專利名稱：在無線功率接收中的解調(diào)諧的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及無線充電，且更具體來說涉及與將功率分配給可位于無線功率系統(tǒng)中的接收器裝置有關(guān)的裝置、系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
通常，每一電池供電裝置(例如，無線電子裝置)需要其自身的充電器和電源(其通常為交流(AC)電源插座)。當(dāng)許多裝置需要充電時(shí)，此有線配置變得難以使用。正開發(fā)在發(fā)射器與耦合到待充電的電子裝置的接收器之間使用空中或無線功率發(fā)射的方法。此類方法通常分成兩種類別。一種類別基于發(fā)射天線與待充電的裝置上的接收天線之間的平面波輻射(也被稱作遠(yuǎn)場(chǎng)輻射)的耦合。接收天線收集輻射功率且對(duì)其進(jìn)行整流以用于對(duì)電池進(jìn)行充電。天線通常具有諧振長(zhǎng)度，以便改進(jìn)耦合效率。此方法遭受以下事實(shí)功率耦合隨著天線之間的距離增加而快速地衰退，因此，在合理距離(例如，小于1 到2米)內(nèi)充電變得困難。另外，由于發(fā)射系統(tǒng)輻射平面波，所以無意輻射在未經(jīng)由濾波加以適當(dāng)?shù)乜刂频那闆r下可能干擾其它系統(tǒng)。無線能量發(fā)射技術(shù)的其它方法基于嵌入于(例如)“充電”墊子或表面中的發(fā)射天線與嵌入于待充電的電子裝置中的接收天線(加上整流電路)之間的電感耦合。此方法具有以下缺點(diǎn)發(fā)射天線與接收天線之間的間隔必須非常緊密(例如，在千分之幾米內(nèi))。 盡管此方法確實(shí)具有對(duì)同一區(qū)域中的多個(gè)裝置同時(shí)進(jìn)行充電的能力，但此區(qū)域通常極小且要求用戶將所述裝置準(zhǔn)確地定位到特定區(qū)域。對(duì)于許多無線充電系統(tǒng)，從電源所發(fā)射的功率固定到單一電平，因此，通常不能調(diào)整功率電平以適應(yīng)具有不同最大峰值功率電平的裝置。此情形限制了可被充電的裝置的類型。另一問題在于不能依據(jù)裝置的當(dāng)前電池電平來調(diào)整固定輻射功率電平。此情形浪費(fèi)了功率，因?yàn)殡S著電池進(jìn)行充電，其需要越來越少的功率來完成充電。在任何功率傳遞系統(tǒng)中，效率均為重要的。由于無線功率發(fā)射的效率通常低于有線傳遞的效率，所以在無線功率傳遞環(huán)境中，效率受到更大的關(guān)注。因此，當(dāng)試圖將功率提供到一個(gè)或一個(gè)以上無線充電裝置時(shí)，需要用于適應(yīng)于發(fā)射天線與接收天線之間的耦合改變以優(yōu)化或以其它方式調(diào)整向耦合到接收天線的接收器裝置的功率遞送的方法和設(shè)備。此外，需要以電磁方式完全地或部分地對(duì)發(fā)射天線隱蔽接收天線，使得接收天線從發(fā)射天線汲取減少量的功率。

發(fā)明內(nèi)容


圖1展示無線功率傳遞系統(tǒng)的簡(jiǎn)化框圖。圖2展示無線功率傳遞系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖。圖3展示用于本發(fā)明的示范性實(shí)施例中的回路天線的示意圖。圖4為根據(jù)本發(fā)明的一示范性實(shí)施例的發(fā)射器的簡(jiǎn)化框圖。圖5為根據(jù)本發(fā)明的一示范性實(shí)施例的接收器的簡(jiǎn)化框圖。圖6A和6B展示用于提供反向鏈路信令、遮蔽(cloaking)或其組合的接收電路的部分的簡(jiǎn)化示意圖。圖7為具有發(fā)射天線的無線功率發(fā)射器和具有接收天線的無線功率接收器的簡(jiǎn)化電路圖。圖8為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上示范性實(shí)施例的無線功率接收器和解調(diào)諧電路的簡(jiǎn)化圖。圖9為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上示范性實(shí)施例的無線功率接收器和解調(diào)諧電路的簡(jiǎn)化圖，解調(diào)諧電路包括NMOS晶體管作為可變阻抗裝置。圖10為圖9的示范性實(shí)施例的輸出電壓和反饋電壓的曲線圖。圖11為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例的無線功率接收器和解調(diào)諧電路的簡(jiǎn)化圖，解調(diào)諧電路包括解調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)。圖12為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例的無線功率接收器和解調(diào)諧電路的簡(jiǎn)化圖，解調(diào)諧電路包括兩個(gè)NMOS晶體管。圖13A和13B分別為根據(jù)圖9和11的示范性實(shí)施例的信號(hào)振幅相對(duì)于針對(duì)可變阻抗的各種值的頻率的曲線圖。圖14為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上示范性實(shí)施例的無線功率接收器和解調(diào)諧電路的簡(jiǎn)化圖，解調(diào)諧電路包括信令傳感器。圖15為說明線性地解調(diào)諧無線功率接收器的過程的流程圖。
具體實(shí)施例方式詞語“示范性”在本文中用以表示“充當(dāng)實(shí)例、例項(xiàng)或說明”。未必將本文中描述為 “示范性”的任何實(shí)施例解釋為比其它實(shí)施例優(yōu)選或有利。下文結(jié)合附圖所闡述的具體實(shí)施方式
希望作為對(duì)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的描述， 且不希望表示可實(shí)踐本發(fā)明的僅有實(shí)施例。貫穿此描述所使用的術(shù)語“示范性”表示“充當(dāng)實(shí)例、例項(xiàng)或說明”，且未必應(yīng)被解釋為比其它示范性實(shí)施例優(yōu)選或有利。
具體實(shí)施方式
包括特定細(xì)節(jié)以用于提供對(duì)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的徹底理解的目的。對(duì)于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見，可在無這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐本發(fā)明的示范性實(shí)施例。在一些情況下，以框圖形式來展示眾所周知的結(jié)構(gòu)和裝置，以便避免混淆本文中所呈現(xiàn)的示范性實(shí)施例的新穎性。詞語“無線功率”在本文中用以意味著在不使用物理電磁導(dǎo)體的情況下從發(fā)射器發(fā)射到接收器的與電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)或其它相關(guān)聯(lián)的任何形式的能量。本文中所描述的本發(fā)明的示范性實(shí)施例包括可基于電池供電裝置的潛在使用、電池供電裝置的實(shí)際使用或其組合而適應(yīng)于不同電池充電需要的設(shè)備和方法。此外，一些示范性實(shí)施例包括向此類裝置的無線功率遞送。本文中所描述的本發(fā)明的示范性實(shí)施例包括可適應(yīng)于發(fā)射天線與接收天線之間的耦合改變以優(yōu)化或以其它方式調(diào)整向耦合到接收天線的接收器裝置的功率遞送的設(shè)備和方法。此外，本發(fā)明的示范性實(shí)施例以電磁方式完全地或部分地對(duì)發(fā)射天線隱蔽接收天線，使得接收天線從發(fā)射天線汲取的功率量得以減少。圖1說明根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的無線發(fā)射或充電系統(tǒng)100。將輸入功率102提供到發(fā)射器104以供產(chǎn)生用于提供能量傳遞的輻射場(chǎng)106。接收器108耦合到輻射場(chǎng)106，且產(chǎn)生輸出功率110以供耦合到輸出功率110的裝置(未圖示)存儲(chǔ)或消耗。發(fā)射器104與接收器108兩者相隔距離112。在一個(gè)示范性實(shí)施例中，根據(jù)相互諧振關(guān)系來配置發(fā)射器104和接收器108，且當(dāng)接收器108的諧振頻率與發(fā)射器104的諧振頻率極接近時(shí)，發(fā)射器104與接收器108之間的發(fā)射損耗在接收器108位于輻射場(chǎng)106的“近場(chǎng)”中時(shí)是最小的。發(fā)射器104進(jìn)一步包括用于提供用于能量發(fā)射的裝置的發(fā)射天線114，且接收器 108進(jìn)一步包括用于提供用于能量接收的裝置的接收天線118。根據(jù)應(yīng)用和待與其相關(guān)聯(lián)的裝置而對(duì)發(fā)射天線和接收天線設(shè)定大小。如所敘述，通過將發(fā)射天線的近場(chǎng)中的大部分能量耦合到接收天線而非以電磁波形式將大部分能量傳播到遠(yuǎn)場(chǎng)來發(fā)生有效能量傳遞。當(dāng)處于此近場(chǎng)中時(shí)，可在發(fā)射天線114與接收天線118之間形成耦合模式。在天線114和118 周圍的可發(fā)生此近場(chǎng)耦合的區(qū)域在本文中被稱為耦合模式區(qū)。圖2展示無線功率傳遞系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖。發(fā)射器104包括振蕩器122、功率放大器124，以及濾波器和匹配電路126。振蕩器經(jīng)配置以產(chǎn)生所要頻率，其可響應(yīng)于調(diào)整信號(hào)123加以調(diào)整?？