專利名稱：無(wú)線功率裝置的封裝和細(xì)節(jié)的制作方法
無(wú)線功率裝置的封裝和細(xì)節(jié)本申請(qǐng)案主張2008年3月5日申請(qǐng)的第61/034，116號(hào)臨時(shí)申請(qǐng)案的優(yōu)先權(quán)，所 述臨時(shí)申請(qǐng)案的整個(gè)內(nèi)容以引用的方式并入本文中。
背景技術(shù)：
日常生活中使用的電池加電電子裝置和小配件的數(shù)目正穩(wěn)定增長(zhǎng)。重要的此類裝 置包含 通信手持機(jī)移動(dòng)電話、無(wú)繩電話 信息娛樂(lè)音樂(lè)(MP3)播放器(diskman、ipod等)、移動(dòng)TV、便攜式音頻廣播接 收器 照片/視頻數(shù)碼/視頻相機(jī) 無(wú)線外圍設(shè)備藍(lán)牙手持機(jī)、無(wú)繩麥克風(fēng)等 時(shí)間和導(dǎo)航手表/計(jì)算機(jī)、GPS裝置· IT :PAD、膝上型計(jì)算機(jī)、無(wú)繩鍵盤和鼠標(biāo)等 家用電子鐘、溫度計(jì)、氣象站、袖珍計(jì)算器等 醫(yī)療助聽(tīng)器、心臟起搏器等 體育停表、雪崩信標(biāo)機(jī)、碼表、車燈、袖珍燈、脈搏監(jiān)視器等無(wú)線通信已帶來(lái)從通信電線的某種程度的解放。然而，對(duì)那些裝置再充電仍需要 電線。許多其它電子裝置使用非可再充電電池，其需要頻繁替換從而造成環(huán)境負(fù)擔(dān)。使情 況更糟糕的是，不存在真正的標(biāo)準(zhǔn)充電接口。許多不同的可再充電裝置需要其自身的壁式 充電器。電池技術(shù)已得到改進(jìn)，但平均來(lái)說(shuō)個(gè)人電子裝置(PED)由于附加特征和增加的使 用率而正變得對(duì)功率更加渴求(例如，具有集成的數(shù)碼相機(jī)、彩屏、游戲和MP3播放器的移 動(dòng)電話)，因此有效地導(dǎo)致縮短而不是延長(zhǎng)的自主時(shí)間。將功率送至便攜式裝置一直是試圖解決傳統(tǒng)充電挫折的一系列新近產(chǎn)品的關(guān)注 點(diǎn)。這包含手搖式充電器(wind-up charger)、鋅-空氣電源組(zinc-air power pack)、 USB充電器和多接頭通用充電器。這些形成利基市場(chǎng)(niche market)區(qū)段，但沒(méi)有一個(gè)獲 得普遍成功。我們先前的申請(qǐng)案和臨時(shí)申請(qǐng)案，包含(但不限于)2008年1月22日申請(qǐng)的標(biāo)題 為“無(wú)線設(shè)備和方法(Wireless Apparatus and Methods) ”的第12/018，069號(hào)美國(guó)專利申 請(qǐng)案(所述專利申請(qǐng)案的揭示內(nèi)容以引用的方式并入本文中)，描述無(wú)線功率傳送。發(fā)射和接收天線優(yōu)選為諧振天線，其實(shí)質(zhì)上在例如10%諧振、15%諧振或20%諧 振內(nèi)諧振。所述天線優(yōu)選為較小尺寸以允許其配合到其中天線的可用空間可能有限的移動(dòng) 手持式裝置中。一實(shí)施例描述一種針對(duì)正發(fā)射和接收的功率的針對(duì)特定特性和環(huán)境的高效 率天線。一個(gè)實(shí)施例通過(guò)將能量存儲(chǔ)在發(fā)射天線的近場(chǎng)中而不是將能量以行進(jìn)的電磁波 的形式發(fā)送到自由空間中而使用兩個(gè)天線之間的有效功率傳送。此實(shí)施例增加天線的質(zhì)量
5因數(shù)(Q)。這可減小輻射電阻(Rr)和損耗電阻(R1)0在一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)高Q天線經(jīng)放置以使得其類似于松散耦合的變壓器而起作 用，其中一個(gè)天線將功率感應(yīng)到另一天線中。所述天線優(yōu)選地具有大于1000的Q。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)案描述無(wú)線功率的使用和應(yīng)用。各方面包含無(wú)線天線的調(diào)諧和那些天線的封裝。


圖1展示用于無(wú)線控制的能量發(fā)射器的框圖2展示用于無(wú)線功率的能量接收器的框圖3展示一般能量中繼器、寄生天線和重發(fā)器；
圖4展示計(jì)算機(jī)的無(wú)線桌面；
圖5展示桌面裝置之間的共面磁場(chǎng)耦合；
圖6展示無(wú)線充電站中的無(wú)線裝置；
圖7展示無(wú)線充電站的第一實(shí)施例；
圖8說(shuō)明第一實(shí)施例的原理。
圖9展示根據(jù)第二實(shí)施例的無(wú)線充電站和便攜式裝置；
圖10展示無(wú)線充電站的第三實(shí)施例；
圖11和12展示無(wú)線功率橋；
圖14展示無(wú)線功率裝置中使用的天線；
圖13和15展示無(wú)線功率裝置的發(fā)射和接收子系統(tǒng)；
圖16-21展示改變天線的調(diào)諧的不同方式；
圖22展示電子電阻；
圖22A-22B展示天線環(huán)路中到封蓋或鍵盤部分中的集成；以及
圖23展示多接收器情境。
具體實(shí)施例方式人們通常只希望使用電子裝置而不希望擔(dān)心對(duì)其充電。對(duì)于大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，對(duì)電 池充電和替換電池已成為其日常事務(wù)中的另一零碎工作。人們需要記得更換其電池且還記得手邊要有正確的充電器。其需要釋放壁式插座 以供插入。放電的電池導(dǎo)致電話、鼠標(biāo)和鍵盤的不可靠性。為了對(duì)多個(gè)裝置充電，用戶攜帶 不同的充電器和電纜。發(fā)明者認(rèn)識(shí)到需要可作為標(biāo)準(zhǔn)普遍使用的可維持的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。對(duì)便攜式裝置加電 的通用標(biāo)準(zhǔn)可對(duì)消費(fèi)者以及對(duì)OEM均具有巨大益處，其中OEM可通過(guò)當(dāng)其銷售其產(chǎn)品時(shí)省 略充電器而降低價(jià)格。建立通用功率標(biāo)準(zhǔn)過(guò)去一直受到裝置連接器或充電觸點(diǎn)的機(jī)械學(xué)的部分約束。這 些機(jī)械學(xué)可在裝置間不同。不同的裝置還可能具有不同的功率要求。如本申請(qǐng)案界定的無(wú)線功率可回避這些問(wèn)題中的許多問(wèn)題。一實(shí)施例描述基于時(shí)變(AC)磁場(chǎng)的電感性耦合。無(wú)線功率避免了加電站與裝置之間的電線、連接器或觸點(diǎn)。另 一優(yōu)點(diǎn)在于，此系統(tǒng)提供密封(防水)的電子裝置。此解決方案可同時(shí)對(duì)所有具有不同功 率要求的多個(gè)裝置充電。無(wú)線功率技術(shù)可形成新的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)以使得人們擁有在共享位置中對(duì)其電子裝置 再充電的機(jī)會(huì)。一區(qū)內(nèi)的任何人均可再充電，而無(wú)需多個(gè)充電器。無(wú)線充電區(qū)可以在朋友 的住宅、咖啡館、餐廳、賓館或機(jī)場(chǎng)休息室中。不論人們?nèi)ツ睦铮渚鶎⒅榔淇蓪?duì)其所有裝 置再加電。一般無(wú)線能量源由以下子系統(tǒng)零件和功能組成，如圖1展示。電源100例如從壁 式插座接收功率源。這用于調(diào)制以指定RF頻率產(chǎn)生功率的RF電源110上的功率。匹配電 路120匹配對(duì)諧振天線130的RF輸出，以使阻抗失配最小化。天線可本身具有可控制發(fā)射 的特性的調(diào)諧140和定向控制150。控制系統(tǒng)160控制操作。無(wú)線接口 170可耦合無(wú)線功率。這些子系統(tǒng)中的每一者在本文中詳細(xì)描述。電源100可通常為高效率開(kāi)關(guān)模式電源以產(chǎn)生DC電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)RF功率級(jí)110。可 實(shí)現(xiàn)非常高的轉(zhuǎn)換效率(>95%)。依據(jù)應(yīng)用，可使用AC/DC轉(zhuǎn)換器或DC/DC轉(zhuǎn)換器(例 如，對(duì)于汽車應(yīng)用)。對(duì)于發(fā)射器的自身控制功能，還可使用恒定電壓但低瓦特?cái)?shù)，例如5v 或12V電源。在特殊解決方案/應(yīng)用中，電源可省略或可僅為整流器。自適應(yīng)系統(tǒng)可使用控制系統(tǒng)160自適應(yīng)地控制此電壓電平。RF電源110可以是使用由方波振蕩器驅(qū)動(dòng)的功率開(kāi)關(guān)(晶體管、FET等)的非線 性高效率功率級(jí)。對(duì)于以較高磁場(chǎng)強(qiáng)度操作的附近耦合系統(tǒng)，例如從晶體振蕩器產(chǎn)生的頻 率參考的使用可相對(duì)于頻率調(diào)整問(wèn)題為優(yōu)選的?？苫卺槍?duì)此類應(yīng)用的國(guó)際基準(zhǔn)將共同頻 率界定在例如眷 HF 帶中的 13. 56MHz (ISM 帶)· LF 帶中的大約 135kHz (ISM 帶)然而，頻率產(chǎn)生可考慮作為控制系統(tǒng)的一部分。對(duì)于在VLF/LF范圍內(nèi)操作的發(fā)射器，通常使用功率有效的半橋‘反相器’電路。此 級(jí)可通過(guò)具有矩形波形的低阻抗源(電壓源)來(lái)建模，但此波形或者可為任何其它種類的 波形。如矩形電壓波形產(chǎn)生的天線電流將由諧振天線電路平滑為正弦曲線。諧振電路可 本質(zhì)上抑制諧波放射。然而，在某些情況下(例如，具有緊密接近度耦合的接收器)，所負(fù)載的Q因數(shù)可變 得如此低而使得不存在顯著的波形整形效應(yīng)。此增加裝置的帶寬。然而，在此類情況下，將 預(yù)期較低的諧波輻射，因?yàn)榘l(fā)射器和接收器上的天線電流將降低到低電平(還部分地自身 補(bǔ)償)。在某種程度上說(shuō)，諧波輻射電位和波形整形效應(yīng)是相關(guān)的，使得諧波輻射可始終保 持低于任何不希望的放射限制。可經(jīng)由改變DC供電電源和/或信號(hào)(例如，方波)的工作循環(huán)從而驅(qū)動(dòng)‘反相器’ 來(lái)實(shí)現(xiàn)功率和效率控制。在一個(gè)實(shí)施例中，使用天線匹配系統(tǒng)。
