CN103039123B - 空间受控能量递送 - Google Patents

Abstract

在此披露了一种用于使用电磁能来源将电磁能施加到能量施加带中的物体上的装置和方法。至少一个处理器可被配置为获取指示与该能量施加带的至少一部分相关联的电磁能损耗的信息。该处理器可进一步被配置为确定将应用于多个电磁场场图中的每一者的权重，其中这些电磁场场图各自具有一个已知的电磁场强分布；并且被配置为使该来源以这些所确定的权重将该多个电磁场场图中的每一者供应给该能量施加带。

Description

空间受控能量递送

其他申请

本申请要求以下各案的权益：于2010年5月3日提交的第61/282,980号美国临时专利申请；于2010年5月3日提交的第61/282,981号美国临时专利申请；于2010年5月3日提交的第61/282,983号美国临时专利申请；于2010年5月3日提交的第61/282,984号美国临时专利申请；于2010年5月3日提交的第61/282,985号美国临时专利申请；以及于2010年5月3日提交的第61/282,986号美国临时专利申请。这些申请中的每一者都以全文完全结合在此。

技术领域

本临时申请涉及用于施加电磁能给物体的设备和方法。

背景技术

电磁波一般用于施加能量给物体。典型地，这样的物体位于被配置为接收电磁能的腔体中。然而，由于电磁场分布可能取决于物体的性质（例如，物体的大小）、位置和定向以及施加能量的源的特性，所以通常难以用可控的方式施加电磁能。电磁能施加装置的一个实例是微波炉。在微波炉中，使用微波通过空气将来自能量源的电磁能施加给物体。随后，电磁能被物体吸收并且转化为热能，从而使物体的温度升高。尽管典型的微波炉比常规的烤炉加热得更快，但是微波炉通常会在正被加热的物体中显出热点和冷点，这是称为“驻波”的现象导致的。驻波，也称为定波，保持在某一恒定的位置并且由电场强的局部最大振幅和最小振幅来描绘。由于当存在物体时电场强的振幅通常与微波的加热能力成比例，所以驻波通常会使物体的受热不均匀，这种结果通常是不希望有的。

常规的微波炉可包括意欲减少由驻波效应引起的不均匀加热的设计。例如，一些常规的微波炉利用场干扰元件以随机的方式来干扰驻波。在另一实例中，一些常规的微波炉尝试通过旋转待加热的物体来减少驻波效应。

发明内容

本发明的一些实施方案的一方面涉及以受控的方式将EM能量施加到能量施加带。在一些实施方案中，能量被均匀地施加，以使能量施加带内的所有位置或放在能量施加带中的物体上接收基本上相同的EM能量量值。在一些实施方案中，能量以不均匀的方式施加，以使能量施加带或该物体中一些所选择的区比其他区接收更多能量。

EM能量通过EM波而施加到该带。各波可在能量施加带中激发不同的场图，以及能量施加带中对应的场强分布。

在一些实施方案中，通过施加所选择的EM波到该带而将EM能量施加到EM带，这些所选择的EM波各自具有不同的场强分布（也可称为能量剖面）。这些波可经选择以使所有选择的波的强度的总和在整个能量施加带或物体上基本上相同，但是在空间中的每个点处，各波的场强可彼此不同。这种能量施加可产生相对于能量施加带或物体的均匀或基本上均匀的空间能量施加。

在一些实施方案中，波可经选择以使在该带的一些所选择的区中，所选择的波的强度的总和大于其他区。这种能量施加可产生不均匀的能量施加，其中更多能量可施加到所选择的区。

应指出，EM波的能量剖面可随着时间而改变，例如，所有位置中的场强都可随着时间而衰减。额外地或可替代地，场强可随着时间（例如）以正弦曲线的形式振荡。也已知存在场图的其他时间演变。

与一些实施方案一致，EM波可经选择以使得能量剖面的时间平均值根据需要而在空间上分布（例如，不均匀地）。与一些实施方案一致，EM波可经选择以使得在每一时间能量剖面的总和是相同的，但是每个波的能量剖面可随着时间改变。

本发明的一些实施方案可包括一种用于将电磁能施加到物体的设备。该设备可包括电磁能来源以及一个能量施加带。至少一个处理器可被配置为获取指示与物体相关联的电磁能损耗的信息。该处理器也可被配置为确定将应用于多个电磁场场图中的每一者的权重。额外地，该处理器可被配置为使该来源以所确定的权重将该多个电磁场场图中的每一者施加到能量施加带。

在此所使用的物体（例如，处理器）被描述为被配置为执行某个任务（例如，确定将应用于多个电磁场场图中的每一者的权重），前提是（至少在一些实施方案中）该物体在操作中确实执行此任务。类似地，当某个任务（例如，控制电磁能的分布）被描述为用来实现某个目标结果（例如，为了将多个电磁场场图施加给物体）时，这意味着（至少在一些实施方案中）执行该任务可实现该目标结果。

本发明的一些实施方案的一方面包括一种用于经由至少一个辐射元件将来自一个来源的电磁能施加给能量施加带中的物体上的设备。该设备可包括至少一个处理器，该处理器被配置为获取与能量施加带的至少一部分相关联的体积能量转移信息；确定将应用于多个电磁场场图中的每一者的权重；并且使该来源以所确定的权重激发该多个电磁场场图中的每一者至能量施加带。在一些实施方案中，每个场图可具有已知的电磁场强分布。

本发明的一些实施方案的一方面可包括一种设备，该设备包括处理器，该处理器被配置为获取对将转移到能量施加带中至少两个区的能量量值的指示。该处理器可进一步被配置为基于所获取的指示来确定将应用于多个MSE中的每一者的权重。每个MSE可与一个电磁场场图分布相关联，并且这些权重可经确定以使得相关的分布的加权和基本上等于所指示的能量量值。该处理器可进一步被配置为使电磁能的源将该多个MSE中的每一者以所确定的权重供应给能量施加带。

本发明的一些实施方案的一方面可包括一种用于经由至少一个辐射元件将来自RF能量的一个来源的电磁能施加给能量施加带的方法。该方法可包括获取指示电磁能损耗的信息，这些损耗中的每一者都与能量施加带的一个不同部分相关联；以及基于所获取的信息而确定将应用于多个电磁场场图中的每一者的权重。该方法可进一步包括以所确定的权重在能量施加带中激发该多个电磁场场图中的每一者。

前面的概述仅旨在为读者提供本发明的几个方面的简述，而不旨在以任何方式限制所要求的本发明的范围。此外，应理解，前面的大体描述以及以下的详细描述都只是示例性和说明性的，而不限制所要求的发明。

应指出，术语“示例性”在此以充当实例、例子或例证的意义来使用，而不一定值得效仿或极佳。

附图说明

结合在本说明书中并构成本说明书一部分的附图，图示了本发明的各实施方案和示例性方面，并且与描述一起阐明了本发明的原理。在附图中：

图1提供根据本发明的一些示例性实施方案的用于施加电磁能到物体的设备的图形表示；

图2提供笛卡儿坐标系中的矩形腔体、柱面坐标系中的圆柱形腔体以及球坐标系中的球形腔体的图形表示；

图3A和图3B描绘了与本发明原理一致的模态腔体中的示例性场图；

图4A提供根据本发明的一些示例性实施方案的被配置为对供应给能量施加带的电磁波执行频率调制的设备的图形表示；

图4B提供根据本发明的一些示例性实施方案的被配置为对供应给能量施加带的电磁波执行频率调制的设备的另一图形表示；

图5提供根据本发明的一些示例性实施方案的被配置为对供应给能量施加带的电磁波执行相位调制的设备的图形表示；

图6A提供根据本发明的一些示例性实施方案的被配置为对供应给能量施加带的电磁波执行振幅调制的设备的图形表示；

图6B提供根据本发明的一些实施方案的被配置为对供应给能量施加带的电磁波执行振幅调制的设备的另一图形表示；

图7A至图7C图示了根据本发明的一些示例性实施方案的示例性能量施加带离散化策略；

图8描绘了根据本发明的一些实施方案的示例性损耗剖面；

图9A和图9B描绘了根据本发明的一些实施方案的示例性空间受控的能量递送方法；

图10是根据本发明的一些实施方案的实施空间受控的能量递送方法的示例性步骤的流程图；

图11是根据本发明的一些实施方案的被配置为基于来自能量施加带的反馈而构建损耗剖面的处理器的简化框图；

图12A、图12B以及图12C图示了根据本发明的一些实施方案的可在能量施加带中激发的模式的场强分布；以及

图13A和图13B示出沿垂直于Z轴的横截面上的X轴可在腔体中以同一频率激发的两种模式的归一化电场幅度的计算值。

具体实施方式

现将详细参考本发明的示例性实施方案，附图中图示了这些实施方案的实例。适当的时候，在附图中使用的相同参考数字来指代相同或相似的零件。

本发明的实施方案可涉及用于将电磁能施加到能量施加带中的物体上的设备和方法。在此所使用的术语“设备”可包括在此所描述的任何部件或部件群组。例如，一个设备可只指一个处理器，诸如如图1所示的处理器30。可替代地或额外地，一个设备可包括以下各项的组合：一个处理器以及一个或多个辐射元件；一个处理器、一个腔体以及一个或多个辐射元件；一个处理器以及电磁能来源；一个处理器、一个腔体、一个或多个辐射元件以及电磁能来源；或在此所描述的部件的任何其他组合。

在此所使用的术语“电磁能”包括电磁谱的任何或所有部分，包括但不限于，射频（RF）、红外线（IR）、近红外线、可见光、紫外线等。在一些情况下，所施加的电磁能可包括具有100km到1mm的波长的RF能量，100km到1mm的波长是3KHz到300GHz的频率。在某些情况下，可施加更小频率范围内的RF能量，例如，1MHz-100GHz。例如，微波和超高频（UHF）能量都在RF范围内。尽管在此结合RF能量的施加来描述本发明的实例，但是提供这些描述是为了说明本发明的少量示例性原理，而不旨在将本发明限制为电磁谱的任何特定部分。RF带中的电磁能可指RF能量。

类似地，出于示例性的目的，本披露含有用于加热的电磁能的多个实例。同样，提供这些描述是为了说明本发明的示例性原理。所描述和要求的本发明可为涉及能量施加的各种产品和工业、商业以及消费过程提供益处，不管能量的施加是否导致温度的上升。例如，电磁能可施加到物体用于加热、燃烧、解冻、除霜、烹调、弄干、加速反应、膨胀、蒸发、熔化，引起或改变生物过程、医学治疗、防止冻结或冷却、将物体保持在希望的温度范围内，或希望施加能量的任何其他应用。

此外，对电磁能所施加到的物体（或负载）的提及不限于特定形式。物体可包括液体、固体或气体，这取决于本发明的一个或多个实施方案用于的特定过程，并且该物体可包括处于一个或多个不同相的物质的组合物物或混合物。此外，尽管术语“物体”为单数，但它可指多个物品或分开的零件或部件。因此，作为非限制性实例，术语“物体”可包括这样的物质，如：待解冻或烹调的食物；待弄干的衣物或其他材料；待解冻的冰冻材料（例如，器官）；待反应的化学品；待燃烧的燃料或其他可燃材料；待脱水的含水材料；待膨胀的气体；待解冻、加热、煮沸或蒸发的液体；待解冻和/或加温的血液或血液成分（例如，血浆或红血球）；待制造的材料；待连接的部件；或希望（甚至是名义上地）施加电磁能的任何其他材料。

根据某些披露的实施方案，一种设备或方法可涉及能量施加带的使用。能量施加带可包括可在其中施加电磁能的任何空隙、位置、区或区域。它可包括空穴，和/或可用液体、固体、气体或其组合来填充或部分地填充。只作为实例，能量施加带可包括罩壳的内部、部分罩壳的内部（例如，传送带式烤炉）、管道的内部、开放空间、固体或部分固体，其允许电磁波的存在、传播和/或谐振。该区可为固定的或可为临时构成用于施加能量的。为便于论述，所有这样的替代性能量施加带可替代地称为腔体，应理解术语“腔体”暗示除了可在其中施加电磁能的区域以外没有其他特定的物理结构。

能量施加带可位于烤炉、腔室、储槽、干燥器、解冻器、脱水器、反应器、熔炉、厨柜、引擎、化学或生物处理设备、焚化炉、材料塑形或成形设备、传送带、燃烧区或可能希望施加能量的任何区域中。因此，电磁能施加带可包括电磁谐振器（也称为腔体谐振器、谐振腔体或腔体）。当物体或其一部分位于能量施加带中时，电磁能可递送给物体。

能量施加带可具有预先确定的形状（例如，预先确定的形状）或否则可确定的形状。能量施加带可采取准许电磁波在能量施加带内传播的任何形状。例如，所有或部分能量施加带可具有的横截面为球形、半球形、矩形、圆形、三角形、卵形、五边形、六边形、八边形、椭圆形，或任何其他形状或各形状的组合。在此也考虑了，能量施加带可以是封闭的（例如被导体材料完全包围）、至少部分地限界、开放的（例如，具有未限界的开口），或任何其他合适的配置。本发明的实施方案的一般方法不限于任何特定的腔体形状、配置，或能量施加带的封闭程度，但是在一些应用中，高封闭程度可能是优选的。

作为实例，能量施加带，诸如腔体20，在图1中概略地描绘，其中物体50定位在腔体20内。应理解，物体50不需要完全位于能量施加带中。也就是说，如果物体50的至少一部分位于能量施加带中，那么便可认为该物体“处于”该带中。

与一些当前披露的实施方案一致，至少一个波长的电磁波可在能量施加带中谐振。换句话说，能量施加带可支持至少一个谐振波长。例如，腔体20可设计成具有一定尺寸，以准许其在预先确定的频率范围（例如，UHF或频率的微波范围，例如，在300MHz与3GHz之间，或在400MHz与1GHz之间）中谐振。应指出，在此所使用的“预先确定”可意为“事先确定”。取决于预期的应用，腔体20的尺寸可设计成准许在电磁谱中的其他频率范围内的谐振。术语“谐振的”或“谐振”是指电磁波在能量施加带中在某些频率（称为“谐振频率”）下与在其他频率下相比以较大的振幅来振荡的趋势。以特定的谐振频率谐振的电磁波可具有对应的“谐振波长”，该谐振波长与谐振频率成反比，通过λ＝c/f来确定，其中λ为谐振波长，f为谐振频率，以及c为能量施加带中电磁波的传播速度。传播速度可取决于波传播通过的介质而变化。但是，可使用略微不同的关系来确定谐振s，包括，例如，使用基于主要成分的c的估计、由不同成分加权的有效c、混杂成分的c的平均值，或本领域已知的任何其他技术。