赏ㄟ^功率放大器124以響應(yīng)于控制信號(hào)125的放大量來放大振蕩器信號(hào)?？砂V波器和匹配電路126以濾出諧波或其它非想要頻率且使發(fā)射器104的阻抗與發(fā)射天線114匹配。接收器108可包括匹配電路132以及整流器和開關(guān)電路134，以產(chǎn)生DC功率輸出以對(duì)電池136(如圖2所示)進(jìn)行充電或?qū)︸詈系剿鼋邮掌鞯难b置(未圖示)進(jìn)行供電。 可包括匹配電路132以使接收器108的阻抗與接收天線118匹配。接收器108和發(fā)射器 104可在單獨(dú)通信信道119 (例如，Bluetooth, zigbee、蜂窩式，等等)上通信。如圖3所說明，示范性實(shí)施例中所使用的天線可經(jīng)配置為“回路”天線150，其在本文中也可被稱為“磁性”天線。回路天線可經(jīng)配置以包括空心磁芯或物理磁芯(例如，鐵氧體磁芯)。空心磁芯回路天線可能更可容許將外來物理裝置放置于磁芯附近。此外，空心磁芯回路天線允許將其它組件放置于磁芯區(qū)域內(nèi)。另外，空心磁芯回路可能更易于使得能夠?qū)⒔邮仗炀€118(圖2)放置于發(fā)射天線114(圖2)的平面內(nèi)，在所述平面中，發(fā)射天線 114(圖2)的耦合模式區(qū)的功率可能更大。如所敘述，發(fā)射器104與接收器108之間的有效能量傳遞在發(fā)射器104與接收器108之間的匹配諧振或近匹配諧振期間發(fā)生。然而，即使當(dāng)發(fā)射器104與接收器108之間的諧振不匹配時(shí)，仍可以較低效率傳遞能量。通過將來自發(fā)射天線的近場(chǎng)的能量耦合到駐留于建立了此近場(chǎng)的鄰域中的接收天線而非將能量從發(fā)射天線傳播到自由空間中來發(fā)生能量傳遞。
回路天線或磁性天線的諧振頻率基于電感和電容?；芈诽炀€中的電感通常僅僅為通過回路建立的電感，而通常將電容添加到回路天線的電感以在所要諧振頻率下建立諧振結(jié)構(gòu)。作為一非限制性實(shí)例，可將電容器152和電容器巧4添加到天線以建立產(chǎn)生諧振信號(hào) 156的諧振電路。因此，對(duì)于較大直徑的回路天線，誘發(fā)諧振所需要的電容的大小隨著回路的直徑或電感增加而減小。此外，隨著回路天線或磁性天線的直徑增加，近場(chǎng)的有效能量傳遞區(qū)域增加。當(dāng)然，其它諧振電路是可能的。作為另一非限制性實(shí)例，可將電容器并聯(lián)地放置于回路天線的兩個(gè)端子之間。另外，所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，對(duì)于發(fā)射天線， 諧振信號(hào)156可為到回路天線150的輸入。
本發(fā)明的示范性實(shí)施例包括在處于彼此的近場(chǎng)中的兩個(gè)天線之間耦合功率。如所敘述，近場(chǎng)為天線周圍的其中存在電磁場(chǎng)但所述電磁場(chǎng)可能不從所述天線傳播或輻射掉的區(qū)域。電磁場(chǎng)通常限定于在天線的物理體積附近的體積。在本發(fā)明的示范性實(shí)施例中，將磁型天線(例如，單匝回路天線和多匝回路天線)用于發(fā)射(Tx)天線系統(tǒng)和接收(Rx)天線系統(tǒng)兩者，因?yàn)榕c電型天線(例如，小偶極子)的電近場(chǎng)相比，磁型天線的磁近場(chǎng)振幅往往較高。此情形允許所述對(duì)之間的潛在較高耦合。此外，還預(yù)期“電”天線(例如，偶極子和單極子)或磁性天線與電天線的組合。
Tx天線可在足夠低的頻率下和在天線大小足夠大的情況下操作，以在顯著地大于早先所提及的遠(yuǎn)場(chǎng)和電感方法所允許的距離的距離下實(shí)現(xiàn)到小Rx天線的良好耦合(例如， > 40% )。如果對(duì)Tx天線正確地設(shè)定大小，那么當(dāng)將主機(jī)裝置上的Rx天線放置于受驅(qū)動(dòng) Tx回路天線的耦合模式區(qū)(即，在近場(chǎng)中)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)高耦合程度(例如，40%到70%)。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的一示范性實(shí)施例的發(fā)射器200(在本文中也被稱為無線功率發(fā)射器)的簡(jiǎn)化框圖。發(fā)射器200包括發(fā)射電路202和發(fā)射天線204。通常，發(fā)射電路202 通過提供振蕩信號(hào)將RF功率提供到發(fā)射天線204，所述振蕩信號(hào)導(dǎo)致在發(fā)射天線204周圍產(chǎn)生近場(chǎng)能量。借助實(shí)例，發(fā)射器200可在13. 56MHz ISM頻帶下操作。
示范性發(fā)射電路202包括阻抗匹配電路206，其用于使發(fā)射電路202的阻抗(例如，50歐姆)與發(fā)射天線204匹配；以及低通濾波器(LPF) 208，其經(jīng)配置以將諧波發(fā)射減少到防止耦合到接收器108(圖1)的裝置的自干擾的程度。其它示范性實(shí)施例可包括不同濾波器拓?fù)?，包?但不限于)使特定頻率衰減而使其它頻率通過的陷波濾波器，且可包括自適應(yīng)性阻抗匹配，其可基于可測(cè)量發(fā)射量度(例如，到天線的輸出功率或通過功率放大器汲取的DC電流)而變化。發(fā)射電路202進(jìn)一步包括經(jīng)配置以驅(qū)動(dòng)如通過振蕩器212確定的RF信號(hào)的功率放大器210。發(fā)射電路可包含離散裝置或電路，或者，可包含集成組合件。 從發(fā)射天線204所輸出的示范性RF功率可為約2. 5瓦到8. 0瓦。
發(fā)射電路202進(jìn)一步包括控制器214，控制器214用于在針對(duì)特定接收器的發(fā)射階段(或工作循環(huán))期間啟用振蕩器212、用于調(diào)整所述振蕩器的頻率，以及用于調(diào)整輸出功率電平以實(shí)施用于經(jīng)由相鄰裝置所附接的接收器而與相鄰裝置交互的通信協(xié)議。
發(fā)射電路202可進(jìn)一步包括負(fù)載感測(cè)電路216，負(fù)載感測(cè)電路216用于檢測(cè)有源接收器是否存在于通過發(fā)射天線204產(chǎn)生的近場(chǎng)附近。借助實(shí)例，負(fù)載感測(cè)電路216通過在電阻器(Rsmse)上建立電壓降來監(jiān)視流動(dòng)到功率放大器210的電流，所述電流受有源接收器是否存在于通過發(fā)射天線204產(chǎn)生的近場(chǎng)附近影響。在比較器輸出235處產(chǎn)生對(duì)功率放大器210上的負(fù)載的改變的檢測(cè)且通過控制器214監(jiān)視所述檢測(cè)，以確定是否啟用振蕩器212 以發(fā)射能量來與有源接收器通信。換句話說，比較器輸出235可指示接收天線是否存在于發(fā)射天線的近場(chǎng)中，以及基于比較器輸出235的波動(dòng)來檢測(cè)來自接收天線的通信(如下文更充分地闡釋)。
發(fā)射天線204可實(shí)施為天線帶，其厚度、寬度和金屬類型經(jīng)選擇成使電阻性損耗保持較低。在一常規(guī)實(shí)施方案中，發(fā)射天線204可通常經(jīng)配置以與較大結(jié)構(gòu)(例如，桌子、 墊子、燈具或其它不便攜帶的配置)相關(guān)聯(lián)。因此，發(fā)射天線204通常將不需要“匝”以便具有實(shí)用尺寸。發(fā)射天線204的示范性實(shí)施方案可為“電學(xué)上小的”(即，波長(zhǎng)的分率)，且經(jīng)調(diào)諧以通過使用電容器來界定諧振頻率而在較低的可用頻率下諧振。在發(fā)射天線204的直徑或邊長(zhǎng)(如果為正方形回路)相對(duì)于接收天線可能較大(例如，0.50米)的示范性應(yīng)用中，發(fā)射天線204將未必需要大量匝來獲得合理電容。
發(fā)射器200可搜集和追蹤關(guān)于可與發(fā)射器200相關(guān)聯(lián)的接收器裝置的行蹤和狀態(tài)的信息。因此，發(fā)射器電路202可包括連接到控制器214(在本文中也被稱為處理器)的存在檢測(cè)器觀0、封閉式檢測(cè)器290或其組合。控制器214可響應(yīng)于來自存在檢測(cè)器280和封閉式檢測(cè)器290的存在信號(hào)而調(diào)整通過放大器210遞送的功率的量。發(fā)射器可接收通過許多電源(例如，AC到DC轉(zhuǎn)換器(未圖示)，其用以轉(zhuǎn)換存在于建筑物中的常規(guī)AC功率；DC 到DC轉(zhuǎn)換器(未圖示)，其用以將常規(guī)DC電源轉(zhuǎn)換成適于發(fā)射器200的電壓)的功率，或可接收直接來自常規(guī)DC電源(未圖示)的功率。
作為一非限制性實(shí)例，存在檢測(cè)器280可為運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器，其用以感測(cè)插入到發(fā)射器的覆蓋區(qū)域中的待充電的裝置的初始存在。在檢測(cè)之后，可開啟所述發(fā)射器，且可使用通過所述裝置接收的RF功率來以預(yù)定方式雙態(tài)觸發(fā)接收裝置上的開關(guān)，此情形又導(dǎo)致對(duì)所述發(fā)射器的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)阻抗的改變。
