(57)【要約】【課題】食品負荷に対し効率的かつ均一な解凍を提供する。【解決手段】解凍システムは、ＲＦ信号源と、解凍されるべき負荷がその中に配置されるキャビティに近接する２つの電極と、ＲＦ信号源と電極との間の伝送経路と、ＲＦ信号源の出力と電極との間の伝送経路に沿って電気的に結合されたインピーダンス整合ネットワークとを備える。システムはまた、伝送経路に結合されるとともに伝送経路に沿った反射信号電力を検出するように構成された電力検出回路を備える。システムコントローラは、反射信号電力に基づいて、インピーダンス整合ネットワークの可変受動構成要素の値を修正して反射信号電力を低減するように構成される。インピーダンス整合ネットワークは、シングルエンドネットワークまたはダブルエンドネットワークであり得る。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷（３６４，９６４）を収容するためのキャビティ（３６０，９６０）に結合された熱上昇システム（３００，９００）であって、
ＲＦ信号を供給するように構成された無線周波数（ＲＦ）信号源（３２０，９２０，９２０’）と、
前記ＲＦ信号源と、前記キャビティを横切って配置された第１および第２の電極（３４０，３６６，９４０，９５０）との間に電気的に結合された伝送経路（３２８，９２８）と、
前記伝送経路に沿って電気的に結合されたインピーダンス整合ネットワーク（３７０，４００，９７２，１０００，１１００）であって、可変受動構成要素（４１０，４１１，５０１〜５０４，１０１１，１０１６，１０２１，１１１１〜１１１４，１０１６〜１０１９，１０２１，１０２３）のネットワークを備えるインピーダンス整合ネットワークと、
前記伝送経路に沿った反射信号電力を検出するように構成された電力検出回路（３３０，９３０，９３０’，９３０’’）と、
前記反射信号電力に基づいて、前記インピーダンス整合ネットワークの１つ以上の前記可変受動構成要素の１つ以上の値を修正して前記反射信号電力を低減するように構成されたコントローラ（３１２，９１２）と
を備える、熱上昇システム。
【請求項２】
前記ＲＦ信号源は、不平衡ＲＦ信号を生成するように構成され、前記システムはさらに、
前記ＲＦ信号源の出力部に結合された入力部と、前記第１および第２の電極（９４０，９５０）に結合された２つの出力部とを有する変換装置（９７４）を備え、
前記ＲＦ信号変換装置は、前記不平衡ＲＦ信号を前記入力部において受信し、前記不平衡ＲＦ信号を第１および第２の平衡ＲＦ信号を含む平衡ＲＦ信号に変換し、前記２つの出力部において前記第１および第２の平衡ＲＦ信号を生成するように構成される、請求項１に記載の熱上昇システム。
【請求項３】
前記変換装置がバラン（９７４）を備える、請求項２に記載の熱上昇システム。
【請求項４】
前記ＲＦ信号源は、前記ＲＦ信号源の２つの出力部において２つの平衡ＲＦ信号を生成するように構成された平衡増幅器（９２４’）を備え、前記２つの出力は前記第１および第２の電極に結合される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱上昇システム。
【請求項５】
前記インピーダンス整合ネットワークは、ダブルエンド可変インピーダンス整合ネットワーク（１０００，１１００）であり、前記ダブルエンド可変インピーダンス整合ネットワークは、
第１および第２の入力部（１００１−１，１００１−２，１１０１−１，１１０１−２）と、
第１および第２の出力部（１００２−１，１００２−２，１１０２−１，１１０２−２）と、
前記第１の入力部と前記第１の出力部との間に接続された第１の可変インピーダンス回路（１０１１）と、
前記第２の入力部と前記第２の出力部との間に接続された第２の可変インピーダンス回路（１０１６）とを備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱上昇システム。
【請求項６】
前記第１の可変インピーダンス回路は、前記第１の入力部と前記第１の出力部との間に直列に接続された複数の第１の受動構成要素（１１１１〜１１１４）と、複数の第１のバイパススイッチ（１１３１〜１１３４）とを備え、前記第１のバイパススイッチの各々は、前記第１の受動構成要素のうちの１つの受動構成要素の複数の端子にわたって並列に接続され、前記コントローラ（９１２）からの制御信号（１１５１〜１１５４）によって前記第１のバイパススイッチの各々の電気導通状態が制御され、
前記第２の可変インピーダンス回路は、前記第２の入力部と前記第２の出力部との間に直列に接続された複数の第２の受動構成要素（１１１６〜１１１９）と、複数の第２のバイパススイッチ（１１３６〜１１３９）とを備え、前記第２のバイパススイッチの各々は、前記第２の受動構成要素のうちの１つの受動構成要素の複数の端子にわたって並列に接続され、前記コントローラ（９１２）からの制御信号（１１５６〜１１５９）によって前記第２のバイパススイッチの各々の電気導通状態が制御される、請求項５に記載の熱上昇システム。
【請求項７】
前記第１の受動構成要素は、第２のインダクタ（１１１２）と直列に結合された少なくとも第１のインダクタ（１１１１）を含み、
前記第２の受動構成要素は、第４のインダクタ（１１１７）と直列に結合された少なくとも第３のインダクタ（１１１６）を含み、
前記第１および第３のインダクタ（１１１１，１１１６）は、実質的に等しい値を有する一対のインダクタの第１のセットを構成し、前記システムの動作中、前記第１のインダクタにわたって接続された第１のバイパススイッチ（１１３１）の動作状態と前記第３のインダクタにわたって接続された第３のバイパススイッチ（１１３６）の動作状態とが、同じになるように制御され、
前記第２および第４のインダクタ（１１１２，１１１７）は、実質的に等しい値を有する一対のインダクタの第２のセットを構成し、前記システムの動作中、前記第２のインダクタにわたって接続された第２のバイパススイッチ（１１３２）の動作状態と前記第４のインダクタにわたって接続された第４のバイパススイッチ（１１３７）の動作状態とが、同じになるように制御される、請求項６に記載の熱上昇システム。
【請求項８】
前記インピーダンス整合ネットワークは、シングルエンド可変インピーダンス整合ネットワーク（５００）であり、前記シングルエンド可変インピーダンス整合ネットワークは、
入力部（４０２）と、
出力部（４０４）と、
前記入力部と前記出力部との間に接続された複数の受動構成要素（４１０，４１１，５０１〜５０４）と、
複数のバイパススイッチ（５１１〜５１４）と、を備え、
前記バイパススイッチの各々が前記受動構成要素のうちの１つの受動構成要素の複数の端子にわたって並列に接続され、前記バイパススイッチの各々の電気導通状態が前記コントローラ（３１２）からの制御信号（５２１〜５２４）によって制御される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の熱上昇システム。
【請求項９】
前記複数の受動構成要素は、前記入力部と前記出力部との間に直列に結合された複数のインダクタ（５１１〜５１４）を備える、請求項８に記載の熱上昇システム。
【請求項１０】
前記複数のインダクタ（５１１〜５１４）の少なくともいくつかは、異なるインダクタンス値を有する、請求項９に記載の熱上昇システム。
【請求項１１】
前記電力検出回路（３３０，９３０，９３０’，９３０’’）は、前記伝送経路に沿って順方向信号電力を検出するようにさらに構成され、
前記コントローラ（３１２，９１２）は、前記反射信号電力および前記順方向信号電力に基づいて、前記１つ以上の前記可変受動構成要素の前記１つ以上の値を修正するように構成される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の熱上昇システム。
【請求項１２】
キャビティ（３６０，９６０）を備える熱上昇システム（３００，９００）を動作させる方法であって、
無線周波数（ＲＦ）信号源（３２０，９２０）が、前記ＲＦ信号源と、前記キャビティを横切って配置された第１および第２の電極（３４０，３６６，９４０，９５０）との間に電気的に結合された伝送経路（３２８，９２８）に１つ以上のＲＦ信号を供給する工程（１４２０）と、
電力検出回路（３３０，９３０，９３０’，９３０’’）が、前記伝送経路に沿った反射信号電力を検出する工程（１４１４）と、
コントローラ（３１２，９１２）が、前記伝送経路に沿って電気的に結合されたインピーダンス整合ネットワーク（３７０，４００，９７２，１０００，１１００）の１つ以上の可変受動構成要素（４１０，４１１，５０１〜５０４，１０１１，１０１６，１０２１，１１１１〜１１１４，１０１６〜１０１９，１０２１，１０２３）の１つ以上の値を修正して（１４１８）前記反射信号電力を低減する工程と
を備える、方法。
【請求項１３】
前記ＲＦ信号源は、不平衡ＲＦ信号を生成するように構成され、前記方法はさらに、
変換装置（９７２）が、前記不平衡ＲＦ信号を第１および第２の平衡ＲＦ信号を含む平衡ＲＦ信号に変換する工程と、
前記第１の平衡ＲＦ信号を前記第１の電極（９４０）に伝達する工程と、
前記第２の平衡信号を前記第２の電極（９５０）に伝達する工程と
を備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記インピーダンス整合ネットワークは、第１および第２の入力部（１００１−１，１００１−２，１１０１−１，１１０１−２）と、第１および第２の出力部（１００２−１，１００２−２，１１０２−１，１１０２−２）と、前記第１の入力部と前記第１の出力部との間に接続された第１の可変インピーダンス回路（１０１１）と、前記第２の入力部と前記第２の出力部との間に接続された第２の可変インピーダンス回路（１０１６）とを含むダブルエンド可変インピーダンス整合ネットワーク（１０００，１１００）であり、前記方法はさらに、
複数の第１のバイパススイッチ（１１３１〜１１３４）に制御信号（１１５１〜１１５４）を送信し、前記第１のバイパススイッチの電気導通状態を制御する工程であって、前記第１のバイパススイッチの各々は、前記第１の可変インピーダンス回路の異なる受動構成要素（１１１１〜１１１４）の複数の端子にわたって並列に接続されている工程と、
複数の第２のバイパススイッチ（１１３６〜１１３９）に制御信号（１１５６〜１１５９）を送信し、前記第２のバイパススイッチの電気導通状態を制御する工程であって、前記第２のバイパススイッチの各々は、前記第２の可変インピーダンス回路の異なる受動構成要素（１１１６〜１１１９）の複数の端子にわたって並列に接続されている工程と
を備える、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の可変インピーダンス回路は、第２のインダクタ（１１１２）と直列に結合された少なくとも第１のインダクタ（１１１１）を備え、
前記第２の可変インピーダンス回路は、第４のインダクタ（１１１７）と直列に結合された少なくとも第３のインダクタ（１１１６）を備え、
前記第１および第３のインダクタ（１１１１，１１１６）は、実質的に等しい値を有する一対のインダクタの第１のセットを構成し、前記システムの動作中、前記第１のインダクタにわたって接続された第１のバイパススイッチ（１１３１）の動作状態と前記第３のインダクタにわたって接続された第３のバイパススイッチ（１１５６）の動作状態とが、同じになるように制御され、
前記第２および第４のインダクタ（１１１２，１１１７）は、実質的に等しい値を有する一対のインダクタの第２のセットを構成し、前記システムの動作中、前記第２のインダクタにわたって接続された第２のバイパススイッチ（１１３２）の動作状態と前記第４のインダクタにわたって接続された第４のバイパススイッチ（１１５７）の動作状態とが、同じになるように制御される、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載の主題の実施形態は、概して、無線周波数（ＲＦ）エネルギーを使用して負荷を解凍する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の容量性食品解凍（または解氷）システムは、加熱コンパートメント内に含まれる大きな平面電極を含む。食品負荷が電極間に配置され、電極が食品負荷と接触した後、低電力電磁エネルギーが電極に供給されて、食品負荷を穏やかに温める。解凍動作中に食品負荷が解氷すると、食品負荷のインピーダンスが変化する。したがって、解凍動作中に食品負荷への電力伝達も変化する。解凍動作の持続時間は、例えば、食品負荷の重量に基づいて決定され得、タイマは、動作の停止を制御するために使用され得る。
【０００３】
なお、マイクロ波によって有機化合物を還元する装置および方法について、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第８，５６２，７９３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなシステムを使用すると、良好な解凍結果が得られる可能性があるが、食品負荷インピーダンスの動的変化は、食品負荷の非効率的解凍をもたらし得る。さらに、重量に基づいて解凍動作の持続時間を決定することに起因する不正確さにより、解凍動作の早すぎる停止、または食品負荷が調理され始めた後の遅い停止をもたらし得る。必要とされるのは、負荷全体にわたる効率的かつ均一な解凍と、負荷が所望温度にあるときの解凍動作中止とをもたらし得る、食品負荷（または他のタイプの負荷）を解凍するための装置および方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決するために、負荷（３６４，９６４）を収容するためのキャビティ（３６０，９６０）に結合された熱上昇システム（３００，９００）であって、ＲＦ信号を供給するように構成された無線周波数（ＲＦ）信号源（３２０，９２０，９２０’）と、  ＲＦ信号源と、キャビティを横切って配置された第１および第２の電極（３４０，３６６，９４０，９５０）との間に電気的に結合された伝送経路（３２８，９２８）と、伝送経路に沿って電気的に結合されたインピーダンス整合ネットワーク（３７０，４００，９７２，１０００，１１００）であって、可変受動構成要素（４１０，４１１，５０１〜５０４，１０１１，１０１６，１０２１，１１１１〜１１１４，１０１６〜１０１９，１０２１，１０２３）のネットワークを備えるインピーダンス整合ネットワークと、伝送経路に沿った反射信号電力を検出するように構成された電力検出回路（３３０，９３０，９３０’，９３０’’）と、反射信号電力に基づいて、インピーダンス整合ネットワークの１つ以上の可変受動構成要素の１つ以上の値を修正して反射信号電力を低減するように構成されたコントローラ（３１２，９１２）とを備える、熱上昇システムが提供される。
【０００７】
さらに、キャビティ（３６０，９６０）を備える熱上昇システム（３００，９００）を動作させる方法であって、無線周波数（ＲＦ）信号源（３２０，９２０）が、ＲＦ信号源と、キャビティを横切って配置された第１および第２の電極（３４０，３６６，９４０，９５０）との間に電気的に結合された伝送経路（３２８，９２８）に１つ以上のＲＦ信号を供給する工程（１４２０）と、電力検出回路（３３０，９３０，９３０’，９３０’’）が、伝送経路に沿った反射信号電力を検出する工程（１４１４）と、コントローラ（３１２，９１２）が、伝送経路に沿って電気的に結合されたインピーダンス整合ネットワーク（３７０，４００，９７２，１０００，１１００）の１つ以上の可変受動構成要素（４１０，４１１，５０１〜５０４，１０１１，１０１６，１０２１，１１１１〜１１１４，１０１６〜１０１９，１０２１，１０２３）の１つ以上の値を修正して（１４１８）反射信号電力を低減する工程とを備える、方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】例示的な実施形態による解凍機器の斜視図。
【図２】解凍システムの他の例示的な実施形態を含む冷蔵庫／冷凍機器の斜視図。
【図３】例示的な実施形態による不平衡解凍装置の簡略ブロック図。
【図４】例示的な実施形態によるシングルエンド可変インダクタンス整合ネットワークの概略図。
【図５】例示的な実施形態によるシングルエンド可変インダクタンスネットワークの概略図。
【図６】可変インピーダンス整合ネットワークの実施形態における複数のインダクタンスが入力キャビティインピーダンスをＲＦ信号源にどのように整合させ得るかを示すスミスチャートの例を示す図。
【図７】例示的な実施形態による解凍システムの断面側面図。
【図８】例示的な実施形態による解凍システムの一部の斜視図。
【図９】別の例示的な実施形態による平衡解凍装置の簡略ブロック図。
【図１０】別の例示的な実施形態によるダブルエンド可変インピーダンス整合ネットワークの概略図。
【図１１】別の例示的な実施形態によるダブルエンド可変インピーダンスネットワークの概略図。
【図１２】例示的な実施形態によるダブルエンド可変インピーダンス整合ネットワークモジュールの斜視図。
【図１３】例示的な実施形態によるＲＦモジュールの斜視図。
【図１４】例示的な実施形態による、動的負荷整合を有する解凍システムを動作させる方法のフローチャート。
【図１５】２つの異なる負荷に対する解凍動作による、キャビティ整合設定対ＲＦ信号源整合設定をプロットするチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
主題のより完全な理解は、以下の図面と併せて考慮するとき、詳細な説明および特許請求の範囲を参照することによって導き出され得、図面を通して同様の参照符号は同様の要素を指す。
【００１０】
以下の詳細な説明は、本質的に単なる例示であり、本主題の実施形態またはそのような実施形態の用途および使用を限定することを意図するものではない。本明細書で使用される場合、「例示」および「例」という用語は、「例、事例、または例示としての役割を果たす」ことを意味する。例示または例として本明細書に記載されたいずれの実施態様も、必ずしも他の実施態様よりも好ましいかまたは有利であると解釈されるわけではない。さらに、先行技術分野、背景、または以下の詳細な説明に示された明示または黙示の理論に拘束される意図はない。
【００１１】
本明細書に記載された主題の実施形態は、スタンドアローン機器または他のシステムに組み込まれ得るソリッドステート解凍装置に関する。以下で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」解凍装置と「平衡」装置との両方を含む。例えば、例示的な「不平衡」解凍システムは、キャビティ内に配置された第１の電極と、シングルエンド増幅器構成（１つ以上のトランジスタを含む）と、増幅器構成の出力部と第１の電極との間に結合されたシングルエンドインピーダンス整合ネットワークと、解凍動作がいつ完了したかを検出することができる測定および制御システムとを使用して実現される。対照的に、例示的な「平衡」解凍システムは、キャビティ内に配置された第１および第２の電極と、シングルエンドまたはダブルエンド増幅器構成（１つ以上のトランジスタを含む）と、増幅器構成の出力部と第１および第２の電極との間に結合されたダブルエンドインピーダンス整合ネットワークと、解凍動作がいつ完了したかを検出することができる測定および制御システムとを使用して実現される。様々な実施形態において、インピーダンス整合ネットワークは、増幅器構成とキャビティとの間の整合を改善するために解凍動作中に調整可能な可変インピーダンス整合ネットワークを含む。
【００１２】
概して、「解凍」という用語は、凍結負荷（例えば、食品負荷または他のタイプの負荷）の温度を、負荷がもはや凍結していない温度（例えば、０℃またはそれに近い温度）まで上昇させることを意味する。本明細書で使用する場合、「解凍」という用語は、より広義には、負荷へのＲＦ電力の供給によって負荷（例えば、食品負荷または他のタイプの負荷）の熱エネルギーまたは温度を上昇させるプロセスを意味する。したがって、様々な実施形態において、「解凍動作」は、任意の初期温度（例えば、０℃を上回るまたは下回る任意の初期温度）を有する負荷に対して実行され得、解凍動作は、初期温度よりも高い任意の最終温度（例えば、０℃を上回るまたは下回る最終温度を含む）において停止され得る。そのため、本明細書に記載の「解凍動作」および「解凍システム」は、「熱上昇動作」および「熱上昇システム」と代替的に称され得る。「解凍」という用語は、本発明の適用を、凍結負荷の温度を０℃またはそれに近い温度まで上昇させることしかできない方法またはシステムに限定すると解釈されるべきではない。