能量施加带中的电磁波可显示特定的场图。“场图”可指电磁场的空间分布。场图可由（例如）能量施加带中的电场强分布的振幅来描绘。一般而言，电磁场强是时变的并且是空间相关的。也就是说，场强不仅是在不同的空间位置处可能不同，而且对于空间中的给定位置，场强也可随着时间变化，例如，它可振荡（通常以正弦曲线的形式）。因此，在不同的空间位置处，场强不可以同时达到其最大值（例如，它们的振幅值，场强可在时间和/或空间中在这些振幅值之间振荡）。由于给定位置处的场强振幅可显现关于电磁场的信息，例如电磁功率密度和能量转移能力，所以在此所提及的场图可包括表示一个或多个空间位置处场强的振幅的一个剖面。这样的场强振幅剖面可与该带中在给定时间的即时场强分布的快照（snapshot）相同或不同。在此所使用的术语“振幅”可与“幅度”互换。

场图可通过将电磁能施加到能量施加带来激发。例如，辐射特定频率和相位的电磁波可在能量施加带中激发特定电磁场场图。在此所使用的术语“激发”可与“产生”“生成”和“施加”互换。一般而言，能量施加带中的场图可为不规则的（例如，不均匀）。也就是说，场图可包括具有相对较高振幅的场强的区域以及相对较低振幅的场强的其他区域。从电磁源到能量施加带中的一个区的能量转移（施加）的速率可取决于该区中由源激发的场强的振幅。例如，能量转移在具有较高振幅的场强的区域中比在具有较低振幅的场强的区域中发生得更快。在此所使用的术语“能量转移”可与“能量递送”和“能量施加”互换。

当谐振波（例如，驻波）出现在该带中时，所激发的场图可随着时间在空间中基本上稳定（例如，所激发的场图可在该带的任何给定位置处显示静态振幅的场强）。因此，具有相对较高振幅的场强的区域以及具有相对较低振幅的场强的区域随着时间可基本上保持不变。具有不同特性的不同区域的此相对稳定性可允许对它们进行识别、定位和利用。例如，通过识别与特定场图相关联的具有相对较高振幅的场强的一个或多个区域的位置，可有目的性地激发此场图并且利用此类区域，例如，以通过将物体放在此类区域中而将电磁能转移到物体，通过将物体放在此类区域外而避免能量转移，或通过控制物体与此类区之间的重叠而将能量转移到物体的特定区。可替代地，物体本身可保持相同，而对能量转移的控制可通过激发不同的场图并且操纵高/低振幅的场强的不同区域（具有已知的位置、定向和/或其他性质）以与物体重叠而实现。因此，通过控制场图（例如，通过激发所选择的场图），施加到物体中特定区的能量量值可受到控制。此过程可称为电磁空间滤波。

场图可表示为基础场图（称为“模式”）的线性组合。模式为一组彼此线性地独立的特殊场图。模式或模式组合（例如，一般场图）可为任何已知的类型，包括传播的、隐失的以及谐振的。在本发明的一些实施方案中，所激发的场图可包括模式的组合。能量施加可通过在能量施加带中激发各种不同的模式而更有效地进行控制。在一些实施方案中，一组场图，或更具体而言，模式，基本上在该带的整个工作体积处可共同地具有大的场强。

在某些实施方案中，一种设备或方法可涉及源的使用，该来源被配置为将电磁能递送给能量施加带。源可包括适于产生和供应电磁能的任一部件或多个部件。例如，电磁能可在预先确定的波长或频率下以电磁波的形式供应给能量施加带（也称为电磁辐射）。电磁波可包括传播波、谐振波、驻波、隐失波和/或以任何其他方式行进通过介质的波。电磁辐射携带能量，该能量可传给（或耗散到）与其相互作用的物质。

参考图1，源可包括电源12，该电源12包括被配置为产生电磁能的一个或多个部件。例如，电源12可包括磁控管，该磁控管被配置为产生在一个或多个预先确定波长或频率下的微波。在一些实施方案中，该磁控管可被配置为产生高功率微波。可替代地或额外地，电源12可包括半导体振荡器，诸如压控振荡器，该振荡器被配置为产生具有恒定或变化频率的AC波形（例如，AC电压或电流）。AC波形可包括正弦波、方波、脉冲波、三角波，或具有交变极性的其他类型的波形。可替代地或额外地，电磁能的源可包括任何其他电源，诸如电磁场发生器、电磁通量发生器，或用于产生电磁能的任何机构。

在一些实施方案中，该设备也可包括至少一个调制器14，该调制器被配置为修改与电源12产生的电磁能相关联的一个或多个特性。该调制器可或可不为该来源的一部分。例如，调制器14可被配置为修改波形的一个或多个特性，包括振幅（例如，不同辐射元件之间的振幅差）、相位和/或频率。

在一些实施方案中，调制器14可包括相位调制器、频率调制器或振幅调制器中的至少一者，这些调制器被配置为分别修改AC波形的相位、频率或振幅。这些调制器稍后结合图4A、图4B、图5、图6A以及图6B更详细地进行论述。在一些实施方案中，调制器14可整合为电源12或源的一部分，以使由电源12产生的AC波形可具有变化的频率、变化的相位以及变化的振幅中的至少一者。

该设备也可包括放大器16用于（例如）在AC波形被调制器14修改之前或之后放大AC波形。该放大器可或可不为该来源的一部分。放大器16可包括（例如）具有一个或多个功率晶体管的功率放大器。放大器16可包括在次级绕组中比在初级绕组中具有更多匝数的升压变压器。在其他实施方案中，放大器16也可包括一个或多个电力电子装置，诸如双极晶体管、MOSFET、晶闸管、绝缘栅双极晶体管（IGBT）、集成门极换相晶闸管（IGCT）以及适于放大RF信号的任何其他电力电子装置。该放大器可包括一个或多个信号转换器，诸如AC-AC转换器、AC-DC-AC转换器，或任何其他合适类型的转换器。可替代地或额外地，放大器16可包括被配置为将输入信号按比例增加到希望的电平的任何其他装置或电路。

该设备也可包括被配置为将电磁能转移或施加到物体50的至少一个辐射元件18。该（些）辐射元件可或可不为该来源的一部分。辐射元件18可包括一个或多个波导和/或一个或多个天线（也称为功率馈给）用于将电磁能供应给物体50。例如，辐射元件18可包括槽孔天线、偶极天线、导线天线、喇叭天线、贴片天线以及其他类型的天线。额外地或可替代地，辐射元件18可包括任何其他种类或形式的波导或天线，或可自其发射电磁能的任何其他合适结构。

电源12、调制器14、放大器16以及辐射元件18（或其各部分）可为分开的部件或它们的任何组合可整合在一起以形成为单个单元。电源12、调制器14、放大器16以及辐射元件18（或其各部分）可为源的部分。例如，磁控管可包括在电源12中以产生电磁能，并且波导可实体地附接到磁控管用于传输能量到物体50。可替代地或额外地，辐射元件18可与磁控管分开。类似地，可使用其他类型的电磁发生器，其中辐射元件可（例如）与发生器实体地分开或为发生器的一部分或否则连接到发生器。

在一些实施方案中，可提供一个以上辐射元件。这些辐射元件可定位在界定能量施加带的一个或多个表面附近、之上或之内。可替代地或额外地，辐射元件18可定位在能量施加带内和/或外。当辐射元件18定位在该带之外时，它们可耦合到使所辐射的能量能够到达能量施加带的元件。用于允许辐射的能量到达能量施加带的元件可包括（例如）波导和/或天线。每个辐射元件的定向和配置可不同或相同，如获得导向目标（例如，在能量施加带中施加希望的能量分布）可能需要的。此外，每个辐射元件的位置、定向和配置可在施加能量到物体50之前预先确定。在某些实施方案中，这些参数可在施加能量时（例如）使用处理器来动态地进行调整。本发明不限于具有特定结构或必须定位在特定区域或区中的辐射元件。然而，可在实践本发明过程中使用将辐射元件放在特定位置，或根据它们的位置、定向和/或配置来选择从不同的辐射元件发射的波的振幅。

可选地，除了辐射电磁能以外，一个或多个辐射元件18还可被配置为接收电磁能。换句话说，在此所使用的术语“辐射元件”可广泛地指可自其辐射电磁能和/或可接收电磁能的任何结构，不管该结构起初是否被设计为用于辐射或接收能量的目的，并且不管该结构是否用于任何额外的功能。根据本发明的一些实施方案的设备或方法可涉及一个或多个检测器的使用，这些检测器被配置为检测与一个或多个辐射元件所接收的电磁波相关联的信号。例如，如图1所示，检测器40可耦合到辐射元件18，辐射元件18在用作接收器时从腔体20接收电磁波。

在此所使用的术语“检测器”可包括被配置为对与电磁波相关联的至少一个参数进行测量、感测、监视等的一个或多个电路。例如，这样的检测器可包括功率计，该功率计被配置为检测与入射的、反射的和/或透射的电磁波相关联的功率（也分别称为“入射功率”、“反射功率”以及“透射功率”）的电平。这样的检测器也可包括被配置为检测波的振幅的振幅检测器、被配置为检测波的相位的相位检测器，被配置为检测波的频率的频率检测器，和/或适于检测电磁波的特性的任何其他电路。

在某些实施方案中，源可将入射功率供应给辐射元件。转而，此入射功率可通过辐射元件供应到能量施加带中。入射功率的一部分可通过物体以及与该带相关联的其他结构而耗散。通过物体而耗散的入射功率部分可称为耗散功率。入射功率的另一部分可被反射。此部分的入射功率可称为“反射功率”。反射功率可包括（例如）经由物体和/或能量施加带而反射回到辐射元件的功率。反射功率也可包括在辐射元件与该带之间的分界面处反射的功率（例如，直接在辐射元件处反射并且不流到该带中的功率）。除了反射功率和耗散功率以外的剩余入射功率可透射到一个或多个接收器，这些接收器在一些实施方案中也可用作辐射元件。此部分的入射功率可称为透射功率。一些能量（功率）也可通过门等漏到其他地方，诸如漏到腔体的壁中。为了简化，在此不论述能量（功率）的这些部分。在一些实施方案中，可估计能量（功率）的这些部分基本上很少并且可能是可忽略的。

在一些实施方案中，检测器40可包括定向或双向耦合器，该耦合器被配置为当辐射元件用作发射器时（例如，当辐射以施加能量到带时）允许信号从放大器16流到辐射元件，并且当辐射元件用作接收器时（例如，当辐射元件接收能量时）允许信号从辐射元件流到检测器。额外地或可替代地，定向耦合器可进一步被配置为测量流动信号的功率。在一些实施方案中，检测器也可包括其他类型的电路以测量流动信号的电压和/或电流。

本发明的一些实施方案的一种设备或方法可涉及处理器的使用。在此所使用的术语“处理器”可包括执行一个或多个指令的电路例如，此处理器可包括一个或多个集成电路、微芯片、微控制器、微处理器、所有或部分的中央处理器（CPU）、图形处理单元（GPU）、数字信号处理器（DSP）、现场可编程门阵列（FPGA）或适用于执行指令或执行逻辑操作的其他电路。

由处理器执行的指令可（例如）预加载到处理器中或可存储在分开的存储单元中，这些存储单元诸如RAM、ROM、硬盘、光盘、磁介质、快闪存储器、其他永久性的、固定的或易失的存储器，或能够提供指令给处理器的任何其他机构。处理器可定制用于特定用途，或可被配置用于一般目的用途并且通过执行不同的软件而执行不同的功能。

如果使用一个以上处理器，那么所有的处理器可具有类似的构造，或者它们可具有彼此电连接或彼此独立的不同构造。它们可为分开的电路或整合在单个电路中。当使用一个以上处理器时，它们可被配置为独立地或联合地操作。它们可电气地、磁力地、光学地、声学地、机械地、无线地或用准许至少一个信号在它们之间进行传送的任何其他方式进行耦合。

可提供单个或多个处理器用于对源进行调节的唯一目的。可替代地，除了提供其他功能之外，单个或多个处理器还可具备对源进行调节的功能。例如，用于对源进行调节的相同处理器也可整合到控制电路中，该控制电路提供额外控制功能给源以外的其他部件。

在一些实施方案中，处理器可对源进行调节以在能量施加带中产生或激发所希望的场图。例如，处理器可确定和/或选择一个或多个调制空间元素以在能量施加带中产生所希望的场图。

术语“调制空间”或“MS”用于统称可影响能量施加带中的场图的所有参数以及其所有组合。在一些实施方案中，“MS”可包括可使用的所有可能部件和它们的可能设置（绝对的或相对于其他的）以及与这些部件相关联的可调整参数。例如，“MS”可包括多个可变参数，天线的数量、它们的定位和/或定向（如果可修改）、可用的带宽、所有可用频率的组以及其任何组合、功率设置、相位等。MS可具有任何数量的可能可变参数，范围为只有一个参数（例如，只限于频率或只限于相位-或其他单个参数的一维MS）、两个或更多个维度（例如，在同一MS中一起变化的频率和振幅）或更多。

可能影响调制空间的与能量施加带有关的因素的实例包括能量施加带的尺寸和形状以及构成能量施加带的材料。可能影响调制空间的与能量源有关的因素的实例包括能量递送的振幅、频率以及相位。可能影响调制空间的与辐射元件有关的因素的实例包括辐射元件的类型、数量、大小、形状、配置、定向以及放置。

与MS相关联的每个可变参数可被视为一个MS维度。作为实例，一个三维调制空间可包括被指定为频率（F）、相位以及振幅（A）的三个维度。也就是-电磁波的频率、相位和振幅在能量施加期间可进行调制，而所有其他参数在能量施加期间可为预先确定和固定的。MS也可为一维的，其中在能量施加期间只有一个参数变化，或可以含有许多变化的维度。

术语“调制空间元素”或“MSE”可指MS中可变参数的一组特定的值。因此，MS也可被当作是所有可能MSE的集合。例如，在被供应到多个辐射元件的能量的相对振幅方面，两个MSE可互不相同。按顺序扫掠的MSE可能不一定彼此相关。相反，它们的MSE变量从MSE到MSE可显著不同（或可为逻辑相关）。在一些实施方案中，MSE变量从MSE到MSE可显著不同，可能在它们中具有少量或没有逻辑关系，但聚集起来，工作MSE的群组可实现所希望的能量施加目标。

处理器可被配置为对源进行调节，从而将不同的预先确定的能量量值转移（施加）给能量施加带中的不同区。例如，在能量施加带内，可能希望在该带的一个或多个特定区中供应特定的能量量值，而同时在该带的一个或多个其他区中供应不同的能量量值。术语“区”可包括能量施加带的任何部分，诸如单元、子体积、子分区、离散的子空间或腔体的任何子部分。在一个实例中，能量施加带可包括两个区。在另一实例中，能量施加带可包括两个以上区。这些区可或可不彼此重叠，并且每个区的大小可或可不相同。术语“区”和“区域”在此可互换使用。