作為另一非限制性實(shí)例，存在檢測(cè)器280可為能夠(例如)通過紅外線檢測(cè)、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)或其它合適的方式來檢測(cè)人類的檢測(cè)器。在一些示范性實(shí)施例中，可能存在限制發(fā)射天線可在特定頻率下發(fā)射的功率的量的法規(guī)。在一些狀況下，這些法規(guī)旨在保護(hù)人類免受電磁輻射。然而，可能存在發(fā)射天線放置于人類未占據(jù)或人類很少占據(jù)的區(qū)域(例如，車庫、廠區(qū)、車間等)中的環(huán)境。如果這些環(huán)境無人類，那么可能可準(zhǔn)許將發(fā)射天線的功率輸出增加到高于正常功率限制法規(guī)。換句話說，控制器214可響應(yīng)于人類存在而將發(fā)射天線 204的功率輸出調(diào)整到法規(guī)水平或更低水平，且當(dāng)人類與發(fā)射天線204的電磁場(chǎng)相距的距離超出法規(guī)距離時(shí)，控制器214可將發(fā)射天線204的功率輸出調(diào)整到高于法規(guī)水平的水平。
作為一非限制性實(shí)例，封閉式檢測(cè)器四0(在本文中也可被稱為封閉式隔間檢測(cè)器或封閉式空間檢測(cè)器)可為例如感測(cè)開關(guān)等裝置，其用于確定外罩何時(shí)處于閉合狀態(tài)或打開狀態(tài)。當(dāng)發(fā)射器在處于封閉狀態(tài)的外罩中時(shí)，可增加發(fā)射器的功率電平。
在示范性實(shí)施例中，可使用使發(fā)射器200不會(huì)無限期地保持開啟的方法。在此狀況下，發(fā)射器200可經(jīng)編程以在用戶確定的時(shí)間量之后切斷。此特征防止發(fā)射器200 (尤其是功率放大器210)在其周邊的無線裝置被完全充電之后長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作。此事件可歸因于用以檢測(cè)從中繼器或接收線圈所發(fā)送的指示裝置被完全充電的信號(hào)的電路的故障。為了防止發(fā)射器200在另一裝置放置于其周邊的情況下自動(dòng)關(guān)機(jī)，可僅在其周邊檢測(cè)到缺乏運(yùn)動(dòng)的設(shè)定周期之后才激活發(fā)射器200的自動(dòng)切斷特征。用戶可能能夠確定不活動(dòng)時(shí)間間隔，且根據(jù)需要來改變所述不活動(dòng)時(shí)間間隔。作為一非限制性實(shí)例，所述時(shí)間間隔可長(zhǎng)于在假定特定類型的無線裝置最初被完全放電的情況下對(duì)所述裝置完全充電所需要的時(shí)間間隔。
發(fā)射電路202可包括存儲(chǔ)器270，存儲(chǔ)器270用于存儲(chǔ)(作為非限制性實(shí)例)用于控制器214的軟件、關(guān)于發(fā)射器200的信息、關(guān)于發(fā)射操作的信息，以及關(guān)于放置于發(fā)射器 200附近、與發(fā)射器200通信或其組合的接收器的信息。
圖5為根據(jù)本發(fā)明的一示范性實(shí)施例的接收器300的簡(jiǎn)化框圖。接收器300包括接收電路302和接收天線304。接收器300通過充電信號(hào)340進(jìn)一步耦合到裝置350以用于將接收功率提供到裝置350。應(yīng)注意，接收器300被說明為在裝置350外部，但其可集成到裝置350中。通常，以無線方式將能量傳播到接收天線304且接著經(jīng)由接收電路302而耦合到裝置350。
接收天線304經(jīng)調(diào)諧以在與發(fā)射天線204(圖4)的諧振頻率相同的頻率下或接近相同的頻率下諧振。接收天線304可與發(fā)射天線204類似地被設(shè)定尺寸，或可基于相關(guān)聯(lián)裝置350的尺寸而被不同地設(shè)定大小。借助實(shí)例，裝置350可為直徑尺寸或長(zhǎng)度尺寸小于發(fā)射天線204的直徑或長(zhǎng)度的電池供電裝置。在此實(shí)例中，接收天線304可實(shí)施為多匝天線，以便減小調(diào)諧電容器(未圖示)的電容值且增加接收天線的阻抗。借助實(shí)例，接收天線 304可放置于裝置350的實(shí)質(zhì)圓周周圍，以便最大化天線直徑且減少所述接收天線的環(huán)匝 (即，繞組)的數(shù)目和繞組間電容。
接收電路302提供與接收天線304的阻抗匹配。接收電路302包括功率轉(zhuǎn)換電路 306，其用于將所接收的RF能源轉(zhuǎn)換成充電信號(hào)340上的充電功率以供裝置350使用。功率轉(zhuǎn)換電路306包括RF到DC轉(zhuǎn)換器308，且還可包括DC到DC轉(zhuǎn)換器310。RF到DC轉(zhuǎn)換器 308將在接收天線304處所接收的RF能量信號(hào)整流成非交變功率，而DC到DC轉(zhuǎn)換器310 將所整流的RF能量信號(hào)轉(zhuǎn)換成可與裝置350兼容的能量電位(例如，電壓)。預(yù)期各種RF 到DC轉(zhuǎn)換器，包括部分和完全整流器、調(diào)節(jié)器、橋接器、倍加器，以及線性和開關(guān)轉(zhuǎn)換器。
接收電路302可進(jìn)一步包括開關(guān)電路312，其用于將接收天線304連接到功率轉(zhuǎn)換電路306，或者，用于斷開功率轉(zhuǎn)換電路306。使接收天線304從功率轉(zhuǎn)換電路306斷開不僅會(huì)暫時(shí)中止裝置350的充電，而且還會(huì)改變發(fā)射器200(圖2、所“看到”的“負(fù)載”。
如上文所揭示，發(fā)射器200包括負(fù)載感測(cè)電路216，其檢測(cè)提供到發(fā)射器功率放大器210的偏壓電流的波動(dòng)。因此，發(fā)射器200具有用于確定接收器何時(shí)存在于所述發(fā)射器的近場(chǎng)中的機(jī)制。
當(dāng)多個(gè)接收器300存在于發(fā)射器的近場(chǎng)中時(shí)，可能需要對(duì)一個(gè)或一個(gè)以上接收器的負(fù)載和卸載進(jìn)行時(shí)間多路復(fù)用以使其它接收器能夠更有效地耦合到發(fā)射器。還可遮蔽接收器，以便消除到其它附近接收器的耦合或減少附近發(fā)射器上的負(fù)載。接收器的此“卸載” 在本文中也被稱為“遮蔽”。此外，如下文更充分地闡釋，通過接收器300控制且通過發(fā)射器 200檢測(cè)的卸載與負(fù)載之間的此切換提供從接收器300到發(fā)射器200的通信機(jī)制。另外，一協(xié)議可與所述切換相關(guān)聯(lián)，所述協(xié)議使得能夠?qū)⑾慕邮掌?00發(fā)送到發(fā)射器200。借助實(shí)例，切換速度可為約100 μ sec。
在一示范性實(shí)施例中，發(fā)射器與接收器之間使用近場(chǎng)的通信涉及裝置感測(cè)和充電控制機(jī)制，而非常規(guī)雙向通信。換句話說，發(fā)射器使用所發(fā)射信號(hào)的開/關(guān)鍵控來調(diào)整近場(chǎng)中的能量是否可用。接收器將這些能量改變解譯為來自發(fā)射器的消息。從接收器側(cè)，接收器使用接收天線的調(diào)諧和解調(diào)諧來調(diào)整正從近場(chǎng)所接受的功率的量。發(fā)射器可檢測(cè)從近場(chǎng)所使用的此功率差，且將這些改變解譯為來自接收器的消息。
接收電路302可進(jìn)一步包括用以識(shí)別所接收的能量波動(dòng)的信令檢測(cè)器和信標(biāo)電路314，所述能量波動(dòng)可對(duì)應(yīng)于從發(fā)射器到接收器的信息信令。此外，信令和信標(biāo)電路314 還可用以檢測(cè)減少的RF信號(hào)能量(S卩，信標(biāo)信號(hào))的發(fā)射，且將減少的RF信號(hào)能量整流成標(biāo)稱功率以用于喚醒接收電路302內(nèi)的未供電或功率耗盡的電路，以便配置接收電路302 以用于無線充電。
接收電路302進(jìn)一步包括處理器316，其用于協(xié)調(diào)本文中所描述的接收器300的過程，包括本文中所描述的開關(guān)電路312的控制。接收器300的遮蔽還可在其它事件發(fā)生后隨即發(fā)生，所述其它事件包括檢測(cè)將充電功率提供到裝置350的外部有線充電源(例如，壁式/USB功率)。除了控制接收器的遮蔽以外，處理器316還可監(jiān)視信標(biāo)電路314以確定信標(biāo)狀態(tài)且提取從發(fā)射器所發(fā)送的消息。處理器316還可調(diào)整DC到DC轉(zhuǎn)換器310以獲得改進(jìn)的性能。如下文更充分地闡釋，處理器316還可確定裝置350的充電概況且追蹤裝置充電歷史。
在一些示范性實(shí)施例中，如下文更充分地闡釋，接收電路320可將功率要求以(例如)所要充電開始時(shí)間、所要充電持續(xù)時(shí)間、所要充電結(jié)束時(shí)間、所要功率電平、最大功率電平、所要電流電平、最大電流電平、所要電壓電平和最大電壓電平的形式信令給發(fā)射器。 基于這些電平和從發(fā)射器所接收的實(shí)際功率量，處理器316可調(diào)整DC到DC轉(zhuǎn)換器310的操作以調(diào)節(jié)其輸出，所述調(diào)節(jié)是以調(diào)整電流電平、調(diào)整電壓電平或其組合的形式進(jìn)行。
接收電路302可包括存儲(chǔ)器370，存儲(chǔ)器370用于存儲(chǔ)(作為非限制性實(shí)例)用于處理器316的軟件、關(guān)于接收器300的信息和關(guān)于無線功率接收操作的信息。
發(fā)射器與接收器之間的尤其有效的通信方法是通過可通過另一裝置感測(cè)的帶內(nèi)發(fā)射器和接收器負(fù)載調(diào)制。就帶內(nèi)來說，其意味著完全在針對(duì)無線充電所分配的頻道內(nèi)交換信息。即，通常不需要在不同頻率下操作且將數(shù)據(jù)輻射到自由空間中的外部無線電鏈路。 添加外部無線電鏈路將影響無線充電系統(tǒng)的大小、成本和復(fù)雜性，且還將很可能導(dǎo)致空中無線電發(fā)射和干擾問題。帶內(nèi)信令避免了這些問題。然而，在實(shí)施帶內(nèi)負(fù)載調(diào)制時(shí)，存在有效地且正確地檢測(cè)負(fù)載阻抗改變的問題。在從接收器到發(fā)射器裝置的信令(反向鏈路信令)時(shí)尤其如此。為了確保正確地接收所發(fā)送的數(shù)據(jù)，需要一種穩(wěn)健的信號(hào)檢測(cè)方法。