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在另一實(shí)施例中，發(fā)射器中可不需要特定天線匹配電路。假定環(huán)路/線圈天線，使 用電容器作為反電抗器來(lái)補(bǔ)償環(huán)路/線圈的感抗可足以進(jìn)行補(bǔ)償。低阻抗RF電源的輸出 可直接連接到諧振振蕩電路(tank circuit)(串聯(lián)諧振電路)。為了保持高效率，這需要 RF功率級(jí)的源阻抗(電阻)顯著低于振蕩電路的諧振電阻，使得僅小百分比的所產(chǎn)生功率 在源電阻中耗散。源-諧振電阻比率可在某種程度上經(jīng)由天線設(shè)計(jì)參數(shù)(L/C比率)控制。所述系統(tǒng)還使用諧振天線130。在磁(電感性)耦合系統(tǒng)中，所述天線通常為多匝 環(huán)路(線圈)。在較高頻率下，可使用單匝環(huán)路。天線線圈可經(jīng)設(shè)計(jì)以承受當(dāng)發(fā)射器子系統(tǒng) 未負(fù)載時(shí)(例如，當(dāng)沒(méi)有接收器在范圍內(nèi)時(shí))產(chǎn)生的高電壓和電流。其必須提供盡可能高 的Q因數(shù)，因?yàn)榇薗因數(shù)將限制服務(wù)覆蓋和范圍的邊緣處的傳送效率。預(yù)期在實(shí)際系統(tǒng)實(shí)施方案中，高達(dá)300的Q因數(shù)在LF處可實(shí)現(xiàn)，且高達(dá)600的Q 因數(shù)在HF頻率范圍(13.6MHz)內(nèi)可實(shí)現(xiàn)。在非集成實(shí)驗(yàn)室樣本中，可能可實(shí)現(xiàn)兩倍高的Q 因數(shù)。銅管或鍍銀銅管可能是建置HF環(huán)路的適當(dāng)材料。在LF處，可使用薄的良好絕緣 電線或較厚的絞合線(利茲線)，這取決于目標(biāo)L/C比率和額定功率。在LF處，天線線圈可 提供用于匹配或調(diào)諧目的的分接頭。在HF處，特殊耦合環(huán)路/線圈(充當(dāng)升壓變壓器)的 使用可用于與天線的阻抗匹配并防止來(lái)自電路的負(fù)載效應(yīng)。假定固定和經(jīng)界定的操作頻率，例如晶體控制的頻率，諧振頻率天線的調(diào)諧可補(bǔ) 償由以下原因引起的去諧效應(yīng) 外來(lái)物體(LF處的金屬物體，以及HF處的金屬和電介質(zhì)物體) 緊密接近的去諧功率接收器，和/或 源阻抗的變化。調(diào)諧還可補(bǔ)償組件容限、老化等。在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)所界定程序由發(fā)射器的控制系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行調(diào)諧。約+/-10% 的分?jǐn)?shù)調(diào)諧范圍在大多數(shù)情境中可能是合乎需要的且也是足夠的。調(diào)諧可為電容性或電感性的或兩者。電容性調(diào)諧可通過(guò)使用例如由微型馬達(dá)/致 動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的機(jī)械可調(diào)諧電容器來(lái)實(shí)現(xiàn)。其可使用電可調(diào)諧電容器，所述電可調(diào)諧電容器使 用電介質(zhì)電容率調(diào)諧或使用電壓相依電容(例如，變?nèi)荻O管)來(lái)調(diào)諧。其可為電容器組 和電子或機(jī)械開(kāi)關(guān)(例如，RF中繼器)。變?nèi)荻O管調(diào)諧可限于高電壓下，且可使天線Q因數(shù)惡化并導(dǎo)致諧波。LF處的電感性調(diào)諧可經(jīng)由分接天線線圈并使用機(jī)械或電子開(kāi)關(guān)作為分接頭選擇 器來(lái)實(shí)現(xiàn)。使用由微型馬達(dá)/致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的可移動(dòng)鐵氧體磁芯的可調(diào)諧電感器或使用DC 電流偏置的電容率調(diào)諧可用于精細(xì)調(diào)諧。精細(xì)調(diào)諧的另一實(shí)施例可引入第二環(huán)路/線圈，且使用所謂的變感器原理通過(guò)形 狀或定向改變與主環(huán)路/線圈的耦合因數(shù)。另一實(shí)施例可以電子方式或某一其它方式改變鐵氧體磁芯與電感器之間的耦合， 而不物理地相對(duì)于鐵氧體磁芯移動(dòng)電感器。雖然物理移動(dòng)可能是改變耦合的一種方式，但 可使用磁場(chǎng)或某一其它調(diào)節(jié)耦合的方式。還可使用電子仿真電抗調(diào)諧。此仿真正和負(fù)電抗，因此減小和增加振蕩電路的諧
振頻率。
在某些應(yīng)用中，可能需要控制發(fā)射環(huán)路的定向以使到任意定位或定向的接收器的 能量傳送最大化。定向控制170可改變發(fā)射的物理或模擬定向?；蛘?，可產(chǎn)生具有正交極 化的兩個(gè)或三個(gè)磁場(chǎng)分量。場(chǎng)向量和旋轉(zhuǎn)，從而防止任何接收器定向和位置處的接收最小值?？刂葡到y(tǒng)160處置以下操作中的全部 天線調(diào)諧控制 功率和效率控制眷頻率產(chǎn)生 其它內(nèi)務(wù)處理功能(例如，系統(tǒng)校準(zhǔn)等) 輻射暴露控制在許多應(yīng)用中，接收器的位置和定向(耦合因數(shù))可改變。系統(tǒng)可因而適于不同情 境以便滿足每一接收器的功率要求并使總體系統(tǒng)效率最大化。在單一接收器系統(tǒng)中，發(fā)射 器和接收器兩者可獨(dú)立適應(yīng)，從而收斂最大傳送效率。一個(gè)實(shí)施例可在沒(méi)有來(lái)自接收器的 反饋信令的情況下操作以最佳地調(diào)節(jié)發(fā)射器參數(shù)。發(fā)射器控制系統(tǒng)可使用LC電路的本地 模型來(lái)模擬，且還可模擬或估計(jì)接收器電路的值。發(fā)射器控制系統(tǒng)可使用特定測(cè)量值(例 如，天線電流和電壓、輸入功率)和校準(zhǔn)例程來(lái)確定模型參數(shù)。所述模型可用于優(yōu)化傳送效 率且/或滿足接收器的某一最小功率要求。舉例來(lái)說(shuō)，通過(guò)感測(cè)發(fā)射天線中的電流流動(dòng)，所 述模型可確定關(guān)于接收系統(tǒng)的信息。多接收器情境強(qiáng)制實(shí)行較復(fù)雜的系統(tǒng)。一個(gè)解決方案可包含來(lái)自接收器的反饋信 令。所述系統(tǒng)還可控制輻射暴露。舉例來(lái)說(shuō)，所述系統(tǒng)可控制當(dāng)人正接近發(fā)射天線時(shí) 減少所發(fā)射功率?？商峁o(wú)線接口 170，例如用于·裝置檢測(cè)、識(shí)別、驗(yàn)證，或 功率發(fā)射器與功率接收器(裝置)之間的通信/信令能量接收裝置的檢測(cè)、識(shí)別和驗(yàn)證可用作例如RFID系統(tǒng)等遠(yuǎn)程感測(cè)系統(tǒng)的類似 物。通信可為雙向或單向的。能量源與吸能裝置之間的數(shù)據(jù)通信/信令可使用功率載體作為通信載體。較高的 Q因數(shù)信道將僅具有可用的有限帶寬，其又將限制調(diào)制指數(shù)和/或發(fā)射速度。另一信令替代方法可使用例如藍(lán)牙、Zigbee等在其它頻帶中操作的無(wú)線通信。許 多便攜式裝置已支持此類無(wú)線接口用于其自身的通信。在另一實(shí)施例中，除由便攜式裝置 用于通信外，這些接口還由能量傳送系統(tǒng)使用以用于反饋。接收器一般在圖2中展示且包含與圖1的發(fā)射器的那些零件類似的零件(以基本 上相反的次序)。明確地說(shuō)，接收器包含諧振天線210、調(diào)諧220、匹配240、整流器250、負(fù)載 260、控制系統(tǒng)270和無(wú)線接口 230。這些子系統(tǒng)中的每一者在本文中詳細(xì)描述。在磁/電感耦合系統(tǒng)中，天線210通常為電線的多匝環(huán)路。在LF處，磁性天線可 包含鐵磁或亞鐵磁磁芯，例如鐵氧體磁棒天線。在較高頻率(HF)下可使用多匝環(huán)路。天線 線圈應(yīng)承受當(dāng)接收器子系統(tǒng)在最高負(fù)載Q下操作或在發(fā)射器的緊密接近處時(shí)產(chǎn)生的高電 壓和電流。Q因數(shù)設(shè)定傳送效率，且較高的Q因數(shù)改進(jìn)了可接收功率的距離。接收天線的周圍的渦電流和電介質(zhì)損耗將使其Q因數(shù)惡化。在天線集成到裝置中的情況下尤其如此。高達(dá)150的Q因數(shù)在LF處可為典型的，且高達(dá)200的Q因數(shù)在HF頻率范圍 (13.6MHz)內(nèi)可為典型的。在非集成實(shí)驗(yàn)室樣本中，可能可實(shí)現(xiàn)兩倍高的Q因數(shù)?？扇缟衔拿枋鍪褂妙愃撇牧?。在LF處，天線線圈可提供用于匹配或調(diào)諧目的的分接頭。在HF處，特殊耦合環(huán)路 /線圈的使用可用于與天線的阻抗匹配。假定由能量發(fā)射器界定的固定操作頻率，天線的諧振頻率的調(diào)諧可補(bǔ)償由以下原 因引起的去諧效應(yīng) 外來(lái)物體(LF處的金屬物體，以及HF處的金屬和電介質(zhì)物體) 緊密接近的去諧功率接收器 負(fù)載阻抗的變化調(diào)諧還可補(bǔ)償組件容限、老化等。可根據(jù)所界定程序由接收器的控制系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行調(diào)諧。約+/-10%的分?jǐn)?shù)調(diào)諧范圍在大多數(shù)情境中可能是合乎需要的且也是足夠的。諧振天線可通過(guò)改變反電抗(電容)或天線系統(tǒng)的電感性部分的電抗而改變。電容性調(diào)諧可通過(guò)以下操作實(shí)現(xiàn) 機(jī)械可調(diào)諧電容器(由微型馬達(dá)/致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)) 電可調(diào)諧電容器(電介質(zhì)電容率調(diào)諧)，或通過(guò) 電容器組(庫(kù))和電子或機(jī)械開(kāi)關(guān)(RF中繼器)電感性調(diào)諧也可如上文例如通過(guò)分接天線線圈并使用機(jī)械或電子開(kāi)關(guān)(分接頭 選擇器)而使用。使用由微型馬達(dá)/致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的可移動(dòng)鐵氧體磁芯的可調(diào)諧電感器或使 用DC電流偏置的電容率調(diào)諧可用于精細(xì)調(diào)諧。也可如上文使用電子仿真電抗調(diào)諧。也可如上文使用匹配。在高耦合因數(shù)條件下，整流器/負(fù)載可以與發(fā)射器類似的方式插入到串聯(lián)振蕩電 路中。然而，在低耦合因數(shù)條件下，使到達(dá)負(fù)載中的功率最大化的最佳負(fù)載電阻接近接收器 的振蕩電路的諧振電阻。此值可能低至幾歐姆，這取決于振蕩電路的L/C比率。使用特殊 耦合環(huán)路和/或分接天線線圈和/或電容性分壓器的特殊匹配可用于變換整流器/負(fù)載強(qiáng) 加的阻抗。整流器250將感應(yīng)到接收器天線中的AC功率轉(zhuǎn)換為DC功率。整流器使用具有低 閾值電壓的例如二極管等電流整流電子組件，或同時(shí)切換到所接收AC的例如晶體管等電 子電路。整流器應(yīng)耗散盡可能少量的功率。因此，可使用適當(dāng)?shù)奶炀€匹配配置和負(fù)載阻抗 適應(yīng)，尤其在使用簡(jiǎn)單的二極管整流器的情況下。同步整流可能較復(fù)雜，但提供低功率耗散的可能性，尤其在低整流器輸入電壓、低 阻抗情況下。負(fù)載包含 消耗所傳送能量的目標(biāo)負(fù)載(例如，裝置的電池、裝置電路) 由能量接收器自身供給強(qiáng)加的負(fù)載(控制功能)
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負(fù)載阻抗適應(yīng)和負(fù)載功率控制，例如使用DC/DC轉(zhuǎn)換器，理想地具有最小功率 損耗。依據(jù)負(fù)載特性，此可充當(dāng)下降或上升轉(zhuǎn)換器。接收器的控制系統(tǒng)260實(shí)行 天線調(diào)諧控制 功率和效率控制 頻率產(chǎn)生，例如，如果負(fù)載需要不同于60Hz功率頻率的頻率，以及 其它內(nèi)務(wù)處理功能，例如系統(tǒng)校準(zhǔn)。在許多應(yīng)用中，接收器的位置和定向(耦合因數(shù))可改變。使接收器自動(dòng)適于不同 條件以便將到達(dá)負(fù)載中的功率控制和維持在所需水平并使接收器效率最大化可存在優(yōu)點(diǎn)。在單一接收器系統(tǒng)中，接收器可例如使用如上文描述的模型獨(dú)立于發(fā)射器而適 應(yīng)，所述模型使用特定測(cè)量值(例如，天線電流和電壓、輸入功率等)和校準(zhǔn)例程來(lái)確定模 型參數(shù)。基于此本地模型，接收器的參數(shù)可經(jīng)優(yōu)化以使傳送效率最大化并滿足接收器的功 率要求。如果存在多個(gè)接收器，那么可使用以上模型技術(shù)，或能量接收器和/或發(fā)射器可向 彼此反饋數(shù)據(jù)。此外，所述系統(tǒng)可例如通過(guò)當(dāng)人正接近寄生天線時(shí)減少其功率而實(shí)行輻射暴露控 制。與在發(fā)射器情況中一樣，無(wú)線接口 270可省略，或可用于裝置檢測(cè)、識(shí)別、驗(yàn)證，或功率 發(fā)射器與功率接收器之間的通信/信令。能量接收裝置的檢測(cè)、識(shí)別和驗(yàn)證可使用當(dāng)前RFID標(biāo)準(zhǔn)中的任一者類似于當(dāng)前 RFID系統(tǒng)而使用?？