無線電力載波同步通信的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示用于與無線電力發(fā)射器通信的設(shè)備和方法。根據(jù)一個方面，一種裝置可包含用于無線地發(fā)射處于電力載波的電力信號和處于數(shù)據(jù)信號載波的數(shù)據(jù)信號的天線。接收器可經(jīng)配置以接收所述電力信號和所述數(shù)據(jù)信號且基于所述所接收信號確定參考信號。
【專利說明】無線電力載波同步通信
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是針對用于無線電力發(fā)射器與無線電力接收器之間的通信的方法和系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]越來越多數(shù)目和種類的電子裝置經(jīng)由可再充電電池來供電。此些裝置包含移動電話、便攜式音樂播放器、膝上型計算機(jī)、平板計算機(jī)、計算機(jī)外圍裝置、通信裝置(例如，藍(lán)牙裝置)、數(shù)碼相機(jī)、助聽器和類似物。雖然電池技術(shù)已改進(jìn)，但電池供電的電子裝置越來越多地需要且消耗更大量的電力，進(jìn)而經(jīng)常需要再充電。可再充電裝置經(jīng)常通過物理上連接到電源的電纜或其它類似連接器經(jīng)由有線連接充電。電纜和類似連接器可能有時是不方便的或笨重的，且具有其它缺點(diǎn)。將用以對可再充電電子裝置進(jìn)行充電或?qū)﹄娮友b置提供電力的能夠在自由空間中傳送電力的無線充電系統(tǒng)可克服有線充電解決方案的一些缺陷。因此，高效且安全地傳送電力到電子裝置的無線電力傳送系統(tǒng)和方法是需要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的系統(tǒng)、方法和裝置的各種實(shí)施方案各自具有若干方面，其中并無單個一者唯一地負(fù)責(zé)本文描述的所要屬性。在不限制所附權(quán)利要求書的范圍的情況下，本文描述一些突出特征。
[0004]在附圖和以下描述中陳述在本說明書中描述的標(biāo)的物的一個或一個以上實(shí)施方案的細(xì)節(jié)。從描述、圖式以及權(quán)利要求書將明了其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)注意，附圖的相對尺寸可能未按比例繪制。
[0005]本發(fā)明的一個方面提供無線電力發(fā)射器設(shè)備。所述無線電力發(fā)射器設(shè)備包含電力源，其經(jīng)配置以產(chǎn)生處于第一頻率的信號。所述無線電力發(fā)射器設(shè)備進(jìn)一步包含控制器，其經(jīng)配置以接收指示多個頻率處的電力電平限制的信息，且基于所述電力電平限制選擇乘法因數(shù)。所述無線電力發(fā)射器設(shè)備進(jìn)一步包含通信信號產(chǎn)生器，其耦合到所述電力源且經(jīng)配置以接收處于所述第一頻率的所述信號且基于所述選定乘法因數(shù)產(chǎn)生處于第二頻率的通信信號。所述無線電力發(fā)射器設(shè)備進(jìn)一步包含驅(qū)動器，其耦合到所述電力源且經(jīng)配置以接收處于所述第一頻率的所述信號且產(chǎn)生處于所述第一頻率的驅(qū)動信號，所述驅(qū)動信號與所述通信信號大體上同相。所述無線電力發(fā)射器設(shè)備進(jìn)一步包含發(fā)射電路，其經(jīng)配置以接收包含所述通信信號和所述驅(qū)動信號的組合信號以產(chǎn)生無線場。
[0006]本發(fā)明中描述的標(biāo)的物的另一方面提供一種經(jīng)由無線場傳送電力的方法包括。所述方法包含產(chǎn)生處于第一頻率的信號。所述方法進(jìn)一步包含接收指示多個頻率處的電力電平限制的信息。所述方法進(jìn)一步包含基于所述電力電平限制選擇乘法因數(shù)。所述方法進(jìn)一步包含基于所述選定乘法因數(shù)產(chǎn)生處于第二頻率的通信信號。所述方法進(jìn)一步包含產(chǎn)生處于所述第一頻率的驅(qū)動信號，所述驅(qū)動信號與所述通信信號大體上同相。所述方法進(jìn)一步包含基于包含所述通信信號和所述驅(qū)動信號的組合信號產(chǎn)生所述無線場。
[0007]本發(fā)明中描述的標(biāo)的物的另一方面提供一種用于經(jīng)由無線場傳送電力的設(shè)備。此設(shè)備包含用于產(chǎn)生處于第一頻率的信號的裝置。此設(shè)備進(jìn)一步包含用于接收指示多個頻率處的電力電平限制的信息的裝置。此設(shè)備進(jìn)一步包含用于基于所述電力電平限制選擇乘法因數(shù)的裝置。此設(shè)備進(jìn)一步包含用于基于所述選定乘法因數(shù)產(chǎn)生處于第二頻率的通信信號的裝置。此設(shè)備進(jìn)一步包含用于產(chǎn)生處于所述第一頻率的驅(qū)動信號的裝置，所述驅(qū)動信號與所述通信信號大體上同相。此設(shè)備進(jìn)一步包含用于基于包含所述通信信號和所述驅(qū)動信號的組合信號產(chǎn)生無線場的裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的示范性無線電力傳送系統(tǒng)的功能框圖。
[0009]圖2是根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方案的可在圖1的無線電力傳送系統(tǒng)中使用的示范性組件的功能框圖。
[0010]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的包含發(fā)射或接收天線的圖2的發(fā)射電路或接收電路的一部分的示意圖。
[0011]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的可在圖1的無線電力傳送系統(tǒng)中使用的發(fā)射器的功能框圖。
[0012]圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的可在圖1的無線電力傳送系統(tǒng)中使用的接收器的功能框圖。 [0013]圖6是可在圖4的發(fā)射電路中使用的發(fā)射電路的一部分的示意圖。 [0014]圖7是根據(jù)比較性實(shí)例的接收器系統(tǒng)的簡化框圖。.[0015]圖8是根據(jù)一些實(shí)施方案的無線電力系統(tǒng)的簡化框圖。