在前向方向(即，發(fā)射器到接收器)上的信令較簡(jiǎn)單，因?yàn)槊恳谎b置正從發(fā)射器接收大信號(hào)。在反向方向(即，接收器到發(fā)射器)上的信令可能較成問題。可使用例如接收器阻抗的調(diào)制等一些方法來改變電壓駐波比(VSWR)或發(fā)射器所看到的反向損耗，但檢測(cè)發(fā)射器功率、電壓或電流的改變可能是困難的，因?yàn)橥ǔｋy以預(yù)測(cè)給定配置的裝置、定向和接收器設(shè)計(jì)將對(duì)所述參數(shù)進(jìn)行何種動(dòng)作。舉例來說，對(duì)于裝置引起阻抗改變以使得在信令期間功率增加的系統(tǒng)，如果所述裝置極接近于線圈的邊緣，或如果所述裝置經(jīng)放置成太接近于另一裝置，那么所述系統(tǒng)可改變?yōu)闇p小。這些改變使反向信號(hào)的解碼變得困難(如果并非不可能)。
圖6A和6B展示用于提供反向鏈路信令、遮蔽或其組合的接收電路的部分的簡(jiǎn)化示意圖。這些反向鏈路信令電路經(jīng)展示為用于通過調(diào)諧和解調(diào)諧接收天線來提供遮蔽和信令的可能電路的實(shí)例。用于通過接收天線調(diào)諧向發(fā)射器提供反向鏈路信令的許多其它電路是可能的，且預(yù)期落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
圖6A中的電路包括接收天線304、諧振電路330A，和耦合于接收天線304與諧振電路330A之間的解調(diào)諧開關(guān)S1A。諧振電路330A包括電感器LlA和電容器C1A，且經(jīng)配置以在解調(diào)諧開關(guān)SlA閉合時(shí)在特定頻率下諧振，且接收天線304在所述特定頻率下或在接近所述特定頻率下通過電磁輻射106激發(fā)。
二極管Dl和電容器C2充當(dāng)整流器以提供實(shí)質(zhì)上恒定的DC輸出信號(hào)309，以用于將功率提供到接收器裝置(未圖示)以進(jìn)行充電、供電或其組合。接收器可通過斷開解調(diào)諧開關(guān)S IA以解調(diào)諧(S卩，遮蔽)接收天線或閉合解調(diào)諧開關(guān)SlA以調(diào)諧(S卩，解除遮蔽) 接收天線而向發(fā)射器提供反向信令。
圖6B中的電路包括接收天線304、諧振電路330B和解調(diào)諧開關(guān)S1B。諧振電路 330A包括電感器LlB和電容器C1B，且經(jīng)配置以在解調(diào)諧開關(guān)SlB斷開時(shí)在特定頻率下諧振，且接收天線304在所述特定頻率下或在接近所述特定頻率下通過電磁輻射激發(fā)。解調(diào)諧開關(guān)SlB耦合于電感器LlB與電容器ClB之間，且耦合到接地，使得諧振電路在解調(diào)諧開關(guān)SlB閉合時(shí)短路，或經(jīng)配置以在解調(diào)諧開關(guān)SlB斷開時(shí)諧振。
二極管Dl和電容器C2充當(dāng)整流器以提供實(shí)質(zhì)上恒定的DC輸出信號(hào)309，以用于將功率提供到接收器裝置(未圖示)以進(jìn)行充電、供電或其組合。接收器可通過閉合解調(diào)諧開關(guān)S IB以解調(diào)諧(S卩，遮蔽)接收天線或斷開解調(diào)諧開關(guān)SlB以調(diào)諧(S卩，解除遮蔽) 接收天線而向發(fā)射器提供反向信令和遮蔽。作為非限制性實(shí)例，所述開關(guān)(SlA和SlB)可實(shí)施為金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管。
遮蔽信號(hào)、信標(biāo)信號(hào)和用于產(chǎn)生這些信號(hào)的電路的)一些其它示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)可參見以下美國實(shí)用專利申請(qǐng)案2008年10月10日申請(qǐng)的題目為“經(jīng)由接收天線阻抗調(diào)制的反向鏈路信令(Reverse link signaling via receive antenna impedance modulation) ”的第12/249,873號(hào)美國實(shí)用專利申請(qǐng)案；2008年10月10日申請(qǐng)的題目為 “用于無線充電系統(tǒng)的發(fā)射功率控制(Transmit power control for a wireless charging system) ”的第12/M9，861號(hào)美國實(shí)用專利申請(qǐng)案；以及2008年10月10日申請(qǐng)的題目為 “信令無線功率環(huán)境中的充電(Signaling charging in wireless power environment)，，的第12/249,866號(hào)美國實(shí)用專利申請(qǐng)案，所有所述申請(qǐng)案的全文以引用的方式并入本文中。
為了以可接受范圍的效率以無線方式傳遞功率，可能需要高質(zhì)量的諧振電路和謹(jǐn)慎的阻抗匹配。通常需要高質(zhì)量的組件和電路以最小化電阻性寄生元件中的功率耗散，而阻抗匹配最小化阻抗失配點(diǎn)處的所反射功率。
圖7為具有發(fā)射天線的無線功率發(fā)射器710和具有接收天線的無線功率接收器 720的簡(jiǎn)化電路圖。在圖7中，發(fā)射器710可包括發(fā)射電路712，其類似于圖4中的發(fā)射電路202。電感器Ll表示發(fā)射天線，且電感器L2表示接收天線。匹配和諧振電路730可包括例如電容器C1、C2、C3和C4以及電阻器Rl等無源裝置，其用以與接收天線L2的阻抗匹配且建立諧振電路，因此，無線功率接收器720將以高質(zhì)量進(jìn)行諧振且在通過發(fā)射天線Ll發(fā)射的頻率下產(chǎn)生RF信號(hào)735。整流器740可包括例如二極管Dl和D2以及電容器C5等裝置，其用以將來自匹配和諧振電路730的RF信號(hào)735整流成適于供電池、接收器裝置的其它電路或其組合使用的DC信號(hào)745。電阻器RL表示來自例如電池和其它電路等元件的DC 信號(hào)745上的負(fù)載。
理想地，無線功率接收器720應(yīng)被精密地調(diào)諧成無線功率發(fā)射器710的頻率。所述精密調(diào)諧通常通過選擇諧振電路組件以在發(fā)射頻率下諧振而獲得。理想地，在諧振頻率下，無線功率接收器720的前端的阻抗為零，且即使接收天線與發(fā)射天線之間的耦合并非極高，天線中的電壓和電流仍可達(dá)到極高值。
然而，在若干情境下，可能需要使無線功率接收器720從發(fā)射信號(hào)解調(diào)諧。舉例來說，視系統(tǒng)而定，可能存在一個(gè)以上接收器同時(shí)操作，且為了最大化到達(dá)一個(gè)特定接收器的功率，其它接收器可能必須解調(diào)諧或“遮蔽”(如上文所描述)。當(dāng)遮蔽一個(gè)接收器時(shí)，其變得實(shí)質(zhì)上對(duì)發(fā)射器隱蔽，且由于經(jīng)遮蔽接收器的效應(yīng)而在發(fā)射器天線處所產(chǎn)生的所反射阻抗變得極高。
解調(diào)諧接收器的一種有效方式是通過將諧振頻率移動(dòng)遠(yuǎn)離所發(fā)射頻率。由于所涉及的電路具有高質(zhì)量特性，所以其帶寬相當(dāng)狹窄，且頻率的簡(jiǎn)單移位引起所發(fā)射功率快速地下降。移動(dòng)所述頻率等效于將不同值的電容和電感施加到LC諧振電路，但此情形難以用最小成本和用簡(jiǎn)單電路加以實(shí)現(xiàn)。
遮蔽接收器的另一方式是完全開啟MOS晶體管(如同圖6B中的開關(guān)SlB)，使得所述晶體管的低“導(dǎo)通”電阻有效地使諧振電路電容的一部分短路，從而使其諧振頻率移位。 一旦將所述頻率移動(dòng)遠(yuǎn)離發(fā)射信號(hào)，開關(guān)中的功率耗散就可能極低。
在一些狀況下，無線功率接收器720可能需要僅吸收來自發(fā)射器的全部功率的一部分，從而(例如)在發(fā)射器正將功率傳遞到多個(gè)裝置時(shí)向電池僅提供點(diǎn)滴式充電。通常， 可使用齊納aener) 二極管以針對(duì)低功率裝置來箝位所接收功率電平。然而，此非調(diào)節(jié)箝位技術(shù)僅僅將低效率和非線性引入到接收器中。因此，可能有用的是提供線性解調(diào)諧以實(shí)質(zhì)上對(duì)發(fā)射器遮蔽所述裝置，同時(shí)仍將少量功率提供到接收器裝置。本發(fā)明的示范性實(shí)施例針對(duì)無線功率接收器720的實(shí)質(zhì)上線性解調(diào)諧。
圖8為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上示范性實(shí)施例的無線功率接收器820和解調(diào)諧電路860的簡(jiǎn)化圖。為了減小圖式的復(fù)雜性，未展示用于驅(qū)動(dòng)接收天線L2的無線功率發(fā)射器。在圖8中，匹配電路可包括例如Cl和Rl等無源組件，其用以與接收天線L2的阻抗匹配，且諧振電路830可包括例如電容器C2、C3和C4等無源裝置，其用以建立諧振電路，因此，接收器將以高質(zhì)量進(jìn)行諧振且在通過接收天線L2接收的頻率下產(chǎn)生RF信號(hào)835。整流器840可包括例如二極管Dl和D2以及電容器C5等裝置，其用以將來自匹配和諧振電路 830的RF信號(hào)835整流成適于供電池、接收器裝置的其它電路或其組合使用的DC信號(hào)845。 電阻器RL表示來自例如電池和其它電路等元件的DC信號(hào)745上的負(fù)載。
