい値の他の閾値）と比較することができる。システムコントローラは、さらに若しくは代案として、Ｓ１１ＲＯＣの大きさを所定Ｓ１１パラメータ変化率閾値Ｓ１１ＲＯＣーＴＨと比較することができる。例えば、Ｓ１１ＲＯＣーＴＨは、約６ｄＢ〜約９ｄＢの間における反射減衰量の値を有することができるが、この閾値はそれより小さい又はより大きい値とすることもできる。ＶＲＯＣの大きさがＶＲＯＣーＴＨを超える場合、ＩＲＯＣの大きさがＩＲＯＣーＴＨを超える場合、又はＳ１１ＲＯＣの大きさがＳ１１ＲＯＣーＴＨを超える場合、システムコントローラは、伝送経路に沿うどこかの非線形デバイスに加わる電圧がその非線形デバイスの絶縁破壊電圧を超えて、発弧が生起する大きさに接近しつつあることを決定し、ブロック９０８に進む。そうではなく、いかなる閾値をも超えない場合、システムコントローラは、伝送経路に沿う非線形デバイスに加わる電圧がそれら非線形デバイスの絶縁破壊電圧を超えていないことから、発弧条件を生じそうもないことを決定し、またシステムコントローラはブロック９０８をスキップして、ブロック９１０に進む。
【０１４０】
ブロック９０８において、電流、ＶＳＷＲ、又はＳ１１パラメータの変化率が、それぞれに対応する所定閾値を超えている（またしたがって、その場所での電圧が増加し続ける場合には発弧条件が生じそうである）ことを決定することに応答して、システムコントローラは、解凍システムの動作を変更し、解凍システムに発弧が生起するのを防止しようと試みることができる。例えば、システムコントローラは、ＲＦ信号源に対して供給しているＲＦ信号の電力レベルを減少するよう命令することができる。幾つかの実施形態においてＲＦ信号の電力レベルは２０パーセントに達するまでの分量だけ減少することができるが、他の実施形態において、ＲＦ信号の電力レベルはより多くの分量（例えば、２０〜９０パーセントの間、例えば、元々供給されているＲＦ信号の電力レベルの１０パーセントにまで）減少することができる。代案として、システムコントローラは、システムをシャットダウンする、又はそうでない場合にはＲＦ信号生成を停止するようＲＦ信号源に命令することができ、これにより解凍工程を終了させることができる。他の実施形態において、システムコントローラは、可変整合回路網内の可変受動コンポーネントの値を変化させることによって可変整合回路網の構成を変更させることができる。
【０１４１】
ブロック９１０で、何らかの理由により解凍工程が終了した場合（信号パラメータの急激変化を検出することに応答するシステムコントローラによる解凍工程の変更に起因して、又は解凍工程の良好完了に起因して）、システムコントローラは、ＶＳＷＲ、電流、及びＳ１１の変化率のモニタリングを停止することができ、またこの方法を終了することができる。代案として、解凍工程は継続することをシステムコントローラが決定するとき、方法はブロック９０２に復帰することができる。このようにして、ブロック９０２〜９１０を含む反復ループを実施することができ、解凍システムのＶＳＷＲ、電流、及びＳ１１パラメータ及びそれらにそれぞれ対応する変化率を継続的にモニタリングし、伝送経路における非線形デバイスの絶縁破壊電圧を超えたことを検出し、またこれに応答して解凍システムの動作を変更させることができる。
【０１４２】
本明細書に含まれる図面に示す接続ラインは、種々の素子間における例示的な機能関連性及び／又は物理的結合性を表すことを意図している。大きな代案的又は付加的な機能関連性及び／又は物理的結合性が本発明要旨の実施形態に存在し得ることに留意されたい。さらに、若干の用語は本明細書で参照目的のために使用することもでき、またしたがって、限定的なものではなく、構造に言及する用語「第１」、「第２」及び他の数的用語は文脈で明記しない限り、シーケンス又は順序を意味しない。
【０１４３】
本明細書に使用されるような、「ノード」は、内部又は外部の基準ポイント、接続ポイント、接合部、信号ライン、導電性素子等を意味し、その場所で或る信号、論理レベル、電圧、データパターン、電流、又は量が存在する。さらに、２つ又はそれ以上のノードは１つの物理的素子によって実現することができる（また共通ノードで受け取られる又は出力される場合でも、２つ又はそれ以上の信号を多重化、変調、又はそうでなく区別することができる）。
【０１４４】
上述の説明は「接続された（connected）」又は「結合された（coupled）」状態にある素子又はノード又は特徴部に言及するものである。本明細書で使用されるような、それ以外を明記しない限り、「接続された（connected）」は、１つの素子が他の素子と直接接合されている（又は直接通信する）ことを意味し、また必ずしも機械的に接合されることを意味しない。同様に、他に明記しない限り、「結合された（coupled）」は、１つの素子が他の素子と直接的若しくは間接的に接合されている（又は直接的若しくは間接的に通信する）ことを意味し、また必ずしも機械的に接合されることを意味しない。したがって、図面で示される概略は素子の１つの例示的構成を示すが、付加的介在素子、デバイス、特徴、又はコンポーネントを図示の要旨の実施形態に設けることができる。