[0016]圖9是用于接收和確定參考信號的方法的流程圖。
[0017]圖10是發(fā)射電力信號和通信信號的方法的流程圖。
[0018]圖11是根據(jù)一些實(shí)施方案的無線電力發(fā)射器的功能框圖。
[0019]圖12是根據(jù)一些實(shí)施方案的無線電力接收器的功能框圖。
[0020]圖中圖解說明的各種特征可能未按比例繪制。因此，各種特征的尺寸可為了清楚而任意地擴(kuò)大或減小。另外，一些圖式可能未描繪給定系統(tǒng)、方法或裝置的所有組件。最終，在整個說明書和附圖中可使用相同參考標(biāo)號來表示相同特征。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下文結(jié)合附圖陳述的詳細(xì)描述既定作為對本發(fā)明的示范性實(shí)施方案的描述，且既定不表示其中可實(shí)踐本發(fā)明的僅有實(shí)施方案。在整個本描述中使用的術(shù)語“示范性”意味著“充當(dāng)實(shí)例、例子或說明”，且不一定解釋為比其它示范性實(shí)施方案優(yōu)選或有利。詳細(xì)描述包含具體細(xì)節(jié)以用于提供對本發(fā)明的示范性實(shí)施方案的詳盡理解。在一些實(shí)例中，一些裝置是以框圖形式展示。
[0022]無線地傳送電力可指代傳送與電場、磁場、電磁場或不使用物理電導(dǎo)體而從發(fā)射器到接收器的其它場(例如，電力可傳送經(jīng)過自由空間)相關(guān)聯(lián)的任何形式的能量。輸出到無線場(例如，磁場)中的電力可由“接收天線”接收、俘獲或耦合以實(shí)現(xiàn)電力傳送。電力輸出電平和傳送效率足以對接收裝置的負(fù)載(例如可再充電電池或類似物)進(jìn)行充電。
[0023]圖1是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施方案的示范性無線電力傳送系統(tǒng)100的功能框圖?？蓮碾娏υ?未圖示)將輸入電力102提供到發(fā)射器104以用于產(chǎn)生用于提供能量傳送的場105。接收器108可耦合到場105，且產(chǎn)生輸出電力110以用于供耦合到輸出電力110的裝置(未圖示)存儲或消耗。發(fā)射器104和接收器108分離一距離112。在一個示范性實(shí)施方案中，發(fā)射器104和接收器108是根據(jù)互諧振關(guān)系來配置。當(dāng)接收器108的諧振頻率和發(fā)射器104的諧振頻率大體上相同或很接近時，發(fā)射器104與接收器108之間的發(fā)射損失最小。由此，與可能需要大線圈的要求線圈很靠近(例如，數(shù)毫米)的純電感解決方案相比，可在更大距離上提供無線電力傳送。諧振電感耦合技術(shù)因此可允許在各種距離上以及關(guān)于多種電感線圈配置的改善的效率和電力傳送。
[0024]當(dāng)接收器108位于由發(fā)射器104產(chǎn)生的能量場105中時，接收器108可接收電力。場105對應(yīng)于發(fā)射器104輸出的能量可由接收器105俘獲的區(qū)。在一些情況下，場105可對應(yīng)于發(fā)射器104的“近場”，如下文將進(jìn)一步描述。發(fā)射器104可包含用于輸出能量發(fā)射的發(fā)射天線114。接收器108進(jìn)一步包含用于從能量發(fā)射接收或俘獲能量的接收天線118。所述近場可對應(yīng)于其中存在強(qiáng)反應(yīng)場的區(qū)，所述強(qiáng)反應(yīng)場得自發(fā)射天線114中從發(fā)射天線114最少地輻射電力的電流和電荷。在一些情況下,近場可對應(yīng)于在發(fā)射天線114的大約一個波長(或其分?jǐn)?shù))內(nèi)的區(qū)。發(fā)射天線114和接收天線118是根據(jù)將與其相關(guān)聯(lián)的應(yīng)用和裝置來定大小。如上所述，可通過將發(fā)射天線114的場105中的能量的較大部分耦合到接收天線118而不是在電磁波中將大部分能量傳播到遠(yuǎn)場來進(jìn)行高效的能量傳送。當(dāng)定位在場105內(nèi)時，可在發(fā)射天線114與接收天線118之間形成“耦合模式”。在發(fā)射天線114和接收天線118周圍可發(fā)生此耦合的區(qū)域在本文稱為耦合模式區(qū)。
[0025]圖2是根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施方案的可在圖1的無線電力傳送系統(tǒng)100中使用的示范性組件的功能框圖。發(fā)射器204可包含發(fā)射電路206，其可包含振蕩器222、驅(qū)動器電路224以及濾波器與匹配電路226。振蕩器222可經(jīng)配置以在所要頻率下產(chǎn)生信號，例如468.75KHz、6.78MHz或13.56MHz，所述頻率可響應(yīng)于頻率控制信號223來調(diào)整。振蕩器信號可提供到驅(qū)動器電路224，所述驅(qū)動器電路經(jīng)配置以在例如發(fā)射天線214的諧振頻率下驅(qū)動發(fā)射天線214。驅(qū)動器電路224可為切換放大器，其經(jīng)配置以從振蕩器222接收方波且輸出正弦波。舉例來說，驅(qū)動器電路224可為E類放大器。還可包含濾波器與匹配電路226以過濾掉諧波或其它不想要的頻率，且將發(fā)射器204的阻抗匹配于發(fā)射天線214。
[0026]接收器208可包含接收電路210，其可包含匹配電路232以及整流器與切換電路234以從AC電力輸入產(chǎn)生DC電力輸出，從而對如圖2所示的電池236進(jìn)行充電或?qū)︸詈系浇邮掌?08的裝置(未圖示)進(jìn)行供電?？砂ヅ潆娐?32以將接收電路210的阻抗匹配于接收天線218。接收器208和發(fā)射器204可另外在單獨(dú)通信信道219 (例如，藍(lán)牙、紫蜂、蜂窩式等等)上通信。接收器208和發(fā)射器204可替代地使用無線場206的特性經(jīng)由帶內(nèi)信令而通信。
[0027]如下文更詳細(xì)地描述，可初始具有相關(guān)聯(lián)負(fù)載(例如，電池236)的接收器208可經(jīng)配置以確定由發(fā)射器204發(fā)射且由接收器208接收的電力量是否適合用于對電池236進(jìn)行充電。負(fù)載(例如，電池236)可經(jīng)配置以選擇性地耦合到接收器208。接收器208可經(jīng)配置以在確定所述電力量適當(dāng)后即刻啟用負(fù)載(例如，電池236)。在一些實(shí)施方案中，接收器208可經(jīng)配置以直接利用從無線電力傳送場接收的電力而無電池236的充電。舉例來說，例如近場通信(NFC)或射頻識別裝置(RFID等通信裝置可經(jīng)配置以從無線電力傳送場接收電力且通過與無線電力傳送場進(jìn)行交互而通信和/或利用所接收電力來與發(fā)射器204或其它裝置通信。