【００１３】
図１は、例示的な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、キャビティ３６０，９６０、図３および図９）、制御パネル１２０、１つ以上の無線周波数（ＲＦ）信号源（例えば、ＲＦ信号源３２０，９２０、図３および図９）、電源（例えば、電源３２６，９２６、図３および図９）、第１の電極１７０（例えば、電極３４０，９４０、図３および図９）、第２の電極１７２（例えば、電極９５０、図９）、インピーダンス整合回路（例えば、回路３３４，３７０，９３４，９７２、図３および図９）、電力検出回路（例えば、電力検出回路３３０，９３０、図３および図９）、および、システムコントローラ（例えば、システムコントローラ３１２，９１２、図３および図９）を含む。解凍キャビティ１１０は、上部、底部、側部および背部のキャビティ壁１１１，１１２，１１３，１１４，１１５の内面およびドア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、囲い込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場合、用語「空気キャビティ」は、空気または他の気体を含む、囲い込まれた領域（例えば、解凍キャビティ１１０）を意味し得る。
【００１４】
「不平衡」実施形態によれば、第１の電極１７０は、キャビティ壁（例えば、上部壁１１１）に近接して配置され、第１の電極１７０は、残りのキャビティ壁（例えば、壁１１２〜１１５およびドア１１６）から電気的に絶縁され、残りのキャビティ壁は接地されている。このような構成では、システムは、単純化すればキャパシタとしてモデル化され得、第１の電極１７０が１つの導電性平板（または電極）として機能し、接地されたキャビティ壁（例えば、壁１１２〜１１５）が第２の導電性平板（または電極）として機能し、空気キャビティ（そこに含まれる任意の負荷を含む）が第１および第２の導電性平板間の誘電媒体として機能する。図１には示されていないが、非導電性バリア（例えば、バリア３６２，９６２、図３および図９）もシステム１００に含まれ得、非導電性バリアは、底部キャビティ壁１１２から負荷を電気的および物理的に絶縁するよう機能し得る。図１は、第１の電極１７０が上部壁１１１に近接していることを示しているが、第１の電極１７０は、電極１７２〜１７５によって示されるように、他の壁１１２〜１１５のいずれかに代替的に近接し得る。
【００１５】
「平衡」実施形態によれば、第１の電極１７０は第１のキャビティ壁（例えば、上部壁１１１）に近接して配置され、第２の電極１７２は反対の第２のキャビティ壁（例えば、底部壁１１２）に近接して配置され、第１および第２の電極１７０，１７２は、残りのキャビティ壁（例えば、壁１１３〜１１５およびドア１１６）から電気的に絶縁されている。このような構成では、システムは、単純化すればキャパシタとしてもモデル化され得、第１の電極１７０が１つの導電性平板（または電極）として機能し、第２の電極１７２が第２の導電性平板（または電極）として機能し、空気キャビティ（そこに含まれる任意の負荷を含む）が第１および第２の導電性平板間の誘電媒体として機能する。図１には示されていないが、非導電性バリア（例えば、バリア９１４、図９）もシステム１００に含まれ得、非導電性バリアは、第２の電極１７２および底部キャビティ壁１１２から負荷を電気的および物理的に絶縁するよう機能し得る。図１は、第１の電極１７０が上部壁１１１に近接し、第２の電極１７２が底部壁１１２に近接していることを示しているが、代替的に、第１および第２の電極１７０，１７２は、他の反対の壁に近接し得る（例えば、第１の電極は、壁１１３に近接する電極１７３であり得、第２の電極は、壁１１４に近接する電極１７４であり得る）。
【００１６】
実施形態によると、解凍システム１００の動作中、ユーザ（図示せず）は、解凍キャビティ１１０内に１つ以上の負荷（例えば、食品および／または液体）を配置し得、制御パネル１２０を介して任意選択的に、負荷の特性を指定する入力を提供し得る。例えば、指定された特性は、負荷のおよその重量を含み得る。さらに、指定された負荷特性は、負荷が形成される材料（例えば、肉、パン、液体）を示し得る。代替実施形態では、負荷特性は、負荷パッケージング上のバーコードをスキャンすること、または負荷上のもしくはその中に埋め込まれた無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグからＲＦＩＤ信号を受信することなど、他の何らかの方法で取得され得る。いずれにせよ、後に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、システムコントローラ（例えば、システムコントローラ３１２，９１２、図３および図９）が、システムのインピーダンス整合ネットワークの初期状態を解凍動作の開始時に確立することを可能にし、初期状態は、負荷への最大ＲＦ電力伝達を可能にする最適状態に比較的近いものであり得る。あるいは、解凍動作の開始前に負荷特性が入力または受信されずともよく、システムコントローラがインピーダンス整合ネットワークのデフォルト初期状態を確立し得る。
【００１７】
解凍動作を始めるために、ユーザは制御パネル１２０を介して入力を提供し得る。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、ＲＦ信号源３２０，９２０、図３および図９）にＲＦ信号を、不平衡実施形態では第１の電極１７０へ、または平衡実施形態では第１および第２の電極１７０，１７２の両方へ供給させ、電極は、これに応答して電磁エネルギーを解凍キャビティ１１０へと放射する。電磁エネルギーは、負荷の熱エネルギーを増加させる（すなわち、電磁エネルギーにより負荷が温まる）。
【００１８】
解凍動作中、負荷の熱エネルギーが増加すると、負荷のインピーダンス（ひいては、キャビティ１１０と負荷との総入力インピーダンス）が変化する。インピーダンス変化は、ＲＦエネルギーの負荷への吸収を変化させ、したがって、反射電力の大きさを変える。一実施形態によれば、電力検出回路（例えば、電力検出回路３３０，９３０、図３および図９）は、ＲＦ信号源（例えば、ＲＦ信号源３２０，９２０、図３および図９）と電極１７０，１７２との間の伝送経路（例えば、伝送経路３２８，９２８、図３および図９）に沿った反射電力を連続してまたは周期的に測定する。これらの測定に基づいて、システムコントローラ（例えば、システムコントローラ３１２，９１２、図３および図９）は、以下で詳細に説明するように、解凍動作の完了を検出し得る。さらなる実施形態によれば、インピーダンス整合ネットワークは可変であり、反射電力測定値（または順方向および反射電力測定値の両方）に基づいて、システムコントローラは、解凍動作中にインピーダンス整合ネットワークの状態を変更して、負荷によるＲＦ電力の吸収を増大させ得る。
【００１９】
図１の解凍システム１００は、カウンタートップタイプの機器として具体化されている。さらなる実施形態では、解凍システム１００はまた、電子レンジ調理動作を実行するための構成要素および機能を含み得る。あるいは、解凍システムの構成要素は、他のタイプのシステムまたは機器に組み込まれ得る。例えば、図２は、解凍システム２１０，２２０の他の例示的な実施形態を含む冷蔵庫／冷凍機器２００の斜視図である。より具体的には、解凍システム２１０は、システム２００の冷凍室２１２内に組み込まれて示されており、解凍システム２２０は、システムの冷蔵室２２２内に組み込まれるように示されている。実際の冷蔵庫／冷凍機器は、解凍システム２１０，２２０のうちの１つだけを含む可能性が高いが、両方の実施形態を簡潔に伝えるために、両方とも図２に示されている。
【００２０】
解凍システム１００と同様に、解凍システム２１０，２２０のそれぞれは、解凍キャビティ、制御パネル２１４，２２４、１つ以上のＲＦ信号源（例えば、ＲＦ信号源３２０，９２０、図３および図９）、電源（例えば、電源３２６，９２６、図３および図９）、第１の電極（例えば、電極３４０，９４０、図３および図９）、第２の電極１７２（例えば、格納構造体３６６、電極９５０、図３および図９）、インピーダンス整合回路（例えば、回路３３４，３７０，９３４，９７２、図３および図９）、電力検出回路（例えば、電力検出回路３３０，９３０、図３および図９）、および、システムコントローラ（例えば、システムコントローラ３１２，９１２、図３および図９）を含む。例えば、解凍キャビティは、引き出しの底部、側部、前部および背部壁の内面、および引き出しがその下で摺動する固定棚２１６，２２６の内部上面によって画定され得る。引き出しを棚の下で完全に摺動させた状態で、引き出しと棚とが、囲い込まれた空気キャビティとしてキャビティを画定する。解凍システム２１０，２２０の構成要素および機能は、様々な実施形態において、解凍システム１００の構成要素および機能と実質的に同じであり得る。
【００２１】
さらに、実施形態によれば、解凍システム２１０，２２０のそれぞれは、システム２１０，２２０が配置されている冷凍または冷蔵室２１２，２２２とそれぞれ十分な熱的連通を有し得る。このような実施形態では、解凍動作の完了後、負荷がシステム２１０，２２０から取り外されるまで、負荷を安全な温度（すなわち、食品の腐敗が遅れる温度）に維持し得る。より具体的には、冷凍庫ベースの解凍システム２１０による解凍動作の完了時に、解凍された負荷が収容されているキャビティは冷凍室２１２と熱的に連通し得、負荷がキャビティから速やかに除去されなければ、負荷は再冷凍され得る。同様に、冷蔵庫ベースの解凍システム２２０による解凍動作の完了時に、解凍された負荷が収容されているキャビティは冷蔵室２２２と熱的に連通し得、負荷がキャビティから速やかに除去されなければ、負荷は冷蔵室２２２内の温度で解凍状態に維持され得る。
【００２２】
当業者であれば、本明細書の記載に基づいて、解凍システムの実施形態を、他の構成を有するシステムまたは機器にもまた組み込み得ることを理解するであろう。したがって、スタンドアローン機器、電子レンジ機器、冷凍庫および冷蔵庫における解凍システムの上述の実施態様は、これらのタイプのシステムのみに実施形態を使用することを限定することを意味するものではない。
【００２３】
解凍システム１００，２００は、それらの構成要素が互いに対して特定の相対的な向きで示されているが、様々な構成要素が異なる方向にも向けられ得ることを理解されたい。さらに、様々な構成要素の物理的構成が異なり得る。例えば、制御パネル１２０，２１４，２２４は、より多くの、より少ない、もしくは異なるユーザインタフェース要素を有し得、および／または、ユーザインタフェース要素が異なって配置され得る。さらに、実質的に立方体の解凍キャビティ１１０が図１に示されているが、解凍キャビティは、他の実施形態で異なる形状（例えば、円筒状など）を有し得ることを理解されたい。さらに、解凍システム１００，２１０，２２０は、図１および図２に具体的に示されていない追加の構成要素（例えば、ファン、固定または回転平板、トレイ、電気コードなど）を含み得る。
【００２４】
図３は、例示的な実施形態による、不平衡解凍システム３００（例えば、解凍システム１００，２１０，２２０、図１および図２）の簡略ブロック図である。解凍システム３００は、一実施形態では、ＲＦサブシステム３１０、解凍キャビティ３６０、ユーザインタフェース３８０、システムコントローラ３１２、ＲＦ信号源３２０、電源およびバイアス回路３２６、可変インピーダンス整合ネットワーク３７０、電極３４０、格納構造体３６６、および電力検出回路３３０を含む。さらに、他の実施形態では、解凍システム３００は、温度センサ、赤外線（ＩＲ）センサおよび／または重量センサ３９０を含み得るが、これらのセンサ構成要素のいくつかもしくはすべては除外され得る。図３は、解説および説明を容易にするための解凍システム３００の簡略化された表現であること、実際の実施形態は、追加の機能および特徴を提供するための他のデバイスおよび構成要素を含み得ること、ならびに／または、解凍システム３００は、より大きな電気システムの一部であり得ることが理解されるであろう。
【００２５】
ユーザインタフェース３８０は、例えば、ユーザが解凍動作のためのパラメータ（例えば、解凍されるべき負荷の特性など）に関する入力をシステムに提供することを可能にする制御パネル（例えば、制御パネル１２０，２１４，２２４、図１および図２）、開始および取消ボタン、機械的制御（例えば、ドア／引き出しオープンラッチ）などに対応し得る。さらに、ユーザインタフェースは、解凍動作の状態を示すユーザ知覚可能な出力（例えば、カウントダウンタイマ、解凍動作の進行または完了を示す可視表示、および／または解凍動作の完了を示す可聴トーン）ならびに他の情報を提供するように構成され得る。
【００２６】
解凍システム３００のいくつかの実施形態は、温度センサ、ＩＲセンサおよび／または重量センサ３９０を含み得る。温度センサおよび／またはＩＲセンサは、解凍動作中に負荷３６４の温度を感知できるようにする位置に配置され得る。システムコントローラ３１２に供給されると、温度情報は、システムコントローラ３１２が、ＲＦ信号源３２０によって供給されるＲＦ信号の電力を（例えば、電源およびバイアス回路３２６によって供給されるバイアスおよび／または供給電圧を制御することによって）変更し、可変インピーダンス整合ネットワーク３７０の状態を調整し、および／または、解凍動作をいつ終了すべきかを決定することを可能にする。重量センサは、負荷３６４の下に配置され、負荷３６４の重量の推定値をシステムコントローラ３１２に提供するように構成される。システムコントローラ３１２は、例えば、ＲＦ信号源３２０によって供給されるＲＦ信号の所望の電力レベルを決定するために、可変インピーダンス整合ネットワーク３７０の初期設定を決定するために、および／または、解凍動作のおよその持続時間を決定するために、この情報を使用し得る。
【００２７】
ＲＦサブシステム３１０は、一実施形態では、システムコントローラ３１２、ＲＦ信号源３２０、第１のインピーダンス整合回路３３４（本明細書では「第１の整合回路」）、電源およびバイアス回路３２６、および、電力検出回路３３０を含む。システムコントローラ３１２は、１つ以上の汎用または専用プロセッサ（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）など）、揮発性および／または不揮発性メモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュ、様々なレジスタなど）、１つ以上の通信バス、ならびに他の構成要素を含み得る。一実施形態によれば、システムコントローラ３１２は、ユーザインタフェース３８０、ＲＦ信号源３２０、可変インピーダンス整合ネットワーク３７０、電力検出回路３３０およびセンサ３９０（含まれる場合）に結合される。システムコントローラ３１２は、ユーザインタフェース３８０を介して受信したユーザ入力を示す信号を受信し、電力検出回路３３０からのＲＦ信号反射電力（および場合によってはＲＦ信号順方向電力）を示す信号を受信するように構成される。受信信号および測定値に応じて、より詳細に下記に説明されるように、システムコントローラ３１２は、電源およびバイアス回路３２６とＲＦ信号源３２０のＲＦ信号発生器３２２とに制御信号を提供する。さらに、システムコントローラ３１２は、制御信号を可変インピーダンス整合ネットワーク３７０に提供し、これは、ネットワーク３７０にその状態または構成を変更させる。
【００２８】
解凍キャビティ３６０は、解凍されるべき負荷３６４がその中に配置され得る空気キャビティによって分離された第１および第２の平行平板電極を有する容量性解凍構成を含む。例えば、第１の電極３４０を空気キャビティの上方に配置し得、第２の電極を格納構造体３６６の一部によって提供し得る。より具体的には、格納構造体３６６は、底部、上部および側部壁を含み得、その内面はキャビティ３６０（例えば、キャビティ１１０、図１）を画定する。一実施形態によれば、キャビティ３６０は、解凍動作中にキャビティ３６０内に導入される電磁エネルギーを収容するように（例えば、図１のドア１１６で、または図２の棚２１６，２２６の下に閉じられた引き出しを摺動させることによって）封止され得る。システム３００は、解凍動作中に封止が無傷であることを確実にする１つ以上のインターロック機構を含み得る。封止が破られたことを１つ以上のインターロック機構が示す場合、システムコントローラ３１２は、解凍動作を停止し得る。一実施形態によれば、格納構造体３６６は、少なくとも部分的に導電性材料から形成され、格納構造体の導電性部分は接地され得る。あるいは、キャビティ３６０の底面に対応する格納構造体３６６の少なくとも一部は、導電性材料から形成され、接地され得る。いずれにせよ、格納構造体３６６（または、少なくとも、第１の電極３４０と平行な格納構造体３６６の部分）は、容量性解凍構成の第２の電極として機能する。負荷３６４とキャビティ３６０の接地された底面との間の直接接触を避けるために、キャビティ３６０の底面上に非導電性バリア３６２を配置し得る。
【００２９】
本質的に、解凍キャビティ３６０は、解凍されるべき負荷３６４がその中に配置され得る空気キャビティによって分離された第１および第２の平行平板電極３４０，３６６を有する容量性解凍構成を含む。第１の電極３４０は、格納構造体３６６内に配置され、電極３４０と格納構造体３６６の反対の面（例えば、第２の電極として機能する底面）との間に距離３５２を画定し、距離３５２は、一実施形態では、キャビティ３６０をサブ共振キャビティとする。
【００３０】
様々な実施形態では、距離３５２は約０．１０メートル〜約１．０メートルの範囲にあるが、距離はより小さくても大きくてもよい。一実施形態によれば、距離３５２は、ＲＦサブシステム３１０によって生成されるＲＦ信号の１波長未満である。言い換えれば、上述したように、キャビティ３６０は、サブ共振キャビティである。いくつかの実施形態では、距離３５２は、ＲＦ信号の１波長の約半分未満である。他の実施形態では、距離３５２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では、距離３５２は、ＲＦ信号の１波長の約１／８未満である。さらに他の実施形態では、距離３５２は、ＲＦ信号の１波長の約１／５０未満である。さらに他の実施形態では、距離３５２は、ＲＦ信号の１波長の約１／１００未満である。
【００３１】
概して、より低い動作周波数（例えば、１０ＭＨｚと１００ＭＨｚとの間の周波数）用に設計されたシステム３００は、１波長のより小さな部分である距離３５２を有するように設計され得る。例えば、システム３００が約１０ＭＨｚ（約３０メートルの波長に対応）の動作周波数を有するＲＦ信号を生成するように設計され、距離３５２が約０．５メートルに選択される場合、距離３５２はＲＦ信号の１波長の約６０分の１である。逆に、システム３００が約３００ＭＨｚ（約１メートルの波長に対応）の動作周波数に対して設計され、距離３５２が約０．５メートルに選択される場合、距離３５２はＲＦ信号の１波長の約半分である。
【００３２】
動作周波数および電極３４０と格納構造体３６６との間の距離３５２が選択されてサブ共振内部キャビティ３６０を画定すると、第１の電極３４０および格納構造体３６６は容量結合される。より具体的には、第１の電極３４０は、キャパシタの第１の平板と類似し得、格納構造体３６６は、キャパシタの第２の平板と類似し得、負荷３６４、バリア３６２、およびキャビティ３６０内の空気は、キャパシタの誘電体に類似し得る。したがって、第１の電極３４０は、本明細書では代替的に「アノード」と称され得、格納構造体３６６は、本明細書では代替的に「カソード」と称され得る。
【００３３】
本質的に、第１の電極３４０と格納構造体３６６とに掛かる電圧は、キャビティ３６０内の負荷３６４を加熱する。様々な実施形態によれば、ＲＦサブシステム３１０は、ＲＦ信号を発生させて、電極３４０と格納構造体３６６との間の電圧を約９０ボルト〜約３０００ボルトの範囲で、一実施形態では約３０００ボルト〜約１００００ボルトの範囲で生成するように構成されるが、別の実施形態では、システムは、電極３４０と格納構造体３６６との間により低いまたはより高い電圧を生成するように構成され得る。
【００３４】
