(57)【要約】【課題】スパイラルインダクタンスの代わりに平面インダクタを利用するインピーダンスネットワークを備える加熱システムの利用によって、コスト、製造しにくさ、およびシステムサイズを比較的抑えると同時に、システムを過剰な振動と温度に対してより堅牢なものにできる。【解決手段】ソリッドステート加熱装置は、独立した器具またはその他のシステムに組み込まれてもよい。加熱装置は、電極と高周波（ＲＦ）源との間に連結されたインピーダンス整合ネットワークを備えていてもよい。インピーダンス整合ネットワークは、加熱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であってもよい。インピーダンス整合ネットワークは、基板の何れかの面に設置されたパターニングされた導電層から形成された平面インダクタを備えていてもよい。【選択図】図８Ａ
2019121592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号を生成するように構成された高周波信号源と、
第１平面インダクタを備えるインピーダンス整合ネットワークと、
前記インピーダンス整合ネットワークの前記第１平面インダクタを通じて前記高周波信号源に電気的に連結される第１電極と、
第２電極と
を備える、システム。
【請求項２】
前記インピーダンス整合ネットワークはさらに第２平面インダクタを備え、
前記システムはさらに接地基準端子を備え、
前記第１電極は、前記インピーダンス整合ネットワークの前記第２平面インダクタを通じて、前記接地基準端子に電気的に連結される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記インピーダンス整合ネットワークはさらに第３平面インダクタを備え、
前記第１電極は、前記第１平面インダクタおよび前記第３平面インダクタを通じて、前記高周波信号源に電気的に連結される、
請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記インピーダンス整合ネットワークはさらに第４平面インダクタを備え、
前記システムはさらに可変インダクタンスネットワークを備え、
前記第１電極は、前記第３平面インダクタ、前記第４平面インダクタ、および前記可変インダクタンスネットワークを通じて、前記接地基準端子に電気的に連結される、
請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記接地基準端子は前記第２電極に連結され、
前記第２電極は、前記第１電極、前記第１平面インダクタ、および前記第２平面インダクタによって生成される高周波信号を、抑制するように構成される、
請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
前記インピーダンス整合ネットワークはさらに基板を備え、
前記基板は第１面を有するとともに、前記第１面とは反対側に第２面を有し、
前記第１平面インダクタは、
前記基板の前記第１面上に形成された第１導電層と、
前記基板の前記第２面上に形成された第２導電層と、
前記第１導電層と前記第２導電層との間において前記基板の内部に配置された複数の内部導電層と
を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１平面インダクタはさらに、前記基板を通って延びるビアを備え、
前記ビアが備える導電性側壁は、前記第１導電層、前記第２導電層、および前記複数の内部導電層に電気的に連結される、
請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１平面インダクタはさらに交差領域を備え、
前記交差領域は、前記第１導電層および前記第２導電層を備えるとともに、前記複数の内部導電層を除外する、
請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記基板は、前記高周波信号源と前記第１電極との間の空気空洞の中に設置される、
請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
高周波信号を生成するように構成された高周波信号源と、
前記高周波信号源からの高周波信号を受信するように構成された電極と、
インピーダンス整合ネットワークと
を備える高周波加熱システムであって、
前記インピーダンス整合ネットワークは、
前記高周波信号源と前記電極との間に設置された基板と、
前記基板上に設置された第１平面インダクタと、
を備え、
前記高周波信号源は、前記第１平面インダクタを通じて、前記電極に電気的に連結される、
高周波加熱システム。
【請求項１１】
前記インピーダンス整合ネットワークはさらに第２平面インダクタを備え、
前記高周波加熱システムはさらに接地基準端子を備え、
前記電極は、前記インピーダンス整合ネットワークの前記第２平面インダクタを通じて、前記接地基準端子に電気的に連結される、
請求項１０に記載の高周波加熱システム。
【請求項１２】
前記インピーダンス整合ネットワークはさらに第３平面インダクタを備え、
前記電極は、前記第１平面インダクタおよび前記第３平面インダクタを通じて、前記高周波信号源に電気的に連結される、
請求項１１に記載の高周波加熱システム。
【請求項１３】
前記インピーダンス整合ネットワークはさらに第４平面インダクタを備え、
前記高周波加熱システムはさらに可変インダクタンスネットワークを備え、
前記電極は、前記第３平面インダクタ、前記第４平面インダクタ、および前記可変インダクタンスネットワークを通じて、前記接地基準端子に電気的に連結される、
請求項１２に記載の高周波加熱システム。
【請求項１４】
前記基板は第１面を有するとともに、前記第１面とは反対側に第２面を有し、
前記第１平面インダクタは、
前記基板の前記第１面上に設置された第１導電層と、
前記基板の前記第２面上に設置された第２導電層と、
前記第１導電層と前記第２導電層との間において前記基板の内部に配置された複数の内部導電層と
を備える、請求項１０に記載の高周波加熱システム。
【請求項１５】
前記第１平面インダクタはさらに導電ビアを備え、
前記導電ビアは、前記複数の内部導電層を通じて前記第１導電層を前記第２導電層に電気的に連結する、
請求項１４に記載の高周波加熱システム。
【請求項１６】
前記第１平面インダクタはさらに交差領域を備え、
前記交差領域は前記第１導電層と前記第２導電層を備えるとともに、前記複数の内部導電層を除外する、
請求項１５に記載の高周波加熱システム。
【請求項１７】
第１面を有するとともに前記第１面とは反対側に第２面を有する基板と、
前記基板上に設置された第１ノードと、
前記基板上に設置された第２ノードと、
前記基板上に設置された第３ノードと、
前記基板上に設置され、前記第１ノードに電気的に連結される第１平面インダクタと、
前記基板上に設置され、前記第２ノードに電気的に連結される第２平面インダクタと、
前記基板上に設置され、前記第３ノードに電気的に連結される第３平面インダクタと
を備えるインピーダンス整合ネットワークであって、
前記第１ノードは、前記第１平面インダクタと前記第３平面インダクタを通じて、前記第３ノードに電気的に連結され、
前記第２ノードは、前記第２平面インダクタと前記第３平面インダクタを通じて、前記第３ノードに電気的に連結され、
前記第１ノードは、前記第１平面インダクタおよび前記第２平面インダクタを通じて、前記第２ノードに電気的に連結される、
インピーダンス整合ネットワーク。
【請求項１８】
前記第１ノードは、外部高周波信号源に電気的に連結されるように構成される入力ノードであり、
前記第２ノードは、外部可変インダクタンスネットワークを通じて、外部接地基準端子に電気的に連結するように構成され、
前記第３ノードは、外部電極に電気的に連結するように構成される出力ノードである、
請求項１７記載のインピーダンス整合ネットワーク。
【請求項１９】
前記インピーダンス整合ネットワークはさらに、
前記基板上に設置された第４ノードと、
前記基板上に設置された第５ノードと、
前記基板上に設置され、前記第４ノードと前記第５ノードとの間に電気的に連結される第４平面インダクタと
を備える、請求項１８に記載のインピーダンス整合ネットワーク。
【請求項２０】
前記第４ノードは、前記外部接地基準端子に電気的に連結するように構成される接地基準ノードであり、
前記第５ノードは、前記外部電極に電気的に接続するように構成される追加の出力ノードである、
請求項１９に記載のインピーダンス整合ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載の主旨の実施形態は一般に、高周波（ＲＦ）エネルギーで負荷の解凍および／または加熱を行うための装置と方法に関する。これらの装置と方法は、高周波加熱システム用平面インダクタに係りうる。
【背景技術】
【０００２】
従来の容量型食品加熱（または解凍もしくは解氷）システムは、加熱室内に収容された大型の平面電極を備える。食品負荷が電極間に置かれ、電極が食品負荷と接触すると、低パワーの電磁エネルギーが電極に供給され、食品負荷をゆっくり温める（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第４，８７４，９１４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
幾つかの食品加熱システムにおいて、電磁エネルギーはインピーダンス整合ネットワークを通じて電極に供給される。幾つかの食品加熱システムは、大型のスパイラルインダクタを組み込んだインピーダンス整合ネットワークを備える。これらのスパイラルインダクタは、コストが高く、製造および所望のインダクタンスへの調節が難しいかもしれない。それに加えて、いったんシステム内に取り付けられると、スパイラルインダクタは過剰な振動によって引き起こされるその電気特性（例えば、インダクタンス）の変化の影響を受けやすい。スパイラルインダクタは一般に、銅で製造されるため、過剰な熱はスパイラルインダクタを膨張させるかもしれず、これもスパイラルインダクタの電気特性を変化させかねない。これらの電気特性の変化は、システムの効率の低下の原因となる可能性がある（例えば、インピーダンス整合ネットワークのインピーダンスを変化させることによる）。それに加えて、スパイラルインダクタが大型であることで、インピーダンスネットワークを格納するために必要な空間の量がそれに比例して大きくなるかもしれない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
スパイラルインダクタンスの代わりに平面インダクタを利用するインピーダンスネットワークを備える加熱システムの利用によって、コスト、製造しにくさ、およびシステムサイズを比較的抑えると同時に、システムを過剰な振動と温度に対してより堅牢なものにできるようにすることが有利であるかもしれない。
【０００６】
本開示の一側面として、高周波信号（ＲＦ信号）を生成するように構成された高周波信号源（ＲＦ信号源）と、第１平面インダクタを備えるインピーダンス整合ネットワークと、前記インピーダンス整合ネットワークの前記第１平面インダクタを通じて前記ＲＦ信号源に電気的に連結される第１電極と、第２電極とを備える、システムが提供される。
【０００７】
