圈。如本文所使用，天線352為經(jīng)配置以用無線方式輸出和/或接收電力的類型的“電力傳遞組件”的實(shí)例。天線352可經(jīng)配置以包含空氣芯或物理芯，例如鐵氧體芯(未圖示)。空氣芯環(huán)路天線352允許將其它組件放置在芯區(qū)域內(nèi)。此外，空氣芯環(huán)路可更容易允許將接收天線218 (圖2)放置在發(fā)射天線214 (圖2)的平面內(nèi)，在所述平面中，發(fā)射天線214(圖2)的耦合模式區(qū)可能更加強(qiáng)大。
[0028]如所陳述，在發(fā)射器104與接收器108之間的匹配或幾乎匹配的諧振期間，可以發(fā)生發(fā)射器104與接收器108之間的高效能量傳遞。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)，也可傳遞能量，但效率可能會受到影響。能量傳遞的發(fā)生是通過將能量從發(fā)射天線214線圈的場205耦合到駐留在其中建立此場205的鄰域中的接收天線218，而不是將能量從發(fā)射天線214傳播到自由空間中。
[0029]環(huán)形或磁性天線的諧振頻率是基于電感及電容。電感可僅為天線352產(chǎn)生的電感，而可將電容添加到天線的電感以產(chǎn)生所要諧振頻率下的諧振結(jié)構(gòu)。作為非限制性實(shí)例，可將電容器352和電容器354添加到發(fā)射或接收電路350，以形成在諧振頻率下選擇信號356的諧振電路。因此，對于較大直徑的天線，維持諧振所需的電容的大小可隨著環(huán)路的直徑或電感的增加而減小。此外，隨著天線的直徑增加，近場的高效能量傳遞區(qū)域可增大。也可能有使用其它組件形成的其它諧振電路。作為另一非限制性實(shí)例，可將電容器并聯(lián)放置在天線352的兩個(gè)端子之間。對于發(fā)射天線，頻率實(shí)質(zhì)上對應(yīng)于天線352的諧振頻率的信號358可為對天線352的輸入。
[0030]在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射器104可經(jīng)配置以輸出具有對應(yīng)于發(fā)射天線114的諧振頻率的頻率的時(shí)變磁場。當(dāng)接收器在場105內(nèi)時(shí)，時(shí)變磁場可引發(fā)接收天線118中的電流。如上所述，如果接收天線118經(jīng)配置以在發(fā)射天線118的頻率處諧振，那么可有效地傳遞能量?？扇缟衔乃枋鰧υ诮邮仗炀€118中感應(yīng)的AC信號進(jìn)行整流，以產(chǎn)生可經(jīng)提供以為負(fù)載充電或供電的DC信號。
[0031]圖4為根據(jù)示范性實(shí)施例的可用于圖1的無線電力傳遞系統(tǒng)中的發(fā)射器404的功能框圖。發(fā)射器404可包含發(fā)射電路406和發(fā)射天線414。發(fā)射天線414可為如圖3中所示的天線352。發(fā)射電路406可通過提供導(dǎo)致產(chǎn)生發(fā)射天線414周圍的能量(例如，磁通量)的振蕩信號來將RF電力提供到發(fā)射天線414。發(fā)射器404可以在任何合適的頻率下操作。以實(shí)例說明，發(fā)射器404可在6.78MHz ISM頻帶處操作。
[0032]發(fā)射電路406可包含:固定阻抗匹配電路409，其用于使發(fā)射電路406的阻抗(例如，50歐姆)與發(fā)射天線414匹配；以及低通濾波器(LPF) 408，其經(jīng)配置以將諧波發(fā)射降低到防止耦合到接收器108 (圖1)的裝置的自干擾的電平。其它示范性實(shí)施例可包含不同濾波器拓?fù)?，包含但不限于在使其它頻率通過的同時(shí)使特定頻率衰減的陷波濾波器，且可包含可基于可測量發(fā)射量度而變化的自適應(yīng)阻抗匹配，所述量度例如到天線414的輸出電力或驅(qū)動(dòng)器電路424所汲取的DC電流。發(fā)射電路406進(jìn)一步包含驅(qū)動(dòng)器電路424，其經(jīng)配置以驅(qū)動(dòng)如振蕩器423確定的RF信號。發(fā)射電路406可以包括離散裝置或電路，或者可包括集成式組合件。從發(fā)射天線414輸出的示范性RF電力可為大約2.5瓦。