第１の電極３４０は、一実施形態では、第１の整合回路３３４、可変インピーダンス整合ネットワーク３７０および導電性伝送経路を介してＲＦ信号源３２０に電気的に結合される。第１の整合回路３３４は、ＲＦ信号源３２０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、または他の何らかの値）へのインピーダンス変換を実行するように構成される。一実施形態によれば、導電性伝送経路は、直列に接続された複数の導体３２８−１，３２８−２，３２８−３を含み、まとめて伝送経路３２８と称される。一実施形態によれば、導電性伝送経路３２８は、不平衡ＲＦ信号（すなわち、接地に対して参照される単一のＲＦ信号）を伝達するように構成された「不平衡」経路である。いくつかの実施形態では、１つ以上のコネクタ（図示しないが、それぞれ雄型および雌型コネクタ部分を有する）が伝送経路３２８に沿って電気的に結合され得、伝送経路３２８のコネクタ間の部分が同軸ケーブルまたは他の適切なコネクタを備え得る。このような接続を図９に示し、後に説明する（例えば、コネクタ９３６，９３８と、コネクタ９３６，９３８間の同軸ケーブルなどの導体９２８−３とを含む）。
【００３５】
後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３７０は、（例えば、約１０００オーム〜約４０００オームまたはそれ以上などの数百または数千オームのオーダで）負荷３６４によって修正されるように上記の中間インピーダンスから解凍キャビティ３２０の入力インピーダンスへのインピーダンス変換を実行するように構成される。一実施形態では、可変インピーダンス整合ネットワーク３７０は、受動構成要素（例えば、インダクタ、キャパシタ、抵抗器）のネットワークを含む。より具体的な実施形態によれば、可変インピーダンス整合ネットワーク３７０は、複数の固定値集中定数インダクタ（例えば、インダクタ４１２〜４１４，７１２〜７１４，８１２〜８１４、図４、図７および図８）を含み、これらはキャビティ３６０内に配置されて第１の電極３４０に電気的に結合される。さらに、可変インピーダンス整合ネットワーク３７０は、複数の可変インダクタンスネットワーク（例えば、ネットワーク４１０，４１１，５００、図４および図５）を含み、これらは、キャビティ３６０内または外に位置し得る。可変インダクタンスネットワークの各々によって提供されるインダクタンス値は、後により詳細に説明されるように、システムコントローラ３１２からの制御信号を使用して確立される。いずれにしても、可変インピーダンス整合ネットワーク３７０の状態を解凍動作中に変化させて常に変化するキャビティ入力インピーダンスを動的に整合させることにより、負荷３６４によって吸収されるＲＦ電力の量を、解凍動作中の負荷インピーダンス変化にもかかわらず高いレベルに維持し得る。
【００３６】
一実施形態によれば、ＲＦ信号源３２６は、ＲＦ信号発生器３２２と、（例えば、１つ以上の電力増幅器段３２４，３２５を含む）電力増幅器とを含む。接続３１４を介してシステムコントローラ３１２によって提供される制御信号に応答して、ＲＦ信号発生器３２２は、ＩＳＭ（産業、科学および医療用）帯域の周波数を有する発振電気信号を生成するように構成されるが、システムは、他の周波数帯域での動作もサポートするように修正されることも可能である。ＲＦ信号発生器３２２は、様々な実施形態において、異なる電力レベルおよび／または異なる周波数の発振信号を生成するように制御され得る。例えば、ＲＦ信号発生器３２２は、約１０．０メガヘルツ（ＭＨｚ）〜約１００ＭＨｚおよび／または約１００ＭＨｚ〜約３．０ギガヘルツ（ＧＨｚ）の範囲で発振する信号を生成し得る。いくつかの望ましい周波数は、例えば、１３．５６ＭＨｚ（±５％）、２７．１２５ＭＨｚ（±５％）、４０．６８ＭＨｚ（±５％）、および２．４５ＧＨｚ（±５％）であり得る。特定の一実施形態では、例えば、ＲＦ信号発生器３２２は、約４０．６６ＭＨｚ〜約４０．７０ＭＨｚの範囲で、約１０デシベル（ｄＢ）〜約１５ｄＢの範囲の電力レベルで発振する信号を生成し得る。あるいは、発振周波数および／または電力レベルがより低くても高くてもよい。
【００３７】
図３の実施形態では、電力増幅器は、ドライバ増幅器段３２４および最終増幅器段３２５を含む。電力増幅器は、ＲＦ信号発生器３２２から発振信号を受信し、その信号を増幅して、電力増幅器の出力で実質的により高い電力の信号を生成するように構成される。例えば、出力信号は、約１００ワット〜約４００ワットまたはそれ以上の範囲の電力レベルを有し得る。電力増幅器によって適用される利得は、電源およびバイアス回路３２６によって各増幅器段３２４，３２５に提供されるゲートバイアス電圧および／またはドレイン供給電圧を使用して制御され得る。より具体的には、電源およびバイアス回路３２６は、バイアスおよび供給電圧を、システムコントローラ３１２から受信した制御信号に従って、各ＲＦ増幅器段３２４，３２５に提供する。
【００３８】
一実施形態では、各増幅器段３２４，３２５は、入力端子（例えば、ゲートまたは制御端子）および２つの電流搬送端子（たとえば、ソースおよびドレイン端子）を有する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）などのパワートランジスタとして実装される。インピーダンス整合回路（図示せず）は、様々な実施形態において、ドライバ増幅器段３２４の入力（例えばゲート）、ドライバと最終増幅器段３２５との間、および／または、最終増幅器段３２５の出力（例えば、ドレイン端子）に結合され得る。一実施形態では、増幅器段３２４，３２５の各トランジスタは、横方向拡散金属酸化物半導体ＦＥＴ（ＬＤＭＯＳＦＥＴ）トランジスタを含む。しかしながら、トランジスタはいかなる特定の半導体技術にも限定されるものではなく、他の実施形態では、各トランジスタは、窒化ガリウム（ＧａＮ）トランジスタ、別のタイプのＭＯＳＦＥＴトランジスタ、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、または別の半導体技術を利用したトランジスタとして実現され得ることに留意されたい。
【００３９】
図３では、電力増幅器構成は、他の回路構成要素に特定の態様で結合された２つの増幅器段３２４，３２５を含むように示されている。他の実施形態では、電力増幅器構成は、他の増幅器トポロジーを含み得、および／または、増幅器構成は（例えば、図９の増幅器９２４の実施形態に示すように）１つの増幅器段のみ、または、３つ以上の増幅器段を含み得る。例えば、電力増幅器構成は、シングルエンド増幅器、ドハティ増幅器、スイッチモード電力増幅器（ＳＭＰＡ）、または別のタイプの増幅器の様々な実施形態を含み得る。
【００４０】
解凍キャビティ３６０および解凍キャビティ３６０内に配置された任意の負荷３６４（例えば、食品、液体など）は、第１の電極３４０によってキャビティ３６０内に放射される電磁エネルギー（またはＲＦ電力）についての累積負荷を提示する。より具体的には、キャビティ３６０および負荷３６４は、本明細書では「キャビティ入力インピーダンス」と称される、システムへのインピーダンスを提示する。キャビティ入力インピーダンスは、解凍動作中に、負荷３６４の温度が上昇するにつれて変化する。キャビティ入力インピーダンスは、ＲＦ信号源３２０と電極３４０との間の導電性伝送経路３２８に沿った反射信号電力の大きさに直接的な影響を及ぼす。ほとんどの場合、キャビティ３６０内に伝達される信号電力の大きさを最大にすること、および／または、導電性伝送経路３２８に沿った反射対順方向信号電力比を最小にすることが望ましい。
【００４１】
ＲＦ信号発生器３２０の出力インピーダンスをチャンバ入力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、一実施形態では、第１の整合回路３３４が伝送経路３２８に沿って電気的に結合される。第１の整合回路３３４は、様々な構成のうちの任意のものを有し得る。一実施形態によれば、第１の整合回路３３４は、固定構成要素（すなわち、可変ではない構成要素値を有する構成要素）を含むが、他の実施形態では、第１の整合回路３３４は、１つ以上の可変構成要素を含み得る。例えば、第１の整合回路３３４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）ネットワーク、直列インダクタンスネットワーク、シャントインダクタンスネットワーク、または、バンドパス、ハイパスおよびローパス回路の組み合わせから選択される、任意の１つ以上の回路を含み得る。本質的に、固定整合回路３３４は、ＲＦ信号発生器３２０の出力インピーダンスとチャンバ入力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させるように構成される。
【００４２】
図１５に関連して後に説明するように、食品負荷が凍結状態から解凍状態に移行するにつれて、多くのタイプの食品負荷のインピーダンスが、温度に関して多少予測可能な方法で変化する。一実施形態によれば、電力検出回路３３０からの反射電力測定値（およびいくつかの実施形態では順方向電力測定値）に基づいて、システムコントローラ３１２は、負荷３６４が０℃に近づいていることをキャビティ入力インピーダンスの変化率が示している場合に解凍動作中の時点を識別するように構成され、０℃にて、システムコントローラ３１２は、解凍動作を終了し得る。
【００４３】
一実施形態によれば、電力検出回路３３０は、ＲＦ信号源３２０の出力と電極３４０との間の伝送経路３２８に沿って結合される。特定の実施形態では、電力検出回路３３０は、ＲＦサブシステム３１０の一部を形成し、一実施形態では、第１の整合回路３３４の出力と可変インピーダンス整合ネットワーク３７０への入力との間の導体３２８−２に結合される。代替実施形態では、電力検出回路３３０は、ＲＦ信号源３２０の出力と第１の整合回路３３４への入力との間の伝送経路３２８の部分３２８−１、または可変インピーダンス整合ネットワーク３７０の出力と第１の電極３４０との間の伝送経路３２８の部分３２８−３に結合され得る。
【００４４】
どこに結合されようとも、電力検出回路３３０は、ＲＦ信号源３２０と電極３４０との間の伝送経路３２８に沿って移動する反射信号（すなわち、電極３４０からＲＦ信号源３２０に向かう方向に移動する反射ＲＦ信号）の電力を監視、測定、または別様に検出するように構成されている。いくつかの実施形態では、電力検出回路３３０はまた、ＲＦ信号源３２０と電極３４０との間の伝送経路３２８に沿って移動する順方向信号（すなわち、ＲＦ信号源３２０から電極３４０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に構成されている。接続３３２を介して、電力検出回路３３０は、システムコントローラ３１２への反射信号電力（およびいくつかの実施形態では順方向信号電力）の大きさを伝達する信号をシステムコントローラ３１２に供給する。順方向および反射信号電力の両方の大きさを伝達する実施形態では、システムコントローラ３１２は、反射対順方向信号電力比またはＳ１１パラメータを計算し得る。以下でより詳細に説明するように、反射信号電力の大きさが反射信号電力閾値を超えるとき、または、反射対順方向信号電力比がＳ１１パラメータ閾値を超えるとき、これは、システム３００がキャビティ入力インピーダンスと適切に整合していないこと、および、キャビティ３６０内の負荷３６４によるエネルギー吸収が最適に達していないことを示す。そのような状況では、システムコントローラ３１２は、可変整合ネットワーク３７０の状態を変更するプロセスを、反射信号電力またはＳ１１パラメータを所望のレベルに向かうようにまたはそれ未満（例えば、反射信号電力閾値および／または反射対順方向信号電力比閾値未満）となるよう駆動するように編成し、これにより、許容可能な整合を再確立し、負荷３６４による、より最適なエネルギー吸収を容易にする。
【００４５】
より具体的には、システムコントローラ３１２は、制御経路３１６を介して可変整合回路３７０に制御信号を提供し得、これにより、可変整合回路３７０に、回路内の１つ以上の構成要素の誘導性、容量性および／または抵抗性値を変化させ、したがって、回路３７０により提供されるインピーダンス変換を調整する。可変整合回路３７０の構成を調整することにより、望ましくは反射信号電力の大きさを減少させ、これは、Ｓ１１パラメータの大きさを減少させ、負荷３６４によって吸収される電力を増加させることに対応する。
【００４６】
上述したように、可変インピーダンス整合ネットワーク３７０は、解凍キャビティ３６０と負荷３６４との入力インピーダンスを整合させ、可能な限り、負荷３６４へのＲＦ電力伝達を最大にするために使用される。解凍キャビティ３６０と負荷３６４との初期インピーダンスは、解凍動作の開始時に正確に知られていない場合がある。さらに、負荷３６４のインピーダンスは、負荷３６４が温まるにつれて解凍動作中に変化する。一実施形態によれば、システムコントローラ３１２は、可変インピーダンス整合ネットワーク３７０に制御信号を提供し得、これにより、可変インピーダンス整合ネットワーク３７０の状態を修正させる。これにより、システムコントローラ３１２は、比較的低い反射電力対順方向電力比、したがって、負荷３６４によるＲＦ電力の比較的高い吸収を有する解凍動作の開始時に、可変インピーダンス整合ネットワーク３７０の初期状態を確立することができる。さらに、これにより、システムコントローラ３１２が可変インピーダンス整合ネットワーク３７０の状態を修正することができ、よって、負荷３６４のインピーダンスの変化にもかかわらず、解凍動作の間、適切な整合が維持され得る。
【００４７】
可変整合ネットワーク３７０は、様々な構成のうちの任意のものを有し得る。例えば、ネットワーク３７０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）ネットワーク、インダクタンスのみのネットワーク、キャパシタンスのみのネットワーク、またはバンドパス、ハイパスおよびローパス回路の組み合わせから選択される、任意の１つ以上の回路を含み得る。一実施形態では、可変整合ネットワーク３７０は、シングルエンドネットワーク（例えば、ネットワーク４００、図４）を含む。可変整合ネットワーク３７０によって提供されるインダクタンス、キャパシタンスおよび／または抵抗値は、一方でネットワーク３７０によって提供されるインピーダンス変換に影響を及ぼしつつ、以下でより詳細に説明されるように、システムコントローラ３１２からの制御信号を使用して確立される。いずれにしても、キャビティ３６０およびキャビティ３６０内の負荷３６４の常に変化するインピーダンスを動的に整合させるために、解凍動作中に可変整合ネットワーク３７０の状態を変更することにより、システム効率は、解凍動作の間、高レベルに維持され得る。
【００４８】
可変整合ネットワーク３７０は、様々な回路構成のうちの任意のものを有し得、そのような構成の非限定的な例を図４および図５に示す。一実施形態によれば、可変インピーダンス整合ネットワーク３７０は、受動構成要素のシングルエンドネットワーク、より具体的には、固定値インダクタ（例えば、集中定数誘導性構成要素）および可変インダクタ（または可変インダクタンスネットワーク）を含み得る。本明細書で使用される場合、用語「インダクタ」は、他のタイプの構成要素（例えば、抵抗器またはキャパシタ）を介在させることなく互いに電気的に結合されたディスクリートインダクタまたは誘導性構成要素のセットを意味する。
【００４９】
図４は、例示的な実施形態による、シングルエンド可変インピーダンス整合ネットワーク４００（例えば、可変インピーダンス整合ネットワーク３７０、図３）の概略図である。以下でより詳細に説明するように、可変インピーダンス整合ネットワーク３７０は、本質的に、２つの部分、すなわち、ＲＦ信号源（または最終段電力増幅器）を整合させる１つの部分と、キャビティおよび負荷を整合させる別の部分とを有する。
【００５０】
可変インピーダンス整合ネットワーク４００は、一実施形態によれば、入力ノード４０２、出力ノード４０４、第１および第２の可変インダクタンスネットワーク４１０，４１１、および複数の固定値インダクタ４１２〜４１５を含む。解凍システム（例えば、システム３００、図３）に組み込まれると、入力ノード４０２は、ＲＦ信号源（例えば、ＲＦ信号源３２０、図３）の出力に電気的に結合され、出力ノード４０４は、解凍キャビティ（例えば、解凍キャビティ３６０、図３）内の電極（例えば、第１の電極３４０、図３）に電気的に結合される。
【００５１】
入力および出力ノード４０２，４０４間に、一実施形態において、可変インピーダンス整合ネットワーク４００は、第１および第２の直列結合集中定数インダクタ４１２，４１４を含む。第１および第２の集中定数インダクタ４１２，４１４は、一実施形態において、比較的低い周波数（例えば、約４．６６ＭＨｚ〜約４．６８ＭＨｚ）および高い電力（例えば、５０ワット（Ｗ）〜約５００Ｗ）での動作に対して設計され得るので、サイズおよびインダクタンス値の両方が比較的大きい。例えば、インダクタ４１２，４１４は、約２００ナノヘンリー（ｎＨ）〜約６００ｎＨの範囲の値を有し得るが、他の実施形態では、それらの値がより低くてもおよび／またはより高くてもよい。
【００５２】
第１の可変インダクタンスネットワーク４１０は、入力ノード４０２と接地基準端子（例えば、接地格納構造体３６６、図３）との間に結合された第１のシャント誘導性ネットワークである。一実施形態によれば、第１の可変インダクタンスネットワーク４１０は、第１の整合回路（例えば、回路３３４、図３）によって修正されたようにＲＦ信号源（例えば、ＲＦ信号源３２０、図３）のインピーダンスを整合するように、またはより具体的には、第１の整合回路３３４（例えば、回路３３４、図３）によって修正されたように最終段の電力増幅器（例えば、増幅器３２５、図３）のインピーダンスを整合するように構成可能である。したがって、第１の可変インダクタンスネットワーク４１０は、可変インピーダンス整合ネットワーク４００の「電力増幅器整合部分」と称され得る。一実施形態によれば、かつ、図５に関連してより詳細に説明するように、第１の可変インダクタンスネットワーク４１０は、約１０ｎＨ〜約４００ｎＨの範囲のインダクタンスを提供するように選択的に共に結合され得る誘導性構成要素のネットワークを含むが、その範囲は、より低いまたはより高いインダクタンス値にまで拡張され得る。
【００５３】
対照的に、可変インピーダンス整合ネットワーク４００の「キャビティ整合部分」は、第１および第２の集中定数インダクタ４１２，４１４間のノード４２２と接地基準端子との間に結合された第２のシャント誘導性ネットワーク４１６によって提供される。一実施形態によれば、第２のシャント誘導性ネットワーク４１６は、直列結合された第３の集中定数インダクタ４１３と第２の可変インダクタンスネットワーク４１１とを含み、第３の集中定数インダクタ４１３と第２の可変インダクタンスネットワーク４１１との間に中間ノード４２２を有する。第２の可変インダクタンスネットワーク４１１の状態は、複数のインダクタンス値を提供するように変更され得るため、第２のシャント誘導性ネットワーク４１６は、キャビティと負荷（例えば、キャビティ３６０と負荷３６４、図３）とのインピーダンスを最適に整合するように構成可能である。例えば、インダクタ４１３は、約４００ｎＨ〜約８００ｎＨの範囲の値を有し得るが、他の実施形態では、その値はより低くてもおよび／またはより高くてもよい。一実施形態によれば、かつ、図５に関連してより詳細に説明するように、第２の可変インダクタンスネットワーク４１１は、約５０ｎＨ〜約８００ｎＨの範囲のインダクタンスを提供するために選択的に共に結合され得る誘導性構成要素のネットワークを含むが、その範囲は、より低いまたはより高いインダクタンス値にまで拡張され得る。
【００５４】
最後に、可変インピーダンス整合ネットワーク４００は、出力ノード４０４と接地基準端子との間に結合された第４の集中定数インダクタ４１５を含む。例えば、インダクタ４１５は、約４００ｎＨ〜約８００ｎＨの範囲の値を有し得るが、他の実施形態では、その値がより低くてもおよび／またはより高くてもよい。
【００５５】
図７および図８に関連してより詳細に説明するように、集中定数インダクタ４１２〜４１５のセット４３０は、キャビティ（例えば、キャビティ３６０、図３）内に、または少なくとも格納構造体（例えば、格納構造体３６６、図３）の閉じ込め部内に物理的に配置され得る。これにより、集中定数インダクタ４１２〜４１５によって生成された放射を、周囲環境へと放射するのではなく、システム内に安全に格納することが可能になる。対照的に、可変インダクタンスネットワーク４１０，４１１は、様々な実施形態において、キャビティまたは格納構造体内に格納されてもされなくてもよい。