处理器也可被配置为确定和/或调整能量施加带内区的位置并且还调整供应到这些区中的每一者的能量量值。在一些实施方案中，处理器可被配置为根据能量施加带中物体的位置来确定和/或调整区的位置。例如，处理器30可被配置为监视来自能量施加带的反馈（例如反射反馈）以获得关于该带中物体的位置的信息。在一些实施方案中，处理器30可通过使用一个或多个成像装置来获取这种类型的信息。在一些实施方案中，处理器可被配置为确定与物体位置或物体的不同部分的位置对应的区的位置。可选地，处理器30可被配置为使不同量的电磁能转移（施加）到物体的这些不同部分。实际耗散在每个区中的能量量值可取决于该区处的场强以及该特定区处物体的对应部分的吸收特性。

两个区在能量施加带内可彼此邻近而定位。例如，能量施加带可包括由物体或物体的一部分占据的区，以及界定与物体的区域不同的区域的另一区。在这种情况下，这两个区可彼此邻近并且用界线分隔开。作为实例，第一区可对应于杯内的汤的体积，而第二区可包括容纳汤的杯以及杯周围的空间。

在另一实例中，能量施加带可包括两个或更多个区，这些区对应于物体内显示不同吸收特性的区。例如，第一区可对应于主要含有水的汤顶层，而第二区可对应于含有较高浓度固体的汤底层（例如，土豆和/或肉）。由于它们的能量吸收特性不同，所以可能有利的是在这两个区内激发具有不同电场强的场图。基于这两个区的局部场强和能量吸收特性的差异，可确定（可选地，预先确定）这些区中的每一者中耗散的能量。因此，可通过选择和控制MSE以构建用于施加能量的合适能量递送方案，以根据需要使耗散的能量在物体中的不同区上基本上相等或不同。

为了施加不同的目标量的电磁能到能量施加带中的不同区（例如，这些区可在施加能量之前界定或已知），处理器30可选择对应于所希望的能量递送方案的多个MSE。例如，为了使转移到第一区的能量比第二区更多，选定的MSE可激发在第一区中比在第二区中具有较高场强的场图。在一些实施方案中，为使转移到第一区的能量比第二区更多，一组选定的MSE可激发一组对应的场图，这些场图的场强在第一区中比在第二区中具有更大值的总和。MSE可包括：所辐射电磁波的振幅、相位和频率中的一者或多者，每个辐射元件的位置、定向和配置，或这些参数中的任一者的组合以及能够影响电场场图的设备的任何其他可控或可选特征。

例如，如图1所描绘，示例性处理器30可电气地耦合到设备的各个部件，例如电源12、调制器14、放大器16以及辐射元件18。这些部件可或可不形成该来源的一部分。处理器30可被配置为执行指令以提供对应于一个或多个唯一MSE的物理条件。例如，处理器30可被配置为执行对这些部件中的一者或多者进行调节的指令。例如，处理器30可调节由电源12供应的功率的电平。可替代地或额外地，处理器30也可通过（例如）切换放大器中的晶体管来调节放大器16的放大率。可替代地或额外地，处理器30可执行对放大器16的脉宽调制控制，以使放大器输出所希望的波形。处理器30可调节由调制器14执行的调制。可替代地或额外地，处理器30可调节每个辐射元件18的位置、定向和配置中的至少一者，例如通过机电装置。这样的机电装置可包括电动机或者用于旋转、枢转、移动、滑动或否则改变一个或多个辐射元件18的定向或位置的其他可移动结构。处理器30可进一步被配置为调节位于能量施加带中的任何场调整元件，以改变该带中的场图。例如，场调整元件可被配置为选择性地引导来自辐射元件的电磁能，或减少到其他辐射元件（例如，用作接收器的辐射元件）的耦合。

根据本发明的一些实施方案，处理器30可根据预先确定的方案来调节源的一个或多个部件以及与这些部件相关联的参数。例如，当使用相位调制器时，它可经控制以对AC波形执行时间延迟的预先确定序列，以使AC波形的相位对于一系列时间段中的每一者都增加一定度数（例如，10度）。可替代地或额外地，处理器可动态地和/或自适应地基于来自能量施加带的反馈而调节设备部件（例如，对调制进行调节）。例如，处理器30可被配置为接收来自检测器40的模拟或数字反馈信号，指示从腔体20所接收的电磁能的量，并且处理器30可基于所接收的反馈信号而动态地确定相位调制器处针对下一时间段的时间延迟。

处理器30也可被配置为对频率调制器进行调节，从而更改供应给能量施加带的至少一个电磁波的频率。这样的频率调制器可被配置为调整AC波形的频率。作为实例，频率调制器可包括半导体振荡器，例如，图4A中所示的振荡器22，并且可被配置为产生以预先确定频率振荡的AC波形。预先确定的频率可与输入电压、电流或其他模拟或数字信号相关联。例如，压控振荡器可被配置为产生频率与输入电压、电流或其他合适的输入信号成比例的波形。

在一些实施方案中，源可被配置为以满足模态条件的预先确定波长来转移电磁能。模态条件可表达为所施加的波长λ₁与可在能量施加带中激发一个模式的最大谐振波长λ₀之间的关系。

当满足模态条件时，到物体的能量递送（转移）可更好地控制并且更加有效。在一些实施方案中，模态条件可对应于这样的条件，即电磁能以大于腔体20中的最大谐振波长λ₀的四分之一的波长（即λ₁≥λ₀/4）进行递送。在其他实施方案中，可应用由源供应的所施加的电磁能的波长与能量施加带支持的最大的谐振波长之间的不同关系，以满足模态条件。在一些实施方案中，当激发低阶模式时满足模态条件，例如当m*n小于30、40或50时（其中m和n为表示不同的轴线（例如，x和y）上模式数量的整数）。

处理器30可被配置为确定最大谐振波长λ₀。在一些实施方案中，最大的谐振波长可提前已知（例如，编程到处理器中）。最大的谐振波长λ₀可基于腔体20的几何形状而唯一确定。与一些实施方案一致，任何给定能量施加带的最大谐振波长可用实验方法、用数学方法和/或通过模拟来确定或估计。例如，如果能量施加带对应于具有a×b×c的尺寸并且a>b>c的矩形腔体200（图2），那么最大谐振波长λ₀可由给出。作为另一实例，如果能量施加带对应于具有a×a×a尺寸的立方体腔体，那么最大的谐振波长λ₀可由给出。作为又另一实例，如果能量施加带对应于具有半径r以及长度d的圆柱形腔体202（例如，如图2所示），那么假如2r>d，最大的谐振波长λ₀可由给出，并且假如2r<d，那么最大的谐振波长λ₀可由给出。作为又另一实例，如果能量施加带对应于半径为r的球形腔体204，那么最大谐振波长λ₀可由给出。一旦确定与能量施加带相关联的最大谐振波长，该至少一个处理器即可被配置为根据模态条件而确定将用于将电磁能转移到能量施加带的一个波长或多个波长。

可替代地或额外地，模态条件可从频率方面表达。因为在波长λ₁及λ₀与它们对应的频率f₁及f₀之间存在关系，使得f₁=c/λ₁以及f₀=c/λ₀。模态条件可表达为f₁≤4f₀。也就是说，电磁能可用低于能量施加带中的最小谐振频率约4倍的预先确定频率施加。在一些实施方案中，最大的谐振波长可提前已知（例如，编程到处理器中）。

此外，由于最大谐振波长λ₀与能量施加带的尺寸具有唯一关系，所以模态条件也可表达为能量施加带的尺寸与所施加的波长λ₁之间的关系。例如，对于具有a×a×a尺寸的立方体腔体，模态条件可表达为作为另一实例，对于球形腔体204（例如，如图2所示具有半径r），模态条件可表达为关于供应给腔体的电磁能，尺寸满足模态条件的腔体在此称为模态腔体。

在一些情况下，能量施加带中的一个特定区可由具有相对较高振幅的场强（例如，来自某一组场图）的区域覆盖并且也由具有相对较低振幅的场强（例如，来自另一组场图）的区域覆盖。可选择性地对场图进行选择，以将能量对准能量施加带中的选定区进行施加。例如，到能量施加带中任何两个区的能量施加可通过利用每个场图中最大振幅和最小振幅的场强的不均匀分布而彼此区分。在某些实施方案中，源可被配置和/或被控制为以某种方式供应电磁能，以使相对较低振幅的场强供应到能量施加带的预先确定区域，而较高振幅的场强供应到能量施加带的其他预先确定区域。

在此所使用的具有相对较高振幅场强的区域可称为“热点”，而具有相对较低振幅场强的区域可称为“冷点”。尽管“热点”和“冷点”可指物体内由于不均匀的电磁能吸收而具有不同温度的空间位置，但是相同的术语也可指电磁场强具有不同振幅的空间位置，不管是否有物体存在。

在模态腔体60中，如图3A和图3B所示，可激发场图，以使其各自具有多个热点62和64（阴影区域）以及冷点（非阴影区域）。可在能量施加带中激发的一些场图称为“模式”。模式形成一组特殊的场图，这些场图彼此线性独立并且互相正交。如在此所指，如果与能量施加带上的两种模式相关联的两个场的标量积的积分为零，那么这两个场图彼此正交。模式或模式组合（例如，一般场图）可为任何已知的类型，包括传播的、隐失的以及谐振的。在一些实施方案中，所激发的场图包括模式的组合。

由此应指出，尽管图3A至图3B将热点概略地图示为具有清晰且确定的界线，但是实际上强度可在热点与冷点之间以更缓和的方式变化。此外，不同的热点可具有不同的场强振幅和/或在一个热点内可具有场强振幅不同的多个区域。到物体的能量转移可发生在物体中与场图的区重合的所有区，其中场图具有非零场强，并且不一定限于与热点重合的区域。加热的程度可取决于（除了别的之外）物体所曝露在的场的强度以及曝露的持续时间。

用具有给定频率的波激发的场图可在数学上表达为模式的线性组合。这些模式可包括无限数量的隐失模式以及有限数量的传播模式（其中的一些可为谐振模式）。一般而言，在模态腔体中比在非模态腔体中可激发更少的传播模式。同样，一些支持的传播模式可为谐振模式。就其本质而言，隐失模式具有用于激发场图的总功率（或能量）中非常小百分比的功率（或能量），而总功率（和能量）的大部分由传播模式携带。

如下文更详细说明，在一些实施方案中，可放置一个或多个辐射元件，以使得可拒绝一些不希望的模式。例如，通常，通过单个频率在能量施加带中有效地激发两个或更多个传播模式。如果以该频率发射电磁波的辐射元件定位在这些模式中的一者的零位处（即，在这些模式中的一者具有零场的位置处），那么此模式可被消除（即，被拒绝）。

模态条件和对应的模态腔体（即，满足模态条件的腔体）可在控制能量施加带中的场图（或更具体而言，模式）中显示出优势。如上文所论述，在模态腔体中，传播模式的数量可小于在非模态腔体中的数量。因此，控制这些传播模式可相对较容易，（例如）因为在满足模态条件时用于消除不希望的模式的天线的数量和密度可较低。此外，与在非模态腔体中相比，在模态腔体中控制的较小偏差可对热点选择产生较不显着的总体影响，在非模态腔体中，相对较大数量的模式可能需要较精确控制以实现一个传播模式被激发而其他模式未被激发的条件。

一方面，本发明的一些方面涉及选择MSE，从而根据能量施加带中所希望的场图而实现热/冷点。冷点准许能量的受控施加，因为当希望避免施加能量到物体的一部分时，可使冷点与该部分对准。当希望施加能量到物体的一部分时，可使热点与该部分对准。

如果用户希望施加到物体66的能量量值是物体68的两倍，那么可使用图3A和图3B的场图，前者以同一功率等级施加两倍的时间量、对于相同量的时间以两倍的功率等级施加，或对于对应经由图3A的场图比经由图3B的场图供应两倍能量的任何其他时间/功率对（假定在热点62内的电磁场强与热点64内的相同并且物体66的性质类似于物体68）。这可通过同时或按顺序激发图3A和图3B的场图而实现。如果在阴影区域中场强不同，那么可考虑该差异，以实现能量施加带或物体中的希望的能量施加剖面，例如，能量施加带或物体中的希望的能量吸收分布。

当按顺序地激发两个场图时，在能量施加带中形成的场图的时间平均值为两个所激发的场图的总和。如果同时激发场图，那么可发生干扰并且随后时间平均值可不同于该总和。然而，如果两个场图彼此正交（例如，模式），那么按顺序的和同时的施加可具有相同的结果。

图1的设备可被配置为控制能量施加带中热点和冷点的分布，从而施加不同的目标的能量量值到能量施加带（例如，腔体或模态腔体）中的任何两个（或更多个）特定区。这样的控制可通过MSE的选择和控制而进行。MSE选择的选定可影响能量在能量施加带的区中如何分布。当不满足模态条件时，通过控制MSE而实现所希望的能量施加分布可能更加困难，因为描述电磁场有时需要的数学计算更加复杂和/或选择性地或有效地激发所希望的场图（模式）所需的控制方案更加复杂。因此，模态条件可与MSE控制结合使用，以实现所希望的能量分布。尽管模态条件可与MSE控制结合使用，但是即使不与MSE控制一起使用模态条件也可提供优势。相反地，即使不满足模态条件，也可应用MSE控制。

在一些实施方案中，处理器30可被配置为获取指示与物体相关联的电磁能损耗的信息。在一些实施方案中，与物体相关联的“损耗”可包括以下任何电磁能，这些电磁能施加到存在物体的能量施加带，但不反射回到发射的辐射元件和/或透射到另一接收元件或通过对带中漏出的能量进行检测的任何其他检测器。在一些实施方案中，与物体相关联的“损耗”可与通过物体耗散的能量相关联或从通过物体耗散的能量导出。

在一些实施方案中，与物体相关联的“损耗”为物体吸收能量的能力，这种能量有时用“吸收系数”来指示。该损耗可包括离子导电引起的电磁损耗（表示为ε_σ”）；偶极旋转引起的电磁损耗（表示为ε_d”）；和/或这些或其他损耗分量的组合，其中总损耗可表示为ε”并且描绘为（例如）：

ε”=ε_d”+ε_σ”=ε_d”+σ'/(ωε₀)

其中下标d和σ分别代表偶极旋转和离子导电的贡献，σ'为导电率，ω为所施加EM波的角频率，以及ε₀为自由空间或真空的电容率。在下文中，作为速记，总损耗可表示为“σ”。然而，在此使用的术语“损耗”广泛地用于包含σ'和ε_d”的贡献，以及可用吸收系数描绘的其他损耗。作为实例，如果吸收电磁能的物体定位在能量施加带中，那么损耗可表示物体的电磁能吸收能力。可替代地，损耗可表示能量施加带的界线上的电磁能损耗，不管在能量施加带中是否存在任何物体。