【０１４５】
例示的実施形態において、システムは、無線周波数（ＲＦ）信号を供給するよう構成したＲＦ信号源と、前記ＲＦ信号源と負荷との間に電気的に結合された伝送経路と、前記ＲＦ信号源と前記負荷との間の伝送経路に沿って結合された可変インピーダンス回路網と、前記可変インピーダンス回路網における少なくとも１つのコンポーネントに並列接続された非線形デバイスと、及びコントローラとを備えることができる。前記非線形デバイスは、絶縁破壊電圧以下で高インピーダンス、及び前記絶縁破壊電圧を超えて低インピーダンスを有することができる。前記コントローラは、少なくとも前記ＲＦ信号のパラメータにおける変化率に基づいて前記非線形デバイスの絶縁破壊電圧を超えたときに、前記伝送経路に沿う潜在的電弧発生条件を検出するよう構成することができる。
【０１４６】
或る実施形態において、前記非線形デバイスは、ガス放電管、スパーク間隙、過渡電圧抑制ダイオードよりなるグループから選択することができる。
【０１４７】
或る実施形態において、前記非線形デバイスは、前記可変インピーダンス回路網のインダクタに並列接続することができる。
【０１４８】
或る実施形態において、前記非線形デバイスは、前記可変インピーダンス回路網のキャパシタに並列接続することができる。
【０１４９】
或る実施形態において、前記パラメータは、前記伝送経路に沿って測定される電圧定在波比、伝送経路に沿って測定される電流、及び伝送経路に沿って測定される反射対順方向ＲＦ信号電力の比からなるグループにおける少なくとも１つを含むことができる。
【０１５０】
或る実施形態において、前記コントローラは、前記パラメータの変化率が所定閾値を超えることを決定することによって、前記非線形デバイスの絶縁破壊電圧が超えられたことを検出するよう構成することができる。
【０１５１】
或る実施形態において、前記コントローラは、前記コントローラが潜在的電弧発生条件を検出したとき、前記ＲＦ信号源によって供給される前記ＲＦ信号の電力レベルを減少することによってシステムの動作を変更するよう構成することができる。
【０１５２】
或る実施形態において、負荷を格納するキャビティに結合した温度上昇システムは、ＲＦ信号を供給するよう構成されたＲＦ信号源と、前記ＲＦ信号源と前記キャビティ近傍に位置決めした１つ又はそれ以上の電極との間に電気的に結合される伝送経路と、前記伝送経路に沿って結合されるインピーダンス整合回路網と、前記伝送経路に結合される測定回路と、及びコントローラとを備えることができる。前記インピーダンス整合回路網は、可変受動コンポーネント及び少なくとも１つの前記可変受動コンポーネントに結合された少なくとも１つの非線形デバイスの回路網を有することができる。前記少なくとも１つの非線形デバイスは、絶縁破壊電圧以下で電気絶縁性であり、また前記絶縁破壊電圧を超えて導電性であることができる。測定回路は、周期的に前記伝送経路に沿って搬送されるＲＦ信号のパラメータを測定し、この結果として、複数のパラメータ測定値を生ずることができる。前記インピーダンス整合回路網におけるインピーダンスの変化は、前記パラメータの変化と相関することができる。前記コントローラは、前記複数のパラメータ測定値に基づいてパラメータの変化率を決定し、また前記パラメータの変化率に基づいて前記温度上昇システムの動作を変更するよう構成することができる。
【０１５３】
或る実施形態において、前記少なくとも１つの非線形デバイスは、ガス放電管、スパーク間隙、過渡電圧抑制ダイオードよりなるグループから選択することができる。
【０１５４】
或る実施形態において、前記少なくとも１つの非線形デバイスは、可変受動コンポーネントの前記回路網における可変インダクタに並列接続される非線形デバイスを含む。
【０１５５】
或る実施形態において、前記非線形デバイスは、可変受動コンポーネントの前記回路網における可変キャパシタに並列接続される非線形デバイスを含むことができる。前記非線形デバイスの前記絶縁破壊電圧は、前記可変キャパシタの最大電圧の分数値であり得る。
【０１５６】
或る実施形態において、前記測定回路は前記パラメータを測定するよう構成することができる。前記パラメータは、電圧定在波比、電流、及び反射対順方向ＲＦ信号電力の比よりなるグループから選択することができる。
【０１５７】
或る実施形態において、前記コントローラは、前記ＲＦ信号源により供給されるＲＦ信号の電力レベルを減少させるよう前記ＲＦ信号を制御すること、及び前記ＲＦ信号の供給を停止させるよう前記ＲＦ信号源を制御することよりなるグループから選択される行為を実施することによって、前記温度上昇システムの動作を変更するよう構成することができる。