【００５６】
一実施形態によれば、図４の可変インピーダンス整合ネットワーク４００の実施形態は、解凍キャビティ３６０と負荷３６４との入力インピーダンスの整合を提供するために「インダクタだけ」を含む。したがって、ネットワーク４００は、「インダクタのみ」の整合ネットワークと考えられ得る。本明細書で使用される場合、可変インピーダンス整合ネットワークの構成要素を記述するとき、「インダクタだけ」または「インダクタのみ」という語句は、ネットワークが有意な抵抗値を有するディスクリート抵抗器または有意なキャパシタンス値を有するディスクリートキャパシタを含まないことを意味する。いくつかの場合、整合ネットワークの構成要素間の導電性伝送線路は最小の抵抗を有し得、および／または、最小の寄生容量がネットワーク内に存在し得る。このような最小抵抗および／または最小寄生容量は、「インダクタのみ」のネットワークの実施形態を、抵抗および／またはキャパシタも含む整合ネットワークに変換するものとして解釈されるべきではない。しかしながら、当業者であれば、可変インピーダンス整合ネットワークの他の実施形態が、異なる構成のインダクタのみの整合ネットワークと、ディスクリートインダクタ、ディスクリートキャパシタおよび／またはディスクリート抵抗の組み合わせを含む整合ネットワークとを含み得ることを理解するであろう。図６との関連でより詳細に説明するように、「インダクタのみ」の整合ネットワークは、代替的に、単独でまたは主に誘導性構成要素を使用して容量性負荷のインピーダンス整合を可能にする整合ネットワークとして定義され得る。
【００５７】
図５は、例示的な実施形態による、可変インピーダンス整合ネットワーク（例えば、可変インダクタンスネットワーク４１０および／または４１１、図４）に組み込まれ得る可変インダクタンスネットワーク５００の概略図である。ネットワーク５００は、入力ノード５３０と、出力ノード５３２と、入力および出力ノード５３０，５２３間に互いに直列に結合された複数のＮ個のディスクリートインダクタ５０１〜５０４とを含み、Ｎは２〜１０またはそれ以上の整数であり得る。さらに、ネットワーク５００は、複数のＮ個のバイパススイッチ５１１〜５１４を含み、各スイッチ５１１〜５１４は、インダクタ５０１〜５０４のうちの１つの端子にわたって並列に結合される。スイッチ５１１〜５１４は、例えば、トランジスタ、機械的リレー、または機械的スイッチとして実装され得る。各スイッチ５１１〜５１４の導電状態（すなわち、開または閉）は、システムコントローラ（例えば、システムコントローラ３１２、図３）からの制御信号５２１〜５２４によって制御される。
【００５８】
各並列インダクタ／スイッチの組み合わせに対して、その対応するスイッチが開いた状態または非導通状態にあるとき、実質的にすべての電流がインダクタを通って流れ、スイッチが閉じた状態または導通状態にあるとき、実質的にすべての電流がスイッチを流れる。例えば、図５に示すように、すべてのスイッチ５１１〜５１４が開いている場合、入力および出力ノード５３０，５３２間に流れる実質的にすべての電流は、一連のインダクタ５０１〜５０４を流れる。この構成は、ネットワーク５００の最大インダクタンス状態（すなわち、入力および出力ノード５３０，５３２間に最大インダクタンス値が存在するネットワーク５００の状態）を表す。反対に、すべてのスイッチ５１１〜５１４が閉じられると、入力および出力ノード５３０，５３２間に流れる実質的にすべての電流がインダクタ５０１〜５０４をバイパスし、代わりに、スイッチ５１１〜５１４、および、ノード５３０，５３２とスイッチ５１１〜５１４との間の導電性相互接続を通って流れる。この構成は、ネットワーク５００の最小インダクタンス状態（すなわち、入力および出力ノード５３０，５３２間に最小インダクタンス値が存在するネットワーク５００の状態）を表す。理想的には、最小インダクタンス値はゼロに近いインダクタンスであろう。しかしながら、実際には、スイッチ５１１〜５１４の累積インダクタンス、および、ノード５３０，５３２とスイッチ５１１〜５１４との間の導電性相互接続に起因して、最小インダクタンス状態に「トレース」インダクタンスが存在する。例えば、最小インダクタンス状態では、可変インダクタンスネットワーク５００のトレースインダクタンスは約１０ｎＨ〜約５０ｎＨの範囲にあり得るが、トレースインダクタンスはより小さくても大きくてもよい。より大きな、より小さな、または実質的に同様のトレースインダクタンスもまた、他のネットワーク状態のそれぞれに固有であり得、所与のネットワーク状態に対するトレースインダクタンスは、主にネットワーク５００を介して電流が運ばれる導体およびスイッチのシーケンスのインダクタンスの合計である。
【００５９】
すべてのスイッチ５１１〜５１４が開いている最大インダクタンス状態から開始して、システムコントローラは、インダクタ５０１〜５０４の対応する組み合わせをバイパスすることにより、ネットワーク５００のインダクタンスを減少させるために、スイッチ５１１〜５１４の任意の組み合わせを閉じることになる制御信号５２１〜５２４を提供し得る。一実施形態では、各インダクタ５０１〜５０４は、本明細書ではＩの正規化値と称される、実質的に同じインダクタンス値を有する。例えば、各インダクタ５０１〜５０４は、約１０ｎＨ〜約２００ｎＨの範囲の値、または他の何らかの値を有し得る。このような実施形態では、ネットワーク５００の最大インダクタンス値（すなわち、すべてのスイッチ５１１〜５１４が開いた状態にあるとき）は、約Ｎ×Ｉに、最大インダクタンス状態にあるときにネットワーク５００に存在し得る任意のトレースインダクタンスを加えたものになるであろう。任意のｎ個のスイッチが閉じた状態にあるとき、ネットワーク５００のインダクタンス値は約（Ｎ−ｎ）×Ｉ（およびトレースインダクタンス）であろう。そのような実施形態では、ネットワーク５００の状態は、Ｎ＋１個のインダクタンス値のいずれかを有するように構成され得る。
【００６０】
代替実施形態では、インダクタ５０１〜５０４は、互いに異なる値を有し得る。例えば、入力ノード５３０から出力ノード５３２に向かって移動する場合、第１のインダクタ５０１は、Ｉの正規化インダクタンス値を有し得、直列の各後続インダクタ５０２〜５０４は、より大きなまたはより小さなインダクタンス値を有し得る。例えば、各後続インダクタ５０２〜５０４は、最も近い下流のインダクタ５０１〜５０３のインダクタンス値の倍数（例えば、約２倍）のインダクタンス値を有し得るが、その差は必ずしも整数倍でなくてもよい。そのような実施形態では、ネットワーク５００の状態は、２Ｎのインダクタンス値のいずれかを有するように構成され得る。例えば、Ｎ＝４であり、各インダクタ５０１〜５０４が異なる値を有する場合、ネットワーク５００は、１６個のインダクタンス値のいずれかを有するように構成され得る。例えば、これに限定されるものではないが、インダクタ５０１がＩの値を有し、インダクタ５０２が２×Ｉの値を有し、インダクタ５０３が４×Ｉの値を有し、かつ、インダクタ５０４が８×Ｉの値を有すると仮定すると、以下の表１は、ネットワーク５００のすべての可能な１６個の状態（トレースインダクタンスを考慮しない）の合計インダクタンス値を示す。
【００６１】
【表１】
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【００６２】
再び図４を参照すると、可変インダクタンスネットワーク４１０の実施形態は、上述の例示的な特性（すなわち、Ｎ＝４であり、各後続インダクタは、先行インダクタのインダクタンスの約２倍）を有する可変インダクタンスネットワーク５００の形態で実装され得る。最小インダクタンス状態におけるトレースインダクタンスが約１０ｎＨであり、ネットワーク４１０によって達成可能なインダクタンス値の範囲が約１０ｎＨ（トレースインダクタンス）〜約４００ｎＨであると仮定すると、インダクタ５０１〜５０４の値はそれぞれ、例えば、約３０ｎＨ、約５０ｎＨ、約１００ｎＨおよび約２００ｎＨであり得る。同様に、可変インダクタンスネットワーク４１１の実施形態が同様に実装されている場合、かつ、トレースインダクタンスが約５０ｎＨであり、ネットワーク４１１によって達成可能なインダクタンス値の範囲が約５０ｎＨ（トレースインダクタンス）〜約８００ｎＨであると仮定すると、インダクタ５０１〜５０４の値はそれぞれ、例えば、約５０ｎＨ、約１００ｎＨ、約２００ｎＨおよび約４００ｎＨであり得る。もちろん、可変インダクタンスネットワーク４１０，４１１のいずれかに、４つより多いまたは少ないインダクタ５０１〜５０４が含まれ得、各ネットワーク４１０，４１１内のインダクタは、異なる値を有し得る。
【００６３】
上記の例示的な実施形態は、ネットワーク５００におけるスイッチドインダクタンスの数が４に等しく、各インダクタ５０１〜５０４がＩの値の何倍かの値を有すると規定しているが、可変インダクタンスネットワークの代替実施形態は、４つよりも多いまたは少ないインダクタ、インダクタの異なる相対値、可能なネットワーク状態の異なる数、および／またはインダクタの異なる構成（例えば、並列および／または直列結合インダクタの、異なる接続のセット）を有し得る。いずれにしても、解凍システムのインピーダンス整合ネットワークに可変インダクタンスネットワークを設けることにより、システムは、解凍動作中に存在する常に変化するキャビティ入力インピーダンスをより良く適合させることができるであろう。
【００６４】
図６は、可変インピーダンス整合ネットワーク（例えば、ネットワーク３７０，４００、図３および図４）の実施形態における複数のインダクタンスが入力キャビティインピーダンスをＲＦ信号源にどのように整合させ得るかを示すスミスチャート６００の例である。例示のスミスチャート６００は、システムが５０オームのシステムであり、ＲＦ信号源の出力が５０オームであると仮定している。当業者であれば、本明細書の記載に基づいて、異なる特性インピーダンスを有するシステムおよび／またはＲＦ信号源についてスミスチャートをどのように修正できるかを理解するであろう。
【００６５】
スミスチャート６００において、点６０１は、可変インピーダンス整合ネットワーク（例えば、ネットワーク３７０，４００、図３および図４）によって提供される整合がない場合に、（例えば、解凍動作の開始時に）負荷（例えば、キャビティ３６０と負荷３６４、図３）が位置する点に対応する。スミスチャート６００の右下の象限にある負荷点６０１の位置によって示されるように、負荷は容量性負荷である。一実施形態によれば、可変インピーダンス整合ネットワークのシャントおよび直列インダクタンスは、負荷へのＲＦエネルギー伝達が最小損失で起こり得る最適整合点６０６（例えば５０オーム）に向かって実質的に容量性の負荷インピーダンスを順次移動させる。より具体的には、かつ図４も参照すると、シャントインダクタンス４１５はインピーダンスを点６０２に移動させ、直列インダクタンス４１４はインピーダンスを点６０３に移動させ、シャントインダクタンス４１６はインピーダンスを点６０４に移動させ、直列インダクタンス４１２はインピーダンスを点６０５に移動させ、および、シャントインダクタンス４１０はインピーダンスを最適整合点６０６に移動させる。
【００６６】
可変インピーダンス整合ネットワークの実施形態によって提供されるインピーダンス変換の組み合わせは、スミスチャート６００の右下の象限内の任意の点または該象限のすぐ近くにインピーダンスを維持することに留意されたい。スミスチャート６００のこの象限が比較的高いインピーダンスおよび比較的低い電流によって特徴付けられるので、比較的高くかつ潜在的に有害な電流に回路の構成要素をさらすことなく、インピーダンス変換が達成される。したがって、本明細書で使用される「インダクタのみ」の整合ネットワークの代替的な定義は、単独でまたは主に誘導性の構成要素を使用して容量性負荷のインピーダンス整合を可能にする整合ネットワークであり得、インピーダンス整合ネットワークが、実質的にスミスチャートの右下の象限内で変換を実行する。
【００６７】
前述したように、解凍動作中に負荷のインピーダンスが変化する。したがって、点６０１は、解凍動作中に対応して動く。負荷点６０１の移動は、前述の実施形態によれば、第１および第２のシャントインダクタンス４１０，４１１のインピーダンスを変化させることにより補償され、これにより、可変インピーダンス整合ネットワークによって提供される最終的な整合が、依然として最適整合点６０６またはその近くに到達し得る。特定の可変インピーダンス整合ネットワークが本明細書に図示され説明されているが、当業者であれば、本明細書の記載に基づいて、異なる構成の可変インピーダンス整合ネットワークが、スミスチャート６００によりもたらされるものと同じかまたは同様の結果を達成し得ることが理解されるであろう。例えば、可変インピーダンス整合ネットワークの代替実施形態は、より多くのまたはより少ないシャントおよび／または直列インダクタンスを有し得、および／または、インダクタンスの異なるものが、可変インダクタンスネットワーク（例えば、１つ以上の直列インダクタンスを含む）として構成され得る。したがって、特定の可変インダクタンス整合ネットワークを本明細書で図示し説明してきたが、本発明の主題は図示され記載された実施形態に限定されない。
【００６８】
解凍システムの特定の物理的構成を、図７および図８に関連して説明する。より具体的には、図７は、例示的な実施形態による解凍システム７００の断面側面図であり、図８は、解凍システム７００の一部の斜視図である。解凍システム７００は概して、一実施形態では、解凍キャビティ７７４と、ユーザインタフェース（図示せず）と、システムコントローラ７３０と、ＲＦ信号源７２０と、電源およびバイアス回路（図示せず）と、電力検出回路７８０と、可変インピーダンス整合ネットワーク７６０と、第１の電極７７０と、第２の電極７７２とを含む。さらに、いくつかの実施形態では、解凍システム７００は、重量センサ７９０、温度センサおよび／またはＩＲセンサ７９２を含み得る。
【００６９】
解凍システム７００は、一実施形態では、格納構造体７５０内に格納される。一実施形態によれば、格納構造体７５０は、解凍キャビティ７７４、固定インダクタ領域７７６、および回路ハウジング領域７７８の３つの内部領域を画定し得る。格納構造体７５０は、底部、上部および側部壁を含む。格納構造体７５０のいくつかの壁の内面の部分は、解凍キャビティ７７４を画定し得る。解凍キャビティ７７４は、解凍されるべき負荷７６４がその中に配置され得る空気キャビティによって分離された第１および第２の平行平板電極７７０，７７２を有する容量性解凍構成を含む。例えば、第１の電極７７０は、空気キャビティの上に配置され得、第２の電極７７２は、格納構造体７５０の導電性部分（例えば、格納構造体７５０の底部壁の一部）によって提供され得る。あるいは、第２の電極７７２は、格納構造体７５０とは異なる導電性平板から形成され得る。一実施形態によれば、非導電性支持構造７５４を採用して、第１の電極７７０を空気キャビティ上に懸架し、第１の電極７７０を格納構造体７５０から電気的に絶縁し、第１の電極７７０を空気キャビティに対して固定された物理的な向きに保持し得る。
【００７０】
一実施形態によれば、格納構造体７５０は少なくとも部分的に導電性材料から形成され、格納構造体の導電性部分は接地されてシステムの様々な電気構成要素の接地基準を提供し得る。あるいは、第２の電極７７２に対応する格納構造体７５０の少なくとも一部は、導電性材料から形成され、接地され得る。負荷７６４と第２の電極７７２との間の直接接触を避けるために、非導電性バリア７５６を第２の電極７７２上に配置し得る。
【００７１】
システム７００に含まれるとき、重量センサ７９０は、負荷７６４の下に配置される。重量センサ７９０は、システムコントローラ７３０へ負荷７６４の重量の推定値を提供するように構成される。温度センサおよび／またはＩＲセンサ７９２は、解凍動作の前、途中および後のいずれにおいても負荷７６４の温度を感知できる位置に配置され得る。一実施形態によれば、温度センサおよび／またはＩＲセンサ７９２は、システムコントローラ７３０に負荷温度推定値を提供するように構成される。
【００７２】
システムコントローラ７３０、ＲＦ信号源７２０、電源およびバイアス回路（図示せず）、電力検出回路７８０、および、可変インピーダンス整合ネットワーク７６０の部分７１０，７１１の様々な構成要素のいくつかまたはすべては、一実施形態では、格納構造体７５０の回路ハウジング領域７７８内の共通基板７５２に結合され得る。例えば、上記の構成要素のいくつかまたはすべては、ＲＦモジュール（例えば、ＲＦモジュール１３００、図１３）および可変インピーダンス整合回路モジュール（例えば、モジュール１２００の変形例、図１２）に含まれ得、これらは、格納構造体７５０の回路ハウジング領域７７８内に収容される。一実施形態によれば、システムコントローラ７３０は、ユーザインタフェース、ＲＦ信号源７２０、可変インピーダンス整合ネットワーク７６０および電力検出回路７８０に、共通基板７５２上または共通基板７５２内の様々な導電性相互接続を介して結合される。さらに、一実施形態では、電力検出回路７８０は、ＲＦ信号源７２０の出力と入力７０２との間の伝送経路７４８に沿って可変インピーダンス整合ネットワーク７６０に結合される。例えば、基板７５２は、マイクロ波またはＲＦ積層体、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）基板、プリント回路基板（ＰＣＢ）材料基板（例えば、ＦＲ−４）、アルミナ基板、セラミックタイルまたは別のタイプの基板を含み得る。様々な代替実施形態では、構成要素の様々なものを、基板と構成要素との間の電気的相互接続によって、異なる基板に結合し得る。さらに他の代替実施形態では、構成要素のいくつかまたはすべてが、別個の基板に結合されるのではなく、キャビティ壁に結合され得る。
【００７３】
第１の電極７７０は、一実施形態では、可変インピーダンス整合ネットワーク７６０および伝送経路７４８を介してＲＦ信号源７２０に電気的に結合される。前述したように、可変インピーダンス整合ネットワーク７６０は、可変インダクタンスネットワーク７１０，７１１（例えば、ネットワーク４１０，４１１、図４）と、複数の固定値集中定数インダクタ７１２〜７１５（例えば、インダクタ４１２〜４１５、図４）とを含む。一実施形態では、可変インダクタンスネットワーク７１０，７１１は、共通基板７５２に結合され、回路ハウジング領域７７８内に配置される。対照的に、固定値集中定数インダクタ７１２〜７１５は、格納構造体７５０の固定インダクタ領域７７６内（例えば、共通基板７５２と第１の電極７７０との間）に配置される。導電性構造（例えば、導電性ビアまたは他の構造）は、回路ハウジング領域７７８内の回路と固定インダクタ領域７７６内の集中定数インダクタ７１２〜７１５との間の電気通信を提供し得る。
【００７４】
システム７００の理解をさらに深めるために、図７および図８に示す可変インピーダンス整合ネットワーク７６０のノードおよび構成要素は、図４に示す可変インピーダンス整合ネットワーク４００のノードおよび構成要素と以下で相関される。より具体的には、可変インピーダンス整合ネットワーク７６０は、一実施形態によれば、入力ノード７０２（例えば、入力ノード４０２、図４）、出力ノード７０４（例えば、出力ノード４０４、図４）、第１および第２の可変インダクタンスネットワーク７１０，７１１（例えば、可変インダクタンスネットワーク４１０，４１１、図４）および複数の固定値インダクタ７１２〜７１５（例えば、インダクタ４１２〜４１５、図４）を含む。入力ノード７０２は、様々な導電性構造（例えば、導電性ビアおよびトレース）を介してＲＦ信号源７２０の出力に電気的に結合され、出力ノード７０４は、第１の電極７７０に電気的に結合される。
【００７５】
入力および出力ノード７０２，７０４（例えば、入力および出力ノード４０２，４０４、図４）の間において、可変インピーダンス整合ネットワーク７００は、一実施形態では、４つの集中定数インダクタ７１２〜７１５（例えば、インダクタ４１２〜４１５、図４）を含み、これらは、固定インダクタ領域７７６内に配置されている。図７および図８の両方を同時に参照することにより、固定インダクタ領域７７６内の集中定数インダクタ７１２〜７１５の物理的構成の実施形態の深い理解が達成され得、図８は、固定インダクタ領域７７６の上面斜視図を示す。図８において、インダクタ７１２〜７１５の下にある不規則な形状の斜線領域は、第１の電極７７０上の空間におけるインダクタ７１２〜７１５の懸架を表す。言い換えれば、斜線領域は、インダクタ７１２〜７１５が第１の電極７７０から空気により絶縁される場所を示す。空気誘電体に頼るのではなく、非導電性スペーサがこれらの領域に含まれ得る。