损耗可用其剖面来描绘，例如，用其空间和/或时间分布，在此一般称为损耗剖面。术语“剖面”，也可称为型式、图像、分布等，可包括能量施加带中的损耗的任何空间和/或时间分布。例如，损耗剖面可为随空间中的位置而变的任何吸收系数的表示。例如，损耗剖面可为地图，从而用不同的颜色示出不同吸收系数的区域。在另一实例中，损耗剖面可为矩阵，其中每个单元表示能量施加带中的体积单元，并且矩阵单元内的值为描绘体积单元中介质的吸收系数的值。

损耗剖面可用各种方法表示，以传达关于能量施加带中能量损耗的分布的信息。例如，损耗剖面可表示为图像、分析式、一组数字、表，或能够反映能量施加带或其部分中的能量损耗的分布的任何其他机制。

当表示为图像或使用任何成像技术来表示时，损耗剖面可包括黑白图像、灰度图像、彩色图像、表面剖面图像、体积图像或任何其他图形描绘。就图形而言，损耗剖面可（例如）以一维、二维、三维和/或四维表示，其中第四维可指随着时间的3D空间损耗剖面。

当用制表法表示时，损耗剖面可采取表的形式，表的每个条目可含有对能量施加带的一部分与在该部分处吸收的能量之间的相关性的指示。

当用分析法表示时，损耗剖面可（例如）用一个或多个等式来书写。例如，这样的等式可书写为时间、空间、功率、相位、频率或可能与能量损耗相关的任何其他变量中的一者或多者的函数。

当用数值表示时，损耗剖面可表达为一个数字或一系列数字。

不管表示的方式如何，损耗剖面都可用数字和/或模拟格式来表达。例如，损耗剖面可包括存储在存储器中或可装载到处理器中的数字文件。在另一实例中，损耗剖面可打印在纸或膜上，或可用物理材料制成的模型来表示。

损耗剖面或指示电磁能损耗的其他信息可由处理器用各种方式获取。例如，处理器可被配置为接收信息。该信息可编码在与物体相关联的机器可读元件中，例如，条形码或RFID标签，并且处理器可被配置为从该机器可读元件直接地或间接地获得该信息。在另一实例中，该信息可预编程在处理器中。例如，处理器可预编程有指示与不同物体相关联的电磁能损耗的信息，并且处理器可接收物体的图像，例如，由与能量施加带相关的CCD获取的图像，使用图像辨识技术来辨识被成像的物体，并且基于所辨识的图像来获取相关信息。

在一些实施方案中，处理器可被配置为通过测量来自能量施加带的电磁反馈（例如，通过（例如）从检测器接收指示来自物体的反馈的信号）而获取该信息，并且通过分析该反馈（例如，信号）而获得该信息。例如，处理器可被配置为接收由给定MSE产生的场图被物体吸收得特别好的指示。处理器可进一步被配置为确定物体定位在与该特定MSE对应的高场强区域之一中。施加到能量施加带的MSE越多，处理器可获得的关于能量施加带中的物体上的位置和吸收性质的信息就越多。通过用不同MSE进行的一系列这样的测量，处理器可窄化物体在空间中的位置和/或能量施加带中吸收性质的空间分布，从而获取指示与物体、物体的各部分和/或能量施加带的空区相关联的电磁能损耗的信息。应指出，在此所使用的处理器可包括任何类型的装置或装备，这装置或装备可用于接收与反馈相关联的一个或多个信号并且基于所接收的信号执行至少一个操作。在一些实施方案中，处理器可包括计算装置，诸如大型计算机、PC、数字信号处理器、微处理器，或任何其他类型的计算装置。

只作为实例，损耗剖面可包括2D图像，如图8所示。应理解图8中所示的2D图像是为便于论述的简化实例。下文关于简化的2D图像说明的相同普遍原理同样适用于3D和4D图像。还应理解在2D空间的背景下，能量施加带的大小由面积来描绘而不是体积。

图8图示了能量施加带810。损耗剖面820（可或可不具有与能量施加带相同的形状和/或大小）可描绘带810中的能量损耗（例如，吸收和/或耗散）。损耗剖面820可反映能量施加带810中损耗（σ）的空间分布。例如，如果物体830定位在能量施加带810中，那么损耗剖面820可反映物体830的能量吸收性质。额外地或可替代地，损耗剖面820可反映物体830外的能量吸收性质。损耗剖面可独立于能量施加带而获得，或损耗剖面可通过考虑能量施加带的性质而获得。在一个实例中，可预先获得已知物体的损耗剖面。在另一实例中，可动态地获得定位在能量施加带中的任何物体的损耗剖面。

只作为实例，损耗剖面820和能量施加带810可通过叠加、配准、映射、相关、变焦，或任何其他关联方法而进行关联。

能量施加带的损耗剖面可为预先确定的（即，事先确定）。处理器30可被配置为确定放在能量施加带中的任何给定物体的损耗剖面。这样的确定可（例如）通过实施一系列步骤以动态地生成损耗剖面而完成。例如，处理器可首先确定将与离散化策略一起应用的一个或多个MSE。接着，处理器可对源进行调节以施加选定的MSE并且在能量施加带中产生其对应场图。当施加每个MSE并且在该带区中产生对应场图时，处理器可检测来自该带的反馈。例如，处理器可对每个所施加的MSE／场图的各种量（例如入射功率、反射功率以及透射功率）执行测量。基于此反馈，可构建一组等式并且处理器可被配置为求解这些等式以动态地生成损耗剖面820。对于动态地生成的损耗剖面，额外地或可替代地，处理器30可被配置为存取任何其他合适类型的预先确定损耗剖面。例如，处理器30可存取以下损耗剖面：作为制造过程的一部分而预载在系统上的，作为校准过程的一部分而由系统产成和存储的，由于系统的任何中间或操作过程而产生和存储的，和/或经由到外部存储单元的连接（例如，便携式硬盘、光盘、因特网或其他数据连接、记忆棒等）而提供给系统的。

处理器30可被配置为确定将应用于多个电磁场场图中的每一者的权重，该多个电磁场场图各自具有唯一的电磁场强分布。在一些情况下，对于这对应的多个电磁场场图中的一者或多者，唯一的电磁场强分布可为已知的。术语“已知的电磁场强分布”、“已知的场图”等可包括已知的、估计的、近似的或基于电磁场强分布与场图可共同具有的某些特征而与场图或MSE相关联的分布、场图等。

额外地或可替代地，处理器30可被配置为基于用多个MSE在能量施加带中激发的场图的已知电磁场强分布来确定将应用于这些MSE中的每一者的权重。

处理器可确定权重并且将权重应用于场图的对应MSE，从而在能量施加带中实现经加权的场图。权重的应用可（例如）意在确定与权重成比例的功率等级、持续时间或其组合。例如，场图可全部用相同的功率等级施加，而具有较大权重的场图可施加较长的持续时间。在其他实例中，场图可全部用相同的持续时间施加，而具有较大权重的场图可用较高功率施加。仍然在其他实例中，持续时间和功率都可从一个场图到另一个场图改变，并且具有较大权重的场图可用这样的功率和持续时间来施加，以使功率与持续时间的乘积大于执行较小权重的场图的情况。

场图可随以下各项而变：能量施加带的物理特性；能量源的可控方面；辐射元件的类型、数量、大小、形状、配置、定向、位置和/或放置；场更改结构（诸如，场调整元件（FAE）和/或电介质透镜）的存在；和/或可影响场图的任何其他变量。对于任何特定的能量施加带，可（例如）通过以不同的MSE将能量供应给能量施加带来实现一组已知的场图，这些不同的MSE在以下方面可彼此不同：一个或多个能量源的频率、相位和/或振幅；一个或多个辐射元件的类型、数量、大小、形状、配置、定向、位置和/或放置；场调整元件的操作，例如电介质透镜或其他场调整元件的调整；或影响MSE的其他可变分量。

不同的MSE可产生不同的场图，这影响到能量施加带上能量的分布。由于无限数量的MSE可用，所以在特定的能量施加带中可获得无限数量的不同场图以及所得能量分布。然而，实际上不同能量分布选项的数量可与实际可用的MSE的数量和/或MSE组合的数量有关。

特定的MSE可对应于特定的场图。对于许多MSE，它们的对应场图可为已知或预先确定的。例如，如果选择一组MSE来施加到矩形能量施加带，并且频率是每个MSE的唯一可控变量，那么对应于每个MSE的场图可通过使用能量施加带的尺寸、MSE的频率以及其他必要参数来计算等式而获得。可替代地或额外地，这样的场图可通过使用计算机程序来进行模拟而确定。包括测量（例如，实时测量）在内的其他方法也可用于确定对应于该组MSE的场图。这些测量可（例如）通过检测来自提供在能量施加带中的一个或多个传感器（检测器）的一个或多个输入来“在运行”（例如，在加热过程中）获得。这些输入（测量）可用于预测实际的场图（例如，所激发的场图）。

另一方面，一个特定的场图可对应于一个以上MSE。例如，一个特定的场图可通过使用单个辐射元件或多个辐射元件而实现。此外，相同的场图也可通过使用具有特定相位差的一个以上源来实现。其他MSE也可用于实现相同的场图。因此，可有多个MSE选择以产生所希望的场图，并且MSE选择可取决于诸如实施的方便、可控性、成本以及其他设计考虑等因素。

处理器30可实施如图10所示的步骤以实施特定的示例性方法，用于实现对能量递送（施加）的空间控制。在步骤1020中，处理器可确定将用于该过程的一组MSE。如先前所论述，MSE可与已知的场图相关。因此，通过确定一组MSE，处理器可控制源以施加电磁能到能量施加带并且在该带中产生一组已知的场图。在一些实施方案中，步骤1020可被省略，并且可考虑所有可用的MSE以用于在能量施加带中产生所希望场图的目的。可预期至少在一些情况下，即使步骤1020被省略，一个或多个可用的MSE也将被指派有可忽略的权重，并且因此将不在实际中使用。

从一组预先确定的场图构建能量施加带内的受控场图的方法可称为“空间滤波”。术语“滤波”指就一组已知的场图而言区分空间位置以及施加到这些空间位置的场强的能力。由于可控的MSE与该组预先确定的场图有关，所以有可能用一个或多个MSE来表示任何场图，至少可达到一定水平的精确度。如先前所论述，可能存在可用于实现特定场图的一个以上MSE。因此，为了实现特定场图而进行的MSE选择可为应用相关的。

返回步骤1020，处理器可取决于特定应用的要求而以多种方式确定并实施MSE。在一个实例中，处理器可控制能量源以多个选定频率供应EM能量。在这种情况下，频率可充当可用于提供所希望MSE的可控变量。可替代地或额外地，处理器可控制能量源以多个选定振幅供应EM能量。在这种情况下，振幅可充当可控的MSE变量。

在一些实施方案中，MSE为变量的组合并且可能通过更改单个变量或多个变量来改变MSE。作为简化的实例，处理器可控制能量源用两个频率f₁和f₂以及两个振幅A₁和A₂来供应EM能量。在这种情况下，可用的MSE可为[(f₁,A₁),(f₁,A₂),(f₂,A₁),(f₂,A₂)]。也就是说，处理器可控制能量源以供应具有频率f₁和振幅A₁的第一EM能量；具有频率f₁和振幅A₂的第二EM能量；具有频率f₂和振幅A₁的第三EM能量；以及具有频率f₂和振幅A₂的第四EM能量。可用的MSE可以矩阵形式表示为：

[(f₁,A₁),(f₁,A₂)

(f₂,A₁),(f₂,A₂)]。

在此简单实例中，只有两个频率和两个振幅可用，并且因此，MSE矩阵为2×2矩阵。如果更多频率和振幅可用，那么MSE矩阵可相应地扩展。例如，如果10个频率和5个振幅可用，那么MSE矩阵可变为10×5矩阵，其中矩阵的每一行具有相同的频率值但不同的振幅值，并且矩阵的每一列具有相同的振幅值但不同的频率值。如果更多或更少类型的可控MSE变量可用，那么MSE矩阵的维度可相应地变化。例如，如果EM能量的相位（P）也是可控的，那么MSE矩阵可变为3D矩阵，其中矩阵的每一元素的形式为(f_i,A_j,P_k)。此处，下标i、j及k分别表示可用频率、振幅以及相位的索引。矩阵的大小可表示为N_f×N_A×N_P，其中N_f、N_A及N_P分别表示可控频率、振幅以及相位的可用数量。如果只有一个可控参数可用，那么矩阵可退化为1D矩阵。

除了频率、振幅以及相位以外，可有效地改变能量施加带内场图的任何可控参数也可为MS的一部分。例如，用于将EM能量辐射（施加）到能量施加带的辐射元件的数量可构成另一可控参数，它对应于MS的额外维度。在另一实例中，辐射元件的放置/位置/定向可构成MS的额外维度。在这种情况下，辐射元件的放置/位置/定向可通过机械、电学或其他合适方式而在物理上在空间中改变。可替代地，可提供辐射元件的阵列，并且所希望的放置/位置/定向可通过选择阵列中的特定辐射元件或辐射元件的任何子集来实现。辐射元件的放置/位置/定向也可通过前述方法的任何组合来进行调整。在又另一实例中，可在能量施加带内提供场调整元件（FAE），例如传导结构。FAE的放置/位置/定向可用类似于辐射元件的方式进行调整。处理器30可被配置为从可用MSE的整个范围中进行选择并且组合一组MSE，以使场图的所得组合可满足特定应用的能量施加要求。

对于构成MSE的MSE变量的任何组合，该组合中的那些变量表示在物理上可达到的条件。例如，如果在给定设备中只有一个天线和一个来源可用，并且该来源只能以单个频率输出EM波，那么有效的MSE在其MSE变量中不能包括一个以上频率，因为在此实例中多个频率不能共存。取而代之的是，给定设备中的MSE可包括给定频率的波，这些波具有作为其有效MSE变量的不同的相位和/或振幅。在另一示例性设备中，两个天线和两个源（或更多）可用，MSE可包括不同天线／源的不同频率。在此实例中，一个以上频率可包括在有效MSE变量中。一般而言，除了其他可控量和／或参数以外，MSE还可包括所施加的电磁波的振幅、相位和频率中的一者或多者；每个辐射元件的位置、定向以及配置；或可共存的这些参数中的任一者的组合。