主旨のより完全な理解は、詳細な説明と特許請求の範囲を参照することで、下記のような図面と併せて考えた時に得られ、図においては、全体を通じて同様の参照番号は同様の要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】或る例示的実施形態による加熱器具の斜視図である。
【図２】加熱システムの他の実施形態を備える冷蔵／冷凍器具の斜視図である。
【図３】或る例示的実施形態による加熱装置の簡略ブロック図である。
【図４】或る実施形態による可変インピーダンス整合（マッチング）ネットワークの概略図である。
【図５】或る実施形態による可変インダクタンスネットワークの概略図である。
【図６】可変インピーダンス整合ネットワークの或る実施形態の複数のインダクタンスが、入力空洞（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マッチさせるかを示すスミスチャートの一例である。
【図７】或る例示的実施形態による加熱システムの側方断面図である。
【図８Ａ】或る例示的実施形態による、基板上に設置された平面インダクタ回路の上面図である。
【図８Ｂ】或る例示的実施形態による、基板上に設置された平面インダクタ回路の底面図である。
【図９】或る例示的実施形態による、多層平面インダクタ回路トレースを備えるプリント回路基板の側方断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の詳細な説明は単に例示的な性質であり、主旨の実施形態またはかかる実施形態の用途や利用を限定しようとするものではない。本明細書で使用されるかぎり、「例示的」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」という意味である。本明細書において例示的または一例と記されている何れの実施例も、必ずしも他の実施例より好ましい、または有利と解釈されるわけではない。さらに、前述の技術分野、背景、または後述の詳細な説明の中で提示されている何れの明示的または黙示的理論によっても拘束されることは意図されていない。
【００１０】
本明細書に記載されている主旨の実施形態は、独立型の器具またはその他のシステムの中に組み込むことのできるソリッドステートの加熱装置に関する。後で詳しく説明するように、例示的加熱システムは、空洞（キャビティ）内に設置された第１電極と、増幅装置（１つまたは複数のトランジスタを備える）と、インピーダンス整合ネットワークと、を用いて実現される。インピーダンス整合ネットワークは、増幅装置の出力と、平面インダクタを備える第１電極との間に連結される。或る実施形態において、インピーダンス整合ネットワークは可変インピーダンス整合ネットワークであり、これは加熱動作中に調整して、増幅装置と空洞との間のマッチングを改善することができる。
【００１１】
本明細書で使用されるかぎり、「加熱」という用語は、より広く、負荷（例えば、食品負荷またはその他の種類の負荷）の熱エネルギーまたは温度を、負荷へのＲＦパワーの提供を通じて増大させるプロセスを意味する。したがって、各種の実施形態において、「加熱動作」は、何れの初期温度（例えば、摂氏０度よりも高いか低い、何れの初期温度）の負荷に対しても実行されてよく、加熱動作は初期温度よりも高い何れの最終温度（例えば、摂氏０度よりも高いか低い最終温度を備える）でも停止されてよい。すなわち、本明細書に記載の「加熱動作」および「加熱システム」は、代替的に「温度上昇動作」および「温度上昇システム」と呼ぶことができる。「解凍」という用語は、冷凍された負荷（例えば、食品負荷またはその他の種類の負荷）の温度を、その負荷が凍った状態でなくなる温度（例えば、摂氏０度またはその付近の温度）まで上昇させることを意味する。したがって、「解凍動作」は「加熱動作」の一種であり、「解凍システム」は「加熱システム」の一種である。「解凍」という用語は、本発明の用途を凍った負荷の温度を摂氏０度またはその付近温度まで上昇させることができるだけの方法またはシステムに限定されると解釈すべきではない。本開示において、「食品負荷」への言及は、加熱システムの他の負荷の一例として行われ、食品負荷への言及は、加熱システムによって加熱されてもよい他の種類の負荷（例えば、液体、非消耗物）も指すことに留意されたい。
【００１２】
幾つかの食品加熱システムにおいて、電磁エネルギーはインピーダンス整合ネットワークを通じて電極に供給される。幾つかの食品加熱システムは、大型のスパイラルインダクタを組み込んだインピーダンス整合ネットワークを備える。これらのスパイラルインダクタは、コストが高く、製造および所望のインダクタンスへの調節が難しいかもしれない。それに加えて、いったんシステム内に取り付けられると、スパイラルインダクタは過剰な振動によって引き起こされるその電気特性（例えば、インダクタンス）の変化の影響を受けやすい。スパイラルインダクタは一般に、銅で製造されるため、過剰な熱はスパイラルインダクタを膨張させるかもしれず、これもスパイラルインダクタの電気特性を変化させかねない。これらの電気特性の変化は、システムの効率の低下の原因となる可能性がある（例えば、インピーダンス整合ネットワークのインピーダンスを変化させることによる）。それに加えて、スパイラルインダクタが大型であることで、インピーダンスネットワークを格納するために必要な空間の量がそれに比例して大きくなるかもしれない。それゆえ、したがって、スパイラルインダクタンスの代わりに平面インダクタを利用するインピーダンスネットワークを備える加熱システムの利用によって、コスト、製造しにくさ、およびシステムサイズを比較的抑えると同時に、システムを過剰な振動と温度に対してより堅牢なものにできるようにすることが有利であるかもしれない。
【００１３】
図１は、或る例示的実施形態による加熱システム１００の斜視図である。加熱システム１００は、加熱空洞１１０と、コントロールパネル１２０と、１つまたは複数の高周波（ＲＦ）信号源（例えば、ＲＦ信号源３４０、図３）と、電源（例えば、電源３５０、図３）と、第１電極１７０と、電力検出回路（例えば、電力検出回路３８０、図３）と、システムコントローラ（例えば、システムコントローラ３３０、図３）と、を備える高周波加熱システム（ＲＦ加熱システム）である。加熱空洞１１０は、空洞の上壁、下壁、側壁、および後壁１１１、１１２、１１３、１１４、１１５およびドア１１６の内面によって画定される。ドア１１６が閉じられていると、加熱空洞１１０は閉鎖された空気空洞を画定する。本明細書において使用されるかぎり、「空気空洞」という用語は、空気またはその他の気体を収容する閉じられた領域（例えば、加熱空洞１１０）を意味してもよい。
【００１４】
或る実施形態によれば、第１電極１７０は空洞の壁（例えば、上壁１１１）の付近に配置され、第１電極１７０は残りの空洞壁（例えば、壁１１２〜１１５およびドア１１６）から電気的に絶縁され、残りの空洞壁は接地される。このような構成では、システムは単純にコンデンサとして成形されてもよく、第１電極１７０は１つの導電板として機能し、接地された空洞壁（例えば、壁１１２〜１１５）は第２導電板（または電極）として機能し、空気空洞（その中に何れかの負荷を含んでいる）は第１および第２導電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３１４、図３）もまたシステム１００内に含まれていてよく、非導電性バリアは負荷を空洞下壁１１２から電気的および物理的に絶縁する役割を果たしてもよい。図１では、第１電極１７０が上壁１１１の付近にあるように示されているが、第１電極１７０は代替的に、別の電極１７２〜１７５によって示されているように、他の壁１１２〜１１５の何れの付近にあってもよい。
【００１５】
或る実施形態によれば、加熱システム１００の動作中、使用者（図示せず）は１つまたは複数の負荷（例えば、食品および／または液体）を加熱空洞１１０の中に置いてもよく、任意選択によって、コントロールパネル１２０を介して負荷の特性を明示する入力を供給してもよい。例えば、明示された特性は負荷のおおよその重量を含んでいてもよい。それに加えて、明示された負荷の特性は、その負荷を形成する材料（例えば、肉、パン、液体）を示してもよい。代替的な実施形態において、負荷の特性は何らかの他の方法、例えば負荷のパッケージ上のバーコードをスキャニングするか、負荷の表面上の、またはそこに埋め込まれたＲＦＩＤタグからの無線識別（ＲＦＩＤ）信号を受信することによって取得されてもよい。何れにしろ、後でより詳しく説明するように、このような負荷特性に関する情報によって、システムコントローラ（例えば、システムコントローラ３３０、図３）は加熱動作の開始時にシステムのインピーダンス整合ネットワークのための初期状態を確立することが可能となり、初期状態は負荷への最大のＲＦパワー伝達が可能になる最適状態に比較的近いかもしれない。代替的に、負荷特性は加熱動作の開始の前に入力または受信されてもよく、システムコントローラは、インピーダンス整合ネットワークのためのデフォルトの初期状態を確立してもよい。
【００１６】
加熱動作を開始するために、使用者はコントロールパネル１２０を介して入力を供給してもよい。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３４０、図３）にＲＦ信号を第１電極１７０に供給させ、これはそれに応答して電磁エネルギーを加熱空洞１１０の中へと放出する。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、電磁エネルギーが負荷を温める）。
【００１７】
加熱動作中、負荷のインピーダンス（およびしたがって、空洞１１０と負荷の入力インピーダンス合計）は負荷の熱エネルギーの増大と共に変化する。インピーダンスの変化は負荷へのＲＦエネルギーの吸収を変化させ、それゆえ、反射パワーの大きさを変化させる。或る実施形態によれば、電力検出回路（例えば、電力検出回路３８０、図３）は継続的または周期的に、ＲＦ信号源（例えば、ＲＦ信号源３４０、図３）と第１電極１７０との間の伝送経路（例えば、伝送経路３４８、図３）に沿った前進電力および反射電力を測定する。これらの測定値に基づいて、システムコントローラ（例えば、システムコントローラ３３０、図３）は加熱動作の完了を検出してもよく、これについては後でより詳しく説明する。別の実施形態によれば、インピーダンス整合ネットワークは可変的であり、システムコントローラは、前進電力および反射電力測定値に基づいて加熱動作中にインピーダンス整合ネットワークの状態を変化させ、負荷によるＲＦパワーの吸収を増大させてもよい。
【００１８】
加熱システムの構成要素は、他のタイプのシステムや器具に組み込まれてもよい。例えば、図２は、他の例示的な実施形態の加熱システム２１０、２２０を備える冷蔵／冷凍器具２００の斜視図である。より具体的には、加熱システム２１０は、システム２００の冷凍室２１２の中に組み込まれているように示され、加熱システム２２０は、システムの冷蔵室２２２の中に組み込まれているように示されている。実際の冷蔵／冷凍器具は加熱システム２１０、２２０のうちの一方のみを備えていることが多いが、図２には両方が示されて、両方の実施形態が簡潔に紹介されている。
【００１９】