[0028]圖3是根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施方案的包含發(fā)射或接收天線352的圖2的發(fā)射電路206或接收電路210的一部分的示意圖。如圖3中圖解說明，在示范性實(shí)施方案中使用的發(fā)射或接收電路350可包含線圈352。線圈352也可稱為或經(jīng)配置為“環(huán)形”天線352。線圈352在本文也可稱為或經(jīng)配置為“磁性”天線或電感線圈。術(shù)語“線圈”既定指代可無線地輸出或接收能量以用于耦合到另一“線圈”的組件。線圈還可稱為經(jīng)配置以無線地輸出或接收電力的類型的“天線”。線圈352可經(jīng)配置以包含空氣芯或例如鐵氧體芯(未圖示)等物理芯?？諝庑经h(huán)形線圈可較能夠容忍外來物理裝置放置于所述芯的附近。此外，空氣芯環(huán)形線圈352允許將其它組件放置于芯區(qū)域內(nèi)。另外，空氣芯環(huán)可較容易使得能夠?qū)⒔邮仗炀€218 (圖2)放置于發(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)可較為強(qiáng)力。
[0029]如所述，發(fā)射器104與接收器108之間的高效能量傳送可在發(fā)射器104與接收器108之間的匹配或近似匹配的諧振期間發(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也可傳送能量，但效率可能受影響。通過將來自發(fā)射天線的場105的能量耦合到駐留于其中建立此場105的區(qū)中的接收天線而不是將來自發(fā)射天線的能量傳播到自由空間中來進(jìn)行能量傳送。
[0030]環(huán)形天線或磁性天線的諧振頻率是基于電感和電容。電感可僅僅為線圈352所產(chǎn)生的電感，而電容可被添加到線圈的電感而產(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，電容器352和電容器354可被添加到發(fā)射或接收電路350以產(chǎn)生在諧振頻率下選擇信號356的諧振電路。因此，對于較大直徑的線圈，維持諧振所需的電容的大小可隨著環(huán)的直徑或電感的增加而減小。此外，隨著線圈的直徑增加，近場的高效能量傳送區(qū)域可增力口。使用其它組件形成的其它諧振電路也是可能的。作為另一非限制性實(shí)例，電容器可并聯(lián)放置于天線350的兩個端子之間。對于發(fā)射天線，具有大體上對應(yīng)于線圈352的諧振頻率的頻率的信號358可為對線圈352的輸入。
[0031]在一個實(shí)施方案中，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變磁場。當(dāng)接收器在場105內(nèi)時，所述時變磁場可在接收天線118中感應(yīng)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的頻率下諧振，那么可有效地傳送能量。在接收天線118中感應(yīng)的AC信號可如上所述經(jīng)整流以產(chǎn)生DC信號，所述DC信號可經(jīng)提供以對負(fù)載充電或給其供電。
[0032]圖4是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施方案可在圖1的無線電力傳送系統(tǒng)中使用的發(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可為圖3所示的線圈352。發(fā)射電路406可通過提供振蕩信號來將RF電力提供到發(fā)射天線414，從而導(dǎo)致發(fā)射天線414周圍產(chǎn)生能量(例如，磁通量)。發(fā)射器404可在任何合適頻率下操作。舉例來說，發(fā)射器404可在13.56MHz ISM頻帶下操作。
[0033]發(fā)射電路406可包含:固定阻抗匹配電路409，用于將發(fā)射電路406的阻抗(例如，50歐姆)匹配于發(fā)射天線414;以及低通濾波器(LPF) 408，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)的裝置的自干擾的水平。其它示范性實(shí)施方案可包含不同的濾波器拓?fù)?，包?但不限于)陷波濾波器，所述陷波濾波器使特定頻率衰減同時使其它頻率通過且可包含自適應(yīng)阻抗匹配，所述不同濾波器拓?fù)淇苫诳蓽y量的發(fā)射量度而變化，例如到天線414的輸出電力或由驅(qū)動器電路424汲取的DC電流。發(fā)射電路406進(jìn)一步包含驅(qū)動器電路424，其經(jīng)配置以驅(qū)動由振蕩器423確定的RF信號。發(fā)射電路406可包括離散裝置或電路，或者可包括集成組合件。來自發(fā)射天線414的示范性RF電力輸出可大約為
2.5 瓦。
[0034]發(fā)射電路406可進(jìn)一步包含控制器415，用于在針對特定接收器的發(fā)射相位(或工作循環(huán))期間啟用振蕩器423，用于調(diào)整振蕩器423的頻率或相位，且用于調(diào)整輸出電力電平以實(shí)施用于通過相鄰裝置所附接的接收器與相鄰裝置交互的通信協(xié)議。應(yīng)注意，控制器415在本文也可稱為處理器415。對振蕩器相位和發(fā)射路徑中的相關(guān)電路的調(diào)整可允許減少帶外發(fā)射，尤其是當(dāng)從一個頻率轉(zhuǎn)變到另一頻率時。
[0035]發(fā)射電路406可進(jìn)一步包含負(fù)載感測電路416，用于檢測在由發(fā)射天線414產(chǎn)生的近場附近存在或不存在作用中的接收器。舉例來說，負(fù)載感測電路416監(jiān)視流到驅(qū)動器電路424的電流，所述電流可受到在由發(fā)射天線414產(chǎn)生的場附近存在或不存在作用中的接收器的影響，如下文將進(jìn)一步描述。對驅(qū)動器電路424上的加載的改變的檢測是由控制器415監(jiān)視以用于確定是否啟用振蕩器423用于發(fā)射能量以及與作用中接收器通信。如下文更完整地描述，在驅(qū)動器電路424處測得的電流可用以確定是否一無效裝置位于發(fā)射器404的無線電力傳送區(qū)內(nèi)。