MSE选择可影响能量在能量施加带的区中如何分布。处理器30可控制一个或多个MSE以实现将能量对准能量施加带中的具体预先确定区的场图。产生驻波的MSE选择可提供额外控制措施，因为驻波显示可预测且清楚确定的热点和冷点。尽管使用MSE控制能量分布在非模态腔体中可具有优势，但是模态腔体可提供尤其适用于实现MSE控制的介质。在另一实例中，当使用相位调制器时，它可经控制以对AC波形（由辐射元件发射）执行时间延迟的预先确定序列，以使AC波形的相位对于一系列时间段中的每一者都增加一定度数（例如，10度）。可替代性或额外地，处理器30可动态地和/或自适应地基于来自能量施加带的反馈而对调制进行调节。例如，处理器30可被配置为接收来自检测器40的模拟或数字反馈信号，从而指示从腔体20所接收的电磁能的量（例如，反射到发射辐射元件的能量量值和/或透射到其他接收辐射元件的能量量值），并且处理器30可基于所接收的反馈信号而动态地确定相位调制器处针对下一时间段的时间延迟。处理器也可被配置为对频率调制器进行调节，从而更改供应给能量施加带的至少一个电磁波的频率。这样的频率调制器可被配置为调整AC波形的频率。作为实例，频率调制器可包括半导体振荡器，诸如图4A中概略地描绘的振荡器22，其被配置为产生以预先确定频率振荡的AC波形。预先确定的频率可与输入电压、电流或其他模拟或数字信号相关联。例如，压控振荡器可被配置为产生频率与输入电压成比例的波形。

与一些实施方案一致，处理器30可被配置为对振荡器22进行调节，以产生具有时变频率的AC波形。例如，振荡器22可产生正弦信号cos[ω(t)·t]。AC信号可由放大器24放大并且使天线32和34（例如图4A所示）等辐射元件在腔体20中激发经频率调制的电磁波。

处理器30可被配置为对振荡器22进行调节，以按顺序地产生以预先确定频带内的各个频率振荡的AC波形。此顺序过程可称为“频率扫掠”。更一般地，处理器30可被配置为对源进行调节以按顺序地产生在各个MSE下（例如，在各个频率、相位、振幅和/或辐射元件的选择下）的波形。此顺序过程可称为“MSE扫掠”。按顺序扫掠的MSE可能不一定彼此相关。相反，它们的MSE变量从MSE到MSE可显著不同（或可为逻辑相关）。在一些实施方案中，MSE变量从MSE到MSE可显著不同，可能在它们中具有少量或没有逻辑关系，但聚集起来，工作MSE的群组可实现所希望的能量施加目标。

在这样的示例性实施方案中（例如，在频率扫掠中），每个频率可与馈给方案（例如，MSE的特定选择）相关联。在一些实施方案中，基于由检测器40提供的反馈信号，处理器30可被配置为从频带选择一个或多个频率，并且对振荡器22进行调节以在这些所选择的频率下按顺序地产生AC波形。

可替代地或额外地，处理器30可进一步被配置为基于反馈信号来对放大器24进行调节，从而调整经由天线32和34递送的能量量值。与一些实施方案一致，检测器40可检测以特定频率从能量施加带反射的能量量值，以及处理器30可被配置为当反射的能量较多时使以该频率递送的能量量值较大。也就是说，处理器30可被配置为当在一个特定频率处反射的能量较多时，使一个或多个辐射元件以该频率将能量递送更长的持续时间。例如，当所测量的反射能量指示某个频率在物体中被吸收得相对较差时，可能希望以该频率施加更多能量以补偿该差的吸收。可替代地或额外地，处理器30可被配置为当在一个特定频率处反射的能量较少时，使一个或多个辐射元件以该频率将能量施加更长的持续时间。也可使用反射能量与所施加能量量值之间的其他关系。

如图4B所描绘，本发明的一些实施方案可包括一个来源，该来源具有一个以上EM能量产生部件，诸如振荡器22和26，用于产生不同频率的AC波形。分别产生的AC波形可分别通过放大器24和28来放大。因此，在任何给定时间，可使天线32和34同时以两个不同频率施加电磁波到腔体20。这两个频率中的一者或两者都可以是时变的。图4B图示了两个振荡器只用于示例性目的，并且在此考虑了在本发明的范围内可使用两个以上振荡器（和/或两个以上放大器和/或两个以上天线）。

处理器30可被配置为对相位调制器进行调节，从而更改供应给能量施加带的两个电磁波之间的相位差。作为实例，相位调制器可包括移相器，诸如如图5所示的移相器54。移相器54可被配置为在腔体20内以可控方式在AC波形中引起时间延迟，从而延迟从0到360度之间各处的AC波形的相位。移相器54可包括被配置为提供连续可变的相移或时间延迟的模拟移相器，或移相器54可包括被配置为提供一组离散的相移或时间延迟的数字移相器。

可提供分路器52来将振荡器22产生的AC信号分路为两个AC信号（例如，分路信号）。处理器30可被配置为对移相器54进行调节，以按顺序地引起各个时间延迟，以使两个分路信号之间的相位差可随着时间变化。此顺序过程可称为“相位扫掠”。

一般而言，对于上述频率扫掠和相位扫掠可替代地或额外地，处理器30可扫掠各种参数以执行MSE扫掠。MSE扫掠可包括影响能量施加带中产生的场图的任何参数的序列变化。

处理器30可被配置为对振幅调制器进行调节，从而更改供应给能量施加带的至少一个电磁波的振幅。作为实例，振幅调制器可包括混频电路，例如图6A所示的混频器42，该混频器被配置为用另一调制信号来对载波的振幅进行调节。例如，振荡器22可被配置为产生较高频率AC信号，而振荡器26可被配置为产生较低频率AC信号。这两个AC信号可由混频器42混频成以较高频率振荡的一个AC信号，并且经混频的AC信号的振幅可根据较低频率AC信号而变化。例如，如果较高频率信号为正弦信号cos[ω₁·t]并且较低频率信号为另一正弦信号cos[ω₂·t]，那么经混频的信号可变为cos[ω₁·t]cos[ω₂·t]。随后，经混频的信号可由放大器44放大，以使天线32和34可以放大的波形辐射电磁波。

与一些实施方案一致，振幅调制器可包括一个或多个移相器，诸如移相器54和56，如图6B所示。根据本发明的一些实施方案，振幅调制器可通过将两个或更多个经移相的电磁波进行组合来实施。例如，分路器52可将由振荡器22产生的AC信号分路为两个AC信号，例如正弦波cos[ωt]。由于它们是从单个信号分路而成，所以这两个分路AC信号可共享基本上相同的频率。一个分路AC信号可由移相器54移动了相位α，以使AC信号变为cos[ωt+α]。另一分路AC信号可由移相器56移动了相位-α（或等效地360°-α)，以使AC信号变为cos[ωt-α]。

如图6B所示，经移相的AC信号可分别通过放大器24和28而放大，并且用这种方式，可使天线32和34激发具有共享的AC波形的电磁波。天线32和34可定位成彼此相距预定的距离，以使由这些天线激发的两个电磁波可根据三角恒等式cos[ωt-α]+cos[ωt+α]＝2cos(α)cos(ωt)而形成经振幅调制的波。与所提供的其他实例一样，图6B只是示例性的，因为可取决于特定应用的要求而使用一个、两个或更多个移相器。

尽管图4A至图4B、图5以及图6A至图6B图示了用于个别地更改频率、相位以及振幅调制的电路，但是这些电路的部件可经组合以实现多个MSE变量组合。此外，可使用多个辐射元件，并且处理器可通过辐射元件的选择性使用来选择MSE的组合。只作为实例，在具有三个辐射元件A、B以及C的设备中，振幅调制可用辐射元件A和B来执行，相位调制可用辐射元件B和C来执行，以及频率调制可用辐射元件A和C来执行。可替代地或额外地，振幅可保持恒定并且场变化可由辐射元件之间的切换引起。此外，辐射元件32和34可包括使它们的位置或定向改变，从而使场图改变的装置。这些组合实际上是无限的，并且本发明不限于任何特定组合，而是反映场图可通过更改一个或多个MSE而更改的观念。

尽管MSE选择的变化可引起场图的显著变化，但是对应于一组给定MSE的场图可为可预测的。可（例如）通过测试、模拟或分析计算来确定由任一组特定MSE产生的场图。使用测试方法，传感器（例如，小天线）可放置在能量施加带中，以测量由一组给定MSE产生的电磁场分布。随后，这些场图可存储在（例如）查找表中。测试方法可在工厂中或现场进行。在模拟的方法中，可构建虚模型以使对应于一组MSE的场图可用虚拟方式进行测试。例如，能量施加带的模拟模型可基于输入到计算机程序的一组MSE而在计算机中执行。模拟引擎（诸如CST或HFSS）可用于（例如）基于所提供的输入针对任何给定的MSE在数值上计算能量施加带内的场分布。所得场图可使用成像技术而可视化或作为数字数据而存储在计算机中。MSE与所得场图之间的相关性可用这种方式确立。模拟方法可预先进行，并且已知的场图可存储在查找表中。可替代地或额外地，模拟可在能量施加操作过程中根据需要来进行。

作为测试和模拟的替代方案或除了测试和模拟之外，可基于分析模型而执行计算，从而基于选定的MSE集合来预测场图。例如，给定具有已知尺寸的能量施加带的形状，对应于特定MSE的基本场图可通过分析等式来计算。与模拟方法一样，该分析方法可预先进行，并且已知的场图可存储在查找表中。额外地或可替代地，该分析方法可在能量施加操作过程中根据需要来进行。

返回到图10，如步骤1030中所示，处理器30可获取能量施加带的损耗剖面。在一些实施方案中，损耗剖面可为预先确定的。损耗剖面可存储在存储单元中并且由处理器通过从存储单元读取所存储的剖面而获取。例如，如果能量施加带专门用于施加能量给已知物体，那么该物体的损耗剖面可通过预先测量、模拟或计算而获取。额外地或可替代地，损耗剖面可由处理器动态地确定，如先前部分所论述。例如，初始的损耗剖面可通过预先测量而获取；并且在处理期间，可动态地确定经更新的损耗剖面。除了获取损耗剖面之外，步骤1030还可包括确定离散化策略的子步骤。如果损耗剖面包括能量施加带的离散化信息，那么处理器可使用与该损耗剖面相同的离散化策略。

可替代地，处理器可确定不同的离散化策略。例如，在步骤1030中，处理器可被配置为确定离散化策略以将能量施加带划分为多个区。术语“离散化”可指能量施加带或其表示成多个区的任何划分、分隔和/或分割。能量施加带成多个区的离散化可为预先确定的。在一种情况下，处理器可通过（例如）查找表、存储在存储器中的信息或编码在处理器中的信息而获取预先确定的离散化信息。可替代地或额外地，离散化可动态地发生。例如，初始的离散化可为预先确定的，并且动态地改变，例如以提高一组等式的解的稳定性。

在一些实施方案中，离散化可按预先确定的方式进行，例如，在定位于能量施加带中的盘中心处（物体可能定位在此处）较密集，而在能量施加带的边缘附近较稀疏。在一些实施方案中，离散化可根据物体的相关信息来进行，例如，根据以下逻辑。首先，处理器可（例如）从用户接收关于能量施加带内物体的位置以及其介电性质的空间分布（例如，一个给定体积由水占据，而在另一位置存在一片面包）的信息。由基本上均一介电性质描绘的每个体积（在上述实例中的水或面包）出于离散化的目的可被界定为一个区。有时，均一介电性质或不规则形状的物体被离散化为几个区，每个区具有更规则的形状。可替代地或额外地，离散化可根据待施加到不同区的能量量值来进行设置。例如，如果沿着给定体积需要温度梯度，那么此体积可离散化为许多区以有助于设计产生所需温度梯度的MSE组合。额外地或可替代地，通过考虑所需计算时间和/或精确度以及用户所需的可靠性，和/或以下等式4和/或5的数学解的稳定性来选择离散化策略。例如，离散区数量过大可能减小数学解的稳定性。另一方面，如果离散区数量太小，那么就完全不可能找到解。在一些实施方案中，处理器以第一离散化方案开始，其中区的数量最少，并且如果发现不可能有解，那么区的数量可增加。如果解是可能的，那么对等式求解。如果解不够精确（例如，获得的能量与目标能量之间的差接近允许的上限），那么可尝试离散化成更多区。对于区的数量可替代地或额外地，在一些实施方案中处理器可被配置为改变区之间的界线的形状和/或位置。应指出，如果发现一组给定的等式是不可解的，那么对于改变离散化策略或方案可替代地或额外地，可存在其他选项。例如，删除对不稳定性贡献较大但对解贡献较小的等式，还有在数学上求解线性等式组的领域中本身已知的其他方法。

为了进一步说明离散化原理，图8中的能量施加带810可用这样的方式划分使得物体830占据单个区。在另一实例中，能量施加带810可以这样的方式划分使得物体830占据多个区，如图8所示。离散化策略可取决于许多因素，包括但不限于所希望的分辨率、损耗剖面的性质，和/或可用的场图。

在一些实施方案中，（例如，被施加不同的能量量值的）不同区的分辨率和/或带的离散化（例如，该带可划分为多个区）的分辨率可为所施加的EM能量的波长的分数，例如，大约λ/10、λ/5、λ/2。例如，对于900MHz，空气（ε=1）中对应的波长（λ）为33.3cm并且分辨率可为大约3cm，例如，（3cm）³或1（mm）³分辨率。例如，在水中，在同一频率处（900MHz）波长大约短9倍，因此分辨率可约为0.33cm，例如（0.33cm）³。例如，在肉中，对应于900MHz频率的波长大约比在空气中短7倍，并且分辨率可约为0.4cm，例如（0.4cm）³。使用较高频率可实现较高分辨率。例如，在其他频率中，分辨率可约为：0.1cm、0.05cm、0.01cm、5mm、1mm、0.5mm、0.1mm、0.05mm或更小。

例如，如果物体830的大小为S_L（任意单位），并且所希望的分辨率可要求物体包括至少100个区，那么每个区的平均大小可为（例如）S_L/100。不同区的大小可或可不相同。在物体的某些位置，划分成的区的大小可小于其他位置。话句话说，区的密度可在整个物体上变化。

例如，划分策略可取决于以下各项而变化：一个区是否对应于能量施加带中的物体上希望施加能量的一部分；该区是否对应于该带中物体没有一部分位于其中的区；或对应于含有物体中不希望施加能量的一部分的区（后两个区中的每一者都可称为“空区”）。例如，在一种可选策略中，整个空带可当作单个区。在另一示例性策略中，空带可以类似于物体内的方式划分为多个区。在这种情况下，该划分可在整个能量施加带中执行，不管物体的空间占据如何。可替代地，可对由物体占据的带和空带分别执行该划分。在又另一实例中，空带可以不同于物体中的方式划分为多个区。例如，空带中区的平均大小可大于物体内区的大小。换句话说，空带中区的密度可低于物体（例如，物体50）内的区的密度。如图7C所示，离散化在物体中较密集，而在空的空间中较稀疏。这些区可具有规则的或不规则的形状。例如，在3D的情况下，这些区可为规则的立方体或矩形形状，如图7A所示。可替代地，这些区可取决于特定需要而包括任何不规则的形状。例如，能量施加带可划分为有点随机的区，如图7B所示。