加熱システム１００と同様に、加熱システム２１０、２２０の各々は、加熱空洞と、コントロールパネル２１４、２２４と、１つまたは複数のＲＦ信号源（例えば、ＲＦ信号源３４０、図３）と、電源（例えば、電源３５０、図３）と、第１電極（例えば、電極３７０、図３）と、電力検出回路（例えば、電力検出回路３８０、図３）と、システムコントローラ（例えば、システムコントローラ３３０、図３）と、を備える。例えば、加熱空洞は、引出しの下壁、側壁、前壁、および側壁の内面、およびその下で引出しがスライドする固定棚２１６、２２６の内側上面によって画定されてもよい。引出しがスライドして完全に棚の下に収まると、引出しと棚が空洞を閉じた空気空洞として画定する。加熱システム２１０、２２０の構成要素と機能は、様々な実施形態において加熱システム１００の構成要素および機能と実質的に同じであってもよい。
【００２０】
それに加えて、或る実施形態によれば、加熱システム２１０、２２０の各々はシステム２１０、２２０がその中に配置されている、それぞれ冷凍室または冷蔵室２１２、２２２と十分に熱連通していてもよい。このような実施形態において、加熱動作の完了後、負荷は負荷がシステム２１０、２２０から取り出されるまで安全温度（すなわち、食品の腐敗を遅らせる温度）に保たれてもよい。より詳しくは、冷凍室用の加熱システム２１０による加熱動作が完了すると、その中に加熱された負荷が収容されている空洞は冷凍室２１２と熱連通してもよく、負荷が空洞から速やかに取り出されないと、負荷は再び凍るかもしれない。同様に、冷蔵室に置かれた加熱システム２２０による加熱動作が完了すると、その中に加熱された負荷が収容されている空洞は冷凍室２２２と熱連通してもよく、負荷が速やかに空洞から取り出されないと、負荷は冷凍室２２２の中の温度で加熱された状態で保持されてもよい。
【００２１】
当業者であれば、本明細書の記載に基づいて、加熱システムの実施形態が他の構成を有するシステムまたは器具にも組み込まれてよいことがわかるであろう。したがって、独立型の器具、電子レンジ、冷凍庫、および冷蔵庫における加熱システムの上述の実装は、実施形態の利用をこれらの種類のシステムに限定しようとするものではない。
【００２２】
加熱システム１００、２１０、２２０は、その構成要素が相互に関して相対的な向きとなるように示されているが、理解すべき点として、各種の構成要素は異なる向きであってもよい。それに加えて、各種の構成要素の物理的構成は異なっていてもよい。例えば、コントロールパネル１２０、２１４、２２４は、より多くの、より少ない、または異なるユーザインタフェース要素を有していてもよく、および／またはユーザインタフェースの要素の配置は異なっていてもよい。それに加えて、図１には実質的に立方体の形状の加熱空洞１１０が示されているが、理解すべき点として、加熱空洞の実施形態では別の形状であってもよい（例えば、円柱形等）。さらに、加熱システム１００、２１０、２２０は、図１、図２には明示されていない追加の構成要素（例えば、ファン、固定または回転プレート、トレイ、電気コード等）を備えていてもよい。
【００２３】
図３は、或る例示的実施形態による加熱システム３００（例えば、加熱システム１００、２１０、２２０、図１、図２）の簡略ブロック図である。加熱システム３００は、或る実施形態において、加熱空洞３１０と、ユーザインタフェース３２０と、システムコントローラ３３０と、ＲＦ信号源３４０と、電源およびバイアス回路３５０と、可変インピーダンス整合ネットワーク３６０と、電極３７０と、電力検出回路３８０を備える。それに加えて、他の実施形態では、加熱システム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を備えていてもよいが、これらのセンサの幾つかまたは全部が含まれていなくてもよい。理解すべき点として、図３は説明の目的のため、および説明しやすさのための加熱システム３００の簡略表現であり、実践的な実施形態は、追加の機能と特徴を提供するためのその他のデバイスおよび構成要素を備えていてもよく、および／または加熱システム３００はより大型の電気システムの一部であってもよい。
【００２４】
ユーザインタフェース３２０は例えばコントロールパネル（例えば、コントロールパネル１２０、２１４、２２４、図１、図２）に対応してもよく、それによって使用者は、加熱動作のためのパラメータ（例えば、加熱対象負荷の特性等）に関する入力をシステムに供給すること、ボタン、機械的制御手段（例えば、ドア／引出し開放ラッチ）をスタートさせたり、取り消したりすること等が可能となる。それに加えて、ユーザインタフェースは、加熱動作の状態を示す、使用者が認識可能な出力（例えば、カウントダウンタイマ、加熱動作の進行または完了を示す視覚的指標、および／または加熱動作の完了を示す聴覚的トーン）およびその他の情報を提供するように構成されてもよい。
【００２５】
システムコントローラ３３０は、１つまたは複数の汎用または特定用途プロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）等）、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、各種レジスタ等）、１つまたは複数の通信バス、およびその他の構成要素を備えていてもよい。或る実施形態によれば、システムコントローラ３３０はユーザインタフェース３２０、ＲＦ信号源３４０、可変インピーダンス整合ネットワーク３６０、電力検出回路３８０、センサ３９０（含まれている場合）に連結される。システムコントローラ３３０は、ユーザインタフェース３２０を介して受け取った使用者入力を示す信号を受信し、電力検出回路３８０から前進電力および反射電力測定値を受け取るように構成される。受け取った信号と測定値に応答して、システムコントローラ３３０は、制御信号を電源およびバイアス回路３５０およびＲＦ信号源３４０のＲＦ信号発生器３４２に供給する。それに加えて、システムコントローラ３３０は制御信号を可変インピーダンス整合ネットワーク３６０に供給し、それによってネットワーク３６０はその状態または構成を変化させる。
【００２６】
加熱空洞３１０は容量加熱装置を備え、これは、その中に加熱対象の負荷３１６を置いてもよい空気空洞によって分離される第１および第２平行平板電極を有する。例えば、第１電極３７０は空気空洞の上方に位置付けられてもよく、第２電極は容器構造物３１２の一部によって提供されてもよい。より具体的には、容器構造物３１２は下壁、上壁、および側壁を備えていてもよく、その内面が空洞３１０を画定する（例えば、空洞１１０、図１）。１つの実施形態において、第２電極（例えば、容器構造物３１２）は接地されてもよい。他の実施形態では、第１および第２電極は、バランスシステムの一部を形成してもよく、その中で約１８０度位相のずれたＲＦ信号が電極に供給される。この実施形態において、第１および第２電極は、可変インピーダンス整合ネットワークとバランを通じてアンプ３４６に連結される。
【００２７】
加熱空洞３１０および加熱空洞３１０の中に位置付けられたあらゆる負荷３１６（例えば、食品、液体等）は、第１電極３７０によって空洞３１０の中に放射された電磁エネルギー（またはＲＦパワー）にとっての累積負荷を提示する。より具体的には、空洞３１０と負荷３１６はシステムに対するインピーダンスを提示し、それは本明細書では「空洞入力インピーダンス」と呼ばれる。空洞入力インピーダンスは、加熱動作中に負荷３１６の温度の上昇と共に変化する。多くの種類の食品負荷のインピーダンスは、食品負荷が冷凍状態から解凍状態に移行する際に、温度に関して、ある程度予測可能な方法で変化する。或る実施形態によれば、電力検出回路３８０からの反射および前進電力測定値に基づいて、システムコントローラ３３０は、解凍動作中、空洞入力インピーダンスの変化率によって負荷３１６が摂氏０°に近付いていることが示される時点を特定するように構成され、その時点でシステムコントローラ３３０は解凍動作を終了してもよい。
【００２８】
第１電極３７０は、或る実施形態において、可変インピーダンス整合ネットワーク３６０および伝送経路３４８を通じてＲＦ信号源３４０に電気的に連結される。後でより詳しく説明するように、可変インピーダンス整合回路３６０は、ＲＦ信号源３４０のインピーダンスから、負荷３１６によって変調された加熱空洞３１０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。或る実施形態において、可変インピーダンス整合ネットワーク３６０は受動構成要素（例えば、インダクタ、コンデンサ、抵抗器）のネットワークを備える。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３６０は複数の固定値インダクタ（例えば、インダクタ４１２〜４１５、７０９、８１２〜８１５、図４、図７、図８Ａ、図８Ｂ）を備え、これらは空洞３１０の中に位置付けられ、第１電極３７０に電気的に連結される。これらの固定値インダクタの幾つかまたは全部は、基板上に形成されたプレーナスパイラルインダクタとして実装されてもよい。それに加えて、可変インピーダンス整合ネットワーク３６０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、図５）を備え、これらは空洞３１０の内側に配置されても、外側に配置されてもよい。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、システムコントローラ３３０からの制御信号を使って確立され、これについては後でより詳しく説明する。何れにしても、加熱動作の過程で可変インピーダンス整合ネットワーク３６０の状態を変化させて、常に変化する空洞入力インピーダンスをダイナミックにマッチさせることで、負荷３１６によって吸収されるＲＦパワーの量は、加熱動作中の負荷インピーダンスのばらつきに関係なく、高いレベルに保持されるかもしれない。
【００２９】
或る実施形態によれば、ＲＦ信号源３４０はＲＦ信号発生器３４２とパワーアンプ（例えば、１つまたは複数のパワーアンプ段３４４、３４６を備える）を備える。システムコントローラ３３０によって供給される制御信号に応答して、ＲＦ信号発生器３４２はＩＳＭ（産業科学医療用）バンド内の周波数を有する振動電気信号を生成するように構成されているが、システムは、他の周波数バンド内での動作をサポートするように変更することもできる。様々な実施形態において、ＲＦ信号発生器３４２は、異なるパワーレベルおよび／または異なる周波数の振動信号を生成するように制御されてもよい。例えば、ＲＦ信号発生器３４２は、約３．０メガヘルツ（ＭＨｚ）〜約３００ＭＨｚの範囲で振動する信号を生成してもよい。幾つかの所望の周波数は、例えば１３．５６ＭＨｚ（＋／−５パーセント）、２７．１２５ＭＨｚ（＋／−５パーセント）、および４０．６８ＭＨｚ（＋／−５パーセント）であってもよい。１つの特定の実施形態において、例えば、ＲＦ信号発生器３４２は約４０．６６ＭＨｚ〜約４０．７０ＭＨｚの範囲で振動し、約１０デシベル（ｄＢ）〜約１５ｄＢの範囲のパワーレベルの信号を生成してもよい。代替的に、発振周波数および／またはパワーレベルは上述の範囲または値より低くても、高くてもよい。
【００３０】
図３の実施形態において、パワーアンプはドライバアンプ段３４４と最終アンプ段３４６を備える。パワーアンプは、ＲＦ信号発生器３４２からの振動信号を受信し、信号を増幅してパワーアンプの出力において顕著に高くなったパワー信号を生成するように構成される。例えば、出力信号のパワーレベルは約１００ワット〜約４００ワットまたはそれ以上であってもよい。パワーアンプによって適用されるゲインは、電源およびバイアス回路３５０によって各アンプ段３４４、３４６に供給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って制御されてもよい。より具体的には、電源およびバイアス回路３５０は、システムコントローラ３３０から受信した制御信号にしたがって各ＲＦアンプ段３４４、３４６にバイアスおよび電源電圧を供給する。