[0036]發(fā)射天線414可用利茲(Litz)線實(shí)施或?qū)嵤樘炀€條，所述天線條的厚度、寬度和金屬類型經(jīng)選擇以使電阻性損失保持較低。在一個實(shí)施方案中，發(fā)射天線414可大體上經(jīng)配置以與例如桌子、墊、燈或其它較不便攜的配置等較大結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)。因此，發(fā)射天線414通?？赡懿恍枰霸选眮砭哂袑?shí)際尺寸。發(fā)射天線414的示范性實(shí)施方案可為“電學(xué)上較小”(即，波長的分?jǐn)?shù))，且通過使用電容器來界定諧振頻率而經(jīng)調(diào)諧以在較低可用頻率下諧振。
[0037]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)的接收器裝置的行蹤和狀態(tài)的信息。因此，發(fā)射電路406可包含連接到控制器415 (本文中也稱為處理器)的存在檢測器480、封閉式檢測器460或其組合?？刂破?15可響應(yīng)于來自存在檢測器480和封閉式檢測器460的存在信號而調(diào)整由驅(qū)動器電路424遞送的電力量。發(fā)射器404可通過若干電力源接收電力，所述電力源例如用以轉(zhuǎn)換建筑物中存在的常規(guī)AC電力的AC/DC轉(zhuǎn)換器(未圖示)、用以將常規(guī)DC電力源轉(zhuǎn)換為適合于發(fā)射器404的電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換器(未圖示)，或直接從常規(guī)DC電力源(未圖示)接收電力。
[0038]作為非限制性實(shí)例，存在檢測器480可為運(yùn)動檢測器，用以感測插入到發(fā)射器404的覆蓋區(qū)域中的待充電裝置的初始存在。在檢測之后，可接通發(fā)射器404且可使用由裝置接收的RF電力來以預(yù)定方式雙態(tài)觸發(fā)RX裝置上的開關(guān)，這又導(dǎo)致對發(fā)射器404的驅(qū)動點(diǎn)阻抗的改變。
[0039]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檢測、運(yùn)動檢測或其它合適手段檢測人類的檢測器。在一些示范性實(shí)施方案中，可能存在限制發(fā)射天線414在特定頻率下可發(fā)射的電力量的規(guī)章。在一些情況下，這些規(guī)章有意保護(hù)人類免受電磁輻射。然而，可能存在發(fā)射天線414放置于無人類占用或人類很少占用的區(qū)域中的環(huán)境，例如車庫、工廠地面、商店和類似處。如果這些環(huán)境沒有人類，那么可準(zhǔn)許將發(fā)射天線414的電力輸出增加到高于正常電力限制規(guī)章。換句話說，控制器415可響應(yīng)于人類存在而將發(fā)射天線414的電力輸出調(diào)整到規(guī)章水平或更低，且在人類在距發(fā)射天線414的電磁場的規(guī)章距離之外時將發(fā)射天線414的電力輸出調(diào)整到高于規(guī)章水平的水平。
[0040]作為非限制性實(shí)例，封閉式檢測器460(本文也可稱為封閉式隔間檢測器或封閉式空間檢測器)可為例如感測開關(guān)等裝置，用于確定封殼何時處于關(guān)閉或打開狀態(tài)。當(dāng)發(fā)射器處于在封閉狀態(tài)中的封殼中時，可增加發(fā)射器的電力電平。
[0041]在示范性實(shí)施方案中，可使用發(fā)射器404不會不確定地保持接通的方法。在此情況下，發(fā)射器404可經(jīng)編程以在用戶確定的時間量之后切斷。此特征防止發(fā)射器404、尤其是驅(qū)動器電路424在其周邊的無線裝置被完全充電之后繼續(xù)操作。此情況可能是由于電路未能檢測到從中繼器或接收天線發(fā)送的裝置被完全充電的信號。為了防止發(fā)射器404在另一裝置放置于其周邊的情況下自動關(guān)閉，可僅在其周邊未檢測到運(yùn)動的設(shè)定周期之后激活發(fā)射器404自動切斷特征。用戶可能夠確定不活動時間間隔，且按需要改變所述間隔。作為非限制性實(shí)例，所述時間間隔可比對特定類型的無線裝置完全充電所需的時間長，假設(shè)所述裝置初始被完全放電。
[0042]圖5是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施方案的可在圖1的無線電力傳送系統(tǒng)中使用的接收器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)一步耦合到裝置550以用于向其提供所接收電力。應(yīng)注意，將接收器508圖解說明為在裝置550外部，但可集成到裝置550中。能量可無線地傳播到接收天線518且隨后通過接收電路510的其余部分耦合到裝置550。舉例來說，充電裝置可包含例如移動電話、便攜式音樂播放器、膝上型計算機(jī)、平板計算機(jī)、計算機(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(其它醫(yī)療裝置)和類似物等裝置。
[0043]接收天線518可經(jīng)調(diào)諧以在與發(fā)射天線414(圖4)相同的頻率下或在指定頻率范圍內(nèi)諧振。接收天線518可以與發(fā)射天線414相似地定尺寸，或可基于相關(guān)聯(lián)裝置550的尺寸而不同地定大小。舉例來說，裝置550可為具有比發(fā)射天線414的直徑或長度小的直徑或長度尺寸的便攜式電子裝置。在此實(shí)例中，接收天線518可實(shí)施為多匝天線，以便減少調(diào)諧電容器(未圖示)的電容值且增加接收天線的阻抗。舉例來說，接收天線518可放置于裝置550的實(shí)質(zhì)環(huán)境周圍，以便最大化天線直徑且減少接收天線518的環(huán)形匝(即，繞組)的數(shù)目和繞組間電容。