[0033]發(fā)射電路406可進(jìn)一步包含控制器415，其用于在特定接收器的發(fā)射相位(或工作循環(huán))期間選擇性啟用振蕩器423，用于調(diào)整振蕩器423的頻率或相位，及用于調(diào)整輸出電力電平以用于實(shí)施通信協(xié)議以便經(jīng)由其附接的接收器與相鄰裝置交互。應(yīng)注意，控制器415在本文中也可稱為處理器415。發(fā)射路徑中的振蕩器相位及相關(guān)電路的調(diào)整可允許對系統(tǒng)的恰當(dāng)控制。
[0034]發(fā)射電路406可進(jìn)一步包含負(fù)載感測電路416，其用于檢測發(fā)射天線414所產(chǎn)生的近場附近中有源接收器的存在與否。舉例來說，負(fù)載感測電路416監(jiān)測流動(dòng)到驅(qū)動(dòng)器電路424的電流，所述電流可受到發(fā)射天線414所產(chǎn)生的場附近中有源接收器的存在與否的影響，如下文將進(jìn)一步描述。控制器415監(jiān)測驅(qū)動(dòng)器電路424上的負(fù)載變化的檢測，用于確定是否啟用振蕩器423以便發(fā)射能量和與有源接收器通信。如下文更全面描述，在驅(qū)動(dòng)器電路424處所測量的電流可用于確定是否有無效裝置定位在發(fā)射器404的無線電力傳遞區(qū)內(nèi)。
[0035]發(fā)射天線414可用利茲線實(shí)施，或者實(shí)施為具有經(jīng)選擇以使電阻損耗保持低的厚度、寬度及金屬類型的天線條帶。在一個(gè)實(shí)施方案中，發(fā)射天線414大體上可經(jīng)配置以用于與較大結(jié)構(gòu)(例如，桌子、墊子、燈或其它不太便攜的配置)相關(guān)聯(lián)。因此，發(fā)射天線414 一般可不需要“匝”以便具有可行的尺寸。發(fā)射天線414的示范性實(shí)施方案可為“電學(xué)上較小的”(即，波長的分?jǐn)?shù))，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可用頻率下諧振。
[0036]發(fā)射器404可搜集和跟蹤關(guān)于可與發(fā)射器404相關(guān)聯(lián)的接收器的行蹤和狀態(tài)的信息。因而，發(fā)射電路406可包含存在檢測器480、封閉檢測器460或其組合，所述檢測器連接到控制器415 (本文中也稱為處理器)?？刂破?15可響應(yīng)于來自存在檢測器480和封閉檢測器460的存在信號而調(diào)節(jié)由驅(qū)動(dòng)器電路424遞送的電力量。發(fā)射器404可經(jīng)由數(shù)個(gè)電源接收電力，所述電源例如為用以轉(zhuǎn)換建筑物中存在的常規(guī)AC電力的AC-DC電壓轉(zhuǎn)換器(未圖示)、用以將常規(guī)DC電源轉(zhuǎn)換成適合于發(fā)射器404的電壓的DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器(未圖示)，或所述發(fā)射器可直接從常規(guī)DC電源(未圖示)接收電力。
[0037]作為非限制性實(shí)例，存在檢測器480可以是用于感測插入到發(fā)射器404的覆蓋區(qū)域的待充電的裝置的初始存在的運(yùn)動(dòng)檢測器。在檢測之后，可以接通發(fā)射器404，并且裝置接收到的RF電力可用于以預(yù)定方式將Rx裝置中的開關(guān)雙態(tài)觸發(fā)，這又會引起發(fā)射器404的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)阻抗的改變。
[0038]作為另一非限制性實(shí)例，存在檢測器480可為能夠例如通過紅外線檢測、運(yùn)動(dòng)檢測或其它合適的方式檢測人的檢測器。在一些示范性實(shí)施例中，可存在限制發(fā)射天線414可在特定頻率發(fā)射的電力量的規(guī)定。在一些情況下，這些規(guī)定意圖保護(hù)人免受電磁輻射。然而，可能存在發(fā)射天線414放置于不被人類占據(jù)或不頻繁地被人類占據(jù)的區(qū)域中的環(huán)境，例如車庫、工廠車間、商店等等。如果這些環(huán)境中沒有人，那么可容許將發(fā)射天線414的電力輸出增大到高于正常電力限制規(guī)定。換句話說，控制器415可響應(yīng)于人類的存在而將發(fā)射天線414的電力輸出調(diào)節(jié)到規(guī)定電平或更低，且當(dāng)人類在距發(fā)射天線414的電磁場的規(guī)定距離外時(shí)將發(fā)射天線414的電力輸出調(diào)節(jié)到高于規(guī)定電平的電平。