【０１５８】
或る実施形態において、前記少なくとも１つの非線形デバイスは、第１非線形デバイス、第２非線形デバイス、及び第３非線形デバイスを含むことができる。前記インピーダンス整合回路網は、第１入力部及び第２入力部、第１出力部及び第２出力部、前記第１入力部と前記第１出力部との間に結合される第１可変インピーダンス回路、前記第２入力部と前記第２出力部との間に結合される第２可変インピーダンス回路、並びに前記第１入力部と前記第２入力部との間に結合される第３可変インピーダンス回路、を有するダブルエンド型可変インピーダンス整合回路網とすることができる。前記第１非線形デバイスは前記第１可変インピーダンス回路に並列接続することができる。前記第２非線形デバイスは前記第２可変インピーダンス回路に並列接続することができる。前記第３非線形デバイスは前記第２可変インピーダンス回路に並列接続することができる。
【０１５９】
或る実施形態において、前記少なくとも１つの非線形デバイスは複数の非線形デバイスを含むことができる。前記インピーダンス整合回路網は、入力部、出力部、前記入力部と前記出力部との間に直列接続される１組の受動コンポーネントのセット、及び前記入力部と接地基準ノードとの間に接続される可変インピーダンス回路を有するシングルエンド型可変インピーダンス整合回路網とすることができる。前記受動コンポーネントのセットにおける各受動コンポーネントは、前記複数の非線形デバイスにおける異なる対応の非線形デバイスに並列接続することができる。前記可変インピーダンス回路は、前記複数の非線形デバイスにおける付加的非線形デバイスに並列接続することができる。
【０１６０】
或る実施形態において、システムは、ＲＦ信号を供給するよう構成されるＲＦ信号源と、前記ＲＦ信号源に結合される負荷と、前記ＲＦ信号源と前記負荷との間に電気的に結合される伝送経路と、前記ＲＦ信号源と前記負荷との間における前記伝送経路に沿って結合される可変インピーダンス回路網と、前記インピーダンス回路網におけるコンポーネントに電気的に結合される複数の非線形デバイスと、及びコントローラとを備える。前記複数の非線形デバイスにおける各非線形デバイスは、その非線形デバイスの絶縁破壊電圧以下で電気絶縁性であり、またその非線形デバイスの絶縁破壊電圧を超えて導電性であることができる。前記コントローラは、少なくとも前記ＲＦ信号のパラメータにおける変化率に基づいて前記複数の非線形デバイスにおける少なくとも１つの非線形デバイスの絶縁破壊電圧を超えたことを検出するのに応答して前記システムの動作を変更することによって、前記伝送経路に沿う電弧発生を防止するよう構成することができる。
【０１６１】
或る実施形態において、前記複数の非線形デバイスは、ガス放電管、スパーク間隙、過渡電圧抑制ダイオードよりなるグループから選択することができる。
【０１６２】
或る実施形態において、前記パラメータは、反射対順方向信号電力の比を含むことができる。前記複数の非線形デバイスにおける少なくとも１つの非線形デバイスの絶縁破壊電圧を超えたことを検出するのに応答して前記システムの動作を変更することは、前記反射対順方向信号電力の比の変化率が所定閾値を超えることを検出するのに応答して前記ＲＦ信号源が供給する１つ又はそれ以上のＲＦ信号の電力レベルを減少させることを含むことができる。
【０１６３】
或る実施形態において、システムは、前記ＲＦ信号源の出力部で前記伝送経路に結合した測定回路を備えることができる。前記測定回路は、前記伝送経路に沿って搬送される前記ＲＦ信号の前記パラメータを周期的に測定することができる。前記可変整合回路網における前記インピーダンスの変化は前記パラメータの変化に相関する。
【０１６４】
少なくとも１つの例示的実施形態を上述した詳細な説明で提示したが、当然のことながら、極めて多数の変更例が存在する。さらに、当然のことながら、本明細書記載の例示的実施形態は特許請求した要旨の、範囲、用途、又は構成を限定することを意図するものでは決してない。むしろ、上述した詳細な説明は、当業者に対して記載した実施形態を実現するための便利なロードマップを提供する。特許請求の範囲が定義する範囲から逸脱することなく、本件出願時に既知な及び予期される均等物を含めて、要素の機能及び構成に様々な変更を加えることができると理解されたい。
【符号の説明】
【０１６５】
１００    解凍システム
１１０    解凍キャビティ
１１１    キャビティ（頂部）壁
１１２    キャビティ（底部）壁
１１３    キャビティ壁
１１４    キャビティ壁
１１５    キャビティ壁
１１６    ドア
１２０    制御パネル
１７０    第１電極
１７２    第２電極