[0044]接收電路510可提供與接收天線518的阻抗匹配。接收電路510包含電力轉(zhuǎn)換電路506，用于將所接收RF能量源轉(zhuǎn)換為供裝置550使用的充電電力。電力轉(zhuǎn)換電路506包含RF/DC轉(zhuǎn)換器520，且也可包含DC/DC轉(zhuǎn)換器522。RF/DC轉(zhuǎn)換器520將在接收天線518處接收的RF能量信號整流為非交流電力，其中輸出電壓由表示。DC/DC轉(zhuǎn)換器522 (或其它電力調(diào)節(jié)器)將經(jīng)整流RF能量信號轉(zhuǎn)換為與裝置550兼容的能量電勢(例如，電壓)，其中輸出電壓和輸出電流由Vwt和Iwt表示。預(yù)期各種RF/DC轉(zhuǎn)換器，包含部分和完全整流器、調(diào)節(jié)器、橋接器、倍增器以及線性和切換轉(zhuǎn)換器。
[0045]接收電路510可進(jìn)一步包含切換電路512，用于將接收天線518連接到電力轉(zhuǎn)換電路506或者用于斷開電力轉(zhuǎn)換電路506。從電力轉(zhuǎn)換電路506斷開接收天線518不僅暫停對裝置550的充電，而且改變由發(fā)射器404 (圖2) “看見”的“負(fù)載”。
[0046]如上文揭示，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)動器電路424的偏置電流的波動。因此，發(fā)射器404具有用于確定何時接收器存在于發(fā)射器的近場中的機(jī)制。
[0047]當(dāng)多個接收器508存在于發(fā)射器的近場中時，可能希望對一個或一個以上接收器的加載和卸載進(jìn)行時間多路復(fù)用以使其它接收器能夠更有效地耦合到發(fā)射器。也可隱匿接收器508以便消除到其它附近接收器的耦合或減少附近發(fā)射器上的加載。接收器的此“卸載”在本文也稱為“隱匿”。此外，由接收器508控制且由發(fā)射器404檢測的卸載與加載之間的此切換可提供從接收器508到發(fā)射器404的通信機(jī)制，如下文更完整闡釋。另外，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?08發(fā)送到發(fā)射器404。舉例來說，切換速度可為大約100微秒。
[0048]在示范性實(shí)施方案中，發(fā)射器404與接收器508之間的通信指代裝置感測和充電控制機(jī)制，而不是常規(guī)的雙向通信(即，使用耦合場的帶內(nèi)信令)。換句話說，發(fā)射器404可使用對所發(fā)射信號的開/關(guān)鍵控來調(diào)整能量是否在近場中可用。接收器可將這些能量改變解譯為來自發(fā)射器404的消息。從接收器側(cè)，接收器508可使用對接收天線518的調(diào)諧和解諧來調(diào)整正從場接受多少電力。在一些情況下，調(diào)諧和解諧可經(jīng)由切換電路512來實(shí)現(xiàn)。發(fā)射器404可檢測來自場的所使用電力的此差異，且將這些改變解譯為來自接收器508的消息。應(yīng)注意，可利用對發(fā)射電力和負(fù)載行為的其它形式的調(diào)制。
[0049]接收電路510可進(jìn)一步包含信令檢測器與信標(biāo)電路514，用以識別可對應(yīng)于從發(fā)射器到接收器的信息信令的所接收能量波動。此外，信令與信標(biāo)電路514還可用以檢測減少的RF信號能量(即，信標(biāo)信號)的發(fā)射且將減少的RF信號能量整流為標(biāo)稱電力以用于喚醒接收電路510內(nèi)的未被供電或電力耗盡的電路，以便配置接收電路510進(jìn)行無線充電。
[0050]接收電路510進(jìn)一步包含處理器516，用于協(xié)調(diào)本文描述的接收器508的過程，所述過程包含對本文描述的切換電路512的控制。在包含檢測到向裝置550提供充電電力的外部有線充電源(例如，墻壁/USB電力)等其它事件發(fā)生后也可即刻進(jìn)行接收器508的隱匿。除了控制接收器的隱匿之外，處理器516還可監(jiān)視信標(biāo)電路514以確定信標(biāo)狀態(tài)且提取從發(fā)射器404發(fā)送的消息。處理器516還可調(diào)整DC/DC轉(zhuǎn)換器522以得到改善的性能。
[0051]圖6是可在圖4的發(fā)射電路406中使用的發(fā)射電路600的一部分的示意圖。發(fā)射電路600可包含如上文在圖4中描述的驅(qū)動器電路624。如上所述，驅(qū)動器電路624可為切換放大器，其可經(jīng)配置以接收方波且輸出正弦波以提供到發(fā)射電路650。在一些情況下，驅(qū)動器電路624可稱為放大器電路。驅(qū)動器電路624展示為E類放大器，然而，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案可使用任何合適的驅(qū)動器電路624。驅(qū)動器電路624可由來自如圖4所示的振蕩器423的輸入信號602驅(qū)動。驅(qū)動器電路624還可具備驅(qū)動電壓VD，其經(jīng)配置以控制通過發(fā)射電路650可遞送的最大電力。為了消除或減少諧波，發(fā)射電路600可包含濾波器電路626。濾波器電路626可為三極(電容器634、電感器632和電容器636)低通濾波器電路 626。
[0052]由濾波器電路626輸出的信號可提供到包括天線614的發(fā)射電路650。發(fā)射電路650可包含具有電容620和電感的串聯(lián)諧振電路(例如，可由于線圈的電感或電容或者額外電容器組件)，其可在由驅(qū)動器電路624提供的經(jīng)濾波信號的頻率下諧振。發(fā)射電路650的負(fù)載可由可變電阻器622表示。負(fù)載可隨著經(jīng)定位以從發(fā)射電路650接收電力的無線電力接收器508而變。[0053]無線電力系統(tǒng)可能需要通信系統(tǒng)來控制和協(xié)調(diào)電力傳送。舉例來說，無線電力發(fā)射器與無線電力接收器之間的通信可用以控制電力電平且促進(jìn)控制多少電力正遞送到無線電力接收器。如上文論述，可在帶內(nèi)經(jīng)由電力信號的調(diào)制或在帶外經(jīng)由不同頻率上的數(shù)據(jù)發(fā)射來執(zhí)行通信。
[0054]如果利用帶外信令，那么存在可使用的若干調(diào)制方案。這些調(diào)制方案可包含例如相移鍵控(PSK)、頻移鍵控(FSK)、幅移鍵控(ASK)、正交振幅調(diào)制(QAM)或類似物。對于相位調(diào)制方法，相位信息的恢復(fù)可能因如下要求而復(fù)雜化:產(chǎn)生準(zhǔn)確的局部頻率以與所接收信號進(jìn)行比較，以便提取在經(jīng)相位調(diào)制信號中發(fā)射的數(shù)據(jù)。多個裝置同時發(fā)射數(shù)據(jù)信號也可受到由于缺乏準(zhǔn)確參考信號而可能發(fā)生的無意中干擾的不利影響。舉例來說，缺乏準(zhǔn)確相位參考可導(dǎo)致不同裝置傳送的信號之間的相長或相消干擾，進(jìn)而潛在地破壞由每一裝置發(fā)射的數(shù)據(jù)。