墒褂冕槍?duì)發(fā)射器描述的技術(shù)中的任一者，包含使用功率載體作為通信 載體，或使用例如藍(lán)牙、Zigbee等在其它ISM帶中操作的無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)。圖3說(shuō)明使用寄生天線在一區(qū)域中重發(fā)無(wú)線功率的能量中繼系統(tǒng)。一般無(wú)線能量中繼器使用以正重發(fā)的頻率諧振的諧振寄生天線310。調(diào)諧電路 320可由電容器和電感器形成。所述系統(tǒng)使用匹配330、整流器340和(任選地)負(fù)載?？?制系統(tǒng)350控制操作。此能量中繼器可用于擴(kuò)展無(wú)線能量傳送系統(tǒng)的覆蓋/范圍。其從能 量發(fā)射器接收能量并將所述能量中繼到能量接收器。所述能量中繼器還可視為局部放大場(chǎng) 強(qiáng)的寄生天線。在磁/電感耦合系統(tǒng)中，天線310通常為與電容器串聯(lián)的多匝環(huán)路(線圈)。在較 高頻率(HF)處，可使用單匝環(huán)路。天線線圈必須能夠承受當(dāng)能量中繼子系統(tǒng)未負(fù)載(無(wú)接 收器在范圍內(nèi))時(shí)和/或當(dāng)中繼器接近能量發(fā)射器時(shí)產(chǎn)生的高電壓和電流。其必須提供盡 可能高的Q因數(shù)，因?yàn)榇薗因數(shù)將限制擴(kuò)展的服務(wù)覆蓋和范圍的邊緣處的傳送效率。在LF處可實(shí)現(xiàn)高達(dá)300的Q因數(shù)，且在HF頻率范圍(13. 6MHz)內(nèi)可實(shí)現(xiàn)高達(dá)600 的Q因數(shù)。在非集成實(shí)驗(yàn)室樣本中，Q因數(shù)可加倍。建置寄生天線所需的材料和組件可與 能量發(fā)射器中使用的那些材料和組件相同或類似。寄生天線310可以與上文論述的方式類 似的方式進(jìn)行調(diào)諧。以類似方式，匹配330可使用上文描述的技術(shù)。整流器340用于提取例如由控制 系統(tǒng)和其它電路本地消耗的DC功率。這可使用與上文描述的結(jié)構(gòu)類似的結(jié)構(gòu)。控制系統(tǒng) 350可用于天線調(diào)諧控制和/或用于功率和效率控制。在一些應(yīng)用中，中繼器的位置和定向 (耦合因數(shù))可改變。這可指示中繼器應(yīng)自動(dòng)適于不同條件。在一實(shí)施例中，中繼器可使用上文描述的技術(shù)中的任一者獨(dú)立于能量發(fā)射器而適應(yīng)。還可使用無(wú)線接口(如上文描述)來(lái)檢測(cè)、識(shí)別和驗(yàn)證能量中繼器，以激活和減活 能量中繼器和/或發(fā)射關(guān)于能量中繼器的操作狀態(tài)的信息無(wú)線功率系統(tǒng)可用于提供如圖4所示的整個(gè)無(wú)線桌面IT環(huán)境。手持式通信終端 和IT外圍裝置經(jīng)由無(wú)線能量傳送從中央電源加電或再充電。用于無(wú)線能量傳送的優(yōu)選技 術(shù)是基于使用磁場(chǎng)天線的耦合磁共振，例如在LF或HF頻率范圍內(nèi)操作的環(huán)路或線圈。圖4展示使用具有屏幕400的個(gè)人計(jì)算機(jī)的無(wú)線桌面實(shí)施例。屏幕400具有底座 402，其中內(nèi)嵌有天線404。所述底座可為盤狀，且可內(nèi)嵌圓形線環(huán)天線以產(chǎn)生大體垂直的極 化磁場(chǎng)。具有無(wú)線功率功能的裝置可放置在桌面上且可從功率發(fā)射器單元接收功率。功率 發(fā)射器單元以及顯示器400利用AC功率(例如，110VAC)操作。這可用于對(duì)桌面裝置加電， 例如鍵盤410及其內(nèi)部天線412、具有天線422的鼠標(biāo)420，以及例如移動(dòng)電話、音樂(lè)播放 器、PDA等其它個(gè)人電子裝置。桌面上的這些項(xiàng)目的放置產(chǎn)生其內(nèi)部天線(例如，412、422) 與發(fā)射環(huán)路天線404的優(yōu)選共面定向。對(duì)于通常放置在再充電站上的例如無(wú)繩電話、數(shù)碼相機(jī)等其它裝置，無(wú)線功率接 收器及其天線可以是再充電站的一體部分(例如，430)。提供足夠空間以集成更多有效天線的功率接收裝置也可充當(dāng)放置在那些裝置附 近的其它低功率裝置的功率中繼器，如圖5所示。其它實(shí)施例可用于低功率便攜式電子裝置的無(wú)線加電或充電站的變型。具有便攜 式電子裝置(例如，無(wú)繩電話)的無(wú)線加電或充電站的實(shí)例展示于圖6和圖7中。此實(shí)施 例可將寄生天線內(nèi)嵌到充電底座中，所述充電底座將無(wú)線功率中繼到便攜式裝置710中的 內(nèi)部天線705。在此實(shí)施例中，內(nèi)部天線705為鐵氧體磁棒天線。由于裝置710及其內(nèi)部天 線705維持在相對(duì)于寄生天線700的指定位置，所以功率的中繼可調(diào)諧到準(zhǔn)確位置，且功率 傳送可因此非常有效。一實(shí)施例使用磁耦合諧振將功率從源傳送到接收器。與普通電感性耦合相比，松 散耦合的諧振環(huán)路/線圈天線(優(yōu)選具有高質(zhì)量因數(shù))用于能量傳送。操作頻率優(yōu)選在LF 或HF頻率范圍內(nèi)。在變型1中(圖7中描繪)，無(wú)線充電站699和便攜式裝置720兩者集成有諧振磁 性天線。充電站699優(yōu)選容納環(huán)路/線圈天線700，其有效利用站的插座中的空間，而便攜 式裝置使用集成的鐵氧體磁棒天線或具有適宜的形狀因數(shù)的另一環(huán)路/線圈結(jié)構(gòu)。無(wú)線充 電站天線700為次級(jí)天線，其從功率基站初級(jí)天線(例如，800)接收電能。此電能接著中繼 到便攜式裝置710的天線705，所述天線705為三級(jí)天線705。此原理在圖8中說(shuō)明。便攜式裝置710還可直接從功率基站800接收能量。集成在便攜式裝置710中的 天線705可能不如集成在充電站中的天線700有效。隨著初級(jí)天線800與次級(jí)天線700之 間的距離增加，可直接接收較少功率。次級(jí)天線本質(zhì)上局部放大充電站附近的磁場(chǎng)，從而增 加便攜式裝置中的接收天線的總體效率。因此，此實(shí)施例可用于增加無(wú)線加電和充電的距 離；然而，當(dāng)單元放置成足夠接近初級(jí)天線時(shí)，便攜式裝置也可直接從功率基站接收電能， 因此不需要特殊的充電站。此外，充電站與便攜式裝置之間的磁耦合可具有特殊優(yōu)點(diǎn)-如 上文所論述，其可避免污染和氧化且可用于便攜式裝置的多種不同設(shè)計(jì)。
另一實(shí)施例在圖9中展示。在此實(shí)施例中，由無(wú)線充電站接收的電能使用經(jīng)由觸 點(diǎn)900、902的導(dǎo)電耦合轉(zhuǎn)發(fā)到便攜式裝置。圖10中所示的另一實(shí)施例經(jīng)由有線連接例如在電線1010上直接從110/230V AC 源接收功率。然而，功率基于發(fā)射天線1020與接收天線1030之間的磁耦合諧振而轉(zhuǎn)發(fā)到 便攜式裝置。無(wú)線功率的另一應(yīng)用為無(wú)線功率橋，其認(rèn)識(shí)到在某些情形中，可便利地經(jīng)由墻壁 或窗戶發(fā)射功率。第一實(shí)施例可使用此裝置對(duì)膝上型PC或者在露臺(tái)或陽(yáng)臺(tái)(那里沒(méi)有AC插座)上 具有有限自主性的其它電池操作的裝置加電。安裝AC插座可能不是便利的，且唯一的替代 方法是延長(zhǎng)繩路。在此實(shí)例中，可使用無(wú)線解決方案，其可促進(jìn)經(jīng)由墻壁或窗戶傳送功率。 此無(wú)線功率傳送系統(tǒng)的室內(nèi)組件可保持永久安裝，且室外組件為可容易在運(yùn)輸袋中攜帶的 重量輕的附件或膝上型PC。另一實(shí)施例使用此系統(tǒng)以對(duì)安裝到住宅的外壁的傳感器(例如，防盜報(bào)警器系 統(tǒng))加電，在住宅的外壁處原本可能難以對(duì)那些裝置加電。無(wú)線功率橋可提供標(biāo)準(zhǔn)AC插座或DC電源出口(例如，12VDC)。無(wú)線功率橋的這 兩個(gè)變型分別在圖11和12中勾勒。發(fā)射子系統(tǒng)還可產(chǎn)生不可見(jiàn)的本地功率熱點(diǎn)，其使得 能夠容易使用兼容的接收裝置從壁的另一側(cè)接入電功率。無(wú)線功率橋是基于諧振發(fā)射天線與諧振接收天線之間的磁場(chǎng)電感性耦合。此使用 例如50Hz的非調(diào)制載波頻率，其對(duì)于經(jīng)由墻壁或窗戶的無(wú)線發(fā)射是適當(dāng)?shù)?。?yōu)選的頻率在 從20kHz到135kHz (VLF、LF)的范圍內(nèi)。另一實(shí)施例直接使用AC功率頻率(通常60Hz)進(jìn) 行無(wú)線能量傳送。一個(gè)實(shí)施例有效地經(jīng)由幾mm到40厘米的范圍內(nèi)的厚度(還依據(jù)天線的 尺寸)的非金屬壁傳送功率。這是通過(guò)使用具有高Q因數(shù)(通常> 200)的施加耦合諧振 的兩個(gè)諧振天線來(lái)實(shí)現(xiàn)。依據(jù)系統(tǒng)的尺寸設(shè)計(jì)和發(fā)射天線與接收天線的分離(發(fā)射距離)，系統(tǒng)可能夠傳 送高達(dá)100W或類似的功率。這可用于向具有類似功率消耗的例如膝上型計(jì)算機(jī)或其它裝 置供電。所述系統(tǒng)通常由以下組件組成·電源線，其用以連接到標(biāo)準(zhǔn)AC插座(例如，110VAC/60HZ或220VAC/50Hz)。 發(fā)射功率轉(zhuǎn)換器單元，其將電源AC電壓和頻率(例如，110VAC/60HZ或 220VAC/50Hz)轉(zhuǎn)換為可更適于經(jīng)由墻壁或窗戶無(wú)線發(fā)射的另一電壓并轉(zhuǎn)換為另一頻率 (通常> 50Hz)。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射功率轉(zhuǎn)換器單元使用標(biāo)準(zhǔn)60Hz頻率作為功率發(fā)射。 發(fā)射天線單元(平板)，其在操作頻率上諧振。 接收天線單元(平板)，其集成多匝環(huán)路(線圈)和電容器以實(shí)現(xiàn)所需操作頻率 下的諧振。 接收功率轉(zhuǎn)換器單元，其集成AC/DC或AC/AC頻率轉(zhuǎn)換器，所述頻率轉(zhuǎn)換器將用 于無(wú)線發(fā)射的頻率重新轉(zhuǎn)換為所需DC電壓或標(biāo)準(zhǔn)AC電源電壓和頻率。圖11展示用以經(jīng)由墻壁和經(jīng)由窗戶發(fā)射功率的布置。發(fā)射天線與接收天線之間 的距離可改變，因此改變耦合因數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)自動(dòng)適應(yīng)實(shí)際條件以便滿足 接收側(cè)的功率要求并使傳送效率最大化。