【００７６】
一実施形態では、第１の集中定数インダクタ７１２は、入力ノード７０２に（したがってＲＦ信号源７２０の出力に）電気的に結合された第１の端子と、第１の中間ノード７２１（例えば、ノード４２１、図４）に電気的に結合された第２の端子とを有する。第２の集中定数インダクタ７１３は、第１の中間ノード７２１に電気的に結合された第１の端子と、第２の中間ノード７２２（例えば、ノード４２２、図４）に電気的に結合された第２の端子とを有する。第３の集中定数インダクタ７１４は、第１の中間ノード７２１に電気的に結合された第１の端子と、出力ノード７０４（したがって第１の電極７７０）に電気的に結合された第２の端子とを有する。第４の集中定数インダクタ７１５は、出力ノード７０４（したがって第１の電極７７０）に電気的に結合された第１の端子と、接地基準ノードに（例えば、１つ以上の導電性相互接続を介して接地格納構造体７５０に）電気的に結合された第２の端子とを有する。
【００７７】
第１の可変インダクタンスネットワーク７１０（例えば、ネットワーク４１０、図４）は、入力ノード７０２と接地基準端子（例えば、接地格納構造体７５０）との間に電気的に結合される。最後に、第２の可変インダクタンスネットワーク７１１（例えば、ネットワーク４１１、図４）は、第２の中間ノード７２２と接地基準端子との間に電気的に結合される。
【００７８】
図３〜図８に関連する説明は、詳細には「不平衡」解凍装置について議論しており、そこでは、一方の電極（例えば、電極３４０、図３）にＲＦ信号が印加され、他方の「電極」（例えば、格納構造体３６６、図３）は接地されている。上述したように、解凍装置の代替実施形態は、「平衡」解凍装置を含む。このような装置では、平衡ＲＦ信号が両方の電極に提供される。
【００７９】
例えば、図９は、例示的な実施形態による、平衡解凍システム９００（例えば、解凍システム１００，２１０，２２０、図１および図２）の簡略ブロック図である。解凍システム９００は、一実施形態では、ＲＦサブシステム９１０、解凍キャビティ９６０、ユーザインタフェース９８０、システムコントローラ９１２、ＲＦ信号源９２０、電源およびバイアス回路９２６、可変インピーダンス整合ネットワーク９７０、２つの電極９４０，９５０、および、電力検出回路９３０を含む。さらに、他の実施形態では、解凍システム９００は、温度センサ、赤外線（ＩＲ）センサおよび／または重量センサ９９０を含み得るが、これらのセンサ構成要素のいくつかまたはすべてを除外し得る。図９は、解説および説明を容易にするための解凍システム９００の簡略表現であり、実際の実施形態は、追加の機能および特徴を提供するための他のデバイスおよび構成要素を含み得、および／または、解凍システム９００は、より大きな電気システムの一部であり得る。
【００８０】
ユーザインタフェース９８０は、例えば、ユーザが解凍動作のためのパラメータに関する入力（例えば、解凍されるべき負荷の特性など）をシステムに提供することを可能にする制御パネル（例えば、制御パネル１２０，２１４，２２４、図１および図２）、開始および取消ボタン、機械的制御（例えば、ドア／引き出しオープンラッチ）などに対応し得る。さらに、ユーザインタフェースは、解凍動作の状態（例えば、カウントダウンタイマ、解凍動作の進行または完了を示す可視表示、および／または解凍動作の完了を示す可聴トーン）および他の情報を示すユーザ知覚可能な出力を提供するように構成され得る。
【００８１】
ＲＦサブシステム９１０は、一実施形態では、システムコントローラ９１２、ＲＦ信号源９２０、第１のインピーダンス整合回路９３４（本明細書では「第１の整合回路」）、電源およびバイアス回路９２６および電力検出回路９３０を含む。システムコントローラ９１２は、１つ以上の汎用または専用プロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＡＳＩＣなど）、揮発性および／または不揮発性メモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュ、各種レジスタなど）、１つ以上の通信バス、および、他の構成要素を含み得る。一実施形態によれば、システムコントローラ９１２は、ユーザインタフェース９８０、ＲＦ信号源９２０、電源およびバイアス回路９２６、電力検出回路９３０（または９３０’または９３０’’）、可変整合サブシステム９７０、センサ９９０（含まれる場合）およびポンプ９９２（含まれる場合）に動作可能および通信可能に結合される。システムコントローラ９１２は、ユーザインタフェース９８０を介して受信したユーザ入力を示す信号を受信し、電力検出回路９３０（または９３０’または９３０’’）からのＲＦ信号反射電力（および可能性としてＲＦ信号順方向電力）を示す信号を受信し、かつ、センサ９９０からのセンサ信号を受信するように構成される。受信した信号および測定値に応答して、かつ、より詳細に後述するように、システムコントローラ９１２は、電源およびバイアス回路９２６および／または信号源９２０のＲＦ信号発生器９２２に制御信号を提供する。さらに、システムコントローラ９１２は、（経路９１６を介して）可変整合サブシステム９７０に制御信号を提供し、これにより、サブシステム９７０にサブシステム９７０の可変インピーダンス整合回路９７２（本明細書では「可変整合回路」）の状態または構成を変更させる。
【００８２】
解凍キャビティ９６０は、解凍されるべき負荷９６４がその中に配置され得る空気キャビティによって分離された第１および第２の平行平板電極９４０，９５０を有する容量性解凍構成を含む。格納構造体９６６内で、第１および第２の電極９４０，９５０（例えば、電極１４０，１５０、図１）は、内部解凍キャビティ９６０（例えば、内部キャビティ２６０、図２）のいずれかの側で互いに固定された物理的関係に配置される。一実施形態によれば、電極９４０，９５０の間の距離９５２は、一実施形態において、キャビティ９６０をサブ共振キャビティにする。
【００８３】
第１および第２の電極９４０，９５０は、キャビティ９６０を横切って距離９５２で分離されている。様々な実施形態において、距離９５２は、約０．１０メートル〜約１．０メートルの範囲にあるが、距離はより小さくても大きくてもよい。一実施形態によれば、距離９５２は、ＲＦサブシステム９１０によって生成されるＲＦ信号の１波長未満である。言い換えれば、上述したように、キャビティ９６０は、サブ共振キャビティである。いくつかの実施形態では、距離９５２は、ＲＦ信号の１波長の約半分未満である。他の実施形態では、距離９５２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では、距離９５２は、ＲＦ信号の１波長の約１／８未満である。さらに他の実施形態では、距離９５２は、ＲＦ信号の１波長の約１／５０未満である。さらに他の実施形態では、距離９５２は、ＲＦ信号の１波長の約１／１００未満である。
【００８４】
概して、より低い動作周波数（例えば、１０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの間の周波数）用に設計されたシステム９００は、１波長のより小さな部分である距離９５２を有するように設計され得る。例えば、システム９００が約１０ＭＨｚ（約３０メートルの波長に対応）の動作周波数を有するＲＦ信号を生成するように設計され、距離９５２が約０．５メートルに選択される場合、距離９５２はＲＦ信号の１波長の約１／６０である。逆に、システム９００が約３００ＭＨｚ（約１メートルの波長に対応）の動作周波数用に設計され、距離９５２が約０．５メートルに選択される場合、距離９５２はＲＦ信号の１波長の約半分である。
【００８５】
動作周波数および電極９４０，９５０間の距離９５２が選択されてサブ共振内部キャビティ９６０が画定されると、第１および第２の電極９４０，９５０は容量結合される。より具体的には、第１の電極９４０は、キャパシタの第１の平板と類似し得、第２の電極９５０は、キャパシタの第２の平板と類似し得、負荷９６４、バリア９６２およびキャビティ９６０内の空気は、キャパシタ誘電体に類似し得る。したがって、第１の電極９４０は、本明細書では代替的に「アノード」と称され得、第２の電極９５０は、本明細書では代替的に「カソード」と称され得る。
【００８６】
本質的に、第１および第２の電極９４０，９５０に掛かる電圧は、キャビティ９６０内の負荷９６４を加熱する。様々な実施形態によれば、ＲＦサブシステム９１０は、ＲＦ信号を発生させて、電極９４０，９５０に掛かる電圧を約９０ボルト〜約３０００ボルトの範囲で、一実施形態では約３０００ボルト〜約１００００ボルトの範囲で生成するように構成されるが、別の実施形態では、システムは、電極９４０，９５０にわたってより低いまたはより高い電圧を生成するように構成され得る。
【００８７】
ＲＦサブシステム９１０の出力、より具体的にはＲＦ信号源９２０の出力は、導電性伝送経路を介して可変整合サブシステム９７０に電気的に結合され、導電性伝送経路は、直列接続された複数の導体９２８−１，９２８−２，９２８−３，９２８−４および９２８−５を含み、まとめて伝送経路９２８と称される。一実施形態によれば、導電性伝送経路９２８は、「不平衡」部分と「平衡」部分とを含み、「不平衡」部分は、不平衡ＲＦ信号（すなわち、接地に対して参照される単一のＲＦ信号）を伝達するように構成され、「平衡」部分は、平衡ＲＦ信号（すなわち、互いに参照される２つの信号）を伝達するように構成される。伝送経路９２８の「不平衡」部分は、ＲＦサブシステム９１０内の不平衡の第１および第２の導体９２８−１，９２８−２、１つ以上のコネクタ９３６，９３８（それぞれ雄および雌コネクタ部分を有する）、および、コネクタ９３６，９３８間に電気的に結合された不平衡の第３の導体９２８−３を含み得る。一実施形態によれば、第３の導体９２８−３は同軸ケーブルを含むが、電気長はより短くても長くてもよい。代替実施形態では、可変整合サブシステム９７０は、ＲＦサブシステム９１０と共に収容され得、そのような実施形態では、導電性伝送経路９２８は、コネクタ９３６，９３８および第３の導体９２８−３を除外し得る。いずれにしても、導電性伝送経路９２８の「平衡」部分は、一実施形態では、可変整合サブシステム９７０内の平衡の第４の導体９２８−４と、可変整合サブシステム９７０と電極９４０，９５０との間に電気的に結合された平衡の第５の導体９２８−５を含む。
【００８８】
図９に示すように、可変整合サブシステム９７０は、伝送経路の不平衡部分（すなわち、不平衡導体９２８−１，９２８−２および９２８−３を含む部分）を介してＲＦ信号源９２０からの不平衡ＲＦ信号を装置の入力において受信し、不平衡ＲＦ信号を２つの平衡ＲＦ信号（例えば、約１８０度などの１２０度〜２４０度の間の位相差を有する２つのＲＦ信号）に変換し、装置の２つの出力において２つの平衡ＲＦ信号を生成するように構成された装置を収容する。例えば、一実施形態では、変換装置はバラン９７４であり得る。平衡ＲＦ信号は、平衡導体９２８−４を介して可変整合回路９７２に伝達され、最終的に、平衡導体９２８−５を介して電極９４０，９５０に伝達される。
【００８９】
代替実施形態では、図９の中央の破線ボックスに示すように、かつ、下記においてより詳細に議論されるように、代替のＲＦ信号発生器９２０’は、平衡導体９２８−１’上に平衡ＲＦ信号を生成し得、平衡導体９２８−１’は可変整合回路９７２に直接結合され得る（または様々な中間導体およびコネクタを介して結合され得る）。このような実施形態では、バラン９７４は、システム９００から除外され得る。いずれにせよ、以下でより詳細に説明するように、ダブルエンド可変整合回路９７２（例えば、可変整合回路１０００、図１０）は、平衡ＲＦ信号を（例えば、接続９２８−４または９２８−１’を介して）受信し、ダブルエンド可変整合回路９７２のそのときの構成に対応するインピーダンス変換を実行し、かつ、接続９２８−５を介して平衡ＲＦ信号を第１および第２の電極９４０，９５０に提供するように構成される。
【００９０】
一実施形態によれば、ＲＦ信号源９２０は、ＲＦ信号発生器９２２および（例えば、１つ以上の電力増幅器段を含む）電力増幅器９２４を含む。システムコントローラ９１２により接続９１４を介して提供される制御信号に応答して、ＲＦ信号発生器９２２は、ＩＳＭ（産業、科学および医療用）帯域の周波数を有する発振電気信号を生成するように構成されるが、システムは、他の周波数帯域での動作もサポートするよう修正することも可能である。ＲＦ信号発生器９２２は、様々な実施形態において、異なる電力レベルおよび／または異なる周波数の発振信号を生成するように制御され得る。例えば、ＲＦ信号発生器９２２は、約１０．０ＭＨｚ〜約１００ＭＨｚおよび／または約１００ＭＨｚ〜約３．０ＧＨｚの範囲で発振する信号を生成し得る。いくつかの望ましい周波数は、例えば、１３．５６ＭＨｚ（±５％）、２７．１２５ＭＨｚ（±５％）、４０．６８ＭＨｚ（±５％）、および２．４５ＧＨｚ（±５％）であり得る。あるいは、発振の周波数は、上記の範囲または値よりも低くても高くてもよい。
【００９１】
電力増幅器９２４は、ＲＦ信号発生器９２２から発振信号を受信し、その信号を増幅して、電力増幅器９２４の出力において著しく高い電力の信号を生成するように構成される。例えば、出力信号は、約１００ワット〜約４００ワットまたはそれ以上の範囲の電力レベルを有し得るが、電力レベルはより低くても高くてもよい。電力増幅器９２４によって適用される利得は、電源およびバイアス回路９２６によって増幅器９２４の１つ以上の段に提供されるゲートバイアス電圧および／またはドレインバイアス電圧を使用して制御され得る。より具体的には、電源およびバイアス回路９２６は、システムコントローラ９１２から受信した制御信号に従って各ＲＦ増幅器段の入力および／または出力（例えば、ゲートおよび／またはドレイン）にバイアスおよび供給電圧を提供する。
【００９２】
電力増幅器は、１つ以上の増幅器段を含み得る。一実施形態では、増幅器９２４の各段は、入力端子（例えば、ゲートまたは制御端子）および２つの電流搬送端子（たとえば、ソースおよびドレイン端子）を有するＦＥＴなどのパワートランジスタとして実装される。インピーダンス整合回路（図示せず）は、様々な実施形態において、増幅器段のうちのいくつかまたはすべての入力（例えば、ゲート）および／または出力（例えば、ドレイン端子）に結合され得る。一実施形態では、増幅器段の各トランジスタはＬＤＭＯＳ  ＦＥＴを含む。しかしながら、トランジスタは、いかなる特定の半導体技術にも限定されるものではなく、他の実施形態では、各トランジスタは、ＧａＮトランジスタ、別のタイプのＭＯＳ  ＦＥＴトランジスタ、ＢＪＴ、または、別の半導体技術を利用するトランジスタとして実現され得る。
【００９３】
図９において、電力増幅器構成９２４は、他の回路構成要素に特定の態様で結合された１つの増幅器段を含むように描かれている。他の実施形態では、電力増幅器構成９２４は、他の増幅器トポロジーを含み得、および／または、増幅器構成は、（例えば、図３の増幅器３２４／３２５の実施形態に示すように）２つ以上の増幅器段を含み得る。例えば、電力増幅器構成は、シングルエンド増幅器、ダブルエンド（平衡）増幅器、プッシュプル増幅器、ドハティ増幅器、スイッチモード電力増幅器（ＳＭＰＡ）、または、別のタイプの増幅器を含み得る。
【００９４】
例えば、図９の中央の破線ボックスに示されているように、代替のＲＦ信号発生器９２０’は、プッシュプルまたは平衡増幅器９２４’を含み得、これは、入力において、ＲＦ信号発生器９２２からの不平衡ＲＦ信号を受信し、不平衡ＲＦ信号を増幅し、かつ、増幅器９２４’の２つの出力にて２つの平衡ＲＦ信号を生成するように構成され、２つの平衡ＲＦ信号がその後、導体９２８−１’を介して電極９４０，９５０に伝達される。このような実施形態では、バラン９７４は、システム９００から除外され得、導体９２８−１’は、可変整合回路９７２に直接接続され得る（または、複数の同軸ケーブルおよびコネクタまたは他の多導体構造を介して接続され得る）。
【００９５】
解凍キャビティ９６０および解凍キャビティ９６０内に配置された任意の負荷９６４（例えば、食品、液体など）は、電極９４０，９５０によって内部チャンバ９６２へと放射される電磁エネルギー（またはＲＦ電力）についての累積負荷を提示する。より具体的には、かつ前述のように、解凍キャビティ９６０および負荷９６４は、本明細書では「キャビティ入力インピーダンス」と称される、システムへのインピーダンスを提示する。キャビティ入力インピーダンスは、解凍動作中に、負荷９６４の温度が上昇するにつれて変化する。キャビティ入力インピーダンスは、ＲＦ信号源９２０と電極９４０，９５０との間の導電性伝送経路９２８に沿った反射信号電力の大きさに直接的な影響を及ぼす。ほとんどの場合、キャビティ９６０内に伝達される信号電力の大きさを最大にすること、および／または、導電性伝送経路９２８に沿った反射対順方向信号電力比を最小にすることが望ましい。
【００９６】
ＲＦ信号発生器９２０の出力インピーダンスをチャンバ入力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、一実施形態では、第１の整合回路９３４が伝送経路９２８に沿って電気的に結合される。第１の整合回路９３４は、ＲＦ信号源９２０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、または他の何らかの値）へのインピーダンス変換を実行するように構成される。第１の整合回路９３４は、様々な構成のいずれかを有し得る。一実施形態によれば、第１の整合回路９３４は、固定構成要素（すなわち、可変ではない構成要素値を有する構成要素）を含むが、他の実施形態では、第１の整合回路９３４は、１つ以上の可変構成要素を含み得る。例えば、第１の整合回路９３４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）ネットワーク、直列インダクタンスネットワーク、シャントインダクタンスネットワーク、または、バンドパス、ハイパスおよびローパス回路の組み合わせから選択される、任意の１つ以上の回路を含み得る。本質的に、第１の整合回路９３４は、ＲＦ信号発生器９２０の出力インピーダンスとキャビティ入力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させるように構成される。
【００９７】
一実施形態によれば、かつ上述のように、電力検出回路９３０は、ＲＦ信号源９２０の出力と電極９４０，９５０との間に伝送経路９２８に沿って結合される。特定の実施形態では、電力検出回路９３０は、ＲＦサブシステム９１０の一部を形成し、ＲＦ信号源９２０とコネクタ９３６との間の導体９２８−２に結合されている。代替実施形態では、電力検出回路９３０は、導体９２８−１、導体９２８−３、ＲＦ信号源９２０（またはバラン９７４）と可変整合回路９７２との間の導体９２８−４（すなわち、電力検出回路９３０’とともに示されているように）、または、可変整合回路９７２と電極９４０，９５０との間の導体９２８−５（すなわち、電力検出回路９３０’’とともに示されているように）などの、伝送経路９２８の任意の他の部分に結合され得る。簡略化のために、電力検出回路は本明細書において参照符号９３０で参照されるが、参照符号９３０’および９３０’’によって示されるように、回路は他の位置に配置され得る。
【００９８】
どこに結合されようとも、電力検出回路９３０は、ＲＦ信号源９２０と電極９４０，９５０の一方または両方との間の伝送経路９２８に沿って移動する反射信号（すなわち、電極９４０，９５０からＲＦ信号源９２０に向かう方向に移動する反射ＲＦ信号）の電力を監視、測定、または別様に検出するように構成されている。いくつかの実施形態では、電力検出回路９３０はまた、ＲＦ信号源９２０と電極９４０，９５０との間の伝送経路９２８に沿って移動する順方向信号（すなわち、ＲＦ信号源９２０から電極９４０，９５０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に構成されている。
【００９９】