【００３１】
或る実施形態において、各アンプ段３４４、３４６は、１つの入力端子（例えば、ゲートまたはコントロール端子）と２つの通電端子（例えば、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）等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、ドライバアンプ段３４４の入力（例えば、ゲート）に、ドライバアンプ段３４４と最終アンプ段３４６との間に、および／または最終アンプ段３４６の出力（例えば、ドレイン端子）に連結されてもよい。或る実施形態において、アンプ段３４４、３４６の各トランジスタは、横方向拡散金属酸化膜半導体ＦＥＴ（ＬＤＭＯＳＦＥＴ）トランジスタを備える。しかしながら、留意すべき点として、トランジスタは何れかの特定の半導体技術に限定されるものではなく、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、他の種類のＭＯＳＦＥＴトランジスタ、バイポーラジャンクショントランジスタ（ＢＪＴ）、またはその他の半導体技術を利用するトランジスタとして実現されてもよい。
【００３２】
図３において、パワーアンプ装置は、特定の方法で他の回路構成要素に連結された２つのアンプ段３４４、３４６を備えるように描かれている。他の実施形態において、パワーアンプ装置は他のアンプトポロジを備えていてもよく、および／またはアンプ装置は１つのアンプ段のみ、または３つ以上のアンプ段を備えていてもよい。例えば、パワーアンプ装置は、シングルエンドアンプ、ダブルエンドアンプ、プッシュプルアンプ、ドハティアンプ、スイッチモードパワーアンプ（ＳＭＰＡ）、または他の種類のアンプの様々な実施形態を備えていてもよい。
【００３３】
電力検出回路３８０は、或る実施形態において、ＲＦ信号源３４０の出力と可変インピーダンス整合ネットワークへの入力との間の伝送経路３４８に沿って連結される。代替的な実施形態において、電力検出回路３８０は、可変インピーダンス整合ネットワーク３６０の出力と第１電極３７０との間の伝送経路３４９に連結されてもよい。何れの場合も、電力検出回路３８０は、伝送経路３４８に沿って進む前進信号（すなわち、ＲＦ信号源３４０から第１電極３７０に向かう）と反射信号（すなわち、第１電極３７０からＲＦ信号源３４０に向かう）をモニタ、測定、またはそれ以外に検出するように構成される。
【００３４】
電力検出回路３８０は、前進および反射信号電力の大きさを伝える信号をシステムコントローラ３３０に供給する。するとシステムコントローラ３３０は、反射信号パワーと前進信号パワーとの比、すなわちＳ１１パラメータを計算してもよい。後でより詳しく説明するように、反射対前進パワー比が閾値を超えると、これは、システム３００が適切にマッチングされておらず、負荷３１６によるエネルギー吸収が最適でないかもしれないことを示す。このような状況では、システムコントローラ３３０は反射対前進パワー比が所望のレベルに下がるまで可変インピーダンス整合ネットワークの状態を変化させるプロセスを調整して実行し、それによって容認可能なマッチングが再確立され、負荷３１６によるより最適なエネルギー吸収が促進される。
【００３５】
前述のように、加熱システム３００の幾つかの実施形態は、温度センサ、ＩＲセンサ、および／または重量センサ３９０を備えていてもよい。温度センサおよび／またはＩＲセンサは、負荷３１６の温度が加熱動作中に検出されることができるような位置に位置付けられてもよい。システムコントローラ３３０に供給されると、この温度情報によって、システムコントローラ３３０はＲＦ信号源３４０によって供給されるＲＦ信号のパワーを変化させ（例えば、電源およびバイアス回路３５０によって提供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る）、可変インピーダンス整合ネットワーク３６０の状態を調整し、および／または加熱動作をいつ終了すべきかを特定することが可能となる。重量センサは負荷３１６の下方に位置付けられ、負荷３１６の重量の推測をシステムコントローラ３３０に提供するように構成される。システムコントローラ３３０はこの情報を使い、例えばＲＦ信号源３４０によって供給されるＲＦ信号のための所望のパワーレベルを特定し、可変インピーダンス整合ネットワーク３６０のための初期設定を特定し、および／または加熱動作のおおまかな持続時間を特定してもよい。
【００３６】
前述のように、可変インピーダンス整合ネットワーク３６０は、加熱空洞３１０と負荷３１６の入力インピーダンスをマッチさせ、できるかぎり、負荷３１６へのＲＦパワー伝送を最大化するために使用される。加熱空洞３１０と負荷３１６の初期インピーダンスは、加熱動作の開始時には正確にわからないかもしれない。さらに、負荷３１６のインピーダンスは加熱動作中に負荷３１６が温まるのにつれて変化する。或る実施形態によれば、システムコントローラ３３０は制御信号を可変インピーダンス整合ネットワーク３６０に供給してもよく、それによって可変インピーダンス整合ネットワーク３６０の状態が変調される。これによって、システムコントローラ３３０は加熱動作の開始時に可変インピーダンス整合ネットワーク３６０の初期状態を確立でき、これは比較的低い反射対前進パワー比を有し、それゆえ、負荷３１６によるＲＦパワーの吸収が比較的高い。それに加えて、これによってシステムコントローラ３３０は、可変インピーダンス整合ネットワーク３６０の状態を変調し、負荷３１６のインピーダンスが変化しても加熱動作全体を通じて適正なマッチングが保持されるようにすることができる。
【００３７】
或る実施形態によれば、可変インピーダンス整合ネットワーク３６０は受動構成要素のネットワーク、より具体的には、固定値インダクタ（例えば、平坦な螺旋状のインダクタンス構成要素）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）のネットワークを備えていてもよい。本明細書で使用されるかぎり、「インダクタ」という用語は、孤立したインダクタまたは、他の種類の構成要素（例えば、抵抗器またはコンデンサ）を介在させずに相互に電気的に連結されたインダクタンス構成要素の集合を意味する。
【００３８】
図４は、或る例示的実施形態による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３６０、図３）の概略図である。後でより詳しく説明するように、可変インピーダンス整合ネットワーク３６０は基本的に２つの部分、すなわち、ＲＦ信号源（または最終段のパワーアンプ）をマッチさせる１つの部分と、空洞と負荷をマッチさせる他の部分を有する。
【００３９】
可変インピーダンス整合ネットワーク４００は、或る実施形態によれば、入力ノード４０２と、出力ノード４０４と、第１および第２可変インダクタンスネットワーク４１０、４１１と、複数の固定値インダクタ４１２〜４１５と、を備える。幾つかの実施形態において、固定値インダクタ４１２〜４１５は、平面インダクタ（例えば、実質的に平坦な基板上に設置された、パターニングされた導電層から形成されるスパイラル（螺旋状）インダクタ）として実装されてもよい。加熱システム（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３４０、図３）の出力に電気的に連結され、出力ノード４０４は、加熱空洞（例えば、加熱空洞３１０、図３）の中の電極（例えば、第１電極３７０、図３）に電気的に連結される。
【００４０】
入力および出力ノード４０２、４０４間で、或る実施形態においては、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直列連結されたインダクタ４１２、４１４を備える。第１および第２インダクタ４１２、４１４は、或る実施形態において大きさとインダクタンスの両方が比較的大きく、それは、これらが比較的低い周波数（例えば、約４．６６ＭＨｚ〜約４．６８ＭＨｚ）および高出力（例えば、約５０ワット（Ｗ）〜約５００Ｗ）の動作用に設計されているからである。例えば、インダクタ４１２、４１４は、約２００ナノヘンリ（ｎＨ）〜約６００ｎＨの範囲内の値を有していてもよいが、他の実施形態ではこれらの値はより低くても、および／またはより高くてもよい。
【００４１】
第１可変インダクタンスネットワーク４１０は第１シャントインダクタンスネットワーク（shunt inductive network）であり、これは入力ノード４０２と接地基準端子（例えば、接地された容器構造物３１２、図３）との間に連結される。或る実施形態によれば、第１可変インダクタンスネットワーク４１０は、ＲＦ信号源（例えば、ＲＦ信号源３４０、図３）のインピーダンスをマッチさせる、またはより詳しくは、最終段パワーアンプ（例えば、アンプ３４６、図３）をマッチさせるように構成される。したがって、第１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「パワーアンプマッチング部分」と呼んでもよい。或る実施形態によれば、図７に関連してより詳しく説明するように、第１可変インダクタンスネットワーク４１０は、インダクタンス構成要素のネットワークを備え、これは相互に選択的に連結されて、約２０ｎＨ〜約４００ｎＨの範囲のインダクタンスを提供してもよいが、この範囲はより低い、またはより高いインダクタンス値に拡張されてもよい。
【００４２】
それに対して、可変インピーダンス整合ネットワーク４００の「空洞マッチング部分」は、第２シャントインダクタンスネットワーク４１６によって提供され、これは第１および第２インダクタ４１２、４１４間のノード４２０と接地基準端子との間に連結される。或る実施形態によれば、第２シャントインダクタンスネットワーク４１６は第３インダクタ４１３と第２可変インダクタンスネットワーク４１１を備え、これらは直列に連結され、第３インダクタ４１３と第２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がある。第２可変インダクタンスネットワーク４１１の状態を変化させて複数のインダクタンス値を提供してもよいため、第２シャントインダクタンスネットワーク４１６は、空洞と負荷（例えば、空洞３１０と負荷３１６、図３）のインピーダンスを最適にマッチさせるように構成される。例えば、インダクタ４１３の値は約４００ｎＨ〜約８００ｎＨの範囲であってもよいが、他の実施形態では、その値はそれより低い、および／または高くてもよい。或る実施形態によれば、また図７に関連してより詳しく説明するように、第２可変インダクタンスネットワーク４１１はインダクタンス構成要素のネットワークを備え、これらは選択的に相互に連結されて、約５０ｎＨ〜約８００ｎＨの範囲のインダクタンスを提供してもよいが、この範囲はより低い、または高いインダクタンス値に拡張されてもよい。
【００４３】
最後に、可変インピーダンス整合ネットワーク４００は第４インダクタ４１５を備え、これは出力ノード４０４と接地基準端子との間に連結される。例えば、インダクタ４１５の値は約４００ｎＨ〜約８００ｎＨの範囲であってもよいが、他の実施形態において、その値はより低く、および／または高くてもよい。
【００４４】