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此外，所述系統(tǒng)可提供自動(dòng)天線調(diào)諧以補(bǔ)償由環(huán)境或組件容限引起的去諧效應(yīng)。發(fā)射和接收天線可同軸對(duì)準(zhǔn)以獲得最大傳送效率?？墒褂媒ㄖ玫浇邮展β兽D(zhuǎn)換器 單元中的指示器(例如，較低功率LED)，其中LED在耦合改進(jìn)時(shí)較亮。此技術(shù)可用于找到接 收天線的最佳位置，從而產(chǎn)生最大傳送效率。圖13展示可與本申請(qǐng)案中描述的無(wú)線功率實(shí)施例中的任一者一起使用的發(fā)射子 系統(tǒng)的框圖。所述子系統(tǒng)包含發(fā)射功率轉(zhuǎn)換器單元1300，以及發(fā)射天線單元1310。發(fā)射功率轉(zhuǎn)換器單元1300具有若干子單元。整流器和濾波器組合件1320產(chǎn)生由 隨后級(jí)使用的原始DC電壓。此可由DC/DC轉(zhuǎn)換器1330使用，所述DC/DC轉(zhuǎn)換器1330提供 最終饋送到發(fā)射天線單元1310的功率。輔助DC/DC轉(zhuǎn)換器1340可用于向頻率產(chǎn)生和控制 子單元供應(yīng)功率。還可對(duì)調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)1350加電，以便維持精確的諧振，從而使天線電流最大 化。天線電流感測(cè)1360可類似地基于來(lái)自轉(zhuǎn)換器的功率依據(jù)量值和相位測(cè)量天線電流。頻率產(chǎn)生和控制子單元1370實(shí)行許多不同的功能，包含-產(chǎn)生用于無(wú)線功率發(fā)射的頻率，驅(qū)動(dòng)功率級(jí)，例如半橋反相器1380，-自動(dòng)控制發(fā)射子系統(tǒng)的功能(如本文所描述)以控制無(wú)線功率橋的功率和效率。_控制用于發(fā)射子系統(tǒng)的手動(dòng)控制的人接口，此可包含例如激活/減活、功率控制寸。無(wú)線功率橋可經(jīng)配置以傳送達(dá)100W的功率，且可使用具有與用于為例如膝上型 計(jì)算機(jī)或其它類似功率裝置供電的外部電源的形狀因數(shù)和外觀類似的形狀因數(shù)和外觀的 發(fā)射功率轉(zhuǎn)換器單元。整流器和濾波器子單元1320可包含由頻率產(chǎn)生和控制子單元經(jīng)由控制接口 A控 制的功能。通常，DC/DC轉(zhuǎn)換器1330是下降轉(zhuǎn)換器，其提供低于其輸入電壓的輸出DC電壓。 一般來(lái)說(shuō)，由DC/DC轉(zhuǎn)換器1330產(chǎn)生的輸出電壓是可變的，且由頻率產(chǎn)生和控制子單元經(jīng) 由用于功率控制的控制接口 B控制并實(shí)現(xiàn)最大能量傳送效率。在一個(gè)實(shí)施例中，此DC/DC轉(zhuǎn)換器可省略，在所述情況下功率級(jí)(半橋反相器)直 接由整流器和濾波器子單元供電。在一個(gè)實(shí)施例中，可使用開(kāi)關(guān)電源。輔助DC/DC轉(zhuǎn)換器子單元1340提供固定DC輸出電壓以對(duì)頻率產(chǎn)生和控制子單元 1370以及其它經(jīng)加電單元供電。產(chǎn)生用于無(wú)線功率發(fā)射的功率載波的功率級(jí)優(yōu)選為使用呈‘推挽’配置的兩個(gè)電 子功率開(kāi)關(guān)(例如，F(xiàn)ET或晶體管)的半橋反相器1380。功率級(jí)由頻率產(chǎn)生和控制子單元 經(jīng)由控制接口 B驅(qū)動(dòng)和控制。通過(guò)修改功率級(jí)的DC電源電壓以及由頻率產(chǎn)生和控制子單 元產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)波形的工作循環(huán)/脈沖寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)功率和傳送效率控制。在其中DC/DC轉(zhuǎn)換器提供固定DC輸出電壓的一個(gè)實(shí)施例中，功率和傳送效率僅由 開(kāi)關(guān)波形的工作循環(huán)控制。在其中標(biāo)準(zhǔn)AC電源頻率直接用于無(wú)線功率發(fā)射的另一實(shí)施例中，功率級(jí)由通過(guò) 頻率產(chǎn)生和控制子單元控制的相位受控調(diào)制器形成。調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)1350可用于調(diào)節(jié)參數(shù)以維持天線在諧振下操作。在一個(gè)實(shí)施例中，可使 用固定且晶體穩(wěn)定的發(fā)射頻率。這可輔助頻率調(diào)整問(wèn)題以減小對(duì)其它系統(tǒng)的有害電磁干擾 的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于需要最大發(fā)射范圍和效率因此以高‘負(fù)載Q因數(shù)’操作的所有應(yīng)用尤其如此。
調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)還可補(bǔ)償由發(fā)射天線附近的接收子系統(tǒng)和/或外來(lái)物體以及由功率級(jí) 的源阻抗中的電抗性分量引起的可能的去諧效應(yīng)。調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)還可補(bǔ)償發(fā)射天線單元及其饋電電纜的組件的容限(老化)。調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)還可由頻率產(chǎn)生和控制子單元經(jīng)由控制接口 C控制。某些實(shí)施例可僅需要有限發(fā)射范圍(例如，發(fā)射天線與接收天線之間的高耦合因 數(shù))。在所述情況下，可不需要調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)。天線電流感測(cè)由頻率產(chǎn)生和控制子單元使用以依據(jù)量值和相位測(cè)量天線電流 (感測(cè)接口 D)。電流感測(cè)應(yīng)以不會(huì)使天線系統(tǒng)的Q因數(shù)惡化的方式完成。在一個(gè)實(shí)施例中， 使用接收裝置上的電壓傳感器，其將接收信息饋送到發(fā)射器。自適應(yīng)功率發(fā)射器逐步斜升 功率并感測(cè)所激勵(lì)的功率電平。頻率產(chǎn)生和控制子單元產(chǎn)生用以驅(qū)動(dòng)形成功率級(jí)的半橋反相器的頻率和開(kāi)關(guān)波 形。所述子單元還使用天線電流感測(cè)來(lái)測(cè)量發(fā)射天線電流，并調(diào)節(jié)發(fā)射功率轉(zhuǎn)換器的操作 參數(shù)以滿足接收器的功率要求(在指定限度內(nèi))。以此方式，功率轉(zhuǎn)換器可實(shí)現(xiàn)最大能量傳 送效率。在一個(gè)實(shí)施例中，可根據(jù)我們?cè)?009年2月26日申請(qǐng)的第12/394，033號(hào)共同待 決申請(qǐng)案中描述的技術(shù)實(shí)行最大操作，所述申請(qǐng)案的整個(gè)揭示內(nèi)容以引用的方式并入本文 中。在一個(gè)實(shí)施例中，頻率產(chǎn)生和控制子單元不與接收子系統(tǒng)的其它實(shí)體通信。兩個(gè) 子系統(tǒng)獨(dú)立地起作用以確定如何滿足連接到接收子系統(tǒng)的外部負(fù)載的功率要求，以用在最 大能量傳送效率處收斂的方式優(yōu)化發(fā)射和接收兩側(cè)上的操作參數(shù)。頻率和控制子單元1370還可包含用于激活/減活發(fā)射功率轉(zhuǎn)換器單元并手動(dòng)修 改參數(shù)的用戶接口。發(fā)射天線單元1310為純無(wú)源裝置，其由發(fā)射功率轉(zhuǎn)換器單元經(jīng)由天線饋電電纜 1309饋電。電纜1309可為通常Im的長(zhǎng)度，且可具有一質(zhì)量并具有與標(biāo)準(zhǔn)雙線AC電纜的額 定電壓類似的額定電壓。發(fā)射天線單元包含多匝環(huán)路(線圈)和高電壓電容器，從而形成串聯(lián)振蕩電路的 主要部分。多匝環(huán)路由良好絕緣的銅線制成，所述銅線經(jīng)設(shè)定以承受可能在最差情況下發(fā) 生的天線電壓。在典型的設(shè)計(jì)中，r.m. s.電壓可高于1000V，這取決于系統(tǒng)實(shí)際額定功率和 指定的最大發(fā)射距離。假定20kHz與135kHz之間的范圍內(nèi)的操作頻率，優(yōu)選地可使用例如利茲線等適當(dāng) 絞合線來(lái)減小來(lái)自集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)的渦電流損耗并使未負(fù)載Q因數(shù)最大化。在典型的設(shè)計(jì)中，電容器應(yīng)經(jīng)定尺寸以承受> 1000V的r.m.s.電壓，這取決于系 統(tǒng)的實(shí)際額定功率、電路的實(shí)際Q因數(shù)，和指定的最大發(fā)射距離。平板發(fā)射天線單元的典型布局展示于圖14中。天線1400由線圈部分1405和高 電壓電容器1410形成。高電壓電容器1410安裝在環(huán)路的內(nèi)部以節(jié)省空間并提供針對(duì)給定 外部輪廓形狀因數(shù)的最大環(huán)路尺寸。由于HV電容器集成到天線單元中，所以由于以高Q因 數(shù)(高負(fù)載Q)諧振產(chǎn)生的高電壓保持在其內(nèi)部，且不出現(xiàn)在饋電電纜上也不出現(xiàn)在發(fā)射功 率轉(zhuǎn)換器單元中。這因此簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)并放松某些要求。發(fā)射天線單元100可提供特殊夾具，其簡(jiǎn)化平板天線到墻壁或窗戶的永久安裝或 臨時(shí)懸置。圖14展示吸盤1420和懸置把手1422。
接收子系統(tǒng)展示于圖15中。與發(fā)射子系統(tǒng)中一樣，接收子系統(tǒng)由接收天線單元和 接收功率轉(zhuǎn)換器單元1510形成。這些單元中的許多單元非常類似于那些上文論述的單元。接收天線單元1500可與發(fā)射天線單元1310相同。在另一實(shí)施例中，接收天線的 尺寸設(shè)計(jì)可在形狀因數(shù)、組成和電特性方面不同，以便適合此裝置。接收天線單元經(jīng)由天線饋電電纜1501 (類似于電纜1309)對(duì)接收功率轉(zhuǎn)換器單元 饋電。接收功率轉(zhuǎn)換器單元1510可包含以下各項(xiàng)中的任一者或全部天線電流感測(cè) 1520 ；調(diào)諧和匹配網(wǎng)絡(luò)1530，其用以通過(guò)使天線電流最大化而維持接收天線的精確諧振， 并將整流器與接收天線匹配；整流器1540，其產(chǎn)生隨后的級(jí)所需的原始DC電壓。DC/DC或DC/AC轉(zhuǎn)換器1550可用于分別產(chǎn)生DC或標(biāo)準(zhǔn)AC電源輸出，其中電壓和 電流滿足連接到接收子系統(tǒng)的外部負(fù)載1599的要求。其還可包含輔助DC/DC轉(zhuǎn)換器1555 以對(duì)頻率產(chǎn)生和控制子單元以及其它功率消耗單元供電。電壓感測(cè)1560和電流感測(cè)1565可用于測(cè)量進(jìn)入外部負(fù)載1599中的輸出電壓和 輸出電流。與發(fā)射單元中一樣，存在頻率產(chǎn)生和控制子單元1570，其自動(dòng)控制發(fā)射子系統(tǒng)的 所有相關(guān)功能和參數(shù)以控制無(wú)線功率橋的功率和效率。這還可包含(例如)用戶接口，其 經(jīng)由人接口控制設(shè)置的手動(dòng)控制和修改。這可包含激活/減活、額定功率、額定電壓和電流寸。單元1570還可產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)AC電源頻率，如針對(duì)外部負(fù)載所指定。假定無(wú)線功率橋經(jīng)尺寸設(shè)計(jì)以傳送達(dá)100W的功率，接收功率轉(zhuǎn)換器單元可能通 常具有與用于為例如膝上型計(jì)算機(jī)或其它具有類似額定功率的器具供電的外部電源的形 狀因數(shù)和外觀類似的形狀因數(shù)和外觀。天線電流感測(cè)由頻率產(chǎn)生和控制子單元使用以經(jīng)由感測(cè)接口 D測(cè)量接收天線電 流。電流感測(cè)優(yōu)選地不應(yīng)使天線系統(tǒng)的Q因數(shù)惡化。調(diào)諧和匹配網(wǎng)絡(luò)通常用于確保接收天線在諧振下操作且整流器的輸入阻抗與接 收天線最佳匹配。對(duì)于需要最大發(fā)射范圍和效率的所有應(yīng)用尤其如此。調(diào)諧和匹配網(wǎng)絡(luò)如上所述補(bǔ)償由發(fā)射子系統(tǒng)和/或接收天線附近的外來(lái)物體以 及由整流器的負(fù)載阻抗引起的可能的去諧效應(yīng)。其補(bǔ)償接收天線單元及其饋電電纜的組件 的容限(老化)。調(diào)諧和匹配網(wǎng)絡(luò)由頻率產(chǎn)生和控制子單元經(jīng)由控制接口 C控制且還可由其重新 配置。無(wú)線功率橋的一個(gè)實(shí)施例僅需要有限的發(fā)射范圍，例如針對(duì)發(fā)射天線與接收天線 之間的高耦合因數(shù)原本將發(fā)生的情況。在此情況下，可省略調(diào)諧和匹配網(wǎng)絡(luò)。整流器對(duì)引入到接收天線中的AC電壓進(jìn)行整流和濾波，從而向隨后的級(jí)提供原 始DC饋送。整流器和濾波器子單元可包含由頻率產(chǎn)生和控制子單元經(jīng)由控制接口 A(如上 所述)控制的功能。DC/DC或DC/AC轉(zhuǎn)換器可依據(jù)應(yīng)用而為下降或上升轉(zhuǎn)換器，從而提供滿足連接到 接收子系統(tǒng)的外部負(fù)載的要求的輸出電壓和電流。一般來(lái)說(shuō)，由DC/DC或DC/AC轉(zhuǎn)換器產(chǎn) 生的輸出電壓或電流是可變的，且由頻率產(chǎn)生和控制子單元經(jīng)由控制接口 B控制。在一個(gè)