模擬比較器850包括第一輸入，其耦合到DC信號(hào)845 ；以及第二輸入，其耦合到電壓參考信號(hào)852 (Vref)。模擬比較器的輸出為反饋到解調(diào)諧電路860的控制信號(hào)855。解調(diào)諧電路860與天線和諧振電路830并行地操作以建立經(jīng)修改RF信號(hào)835，經(jīng)修改RF信號(hào) 835在接收天線L2的諧振頻率下具有降低的質(zhì)量、在不同于主要諧振頻率的頻率下具有諧振，或其組合。解調(diào)諧電路860包括在RF信號(hào)835與接地之間的可變阻抗。可變阻抗響應(yīng)于控制信號(hào)855而變化。
圖8中的反饋建立一電路，所述電路可通過負(fù)反饋回路來控制電壓、電流或其它參數(shù)。出于解釋的簡(jiǎn)單性起見，本文中的非限制性實(shí)例主要針對(duì)電壓控制的反饋。然而，也可使用與電流控制和功率控制有關(guān)的反饋。反饋回路線性地控制解調(diào)諧電路860，使得無線功率接收器820從能夠從接收天線L2被汲取的最佳功率部分地解調(diào)諧。
圖9為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上示范性實(shí)施例的無線功率接收器820和解調(diào)諧電路860的簡(jiǎn)化圖，解調(diào)諧電路860包括NMOS晶體管附作為可變阻抗裝置。晶體管附在線性區(qū)中操作，使得NMOS晶體管m的源極與漏極之間的電流與控制信號(hào)855上的電壓實(shí)質(zhì)上成比例。無線功率接收器820中的其它裝置與上文參看圖8所描述的裝置相同，且無需再次加以描述。
通過NMOS裝置附的可變電阻修改無線功率接收器820的諧振特性，以改變?cè)贒C 信號(hào)上實(shí)際接收的功率的量。使用NMOS晶體管作為一個(gè)示范性實(shí)施例，然而，可使用其它裝置，例如，PMOS裝置、雙極晶體管和雙極結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
圖10為圖9的示范性實(shí)施例的輸出電壓和反饋電壓的曲線圖。參看圖9和10兩者來描述反饋操作。在圖10中，在起動(dòng)時(shí)，晶體管m的柵極電壓1010較低，且晶體管m 在源極與漏極之間具有極高阻抗，其實(shí)質(zhì)上將所述晶體管的效應(yīng)從諧振電路移除，從而在諧振電路和接收天線的頻率下建立高諧振。
利用所述諧振，整流器840開始在DC信號(hào)845上產(chǎn)生增加的輸出電壓1020，其隨著諧振增加而增加。隨著輸出電壓1020增加到接近參考電壓852，模擬比較器850增加?xùn)艠O電壓1010( S卩，控制信號(hào)855上的電壓)。較高柵極電壓1010開始開啟晶體管Ni，從而減小其阻抗，且部分地解調(diào)諧無線功率接收器820的諧振。
在無線功率接收器820的質(zhì)量降低或頻率移位的情況下，輸出電壓1020將減小。 達(dá)到了如下穩(wěn)態(tài)輸出電壓1020與參考電壓852成比例且追蹤參考電壓852。因此，如果 DC信號(hào)845上的功率消耗改變或來自發(fā)射天線的功率遞送改變，那么反饋回路修改無線功率接收器820的諧振特性以維持恒定電壓。
作為一非限制性實(shí)例，假定通過電阻器RL的電流從IOOmA增加到300mA。輸出電壓1020將歸因于此增加的電流而趨向于下降。結(jié)果，經(jīng)由模擬比較器850和解調(diào)諧電路 860的反饋將減小通過晶體管m的電流，從而建立較少解調(diào)諧且增加功率輸出以使輸出電壓保持于相對(duì)于參考電壓852的相同比例電平下。
圖11為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例的無線功率接收器820和解調(diào)諧電路860的簡(jiǎn)化圖，解調(diào)諧電路860包括解調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)865。解調(diào)諧電路860包括晶體管m和串聯(lián)于晶體管m的漏極與RF信號(hào)835之間的解調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)865。作為一非限制性實(shí)例，圖 11中的解調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)865為電容器C6，其用以連同來自晶體管m的電阻性組件而建立用于可變阻抗的電抗分量(reactive component)。當(dāng)然，可使用其它更復(fù)雜的解調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)來建立不同的解調(diào)諧效應(yīng)。
添加串聯(lián)電容會(huì)影響無線功率接收器820足夠地解調(diào)諧電路以保證在所有條件 (例如，高發(fā)射功率和極輕接收器負(fù)載)下的輸出電壓調(diào)節(jié)的能力。此外，串聯(lián)電容效應(yīng)還視電容器C2的值而定。在圖11的特定實(shí)施例中，對(duì)于線性解調(diào)諧，約InF的串聯(lián)電容器C6 與電容器C2的約300pF的電容的組合可保證在所要狀況下的電壓調(diào)節(jié)和功率耗散。另一方面，如果晶體管m和串聯(lián)電容器C6連接于L2與Cl之間，那么串聯(lián)電容器C6的所要值可能需要更低。
應(yīng)特別關(guān)注在晶體管m中所耗散的功率。為了更好地理解晶體管的電導(dǎo)如何影響其功率耗散，圖13A和1 描繪針對(duì)晶體管的等效電阻的不同值的接收器電路的質(zhì)量。下文參看圖13A和1 來論述圖11和9的解調(diào)諧電路如何執(zhí)行的細(xì)節(jié)。
作為一非限制性實(shí)例，圖11還說明可能的模擬比較器850的示范性實(shí)施例。在圖 11中，模擬比較器850包含誤差放大器870以及分壓器872，分壓器872用以設(shè)定DC信號(hào) 845與電壓參考852之間的比例關(guān)系。
作為一非限制性實(shí)例，圖11還說明用于從誤差放大器870的輸出或數(shù)字遮蔽信號(hào) 895選擇線性解調(diào)諧信號(hào)的多路復(fù)用器890。因此，當(dāng)選擇數(shù)字遮蔽信號(hào)895時(shí)，可使用晶體管m以類似于圖6B的方式的方式在經(jīng)緊密調(diào)諧的電路與未經(jīng)調(diào)諧的電路之間執(zhí)行數(shù)字解調(diào)諧。
或者，選擇線性解調(diào)諧以提供線性量的遮蔽。完全開/關(guān)遮蔽可歸因于快速切換而在反向鏈路中建立實(shí)質(zhì)噪聲。線性解調(diào)諧可在被視為遮蔽條件的條件與被視為未遮蔽條件的條件之間建立較平滑的轉(zhuǎn)變，其可增加總信噪比和效率。另外，可選擇部分遮蔽條件以仍允許DC信號(hào)845上的功率輸出減小。遮蔽條件、未遮蔽條件與部分遮蔽條件之間的改變可通過調(diào)整Vref上的電壓而以線性解調(diào)諧加以實(shí)現(xiàn)，其改變反饋回路的操作，且因此改變無線功率接收器820的諧振特性。或者，在模擬比較器850的誤差放大器實(shí)施例中，可改變分壓器872以調(diào)整電壓參考852與DC信號(hào)845之間的比例關(guān)系。無線功率接收器820中的其它裝置與上文參看圖8所描述的裝置相同，且無需再次加以描述。
圖12為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例的無線功率接收器和解調(diào)諧電路的簡(jiǎn)化圖，解調(diào)諧電路包括兩個(gè)NMOS晶體管(m和N2)。MOS裝置在源極與漏極之間通常具有小寄生本體二極管。由于這些MOS晶體管用于諧振電路中，所以通過諧振電路的電流可為正負(fù)變化的，其可歸因于寄生本體二極管而引起整流效應(yīng)。通過以相反配置(即，源極對(duì)漏極，和漏極對(duì)源極)使用背對(duì)背晶體管m和N2，寄生本體二極管處于相反方向上，從而在兩個(gè)方向上阻擋不當(dāng)?shù)谋倔w電流。
作為一非限制性實(shí)例，圖12還說明可能的模擬比較器850的另一示范性實(shí)施例。 在圖11中，模擬比較器850包含用于產(chǎn)生輸出電流882的運(yùn)算跨導(dǎo)放大器(OTA)880，輸出電流882同輸出信號(hào)845與參考電壓852之間的差成比例。可通過單位增益運(yùn)算放大器 (或具有增益的放大器)來緩沖輸出電流882，以將輸出電流882轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)855上的合適電壓以用于驅(qū)動(dòng)晶體管m和N2的柵極。OTA 880為可變電流源，其電流視DC信號(hào)845 與電壓參考852之間的差動(dòng)電壓而定。無線功率接收器820中的其它裝置與上文參看圖8 所描述的裝置相同，且無需再次加以描述。
圖13A和13B分別為根據(jù)圖9和11的示范性實(shí)施例的信號(hào)振幅相對(duì)于針對(duì)可變阻抗的各種值的頻率的曲線圖?？勺⒁猓瑢?duì)于較高值的電阻(例如，高于幾千歐姆)，在原始諧振頻率下質(zhì)量較高。通過降低電阻，電路的質(zhì)量的值減小。通過更進(jìn)一步降低電阻，諧振峰值移位到較低頻率。當(dāng)電阻相當(dāng)?shù)?低于1歐姆)時(shí)，質(zhì)量可再次增加。理想地，如果關(guān)注總功率耗散，那么線性解調(diào)諧電路應(yīng)避免具有最低質(zhì)量的區(qū)。然而，實(shí)際上，晶體管m在其飽和區(qū)中操作時(shí)的導(dǎo)通電阻等效值通常高于ι歐姆。
圖13A的曲線對(duì)應(yīng)于圖9的示范性實(shí)施例中晶體管m的阻抗的不同值。具體來說，曲線1310說明在晶體管m的阻抗為約10千歐姆時(shí)針對(duì)接收器的響應(yīng)。曲線1312說明在晶體管m的阻抗為約ι千歐姆時(shí)針對(duì)接收器的響應(yīng)。曲線1314說明在晶體管m的阻抗為約100歐姆時(shí)針對(duì)接收器的響應(yīng)。曲線1316說明在晶體管m的阻抗為約10歐姆時(shí)針對(duì)接收器的響應(yīng)。曲線1318說明在晶體管m的阻抗為約1歐姆時(shí)針對(duì)接收器的響應(yīng)。 最后，曲線1320說明在晶體管m的阻抗為約100毫歐姆時(shí)針對(duì)接收器的響應(yīng)。