図７および図８Ａ、図８Ｂに関連してより詳しく説明するように、インダクタ４１２〜４１５を備える固定インピーダンス整合ネットワーク４３０は物理的に、空洞（例えば、空洞３１０、図３）の中、または少なくとも容器構造物（例えば、容器構造物３１２、図３）の囲みの中に配置されてもよい。これによって、インダクタ４１２〜４１５によって生成される放射は、周囲環境へと放出されるのではなく、システム内に安全に閉じ込めることができる。それに対して、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、空洞または容器構造物の中に収容されてもされなくてもよい。
【００４５】
或る実施形態によれば、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、加熱空洞３１０と負荷３１６の入力インピーダンスのマッチを提供するために「インダクタのみ」を備える。それゆえ、ネットワーク４００は、「インダクタオンリ」のマッチングネットワークと考えてもよい。本明細書で使用されるかぎり、「インダクタのみ」または「インダクタオンリ」という語句は、可変インピーダンス整合ネットワークの構成要素を説明する場合、そのネットワークが、有意な抵抗値を有する個別の抵抗器または有意な容量値を有する個別のコンデンサを含まないことを意味する。場合によって、マッチングネットワークの構成要素間の導電性伝送線は、わずかな抵抗を有していてもよく、および／またはネットワーク内にわずかな寄生容量が存在してもよいことを意味する。このようなわずかな抵抗および／またはわずかな寄生容量は、「インダクタオンリ」のネットワークの実施形態を抵抗器および／またはコンデンサも備えるマッチングネットワークに変換するとは解釈されないものとする。しかしながら、当業者であればわかるように、可変インピーダンス整合ネットワークの他の実施形態は、異なる構成のインダクタオンリのマッチングネットワークおよび、個別のインダクタ、個別のコンデンサ、および／または個別の抵抗器の組合せを備えるマッチングネットワークを備えていてもよい。「インダクタオンリ」のマッチングネットワークは代替的に、インダクタンス構成要素のみを使用する、または主にインダクタンス構成要素を使用する容量負荷のインピーダンス整合を可能にするマッチングネットワークと定義されてもよい。
【００４６】
図５は、或る例示的実施形態による、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）に組み込まれてもよい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、５３２間で相互に直列に連結された複数の、Ｎ個の個別インダクタ５０１〜５０４と、を備え、Ｎは２〜１０、またはそれ以上の整数であってもよい。それに加えて、ネットワーク５００は複数の、Ｎ個のスイッチ５１１〜５１４を備え、各スイッチ５１１〜５１４はインダクタ５０１〜５０４の１つの中の端子を挟んで並列に連結される。スイッチ５１１〜５１４は、例えばトランジスタ、機械的リレイ、または機械的スイッチとして実装されてもよい。各スイッチ５１１〜５１４の導電状態（すなわち、開閉）は、システムコントローラ（例えば、システムコントローラ３３０、図３）からの制御信号５２１〜５２４を使って制御される。
【００４７】
並列なインダクタ／スイッチの組合せの各々について、対応するスイッチが開、すなわち非導通状態である時には実質的にすべて電流がインダクタを通って流れ、スイッチが閉、すなわち導通状態の時には、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、図７に示されているようにすべてのスイッチ５１１〜５１４が開いている時、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一連のインダクタ５０１〜５０４を通って流れる。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、最大のインダクタンス値が入力および出力ノード５３０、５３２間に存在するネットワーク５００の状態）を表す。逆に、すべてのスイッチ５１１〜５１４が閉じている（クローズしている）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は、インダクタ５０１〜５０４を迂回し、その代わりにスイッチ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間に最小の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、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、最小インダクタンス状態において、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の蓄積インダクタンスによって、「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２０ｎＨ〜約５０ｎＨの範囲であってもよいが、トレースインダクタンスはこれより小さくても、大きくてもよい。より大きい、より小さい、または実質的に同程度のトレースインダクタンスはまた、他のネットワーク状態の各々で固有であるかもしれず、あるネットワーク状態に関するトレースインダクタンスは、電流が主としてネットワーク５００を通って搬送される際に通るコンダクタとスイッチのシーケンスのインダクタンスの合計である。
【００４８】
すべてのスイッチ５１１〜５１４が開である最大インダクタンス状態からスタートし、システムコントローラは、対応するインダクタ５０１〜５０４の組合せを迂回することによってネットワーク５００のインダクタンスを低下させるために、スイッチ５１１〜５１４の何れかの組合せを閉じる（クローズする）ようにする制御信号５２１〜５２４を供給してもよい。１つの実施形態において、各インダクタ５０１〜５０４は実質的に同じインダクタンス値を有し、これは本明細書において、正規化された値Ｉと呼ばれる。例えば、各インダクタ５０１〜５０４の値は約１００ｎＨ〜約２００ｎＨの範囲、またはその他の値であってもよい。このような実施形態において、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が開状態にある時）は、約Ｎ×Ｉと、最大インダクタンス状態にある時にネットワーク５００内に存在するかもしれないあらゆるトレースインダクタンスとの和の概数となろう。何れかのｎ個のスイッチが閉状態（クローズ状態）であると、ネットワーク５００のインダクタンス値は約（Ｎ−ｎ）×Ｉ（とトレースインダクタンスの和）であろう。このような実施形態において、ネットワーク５００の状態は、Ｎ＋１のインダクタンス値の何れかを有するように構成されてもよい。
【００４９】
代替的な実施形態において、インダクタ５０１〜５０４は相互に異なる値を有していてもよい。例えば、入力ノード５３０から出力ノード５３２に移動すると、第１インダクタ５０１は正規化されたインダクタ値Ｉを有していてもよく、直列の中のその後の各インダクタ５０２〜５０４は、より大きい、またはより小さいインダクタンス値を有していてもよい。例えば、その後の各インダクタ５０２〜５０４は、すぐ下流のインダクタ５０１〜５０３のインダクタンス値の倍数（例えば、約２倍）であるインダクタンス値を有していてもよいが、差は必ずしも整数倍でなくてもよい。このような実施形態において、ネットワーク５００の状態は、インダクタンスの２Ｎの何れの値を有するように構成されてもよい。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のインダクタンス値の何れを有するように構成されてもよい。例えば、限定としてではないが、インダクタ５０１の値がＩであり、インダクタ５０２の値が２×Ｉであり、インダクタ５０３の値が４×Ｉであり、インダクタ５０４の値が８×Ｉであると仮定して、下の表１はネットワーク５００の１６通りの状態すべてのインダクタンスの合計値を示す。
【００５０】
【表１】
2019121592.tif 000003
【００５１】
図４を再び参照すると、可変インダクタンスネットワーク４１０は、上述の例示的特性（すなわち、Ｎ＝４であり、その後の各インダクタはその前のインダクタのインダクタンスの約２倍である）を有する可変インダクタンスネットワーク５００の形態で実装されてもよい。最小インダクタンス状態のトレースインダクタンスが約２０ｎＨであり、ネットワーク４１０によって実現可能なインダクタンス値の範囲が約２０ｎＨ（トレースインダクタンス）〜約４００ｎＨであるとすると、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であってもよい。同様に、可変インダクタンスネットワーク４１１の或る実施形態が同様に実装され、トレースインダクタンスが約５０ｎＨであり、ネットワーク４１１によって実現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の範囲であるとすると、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であってもよい。もちろん、４つのインダクタ５０１〜５０４より多い、または少ないインダクタを可変インダクタンスネットワーク４１０、４１１の何れに含めてもよく、各ネットワーク４１０、４１１中のインダクタは異なる値を有していてもよい。
【００５２】
上述の例示的実施形態は、ネットワーク５００内の切り替えインダクタンスの数が４であり、各インダクタ５０１〜５０４が値Ｉの何れかの倍数であると明示しているが、可変インダクタンスネットワークの他の実施形態は、４つより多い、または少ないインダクタ、インダクタに関する異なる相対値、ありうるネットワーク状態の異なる数、および／または異なるインダクタ構成（例えば、異なるように接続された並列および／または直列結合インダクタの集合）を有していてもよい。何れにしても、加熱システムのインピーダンス整合ネットワーク内の可変インダクタンスネットワークを提供することで、システムは、加熱動作中に提示される、常に変化する空洞入力インピーダンスをよりよくマッチさせることができるかもしれない。
【００５３】
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３６０、４００、図３、図４）の或る実施形態において、複数のインダクタンスがどのように入力空洞インピーダンスをＲＦ信号源にマッチさせるかを説明するスミスチャート６００の一例である。例示的なスミスチャート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オームであることを前提としている。当業者であれば、本明細書の説明に基づき、異なる特徴的インピーダンスを有するシステムおよび／またはＲＦ信号源の場合にスミスチャートをどのように変更できるかがわかるであろう。
【００５４】