１７３    第２電極
１７４    電極
１７５    電極
２００    不平衡型（unbalanced）解凍システム
２１０    ＲＦサブシステム
２１２    システムコントローラ
２１４    接続線
２２０    ＲＦ信号源
２２２    ＲＦ信号発生器
２２４    （駆動）電力増幅器段
２２５    （最終）電力増幅器段
２２６    電源及びバイアス回路
２２８    伝送経路
２３０    電力検出回路
２３４    第１インピーダンス整合回路（第１整合回路）
２４０    電極（第１電極）
２５２    距離
２６０    解凍キャビティ
２６２    非導電性バリア
２６４    負荷
２６６    格納構体
２７０    可変インピーダンス整合回路網
２８０    ユーザー・インタフェース
２９０    温度センサ、赤外線（ＩＲ）センサ、及び／又は重量センサ
３００    シングルエンド型可変インピーダンス（インダクタンス）整合回路網
３０２    入力ノード
３０４    出力ノード
３１０    可変インダクタンス回路網
３１１    可変インダクタンス回路網
３１２〜３１５    固定値インダクタ
３２２    ノード
３３０    集中化したインダクタ３１２〜３１５のセット
４００    シングルエンド型可変インピーダンス（容量性）整合回路網
４０２    入力ノード
４０４    出力ノード
４４２    第１可変キャパシタンス回路網
４４３    第１固定値キャパシタ
４４４    第１可変キャパシタ
４４６    第２可変キャパシタンス回路網
４４７    第２固定値キャパシタ
４４８    第２可変キャパシタ
４５４    インダクタ
４５１    ノード
５００    平衡型（balanced）解凍システム
５１０    ＲＦサブシステム
５１２    システムコントローラ
５１４    接続線
５２０    ＲＦ信号源
５２０′  交流ＲＦ信号発生器
５２２    ＲＦ信号発生器
５２４    電力増幅器
５２４′  プッシュプル又は平衡型の増幅器
５２６    電源及びバイアス回路
５２８    伝送経路
５３０    電力検出回路
５３２    接続線
５３４    第１インピーダンス整合回路（第１整合回路）
５３６    コネクタ
５３８    コネクタ
５４０    第１電極
５５０    第２電極
５５２    距離
５６０    解凍キャビティ
５６２    非導電性バリア
５６４    負荷
５６６    格納構体
５７０    可変インピーダンス整合回路網
５７２    可変整合回路
５７４    バラン
５８０    ユーザー・インタフェース
５９０    温度センサ、赤外線（ＩＲ）センサ、及び／又は重量センサ
６００    ダブルエンド型可変インピーダンス（インダクタンス）整合回路網
６０１    ダブルエンド型入力部
６０２    ダブルエンド型出力部
６１１    第１可変インダクタ
６１５    第１固定インダクタ
６１６    第２可変インダクタ
６２０    第２固定インダクタ
６２１    第３可変インダクタ
６２４    第３固定インダクタ
６２５    ノード
６２６    ノード
７００    ダブルエンド型可変インピーダンス（容量性）整合回路網
７０１    入力部
７０２    出力部
７１１    第１可変キャパシタンス回路網
７１２    第１固定値キャパシタ
７１３    第１可変キャパシタ
７１５    第１インダクタ
７１６    第２可変キャパシタンス回路網
７１７    第２固定値キャパシタ
７１８    第２可変キャパシタ
７２０    第２インダクタ
７２１    第３可変キャパシタンス回路網
７２３    第３固定値キャパシタ
７２４    第３可変キャパシタ
７２５    ノード
７２６    ノード
１５０２    非線形デバイス
１５０４    非線形デバイス
１５０６    非線形デバイス
１５０８    非線形デバイス
１５１０    非線形デバイス
１５１２    非線形デバイス
１６０２    非線形デバイス
１６０４    非線形デバイス
１６０６    非線形デバイス
１６０８    非線形デバイス
１６１０    非線形デバイス
１６１２    非線形デバイス
１６１４    非線形デバイス
１７０２    非線形デバイス
１７０４    非線形デバイス
１７０６    非線形デバイス
１７０８    非線形デバイス
１８０２    非線形デバイス
１８０４    非線形デバイス
１８０６    非線形デバイス
１８０８    非線形デバイス
１８１０    非線形デバイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
2020102437000001.pdf