[0039]作為非限制性實(shí)例，封閉檢測器460 (在本文中還可被稱作封閉隔室檢測器或封閉空間檢測器)可以是例如用于確定何時(shí)殼體處于關(guān)閉或打開狀態(tài)的感測開關(guān)等裝置。當(dāng)發(fā)射器處于呈封閉狀態(tài)的殼體中時(shí)，可增大發(fā)射器的電力電平。
[0040]在示范性實(shí)施例中，可使用發(fā)射器404借以并不無限地保持開啟的方法。在此情況下，發(fā)射器404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404 (特別是驅(qū)動(dòng)器電路424)在其周邊中的無線裝置充滿電之后運(yùn)行長時(shí)間。此事件可歸因于所述電路未能檢測到從中繼器或接收天線218發(fā)送的裝置滿充電的信號。為了防止發(fā)射器404在另一裝置放置在其周邊的情況下自動(dòng)關(guān)閉，可僅在于其周邊檢測不到運(yùn)動(dòng)的設(shè)定周期之后才激活發(fā)射器404自動(dòng)關(guān)閉特征。用戶可能夠確定不活動(dòng)時(shí)間間隔，且按需要改變所述時(shí)間間隔。作為非限制性實(shí)例，所述時(shí)間間隔可大于在裝置最初完全放電的假設(shè)下將特定類型的無線裝置充滿電所需的時(shí)間。
[0041]圖5為根據(jù)示范性實(shí)施例的可用于圖1的無線電力傳遞系統(tǒng)中的接收器508的功能框圖。接收器508包含可包含接收天線518的接收電路510。接收器508進(jìn)一步耦合到用于對其提供所接收電力的可充電裝置550。應(yīng)注意，接收器508說明為在可充電裝置550的外部，但可集成到可充電裝置550中。能量可以無線方式傳播到接收天線518，并且接著通過接收電路510的其余部分耦合到可充電裝置550。借助于實(shí)例，充電裝置可包含例如移動(dòng)電話、便攜式音樂播放器、膝上型計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)外圍裝置、通信裝置(例如，藍(lán)牙裝置)、數(shù)碼相機(jī)、助聽器(及其它醫(yī)療裝置)等裝置。
[0042]接收天線518可經(jīng)調(diào)諧以與發(fā)射天線414(圖4) 一樣在相同頻率下諧振或在指定頻率范圍內(nèi)諧振。接收天線518可與發(fā)射天線414類似地經(jīng)設(shè)定尺寸或可基于相關(guān)聯(lián)可充電裝置550的尺寸而不同地設(shè)定大小。借助于實(shí)例，可充電裝置550可為具有小于發(fā)射天線414的直徑或長度的直徑或長度尺寸的便攜式電子裝置。在此類實(shí)例中，接收天線518可經(jīng)實(shí)施為多匝線圈以便降低調(diào)諧電容器(未圖示)的電容值及增加接收線圈的阻抗。借助于實(shí)例，接收天線518可放置在可充電裝置550的實(shí)質(zhì)性圓周周圍以便最大化天線直徑及減少接收天線518的環(huán)匝(S卩，繞組)的數(shù)目及繞組間電容。
[0043]接收電路510可向接收天線518提供阻抗匹配。接收電路510包含用于將所接收的RF能源轉(zhuǎn)換為供可充電裝置550使用的充電電力的電力轉(zhuǎn)換電路506。電力轉(zhuǎn)換電路506包含RF到DC電壓轉(zhuǎn)換器520且還可包含轉(zhuǎn)換器電路522。RF到DC電壓轉(zhuǎn)換器520將在接收天線518處接收的RF能量信號整流成具有由V_t表示的輸出電壓的非交流電力。轉(zhuǎn)換器電路520將經(jīng)整流的RF能量信號轉(zhuǎn)換成能勢(例如，電壓)，其與具有由V-和I _表示的輸出電壓和輸出電流的可充電裝置550兼容。預(yù)期各種RF到DC電壓轉(zhuǎn)換器，包含局部整流器和全整流器、調(diào)節(jié)器、橋接器、倍增器以及線性與開關(guān)轉(zhuǎn)換器。
[0044]接收電路510可進(jìn)一步包含開關(guān)電路512，用于將接收天線518連接到電力轉(zhuǎn)換電路506或者用于將電力轉(zhuǎn)換電路506斷開連接。斷開接收天線518與電力轉(zhuǎn)換電路506不僅使可充電裝置550的充電暫停，而且改變發(fā)射器404(圖2)所“看見”的“負(fù)載”。
[0045]如上文所揭示，發(fā)射器404包含負(fù)載感測電路416，其可檢測提供到發(fā)射器驅(qū)動(dòng)器電路424的偏置電流中的波動(dòng)。因此，