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３６０、４００、図３、図４）によってマッチングが行われない場合に、負荷（例えば、空洞３１０と負荷３１６、図３）が位置するであろう（例えば、加熱動作の開始時の）点に対応する。スミスチャート６００の右下の四分円内の負荷点６０１の位置によって示されているように、負荷は容量負荷である。或る実施形態によれば、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逐次的に、実質的に容量性の負荷インピーダンスから、負荷へのＲＦエネルギー伝送が最小損失で起こりうる最適マッチング点６０６（例えば、５０オーム）に向かって移動する。より具体的には、再び図４を参照すると、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、シャントインダクタンス４１０はインピーダンスを最適マッチング点６０６に移動させる。
【００５５】
留意すべき点として、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合せによって、インピーダンスはスミスチャート６００の右下の四分円の中、またはそれに非常に近い何れの点にも保たれる。スミスチャート６００のこの四分円は、比較的高いインピーダンスと比較的低い電流によって特徴付けられるため、インピーダンス変換は、回路の構成要素を、比較的高く、損傷を与える可能性のある電流に曝さずに実現される。したがって、「インダクタオンリ」のマッチングネットワークの別の定義は、本明細書において使用されるかぎり、インダクタンス構成要素のみを使用する、または主としてインダクタンス構成要素を使用する容量負荷のインピーダンス整合を可能にするマッチングネットワークであってもよく、この場合、インピーダンス整合ネットワークは実質的にスミスチャートの右下の四分円の中で変換を行う。
【００５６】
前述のように、負荷のインピーダンスは加熱動作中に変化する。したがって、加熱動作中に点６０１は相応に移動する。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って補償され、それによって、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最終的なマッチも依然として、最適マッチング点６０６に、またはその付近に到達するかもしれない。具体的な可変インピーダンス整合ネットワークが本明細書で例示され、説明されているが、当業者であれば、本明細書の説明に基づいて、異なる構成の可変インピーダンス整合ネットワークでも、スミスチャート６００によって示されるものと同じまたは同様の結果を実現できることがわかるであろう。例えば、可変インピーダンス整合ネットワークの代替的な実施形態は、より多い、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ていてもよく、およびまたはインダクタンスの異なる１つが可変インダクタンスネットワーク（例えば、直列インダクタンスの１つまたは複数を備える）として構成されてもよい。したがって、本明細書では特定の可変インピーダンス整合ネットワークが例示され、説明されているが、本発明の主旨は、例示および説明された実施形態に限定されない。
【００５７】
ここで、加熱システムの特定の物理的構成を図７に関連して説明する。より詳しくは、図７は、或る例示的実施形態による加熱システム７００の側方断面図である。或る実施形態において、加熱システム７００は一般に、加熱空洞７７４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７４０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電極７７０と、第２電極７７２（例えば、容器構造物７５０の一部であってもよく、または他の実施形態では、取り外し可能な引出しもしくはプラットフォーム（図示せず）に埋め込まれてもよい）と、を備える。それに加えて、幾つかの実施形態において、加熱システム７００は重量センサ７９０、温度センサ、および／またはＩＲセンサ７９２を備えていてもよい。
【００５８】
加熱システム７００は、或る実施形態において、容器構造物７５０の中に収容される。或る実施形態によれば、容器構造物７５０は３つの内側領域、すなわち加熱空洞７７４、固定インダクタ領域７７６、および回路格納領域７７８を画定してもよい。容器構造物７５０は、下壁、上壁、および側壁を備える。容器構造物７５０の壁の幾つかの内面の一部は加熱空洞７７４を画定してもよい。加熱空洞７７４には容量加熱装置が収容され、これはその中に加熱対象の負荷７１６が置かれてもよい空気空洞によって分離される第１および第２平行平板電極７７０、７７２を有する。例えば、第１電極７７０は空気空洞の上方に位置付けられてもよく、第２電極７７２は、容器構造物７５０の導電部分（例えば、容器構造物７５０の下壁の一部）によって提供されてもよい。代替的に、第２電極７７２は容器構造物７５０とは異なる導電板（例えば、取り外し可能な引出しまたはプラットフォームの一部）から形成されてもよい。或る実施形態によれば、非導電性支持構造７５４は、空気空洞の上方に第１電極７７０を吊るし、第１電極７７０を容器構造物７５０から電気的に絶縁し、第１電極７７０を空気空洞に関して一定の物理的向きに保持するために使用されてもよい。
【００５９】
或る実施形態によれば、容器構造物７５０は少なくとも部分的に導電材料から形成され、容器構造物の導電部分は接地されて、システムの様々な電気構成要素の接地基準を提供してもよい。容器構造物７５０は、システムの各種の電気構成要素のためのＲＦシールドを提供してもよく、これらの電気構成要素（例えば、第１電極７７０、インダクタ７０９）によって生成されたＲＦ信号が容器構造物７５０から出るのを防止してもよく、またはそれ以外にこのようなＲＦ信号を抑制してもよい。代替的に、少なくとも容器構造物７５０のうち、第２電極７７２に対応する部分は導電材料から形成され、接地されてもよい。負荷７１６と第２電極７７２との直接接触を避けるために、非導電バリア７５６を第２電極７７２を覆うように位置付けてもよい。
【００６０】
システム７００に含める場合、重量センサ７９０は負荷７１６の下に位置付けられる。重量センサ７９０は、負荷７１６の重量の推定をシステムコントローラ７３０に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、負荷７１６の温度を加熱動作前、動作中、および動作後に検出することが可能な場所に位置付けられてもよい。或る実施形態によれば、温度センサおよび／またはＩＲセンサ７９２は、負荷温度推定をシステムコントローラ７３０に提供するように構成される。
【００６１】
システムコントローラ７３０、ＲＦ信号源７４０、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のうちの幾つかまたは全部は、或る実施形態において、容器構造物７５０の回路格納領域７７８の中の共通基板７５２に連結されてもよい。或る実施形態によれば、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７４０、可変インピーダンス整合ネットワーク７６０、および出力検出回路７８０に、共通基板７５２上、またはその中の各種の導電性相互接続を通じて連結される。それに加えて、電力検出回路７８０は、或る実施形態において、ＲＦ信号源７４０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に連結される。例えば、基板７５２は、マイクロ波もしくはＲＦラミネート、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）材料の基板（例えば、ＦＲ−４）、アルミナ基板、セラミックタイル、または他の種類の基板を備えていてもよい。各種の代替的な実施形態において、構成要素のうちの様々な要素は、基板と構成要素との間の電気的相互接続で異なる基板に連結されてもよい。また別の代替的実施形態において、構成要素の幾つかまたは全部は、個別の基板に連結されるのではなく、空洞の壁に連結されてもよい。
【００６２】
第１電極７７０は、或る実施形態において、可変インピーダンス整合ネットワーク７６０と伝送経路７４８を通じてＲＦ信号源７４０に電気的に連結される。前述のように、可変インピーダンス整合ネットワーク７６０は、各種の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）と複数の固定値平面インダクタ７０９（例えば、インダクタ４１２〜４１５、８１２〜８１５、図４、図８Ａ、図８Ｂ）を備える。インダクタ７０９はここでは、基板７２４の片面に配置されているが、留意すべき点として、幾つかの実施形態において、インダクタ７０９は基板７２４の反対面にも、および／または、基板７２４が多層基板で或る実施形態では基板７２４の内部の金属配線層の中にも形成されてよい。例えば、基板７２４は、マイクロ波もしくはＲＦラミネート、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）基板、ブリント回路基板（ＰＣＢ）材料の基板（例えば、ＦＲ−４）アルミナ基板、セラミックタイル、または他の種類の基板を備えていてもよい。或る実施形態において、可変インダクタンスネットワーク７１０、７１１は、共通基板７５２に連結され、回路格納領域７７８内に配置される。これに対して、固定値インダクタ７０９は、容器構造物７５０の固定インダクタ領域７７６の中（例えば、共通基板７５２と第１電極７７０との間）に位置付けられる。導電構造（例えば、導電ビアまたはその他の構造）は、回路格納領域７７８と固定インダクタ領域７７６内の平面インダクタ７０９との間の電気連通を提供してもよい。
【００６３】
システム７００の理解を深めるために、ここで、図７に示されている可変インピーダンス整合ネットワーク７６０のノードと構成要素を、図４および図８Ａ、図８Ｂに示されているインピーダンス整合ネットワーク４００と固定インピーダンス整合ネットワーク８００のノードおよび構成要素に相関させる。より具体的には、或る実施形態において、可変インピーダンス整合ネットワーク７６０は、入力ノード７０２（例えば、入力ノード４０２、８０２、図４、図８Ａ、図８Ｂ）と、出力ノード７０４、７０６（例えば、出力ノード４０４、８０４、８０６、図４、図８Ａ、図８Ｂ）と、第１および第２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）と、複数の固定値インダクタ７０９（例えば、インダクタ４１２〜４１５、８１２〜８１５、図４、図８Ａ、図８Ｂ）を備える。入力ノード７０２は、各種の導電構造（例えば、導電ビアおよびトレース）を通じてＲＦ信号源７４０の出力に電気的に連結され、出力ノード７０４、７０６は第１電極７７０に電気的に連結される。接地基準ノード７０８（例えば、容器構造物７５０を通じて接地される）は、或る実施形態によれば、インダクタ７０９のうちの１つまたは複数のインダクタ（例えば、インダクタ８１２、図８Ａ、図８Ｂ）に（例えば、基板７２４の導電トレースを通じて）電気的に連結される。
【００６４】
入力ノード７０２と出力ノード７０４、７０６（例えば、入力および出力ノード４０２、４０４、８０２、８０４、８０６、図４、図８Ａ、図８Ｂ）との間で、可変インピーダンス整合ネットワーク７００は、或る実施形態において、４つのインダクタ７０９（例えば、インダクタ４１２〜４１５、８１２〜８１５、図４、図８Ａ、図８Ｂ）を備え、これらは固定インダクタ領域７７６の中に位置付けられる。
【００６５】