尽管以上论述描述了可使用的离散化策略的实例，但是可使用任何合适的离散化策略。例如，根据本发明的一些实施方案的离散化策略可包括使处理器将能量施加带表示为多个区的任何合适方法，不管这些区是否具有均匀的大小或形状，并且不管该离散化是否产生任何可辨识的型式。

用于构建损耗剖面的示例性过程在下文中结合图8而进行论述，其中能量施加带810可划分为多个区，其中每个区具有基本上相同的规则正方形形状。然而，在此考虑了下文所描述的方法可应用于带810被划分为不规则形状和/或不同大小的区的离散化。这些区从左上角到右下角可标记为1,2,3，…,N_d。可占据多个区（例如，区R_a和R_b）的物体830可包括具有不同损耗参数σ_a和σ_b的两种材料。在物体外但在能量施加带内的空区R₀具有损耗参数σ₀。该过程的目标是生成能量施加带810的一个损耗剖面，该损耗剖面近似由σ_a、σ_b和σ₀描绘的实际损耗剖面。为了实现此目标，处理器可将未知的损耗参数σ_i（i=1,2,3，...,N_d）指派给各区（1至N_d）。这样的经离散化σ_i为具有用N_d描绘的分辨率的实际损耗剖面的数字表示。例如，如果N_d较大，那么在能量施加带内可存在较多的区，并且每个区的大小可较小。

在图8中，可提供两个辐射元件840（例如，天线），用于将EM能量施加到能量施加带810。在一些实施方案中，在步骤1020中确定的MSE为（例如）两个辐射元件840之间的相位差，并且MSE表示为[θ₁,θ₂，...θ_Nm]。也可对任何其他种类的MSE使用同一记法。如早先所述，每个MSE可对应于能量施加带（例如，带810）内的已知场图。由于能量施加带被离散化为N_d个区，所以对于每个MSEθ_j，对应的已知场图可表示为一系列局部电场强[I_1j,I_2j,I_3j，…,I_Ndj]。该带的特定区处的电场强与该区处的电场振幅的平方成比例。对于所有的MSE，场图可用矩阵形式统一写为：

[I₁₁,I₂₁,I₃₁，...,I_Nd1;

I₁₂,I₂₂,I₃₂，...,IN_d2;

I_1Nm,I_2Nm,I_3Nm，...,I_NdNm]

此矩阵，称为I矩阵，可在确定MSE和离散化方法之后进行确定。如果离散化改变，那么Ｉ矩阵的值可改变，即使场图保持不变。

在一些实施方案中，处理器可被配置为通过控制MSE来确定将应用多个电磁场场图中的每一者的权重。例如，如图10中的步骤1040中所示，处理器可获取被递送到能量施加带中的至少一个区或被该至少一个区吸收的所希望的能量量值，在此一般称为体积能量转移信息W。此信息可为预先确定的，由处理器为了特定目标而动态地确定，和/或由设备的用户输入。在此所使用的术语“体积的”指可取决于（例如）一个以上空间维度的任何特性。例如，“体积的”可指与能量施加带关联的三维空间相关的特性，无论是在物理上划界的还是未划界的。因此，如上文所介绍，体积能量转移信息W可指一个三维空间能量分布剖面，该三维空间能量分布剖面对应于将在能量施加带的体积区上递送或吸收的所希望的能量量值。

体积能量转移信息可包括将转移到能量施加带中至少一个区中和/或在该至少一个区中被吸收所希望的能量量值。例如，用户可确定对三明治的肉部分转移100焦耳的能量，而对三明治的面包部分转移20焦耳的能量。为了实施此所希望的能量施加型式，用户可从能量施加带的图像、不同空间位置的列表或通过能够指明体积位置的任何其他方式来选择一个空间位置。随后，用户可通过到设备的任何接口来指明递送到每个指定区的能量量值。在处理器获取体积能量转移信息之后，处理器可基于此信息来构建矩阵，如图10中的步骤1050中所示。例如，处理器可基于离散化以及与MSE相关联的场图来构建I矩阵，如先前所论述。处理器可基于I矩阵和损耗剖面来进一步确定另一矩阵，下文中称为“P矩阵”。P矩阵可构建如下：

P=σI，

其中σ为损耗剖面。由于在区中吸收的能量取决于场强和该区处的损耗，所以P矩阵可表示当施加每个MSE时在每个区中吸收的能量量值。体积能量转移信息Ｗ可表示被吸收的能量的目标分布，从而指明由于能量转移（施加）而被能量施加带中的至少一个区吸收的能量量值。由W表示的所希望的结果可通过选定MSE的组合而实现。因此，处理器可确定权重向量T以表示每个MSE对可引起所希望的能量转移（例如，体积能量转移信息W）的能量递送方案的贡献。因此，每个场图或对应的MSE的权重（T）、与每个场图或对应的MSE相关联的能量吸收（P）以及所希望的能量转移（W）之间的关系可表达为W＝TP。权重可通过此等式来计算如下：

T=WP^-1，

其中P^-1表示P矩阵的倒置。

在构建矩阵之后，该方法可包括检查矩阵是否表示可解等式的步骤（步骤1060）。如果是（1060：是），那么该方法可包括求解这些等式（步骤1080），并且根据解而将能量施加给能量施加带，例如，以根据通过求解等式而获得的权重来加权的不同MSE施加能量（步骤1090）。如果等式不可解，例如，如果解不存在或不够稳定（步骤1060：否），那么该方法可包括对参与求解的MSE和/或应用的离散化进行修改（步骤1070），并且控制可用新的MSE和/或离散化返回至步骤1040。

可通过求解等式而获得的权重T可表示（例如）能量施加的持续时间、能量施加的功率，或可指示每个MSE对所希望结果的贡献的某其他能量施加特性。例如，如果将以每个MSE施加的功率基本上相同，那么能量施加持续时间可由权重指示。例如，如果指派给第一MSE的权重是第二MSE的权重的两倍大，那么第一MSE可施加两倍于第二MSE的时间。

在另一实例中，如果施加每个MSE的持续时间基本上相同，那么权重可对应于每个能量施加周期期间的功率等级。例如，如果指派给第一MSE的权重是第二MSE的权重的两倍大，那么施加第一MSE所用的功率是第二MSE的两倍。

在又另一实例中，如果指派给第一MSE的权重是第二MSE的权重的三倍大，那么施加第一MSE的时间是施加第二MSE的两倍，功率是施加第二MSE的150%。因此，权重可对应于功率等级。额外地或可替代地，权重可对应于持续时间。

以所确定的权重来施加每个MSE在此可称为能量施加方案或能量递送方案。

处理器可被配置为实施能量递送方案，也就是说，使源将多个电磁场场图中的每一者以所确定的权重供应给能量施加带。如先前所论述，处理器可控制MSE的施加，以使它们对应的场图在能量施加带中产生。这样的场图可含有热点和冷点，如先前所论述。由于特定MSE与其对应场图之间的相关性，场图的性质（包括其热点和冷点）是可预测的。在一个特定实例中，对于一个给定MSE，热点和冷点的位置和场强是可预测的。借助于对场图的此了解，处理器可将能量以可控的方式施加给物体。

图9A和图9B图示了空间受控的能量递送的一个实例。在图9A中，能量施加带910可离散化为一组区，用1至36来标记。三个辐射元件960、962以及964可放置在能量施加带910的边界处。物体920位于该带中，占据区8、9、14以及15。三个场图可通过施加合适的MSE而产生。第一场图可包括热点930，定位在区8、9、10以及11中（由从右上到左下的线标出的阴影区域）。第二场图可包括热点940，定位在区14、20以及26中（由从左上到右下的线标出的阴影区域）。第三场图可包括热点950，定位在区15、16、21以及22中（由交叉线标出的阴影区域）。应理解，图9A中的图示是与本发明一致的原理的示例性应用的高度简化表示。实际上，施加带的离散化可包括更少或更多区，并且不同区的大小可不同。并且，实际上，能量施加带可为三维的。提供二维实例是为了简化表示。这些区可具有不规则的形状，并且可不同地进行标记或识别。物体可定位在一个或多个区中，并且还可只部分地占据一些区。场图可包括一个或多个热点，其中的每一者都可定位在一个或多个区中，或它们可只部分地定位在一些区中。不同场图的热点可完全重叠或彼此部分地重叠。可存在不同数量的辐射元件，并且它们可定位在能量施加带内部、部分在内部或在外部的不同位置处。

为了简化，假定在图9A中，第一场图（包括热点930）通过由辐射元件960施加电磁能而产生。同样地，第二和第三场图（分别包括热点940和950）分别通过由辐射元件962和964施加电磁能而产生。因此，处理器可选择：通过使源用辐射元件960供应电磁能到能量施加带中而产生热点930；通过使源用辐射元件962供应电磁能而产生热点940；以及通过使源用辐射元件964供应电磁能而产生热点950。

指示与物体920相关联的电磁能损耗的信息可通过先前论述的任何可用方法来获取。例如，如图9B所示，物体920可包括三个部分：922、924以及926。部分922可定位在区8和9中；部分924可定位在区14中；以及部分926可定位在区15中。这三个部分可具有不同的损耗性质，可分别表示为σ₉₂₂、σ₉₂₄以及σ₉₂₆。为了简化，假定这三个部分具有相同的损耗性质，例如σ₉₂₀。

热点930、940以及950可具有不同的场强。实际上，场强随空间位置而变，并且它通常是不均匀的，甚至是在热/冷点内。其实，由于驻波现象，能量施加带中场强的振幅（换句话说，最大场强的包络）通常从局部最大值到局部最小值变化。这样的变化通常具有正弦形状。也就是说，场强的振幅从一个位置到另一位置连续变化。因此，热点通常可定义为某一空间区，其中该区内场强的所有振幅都高于某一阈值；而冷点可定义为某一空间区，其中该区内场强的所有振幅都低于某一阈值。应理解在热/冷点内，不同位置处场强的振幅不一定相同。然而，为了简化和便于论述，假定在图9A中，当将相同的功率供应给对应的激发辐射元件时，所有这三个热点930、940以及950内场强的振幅是相同的，并且随着供应给它们对应的激发辐射元件的功率改变而线性地增加/减小。

本发明可使得有可能在某空间或能量误差容限内将所希望的的能量量值施加到物体的特定部分。存在实际上无限数的能量量值递送方案用于指明施加到物体某些部分的能量量值。为了简化，假定能量递送方案是为了实现到物体920的均匀能量递送。换句话说，该方案是为了将相同的能量量值递送到物体的区8、9、14和15中的每一者。为了实现此目标，处理器可首先确定将供应到辐射元件960、962以及964中的每一者的功率。由于假设为当供应相同的功率到对应的激发辐射元件时，物体920的所有这三个部分的损耗性质相同，并且所有这三个热点930、940以及950内的场强的振幅也相同，所以处理器确定为了实现均匀的能量递送，供应给辐射元件的功率也应相同。也就是说，将应用于场图的权重应相同。随后，处理器可使源在持续时间t₉₆₀内供应功率P₉₆₀给辐射元件960以产生第一场图，其中电磁能通过热点930递送给物体920的部分922。随后，处理器可在持续时间t₉₆₂内供应功率P₉₆₂给辐射元件962以产生第二场图，其中电磁能通过热点940递送给物体920的部分924。最后，处理器可在持续时间t₉₆₄内供应功率P₉₆₄给辐射元件964以产生第三场图，其中电磁能通过热点950递送给物体920的部分926。在以上过程中，当功率等级P₉₆₀=P₉₆₂=P₉₆₄并且t₉₆₀=t₉₆₂=t₉₆₄时，递送到物体的位置8、9、14以及15的能量量值相同。

在另一实例中，如果递送方案是为了将两倍的的能量量值递送到部分922（占据区8和9），其中这些的能量量值被均等地递送给部分924和926，那么处理器可使功率等级加倍，即P₉₆₀=2×P₉₆₂，并且保持功率等级P₉₆₂=P₉₆₄。然而，持续时间保持不变。可替代地，处理器可保持所有的功率等级不变，而延长能量供应持续时间，使得t₉₆₀=2×t₉₆₂=2×t₉₆₄。再可替代地，处理器可控制辐射元件使得P₉₆₀=1.5P₉₆₂=1.5P₉₆₄并且t₉₆₀=1.333t₉₆₂=1.333t₉₆₄。也可使用任何其他方法来确定递送到部分922的能量量值为递送到部分924和926的能量量值的两倍，并且递送到部分924和926的能量量值相同。

在一些实施方案中，能量施加带的离散化可与图9A和图9B中所示的不同。例如，物体920可离散化为多个区（例如，三个），其中图9B中所示的区8和9可合并为单个区。在这种情况下，在原始区8和9上具有相同损耗性质的部分922可占据单个区（8+9）。

在一些实施方案中，能量施加带中的热点可彼此重叠。例如，图9A中的热点930和940可在区8中彼此重叠。在这种情况下，能量递送控制策略可不同。例如，热点的此分布可尤其适于将更多能量递送给区8，因为当热点930和940都被施加时，区8可接收能量沉积。可替代地或额外地，这样的热点可用于补偿每个热点内的场强非均匀性。例如，相比于在区9中，热点930中的区8可具有较低振幅的场强。类似地，相比于在区14中，热点940中的区8也可具有较低振幅的场强。因此，通过在对930和940的施加期间在区8中施加额外能量，热点930和940中场强的振幅的此非均匀性可得以补偿并且均匀的能量递送可在物体920中实现。基于类似的原理，可获得目标非均匀加热型式。

在一些实施方案中，所获取的信息（例如，损耗剖面）可基于物体的已知特性而预先确定。例如，在重复地对共享相同物理特性的产品（例如，相同的汉堡肉饼）进行加热的专用烤炉的情况下，处理器可预编程有物体的能量吸收参数进行预编程。在另一实例中，烤炉可被配置为加热几个不同但预先确定的物体，其中每个都具有不同的吸收特性（例如，由某个分配器分配的各种食品）并且处理器可经编程以从数据库加载物体的能量吸收参数。在一些实施方案中，数据库可在设备（例如，处理器）的内部。在一些实施方案中，数据库可在外部，例如在因特网上，并且处理器可被配置为从外部数据库下载信息。

在一些实施方案中，所获取的信息可基于来自物体的反馈。例如，可使用各种测量方法来确定指示与物体相关联的电磁能损耗的信息。一种特定的示例性方法可包括通过施加电磁能给物体来测量来自物体的反射能量，例如，通过测量反射到发射辐射元件的能量，和/或通过测量从发射辐射元件透射到其他检测器（例如，到其他接收辐射元件）的能量。基于反射能量的反馈信息，可确定指示与物体相关联的电磁能损耗的信息。