[0055]圖7是根據(jù)比較性實(shí)例的接收器系統(tǒng)708的簡化框圖。如圖7所示，接收器系統(tǒng)708可經(jīng)配置以對使用正交振幅調(diào)制(QAM)方法調(diào)制的信號進(jìn)行解調(diào)。在圖7的系統(tǒng)中，處于第一頻率Fl (例如，6.78MHz)的電力載波用于電力發(fā)射，且處于第二頻率F2 (例如，40.68MHz)的通信信號載波用于數(shù)據(jù)發(fā)射。系統(tǒng)包含連接到接收天線718的諧振槽電路750。分支端子751連接到諧振槽電路750以及第一濾波器752和第二濾波器754。第一濾波器752可被配置為載波信號濾波器(例如，帶通濾波器)。第一濾波器752可僅在第一頻率Fl (例如，6.78MHz)下傳遞信號。第二濾波器754可被配置為數(shù)據(jù)信號濾波器754(例如，另一帶通濾波器)。第二濾波器754可經(jīng)配置以僅在第二頻率F2(例如，40.68MHz)下傳遞信號。在一些實(shí)施方案中，可不包含第一濾波器752(例如，電力信號載波濾波器)，且第二濾波器754(例如，數(shù)據(jù)信號載波濾波器)可包含額外濾波組件以便移除電力載波。
[0056]第一濾波器752的輸出(例如，6.78MHz電力載波)可連接到標(biāo)準(zhǔn)PLL電路756，所述標(biāo)準(zhǔn)PLL電路鎖定到電力載波頻率且在第二頻率F2(例如，40.68MHz)下產(chǎn)生相位穩(wěn)定的參考。舉例來說，如圖解說明，PLL電路756包含相位頻率檢測器758、PLL濾波器760、壓控振蕩器762，和除法器764。PLL電路756也可包含未圖解說明的其它組件(例如，電荷泵)。
[0057]在第二頻率F2(例如，40.68MHz)下的參考信號(REF)可隨后被饋送到兩個乘法器766和768。第一乘法器766通過數(shù)據(jù)信號放大器770從數(shù)據(jù)信號濾波器754接收所接收數(shù)據(jù)信號。第一乘法器766還接收參考信號(例如,處于40.68MHz)。第二乘法器768通過數(shù)據(jù)信號放大器770從數(shù)據(jù)信號濾波器754接收所接收數(shù)據(jù)信號，且通過相移電路772接收參考頻率信號。相移電路772可經(jīng)配置以使參考頻率信號延遲例如90度。第一乘法器766的輸出可由第一輸出濾波器774和第一 A/D轉(zhuǎn)換器776處理，而第二乘法器768的輸出可由第二輸出濾波器778和第二 A/D轉(zhuǎn)換器780處理。所得配置可表現(xiàn)為1-Q檢測器。
[0058]如圖7中圖解說明，接收器系統(tǒng)708包含鎖相回路電路756以便計算對于解調(diào)具有有限準(zhǔn)確性的局部參考。相移鍵控接收器也可能需要額外電路用于零相位恢復(fù)。在相移鍵控接收器中，可使用相移平衡或相位參考方案來產(chǎn)生平均零相位參考以用作“零相位”的局部參考。隨后將所得所接收群集與此(有限準(zhǔn)確性)相位參考進(jìn)行比較。
[0059]根據(jù)一些實(shí)施方案，揭不一種獲取準(zhǔn)確的相位參考信號的系統(tǒng)和方法。本文描述的系統(tǒng)可能夠產(chǎn)生準(zhǔn)確的相位參考，且因此不一定需要上述相位確定方案。[0060]圖8是根據(jù)一些實(shí)施方案的無線電力系統(tǒng)的簡化框圖。如圖8所示，無線電力系統(tǒng)包含無線電力發(fā)射器804，其包含振蕩器823以及經(jīng)配置以產(chǎn)生無線電力載波信號的驅(qū)動器電路824 (例如，功率放大器)。無線電力載波信號通過載波信號濾波器890發(fā)射到發(fā)射器多路復(fù)用器892，且用以驅(qū)動發(fā)射天線814以通過無線場發(fā)射信號到無線電力接收器808。無線電力發(fā)射器804還包含無線電力TX控制器810，其經(jīng)配置以控制無線電力發(fā)射器804的組件的操作。如圖解說明，無線電力TX控制器810經(jīng)配置以將控制信號發(fā)送到振蕩器823和驅(qū)動器電路824以控制由無線電力發(fā)射器804產(chǎn)生的無線電力傳送場。此外，無線電力TX控制器810經(jīng)配置以產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號以用于將信息傳送到無線電力接收器808。舉例來說，無線電力TX控制器810可經(jīng)配置以產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號，所述數(shù)據(jù)信號在調(diào)制器894的輸入處被接收。調(diào)制器894也可經(jīng)配置以從乘法器896的輸出接收通信信號載波頻率信號。乘法器896可經(jīng)配置以在振蕩器823的輸出處接收頻率信號，且將頻率信號乘以乘法因數(shù)。舉例來說，振蕩器823可產(chǎn)生處于第一頻率Fl(例如，6.78MHz)的頻率信號。乘法器可將頻率Fl乘以乘法因數(shù)M(例如，M = 6)以產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號載波頻率F2(例如，40.68MHz)。數(shù)據(jù)信號載波F2可由調(diào)制器894利用以產(chǎn)生用于發(fā)射的數(shù)據(jù)信號。調(diào)制器894的輸出可通過數(shù)據(jù)信號放大器897和數(shù)據(jù)信號濾波器898耦合到發(fā)射器多路復(fù)用器892。發(fā)射器多路復(fù)用器892可經(jīng)配置以通過發(fā)射天線814發(fā)射處于數(shù)據(jù)信號載波頻率的數(shù)據(jù)信號以及處于電力信號載波頻率的電力信號。