16實(shí)施例中，此轉(zhuǎn)換器可省略，且外部負(fù)載接著直接由整流器饋送。在其中標(biāo)準(zhǔn)AC干線頻率直接用于無(wú)線功率發(fā)射的一實(shí)施例中，DC/DC或DC/AC轉(zhuǎn) 換器可例如由控制進(jìn)入外部負(fù)載中的輸出電壓和電流的相位受控調(diào)制器替代。輔助DC/DC轉(zhuǎn)換器子單元提供固定DC輸出電壓以為頻率產(chǎn)生和控制子單元供電。頻率產(chǎn)生和控制子單元自動(dòng)控制接收子系統(tǒng)的所有相關(guān)功能和參數(shù)以滿足外部 負(fù)載的電壓和電流要求并使能量傳送效率最大化。如果需要，其產(chǎn)生外部負(fù)載所需的標(biāo)準(zhǔn) AC頻率并將此頻率經(jīng)由控制接口 A饋送到DC/AC轉(zhuǎn)換器子單元。另外，此借助天線電流感測(cè)來(lái)測(cè)量天線電流，并分別借助電壓和電流感測(cè)來(lái)測(cè)量 DC或AC輸出電壓和電流。這些測(cè)量可用于計(jì)算和/或調(diào)節(jié)接收功率轉(zhuǎn)換器單元的相關(guān)操 作參數(shù)和配置以便滿足接收器的功率要求(在指定限度內(nèi))并使能量傳送效率最大化。接收子系統(tǒng)獨(dú)立于發(fā)射子系統(tǒng)起作用以滿足外部負(fù)載的要求，同時(shí)優(yōu)化接收操作 參數(shù)以使傳送效率最大化。 頻率和控制子單元還可提供人接口，其用于激活/減活接收功率轉(zhuǎn)換器單元并手 動(dòng)修改參數(shù)或配置。當(dāng)使用在能量發(fā)射器和能量接收器兩者中均具有最高可能質(zhì)量因數(shù)的諧振天線 電路時(shí)，基于磁耦合諧振的有效無(wú)線能量傳送可能更有效。高Q因數(shù)結(jié)合大約幾瓦特的能量傳送意味著LC振蕩電路中的高無(wú)功功率，因?yàn)镼 因數(shù)可表達(dá)為
P等式5-1 β =
P
reed高無(wú)功功率意味著天線電感器及其反電抗器/電容器之上/穿過(guò)其中的高AC電 壓/電流。天線可依據(jù)應(yīng)用具有不同設(shè)計(jì)。在LF處，典型的解決方案可以是多匝線環(huán)路或線 圈。高Q線圈可以不同方式中的一者獲得。一種方式是為線圈使用薄銅線和大量匝。另一 方法可以是使用具有較少數(shù)目的匝的較厚的適當(dāng)絞合線(利茲線)。利茲線由具有針對(duì)操 作頻率最佳的直徑的個(gè)別絕緣繩股形成。另一方式是使用適當(dāng)鐵氧體磁芯和具有較少數(shù)目 的匝的利茲線。薄/較大數(shù)目的匝技術(shù)可提供高阻抗線圈。這意味著高電抗和相對(duì)高損耗串聯(lián)電 阻。此比線圈的電抗的量值低Q倍，其中Q表示通?？烧J(rèn)為是振蕩電路的總體Q因數(shù)的線 圈的Q因數(shù)。利茲線方法2可導(dǎo)致較低阻抗線圈的解決方案。這意味著較低電抗和相對(duì)低損耗 串聯(lián)電阻，例如比線圈的電抗的量值低Q倍。鐵氧體方法可產(chǎn)生高磁場(chǎng)強(qiáng)度(飽和)并由于磁芯材料中的滯后損耗而導(dǎo)致低線 圈Q因數(shù)。假定相等的Q，薄線/大量匝方法可提供諧振下的較高電壓。這又提供尤其相對(duì)于 所使用的較薄線的起弧/放電的較高風(fēng)險(xiǎn)。利茲線可提供較高功率傳送能力的解決方案。 另一方面，如果目標(biāo)是獲得過(guò)低的阻抗，那么找到具有足夠低的等效串聯(lián)電阻且可支持高 電流(尤其在空間約束下)的電容器可能變得更困難。天線還必須與功率級(jí)匹配。通過(guò)使用由具有半橋反相器和串聯(lián)振蕩電路的電壓源形成的低阻抗輸出功率級(jí)來(lái)獲得相對(duì)簡(jiǎn)單且穩(wěn)定的發(fā)射器解決方案。高效率將要求此振蕩 電路具有比功率級(jí)的源電阻高的串聯(lián)諧振電阻。對(duì)于HF (例如，在13. 6MHz下)，可作出類似考慮從而產(chǎn)生類似結(jié)論。然而，所需的 匝數(shù)通常將在HF下較低，且實(shí)際上，將需要厚得多的電線和更大的線間距以減輕集膚效應(yīng) 和鄰近效應(yīng)。針對(duì)IMHz以上的頻率優(yōu)化的利茲線并未市售且可能由于其它設(shè)計(jì)約束而不 太有用。經(jīng)常忽略的使Q因數(shù)降級(jí)的另一效應(yīng)是天線的周圍的有損耗材料中的能量吸收。 由天線產(chǎn)生的磁場(chǎng)和電場(chǎng)可導(dǎo)致不完全導(dǎo)電材料中的渦電流損耗、磁性材料中的磁極化滯 后損耗以及電介質(zhì)材料中的電極化損耗在LF處，電介質(zhì)損耗通?？珊雎?。Q因數(shù)降級(jí)主要是因?yàn)榉謩e在導(dǎo)電和磁性材料 中的渦電流損耗和滯后損耗。在HF處，渦電流損耗和電介質(zhì)損耗是造成Q因數(shù)降級(jí)的主要原因。在無(wú)線功率的許多應(yīng)用中，磁性天線的周圍區(qū)域被電介質(zhì)材料支配。在此環(huán)境中， 產(chǎn)生較高電流(磁場(chǎng))但較低電壓(電場(chǎng))的低阻抗天線通常性能較好。如果天線必須集成到裝置中(例如，集成到PC屏幕的基底中)，那么Q降級(jí)的此方 面尤其重要。概括來(lái)說(shuō)，當(dāng)設(shè)計(jì)高Q發(fā)射天線時(shí)可考慮以下方面為了獲得最低電阻下的最大電感(最高Q因數(shù))，繞組應(yīng)盡可能密集，意味著繞組 的橫截面面積必須盡可能低。然而，這與集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)以及必須保持所得高電壓的 線絕緣和功率耗散(例如，銅損耗)所需的體積對(duì)立。以上考慮展示，實(shí)際設(shè)計(jì)需要考慮影響發(fā)射天線的效率的所有設(shè)計(jì)約束(體積、 形狀因數(shù)、成本、額定功率、無(wú)源和有源電子組件的特性和可用性，以及集成方面)的詳盡 分析、復(fù)雜的折衷和優(yōu)化。在大多數(shù)無(wú)線功率應(yīng)用中，能量接收器的尺寸限于小裝置。此外，在電子裝置中啟 用無(wú)線功率所需的額外成本理想地不應(yīng)顯著增加總體制造成本。小裝置的接收器中待處置 的功率將通常不超過(guò)1-2瓦特。在LF處，可使用由非常薄的良好絕緣線或適當(dāng)利茲線制成的環(huán)形線圈。然而，有 效環(huán)路面積顯著影響能量接收器的性能。因此，應(yīng)獲得盡可能大的有效環(huán)路面積。多匝環(huán) 路理想地應(yīng)完全包圍裝置的周長(zhǎng)。然而，可能預(yù)期歸因于裝置的所有導(dǎo)電部分中的渦電流損耗的嚴(yán)重Q降級(jí)，因?yàn)?整個(gè)電子裝置在環(huán)路內(nèi)部(其中磁場(chǎng)最高)。避免此系統(tǒng)的金屬外殼有許多原因。高磁場(chǎng) 強(qiáng)度還可能需要特殊措施來(lái)避免進(jìn)入電子裝置中的干擾。在一些實(shí)施例中，可折疊的環(huán)形天線將是優(yōu)選的。然而，裝置的增加的機(jī)械復(fù)雜性 和制造成本可能限制其應(yīng)用。鐵氧體天線和其它磁可穿透材料可尤其引起關(guān)注，因?yàn)槠淙斯さ卦黾泳€圈的有效 面積且額外將磁場(chǎng)線集中到鐵氧體磁芯中。可在135kHz下且針對(duì)IW的功率以適當(dāng)?shù)蔫F氧 體材料實(shí)現(xiàn)達(dá)100的Q因數(shù)。然而，為了實(shí)現(xiàn)與包圍裝置最大周長(zhǎng)的線結(jié)構(gòu)相當(dāng)?shù)挠行?積，鐵氧體磁棒天線必須相對(duì)長(zhǎng)，因此變得體積龐大且還較重。還可使用以上方法的組合。舉例來(lái)說(shuō)，天線可使用鐵氧體背襯上的扁平盤狀多匝
18環(huán)路。此鐵氧體襯底可能為幾mm厚。然而，鐵氧體背襯可能損害天線的有效面積?；诖篷詈现C振的有效無(wú)線能量傳送使用在能量發(fā)射器和能量接收器兩者中均 具有高質(zhì)量因數(shù)的諧振天線電路。高Q因數(shù)意味著低帶寬，因此意味著對(duì)由于制造容限、老化、環(huán)境效應(yīng)(溫度、與圍 繞LC電路的磁場(chǎng)或電場(chǎng)交互的外來(lái)物體、非線性和記憶效應(yīng)，例如結(jié)合可穿透磁性材料的 使用)引起的L和C值的變化的極少容限。因此，在實(shí)際高Q設(shè)計(jì)中，重新調(diào)節(jié)諧振頻率的調(diào)諧可有助于保持高Q?？勺詣?dòng)調(diào) 諧的諧振天線系統(tǒng)可使用可調(diào)諧電容器和/或可調(diào)諧電感，例如電可調(diào)諧電抗器。兩者均 必須能夠承受高電壓或高電流，且由不削弱天線的Q因數(shù)的材料制成。電容性調(diào)諧可使用一組電容器(例如，電容器組)，其與可斷開(kāi)或閉合以調(diào)節(jié)有效 電容的RF開(kāi)關(guān)串聯(lián)或并聯(lián)布置。此方法在LF處(其中機(jī)械可變電容器變得體積較龐大) 尤其有用。圖16展示串聯(lián)諧振發(fā)射器電路的一實(shí)施例，所述串聯(lián)諧振發(fā)射器電路具有并聯(lián) 布置但與主要電容器1610串聯(lián)的調(diào)諧電容器組1600。例如FET等中繼器或雙極半導(dǎo)體可 用作開(kāi)關(guān)元件1602以添加或移除個(gè)別電容器1604。較高Q電路可要求電容器組中增加數(shù)目的調(diào)諧電容器和調(diào)諧開(kāi)關(guān)以提供精細(xì)調(diào) 諧能力，同時(shí)維持所需的調(diào)諧范圍。此外，隨著LC振蕩電路的Q增加，電容器組所支持的電 壓增加。調(diào)諧電容器和調(diào)諧開(kāi)關(guān)優(yōu)選地針對(duì)較高電壓為額定的。此外，因?yàn)殡娙萜鹘M與天線 電路串聯(lián)，所以調(diào)諧電容器和調(diào)諧開(kāi)關(guān)必須依據(jù)調(diào)諧范圍而支持高電流和相對(duì)高的電壓。電容器組調(diào)諧可與連續(xù)可調(diào)諧電抗1620組合以用于精細(xì)調(diào)諧。在HF處，可以具有較小值的調(diào)諧電容器與主要電容器并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)諧，如圖17所 示。一實(shí)施例可使用由微型致動(dòng)器1704驅(qū)動(dòng)的機(jī)械可變電容器1702。HF和LF處的電容調(diào)諧的替代方法是使用如圖18所示的可變電感器。這可通過(guò)以 下部件實(shí)現(xiàn) 形成分接頭選擇器的分接天線線圈和機(jī)電或電子開(kāi)關(guān)，·由微型致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的機(jī)械可調(diào)節(jié)鐵氧體磁芯， 使用DC偏置電流的鐵氧體磁芯的可穿透性調(diào)諧使用DC偏置電壓的電容器的電容率調(diào)諧(其可視為可穿透性調(diào)諧的物理二重性) 也可為HF和LF兩者的選項(xiàng)。精細(xì)調(diào)諧的另一方法是引入第二環(huán)路/線圈，并通過(guò)使用變感器原理改變其形狀 或定向而改變到主環(huán)路/線圈的耦合因數(shù)。圖19說(shuō)明可考慮用于精細(xì)調(diào)諧(例如，結(jié)合用于粗略調(diào)諧的電容器組)的又一方 法。此純電子方法避免任何可調(diào)諧電抗分量。替代地，其通過(guò)增加功率級(jí)(例如，半橋反相 器)的輸出電壓而補(bǔ)償非諧振條件下的天線電流下降。