接続体９３２を介して、電力検出回路９３０は、反射信号電力の測定された大きさ、およびいくつかの実施形態では順方向信号電力の測定された大きさをも伝達する信号をシステムコントローラ９１２に供給する。順方向および反射信号電力の大きさの両方を伝達する実施形態では、システムコントローラ９１２は、反射対順方向信号電力比またはＳ１１パラメータを計算し得る。以下でより詳細に説明するように、反射信号電力の大きさが反射信号電力閾値を超えるとき、または、反射対順方向信号電力比がＳ１１パラメータ閾値を超えるとき、これは、システム９００がキャビティ入力インピーダンスと適切に整合していないこと、および、キャビティ９６０内の負荷９６４によるエネルギー吸収が最適に達していないことを示す。そのような状況では、システムコントローラ９１２は、可変整合回路９７２の状態を変更するプロセスを、反射信号電力またはＳ１１パラメータを所望のレベルに向かうようにまたはそれ未満（例えば、反射信号電力閾値および／または反射対順方向信号電力比閾値未満）となるよう駆動するように編成し、これにより、許容可能な整合を再確立し、負荷９６４による、より最適なエネルギー吸収を容易にする。
【０１００】
より具体的には、システムコントローラ９１２は、制御経路９１６を介して制御信号を可変整合回路９７２に提供し得、これにより、可変整合回路９７２に、回路内の１つ以上の構成要素の誘導性、容量性および／または抵抗性の値を変化させ、したがって、回路９７２により提供されるインピーダンス変換を調整する。可変整合回路９７２の構成を調整することにより、望ましくは反射信号電力の大きさを減少させ、これは、Ｓ１１パラメータの大きさを減少させ、負荷９６４によって吸収される電力を増加させることに対応する。
【０１０１】
上述したように、可変整合回路９７２は、解凍キャビティ９６０と負荷９６４との入力インピーダンスを整合させ、可能な限り、負荷９６４へのＲＦ電力伝達を最大にするために使用される。解凍キャビティ９６０と負荷９６４との初期インピーダンスは、解凍動作の開始時に正確に知られていないことがある。さらに、負荷９６４のインピーダンスは、負荷９６４が温まるにつれて解凍動作中に変化する。一実施形態によれば、システムコントローラ９１２は、可変整合回路９７２に制御信号を提供し得、これにより、可変整合回路９７２の状態を修正させる。これにより、比較的低い反射対順方向電力比、したがって、負荷９６４によるＲＦ電力の比較的高い吸収を有する解凍動作の開始時に、システムコントローラ９１２は、可変整合回路９７２の初期状態を確立することができる。さらに、これにより、システムコントローラ９１２が可変整合回路９７２の状態を修正することができ、よって、負荷９６４のインピーダンスの変化にもかかわらず、解凍動作の間、適切な整合が維持され得る。
【０１０２】
可変整合回路９７２は、様々な構成のうちの任意のものを有し得る。例えば、回路９７２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）ネットワーク、インダクタンスのみのネットワーク、キャパシタンスのみのネットワーク、またはバンドパス、ハイパスおよびローパス回路の組み合わせから選択される、任意の１つ以上の回路を含み得る。可変整合回路９７２が伝送経路９２８の平衡部分に実装されている実施形態では、可変整合回路９７２は、２つの入力と２つの出力とを有するダブルエンド回路である。可変整合回路が伝送経路９２８の不平衡部分に実装されている代替実施形態では、可変整合回路は、単一の入力および単一の出力を有するシングルエンド回路であり得る（例えば、図４の整合回路４００と同様）。より特定された実施形態によれば、可変整合回路９７２は、可変インダクタンスネットワーク（例えば、ダブルエンドネットワーク１０００、図１０）を含む。可変整合回路９７２によって提供されるインダクタンス、キャパシタンス、および／または抵抗値は、一方で、回路９７２によって提供されるインピーダンス変換に影響を及ぼし、下記においてより詳細に説明されるように、システムコントローラ９１２からの制御信号によって確立される。いずれにしても、処理動作の間に可変整合回路９７２の状態を変化させて、キャビティ９６０とキャビティ９６０内の負荷９６４との常に変化するインピーダンスを動的に整合させることによって、システム効率は、解凍動作の間、高レベルスループットに維持され得る。
【０１０３】
可変整合回路９７２は、様々な回路構成のうちの任意のものを有し得、そのような構成の非限定的な例を図１０および図１１に示す。例えば、図１０は、例示的な実施形態による、解凍システム（例えば、システム１００，２００，９００、図１、図２および図９）に組み込まれ得るダブルエンド可変インピーダンス整合回路１０００の概略図である。一実施形態によれば、可変整合回路１０００は、固定値および可変受動構成要素のネットワークを含む。
【０１０４】
回路１０００は、ダブルエンド入力１００１−１，１００１−２（入力１００１と称される）、ダブルエンド出力１００２−１，１００２−２（出力１００２と称される）、および、入力１００１と出力１００２との間にラダー構成で接続された受動構成要素のネットワークを含む。例えば、システム９００内に接続されると、第１の入力１００１−１は平衡導体９２８−４の第１の導体に接続され得、第２の入力１００１−２は平衡導体９２８−４の第２の導体に接続され得る。同様に、第１の出力１００２−１は平衡導体９２８−５の第１の導体に接続され得、第２の出力１００２−２は平衡導体９２８−５の第２の導体に接続され得る。
【０１０５】
図１０に示す特定の実施形態では、回路１０００は、入力１００１−１と出力１００２−１との間に直列接続された第１の可変インダクタ１０１１および第１の固定インダクタ１０１５と、入力１００１−２と出力１００２−２との間に直列接続された第２の可変インダクタ１０１６および第２の固定インダクタ１０２０と、入力１００１−１および１００１−２間に接続された第３の可変インダクタ１０２１と、ノード１０２５および１０２６間に接続された第３の固定インダクタ１０２４とを含む。
【０１０６】
一実施形態によれば、第３の可変インダクタ１０２１は、「ＲＦ信号源整合部分」に対応し、これは、第１の整合回路（例えば、回路９３４、図９）によって修正されたようにＲＦ信号源（例えば、ＲＦ信号源９２０、図９）のインピーダンスを整合し、またはより具体的には、第１の整合回路（例えば、回路９３４、図９）によって修正されたように最終段の電力増幅器（例えば、増幅器９２４、図９）のインピーダンスを整合するように構成可能である。一実施形態によれば、かつ、図１１に関連してより詳細に説明するように、第３の可変インダクタ１０２１は、約５ｎＨ〜約２００ｎＨの範囲のインダクタンスを提供するために選択的に共に結合され得る誘導性構成要素のネットワークを含むが、その範囲は、より低いまたは高いインダクタンス値にまで拡張され得る。
【０１０７】
対照的に、可変インピーダンス整合ネットワーク１０００の「キャビティ整合部分」は、第１および第２の可変インダクタ１０１１，１０１６と、固定インダクタ１０１５，１０２０および１０２４とによって提供される。第１および第２の可変インダクタ１０１１，１０１６の状態は、複数のインダクタンス値を提供するよう変更され得るため、第１および第２の可変インダクタ１０１１，１０１６は、キャビティと負荷と（例えば、図９のキャビティ９６０と負荷９６４と）のインピーダンスを最適に整合させるように構成可能である。例えば、インダクタ１０１１，１０１６はそれぞれ、約１０ｎＨ〜約２００ｎＨの範囲の値を有し得るが、他の実施形態では、その値はより低くてもおよび／またはより高くてもよい。
【０１０８】
固定インダクタ１０１５，１０２０，１０２４はまた、約５０ｎＨ〜約８００ｎＨの範囲のインダクタンス値を有し得るが、インダクタンス値はより低くても高くてもよい。インダクタ１０１１，１０１５，１０１６，１０２０，１０２１，１０２４は、様々な実施形態において、ディスクリートインダクタ、分布インダクタ（例えば、プリントコイル）、ワイヤボンド、伝送線路、および／または他の誘導性構成要素を含み得る。一実施形態では、可変インダクタ１０１１および１０１６は対になって動作し、すなわち、出力１００２−１と１００２−２とに伝達されるＲＦ信号の平衡がとられることを確実にするために、動作中のそれらのインダクタンス値が任意の所与の時間において互いに等しくなるように制御される。
【０１０９】
上述したように、可変整合回路１０００は、伝送経路９２８の平衡部分に沿って（例えば、コネクタ９２８−４および９２８−５の間に）接続されるように構成されたダブルエンド回路であり、他の実施形態は、伝送経路９２８の不平衡部分に沿って接続されるように構成されたシングルエンド（すなわち、１つの入力および１つの出力）可変整合回路を含み得る。
【０１１０】
回路１０００内のインダクタ１０１１，１０１６，１０２１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９１２は、回路１０００によって提供されるインピーダンス変換を増減させ得る。望ましくは、インダクタンス値の変化は、ＲＦ信号源９２０とキャビティ入力インピーダンスとの間の全インピーダンス整合を改善し、これは、反射信号電力および／または反射対順方向信号電力比の低減をもたらすはずである。ほとんどの場合、システムコントローラ９１２は、キャビティ９６０内で最大電磁場強度が達成され、および／または、最大量の電力が負荷９６４によって吸収され、および／または、最小量の電力が負荷９６４によって反射される状態に回路１０００を構成するように努め得る。
【０１１１】
図１１は、別の例示的な実施形態による、ダブルエンド可変インピーダンス整合ネットワーク１１００の概略図である。ネットワーク１１００は、ダブルエンド入力１１０１−１，１１０１−２（入力１１０１と称される）、ダブルエンド出力１１０２−１，１１０２−２（出力１１０２と称される）、および、入力１１０１と出力１１０２との間にラダー構成で接続された受動構成要素のネットワークを含む。ラダー構成は、入力１１０１−１と出力１１０２−１との間に互いに直列に結合された第１の複数のＮ個のディスクリートインダクタ１１１１〜１１１４を含み、Ｎは２〜１０またはそれ以上の整数であり得る。ラダー構成はまた、入力１１０１−２と出力１１０２−２との間に互いに直列に結合された第２の複数のＮ個のディスクリートインダクタ１１１６〜１１１９を含む。追加のディスクリートインダクタ１１１５および１１２０は、中間ノード１１２５，１１２６と出力ノード１１０２−１，１１０２−２との間に結合され得る。さらに、ラダー構成は、入力１１０１−１と１１０１−２との間に互いに直列に結合された第３の複数のディスクリートインダクタ１１２１〜１１２３と、ノード１１２５と１１２６との間に結合された追加のディスクリートインダクタ１１２４とを含む。例えば、固定インダクタ１１１５，１１２０，１１２４はそれぞれ、約５０ｎＨ〜約８００ｎＨの範囲のインダクタンス値を有し得るが、インダクタンス値はより低くても高くてもよい。
【０１１２】
インダクタ１１１１〜１１１４の直列構成は、第１の可変インダクタ（例えば、インダクタ１０１１、図１０）と見なし得、インダクタ１１１６〜１１１９の直列構成は、第２の可変インダクタ（例えば、インダクタ１０１６、図１０）と見なし得、インダクタ１１２１〜１１２３の直列構成は、第３の可変インダクタ（例えば、インダクタ１０２１、図１０）と見なし得る。「可変インダクタ」の可変性を制御するために、ネットワーク１１００は、複数のバイパススイッチ１１３１〜１１３４，１１３６〜１１３９，１１４１および１１４３を含み、各スイッチ１１３１〜１１３４，１１３６〜１１３９，１１４１および１１４３は、インダクタ１１１１〜１１１４，１１１６〜１１１９，１１２１および１１２３のうちの１つの端子にわたって並列に結合されている。スイッチ１１３１〜１１３４，１１３６〜１１３９，１１４１および１１４３は、例えば、トランジスタ、機械的リレーまたは機械的スイッチとして実装され得る。各スイッチ１１３１〜１１３４，１１３６〜１１３９，１１４１および１１４３の導電状態（すなわち、開または閉）は、システムコントローラからの制御信号１１５１〜１１５４，１１５６〜１１５９，１１６１，１１６３（例えば、図９の接続９１６上に設けられたシステムコントローラ９１２からの制御信号）を使用して制御される。
【０１１３】
一実施形態では、入力１１０１と出力１１０２との間の２つの経路内の対応するインダクタのセットは実質的に等しい値を有し、対応するインダクタの各セットに対するスイッチの導通状態は対になって動作し、すなわち、出力１１０２−１および１１０２−２に伝達されるＲＦ信号が平衡であることを確実にするために、動作中のスイッチ状態は、任意の所与の時間において互いに同じになるよう制御される。例えば、インダクタ１１１１および１１１６は、実質的に等しい値を有する第１の「対応するインダクタのセット」または「対になったインダクタ」を構成し得、動作中、スイッチ１１３１および１１３６の状態は任意の所与の時間において同じ（例えば、両方が開または両方が閉）になるよう制御される。同様に、インダクタ１１１２および１１１７は、対になって動作する等しいインダクタンス値を有する対応するインダクタの第２のセットを構成し得、インダクタ１１１３および１１１８は、対になって動作する等しいインダクタンス値を有する対応するインダクタの第３のセットを構成し得、インダクタ１１１４および１１１９は、対になって動作する等しいインダクタンス値を有する対応するインダクタの第４のセットを構成し得る。
【０１１４】
各並列インダクタ／スイッチの組み合わせに対して、その対応するスイッチが開いた状態または非導通状態にあるとき、実質的にすべての電流がインダクタを通って流れ、スイッチが閉じた状態または導通状態にあるとき、実質的にすべての電流がスイッチを通って流れる。例えば、すべてのスイッチ１１３１〜１１３４，１１３６〜１１３９，１１４１および１１４３が開かれているとき、図１１に示すように、入力および出力ノード１１０１−１，１１０２−１間に流れる電流の実質的にすべてが一連のインダクタ１１１１〜１１１５を流れ、（インダクタ１１２１〜１１２３または１１２４を流れる任意の電流によって修正されるように）入力および出力ノード１１０１−２，１１０２−２間に流れる電流の実質的にすべてが一連のインダクタ１１１６〜１１２０を流れる。この構成は、ネットワーク１１００の最大インダクタンス状態（すなわち、入力および出力ノード１１０１，１１０２間に最大インダクタンス値が存在するネットワーク１１００の状態）を表す。逆に、すべてのスイッチ１１３１〜１１３４，１１３６〜１１３９，１１４１および１１４３が閉じているとき、入力および出力ノード１１０１，１１０２間に流れる電流の実質的にすべてがインダクタ１１１１〜１１１４と１１１６〜１１１９とをバイパスし、代わりにスイッチ１１３１〜１１３４または１１３６〜１１３９、インダクタ１１１５または１１２０、ならびに、入力および出力ノード１１０１，１１０２とスイッチ１１３１〜１１３４，１１３６〜１１３９との間の導電性相互接続を流れる。この構成は、ネットワーク１１００の最小インダクタンス状態（すなわち、入力および出力ノード１１０１，１１０２間に最小インダクタンス値が存在するネットワーク１１００の状態）を表す。理想的には、最小インダクタンス値はゼロに近いインダクタンスであろう。しかしながら、実際には、スイッチ１１３１〜１１３４または１１３６〜１１３９、インダクタ１１１５または１１２０、および、ノード１１０１，１１０２とスイッチ１１３１〜１１３４または１１３６〜１１３９との間の導電性相互接続の累積インダクタンスに起因して、最小インダクタンス状態に比較的小さなインダクタンスが存在する。例えば、最小インダクタンス状態では、スイッチ１１３１〜１１３４または１１３６〜１１３９の直列組み合わせのトレースインダクタンスは約１０ｎＨ〜約４００ｎＨの範囲にあり得るが、トレースインダクタンスはより小さくても大きくてもよい。より大きな、より小さな、または実質的に同様のトレースインダクタンスもまた、他のネットワーク状態のそれぞれに固有であり得、任意の所与のネットワーク状態に対するトレースインダクタンスは、所与のネットワーク状態に対するトレースインダクタンスは、主にネットワーク１１００を介して電流が運ばれる導体およびスイッチのシーケンスのインダクタンスの合計である。
【０１１５】
すべてのスイッチ１１３１〜１１３４，１１３６〜１１３９が開いている最大インダクタンス状態から開始して、システムコントローラは、インダクタ１１１１〜１１１４，１１１６〜１１１９の対応する組み合わせをバイパスすることにより、ネットワーク１１００のインダクタンスを減少させるために、スイッチ１１３１〜１１３４，１１３６〜１１３９の任意の組み合わせを閉じることになる制御信号１１５１〜１１５４，１１５６〜１１５９を提供し得る。
【０１１６】
図１０の実施形態と同様に、回路１１００において、第１および第２の複数のディスクリートインダクタ１１１１〜１１１４，１１１６〜１１１９および固定インダクタ１１２４は、回路の「キャビティ整合部分」に対応する。図５に関連して上述した実施形態と同様に、一実施形態では、各インダクタ１１１１〜１１１４，１１１６〜１１１９は、本明細書でＩの正規化値と称される、実質的に同じインダクタンス値を有する。例えば、各インダクタ１１１１〜１１１４，１１１６〜１１１９は、約１ｎＨ〜約４００ｎＨの範囲の値、または他の何らかの値を有し得る。このような実施形態では、入力ノード１１０１−１と１１０２−２との間の最大インダクタンス値、および入力ノード１１０１−２と１１０２−２との間の最大インダクタンス値（すなわち、すべてのスイッチ１１３１〜１１３４，１１３６〜１１３９が開いた状態の場合）は、約Ｎ×Ｉに、最大インダクタンス状態にあるときにネットワーク１１００に存在し得る任意のトレースインダクタンスを加えたものになるであろう。任意のｎ個のスイッチが閉じた状態にあるとき、対応する入力および出力ノード間のインダクタンス値は約（Ｎ−ｎ）×Ｉ（にトレースインダクタンスを加えたもの）となるであろう。
【０１１７】
図５との関連でも上に説明したように、代替実施形態では、インダクタ１１１１〜１１１４，１１１６〜１１１９は、互いに異なる値を有し得る。例えば、入力ノード１１０１−１から出力ノード１１０２−１に向かって移動する場合、第１のインダクタ１１１１は、Ｉの正規化インダクタンス値を有し得、直列の各後続インダクタ１１１２〜１１１４は、より大きなまたはより小さなインダクタンス値を有し得る。同様に、入力ノード１１０１−２から出力ノード１１０２−２に向かって移動すると、第１のインダクタ１１１６はＩの正規化インダクタンス値を有し得、直列の各後続インダクタ１１１７〜１１１９はより大きなまたはより小さなインダクタンス値を有し得る。例えば、各後続インダクタ１１１２〜１１１４または１１１７〜１１１９は、最も近い下流のインダクタ１１１１〜１１１４または１１１６〜１１１８のインダクタンス値の倍数（例えば、約２倍または半分）のインダクタンス値を有し得る。上の表１の例は、入力および出力ノード１１０１−１，１１０２−１間の第１の直列インダクタンス経路、ならびに、入力および出力ノード１１０１−２，１１０２−１間の第２の直列インダクタンス経路にも適用される。より具体的には、インダクタ／スイッチの組み合わせ１１１１／１１３１および１１１６／１１５６はそれぞれ、インダクタ／スイッチの組み合わせ５０１／５１１に類似しており、インダクタ／スイッチの組み合わせ１１１２／１１３２および１１１７／１１５７はそれぞれ、インダクタ／スイッチの組み合わせ５０２／５１２に類似しており、インダクタ／スイッチの組み合わせ１１１３／１１３３および１１１８／１１５８はそれぞれ、インダクタ／スイッチの組み合わせ５０３／５１３に類似しており、ならびに、インダクタ／スイッチの組み合わせ１１１４／１１３４および１１１９／１１５９はそれぞれ、インダクタ／スイッチの組み合わせ５０４／５１４に類似している。
【０１１８】
最小インダクタンス状態における直列インダクタ１１１１〜１１１４を通るトレースインダクタンスが約１０ｎＨであり、直列インダクタ１１１１〜１１１４によって達成可能なインダクタンス値の範囲が約１０ｎＨ（トレースインダクタンス）〜約４００ｎＨであると仮定すると、インダクタ１１１１〜１１１４の値はそれぞれ、例えば、約１０ｎＨ、約２０ｎＨ、約４０ｎＨ、約８０ｎＨ、および約１６０ｎＨであり得る。直列インダクタ１１１６〜１１１９の組み合わせは、同様にまたは同一に構成され得る。もちろん、入力および出力ノード１１０１−１／１１０２−１または１１０１−２／１１０２−２間のいずれかの直列の組み合わせに、４つよりも多いまたは少ないインダクタ１１１１〜１１１４または１１１６〜１１１９が含まれ得、各直列の組み合わせ内のインダクタは、上記の例の値と異なる値を有し得る。