处理器可被配置为基于来自物体的反馈来产生损耗剖面。例如，当损耗剖面事先不可获得或先前获取的损耗剖面需要改善或重新确定时，处理器可被配置为通过一系列步骤来产生损耗剖面。在特定的实例中，处理器可被配置为使源将电磁能施加给物体并且测量来自物体的反射能量。基于反射能量的反馈信息，可确定指示与物体相关联的电磁能损耗的信息。在另一实例中，与损耗剖面相关联的一个或多个预定的指示符可事先存储，并且处理器可使源将电磁能施加给物体并且检测来自物体的反馈电磁能。基于此反馈信息，处理器可从与损耗剖面相关联的一个或多个预定的指示符中产生损耗剖面。

在一些实施方案中，将应用于多个电磁场场图中的每一者的权重可基于所获取的信息而确定。例如，如图9A和图9B所示，当部分922、924以及926的损耗性质不同时，为了实现给定的能量递送方案，将应用的权重需要相应地进行调整。例如，如果部分922具有损耗性质σ₉₂₂=2×σ₉₂₄=2×σ₉₂₆，那么当所有热点的场强的振幅相同时，使用热点930来递送能量给部分922可比使用热点940和950来分别递送能量给部分924和926更加有效。因此，针对给定的能量递送方案，相比于物体920的所有部分的损耗性质相同的情况，用于施加第一场图以产生热点930的权重需要减小。处理器可被配置为基于能量施加带中预先确定的能量分布来确定将应用于多个电磁能型中的每一者的权重。例如，在图9A中，预先确定的能量分布（包括具有不同热点的三个场图）用于确定权重。如果对于不同热点，场强的振幅不同，那么权重需要相应地进行调整。例如，如果热点930与热点940和950相比具有更高振幅的场强，那么供应给辐射元件960的功率等级可减小和/或用于供应功率的持续时间可缩短。在此实例中，热点930比热点940和950具有更高的功率密度，并且因此热点930能够施加更多能量给部分922，其中假定所有其他条件相等。当确定权重时，可考虑这样的差异。在一些应用中，求解以上提供的T的等式可为找到合适权重的有用途径，这些合适的权重可产生目标场递送方案（例如，获得体积能量转移信息）。

处理器可被配置为考虑物体的热力学特性。例如，在能量递送过程中，物体的不同部分的温度可不同。这可为根据特定能量递送方案的有意结果，或可（例如）由于能量可在不同时间递送到物体的不同部分的事实，或可由于热/冷点内场强的不均匀性质。在任何情况下，当存在温度差时，热能可从较高温度区扩散到较低温度区。因此，最初递送到给定区的能量量值可在该区中损耗，并且由于热扩散而在另一区中被获得。额外地，不同物体或在给定物体的不同部分中的热容量性质可不同。热容量，也称为比热，是使单位量的物质的温度增加一个温度单位所需的热量或热能的量度，并且可（例如）通过卡路里/克/℃来进行测量。因此，当两个物体或物体的两个部分的热容量不同（假定它们具有相同的质量）时，即使对它们施加相同量的热量，这两个物体或部分的温度上升也可能不同。因此，物体的热力学特性，诸如物体的至少一部分的热传导性、热容量以及比质量在能量递送过程中可被考虑在内。

如上所述，该设备可包括多个辐射元件，并且处理器可被配置为使用该多个辐射元件的子集，从而实现预先确定的场图。例如，在图9A中，使用多个辐射元件，并且其中的每一者都对应于一个预先确定的场图。在此实例中，处理器可被配置为选择这三个辐射元件的子集，从而实现所希望的场图。

在一些实施方案中，可根据能量施加带中辐射元件的定位选择辐射元件用于激发特定模式。可选择辐射元件的位置以有效地激发所希望的模式和/或拒绝不希望的模式。一些实施方案的这个和其他任选特征在下文中参考图12A、图12B、图12C、图13A以及图13B进行说明。

拒绝模式的概念可通过图12A和图12B说明，它们示出了在腔体1800中激发的两种模式1802和1806的X-Y横截面。模式1802为TM₁₁模式，而模式1806为TM₂₁模式。模式TM₁₁可在等于或大于较低的截止频率f₁₁的每一频率下激发，而TM₂₁可在等于或大于较高的截止频率f₂₁的每一频率下激发。因此，在f₁₁与f₂₁之间的中间频率下，可激发TM₁₁而不激发TM₂₁，但是不存在可激发TM₂₁而不激发TM₁₁的频率。因此，如果希望以高于f₂₁的频率激发TM₁₁而不激发TM₂₁，那么可能需要拒绝TM₂₁。在当前论述中，拒绝一个模式可指防止或基本上减少对该模式的激发。

在一些实施方案中，可激发所希望的模式，并且可通过为该激发选择定位在不希望的模式的零位处或附近并且在所希望的模式的最大值处或附近的辐射元件而同时拒绝不希望的模式。模式的零位为能量施加带中该模式的场强永久地（或在所有阶段中）为零的任何位置，而模式的最大值为该模式的场强在所有阶段（或在每一时刻）都达到总体最大值的任何位置。定位在模式的零位处的辐射元件不激发该模式（不管所施加的频率如何），而定位在零位附近的辐射元件只可小程度地激发该模式。例如，在图12B中，线1803为模式TM₂₁的零点的集合；因此，定位在沿此线的任何点处的辐射元件都不可激发模式TM₂₁，即使是用高于f₂₁的频率。然而，由于点1809（它沿着线1803）不在模式TM₁₁（1802）的零位处，所以模式1802可由定位在点1809处的辐射元件激发。应指出，线1803实际上是平面，它完全沿着腔体而行。类似地，点1809是线，它完全沿着腔体而行，垂直于底从上底至下底。实际上，辐射元件可定位在平面1803的任何地方而不激发模式1806。然而，在一些实施方案中，辐射元件可定位在腔体的上（和/或下）底处在XY平面内的一个位置处。

拒绝一个模式的另一方法可包括使用位于将被拒绝的模式的电场的幅度具有相反的正负号的两个或更多个位置处的两个或更多个辐射元件。例如，图13A描绘了沿线1805模式1806的电场的（归一化）幅度。如图所示，在x=0.5（线1803上的一点）处场为0，在x=0.25处场为+1以及在x=0.75处场为-1。因此，在一些实施方案中，可选择两个辐射元件，一个在x=0.25处并且另一个在x=0.75处（或在场具有相反的正负号和相等的幅度的任何其他两个点处），从而以相同的振幅和相位辐射RF波以彼此消除，并且因此拒绝不希望的模式。如果这两个辐射元件的位置处的场具有相反的正负号和不同的绝对值，那么它们仍然可用于拒绝不希望的模式，前提是（例如）它们的振幅经调整以使得每个辐射元件的位置处场与振幅的乘积的总和为零。应指出，尽管以上论述集中于沿着X轴的不同点，但是也可对具有不同y值和/或z值的点应用类似的考虑。

在一些实施方案中，所希望的模式可通过经由两根天线发射能量来激发，这两根天线彼此反向平行定向，或彼此平行定向但在彼此之间以180°相移发射波，并且定位在场图具有相反的正负号的点处。类似地，在一些实施方案中，模式可通过经由两根天线发射能量来拒绝，这两根天线彼此反向平行定向，或彼此平行定向但在彼此之间以180°相移发射波，并且定位在场图具有相同的正负号的点处。

图13B描绘了沿线1805模式1802的电场的（归一化）幅度。如图所示，在x=0.5处场为最大值，并且在x=0.25处的场等于（幅度和正负号）x=0.75处的场。因此，以相同的振幅和相位进行发射的两根天线，一个在x=0.25处并且另一个在x=0.75处，可趋向于激发模式1802。然而，彼此反向平行定向或彼此平行定向但在彼此之间具有180°相移的两根天线，可拒绝模式1802。因此，天线和相位的后一个组合可激发模式TM₂₁并且拒绝模式TM₁₁。

在一些实施方案中，所希望的和/或不希望的模式为谐振模式。谐振模式可在电磁波的频率f以本领域已知的方式对应于能量施加带的尺寸时激发。例如，在矩形腔体的能量施加带中，谐振模式可在电磁波所沿着传播的尺寸（在此称为h_z）等于N*(λ/2)时激发，其中N为整数（例如，0、1、2、3）并且λ为波长，由等式λ＝c/f给出，c为腔体中的光速。谐振模式通常用三个索引号来标记，其中第三个索引号为N。

当单个谐振模式以给定频率激发时，激发所携带的大部分功率可由谐振模式携带，而其他模式（可为传播的或隐失的）可携带较小部分的功率（可能是可忽略的）。因此，当激发单个谐振模式时，可能很少需要或不需要拒绝非谐振模式。

例如，当h_z=c/f₂₁时（即当N=2时)，天线和频率可经选择以激发模式TM₂₁，可能很少需要拒绝（例如）模式TM₁₁，因为尽管模式TM₁₁可用所施加的频率激发，但是与由谐振模式TE₂₁₂携带的功率量相比，它可能只携带少量的功率。

因此，在一些实施方案中，谐振模式可用于实现目标场强分布。这样可有助于控制所激发的模式，前提是有足够的带宽和频率控制。

在一些实施方案中，模式激发可进一步通过使用简并腔体（degenerate cavity）而促进（例如，通过放松来自带宽和频率控制的要求）。简并腔体为这样一种腔，在其中至少一个截止频率为同一族的两个或更多个模式（例如，两个TE模式）的截止频率。类似地，每个谐振频率（有时除了最低的一个以外）可激发同一族中的两个或更多个谐振模式。简并腔体的一些形状可包括（例如）圆柱体和球体。

在一些实施方案中，一个所希望的谐振模式以及一个或多个不希望的谐振模式可用同一频率激发，并且不希望的模式可如上所述来拒绝。

例如，激发模式TM₂₁₂（它的横截面在图12B中所示为1806）的同一频率也可激发模式TM₂₁₂（它的横截面在图12C中所示为1808）。然而，如果经由定位在模式1808的零位（不是模式1806的零位）处的辐射元件来激发，那么只可激发模式1808。例如，如果辐射元件在点1809处（如图12B和图12C所示）以频率f₁₂=f₂₁辐射，那么只可激发模式1808。

因此，根据本发明的一些实施方案，提供一种设备，用于激发多个模式（例如，3、4、5、6、7或更大数量的），并且控制在每种给定情况下有效地激发这些模式中的哪个。该设备可包括一个处理器，该处理器被配置为确定在某情况下并且以哪个权重来有效地激发多个模式中的哪个；并且可选择可有效地只激发该确定模式的激发方案。激发方案可包括（例如）识别将参与激发的辐射元件（并且可选地，切断未选择的辐射元件），设置两个或更多个选定的辐射元件之间的相位差，以及设置它们之间的振幅差，以使预先确定的模式可有效地被激发，而其他模式可被拒绝。在一些实施方案中，处理器可被配置为确定将激发的模式，从而在能量施加带中激发目标场强分布，其中考虑到能量施加带或其部分的给定损耗剖面。给定损耗剖面可由处理器获取。

图11为根据本发明的一些实施方案的被配置为施加电磁能的处理器630的简化框图。处理器630可与处理器30相同，可包括处理器30或可为处理器30的一部分。额外地或可替代地，处理器630可添加到处理器30。

所示处理器630包括用于存储数据的存储装置632（也可称为存储器）以及用于处理数据（例如存储在存储装置632上的数据）的几个处理模块。存储装置632可为连续的，分段的或可具有本领域中已知的用于电子地存储数据的任何其他配置。存储装置632也可与处理器630分离，例如，在磁盘上。各模块可使用硬件和/或软件来实施并且可包括（例如）软件例程。在一些实施方案中，图中所示的两个或更多个模块可合并到单个模块，该单个模块执行所示的这两个模块的任务，或可散布在几个模块之间。

可选地，处理器630可连接到接口610，以经由接口接收数据。例如，可用不同的MSE获得的场图可从接口接收，并且存储在存储装置632上，例如，在专用存储空间634中。存储空间634也可存储MSE，以使每个所存储的MSE可与一个所存储的场图相关联，该场图被预测为在以该MSE将能量施加到该带时在能量施加带中激发。可选地，与MSE相关联的场图可用空能量施加带获得，和/或能量施加带在其中可具有标准负载（例如，带的中心处的一块肉、带的一侧处的吐司以及另一侧上的色拉等）。可选地，标准负载可类似于已知用于能量施加带中的典型负载（例如，通常在烤炉中烹调的或烤炉预期经常烹调的一种或多种食物）。

额外地或可替代地，目标场强分布（例如，体积能量转移信息）可经由接口接收。此目标场强分布可存储在存储装置632上，例如，在专用存储空间635中。

在一些实施方案中，存储装置632也可具有存储空间636，用于存储损耗剖面或其他信息，所述其他信息指示与能量施加带或物体的至少一部分相关联的RF能量损耗。例如，存储空间636可存储在先前损耗剖面重建循环中获得的能量施加带的损耗剖面。额外地或可替代地，存储空间636可存储预测的损耗剖面。该预测可基于能量施加带中物体的资料（它的成分、位置、定向、温度和/或可影响损耗剖面的任何其他参数）而获得。所存储的损耗剖面可发送到存储空间636，例如，从接口610，从另一接口（未图示），或从以下描述的等式求解模块648发送。例如，所存储的损耗剖面可由另一设备和/或在更早的日期进行计算或否则预测，并且经由接口610发送到存储空间636。

可选地，存储装置632也可具有存储空间638用于存储在能量施加过程中在能量施加带中获得的能量分布和/或场强分布。

所示处理器630包括MSE确定模块642。模块642可被配置为（可选地，通过运行合适的软件）确定哪些可用MSE将用于操作的任一阶段（例如，在能量施加过程中）。在一些实施方案中，默认情况下所有可用的MSE都可使用，并且MSE确定模块642可被省略。在其他实施方案中，模块642可（例如）基于预测的损耗剖面和/或基于目标场强分布来确定将使用的MSE。为此，可允许模块642检索存储在存储空间636和/或635上的预测的损耗剖面数据和/或关于目标场强分布的数据。可替代地或额外地，模块642可选择相对较容易激发和/或控制的MSE，并且只有在（例如）容易激发的MSE不提供令人满意的结果时才可选择其他MSE。

可选地，模块642连接到控制模块660，该控制模块660可控制电磁能的源650以激发选定的MSE。控制模块可控制源650以相应的权重（可通过等式求解模块648来确定，如下文所描述）来激发选定的MSE。电源、调制器、放大器，和/或辐射元件（或其各部分），例如图1中所示的电源12、调制器14、放大器16以及辐射元件18，可为源650的部分。在一些实施方案中，可测量由于激发而在能量施加带中获得的能量分布。这些测量可由一个或多个检测器（共同显示为640）进行。一个或多个检测器640可为源650的一部分，而其他的（如果有）可与源650分开和/或独立。应指出，在图11中所示源650和检测器640在处理器630的两侧处，但是实际上它们可实施在相同部分中，例如，相同天线可用于供应能量给能量施加带和用于测量激发的场图，即使不一定是同时。测量的结果可存储在存储空间638上。