功率級(jí)可視為以可調(diào)諧源電抗仿真恒定電壓源的輸出處產(chǎn)生的電壓?？尚枰鄬?duì)高的輸出電壓以便提供有用的調(diào)諧范圍，因此對(duì)功率級(jí)的電子開(kāi)關(guān)元 件設(shè)定更嚴(yán)格的要求(如果要保持效率的話)。精細(xì)調(diào)諧控制環(huán)路感測(cè)天線電流并控制輸出電壓以使得產(chǎn)生所需天線電流。相對(duì)于發(fā)射天線描述的一般原理、方法、考慮和結(jié)論也適用于接收天線的調(diào)諧問(wèn)題。然而，在接收器應(yīng)用中，空間和成本約束通常比發(fā)射器中嚴(yán)格得多，尤其關(guān)于在小便攜 式裝置中的集成。另一方面，可預(yù)期相對(duì)于天線電壓和電流的放松的要求，因?yàn)樾〗邮仗炀€ 通常將針對(duì)較低功率額定，且提供比發(fā)射天線低的Q因數(shù)。如LF處通常使用的電容器組調(diào)諧可能相對(duì)于空間約束不太有利。在HF處，可以如圖17中與主要電容器并聯(lián)的具有小電容的可調(diào)諧電容器來(lái)實(shí)現(xiàn) 調(diào)諧。其實(shí)現(xiàn)方式可以是由微型致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的機(jī)械可變電容器。使用DC偏置電壓的電容率可調(diào)諧電容器可用于LF和HF。一實(shí)施例可使用圖20中展示的類型的可變電感器。這可使用分接天線線圈2000 和電容器2010。機(jī)電或電子開(kāi)關(guān)形成用于粗略調(diào)諧的分接頭選擇器2030。機(jī)械可調(diào)節(jié)鐵 氧體磁芯2040由微型致動(dòng)器2050驅(qū)動(dòng)。另一實(shí)施例可使用利用用于精細(xì)調(diào)諧的DC偏置電流的鐵氧體磁芯的可穿透性調(diào) 諧。圖21A和21B所示的另一實(shí)施例可使用由微型致動(dòng)器2105驅(qū)動(dòng)的滑動(dòng)到不同位 置的機(jī)械可移動(dòng)線圈2100改變天線的電感。鐵氧體上的線圈的位置設(shè)定其電感。鐵氧體磁棒天線的機(jī)械調(diào)諧具有不需要振蕩電路中的任何額外組件因此維持Q 因數(shù)的優(yōu)點(diǎn)。圖22說(shuō)明可例如結(jié)合用于粗略調(diào)諧的電容器組用于對(duì)接收天線進(jìn)行精細(xì)調(diào)諧的 另一方法。此純電子方法避免了任何可調(diào)諧電抗分量。展示為2200的開(kāi)關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換 產(chǎn)生可在電阻性(實(shí)數(shù))部分及其電抗性(虛數(shù))部分兩者方面改變的天線負(fù)載阻抗。電 抗性部分向串聯(lián)振蕩電路中添加電抗，因此改變其諧振頻率。在所述實(shí)施例中，可形成指示需要調(diào)諧的信號(hào)，例如指示失配或功率降級(jí)或電感 等的信號(hào)。此信號(hào)可用于調(diào)節(jié)可變電容器或可變電感器或兩者。將接收天線集成到小電子裝置中是特別的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，因?yàn)榭捎糜陬~外組件的空間 有限。并且，小形狀因數(shù)限制了天線面積，且因此限制了天線性能。在含有有損耗電介質(zhì)和 金屬結(jié)構(gòu)的PCB以及其它組件中還存在電介質(zhì)和渦電流損耗，從而降低天線Q因數(shù)。還存 在對(duì)某些裝置功能的電磁干擾的可能性。理想地，高Q諧振環(huán)路/線圈天線應(yīng)與裝置主體分離(例如，在出于無(wú)線充電的目 的可折疊的部分中)?？烧郫B且集成無(wú)線功率天線的裝置/鍵盤蓋(如圖22A所示)可用 于翻蓋式電話中。另一實(shí)施例將天線集成到一部分中，從而導(dǎo)致較低損耗并提供磁場(chǎng)的較好穿透， 因?yàn)槠浜休^少金屬和/或電介質(zhì)結(jié)構(gòu)(例如，在移動(dòng)電話的鍵盤部分中)(參見(jiàn)圖22B)。 這可視為“緊湊型”配置。在LF處，感應(yīng)到金屬結(jié)構(gòu)中的渦電流可能是主要的損耗原因。在HF處，渦電流和 電介質(zhì)損耗兩者均可使Q因數(shù)降級(jí)。在LF處，鐵氧體磁棒天線相對(duì)于其在小緊湊型裝置中的集成尤其引起關(guān)注。鐵氧 體磁芯往往將磁場(chǎng)集中到磁芯中，從而減小周圍的磁場(chǎng)強(qiáng)度，因此降低裝置中的渦電流損
^^ ο圖22C和22D展示分別集成到翻蓋式和緊湊型裝置中的鐵氧體磁芯。鐵氧體磁棒 天線使用垂直于空氣蛇管(air coil)的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)，目的是獲得最大電感。因此，應(yīng)使用
20具有集成的空氣環(huán)路接收天線的裝置相對(duì)于系統(tǒng)而改變發(fā)射天線或裝置的定向?；诖篷詈现C振的無(wú)線能量傳送一般涉及發(fā)射和接收子系統(tǒng)兩者中的若干功率 轉(zhuǎn)換級(jí)。這可例如從如圖13和15所示的無(wú)線功率橋的框圖中看出。為了實(shí)現(xiàn)高端對(duì)端傳 送效率，每一級(jí)應(yīng)經(jīng)優(yōu)化以防止損耗聚積于鏈上。在發(fā)射側(cè)，可將特定重點(diǎn)放在驅(qū)動(dòng)發(fā)射天 線的功率級(jí)上。通常，使用結(jié)合串聯(lián)天線振蕩電路的半橋反相器用于LF處的無(wú)線功率發(fā) 射。這尤其有利，因?yàn)榇穗娐穼?dǎo)致諧振下的最大輸出電流和非諧振條件下的電流下降以及 通常低的諧波水平。當(dāng)反相器的源阻抗的實(shí)數(shù)部分顯著小于天線振蕩電路的等效串聯(lián)損耗電阻時(shí)，將 獲得高效率。當(dāng)發(fā)射器的源電阻中存在極少或不存在功率耗散時(shí)，也改進(jìn)效率。所有產(chǎn)生 的能量傳送到接收器或部分耗散于發(fā)射天線的損耗電阻中。發(fā)射器的功率和效率控制可由半橋反相器的DC電源電壓或由驅(qū)動(dòng)波形的工作循 環(huán)或兩者執(zhí)行。在接收側(cè)，整流器和負(fù)載適應(yīng)可能是重要的。整流器可以非常低的電壓下降和歐 姆損耗來(lái)建置。整流器可直接插入到天線電路中，例如插入到串聯(lián)振蕩電路中(類似于發(fā) 射器)。當(dāng)整流器中的電阻性損耗最小化時(shí)，再次改進(jìn)效率。經(jīng)典的整流器(例如，肖特基 二極管)可能具有過(guò)高的損耗，且因此所謂的基于同步開(kāi)關(guān)的晶體管的同步整流器可能是 優(yōu)選的。負(fù)載適應(yīng)和電流控制(在無(wú)線電池充電的情況下)可以有效的下降或上升轉(zhuǎn)換器 執(zhí)行。在多接收器情境中，廣范圍上的自適應(yīng)性可能是有用的，使得這些接收器可能夠 在任何耦合因數(shù)下以及在最差情況下在沒(méi)有發(fā)射器的幫助的情況下維持進(jìn)入負(fù)載中的功率。在其中發(fā)射天線與接收天線之間的距離可在廣范圍內(nèi)改變的單一接收器情境中。 因此，可控制在接收端處到負(fù)載中的功率傳送。在許多無(wú)線加電和充電應(yīng)用中情況將是如 此。總體系統(tǒng)效率是與所接收功率完全分離的問(wèn)題。執(zhí)行功率和效率控制兩者的系統(tǒng) 將具有收斂到總體發(fā)射效率為最大值的狀態(tài)的目標(biāo)。在此狀態(tài)中，接收天線將以與僅執(zhí)行 接收功率控制的系統(tǒng)中的方式不同的方式來(lái)加載。可通過(guò)適應(yīng)天線的負(fù)載阻抗來(lái)控制接收功率。負(fù)載適應(yīng)可使用高度自適應(yīng)的電 路，意味著接收器必須能夠在廣范圍內(nèi)改變天線負(fù)載。還可理論上展示，在基于耦合諧振的 系統(tǒng)中，不要求在天線之間的耦合因數(shù)正改變時(shí)重新調(diào)節(jié)天線頻率調(diào)諧，條件是每一天線 正確調(diào)諧到操作頻率(與其負(fù)載無(wú)關(guān))。因此，使系統(tǒng)適應(yīng)不同耦合因數(shù)的問(wèn)題歸納為負(fù)載 適應(yīng)。多接收器情境較復(fù)雜，因?yàn)橐话銇?lái)說(shuō)不同耦合條件下存在不同接收器，其還具有 不同功率要求?？蓪?dǎo)致例如先前實(shí)施例中描述的無(wú)線桌面IT應(yīng)用的多接收器情境的一實(shí) 例展示于圖5-9中。在多接收器情境中，功率和接收天線負(fù)載控制較為重要。一個(gè)實(shí)施例當(dāng)僅存在一個(gè)接收器時(shí)使用模型補(bǔ)償技術(shù)，且當(dāng)存在一個(gè)以上接收器 時(shí)使用反饋感測(cè)技術(shù)。
接近發(fā)射器的接收器理想地不應(yīng)例如因?yàn)槲沾罅抗β驶蚺c發(fā)射器失配而不利 地影響向其它較遠(yuǎn)接收器的功率發(fā)射。圖5-9展示功率和傳送效率控制可如何用于補(bǔ)償可變耦合因數(shù)且以平衡方式并 根據(jù)接收器的需求在接收器之間共享可用功率。在一個(gè)實(shí)施例中，所述裝置可布置為共面 布置。如果兩個(gè)接收器正彼此接近并開(kāi)始互相耦合，那么可導(dǎo)致類似問(wèn)題。接收器中的 負(fù)載控制可用于例如通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)諧以避免去諧效應(yīng)來(lái)管理這些不同情境。多接收器情境比單一接收器情境復(fù)雜得多。在單一接收器的情況下，效率控制較 直接。多接收器情境傳送效率控制復(fù)雜得多，且還可使用發(fā)射器與接收器之間的數(shù)據(jù)交換 (通信)以最佳地調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)。效率控制也將不太有效，因?yàn)橄到y(tǒng)可能需要考慮具有最低 耦合因數(shù)的鏈接，因此不能改進(jìn)較有利的鏈接中的效率。換句話說(shuō)單一遠(yuǎn)距離接收器可使 多接收器情境中的總傳送效率降級(jí)。還可考慮許可問(wèn)題。在高于某一非臨界電平的功率的情況下針對(duì)無(wú)線發(fā)射的頻率 的使用通常要求所述頻率對(duì)于此目的/服務(wù)的許可和特定指派。所謂的ISM帶中的頻率免除此規(guī)則。頻率范圍中存在可主要用于無(wú)線功率應(yīng)用的 若干ISM帶。對(duì)于經(jīng)設(shè)計(jì)以在比如達(dá)Im的距離上操作的鄰近耦合系統(tǒng)，VLF、LF或HF頻譜中的 頻率尤其引起關(guān)注。然而，當(dāng)前存在允許在增加的磁場(chǎng)強(qiáng)度級(jí)下的免除許可操作的幾個(gè)ISM
市ο這些帶中的一些在135kHz以下(VLF、LF)分配。另一窄帶在13. 56MHz下 (+/-3kHz)存在于HF頻譜中這些頻帶中適用的調(diào)整性規(guī)范界定例如在距輻射源指定距離處測(cè)量到的磁場(chǎng)強(qiáng) 度方面的放射限制。歐洲ECC指定的距離不同于美國(guó)FCC指定的距離，因此不能容易地比 較場(chǎng)強(qiáng)限制。初一看似乎LF允許較高放射級(jí)，因此優(yōu)于HF。然而，LF處產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度高 于HF處產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度(假定等效系統(tǒng)在相同距離上以相等效率傳送相等功率)。理論 上，135kHz (LF)下產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)比13. 56MHz (HF)下產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)高20dB。當(dāng)前規(guī)則部分考慮 了此事實(shí)。LF處的限制可相比之下比針對(duì)HF界定的限制更具限定性。此外，考慮針對(duì)距離校正提議的因素將ECC與FCC發(fā)射限制進(jìn)行比較似乎得出， FCC通常比ECC更具限定性，盡管歐洲使用的許多產(chǎn)品也在美國(guó)交易和操作(例如，高功率 RFID讀取器)。在一個(gè)實(shí)施例中可使用在LF處(例如，+/-100Hz)建立允許世界范圍內(nèi)的增加水 平下的免除許可操作的非常窄的頻帶。然而，此分配將要求來(lái)自無(wú)線功率和RFID公司的各 個(gè)股東群體的游說(shuō)活動(dòng)，且可能需要無(wú)線功率系統(tǒng)不會(huì)引起對(duì)相關(guān)無(wú)線電服務(wù)的有害干擾 的證據(jù)。類似的發(fā)展已在13. 56MHz處發(fā)生，其中放射限制基于RFID游說(shuō)的壓力而增加幾 乎20dB。此改變請(qǐng)求被管理機(jī)關(guān)接受，因?yàn)镽FID讀取器發(fā)射需要非常窄的帶寬的強(qiáng)的連續(xù) 波分量。頻率調(diào)整的主要目的是保護(hù)無(wú)線電服務(wù)免受相互干擾。然而，存在對(duì)電磁輻射具 有有限免疫性的若干非無(wú)線電系統(tǒng)，例如 有線界限的通信系統(tǒng)(主要是使用例如輸電線、ADSL、VDSL等非適當(dāng)屏蔽線的