【０１１９】
上記の例示的な実施形態は、対応する入力および出力ノード間の各直列の組み合わせにおけるスイッチドインダクタンスの数が４に等しく、各インダクタ１１１１〜１１１４，１１１６〜１１１９がＩの値の何倍かの値を有すると規定しているが、可変直列インダクタンスネットワークの代替実施形態は、４つよりも多いまたは少ないインダクタ、インダクタの異なる相対値、および／またはインダクタの異なる構成（例えば、並列および／または直列結合インダクタの、異なる接続のセット）を有し得る。いずれにしても、解凍システムのインピーダンス整合ネットワークに可変インダクタンスネットワークを設けることにより、システムは、解凍動作中に存在する常に変化するキャビティ入力インピーダンスをより良く整合させることができるであろう。
【０１２０】
図１０の実施形態でのように、第３の複数のディスクリートインダクタ１１２１〜１１２３は、回路の「ＲＦ信号源整合部分」に対応する。第３の可変インダクタは、インダクタ１１２１〜１１２３の直列構成を備え、バイパススイッチ１１４１および１１４３は、インダクタ１１２１および１１２３を選択的に直列構成に接続するか、または制御信号１１６１および１１６３に基づいてバイパスさせることを可能にする。一実施形態では、インダクタ１１２１〜１１２３のそれぞれは等しい値（例えば、約１ｎＨ〜約１００ｎＨの範囲の値）を有し得る。代替実施形態では、インダクタ１１２１〜１１２３は互いに異なる値を有し得る。インダクタ１１２２は、バイパススイッチ１１４１および１１４３の状態に関係なく、入力端子１１０１−１および１１０１−２間に電気的に接続される。したがって、インダクタ１１２２のインダクタンス値は、入力端子１１０１−１および１１０１−２間のベースライン（すなわち、最小）インダクタンスとして働く。一実施形態によれば、第１および第３のインダクタ１１２１，１１２３は、互いの比であるインダクタンス値を有し得る。例えば、第１のインダクタ１１２１が正規化インダクタンス値Ｊを有する場合、インダクタ１１２３は、種々の実施形態において、２＊Ｊ、３＊Ｊ、４＊Ｊ、または他の何らかの比の値を有し得る。
【０１２１】
図１０および図１１に示す可変インピーダンス整合回路１０００，１１００は、所望のダブルエンド可変インピーダンス変換を実行し得る２つの可能な回路構成にすぎないことを理解されたい。ダブルエンド可変インピーダンス整合回路の他の実施形態は、異なる配置の誘導性ネットワークを含み得、またはインダクタ、キャパシタ、および／もしくは抵抗器を含む受動ネットワークを含み得、受動構成要素の一部は固定値構成要素であり、受動構成要素の一部は、可変値構成要素（例えば、可変インダクタ、可変キャパシタ、および／もしくは可変抵抗器）であり得る。さらに、ダブルエンド可変インピーダンス整合回路は、受動構成要素をネットワーク内またはネットワーク外にスイッチングして、回路によって提供される全インピーダンス変換を変更する能動デバイス（例えば、トランジスタ）を含み得る。
【０１２２】
様々な実施形態によれば、本明細書で論じられるシングルエンドまたはダブルエンド可変インピーダンス整合ネットワークに関連する回路は、１つ以上のモジュールの形態で実装され得、「モジュール」は、本明細書において、共通基板に結合された電気構成要素のアセンブリとして定義される。例えば、図１２は、例示的な実施形態による、ダブルエンド可変インピーダンス整合ネットワーク（例えば、ネットワーク１０００，１１００、図１０、図１１）を含むモジュール１２００の例の斜視図である。モジュール１２００は、前面１２０６と反対の背面１２０８とを有するプリント回路基板（ＰＣＢ）１２０４を含む。ＰＣＢ１２０４は、１つ以上の誘電体層および２つ以上の印刷された導電層から形成される。導電性ビア（図１２では見えない）は、複数の導電層間の電気的接続を提供し得る。前面１２０６において、第１の印刷された導電層から形成された複数の印刷された導電性トレースは、ＰＣＢ１２０４の前面１２０６に結合された様々な構成要素間の電気的接続性を提供する。同様に、背面１２０８において、第２の印刷された導電層から形成された印刷された複数の導電性トレースは、ＰＣＢ１２０４の背面１２０８に結合される様々な構成要素間の電気的接続性を提供する。
【０１２３】
一実施形態によれば、ＰＣＢ１２０４は、ＲＦ入力コネクタ１２３８（例えば、背面１２０８に結合され、したがって図１２の図では見えないが、図９のコネクタ９３８に対応する）およびバラン１２７４（例えば、背面１２０８に結合され、したがって図１２の図では見えないが、図９のバラン９７４に対応する）を収容する。入力コネクタ１２３８は、同軸ケーブルまたは他のタイプの導体などの接続（例えば、接続９２８−３、図９）によってＲＦサブシステム（例えば、サブシステム３１０，９１０、図３および図９）に電気的に接続されるように構成される。そのような実施形態では、ＲＦ入力コネクタ１２３８からバラン１２７４によって受信された不平衡ＲＦ信号は、平衡信号に変換され、これは、平衡導体の対（例えば、接続９２８−４、図９）を介して、第１および第２の入力１２０１−１，１２０１−２を含むダブルエンド入力へ提供される。入力コネクタ１２３８とバラン１２７４との間の接続、およびバラン１２７４と入力１２０１−１，１２０１−２との間の接続はそれぞれ、ＰＣＢ１２０４上およびＰＣＢ１２０４内に形成された導電性トレースおよびビアを使用して実装され得る。代替実施形態においては、上述のように、代替実施形態は、平衡増幅器（例えば、平衡増幅器９２４’、図９）を含み得、これは、入力１２０１−１，１２０１−２に直接結合可能な接続（例えば、導体９２８−１’、図９）上に平衡信号を生成する。そのような実施形態では、バラン１２７４は、モジュール１２００から除外され得る。
【０１２４】
さらに、ＰＣＢ１２０４は、ダブルエンド可変インピーダンス整合ネットワーク（例えば、ネットワーク９７２，１０００，１１００、図９〜図１１）に関連する回路を収容する。したがって、ＰＣＢ１２０４によって収容される回路は、ダブルエンド入力１２０１−１，１２０１−２（例えば、入力１１０１−１，１１０１−２、図１１）、ダブルエンド出力１２０２−１，１２０２−２（例えば、出力１１０２−１，１１０２−２、図１１）、ダブルエンド入力の第１の入力１２０１−１とダブルエンド出力の第１の出力１２０２−１との間に直列結合された第１の複数のインダクタ１２１１，１２１２，１２１３，１２１４，１２１５（例えば、インダクタ１１１１〜１１１５、図１１）、ダブルエンド入力の第２の入力１２０１−２とダブルエンド出力の第２の出力１２０２−２との間に直列結合された第２の複数のインダクタ１２１６，１２１７，１２１８，１２１９，１２２０（例えば、インダクタ１１１６〜１１２０、図１１）、第１および第２の入力１２０１−１，１２０１−２間に直列結合された第３の複数のインダクタ（図１２の図では見えないが、例えば図１１のインダクタ１１２１〜１１２３に対応）、および、ノード１２２５および１２２６（例えば、ノード１１２５，１１２６）間に結合された１つ以上の追加のインダクタ１２２４（例えば、インダクタ１１２４、図１１）を含む。
【０１２５】
複数のスイッチまたはリレー（例えば、図１２の図では見えないが、例えば図１１のスイッチ１１３１〜１１３４，１１３６〜１１３９，１１４１，１１４３に対応）もＰＣＢ１２０４に結合される。例えば、複数のスイッチまたはリレーは、ＰＣＢ１２０４の前面１２０６または背面１２０８に結合され得る。スイッチまたはリレーのそれぞれは、一実施形態では、インダクタ１２１１〜１２１４，１２１６〜１２１９のうちの１つ、または、入力１２０２−１と１２０２−２との間のインダクタ（例えば、インダクタ１１２１，１１２３、図１１）のうちの１つにわたって電気的に並列接続される。制御コネクタ１２３０は、ＰＣＢ１２０４に結合され、制御コネクタ１２３０の導体は、導電トレース１２３２に電気的に結合されて、スイッチに制御信号（例えば、制御信号１１５１〜１１５４，１１５６〜１１５９，１１６１，１１６３、図１１）を提供し、これにより、前述したようにインダクタを回路内または回路外に切り替えることができる。図１２に示すように、固定値インダクタ１２１５，１２２０（例えば、インダクタ１１１５，１１２０、図１１）は、比較的大きなコイルから形成され得るが、他の構造を用いても実装され得る。図１２の実施形態に示すように、出力１２０２−１，１２０２−２に対応する導電性特徴は、比較的大きくてもよく、システムの電極（例えば、電極９４０，９５０、図９）に直接取り付けるために、細長いものであり得る。
【０１２６】
様々な実施形態では、ＲＦサブシステム（例えば、ＲＦサブシステム３１０，９１０、図３および図９）に関連する回路も、１つ以上のモジュールの形態で実装され得る。例えば、図１３は、例示的な実施形態によるＲＦサブシステム（例えば、ＲＦサブシステム３１０，９１０、図３および図９）を含むＲＦモジュール１３００の斜視図である。ＲＦモジュール１３００は、接地基板１３０４に結合されたＰＣＢ１３０２を含む。接地基板１３０４は、ＰＣＢ１３０２のための構造的支持を提供し、また、ＰＣＢ１３０２に結合された様々な電気構成要素のための電気接地基準およびヒートシンク機能を提供する。
【０１２７】
一実施形態によれば、ＰＣＢ１３０２は、ＲＦサブシステム（例えば、サブシステム３１０または９１０、図３および図９）に関連する回路を収容する。したがって、ＰＣＢ１３０２によって収容される回路は、システムコントローラ回路１３１２（例えば、図３および図９のシステムコントローラ３１２，９１２に対応）、ＲＦ信号源回路１３２０（例えば、ＲＦ信号発生器３２２，９２２および電力増幅器３２４，３２５，９２４を含む、図３および図９のＲＦ信号源３２０，９２０に対応）、電力検出回路１３３０（例えば、図３および図９の電力検出回路３３０，９３０に対応）、ならびに、インピーダンス整合回路１３３４（例えば、図３および図９の第１の整合回路３３４，９３４に対応）を含む。
【０１２８】
図１３の実施形態において、システムコントローラ回路１３１２は、プロセッサＩＣおよびメモリＩＣを含み、ＲＦ信号源回路１３２０は、信号発生器ＩＣおよび１つ以上の電力増幅器デバイスを含み、電力検出回路１３３０は、電力カプラデバイスを含み、インピーダンス整合回路１３３４は、インピーダンス整合ネットワークを形成するために一緒に接続された複数の受動構成要素（例えば、インダクタ１３３５，１３３６およびキャパシタ１３３７）を含む。回路１３１２，１３２０，１３３０，１３３４および様々なサブ構成要素は、図３および図９に関連して説明した様々な導体および接続を参照して前述したように、ＰＣＢ１３０２上の導電性トレースを介して電気的に結合され得る。
【０１２９】
ＲＦモジュール１３００は、一実施形態では、複数のコネクタ１３１６，１３２６，１３３８，１３８０も含む。例えば、コネクタ１３８０は、ユーザインタフェース（例えば、ユーザインタフェース３８０，９８０、図３および図９）および他の機能を含むホストシステムに接続するように構成され得る。コネクタ１３１６は、可変整合回路（例えば、回路３７２，９７２、図３および図９）に接続して、前述のように回路に制御信号を提供するように構成され得る。コネクタ１３２６は、システム電力を受け取るために電源に接続するように構成され得る。最後に、コネクタ１３３８（例えば、コネクタ３３６，９３６、図３および図９）は、同軸ケーブルまたは他の伝送線路に接続するように構成され得、これにより、ＲＦモジュール１３００を、可変整合サブシステム（例えば、サブシステム３７０，９７０、図３および図９）に（例えば、図３および図９の導体３２８−２，９２８−３の同軸ケーブル実装を介して）電気的に接続することができる。代替実施形態では、可変整合サブシステム（例えば、可変整合ネットワーク３７０、バラン９７４、および／または可変整合回路９７２、図３および図９）の構成要素も、ＰＣＢ１３０２上に統合され得、その場合、コネクタ１３３６は、モジュール１３００から除外され得る。ＲＦモジュール１３００のレイアウト、サブシステムおよび構成要素の他の変形例も行われ得る。
【０１３０】
ＲＦモジュール（例えば、モジュール１３００、図１３）および可変インピーダンス整合ネットワークモジュール（例えば、モジュール１２００、図１２）の実施形態は、電気的に共に接続され、他の構成要素と接続されて解凍装置またはシステム（例えば、装置１００，２００，３００，９００、図１〜図３、図９）を形成する。例えば、ＲＦコネクタ１３３８（図１３）とＲＦコネクタ１２３８（図１２）との間の同軸ケーブルなどの接続（例えば、導体９２８−３、図９）を介してＲＦ信号接続が行われ得、コネクタ１３１６（図１３）とコネクタ１２３０（図１２）との間の多導体ケーブルなどの接続（例えば、導体９１６、図９）を介して制御接続が行われ得る。さらにシステムを組み立てるために、コネクタ１３８０を介してホストシステムまたはユーザインタフェースをＲＦモジュール１３００に接続し得、コネクタ１３２６を介して電源をＲＦモジュール１３００に接続し得、電極（例えば、電極９４０，９５０、図９）を出力１２０２−１，１２０２−２に接続し得る。もちろん、上記の組立体もまた、様々な支持構造および他のシステム構成要素に物理的に接続され、これにより、電極が、解凍キャビティ（例えば、キャビティ１１０，３６０，９６０、図１、図３および図９）を横切って互いに固定された関係に保持され、解凍装置をより大きなシステム（例えば、システム１００，２００、図１および図２）内に統合し得る。
【０１３１】
解凍システムの電気的および物理的態様の実施形態について説明してきたので、このような解凍システムを動作させる方法の様々な実施形態を、図１４および図１５を参照して以下に説明する。より具体的には、図１４は、例示的な実施形態による、動的負荷整合を用いて解凍システム（例えば、システム１００，２１０，２２０，３００，７００，９００、図１〜図３、図７、図９）を動作させる方法のフローチャートである。
【０１３２】
方法は、ブロック１４０２において、システムコントローラ（例えば、システムコントローラ３１２，９１２、図３および図９）が、解凍動作が開始すべきであることを示す標識を受信すると開始し得る。このような標識は、例えば、ユーザがシステムの解凍キャビティ（例えば、キャビティ３６０，９６０、図３および図９）内に負荷（例えば、負荷３６４，９６４、図３および図９）を配置し、（例えば、ドアまたは引き出しを閉じることによって）キャビティを封止し、（例えば、図３および図９のユーザインタフェース３８０，９８０の）開始ボタンを押した後に受信され得る。一実施形態では、キャビティの封止は、１つ以上の安全インターロック機構と係合し得、これは係合時に、キャビティに供給されるＲＦ電力がキャビティの外部の環境に実質的に漏れないことを示す。後述するように、安全インターロック機構が外れると、システムコントローラはただちに、解凍動作を一時停止または終了させ得る。
【０１３３】
様々な実施形態によれば、システムコントローラは、任意選択的に、負荷タイプ（例えば、肉、液体、もしくは他の材料）、初期負荷温度、および／または負荷重量を示す追加の入力を受信し得る。例えば、負荷タイプに関する情報は、（例えば、認識された負荷タイプのリストからユーザが選択することによって）ユーザインタフェースとの対話を通じてユーザから受信され得る。あるいは、システムは、負荷の外部で可視のバーコードをスキャンするように、または負荷上のもしくは負荷に埋め込まれたＲＦＩＤデバイスから電子信号を受信するように構成され得る。初期負荷温度に関する情報は、例えば、システムの１つ以上の温度センサおよび／またはＩＲセンサ（例えば、センサ３９０，７９２，９９０、図３、図７および図９）から受信され得る。負荷重量に関する情報は、ユーザインタフェースとの相互作用を介してユーザから、またはシステムの重量センサ（例えば、センサ３９０，７９０，９９０、図３、図７および図９）から受信され得る。上述のように、負荷タイプ、初期負荷温度、および／または負荷重量を示す入力の受信は任意選択的であり、システムは代替的にこれらの入力のいくつかまたはすべてを受信しなくともよい。
【０１３４】
ブロック１４０４において、システムコントローラは、可変整合ネットワーク（例えば、ネットワーク３７０，４００，９７２，１０００，１１００、図３、図４、図９〜図１１）に制御信号を提供して、可変整合ネットワークについて初期構成または状態を確立する。図４、図５、図１０および図１１に関連して詳細に説明したように、制御信号は、可変整合ネットワーク内で、可変整合ネットワーク（例えば、ネットワーク４１０，４１１，１０１１，１０１６，１０２１、図４および図１０）のインダクタンスに影響を及ぼす。例えば、制御信号は、バイパススイッチ（例えば、スイッチ５１１〜５１４，１１３１〜１１３４，１１３６〜１１３９，１１４１，１１４３、図５および図１１）の状態に影響を及ぼし得、これは、システムコントローラからの制御信号（例えば、制御信号５２１〜５２４，１１５１〜１１５４，１１５６〜１１５９，１１６１，１１６３、図５および図１１）に応答する。
【０１３５】
また、前述したように、可変整合ネットワークの第１の部分は、ＲＦ信号源（例えば、ＲＦ信号源３２０，９２０、図３および図９）または最終段電力増幅器（例えば、電力増幅器３２５，９２４、図３および図９）についての整合を提供するように構成され得、可変整合ネットワークの第２の部分は、キャビティ（例えば、キャビティ３６０，９６０、図３および図９）に負荷（例えば、負荷３６４，９６４、図３および図９）を加えたものについての整合を提供するように構成され得る。例えば、図４を参照すると、第１のシャント可変インダクタンスネットワーク４１０は、ＲＦ信号源整合を提供するように構成され得、第２のシャント可変インダクタンスネットワーク４１６は、キャビティに負荷を加えたものの整合を提供するように構成され得る。
【０１３６】
凍結負荷についての最良の初期全体整合（すなわち、最大量のＲＦ電力が負荷によって吸収される整合）は、典型的には、整合ネットワークのキャビティ整合部分に対して比較的高いインダクタンスと、整合ネットワークのＲＦ信号源整合部分に対して比較的低いインダクタンスとを有することが観察された。例えば、図１５は、２つの異なる負荷に対する解凍動作による最適キャビティ整合設定対ＲＦ信号源整合設定をプロットするチャートであり、トレース１５１０が第１の負荷（例えば、第１のタイプ、重量などを有する）に対応し、トレース１５２０が第２の負荷（例えば、第２のタイプ、重量などを有する）に対応する。図１５において、解凍動作の開始時（例えば、負荷が凍結されているとき）の２つの負荷の最適初期整合設定は、それぞれ点１５１２および１５２２によって示される。図から分かるように、点１５１２および１５２２の両方は、比較的低いＲＦ源整合設定と比較して、比較的高いキャビティ整合設定を示す。図４の実施形態を参照すると、これは、可変インダクタンスネットワーク４１６に対する比較的高いインダクタンス、および、可変インダクタンスネットワーク４１０に対する比較的低いインダクタンスに変換される。図１０の実施形態を参照すると、これは、可変インダクタンスネットワーク１０１１および１０１６に対する比較的高いインダクタンス、ならびに、可変インダクタンスネットワーク１０２１に対する比較的低いインダクタンスに変換される。
【０１３７】
一実施形態によれば、ブロック１４０４で可変整合ネットワークの初期構成または状態を確立するために、システムコントローラは、第１および第２の可変インダクタンスネットワーク（例えば、ネットワーク４１０，４１１、図４）に制御信号を送信して、ＲＦ信号源整合のための可変インダクタンスネットワーク（例えば、ネットワーク４１０）に比較的低いインダクタンスを持たせ、キャビティ整合のための可変インダクタンスネットワーク（例えば、ネットワーク４１１）に比較的高いインダクタンスを持たせる。システムコントローラは、システムコントローラに先験的に知られている負荷タイプ／重量／温度情報に基づいてインダクタンスがどのくらい低くまたはどれくらい高く設定されるかを決定し得る。先験的な負荷タイプ／重量／温度情報がシステムコントローラに利用可能でない場合、システムコントローラは、ＲＦ信号源整合のための比較的低いデフォルトインダクタンスと、キャビティ整合のための比較的高いデフォルトインダクタンスとを選択し得る。
【０１３８】