第１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、接地容器構造物７５０）との間に電気的に連結される。最後に、第２シャント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中間ノード７２２と接地基準端子との間に電気的に連結される。第２中間ノード７２２は、共通基板７５２内の１つまたは複数のビアを通じてノード７０７に電気的に連結されてもよく、インダクタ７０９の１つまたは複数のインダクタ（例えば、インダクタ８１３、図８Ａ、図８Ｂ）に電気的に連結されてもよい。
【００６６】
ここで、例えば図７の加熱システム７００において使用されてもよい固定インピーダンスネットワークの具体的な物理的構成（例えば、ここでは、基板７２４、インダクタ７０９、出力ノード７０４、７０６、ノード７０７、接地基準ノード７０８、および入力ノード７０２、図７を備えると考えられる）について、図８Ａおよび図８Ｂに関して説明する。より詳しくは、図８Ａは、或る実施形態による、固定インピーダンスネットワーク８００の上面図であり、図８Ｂは固定インピーダンスネットワーク８００の底面図である。留意すべき点として、本明細書で使用されるかぎり、「上面図」、「上面」という用語は主として、基板８２４のうち、その上に固定インピーダンスネットワーク８００の導電要素が形成される第１面に関して使用され、「底面図」および「下面」という用語は主として、基板８２４のうち、基板８２４の第１面の反対側であり、その上に固定インピーダンスネットワーク８００の追加の導電要素が形成される第２面に関して使用される。「上」および「下」の変化形は、加熱システム内で実装される際に固定インピーダンスネットワーク８００の何れの特定の配置を要求しようとするものではない。
【００６７】
固定インピーダンスネットワーク８００（例えば、固定インピーダンス整合ネットワーク４３０、図４）は一般に、基板８２４を備え、その上または中に平面インダクタ８１２〜８１５、ビア８２９、８３０、８３２、８３４、８３６、８３８、８４０、入力ノード８０２、ノード８０７、出力ノード８０４、８０６、接地基準ノード８０８、およびノード８２０が配置される。基板８２４（例えば、基板７２４、図７）は、加熱システム（例えば、加熱システム７００）の容器構造物（例えば容器構造物７５０、図７）のインダクタ空洞（例えば、空洞７７６、図７）の中に配置されてもよい。インダクタ８１５（例えば、インダクタ４１４、図４）は、接地基準ノード８０８（例えば、接地基準ノード７０８、図７）と出力ノード８０６（例えば、出力ノード７０６、図７）との間に電気的に連結される。接地基準ノード８０８は例えば、固定インピーダンスネットワーク８００が実装される加熱システムの容器構造物の接地導電部分に電気的に連結されてもよい。インダクタ８１５は、基板８２４の上面および／または下面に配置されてもよい１つまたは複数の結合ワイヤ８２６を通じて出力ノード８０６に連結されてもよい。出力ノード８０６は例えば、電極（例えば、電極７７０、図７）に電気的に連結されてもよい。インダクタ８１４（例えば、インダクタ４１４、図４）は、出力ノード８０４（例えば、出力ノード４０４、７０４、図４、図７）とノード８２０（例えば、ノード４２０、図４）との間に電気的に連結される。インダクタ８１４は例えば、基板８２４の上面および／または下面に配置されてもよい１つまたは複数の結合ワイヤ８２８を通じて出力ノード８０４に電気的に連結されてもよい。出力ノード８０４は例えば、出力ノード８０６が連結されるものと同じ電極（例えば、電極７７０、図７）に電気的に連結されてもよい（しかし、それぞれの物理的連結は電極上の異なる位置で行われてもよい）。インダクタ８１２（例えば、インダクタ４１２、図４）は、入力ノード８０２とノード８２０との間に電気的に連結される。入力ノード８０２は例えば、ＲＦ信号源（例えば、ＲＦ信号源７４０、図７）に伝送経路（例えば、伝送経路７４８、図７）を通じて電気的に連結されてもよい。インダクタ８１２は、基板８２４の下面上のインダクタ経路が基板８２４の上面の２つのインダクタ経路と交差する交差領域８２２を備えていてもよい。基板８２４が、そこからインダクタ８１２の一部が形成される内部導電層を備える多層基板で或る実施形態の場合、内部導電層は交差領域８２２から除外されてもよい。インダクタ８１３（例えば、インダクタ４１３、図４）は、ノード８０７（例えば、ノード７０７、図７）とノード８２０との間に電気的に連結される。ノード８０７は例えば、中間ノード（例えば、中間ノード４２２、７２２、図４、図７）を通じて可変インダクタンスネットワーク（例えば、可変インダクタンスネットワーク４１１、７１１、図４、図７）に電気的に連結されてもよい。インダクタ８１３は、基板８２４の下面上のインダクタ経路が基板８２４の上面上の２つのインダクタ経路と交差する交差領域８２３を備えていてもよい。基板８２４が、そこからインダクタ８１３の部分が形成される内部導電層を備える多層基板で或る実施形態の場合、内部導電層は交差領域８２３から除外されてもよい。
【００６８】
インダクタ８１２〜８１５、入力ノード８０２、ノード８０７、出力ノード８０４、８０６、接地基準ノード８０８、およびノード８２０を構成し、接続する導電層は、複数の小型ビア８２９を備えていてもよい。これらの導電層は、銅、銀めっき銅、または他のあらゆる適用可能な導電材料であってもよい。より大型のビア８３０、８３２、８３４、８３６、８３８（例えば、ビア８２９よりも大きい）は、それぞれノード８０６、８０４、８０８、８０２、８０７において含まれていてもよく、これらのノードを加熱システムの外部回路に電気的に連結するため（例えば、前述のとおり）、および加熱システム内の基板８２４を取り付けるため（例えば、基板８２４を加熱システムに、より大型のビア８３０、８３２、８３４、８３６、８３８の中を通るネジ、ボルト、またはその他の適当な取付ハードウェア要素を使って取り付けることによる）に使用されてもよい。ビア８４０もまた、基板８２４の、インダクタ８１４、８１５のそれぞれの中心に含まれてもよく、また、加熱システム内に基板８２４を取り付けるために使用されてもよい（例えば、ビア８４０の中を通るネジ、ボルト、またはその他の適当な取付ハードウェアを使う）。ビア８２９、８３０、８３２、８３４、８３６、８３８は、基板８２４の上面と下面との間に延びてもよく、基板８２４の異なる導電層を相互に電気的に連結する導電側壁を備えていてもよい。さらに、ビア８２９、８３０、８３２、８３４、８３６、８３８、８４０は空気で満たされていてもよく、これは固定インピーダンス整合ネットワーク８００の熱放散を提供してもよい。
【００６９】
インダクタ８１２〜８１５のレイアウトは、インダクタ８１２〜８１５間の連結を最小限にし、それと同時に所定のインピーダンス特性を満たすために最適化されてもよい。これらの所定のインピーダンス特性は、固定インピーダンス整合ネットワーク８００が使用される予定の特定の加熱システムに応じて異なっていてもよい。
【００７０】
インダクタ８１２〜８１５、入力ノード８０２、ノード８０７、出力ノード８０４、８０６、接地基準ノード８０８、およびノード８２０は、基板８２４の中および／または上に設置された１つまたは複数の導電層から形成されてもよい。ここで、基板８２４が多層基板で或る実施形態のこれらの要素の幾つかまたは全部を形成するために使用されてもよい導電層を示す断面図を、図９に関連して説明する。
【００７１】
より詳しくは、図９は基板９２４（例えば、固定インピーダンスネットワーク８００の基板８２４、図８Ａ、図８Ｂ）の一部９００の側方断面図である。基板９２４は、例えばマイクロ波もしくはＲＦラミネート、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）材料の基板（例えば、ＦＲ−４）、アルミナ基板、セラミックタイル、またはその他の種類の基板を備えていてもよい。導電層９０４は、基板９２４の上面上に形成されてもよい。幾つかの実施形態において、導電層９０４は部分的または完全に基板９２４の上面の中に埋め込まれてもよい。導電層９１０は、基板９２４の下面上に形成されてもよい。幾つかの実施形態において、導電層９１０は部分的または完全に基板９２４の下面の中に埋め込まれてもよい。導電層９０６、９０８は、基板９２４の内部層の中またはその上に形成される内部導電層であってもよい。導電層９０４、９０６、９０８、９１０（例えば、導電層（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｌａｙｅｒ））は、銅、銀メッキ銅、または他の適用可能な導電材料から形成されてもよい。導電層９０４、９０６、９０８、９１０はそれぞれ導電トレースを形成してもよく、これは電気信号（例えば、ＲＦ信号源７４０から生成されるＲＦ信号、図７）を搬送するために使用されてもよい。導電ビア９２９（例えば、ビア８２９、図８Ａ、図８Ｂ）は、導電層９０４、９０６、９０８、９１０の各々を相互に電気的に連結してもよく、基板９２４のための熱放散を提供してもよい。ビア９２９で相互に連結された４つの導電層９０４、９０６、９０８、９１０は、（例えば同程度の寸法の）１つの導電層が扱うことのできる信号と比較して、より高い電流（およびしたがって、より高いパワー）を有する信号を搬送可能であってもよい。
【００７２】
本明細書に含まれる各種の図面に示されている接続線は、各種の要素間の例示的な機能的関係および／または物理的連結を表すことが意図されている。留意すべき点として、主旨の或る実施形態では、多くの代替的な、または追加的な機能的関係または物理的接続が存在してもよい。それに加えて、特定の用語はまた参考の目的としてのみ使用されているかもしれず、それゆえ、限定しようとするものではなく、「第１」、「第２」、および構造に関するその他のこのような数詞は、文脈上明確に示されていないかぎり、シーケンスや順番を黙示しない。
【００７３】
本明細書で使用されるかぎり、「ノード」とは、ある信号、論理レベル、電圧、データパターン、電流、または数量が存在する、あらゆる内部または外部の基準点、接続点、接合部、信号線、導電要素、またはその他を意味する。さらに、２つまたはそれ以上のノードが１つの物理的要素によって実現されてもよい（および、２つまたはそれ以上の信号は、共通のノードにおいて受信または出力されたとしても、多重化、変調、またはそれ以外に区別できる）。
【００７４】
上記の説明は、相互に「接続」または「連結」された要素またはノードもしくは特徴に言及する。本明細書で使用されるかぎり、明確な別段の記載がないかぎり、「接続される」とは、１つの要素が他の要素に直接接合される（または、それと直接連通する）ことを意味し、必ずしも機械的にとはかぎらない。同様に、明確な別段の記載がないかぎり、「連結される」とは、１つの要素が直接もしくは間接に他の要素に接合される（または、直接もしくは間接にそれと連通する）ことを意味し、必ずしも機械的にとはかぎらない。それゆえ、図に示される略図は、要素の１つの例示的な配置を描いているが、描かれている主旨の或る実施形態においては、追加の中間要素、デバイス、特徴、または構成要素が存在してもよい。
【００７５】
或る実施形態によれば、システムは、ＲＦ信号（高周波信号）を生成してもよいＲＦ信号源（高周波信号源、４０２；８０２経由）と、第１平面インダクタ（４１２；８１２）を備えるインピーダンス整合ネットワークと、インピーダンス整合ネットワークの第１平面インダクタ（４１２；８１２）を通じてＲＦ信号源（４０２；８０２経由）に電気的に連結される第１電極（４０４；８０４，８０６経由）と、第２電極と、を備えていてもよい。