圖13B的曲線對(duì)應(yīng)于圖11的示范性實(shí)施例中晶體管m的阻抗的不同值。具體來說，曲線1330說明在晶體管m的阻抗為約10千歐姆時(shí)針對(duì)接收器的響應(yīng)。曲線1332說明在晶體管m的阻抗為約ι千歐姆時(shí)針對(duì)接收器的響應(yīng)。曲線1334說明在晶體管m的阻抗為約100歐姆時(shí)針對(duì)接收器的響應(yīng)。曲線1336說明在晶體管m的阻抗為約10歐姆時(shí)針對(duì)接收器的響應(yīng)。曲線1338說明在晶體管m的阻抗為約1歐姆時(shí)針對(duì)接收器的響應(yīng)。 最后，曲線1340說明在晶體管m的阻抗為約100毫歐姆時(shí)針對(duì)接收器的響應(yīng)。
根據(jù)圖13A所示的實(shí)例，針對(duì)1千歐姆的負(fù)載和在IOV下調(diào)節(jié)的輸出電壓在開關(guān) (即，晶體管m)中所耗散的平均功率(其中發(fā)射功率為約3瓦)可高達(dá)330mW，其表示略大于總功率的10%。應(yīng)注意，在所描繪的表示中僅利用一個(gè)開關(guān)，但相同的考慮適用于利用兩個(gè)背對(duì)背MOS晶體管的狀況。
所描述的配置具有如下優(yōu)點(diǎn)當(dāng)完全開啟晶體管m需要完全遮蔽時(shí)，諧振頻率經(jīng)足夠地移位以將所接收功率減小到幾乎為零。此方法還可用以在存在負(fù)載瞬態(tài)的情況下維持良好的輸出電壓調(diào)節(jié)。如果負(fù)載電流突然改變，那么線性解調(diào)諧電路自身進(jìn)行調(diào)整以提供最新請(qǐng)求的功率。
還應(yīng)提及，通過變更接收器的輸出處的所調(diào)節(jié)電壓，有可能通過有意地選擇產(chǎn)生阻抗失配的電壓來線性地解調(diào)諧接收器，從而進(jìn)一步減少在解調(diào)諧裝置中和總體上在接收器中所耗散的功率。更多功率將被反射到發(fā)射器，其未改進(jìn)系統(tǒng)的總效率，而是極大地改進(jìn)接收器功率耗散。
改變負(fù)載的此相同方式可用以通過改變阻抗而不破壞接收器塊的操作來使到發(fā)射器的信號(hào)反向?？赏ㄟ^使用此線性解調(diào)諧方法來容易地調(diào)整待通過發(fā)射器檢測(cè)為反向信號(hào)的最小負(fù)載改變。
圖14為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上示范性實(shí)施例的無線功率接收器820和解調(diào)諧電路的簡(jiǎn)化圖，解調(diào)諧電路包括信令傳感器。在圖14中，匹配和諧振電路830可包括例如電容器C3和C4等無源裝置，其用以與接收天線L2的阻抗匹配且建立諧振電路，因此， 無線功率接收器820將以高質(zhì)量進(jìn)行諧振且在通過發(fā)射天線Ll發(fā)射的頻率下產(chǎn)生RF信號(hào) 835。另外，電容器Cl可被視為匹配和諧振電路830的一部分。整流器840可包括例如二極管Dl和D2以及電容器C5等裝置，其用以將來自匹配和諧振電路830的RF信號(hào)835整流成適于供電池、接收器裝置的其它電路或其組合使用的DC信號(hào)845。電阻器RL表示來自例如電池和其它電路等元件的DC信號(hào)745上的負(fù)載。
信令傳感器包括晶體管Ni、阻抗元件(例如，電阻器Rl)和信號(hào)提取器1420。晶體管m通過解調(diào)諧控制852控制，且可在上文所論述的數(shù)字和線性解調(diào)諧模式中的任一者中操作。在一些示范性實(shí)施例中，可包括電容器C2以在晶體管m完全切斷時(shí)在晶體管m 周圍提供AC信號(hào)旁路。在一些示范性實(shí)施例中，可能不需要電容器C2，因?yàn)榫w管m的漏極到源極電容可足以建立AC旁路路徑。
在用于檢測(cè)前向鏈路數(shù)據(jù)的其它方式中，當(dāng)接收器處于解調(diào)諧狀態(tài)時(shí)，所接收的前向鏈路數(shù)據(jù)的振幅可變小。因此，在解調(diào)諧狀態(tài)或部分解調(diào)諧狀態(tài)下，感測(cè)RF信號(hào)的電壓可為困難的。在使用線性解調(diào)諧方法來調(diào)諧、解調(diào)諧或部分解調(diào)諧接收器時(shí)，此示范性實(shí)施例可檢測(cè)來自發(fā)射器的前向鏈路信令。
在所述示范性實(shí)施例中，如圖14所示，電阻器Rl將通過晶體管m的電流轉(zhuǎn)換成電壓以作為追蹤RF信號(hào)835的所調(diào)制信號(hào)1410。信號(hào)提取器1420將所調(diào)制信號(hào)1410整流成所接收信號(hào)1430，所接收信號(hào)1430含有通過發(fā)射器發(fā)送的數(shù)據(jù)位。通過感測(cè)通過解調(diào)諧裝置(例如，晶體管m)的電流，解調(diào)諧狀態(tài)與調(diào)諧狀態(tài)之間的信號(hào)振幅的改變變小。信號(hào)振幅的較窄范圍改進(jìn)接收可靠性，且減小或消除針對(duì)接收器中的增益控制的需要。在解調(diào)諧時(shí)感測(cè)解調(diào)諧裝置中的電流會(huì)提供改進(jìn)的數(shù)據(jù)接收，同時(shí)在調(diào)諧狀態(tài)下遞送良好的接收。
圖15為說明線性地解調(diào)諧無線功率接收器的過程1500的流程圖。在描述過程 1500時(shí)，還將參看圖8和14。此過程1500包括模擬反饋回路的操作。因此，所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員應(yīng)理解，雖然出于易于描述起見而將過程1500描述為離散動(dòng)作，但這些動(dòng)作中的一些或全部可同時(shí)且連續(xù)地發(fā)生。
在操作1502中，接收天線L2耦合到近場(chǎng)輻射以產(chǎn)生RF信號(hào)835。在操作1504 中，解調(diào)諧電路860(其包括可變阻抗裝置(例如，Nl))基于控制信號(hào)855來解調(diào)諧RF信號(hào)835以修改RF信號(hào)835。在一些示范性實(shí)施例中，所述解調(diào)諧可為數(shù)字的，使得可變阻抗基于控制信號(hào)855的數(shù)字值而極接近零或極高。在一些示范性實(shí)施例中，所述解調(diào)諧可為模擬的，使得可變阻抗可響應(yīng)于控制信號(hào)855上的模擬值而為連續(xù)模擬值。一些示范性實(shí)施例可包括數(shù)字控制與模擬控制的組合。
在操作1506中，整流器840將經(jīng)修改RF信號(hào)835整流成DC信號(hào)845。在操作 1508中，將DC信號(hào)845與電壓參考852進(jìn)行比較，以基于所述比較而產(chǎn)生控制信號(hào)855。
在一些示范性實(shí)施例中，過程1500可視情況包括操作1510和1512以提取通過發(fā)射器調(diào)制到近場(chǎng)輻射中的信息。在操作1510中，通過基于與通過阻抗元件(例如，圖14的示范性實(shí)施例中的Rl)的電流成比例的電壓降而將通過解調(diào)諧電路860(例如，圖14的示范性實(shí)施例中的W)的電流轉(zhuǎn)換成電壓來產(chǎn)生所調(diào)制信號(hào)1410。在操作1512中，通過信號(hào)提取器1420來整流所調(diào)制信號(hào)以產(chǎn)生具有從發(fā)射器所發(fā)送的信息的接收信號(hào)1430。
因?yàn)檫^程1500為連續(xù)回路，所以當(dāng)本文中所描述的示范性實(shí)施例的電路處于操作中時(shí)，過程1500連續(xù)地重復(fù)。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，可使用各種不同技術(shù)和技藝中的任一者來表示信息和信號(hào)。舉例來說，可通過電壓、電流、電磁波、磁場(chǎng)或磁性粒子、光場(chǎng)或光學(xué)粒子或其任何組合來表示可遍及以上描述所參考的數(shù)據(jù)、指令、命令、信息、信號(hào)、位、符號(hào)和碼片。
技術(shù)人員應(yīng)進(jìn)一步了解，可將結(jié)合本文中所揭示的示范性實(shí)施例而描述的各種說明性邏輯塊、模塊、電路和算法步驟實(shí)施為電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或兩者的組合。為了清楚地說明硬件與軟件的此可互換性，上文已大體上在功能性方面描述各種說明性組件、塊、模塊、電路和步驟。將此功能性實(shí)施為硬件還是軟件視特定應(yīng)用和強(qiáng)加于整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)約束而定。熟練的技術(shù)人員可針對(duì)每一特定應(yīng)用而以不同方式來實(shí)施所描述的功能性，但此類實(shí)施決策不應(yīng)被解釋為引起脫離本發(fā)明的示范性實(shí)施例的范圍。
結(jié)合本文中所揭示的示范性實(shí)施例而描述的各種說明性邏輯塊、模塊和電路可通過以下各者實(shí)施或執(zhí)行通用處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)或其它可編程邏輯裝置、離散門或晶體管邏輯、離散硬件組件或其經(jīng)設(shè)計(jì)以執(zhí)行本文中所描述的功能的任何組合。通用處理器可為微處理器，但在替代方案中， 處理器可為任何常規(guī)處理器、控制器、微控制器或狀態(tài)機(jī)。處理器還可實(shí)施為計(jì)算裝置的組合，例如，DSP與微處理器的組合、多個(gè)微處理器的組合、結(jié)合DSP核心的一個(gè)或一個(gè)以上微處理器，或任何其它此類配置。