[0061]如圖解說明，數(shù)據(jù)信號載波頻率F2是電力信號載波頻率Fl的倍數(shù)，且因此，頻率信號Fl和F2彼此同相。乘法因數(shù)M的選擇可基于關(guān)于不同頻率下的信號強(qiáng)度水平的適用的標(biāo)準(zhǔn)。舉例來說，TX控制器810可經(jīng)配置以接收指示特定限制和不同頻率的信息?；陉P(guān)于限制的所接收信息，TX控制器810可經(jīng)配置以選擇頻率Fl和F2以使得電力信號載波頻率Fl及其諧波不會相長地干擾數(shù)據(jù)信號載波頻率F2及其諧波從而超過任一頻帶中的限制。舉例來說，在一些實(shí)施方案中，電力信號包含處于電力信號載波頻率的倍數(shù)的諧波，因為所述電力信號可能不是純正弦波。諧波也可為靜態(tài)的(例如，位于電力載波的相同頻率倍數(shù))或者諧波可由于操作條件的變化(例如，接收器放置、發(fā)射器電力電平或類似者)而改變。對應(yīng)于電力信號的諧波的數(shù)據(jù)載波在所述數(shù)據(jù)信號與所述諧波同相的情況下可相長地干擾所述諧波。因此，處于諧波/數(shù)據(jù)信號頻率的總能量可由于相長干擾而增加。然而，由于總能量是數(shù)據(jù)信號與電力信號諧波的總和，因此由于相長干擾而不存在與數(shù)據(jù)載波相關(guān)聯(lián)的額外能量。因此，從由相長干擾造成的增加能量對系統(tǒng)提供極少益處用于傳送數(shù)據(jù)信號。然而，增加的能量可導(dǎo)致系統(tǒng)在對應(yīng)于諧波和數(shù)據(jù)信號的頻率下超過發(fā)射限制。
[0062]在一些實(shí)施方案中，可選擇乘法因數(shù)以使得數(shù)據(jù)信號與電力信號的諧波之間的干擾不超過經(jīng)界定(例如，規(guī)章)限制。舉例來說，可選擇乘法因數(shù)以避免具有較低經(jīng)界定限制和/或位于相對靠近電力信號載波處的特定頻率。在一些實(shí)施方案中，可選擇乘法因數(shù)且可確定電力信號的對應(yīng)諧波的相位。數(shù)據(jù)載波可在與對應(yīng)電力信號載波諧波異相180度的相位處產(chǎn)生，以便在諧波和數(shù)據(jù)載波的對應(yīng)頻率處保持低于經(jīng)界定限制。在一些實(shí)施方案中，乘法因數(shù)可為預(yù)定的且在無線電力發(fā)射器的操作期間設(shè)定。在其它實(shí)施方案中，乘法因數(shù)可在操作期間動態(tài)變化。舉例來說，乘法因數(shù)可基于關(guān)于電力信號諧波的相位和能量水平的反饋而動態(tài)變化。在一些實(shí)施方案中，乘法因數(shù)可動態(tài)變化，以便編碼額外信息以發(fā)射到無線電力接收器和/或增加數(shù)據(jù)信號的通過量。[0063]圖8還圖解說明與無線電力發(fā)射器804通信的無線電力接收器808。如圖解說明，無線電力接收器808可包含接收天線818，用于經(jīng)由無線電力發(fā)射器804產(chǎn)生的無線場接收信號。所接收信號可包含處于通信信號載波頻率F2的數(shù)據(jù)信號和處于電力信號載波頻率Fl的電力信號。接收天線818的輸出可耦合到接收器多路復(fù)用器842。接收器多路復(fù)用器842可經(jīng)配置以從所接收信號輸出數(shù)據(jù)信號和電力信號。如圖解說明，接收器多路復(fù)用器842的第一輸出可耦合到無線電力接收電路888，包含各種組件，例如濾波器、負(fù)載調(diào)整電路、整流器和調(diào)節(jié)器，用于產(chǎn)生信號以向充電裝置傳送電力。接收器多路復(fù)用器842的輸出還可提供到數(shù)據(jù)信號濾波器854和參考信號濾波器855。數(shù)據(jù)信號濾波器854 (例如，帶通濾波器)可經(jīng)配置以對所接收信號進(jìn)行濾波且輸出處于數(shù)據(jù)信號載波頻率F2 (例如，
40.68MHz)的信號。參考信號濾波器855 (例如，帶通濾波器)可經(jīng)配置以對所接收信號進(jìn)行濾波且輸出對應(yīng)于電力信號載波頻率Fl (例如,6.78MHz)的信號。參考信號濾波器855的輸出可由乘法器882接收且乘以乘法因數(shù)M(例如，M = 6)以產(chǎn)生對應(yīng)于數(shù)據(jù)信號頻率載波F2(例如，40.68MHz)的參考信號。無線電力RX控制器816可接收數(shù)據(jù)信號濾波器854的輸出和參考信號(REF)，且可使用參考信號來解碼數(shù)據(jù)信號。舉例來說，無線電力RX控制器816可包含相位檢測電路,用于檢測數(shù)據(jù)信號與參考信號之間的相位偏移?；谙辔黄疲瑹o線電力RX控制器816可解碼對應(yīng)于所檢測相位差的特定信息。由于利用了電力載波中含有的相位信息，因此可以較簡單、較便宜且較穩(wěn)健的方式實(shí)行數(shù)據(jù)載波中的相位信息的解調(diào)。
[0064]無線電力RX控制器816還可使用參考信號來產(chǎn)生通信信號以用于發(fā)射回到無線電力發(fā)射器804或其它無線電力接收器808。如圖解說明，無線電力RX控制器816可基于參考信號產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號，且輸出處于基于參考信號的數(shù)據(jù)信號頻率的數(shù)據(jù)信號。在一些實(shí)施方案中，無線電力RX控制器816可經(jīng)配置以產(chǎn)生從參考信號的相位偏移以編碼用于發(fā)射的數(shù)據(jù)。調(diào)制器884可產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號輸出，所述數(shù)據(jù)信號通過數(shù)據(jù)輸出放大器886由接收器多路復(fù)用器842接收。接收器多路復(fù)用器842可經(jīng)配置以將數(shù)據(jù)信號發(fā)射到無線電力發(fā)射器804和/或其它無線電力接收器808。由于數(shù)據(jù)信號是基于從所接收電力信號提取的參考信號產(chǎn)生，因此無線電力接收器808可經(jīng)同步以使得來自無線電力接收器808的數(shù)據(jù)發(fā)射不會彼此相消地干擾。舉例來說，由于多個無線電力接收器808中的每一者從接收自無線電力發(fā)射器808的同一信號提取參考信號，因此參考信號中的每一者彼此同相。由無線電力接收器808發(fā)射的信號(例如，通過基于參考信號的相位調(diào)制)不可能彼此相消地干擾。因此，多個裝置可同時向無線電力發(fā)射器804發(fā)射數(shù)據(jù)而無相消干擾。此外，無線電力接收器808的電路可相對于其它無線電力接收器而簡化。