【００７６】
この実施形態の他の態様によれば、インピーダンス整合ネットワークは第２平面インダクタ（４１５；８１５）を備えていてもよい。システムは、接地基準端子（８０８）をさらに備えていてもよい。第１電極（４０４；８０４，８０６経由）は、インピーダンス整合ネットワークの第２平面インダクタ（４１５；８１５）を通じて接地基準端子（８０８）に電気的に連結されてもよい。
【００７７】
この実施形態の他の態様によれば、インピーダンス整合ネットワークは第３平面インダクタ（４１４；８１４）をさらに備えていてもよい。第１電極（４０４；８０４，８０６経由）は、第１平面インダクタ（４１２；８１２）と第３平面インダクタ（４１４；８１４）を通じてＲＦ信号源（４０２；８０２経由）に電気的に連結されてもよい。
【００７８】
この実施形態の他の態様によれば、インピーダンス整合ネットワークは第４平面インダクタ（４１３；８１３）をさらに備えていてもよい。システムは、可変インダクタンスネットワーク（４１１；８０７経由）をさらに備えていてもよい。第１電極（４０４；８０４，８０６経由）は、第３平面インダクタ（４１４；８１４）、第４平面インダクタ（４１３；８１３）、および可変インダクタンスネットワーク（４１１；８０７経由）を通じて、接地基準端子（８０８）に電気的に連結されてもよい。
【００７９】
この実施形態の他の態様によれば、接地基準端子（８０８）は第２電極に連結されてもよい。第２電極は、第１電極（４０４；８０４経由）、第１平面インダクタ（４１２；８１２）、および第２平面インダクタ（４１５；８１５）によって生成されるＲＦ信号を、抑制するように構成されてもよい。
【００８０】
この実施形態の他の態様によれば、インピーダンス整合ネットワークは、第１面を有し且つ第１面の反対側に第２面を有する基板（８２４；９２４）をさらに備えていてもよい。第１平面インダクタ（４１２；８１２）は、基板（８２４；９２４）の第１面上に形成された第１導電層（９０４）と、基板（８２４；９２４）の第２面上に形成された第２導電層（９１０）と、第１導電層（９０４）と第２導電層（９１０）との間の基板（８２４；９２４）の内部に配置された複数の内部導電層（９０６，９０８）と、を備えていてもよい。
【００８１】
この実施形態の他の態様によれば、第１平面インダクタ（４１２；８１２）はビア（９２９）をさらに備えていてもよく、このビア（９２９）は、基板（８２４；９２４）を通って延び、第１導電層（９０４）、第２導電層（９１０）、および複数の内部導電層（９０６，９０８）に電気的に連結された導電性側壁を備える。
【００８２】
この実施形態の他の態様によれば、第１平面インダクタ（４１２；８１２）は交差領域（８２２）をさらに備えていてもよく、この交差領域（８２２）は第１導電層（９０４）と第２導電層（９１０）を備え、複数の内部導電層（９０６，９０８）を除外する。
【００８３】
この実施形態の他の態様によれば、基板（７２４；８２４；９２４）は、ＲＦ信号源（７４０）と第１電極（７７０）との間の空気空洞の中に配置されてもよい。
或る実施形態によれば、ＲＦ加熱システムは、ＲＦ信号を生成するように構成されたＲＦ信号源（４０２；８０２経由）と、ＲＦ信号源（４０２；８０２経由）からのＲＦ信号を受信するように構成された電極（４０４；８０４，８０６経由）と、インピーダンス整合ネットワークと、を備える。インピーダンス整合ネットワークは、ＲＦ信号源（４０２；８０２経由）と電極（４０４；８０４，８０６経由）との間に設置された基板（８２４；９２４）と、基板（８２４；９２４）上に設置された第１平面インダクタ（４１２；８１２）と、を備えていてもよい。ＲＦ信号源（４０２；８０２経由）は、第１平面インダクタ（４１２；８１２）を通じて、電極（４０４；８０４，８０６経由）に電気的に連結されてもよい。
【００８４】
この実施形態の他の態様によれば、インピーダンス整合ネットワークは第２平面インダクタ（４１５；８１５）をさらに備える。システムは、接地基準端子（８０８）をさらに備えていてもよい。電極（４０４；８０４，８０６経由）は、インピーダンス整合ネットワークの第２平面インダクタ（４１５；８１５）を通じて、接地基準端子（８０８）に電気的に連結されてもよい。
【００８５】
この実施形態の他の態様によれば、インピーダンス整合ネットワークは第３平面インダクタ（４１４；８１４）をさらに備えていてもよい。電極（４０４；８０４，８０６経由）は、第１平面インダクタ（４１２；８１２）と第３平面インダクタ（４１４；８１４）を通じて、ＲＦ信号源（４０２；８０２経由）に電気的に連結されてもよい。
【００８６】
この実施形態の他の態様によれば、インピーダンス整合ネットワークは第４平面インダクタ（４１３；８１３）をさらに備えていてもよい。システムは、可変インダクタンスネットワーク（４１１；８０７経由）をさらに備えていてもよい。電極（４０４；８０４，８０６経由）は、第３平面インダクタ（４１４；８１４）、第４平面インダクタ（４１３；８１３）、および可変インダクタンスネットワーク（４１１；８０７経由）を通じて接地基準端子に電気的に連結されてもよい。
【００８７】
この実施形態の他の態様によれば、基板（８２４；９２４）は第１面を有していてもよく、第１面の反対側に第２面を有していてもよい。第１平面インダクタ（４１２；８１２）は、基板（８２４；９２４）の第１面上に設置された第１導電層（９０４）と、基板（８２４；９２４）の第２面上に設置された第２導電層（９１０）と、第１導電層（９０４）と第２導電層（９１０）との間で基板（８２４；９２４）の内部に配置された複数の内部導電層（９０６，９０８）と、を備えていてもよい。
【００８８】
この実施形態の他の態様によれば、第１平面インダクタ（４１２；８１２）は導電ビア（９２９）をさらに備えていてもよく、これは第１導電層（９０４）を第２導電層（９１０）に、複数の内部導電層（９０６，９０８）を通じて電気的に連結する。
【００８９】
この実施形態の他の態様によれば、第１平面インダクタ（４１２；８１２）は交差領域（８２２）をさらに備えていてもよく、これは第１導電層（９０４）と第２導電層（９１０）を備え、複数の内部導電層（９０６，９０８）を除外する。
【００９０】
或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、第１面を有して且つ第１面の反対側に第２面を有する基板（８２４；９２４）と、基板（８２４；９２４）上に設置された第１ノード（４０２；８０２）と、基板（８２４；９２４）上に設置された第２ノード（４２２；８０７）と、基板（８２４；９２４）上に設置された第３ノード（４０４；８０４）と、基板（８２４；９２４）上に設置され、第１ノード（４０２；８０２）に電気的に連結された第１平面インダクタ（４１２；８１２）と、基板（８２４；９２４）上に設置され、第２ノード（４２２；８０７）に電気的に連結された第２平面インダクタ（４１３；８１３）と、基板（８２４；９２４）上に設置され、第３ノード（４０４；８０４）に電気的に連結された第３平面インダクタ（４１４；８１４）と、を備えていてもよい。第１ノード（４０２；８０２）は、第１平面インダクタ（４１２；８１２）と第３平面インダクタ（４１４；８１４）を通じて、第３ノード（４０４；８０４）に電気的に連結されてもよい。第２ノード（４２２；８０７）は、第２平面インダクタ（４１３；８１３）と第３平面インダクタ（４１４；８１４）を通じて、第３ノード（４０４；８０４）に電気的に連結されてもよい。第１ノード（４０２；８０２）は、第１平面インダクタ（４１２；８１２）と第２平面インダクタ（４１３；８１３）を通じて、第２ノード（４２２；８０７）に電気的に連結されてもよい。
【００９１】
この実施形態の他の態様によれば、第１ノード（４０２；８０２）は、外部ＲＦ信号源（外部高周波信号源、４０２；８０２経由）に電気的に連結されるように構成された入力ノードであってもよい。第２ノード（４２２；８０７）は、外部可変インダクタンスネットワーク（外部可変インピーダンスネットワーク、４１１；８０７経由）を通じて外部接地基準端子に電気的に連結されるように構成されてもよい。第３ノード（４０４；８０４）は、外部電極（４０４；８０４，８０６経由）に電気的に連結されるように構成された出力ノードであってもよい。
【００９２】
この実施形態の他の態様によれば、インピーダンス整合ネットワークは、基板（８２４；９２４）上に設置された第４ノード（８０８）と、基板（８２４；９２４）上に設置された第５ノード（８０６）と、基板（８２４；９２４）上に設置され、第４ノード（８０８）と第５ノード（８０６）との間に電気的に連結された第４平面インダクタ（４１５；８１５）と、をさらに備えていてもよい。
【００９３】
この実施形態の他の態様によれば、第４ノード（８０８）は、外部接地基準端子（８０８）に電気的に連結されるように構成された接地基準ノードであってもよい。第５ノード（８０６）は、外部電極（４０４；８０４，８０６経由）に電気的に接続されるように構成された追加の出力ノードであってもよい。
【００９４】
上記の説明の中では少なくとも１つの例示的な実施形態が提示されたが、膨大な数の変形型が存在すると理解すべきである。また、本明細書に記載の例示的な実施形態は、特許請求される主旨の範囲、適用可能性、または構成を如何様にも限定するものではないことも理解すべきである。さらに、上記の詳細な説明は、当業者に対し、ここに記載の実施形態を実施するための便利なロードマップを提供する。理解すべき点として、本特許出願の出願時における既知の等価物および予測可能な等価物を備える特許請求の範囲で定義される範囲から逸脱することなく、要素の機能と配置において様々な変更を加えることができる。
【符号の説明】
【００９５】
１００  加熱システム
１７０  第１電極
２１０、２２０  加熱システム
３００  加熱システム
３４０  ＲＦ信号源
３５０  電源およびバイアス回路
３６０  可変インピーダンス整合ネットワーク
３７０  電極
４００  可変インピーダンス整合ネットワーク
４０２  入力ノード
４０４  出力ノード
４１０  第１可変インダクタンスネットワーク
４１１  第２可変インダクタンスネットワーク
４１２−４１５  固定値インダクタ
４２０  ノード
４２２  中間ノード
５００  可変インダクタンスネットワーク
５０１〜５０４  インダクタ
５３０  入力ノード
５３２  出力ノード
７００  加熱システム
７０２  入力ノード
７０４、７０６  出力ノード
７０７  ノード
７０８  接地基準ノード
７０９  インダクタ
７１０、７１１  可変インダクタンスネットワーク
７２２  第２中間ノード
７２４  基板
７４０  ＲＦ信号源
７５２  共通基板
７６０  可変インピーダンス整合ネットワーク
７７０  第１電極
７７２  第２電極
８００  固定インピーダンスネットワーク
８０２  入力ノード
８０４、８０６  出力ノード
８０７  ノード
８０８  接地基準ノード
８１２〜８１５  平面インダクタ
８２０  ノード
８２２  交差領域
８２４  基板
８２６  結合ワイヤ
８２９、８３０、８３２、８３４、８３６、８３８、８４０  ビア
９０４、９０６、９０８、９１０  導電層
９２４  基板
９２９  ビア
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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