しかしながら、システムコントローラが負荷特性に関する先験的情報を有すると仮定すると、システムコントローラは、最適初期整合点の近くに初期構成を確立しようと試み得る。例えば、再び図１５を参照すると、第１のタイプの負荷に対する最適初期整合点１５１２は、ネットワークの最大値の約８０％のキャビティ整合（例えば、ネットワーク４１１または１０１１／１０１６によって実装される）を有し、ネットワークの最大値の約１０％のＲＦ信号源整合（例えば、ネットワーク４１０または１０２１によって実装される）を有する。可変インダクタンスネットワークの各々が、例えば、図５のネットワーク５００と同様の構造を有すると仮定し、上記の表１の状態が適用されると仮定すると、第１のタイプの負荷について、システムコントローラは、可変インダクタンスネットワークを初期化し得、これにより、キャビティ整合ネットワーク（例えば、ネットワーク４１１または１０１１／１０１６）は、状態１２（すなわち、ネットワーク４１１または１０１１／１０１６の可能な最大インダクタンスの約８０％）を有し、ＲＦ信号源整合ネットワーク（例えば、ネットワーク４１０または１０２１）は、状態２（すなわち、ネットワーク４１０の可能な最大インダクタンスの約１０％）を有する。逆に、第２のタイプの負荷に対する最適初期整合点１５２２は、ネットワークの最大値の約４０％のキャビティ整合（例えば、ネットワーク４１１または１０１１／１０１６によって実装される）を有し、ネットワークの最大値の約１０％のＲＦ信号源整合（例えば、ネットワーク４１０または１０２１によって実装される）を有する。したがって、第２のタイプの負荷について、システムコントローラは、可変インダクタンスネットワークを初期化し得、これにより、キャビティ整合ネットワーク（例えば、ネットワーク４１１または１０１１／１０１６）は、状態６（すなわち、ネットワーク４１１または１０１１／１０１６の可能な最大インダクタンスの約４０％）を有し、ＲＦ信号源整合ネットワーク（例えば、ネットワーク４１０または１０２１）は、状態２（すなわち、ネットワーク４１０または１０２１の可能な最大インダクタンスの約１０％）を有する。概して、解凍動作の間、ＲＦ信号源整合ネットワークおよびキャビティ整合ネットワークのインピーダンス値への調整は逆の方法で行われる。言い換えれば、ＲＦ信号源整合ネットワークのインピーダンス値が減少すると、キャビティ整合ネットワークのインピーダンス値が増加し、その逆もまた同様である。
【０１３９】
再び図１４を参照すると、一旦、初期可変整合ネットワーク構成が確立されると、システムコントローラは、必要に応じて可変インピーダンス整合ネットワークの構成を調整するプロセス１４１０を実行し得、整合の質を示す実際の測定値に基づいて、許容可能なまたは最良の整合を見出す。一実施形態によれば、このプロセスは、ＲＦ信号源（例えば、ＲＦ信号源３２０，９２０、図３および図９）に、ブロック１４１２において可変インピーダンス整合ネットワークを介して比較的低い電力のＲＦ信号を電極（例えば、第１の電極３４０または両方の電極９４０，９５０、図３および図９）に供給させることを含む。システムコントローラは、電源およびバイアス回路（例えば、回路３２６，９２６、図３および図９）への制御信号を介してＲＦ信号電力レベルを制御し得、制御信号は、電源およびバイアス回路に、所望の信号電力レベルと一致する供給およびバイアス電圧を増幅器（例えば、増幅器段３２４，３２５，９２４、図３および図９）へ提供させる。例えば、比較的低い電力のＲＦ信号は、約１０Ｗ〜約２０Ｗの範囲の電力レベルを有する信号であり得るが、異なる電力レベルが代替的に使用され得る。整合調整プロセス１４１０中の比較的低い電力レベル信号は、（例えば、最初の整合が高い反射電力を引き起こす場合に）キャビティまたは負荷を損傷するリスクを低減し、（例えば、スイッチ接点にわたるアーク放電により）可変インダクタンスネットワークのスイッチング構成要素を損傷するリスクを低減するために望ましい。
【０１４０】
ブロック１４１４において、電力検出回路（例えば、電力検出回路３３０，９３０，９３０’，９３０’’、図３および図９）は次いで、ＲＦ信号源と電極との間の伝送経路（例えば、経路３２８，９２８、図３および図９）に沿った反射および（いくつかの実施形態における）順方向の電力を測定し、これらの測定値をシステムコントローラに提供する。システムコントローラは次いで、反射および順方向信号電力間の比を決定し得、この比に基づいてシステムのＳ１１パラメータを決定し得る。システムコントローラは、一実施形態において、受信された電力測定値（例えば、受信された反射電力測定値、受信された順方向電力測定値、もしくは両方）、および／または計算された比、および／またはＳ１１パラメータを、将来の評価または比較のために記憶し得る。
【０１４１】
ブロック１４１６において、システムコントローラは、反射電力測定値、および／または反射対順方向信号電力比、および／またはＳ１１パラメータに基づいて、可変インピーダンス整合ネットワークによって提供される整合が、許容可能であるかどうか（例えば、反射電力が閾値未満であるか、または、その比が１０％以下であるか、または、測定値もしくは値がいくつかの他の基準と比較して良好であるか）を決定し得る。あるいは、システムコントローラは、整合が「最良」の整合であるかどうかを決定するように構成され得る。「最良」の整合は、例えば、すべての可能なインピーダンス整合ネットワーク構成について（または少なくともインピーダンス整合ネットワーク構成の定義されたサブセットについて）反射ＲＦ電力（およびいくつかの実施形態では順方向反射ＲＦ電力）を反復的に測定すること、ならびに、どの構成が最も低い反射ＲＦ電力および／または最も低い反射対順方向電力比をもたらすかを決定することによって決定され得る。
【０１４２】
システムコントローラが、整合が許容できないか、または最良の整合でないと決定した場合、システムコントローラは、ブロック１４１８で、可変インピーダンス整合ネットワークを再構成することによって、整合を調整し得る。例えば、これは、可変インピーダンス整合ネットワークに制御信号を送信することによって達成し得、これにより、ネットワークに、（例えば、可変インダクタンスネットワーク４１０，４１１，１０１１，１０１６，１０２１に異なるインダクタンス状態を持たせること、または、インダクタ５０１〜５０４，１１１１〜１１１４，１１１６〜１１１９，１１２１，１１２３、図４、図５、図１０、図１１を回路の中もしくは外にスイッチングすることによって）ネットワーク内の可変インダクタンスを増加および／または減少させる。可変インダクタンスネットワークを再構成した後、ブロック１４１４，１４１６および１４１８は、ブロック１４１６で許容可能なまたは最良の整合が決定されるまで反復的に実行され得る。
【０１４３】
許容可能なまたは最良の整合が決定されると、解凍動作が開始され得る。解凍動作の開始には、ブロック１４２０において、ＲＦ信号源（例えば、ＲＦ信号源３２０，９２０、図３および図９）によって供給されるＲＦ信号の電力を比較的高い電力のＲＦ信号に増加させることが含まれる。もう一度、システムコントローラは、電源およびバイアス回路（例えば、回路３２６，９２６、図３および図９）への制御信号を介してＲＦ信号電力レベルを制御し得、制御信号は、電源およびバイアス回路に、所望の信号電力レベルと一致する供給およびバイアス電圧を増幅器（例えば、増幅器段３２４，３２５，９２４、図３および図９）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の範囲の電力レベルを有する信号であり得るが、異なる電力レベルが代替的に使用され得る。
【０１４４】
ブロック１４２２において、電力検出回路（例えば、電力検出回路３３０，９３０，９３０’，９３０’’、図３および図９）は次いで、ＲＦ信号源と電極との間で伝送経路（例えば、経路３２８，９２８、図３および図９）に沿った、反射電力および、いくつかの実施形態では、順方向電力を周期的に測定し、これらの測定値をシステムコントローラに提供する。システムコントローラは、反射および順方向信号電力間の比を再び決定し得、この比に基づいてシステムのＳ１１パラメータを決定し得る。システムコントローラは、一実施形態において、受信された電力測定値、および／または計算された比、および／またはＳ１１パラメータを、将来の評価または比較のために記憶し得る。一実施形態によれば、順方向および反射電力の周期的な測定は、かなり高い周波数（例えば、ミリ秒のオーダ）またはかなり低い周波数（例えば、数秒のオーダ）で行われ得る。例えば、周期的な測定を行うためのかなり低い周波数は、１０秒〜２０秒ごとに１つの測定の割合であり得る。
【０１４５】
ブロック１４２４において、システムコントローラは、１つ以上の反射信号電力測定値、１つ以上の計算された反射対順方向信号電力比、および／または１つ以上の計算されたＳ１１パラメータに基づいて、可変インピーダンス整合ネットワークにより提供される整合が許容可能であるかどうかを決定し得る。例えば、システムコントローラは、この決定を行う際に、単一の反射信号電力測定値、単一の計算された反射対順方向信号電力比、もしくは単一の計算されたＳ１１パラメータを使用し得、または、この決定を行う際に、多数の、以前に受信された反射信号電力測定値、以前に計算された反射対順方向電力比、もしくは以前に計算されたＳ１１パラメータ、の平均化（または他の計算）を行い得る。整合が許容可能かどうかを決定するために、システムコントローラは、例えば、受信された反射信号電力、計算された比、および／またはＳ１１パラメータを１つ以上の対応する閾値と比較し得る。例えば、一実施形態では、システムコントローラは、受信した反射信号電力を、例えば、順方向信号電力の５％（または何らかの他の値）の閾値と比較し得る。順方向信号電力の５％未満の反射信号電力は、整合が許容可能なままであることを示し得、５％を超える比は、整合がもはや許容可能でないことを示し得る。別の実施形態では、システムコントローラは、計算された反射対順方向信号電力比を１０％（または何らかの他の値）の閾値と比較し得る。１０％未満の比は、整合が許容可能なままであることを示し得、１０％を超える比は、整合がもはや許容可能でないことを示し得る。測定された反射電力または計算された比またはＳ１１パラメータが、対応する閾値よりも大きく（すなわち、比較が好ましくない）、容認できない整合を示す場合、システムコントローラは、再びプロセス１４１０を実行することにより可変インピーダンス整合ネットワークの再構成を開始し得る。
【０１４６】
前述したように、可変インピーダンス整合ネットワークによって提供される整合は、負荷が温まるにつれて、負荷（例えば、負荷３６４、図３）のインピーダンス変化に起因して、解凍動作中に劣化し得る。解凍動作の間、キャビティ整合インダクタンスを減少させることによって（例えば、図４の可変インダクタンスネットワーク４１１のインダクタンスを減少させることによって）、および、ＲＦ信号源インダクタンスを増加させることによって（例えば、図４の可変インダクタンスネットワーク４１０のインダクタンスを増加させることによって）、最適キャビティ整合を維持し得ることが観察されている。再び図１５を参照すると、例えば、解凍動作の終了時の第１のタイプの負荷に対する最適整合は点１５１４によって示され、解凍動作の終了時の第２のタイプの負荷に対する最適整合は点１５２４によって示される。両方の場合において、解凍動作の開始と完了との間の最適整合の追跡は、キャビティ整合のインダクタンスを徐々に減少させてＲＦ信号源整合のインダクタンスを増加させることを含む。
【０１４７】
一実施形態によれば、可変インピーダンス整合ネットワークを再構成する反復的なプロセス１４１０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得る。より詳細には、ブロック１４１８で可変インピーダンス整合ネットワークを再構成することによって整合を調整する場合、システムコントローラは最初に、（キャビティ整合または図４のネットワーク４１１について）より低いインダクタンス、ならびに（ＲＦ信号源整合または図４のネットワーク４１０について）より高いインダクタンスに対応するキャビティおよびＲＦ信号源整合についての、可変インダクタンスネットワークの状態を選択し得る。予想される最適整合軌道（例えば、図１５に示されるもの）に従う傾向のあるインピーダンスを選択することによって、これらの傾向を考慮しない再構成プロセスと比較して、可変インピーダンス整合ネットワーク再構成プロセス１４１０を実行する時間を短縮し得る。
【０１４８】
代替実施形態では、システムコントローラは代わりに、許容可能な構成を決定しようと試みるために各隣接構成を反復的に試験し得る。例えば、上記の表１を再度参照すると、現在の構成が、キャビティ整合ネットワークの状態１２、および、ＲＦ信号源整合ネットワークの状態３に対応する場合、システムコントローラは、キャビティ整合ネットワークについて状態１１および／または状態１３を試験し得、ＲＦ信号源整合ネットワークについて状態２および／または状態４を試験し得る。これらの試験が好ましい結果（すなわち、許容可能な整合）をもたらさない場合、システムコントローラは、キャビティ整合ネットワークについて状態１０および／または状態１４を試験し得、ＲＦ信号源整合ネットワークについて状態１および／または状態５を試験し得、以降同様である。
【０１４９】
実際には、可能なすべての可変インピーダンス整合ネットワーク構成を試験することを含む、許容可能なインピーダンス整合を有するようにシステムを再構成するためにシステムコントローラが採用し得る様々な異なる探索方法が存在する。許容可能な構成を検索するための任意の合理的な方法は、本発明の主題の範囲内にあると考えられる。いずれにしても、ブロック１４１６において許容可能な整合が決定されると、ブロック１４１４において解凍動作が再開され、プロセスは反復を続ける。
【０１５０】
ブロック１４２４に参照を戻すと、システムコントローラが、１つ以上の反射電力測定値、１つ以上の計算された反射対順方向信号電力比、および／または１つ以上の計算されたＳ１１パラメータに基づいて、可変インピーダンス整合ネットワークにより提供される整合が依然として許容可能である（例えば、反射電力測定値、計算された比、またはＳ１１パラメータが、対応する閾値よりも小さいか、または比較が好ましい）と決定する場合、システムは、終了条件がブロック１４２６内で発生したかどうかを評価し得る。実際には、終了条件が発生したかどうかの決定は、解凍プロセス中の任意の時点で発生し得る割り込み駆動プロセスであり得る。しかしながら、図１４のフローチャートに含めるために、このプロセスは、ブロック１４２４の後に発生するよう示されている。
【０１５１】
いずれにせよ、いくつかの条件が、解凍動作の停止を保証し得る。例えば、システムは、安全インターロックが破られたときに終了条件が発生したと決定し得る。あるいは、システムは、（例えば、図３および図９のユーザインタフェース３８０，９８０を介して）ユーザによって設定されたタイマが終了したとき、または、解凍動作をどのくらいの長さ実行するべきかについてのシステムコントローラの推定値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が終了したときに、終了条件が発生したと決定し得る。さらに別の代替実施形態において、システムは、解凍動作の完了を別様に検知してもよい。
【０１５２】
終了条件が発生していない場合は次いで、ブロック１４２２および１４２４（および必要に応じて整合ネットワーク再構成プロセス１４１０）を反復的に実行することによって、解凍動作を継続し得る。終了条件が発生すると、ブロック１４２８において、システムコントローラは、ＲＦ信号源によるＲＦ信号の供給を中止させる。例えば、システムコントローラは、ＲＦ信号発生器（例えば、ＲＦ信号発生器３２２，９２２、図３および図９）を無効化し得、ならびに／または、電源およびバイアス回路（例えば、回路３２６，９２６、図３および図９）に供給電流の供給を停止させ得る。さらに、システムコントローラは、ユーザインタフェース（例えば、ユーザインタフェース３８０，９８０、図３および図９）に、（例えば、「ドア開」または「完了」を表示デバイス上に表示することまたは可聴トーンを提供することによって）ユーザ知覚可能な終了条件の表示をユーザインタフェースに生成させる信号を送信し得る。そして、方法は終了し得る。
【０１５３】
図１４に示すブロックに関連する動作の順序は、例示的な実施形態に対応するものであり、図示された順序にのみ動作のシーケンスを限定すると解釈されるべきではないことを理解されたい。代わりに、いくつかの動作は異なる順序で実行され得、および／またはいくつかの動作は並行して実行され得る。
【０１５４】
本明細書に含まれる様々な図に示される接続線は、様々な要素間の例示的な機能的関係および／または物理的結合を表すことが意図されている。主題の実施形態には、多くの代替的または追加的機能関係または物理的接続が存在し得ることに留意されたい。さらに、特定の用語は、参照のみの目的のために本明細書中で使用され得、したがって限定することを意図するものではなく、用語「第１」、「第２」および構造を指す他のそのような数値用語は、文脈によって明確に示されていない限り、シーケンスまたは順序を暗示しない。  本明細書で使用される場合、「ノード」は、所与の信号、論理レベル、電圧、データパターン、電流、または量が存在する、任意の内部または外部基準点、接続点、接合、信号線、導電要素などを意味する。さらに、２つ以上のノードは、１つの物理的要素によって実現され得る（および、２つ以上の信号は、多重化、変調、または別様に区別されることができ、共通ノードで受信または出力すらされることができる）。
【０１５５】
前述の説明は、共に「接続された」または「結合された」要素またはノードまたは特徴を指す。本明細書で使用される場合、別段の明示的な記載がない限り、「接続された」とは、ある要素が別の要素に直接接合されている（または直接通信する）ことを意味し、必ずしも機械的に接合されている必要はない。同様に、別段の明示的な記載がない限り、「結合された」とは、ある要素が別の要素に直接的または間接的に接合されている（または直接的または間接的に通信する）ことを意味し、必ずしも機械的に接合されている必要はない。したがって、図面に示される概略図は、要素の１つの例示的な配置を示しているが、図示された主題の実施形態に追加の介在要素、デバイス、特徴または構成要素が存在し得る。
【０１５６】
熱上昇システムの実施形態は、負荷を収容するためのキャビティに結合される。熱上昇システムは、ＲＦ信号を供給するように構成されたＲＦ信号源と、伝送経路と、インピーダンス整合ネットワークと、電力検出回路と、コントローラとを含む。伝送経路は、ＲＦ信号源とキャビティを横切って配置された第１および第２の電極間に電気的に結合される。インピーダンス整合は、伝送経路に沿って電気的に結合され、インピーダンス整合ネットワークは、可変受動構成要素のネットワークを含む。電力検出回路は、伝送経路に沿った反射信号電力を検出するように構成される。コントローラは、反射信号電力に基づいて、インピーダンス整合ネットワークの１つ以上の可変受動構成要素の１つ以上の値を修正して、反射信号電力を低減するように構成される。
【０１５７】
キャビティを含む熱上昇システムを動作させる方法の実施形態は、ＲＦ信号源が、１つ以上のＲＦ信号を、ＲＦ信号源とキャビティを横切って配置された第１および第２の電極間に電気的に結合された伝送経路に供給する工程を備える。方法はさらに、伝送経路に沿った反射信号電力を電力検出回路が検出する工程と、反射信号電力を減少させるために伝送経路に沿って電気的に結合されたインピーダンス整合ネットワークの１つ以上の可変受動構成要素の１つ以上の値をコントローラが修正する工程とを備える。
【０１５８】
少なくとも１つの例示的な実施形態が前述の詳細な説明で提示されているが、膨大な数の変形例が存在することを理解されたい。本明細書に記載された１つまたは複数の例示的な実施形態は、特許請求の範囲に記載された主題の、範囲、適用可能性または構成を決して限定するものではないことを理解されたい。むしろ、上述の詳細な説明は、記載された１つまたは複数の実施形態を実装するための便利なロードマップを当業者に提供するであろう。この特許出願を出願した時点での既知の均等物および予見可能な均等物を含む、特許請求の範囲によって規定される範囲から逸脱することなく、要素の機能および配置に様々な変更を加えることができることを理解されたい。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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