22通信系統(tǒng)) 安全關(guān)鍵系統(tǒng)，例如心臟起搏器 保密關(guān)鍵系統(tǒng)，例如信用卡等。這些系統(tǒng)不受頻率調(diào)整性規(guī)范特定保護(hù)。然而，無(wú)線功率系統(tǒng)的實(shí)施例產(chǎn)生基本 上非調(diào)制輻射場(chǎng)，從而形成關(guān)于這些EMC方面的主要優(yōu)點(diǎn)。來(lái)自經(jīng)調(diào)制或脈沖控制放射(例 如，由高功率RFID、感應(yīng)烹飪等產(chǎn)生)的干擾可能性已知一般來(lái)說(shuō)要高得多。除了調(diào)整無(wú)線電系統(tǒng)的共存的頻率調(diào)整性規(guī)范外，已額外設(shè)立輻射暴露限制以保 護(hù)生物免受不良生物效應(yīng)的影響?；陂撝翟O(shè)定生物限制，在所述閾值以上可能發(fā)生不良 健康影響。其通常還包含安全裕度。在用于無(wú)線功率應(yīng)用的所關(guān)注的頻率范圍中，輻射稱 為非電離輻射(NIR)。關(guān)于非電離輻射保護(hù)的一個(gè)相關(guān)協(xié)會(huì)是1992年設(shè)立的INIRC。其職 能是調(diào)查與不同形式的NIR相關(guān)聯(lián)的危險(xiǎn)以制定關(guān)于NIR暴露限制的國(guó)際方針并處置NIR 保護(hù)的所有方面。ICNIRP是由14個(gè)成員的主委會(huì)、4個(gè)科研常務(wù)委員會(huì)和若干顧問(wèn)專家組 成的獨(dú)立科研專家的團(tuán)體。其還與WHO密切協(xié)作來(lái)制定人體暴露限制。ICNIRP已產(chǎn)生用于限制電磁場(chǎng)暴露以便提供抵抗已知不良健康影響的保護(hù)的方 針[ICN 98]。世界范圍內(nèi)已執(zhí)行各種科學(xué)研究。這些研究的結(jié)果用于確定各種不良健康影 響可發(fā)生的閾值。接著從這些閾值中確定基本限制，包含變化的安全因素。INIRC已針對(duì)以 下兩者提供基本限制和參考水平 一般公眾暴露年齡和健康狀況可能與工人的年齡和健康狀況不同的一般群體 的暴露。并且，公眾一般來(lái)說(shuō)不意識(shí)到其向場(chǎng)的暴露且不能采取任何預(yù)防行動(dòng)(較具限定 性水平)，以及 職業(yè)暴露向已知場(chǎng)的暴露，視需要允許采取預(yù)防措施(較低限定性水平)時(shí)變 場(chǎng)與生命物質(zhì)交互所借助的耦合機(jī)制可劃分為三類 到低頻率電場(chǎng)的耦合導(dǎo)致組織中存在的電偶極子的重定向 到低頻率磁場(chǎng)的耦合導(dǎo)致感應(yīng)的電場(chǎng)和循環(huán)的電流 來(lái)自電磁場(chǎng)的能量的吸收導(dǎo)致溫度增加，其可劃分為四個(gè)子類ο 100Hz-20MHz 能量吸收在頸部和腿部最顯著ο 20MHz-300MHz 整個(gè)身體中的高吸收率ο 300MHz-10GHz 顯著的本地非均勻吸收ο > IOGHz 能量吸收主要在身體表面發(fā)生以下是INIRC用于確定對(duì)于不同頻率范圍的基本限制的科研基礎(chǔ)的描述· IHz-IOOkHz 限制是基于電流密度以防止對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)功能的影響· IOOkHz-IOMHz 限制是基于比吸能率(SAR)以防止整個(gè)身體熱應(yīng)力和過(guò)分局部 組織加熱，以及基于電流密度以防止對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)功能的影響· lOMHz-lOGHz 限制是僅基于SAR以防止整個(gè)身體熱應(yīng)力和過(guò)分局部組織加熱基本限制是基于中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的急性瞬時(shí)影響，且因此所述限制適用于短期和 長(zhǎng)期暴露兩者。下文展示每一頻率范圍的生物效應(yīng)的概述IOOkHz以下的頻率 向低頻率場(chǎng)的暴露與隔膜刺激相關(guān)聯(lián)，且對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的相關(guān)影響導(dǎo)致神經(jīng)
23和肌肉刺激。 磁場(chǎng)具有促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)的效應(yīng)存在極少證據(jù)，且數(shù)據(jù)不足以斷定這些場(chǎng)是否促 進(jìn)當(dāng)前存在的癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。 實(shí)驗(yàn)室研究已展示當(dāng)感應(yīng)的電流密度處于或低于10mA/m2時(shí)不存在建立的不良 健康影響。IOOkHz以上的頻率 在IOOkHz與IOMHz之間，發(fā)生從隔膜效應(yīng)到加熱效應(yīng)的過(guò)渡區(qū) 在IOMHz以上，加熱效應(yīng)較顯著 大于1_2°C的溫度升高可具有不良健康影響，例如中暑衰竭或中暑· 1°C身體溫度增加可由于向電磁場(chǎng)暴露近似30分鐘而引起，從而產(chǎn)生4W/kg的 整個(gè)身體SAR。 脈沖控制(經(jīng)調(diào)制)輻射往往與CW輻射相比產(chǎn)生較高不良生物響應(yīng)。此情況 的一實(shí)例為“微波聽(tīng)覺(jué)”現(xiàn)象，其中具有正常聽(tīng)覺(jué)的人可感知到頻率在200MHZ-6. 5GHz之間 的脈沖調(diào)制場(chǎng)對(duì)于健康/生物限制，全世界的所有組織和管理機(jī)關(guān)就4W/kg的整個(gè)身體SAR是 可發(fā)生不良健康影響的閾值的科研發(fā)現(xiàn)達(dá)成一致意見(jiàn)。其還同意對(duì)于基本限制，應(yīng)使用安 全因數(shù)10，使得對(duì)整個(gè)身體SAR的基本限制不應(yīng)比0. 4ff/kg職業(yè)暴露和0. 08ff/kg 一般公眾
暴露再高。不同標(biāo)準(zhǔn)的爭(zhēng)執(zhí)是關(guān)于人體暴露的H場(chǎng)參考水平。IEEE提供基于多種科學(xué)研究的 最無(wú)限定性限制。IEEE限制一般在北美洲(因?yàn)槠湟灿葾NSI批準(zhǔn))以及北約被接受。最 高限定性水平由ICNIRP提供，因?yàn)獒槍?duì)這些限制考慮較大安全因數(shù)。日本提議的限制處于 IEEE與ICNIRP限制之間的某處。沒(méi)有證據(jù)顯示IEEE C95. 1標(biāo)準(zhǔn)提議的限制仍將提供危險(xiǎn) 的暴露水平。在所有情況下，均可超過(guò)人體暴露H場(chǎng)參考水平，只要不超過(guò)0. 08ff/kg的整個(gè)身 體SAR即可。在針對(duì)鄰近耦合的無(wú)線功率應(yīng)用的實(shí)施例中，磁場(chǎng)強(qiáng)度通常在IEEE/NATO限制以 下。然而，其在足夠接近發(fā)射或接收天線的位置處可超過(guò)ICNIRP限制。因?yàn)樘炀€的近場(chǎng)中 的磁場(chǎng)隨距離的3次冪增加，所以始終存在可超過(guò)ICNIRP限制的半徑，其也取決于天線尺 寸、性能和功率/電流。與頻率調(diào)整限制形成對(duì)比，輻射暴露限制不指定距場(chǎng)強(qiáng)必須依從的距輻射源的距 離。其必須解釋為適用于可定位有生物物質(zhì)的所有位置，這使得依從的定義模糊。然而，此問(wèn)題對(duì)于無(wú)線功率不是獨(dú)特的，且也是例如RFID系統(tǒng)、感應(yīng)烹飪、感應(yīng)焊 接等其它系統(tǒng)的問(wèn)題。此類系統(tǒng)要求合格機(jī)關(guān)的判斷和認(rèn)證。作為總結(jié)，輻射暴露是要求嚴(yán)格調(diào)查的問(wèn)題，相當(dāng)重要的原因是大多數(shù)人(尤其 在歐洲)之中對(duì)電磁輻射的恐懼癥不斷增加。其被認(rèn)為是主要在大眾市場(chǎng)應(yīng)用中的鄰近耦 合無(wú)線功率的巨大挑戰(zhàn)和潛在風(fēng)險(xiǎn)。除此之外是用戶感知一些人不愿意連續(xù)暴露于AC磁場(chǎng)(例如，當(dāng)在其辦公桌旁 工作時(shí))，而不論其相對(duì)于所設(shè)立的限制的實(shí)際強(qiáng)度如何。一個(gè)實(shí)施例揭示發(fā)射活動(dòng)控制。裝置僅在使用人體在場(chǎng)檢測(cè)器(例如，微波移動(dòng)
24或紅外傳感器或兩者，或者其它方法)檢測(cè)到無(wú)人在場(chǎng)時(shí)間的期間(例如，在夜間期間)充 電。在人在發(fā)射天線的附近或鄰近處現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)間期間，功率斷開(kāi)或減小到較低電平。所述裝置可提供接收功率電平指示器以確保其保持在一位置/定向而使得從發(fā) 射器接收足夠的功率。此指示器功能也可在非活動(dòng)時(shí)間或在減小功率模式的時(shí)間期間保
&3 甶ο這可通過(guò)以下替代方法實(shí)現(xiàn) 使用軟功率斜升或斜降的發(fā)射器的周期性非常低工作循環(huán)激活，以便避免EMI 問(wèn)題(例如，在具有音頻接口的例如電話、揚(yáng)聲器系統(tǒng)等裝置中‘點(diǎn)擊’) 減小功率電平下的連續(xù)發(fā)射，但所述電平足夠高以能夠被裝置檢測(cè)到從而控制 電平指示器辦公設(shè)備(個(gè)人計(jì)算機(jī)、監(jiān)視器、傳真機(jī)、掃描儀、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)等)是第三部門 中較大比例的電力消耗的原因。在國(guó)際約定的情境中，尤其在氣候變化的區(qū)域(特別地，京 都議定書(shū))，且給定其在此類區(qū)域中的目標(biāo)是可持續(xù)發(fā)展，能量效率主動(dòng)性呈現(xiàn)特殊的重要 性。此協(xié)調(diào)的標(biāo)簽計(jì)劃(稱為能源之星(ENERGY STAR))使消費(fèi)者能夠識(shí)別能量有效器具， 且因此應(yīng)產(chǎn)生將不僅有助于保護(hù)環(huán)境而且還確保能量供應(yīng)的安全性的電力節(jié)省。所述計(jì)劃 還可有助于鼓勵(lì)能量有效產(chǎn)品的制造和銷售。能源之星方針已實(shí)施且還可在某種程度上影響無(wú)線功率產(chǎn)品的將來(lái)市場(chǎng)引入。在過(guò)去幾年中，也得到學(xué)術(shù)界支持的幾家公司已開(kāi)始主要關(guān)于消費(fèi)者市場(chǎng)區(qū)段中 的應(yīng)用的無(wú)線功率的領(lǐng)域中的研究和開(kāi)發(fā)活動(dòng)。這些主動(dòng)性中的大部分著重于使用感應(yīng)耦 合作為技術(shù)基礎(chǔ)的解決方案。典型的解決方案是經(jīng)設(shè)計(jì)用于單一或多個(gè)裝置的無(wú)接觸充電 的感應(yīng)充電墊。在所有這些解決方案中，功率在非常短的距離(例如，數(shù)毫米或數(shù)厘米)上 傳送。使用RFID領(lǐng)域的術(shù)語(yǔ)，這些系統(tǒng)/解決方案屬于接近耦合系統(tǒng)的類別中。類似于RFID應(yīng)用，無(wú)線加電和充電的接近耦合解決方案并非始終可行，且不能提 供用戶所預(yù)期的靈活性/機(jī)動(dòng)性和自由度。這是在若干分米或甚至若干米的范圍內(nèi)的較大 距離上的功率發(fā)射的基本原理。再次使用RFID術(shù)語(yǔ)，此類系統(tǒng)可關(guān)聯(lián)到鄰近耦合系統(tǒng)的類 別。更大的范圍和靈活性/機(jī)動(dòng)性的代價(jià)通常為 較高的輻射水平 在復(fù)雜性和成本方面較高的裝置集成度影響(BOM) 較低的可傳送功率 較低的傳送效率在下表6-1中，相對(duì)于認(rèn)為相關(guān)的選定方面比較接近耦合與鄰近耦合。