結(jié)合本文中所揭示的示范性實(shí)施例而描述的方法或算法的步驟可直接以硬件、 以通過處理器執(zhí)行的軟件模塊或此兩者的組合加以體現(xiàn)。軟件模塊可駐留于隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、快閃存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、電可編程ROM(EPROM)、電可擦除可編程 ROM(EEPROM)、寄存器、硬盤、可裝卸盤、CD-ROM或此項(xiàng)技術(shù)中已知的任何其它形式的存儲(chǔ)媒體中。示范性存儲(chǔ)媒體耦合到處理器，使得處理器可從存儲(chǔ)媒體讀取信息和將信息寫入到存儲(chǔ)媒體。在替代方案中，存儲(chǔ)媒體可與處理器成一體式。處理器和存儲(chǔ)媒體可駐留于ASIC 中。ASIC可駐留于用戶終端中。在替代方案中，處理器和存儲(chǔ)媒體可作為離散組件而駐留于用戶終端中。
在一個(gè)或一個(gè)以上示范性實(shí)施例中，可以硬件、軟件、固件或其任何組合來實(shí)施所描述的功能。如果以軟件加以實(shí)施，那么可將所述功能作為一個(gè)或一個(gè)以上指令或代碼而存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)可讀媒體上或經(jīng)由計(jì)算機(jī)可讀媒體進(jìn)行發(fā)射。計(jì)算機(jī)可讀媒體包括計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)媒體和通信媒體兩者，通信媒體包括促進(jìn)計(jì)算機(jī)程序從一處傳遞到另一處的任何媒體。 存儲(chǔ)媒體可為可通過計(jì)算機(jī)存取的任何可用媒體。借助實(shí)例(而非限制)，此類計(jì)算機(jī)可讀媒體可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盤存儲(chǔ)裝置、磁盤存儲(chǔ)裝置或其它磁性存儲(chǔ)裝置，或可用以載運(yùn)或存儲(chǔ)呈指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式的所要程序代碼且可通過計(jì)算機(jī)存取的任何其它媒體。并且，將任何連接適當(dāng)?shù)胤Q為計(jì)算機(jī)可讀媒體。舉例來說，如果使用同軸電纜、光纖纜線、雙絞線、數(shù)字訂戶線(DSL)或例如紅外線、無線電和微波等無線技術(shù)而從網(wǎng)站、服務(wù)器或其它遠(yuǎn)程源發(fā)射軟件，那么同軸電纜、光纖纜線、雙絞線、DSL或例如紅外線、無線電和微波等無線技術(shù)包括于媒體的定義中。如本文中所使用，磁盤(Disk)和光盤(disc) 包括緊密光盤(CD)、激光光盤、光學(xué)光盤、數(shù)字多功能光盤(DVD)、軟性磁盤和藍(lán)光光盤，其中磁盤通常以磁性方式再現(xiàn)數(shù)據(jù)，而光盤使用激光以光學(xué)方式再現(xiàn)數(shù)據(jù)。以上各者的組合也應(yīng)包括于計(jì)算機(jī)可讀媒體的范圍內(nèi)。
提供對(duì)所揭示的示范性實(shí)施例的先前描述以使所屬領(lǐng)域的任何技術(shù)人員均能夠制造或使用本發(fā)明。在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，對(duì)這些示范性實(shí)施例的各種修改對(duì)于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將是易于顯而易見的，且本文中所界定的一般原理可應(yīng)用于其它實(shí)施例。因此，本發(fā)明不希望限于本文中所展示的實(shí)施例，而是應(yīng)被賦予與本文中所揭示的原理和新穎特征一致的最廣范圍。
權(quán)利要求
1.一種方法，其包含在耦合模式區(qū)中在諧振頻率下耦合近場(chǎng)輻射以響應(yīng)于所述近場(chǎng)輻射而產(chǎn)生RF信號(hào)； 響應(yīng)于控制信號(hào)而通過可變阻抗裝置來解調(diào)諧所述RF信號(hào)以修改所述RF信號(hào)； 整流所述經(jīng)修改RF信號(hào)以產(chǎn)生DC信號(hào)；以及將所述DC信號(hào)與參考電壓進(jìn)行比較以響應(yīng)于所述DC信號(hào)與所述參考電壓之間的電壓差而產(chǎn)生所述控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述解調(diào)諧所述RF信號(hào)進(jìn)一步包含響應(yīng)于所述控制信號(hào)而在線性區(qū)中操作NMOS晶體管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述解調(diào)諧所述RF信號(hào)進(jìn)一步包含將電抗分量提供到所述可變阻抗裝置，其中一電容器可操作地耦合到所述可變阻抗裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包含通過選擇數(shù)字遮蔽信號(hào)來選擇數(shù)字解調(diào)諧以產(chǎn)生所述控制信號(hào)，或通過選擇來自所述比較所述DC信號(hào)與所述參考電壓的結(jié)果來選擇線性解調(diào)諧以產(chǎn)生所述控制信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包含產(chǎn)生其電壓與通過所述可變阻抗裝置的電流成比例的所調(diào)制信號(hào)；以及從所述所調(diào)制信號(hào)整流接收信號(hào)。
6.一種無線功率接收器，其包含用于在耦合模式區(qū)中在諧振頻率下耦合近場(chǎng)輻射以響應(yīng)于所述近場(chǎng)輻射而產(chǎn)生RF信號(hào)的裝置；用于響應(yīng)于控制信號(hào)而通過可變阻抗裝置來解調(diào)諧所述RF信號(hào)以修改所述RF信號(hào)的裝置；用于整流所述經(jīng)修改RF信號(hào)以產(chǎn)生DC信號(hào)的裝置；以及用于將所述DC信號(hào)與參考電壓進(jìn)行比較以響應(yīng)于所述DC信號(hào)與所述參考電壓之間的電壓差而產(chǎn)生所述控制信號(hào)的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線功率接收器，其中所述用于解調(diào)諧所述RF信號(hào)的裝置進(jìn)一步包含用于響應(yīng)于所述控制信號(hào)而在線性區(qū)中操作NMOS晶體管的裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線功率接收器，其中所述用于解調(diào)諧所述RF信號(hào)的裝置進(jìn)一步包含用于將電抗分量耦合到所述可變阻抗裝置的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線功率接收器，其進(jìn)一步包含用于通過選擇數(shù)字遮蔽信號(hào)來選擇數(shù)字解調(diào)諧以產(chǎn)生所述控制信號(hào)或通過選擇來自所述比較所述DC信號(hào)與所述參考電壓的結(jié)果來選擇線性解調(diào)諧以產(chǎn)生所述控制信號(hào)的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線功率接收器，其進(jìn)一步包含用于產(chǎn)生其電壓與通過所述可變阻抗裝置的電流成比例的所調(diào)制信號(hào)的裝置；以及用于從所述所調(diào)制信號(hào)整流接收信號(hào)的裝置。
11.一種無線功率接收器，其包含匹配電路，其用于可操作地耦合到接收天線，所述接收天線經(jīng)配置以用于在耦合模式區(qū)中與近場(chǎng)輻射耦合，所述匹配電路和所述接收天線用于響應(yīng)于所述近場(chǎng)輻射而產(chǎn)生RF信號(hào)；解調(diào)諧電路，其可操作地耦合到所述匹配電路且包含可變阻抗裝置，所述可變阻抗裝置具有響應(yīng)于控制信號(hào)的可變電阻以修改所述RF信號(hào)；整流器，其可操作地耦合到所述經(jīng)修改RF信號(hào)，且經(jīng)配置以用于將所述經(jīng)修改RF信號(hào)轉(zhuǎn)換成DC信號(hào)；以及模擬比較器，其包含第一輸入，其可操作地耦合到所述DC信號(hào)；第二輸入，其可操作地耦合到參考電壓；以及比較器輸出，其可操作地耦合到所述控制信號(hào)且經(jīng)配置以對(duì)應(yīng)于所述第一輸入與所述第二輸入之間的電壓差。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無線功率接收器，其中所述可變阻抗裝置包含NMOS晶體管，所述NMOS晶體管具有可操作地耦合于接地與所述RF信號(hào)之間的源極與漏極，以及可操作地耦合到所述控制信號(hào)的柵極。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無線功率接收器，其中所述可變阻抗裝置包含可操作地耦合于接地與所述RF信號(hào)之間的背對(duì)背NMOS晶體管，且所述柵極背對(duì)背NMOS晶體管的柵極可操作地耦合到所述控制信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無線功率接收器，其中所述解調(diào)諧電路進(jìn)一步包含可操作地耦合于所述可變阻抗裝置與所述RF信號(hào)之間的無源網(wǎng)絡(luò)，所述無源網(wǎng)絡(luò)經(jīng)配置以用于將電抗分量提供到所述解調(diào)諧電路的阻抗。