所示处理器630也包括离散化模块644，该离散化模块644被配置为将能量施加带划分为多个区，例如，如图7A、图7B或图7C中所描绘。可选地，离散化模块644可根据存储在存储空间636中的损耗剖面来划分能量施加带。例如，模块644可在所预测的损耗剖面中存在更陡的损耗变化的情况下更密集地划分该带。

额外地或可替代地，离散化模块644可根据存储在存储空间635中的目标场强分布来划分能量施加带。例如，模块644可在目标场强分布中存在更陡的场强变化的情况下更密集地划分该区。

在一些实施方案中，所预测的损耗剖面和/或目标场强分布可根据给定的离散化来提供（例如）为值的矩阵，每个矩阵与能量施加带的一部分相关联。

随后，模块644可根据提供所预测剖面和/或目标分布的离散化来对能量施加带进行离散化。为此，可允许模块644从存储空间635和/或363检索数据，以保存所预测的剖面和目标分布。例如，模块644可划分能量施加带，以使特征为类似损耗的体积将包括在单个区中。额外地或可替代地，模块644可划分能量施加带，以使需要类似场强的体积包含在单个区中。离散化模块644也可根据预先确定的离散化方案（例如，默认离散化方案）来划分能量施加带。一种可能的默认离散化方案如图7A所示。

所示处理器630还包括等式构建模块646，其被配置为根据（例如）上文所论述的等式T=WP^-1来构建等式，从而获得目标场强分布。为此，模块646可在能量施加带通过模块644划分成的各区中界定可由模块642选择的每个MSE的场强，并且可考虑存储在存储空间638处的测量结果、与这些区相关联的损耗值以及与每个区相关联的目标场强。

一旦等式由模块646构建，等式求解模块648便可求解这些等式，例如，通过线性编程或本领域中已知的用于求解线性等式的任何其他方式。等式求解模块648可求解这些等式，从而获得每个MSE或场图的相应权重。如果等式求解模块648确定等式是不可解的或解不令人满意，例如不够稳定，那么模块648可触发模块642和/或模块644来修改所选择的MSE和/或离散化。

如果等式被求解，那么所获得的权重可保存（例如）在存储装置635处，用于在当前的操作阶段引导能量施加到能量施加带，或在随后阶段中作为用于等式求解模块的输入。

场图与所施加的能量量值之间的相关性可通过所述物体的能量吸收剖面来确定。也就是说，一旦物体在其体积上吸收能量的能力被确定，那么能量可以受控的方式施加给物体以实现所希望的目标。例如，如果目标是在物体体积上均匀地施加能量，那么处理器可选择产生均匀的能量施加的MSE组合。如果另一方面，希望非均匀的能量施加，那么处理器可使用选定的场图来施加预先确定的能量量值，从而实现所希望的非均匀性。

可建立坐标系来表示热/冷点的空间位置。如早先所论述，每个MSE可产生具有可预测热/冷点的可预测场图。基于这些原理，处理器可通过使处理器预编程有对应于每个MSE的每个场图中的每个热/冷点的坐标来对能量施加带或其部分进行离散化。

借助于与能量施加带内的热点和冷点的空间位置有关的信息，处理器可确定关于带内物体的信息，例如，物体的形状和/或位置。在操作过程中，当处理器接收到指示，指示检测器已接收到指示特定MSE条件期间的能量吸收的反馈时，处理器可被配置为辨识物体可定位在对应于该MSE条件的一个或多个热点中。基于可用的反馈信息，处理器可确定物体是否定位在与MSE条件相关联的热点和冷点的某组合中。对反馈进行测试的MSE越多，处理器可用来获知关于能量施加带中物体的位置和吸收性质的信息就越多。通过用不同MSE进行的一系列此类测量，处理器可不断地细化由反馈导出的物体在带中的位置。使用此反馈，处理器能够确定物体内离散区的吸收性质以及物体内这些区的空间位置。

在一些示例性实施方案中，处理器可对源进行调节以将能量重复地施加到能量施加带。例如，处理器可施加MSE并且在预先确定的时间段内在能量施加带中引起其对应的场图，随后施加另一MSE并且在另一预先确定的时间段内在能量施加中引起另一场图。这样的能量施加持续时间和/或能量施加速率可发生变化。例如，在一些实施方案中，能量可每秒120次地施加到能量施加带。可使用较高（例如200/秒、300/秒）或较低（例如100/秒、20/秒、2/秒、1/秒、30/分钟）速率，还可使用不均匀的能量施加速率。

在一些实施方案中，可在一段时间内按顺序施加一组MSE（在此称为“扫掠”）。并且该扫掠也可按预先确定的速率或在预先确定的时间间隔之后重复进行。有时，扫掠序列（例如，一次或多个扫掠）可每隔0.5秒执行一次或每隔5秒执行一次或以任何其他速率，诸如可更高、更低或在中间。应理解，不同扫描中的MSE选择可或可不相同。

在一些实施方案中，处理器可控制一次或多次扫掠的执行，从而获取关于损耗剖面的信息，并且随后执行一次或多次扫掠以基于所获取的损耗剖面来处理（例如，加热）物体。在一些实施方案中，损耗剖面可在加热期间发生变化，并且损耗剖面获取扫描和加热扫掠的序列可重复。可选地，损耗剖面获取扫掠可比加热扫掠使用较低能量（或功率）电平。

在给定的能量量值（例如，10kJ或更少或1kJ或更少或数百焦耳或甚至100J或更少被施加或耗散到物体中或到物体的给定部分中（例如，以重量计，例如100g或以百分比计，例如负载的50%））之后，可执行新的扫描。

在本发明的示例性实施方案中，能量施加速率或扫描速率（例如，在某个扫描内在各MSE处能量施加的持续时间、每个扫描的总持续时间、扫描之间的能量施加干预等）可取决于在能量施加之间或扫描之间谱信息的改变速率。例如，可提供耗散变化的阈值和/或频率（例如，总和积分中10%变化）或不同的改变速率与不同的能量施加/扫描速率相关联，例如，可使用表。在另一实例中，可确定的是能量施加/扫描之间的变化率（例如，当能量施加/扫描之间的平均变化小于最后两次能量施加/扫描之间的变化时）。这样的变化可用于在能量施加过程中一次或更多次地调整能量施加/扫描之间的时间段。可选地或可替代性地，系统中的变化（例如，物体的移动或用于固持物体的结构）可影响能量施加/扫描率（通常大的变化增加该率，小的或没有变化减小该率）。

本发明的各实例在本文中结合空间受控的能量递送而进行描述。本领域的一般技术人员将了解，在此所论述的能量施加的核心、发明原理可应用于各种形式的能量施加带，并且用于除了加热之外的或包括加热在内的各种目的。在许多方面，这些较广泛的原理正是所附权利要求书的主题。

在前面的示例性实施方案的描述中，各种特征在单个实施方案中被归类到一起以简化本披露。这种披露方法不应被解释为反映所要求的发明需要比每项权利要求中所明确叙述的特征多的特征的意图。相反，如以下权利要求书所反映，本发明的各方面不在于单个前面披露的实施方案的所有特征。因此，以下权利要求书在此并入对示例性实施方案的此描述中，其中每项权利要求作为本发明的单独的实施方案而独立存在。

此外，本领域的普通技术人员通过考虑说明书和本披露的实践将明白，在不脱离所要求的发明的范围的情况下可对所披露的系统和方法作出各种修改和改变。因此，希望说明书和各实例只是被当作示例性的，而本披露的实际范围由随附权利要求书以及其等效物来指示。

Claims (46)

1.一种用于经由至少一个辐射元件将来自电磁能来源的电磁能施加到能量施加带中的物体上的设备，该设备包括：

至少一个处理器，该处理器被配置为：

获取指示多个电磁能损耗值的信息，每个电磁能损耗值与该能量施加带中的所述物体的一部分相关联；

基于所获取的指示电磁能损耗值的信息来确定将应用于多个调制空间元素中的每一者的权重，每个调制空间元素与电磁场场图相关联；并且

使该电磁能来源以所确定的权重在该能量施加带中通过应用所述多个调制空间元素中的每一者来激发多个电磁场场图中的每一者。

2.根据权利要求1所述的设备，其中该处理器进一步被配置为：

获取与该能量施加带的至少一部分相关联的体积能量转移信息；并且

基于该体积能量转移信息来确定该权重。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中该多个电磁场场图中的每一者都与一个唯一的电磁场强分布相关联。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中所获取的指示电磁能损耗值的信息含有吸收率数据的三维分布。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中所获取的指示电磁能损耗值的信息是基于该物体的已知特性而预先确定的。

6.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中所获取的指示电磁能损耗值的信息是基于来自该物体的反馈。

7.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中该处理器被配置为接收指示来自该物体的反馈的信号，并且基于所述信号来确定所获取的指示电磁能损耗值的信息。

8.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中所获取的指示电磁能损耗值的信息包括一个损耗剖面。

9.根据权利要求8所述的设备，其中该损耗剖面是动态地生成的。

10.根据权利要求8所述的设备，其中该处理器被配置为基于来自该物体的反馈来产生该损耗剖面。

11.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中该处理器被配置为基于该物体的热力学特性来确定该权重。

12.根据权利要求11所述的设备，其中该物体的该热力学特性包括该物体的至少一部分的热传导性、热容量以及比质量中的至少一者。

13.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中该权重对应于一个功率等级。

14.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中该处理器被配置为使该电磁能来源以一个功率激发该多个电磁场场图中的每一者，该功率取决于对该电磁场场图确定的权重。

15.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中该权重对应于一个持续时间。

16.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中该处理器被配置为使该电磁能来源在一个持续时间内激发该多个电磁场场图中的每一者，该持续时间取决于对该电磁场场图确定的权重。

17.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中该至少一个辐射元件包括两个或更多个辐射元件。

18.根据权利要求17所述的设备，其中该处理器被配置为使用所述辐射元件的至少一个子集，从而实现一个预先确定的场图。

19.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中该至少一个辐射元件包括两个或更多个辐射元件，并且其中该处理器被配置为选择所述辐射元件中的一者或多者来激发该多个电磁场场图中的每一者。

20.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，进一步包括该电磁能来源。

21.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，进一步包括该能量施加带。

22.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，进一步包括该至少一个辐射元件。

23.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中该处理器进一步被配置为对该电磁能来源进行调节，从而以0.5秒与5秒之间的一个时间间隔反复地将能量施加到该能量施加带。

24.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中指示电磁能损耗值的信息包括与该能量施加带中的区域相关联的吸收系数σ。

25.根据权利要求24所述的设备，其中该处理器被配置为获取将在该区域中被吸收的能量W的所希望的量值。

26.根据权利要求25所述的设备，其中对于该多个电磁场场图中的每一个电磁场场图I_i，该权重T_i被确定，使得在所述区域中W＝σΣT_iI_i。

27.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中激发该多个电磁场场图中的每一个是通过激发相应的调制空间元素，即，影响该能量施加带中的场图的一组特定的可变参数值来进行的。

28.一种用于经由至少一个辐射元件将来自一个来源的电磁能施加到能量施加带中的物体上的方法，该方法包括：

获取指示电磁能损耗值的信息，每个电磁能损耗值与该能量施加带中的所述物体的一部分相关联；

基于所获取的指示电磁能损耗值的信息来确定将应用于多个调制空间元素中的每一者的权重，每个调制空间元素与电磁场场图相关联；并且

使该来源以所确定的权重在该能量施加带中通过应用所述多个调制空间元素中的每一者来激发多个电磁场场图中的每一者。

29.根据权利要求28所述的方法，其中该多个电磁场场图中的每一者都与一个唯一的电磁场强分布相关联。

30.根据权利要求28或权利要求29所述的方法，进一步包括：

获取与该能量施加带的至少一部分相关联的体积能量转移信息；并且

基于该体积能量转移信息来确定该权重。

31.根据权利要求28或权利要求29所述的方法，进一步包括基于来自该物体的反馈来产生一个损耗剖面。

32.根据权利要求28或权利要求29所述的方法，其中该获取指示与该能量施加带中的所述物体的一部分相关联的电磁能损耗值的信息包括基于来自该物体的反馈来产生一个损耗剖面。

33.根据权利要求28或权利要求29所述的方法，其中该确定是基于该物体的热力学特性。

34.根据权利要求33所述的方法，其中该物体的该热力学特性包括该物体的至少一部分的热传导性、热容量以及比质量中的至少一者。

35.根据权利要求28或权利要求29所述的方法，该方法包括：

使两个或更多个辐射元件以所确定的权重激发所述电磁场场图中的一者或多者。

36.根据权利要求28或权利要求29所述的方法，其中指示电磁能损耗值的信息包括与该能量施加带中的区域相关联的吸收系数σ。

37.根据权利要求36所述的方法，进一步包括获取将在该区域中被吸收的能量W的所希望的量值。

38.根据权利要求37所述的方法，其中对于该多个电磁场场图中的每一个电磁场场图I_i，该权重T_i被确定，使得在所述区域中W＝σΣT_iI_i。

39.根据权利要求28或权利要求29所述的方法，其中激发该多个电磁场场图中的每一个是通过激发相应的调制空间元素，即，影响该能量施加带中的场图的一组特定的可变参数值来进行的。

40.一种用于经由至少一个辐射元件将来自一个来源的RF能量施加到能量施加带上的设备，该设备包括一个处理器，该处理器被配置为：

获取指示多个电磁能损耗值的信息，每个电磁能损耗值与该能量施加带中的物体的一部分相关联；

基于所获取的指示电磁能损耗值的信息来确定将应用于多个调制空间元素(MSE)中的每一者的权重；并且

使该来源以所确定的权重以该多个MSE中的每一者将RF能量供应给该能量施加带。

41.根据权利要求40所述的设备，其中该多个MSE中的每一者与一个电磁场强分布相关联；并且该处理器被配置为基于所述电磁场强分布来确定将应用于该多个MSE中的每一者的权重。

42.根据权利要求41所述的设备，其中该处理器进一步被配置为：

获取该能量施加带的至少一部分上的一个目标能量分布；并且

基于该目标能量分布来确定将应用于该多个MSE中的每一者的权重。

43.根据权利要求42所述的设备，其中该处理器被配置为确定将应用于该多个MSE中的每一者的权重，使得当由相应的权重进行加权时，与该多个MSE中的每一者相关联的所述电磁场强分布的总和等于该目标能量分布。

44.根据权利要求40或权利要求41所述的设备，其中指示电磁能损耗值的信息包括与该能量施加带中的区域相关联的吸收系数σ。

45.根据权利要求44所述的设备，其中该处理器被配置为获取将在该区域中被吸收的能量W的所希望的量值。

46.根据权利要求45所述的设备，其中在该多个MSE(P_i)中的每一个处供给RF能量在该能量施加带中激发相应的场图I_i，且对于该多个MSE中的每一个，该权重T_i被确定，使得在所述区域中W＝σΣT_iI_i。