權(quán)利要求
一種無(wú)線功率系統(tǒng)，其包括磁諧振天線，其包含具有可變電感的電感器和具有可變電容的電容器；功率轉(zhuǎn)換電路，其耦合到所述磁諧振天線，且經(jīng)由所述天線與磁諧振無(wú)線功率連接，所述電路確定無(wú)線功率傳送的量度，并產(chǎn)生指示關(guān)于來(lái)自所述無(wú)線功率的信息正被耦合的良好程度的所述量度的控制信號(hào)，且將控制信號(hào)提供到所述磁諧振天線，且其中所述磁諧振天線基于所述信號(hào)調(diào)節(jié)所述電感器和所述電容器值中的至少一者。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述電容器包含固定電容器部分和可變電容器部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述電容器部分包含具有多個(gè)可開(kāi)關(guān)部分的開(kāi)關(guān) 電容器，每一所述部分均改變總電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述可變電感包含線圈，且至少一個(gè)開(kāi)關(guān)選擇所 述天線線圈上的調(diào)整片中的一者。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述電路包含磁可調(diào)節(jié)鐵氧體磁芯。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述磁可調(diào)節(jié)鐵氧體磁芯具有經(jīng)移動(dòng)以改變所述 電感的部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述磁諧振天線使用DC偏壓來(lái)調(diào)諧電容電平。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述調(diào)諧使用DC偏壓來(lái)調(diào)諧電感。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述天線用于發(fā)射器中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述天線用于接收器中。
11.一種無(wú)線功率系統(tǒng)，其包括磁諧振天線，其被調(diào)諧用于無(wú)線功率，所述天線包含電感器和電容器，其中所述電感器 是包含相對(duì)于所述電感器的另一部分移動(dòng)的鐵氧體磁芯的可變電感器，且其中所述鐵氧體 磁芯的移動(dòng)改變所述天線中的電感的量；以及功率電路，其處理電功率，且連接到所述磁諧振天線。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述鐵氧體磁芯由微致動(dòng)器移動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括電子電路，所述電子電路確定所述鐵 氧體磁芯需要移動(dòng)的量。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述鐵氧體磁芯是扁平磁芯。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述鐵氧體磁芯是圓柱形磁芯。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述鐵氧體磁芯集成到移動(dòng)裝置的封蓋中。
17.一種無(wú)線功率系統(tǒng)，其包括 天線線圈；電容器，其與所述天線線圈串聯(lián)，所述天線線圈和電容器經(jīng)調(diào)諧以接收功率的無(wú)線發(fā)射；功率轉(zhuǎn)換電路，其耦合到所述天線線圈，且從所述天線線圈接收功率，并轉(zhuǎn)換所述功率；可調(diào)諧負(fù)載阻抗，其與所述線圈和電容器串聯(lián)，所述可調(diào)諧負(fù)載阻抗具有可變阻抗；以及電路，其改變所述可調(diào)諧負(fù)載阻抗，以便改進(jìn)與所述電容器和所述線圈的匹配。
18.一種耦合無(wú)線功率的方法，其包括改變由形成電感器的線圈部分和可變電容形成的磁諧振天線的電容和電感兩者；經(jīng)由所述磁諧振天線將功率耦合到遠(yuǎn)程源或從遠(yuǎn)程源耦合功率，以使用所述磁諧振天 線用無(wú)線方式發(fā)射功率或用無(wú)線方式接收功率，確定正由所述發(fā)射或所述接收實(shí)行的無(wú)線功率傳送的量度，并產(chǎn)生指示關(guān)于來(lái)自所述 無(wú)線功率的信息正被耦合的良好程度的所述量度的控制信號(hào)；以及將控制信號(hào)提供到所述磁諧振天線，且其中所述磁諧振天線基于所述信號(hào)致使所述電 容或所述電感中的一者改變。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述電容包含固定電容器部分和可變電容器部 分，且所述改變僅改變所述可變電容器部分。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述改變包括選擇多個(gè)不同可開(kāi)關(guān)部分中的一 者，每一所述部分均改變總電容。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述可變電感包含具有多個(gè)調(diào)整片的線圈，且 所述方法進(jìn)一步包括選擇連接到所述調(diào)整片中的至少一者，且至少一個(gè)開(kāi)關(guān)選擇所述天線 線圈上的所述調(diào)整片中的一者。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述可變電感電路包含機(jī)械可調(diào)節(jié)鐵氧體磁 芯，且所述改變包括改變所述磁芯的調(diào)節(jié)。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述天線用于發(fā)射器中。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述天線用于接收器中。
25.一種方法，其包括用無(wú)線方式將功率從發(fā)射器發(fā)射到接收器；在所述發(fā)射器中檢測(cè)所述發(fā)射器與所述接收器之間的耦合因數(shù)的改變；基于所述檢測(cè)，通過(guò)改變所述發(fā)射的極化而調(diào)適所述發(fā)射器。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述檢測(cè)感測(cè)從所述接收器產(chǎn)生的反饋。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中經(jīng)由所述接收器也用于通信的短程通信協(xié)議發(fā) 送所述反饋。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其進(jìn)一步包括使用接口既用于感測(cè)來(lái)自接收器的反 饋也用于所述裝置的識(shí)別。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述檢測(cè)在所述發(fā)射器中使用所述接收器的本 地模型檢測(cè)耦合因數(shù)的所述改變。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述檢測(cè)感測(cè)在第一操作模式中從所述接收器 產(chǎn)生的反饋，且其中所述檢測(cè)在所述發(fā)射器中使用所述接收器的本地模型檢測(cè)第二操作模 式中耦合因數(shù)的所述改變。
31.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其進(jìn)一步包括調(diào)諧用于所述發(fā)射的天線，其中所述 調(diào)諧包括調(diào)諧電感或電容中的至少一者。
32.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其進(jìn)一步包括調(diào)諧用于所述發(fā)射的天線，其中所述 調(diào)諧包括調(diào)諧電感和電容兩者。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其進(jìn)一步包括針對(duì)以下各項(xiàng)中的一者調(diào)諧用于所述 發(fā)射的天線外來(lái)物體、緊密接近的去諧功率接收器，或負(fù)載阻抗的變化。
34.一種方法，其包括用無(wú)線方式將功率從發(fā)射器發(fā)射到接收器；在所述發(fā)射器中檢測(cè)依據(jù)所述接收器的負(fù)載的針對(duì)所述發(fā)射器的調(diào)諧信息；以及基于所述檢測(cè)，通過(guò)依據(jù)所述負(fù)載以改進(jìn)到所述接收器的耦合的方式調(diào)諧所述發(fā)射器 而調(diào)適所述發(fā)射器。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述檢測(cè)感測(cè)來(lái)自所述接收器的反饋。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中所述反饋使用所述接收器也用于通信的短程通 信協(xié)議。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其進(jìn)一步包括使用接口既用于感測(cè)來(lái)自接收器的反 饋也用于所述裝置的識(shí)別。
38.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述檢測(cè)在所述發(fā)射器中使用所述接收器的本 地模型檢測(cè)耦合因數(shù)的所述改變。
39.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其進(jìn)一步包括調(diào)諧用于所述發(fā)射的天線，其中所述 調(diào)諧包括調(diào)諧所述天線的電感或電容中的至少一者。
40.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其進(jìn)一步包括調(diào)諧用于所述發(fā)射的天線，其中所述 調(diào)諧包括調(diào)諧所述天線的電感和電容兩者。
全文摘要
一種無(wú)線功率系統(tǒng)包含電源、功率接收器及其組件。所述系統(tǒng)還可包含可改進(jìn)各種模式中到所述電源的耦合的寄生天線。所述天線可具有可變電容器和可變電感器兩者，且其兩者均可改變以便改變匹配的特性。
文檔編號(hào)H04W52/26GK101978746SQ200980107629
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2009年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月5日
發(fā)明者盧卡斯·西貝爾, 奈杰爾·P·庫(kù)克, 漢斯彼得·威德默 申請(qǐng)人:高通股份有限公司