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無線功率接收器，其中所述模擬比較器包含分壓器，其用于提供與所述DC信號(hào)成比例的比較信號(hào)；以及放大器，其具有一個(gè)可操作地耦合到所述比較信號(hào)的輸入、可操作地耦合到所述參考電壓的另一輸入，以及可操作地耦合到所述控制信號(hào)的輸出。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無線功率接收器，其中所述模擬比較器包含運(yùn)算跨導(dǎo)放大器0ΤΑ，其具有一個(gè)可操作地耦合到所述DC信號(hào)的輸入，和可操作地耦合到所述參考電壓以產(chǎn)生OTA輸出的另一輸入；以及緩沖器，其可操作地耦合于所述OTA輸出與所述控制信號(hào)之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無線功率接收器，其進(jìn)一步包含可操作地耦合于所述模擬比較器與所述解調(diào)諧電路之間的多路復(fù)用器，所述多路復(fù)用器具有一個(gè)可操作地耦合到所述比較器輸出的輸入、一個(gè)可操作地耦合到數(shù)字遮蔽信號(hào)的輸入，以及可操作地耦合到所述控制信號(hào)的輸出，其中所述多路復(fù)用器經(jīng)配置以通過選擇所述數(shù)字遮蔽信號(hào)來選擇數(shù)字解調(diào)諧，或通過選擇所述比較器輸出來選擇線性解調(diào)諧。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無線功率接收器，其進(jìn)一步包含信令傳感器，所述信令傳感器包含阻抗元件，其可操作地耦合于所述解調(diào)諧電路與所述接地之間，且經(jīng)配置以用于產(chǎn)生電壓與通過所述可變阻抗裝置的電流成比例的所調(diào)制信號(hào)；以及信號(hào)提取器，其可操作地耦合到所述所調(diào)制信號(hào)，且經(jīng)配置以用于將所述所調(diào)制信號(hào)整流成接收信號(hào)。
19.一種方法，其包含在耦合模式區(qū)中在諧振頻率下耦合近場(chǎng)輻射以響應(yīng)于所述近場(chǎng)輻射而產(chǎn)生RF信號(hào)；使用解調(diào)諧電路來解調(diào)諧所述RF信號(hào)以將所述RF信號(hào)的頻率修改成不同于所述諧振頻率的頻率；產(chǎn)生電壓與通過所述解調(diào)諧電路的電流成比例的所調(diào)制信號(hào)；以及將所述所調(diào)制信號(hào)整流成接收信號(hào)，所述接收信號(hào)響應(yīng)于所述RF信號(hào)的經(jīng)調(diào)諧狀態(tài)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述RF信號(hào)的所述經(jīng)調(diào)諧狀態(tài)包含實(shí)質(zhì)上調(diào)諧到所述諧振頻率或從所述諧振頻率實(shí)質(zhì)上解調(diào)諧到不同頻率。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中解調(diào)諧所述RF信號(hào)進(jìn)一步包含響應(yīng)于控制信號(hào)而調(diào)整所述解調(diào)諧電路的可變阻抗以使用不同于所述RF信號(hào)的諧振特性來修改所述RF 信號(hào)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述RF信號(hào)的所述經(jīng)調(diào)諧狀態(tài)包含實(shí)質(zhì)上調(diào)諧到所述諧振頻率、從所述諧振頻率實(shí)質(zhì)上解調(diào)諧到不同頻率，以及在所述經(jīng)修改RF信號(hào)的振幅實(shí)質(zhì)上小于所述RF信號(hào)的振幅的情況下進(jìn)行部分解調(diào)諧。
23.一種無線功率接收器，其包含用于在耦合模式區(qū)中在諧振頻率下耦合近場(chǎng)輻射以響應(yīng)于所述近場(chǎng)輻射而產(chǎn)生RF信號(hào)的裝置；用于使用解調(diào)諧電路來解調(diào)諧所述RF信號(hào)以將所述RF信號(hào)的頻率修改成不同于所述諧振頻率的頻率的裝置；用于產(chǎn)生電壓與通過所述解調(diào)諧電路的電流成比例的所調(diào)制信號(hào)的裝置；以及用于將所述所調(diào)制信號(hào)整流成接收信號(hào)的裝置，所述接收信號(hào)響應(yīng)于所述RF信號(hào)的經(jīng)調(diào)諧狀態(tài)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的無線功率接收器，其中所述RF信號(hào)的所述經(jīng)調(diào)諧狀態(tài)包含實(shí)質(zhì)上調(diào)諧到所述諧振頻率或從所述諧振頻率實(shí)質(zhì)上解調(diào)諧到不同頻率。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的無線功率接收器，其中解調(diào)諧所述RF信號(hào)進(jìn)一步包含用于響應(yīng)于控制信號(hào)而調(diào)整所述解調(diào)諧電路的可變阻抗以使用不同于所述RF信號(hào)的諧振特性來修改所述RF信號(hào)的裝置。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的無線功率接收器，其中所述RF信號(hào)的所述經(jīng)調(diào)諧狀態(tài)包含實(shí)質(zhì)上調(diào)諧到所述諧振頻率、從所述諧振頻率實(shí)質(zhì)上解調(diào)諧到不同頻率，以及在所述經(jīng)修改RF信號(hào)的振幅實(shí)質(zhì)上小于所述RF信號(hào)的振幅的情況下進(jìn)行部分解調(diào)諧。
27.一種無線功率接收器，其包含匹配電路，其用于可操作地耦合到接收天線，所述接收天線經(jīng)配置以用于在耦合模式區(qū)中與近場(chǎng)輻射耦合，所述匹配電路和所述接收天線用于響應(yīng)于所述近場(chǎng)輻射而在諧振頻率下產(chǎn)生RF信號(hào)；解調(diào)諧電路，其可操作地耦合到所述匹配電路，且經(jīng)配置以用于將所述無線功率接收器的調(diào)諧修改成不同于所述RF信號(hào)的所述諧振頻率的頻率；阻抗元件，其可操作地耦合于所述解調(diào)諧電路與接地之間，且經(jīng)配置以用于產(chǎn)生電壓與通過所述解調(diào)諧電路的電流成比例的所調(diào)制信號(hào)；以及信號(hào)提取器，其可操作地耦合到所述所調(diào)制信號(hào)，且經(jīng)配置以用于響應(yīng)于所述無線功率接收器的經(jīng)調(diào)諧狀態(tài)而將所述所調(diào)制信號(hào)整流成接收信號(hào)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的無線功率接收器，其中所述無線功率接收器的所述經(jīng)調(diào)諧狀態(tài)包含實(shí)質(zhì)上調(diào)諧到所述諧振頻率或從所述諧振頻率實(shí)質(zhì)上解調(diào)諧到不同頻率。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的無線功率接收器，其中所述解調(diào)諧電路進(jìn)一步包含可變阻抗裝置，所述可變阻抗裝置可操作地耦合于所述RF信號(hào)與所述阻抗元件之間，所述可變阻抗裝置包含響應(yīng)于控制信號(hào)的可變電阻以產(chǎn)生諧振特性不同于所述RF信號(hào)的經(jīng)修改RF信號(hào)。
30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的無線功率接收器，其中所述無線功率接收器的所述經(jīng)調(diào)諧狀態(tài)包含實(shí)質(zhì)上調(diào)諧到所述諧振頻率、從所述諧振頻率實(shí)質(zhì)上解調(diào)諧到不同頻率，以及在所述經(jīng)修改RF信號(hào)的振幅實(shí)質(zhì)上小于所述RF信號(hào)的振幅的情況下進(jìn)行部分解調(diào)諧。
全文摘要
本示范性實(shí)施例針對(duì)無線功率傳遞。具有接收天線(L2)的接收器(820)在耦合模式區(qū)中與近場(chǎng)輻射耦合。所述接收器響應(yīng)于所述近場(chǎng)輻射而在諧振頻率下產(chǎn)生RF信號(hào)。解調(diào)諧電路(860)響應(yīng)于控制信號(hào)而產(chǎn)生可變阻抗，以將所述RF信號(hào)修改成較小振幅或修改成不同諧振頻率。整流器(840)將所述經(jīng)修改RF信號(hào)轉(zhuǎn)換成DC信號(hào)。比較器(850)通過響應(yīng)于將所述DC信號(hào)與參考電壓(Vref)進(jìn)行比較而產(chǎn)生所述控制信號(hào)來建立反饋回路。所述解調(diào)諧電路可通過反饋而在數(shù)字模式中或在線性模式中操作。阻抗元件(R1)可耦合到所述解調(diào)諧電路以產(chǎn)生與通過所述解調(diào)諧電路的電流成比例的電壓。所述成比例電壓被整流成具有從發(fā)射器所發(fā)送的信息的接收信號(hào)(1430)。
文檔編號(hào)H02J5/00GK102498633SQ201080039222
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2010年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月2日
發(fā)明者保羅·梅內(nèi)戈利, 琳達(dá)·S·艾里什 申請(qǐng)人:高通股份有限公司