[0065]根據(jù)一些實(shí)施方案，可利用通信協(xié)議(例如，達(dá)拉斯I線協(xié)議)來為基于線“或”(wired-OR)方案的沖突避免和仲裁提供明確支持。線“或”方案通常需要通信系統(tǒng)在無裝置正在信令時讀取‘無信號’，且在一個或一個以上裝置正在信令時讀取‘信號’。常規(guī)上，可利用開關(guān)鍵控通信系統(tǒng)(例如，利用幅移鍵控ASK)。然而，在常規(guī)通信系統(tǒng)中，由于載波信號的相位在不同通信裝置之間未鎖定，因此由不同裝置發(fā)射的信號之間的相消干擾可能不合意地阻止信號中的任一者的接收。通過經(jīng)由上述方法將所有潛在發(fā)射器相位鎖定到電力載波信號，防止了相消干擾，且可實(shí)施無線線“或”協(xié)議。根據(jù)上文參見圖8論述的實(shí)施方案，經(jīng)同步通信裝置具有較簡單的線“0R”協(xié)議實(shí)施方案和相對于常規(guī)裝置減少的成本。
[0066]圖9圖解說明根據(jù)一些實(shí)施方案的確定參考信號的方法的流程圖。方法900包含經(jīng)由無線場接收信號，如框902說明。所接收信號包含在第一頻率(例如，電力信號載波Fl)下發(fā)射的無線電力信號與在第二頻率(例如，數(shù)據(jù)信號載波頻率F2)下發(fā)射的通信信號的組合。在框904處，可對所接收信號進(jìn)行濾波以基于在所述第一頻率下發(fā)射的無線電力信號產(chǎn)生處于第二頻率的參考信號，所述參考信號與無線電力信號大體上同相。
[0067]圖10是發(fā)射電力信號和通信信號的方法的流程圖。如圖10所示，方法1000包含產(chǎn)生處于第一頻率(例如，電力載波頻率Fl)的信號，如框1002中所示。接收指示多個頻率處的電力電平限制的信息，如框1004中所示?；陔娏﹄娖较拗七x擇乘法因數(shù)，如框1006中所示。舉例來說，可選擇乘法因數(shù)以確保電力信號與通信信號的組合不超過任何限制?；诔朔ㄒ驍?shù)產(chǎn)生處于第二頻率(例如，數(shù)據(jù)信號載波頻率F2)的通信信號，如框1008中所不。在框1010處,產(chǎn)生與通信信號大體上同相的處于第一頻率的驅(qū)動信號?；诎ㄐ判盘柡万?qū)動信號的組合信號產(chǎn)生無線場，如框1012中所示。
[0068]圖11是根據(jù)一些實(shí)施方案的無線電力接收器1100的功能框圖。無線電力接收器1100包含用于經(jīng)由無線場接收信號的裝置，如框1102中所示。所接收信號包含在第一頻率下發(fā)射的無線電力信號與在第二頻率下發(fā)射的通信信號的組合。無線電力接收器1100還包含用于對所接收信號進(jìn)行濾波以產(chǎn)生處于對應(yīng)于第一頻率的第二頻率的參考信號的裝置，如框1104中所示。所產(chǎn)生參考信號與無線電力信號大體上同相。通信和控制總線1110可用于如圖11所示的無線電力接收器1100的各種組件之間的通信。
[0069]圖12是根據(jù)一些實(shí)施方案的無線電力發(fā)射器1200的功能框圖。無線電力發(fā)射器1200包含如框1202中所示的用于產(chǎn)生處于第一頻率的信號的裝置，如框1204中所示的用于接收指示多個頻率處的電力電平限制的信息的裝置，如框1206中所示的用于基于電力電平限制選擇乘法因數(shù)的裝置，如框1208中所示的用于基于選定乘法因數(shù)產(chǎn)生處于第二頻率的通信信號的裝置，以及如框1210中所示的用于產(chǎn)生處于第一頻率的驅(qū)動信號的裝置。驅(qū)動信號與通信信號大體上同相。無線電力發(fā)射器1200還包含用于基于包含通信信號和驅(qū)動信號的組合信號產(chǎn)生無線場的裝置，如框1212中所示。通信和控制總線1214可用于如圖12所示的無線電力接收器1200的各種組件之間的通信。
[0070]以上描述的方法的各種操作可由能夠執(zhí)行所述操作的任何合適裝置執(zhí)行，所述裝置例如各種硬件和/或軟件組件、電路和/或模塊。大體上，圖中說明的任何操作可由能夠執(zhí)行所述操作的對應(yīng)功能裝置執(zhí)行。舉例來說，參見圖11，用于接收信號的裝置1102可對應(yīng)于如圖8所示的耦合到多路復(fù)用器842的接收天線818。在一些實(shí)施方案中，天線818可對應(yīng)于具有如參見圖3描述的結(jié)構(gòu)的天線350。返回參見圖11，用于濾波的裝置1104可對應(yīng)于如圖8所示的參考信號濾波器855 (例如，帶通濾波器)。
[0071]參見圖8和12，用于產(chǎn)生處于第一頻率的信號的裝置1202可對應(yīng)于振蕩器823，用于接收信息的裝置1204和用于選擇乘法因數(shù)的裝置1206可對應(yīng)于TX控制器810，用于產(chǎn)生驅(qū)動信號的裝置1208可對應(yīng)于驅(qū)動電路824 (例如，功率放大器)，且用于產(chǎn)生無線場的裝置1212可對應(yīng)于天線814。在一些實(shí)施方案中，天線814可對應(yīng)于具有如參見圖3描述的結(jié)構(gòu)的天線350。
[0072]可使用多種不同技藝和技術(shù)中的任一種來表示信息和信號。舉例來說，可通過電壓、電流、電磁波、磁場或磁性粒子、光場或光學(xué)粒子或者其任何組合來表不整個以上描述中可能參考的數(shù)據(jù)、指令、命令、信息、信號、位、符號和碼片。
[0073]結(jié)合本文所揭示的實(shí)施方案描述的各種說明性邏輯塊、模塊、電路和算法步驟可實(shí)施為電子硬件、計算機(jī)軟件或所述兩者的組合。為了清楚地說明硬件與軟件的這種可交換性，上文已大體上在其功能性方面描述了各種說明性組件、塊、模塊、電路和步驟。將此類功能性實(shí)施為硬件還是軟件取決于特定應(yīng)用和對整個系統(tǒng)施加的設(shè)計約束?？舍槍γ恳惶囟☉?yīng)用以不同方式實(shí)施所描述的功能性，但不應(yīng)將此類實(shí)施方案決策解釋為造成與本發(fā)明的實(shí)施方案的范圍的脫離。
[0074]結(jié)合本文所揭示的實(shí)施方案描述的各種說明性塊、模塊和電路可用經(jīng)設(shè)計以執(zhí)行本文描述的功能的通用處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或其它可編程邏輯裝置、離散門或晶體管邏輯、離散硬件組件或其任何組合來實(shí)施或執(zhí)行。通用處理器可為微處理器，但在替代例中，處理器可為任何常規(guī)的處理器、控制器、微控制器或狀態(tài)機(jī)。處理器還可實(shí)施為計算裝置的組合，例如DSP與微處理器的組合、多個微處理器、結(jié)合DSP核心的一個或一個以上微處理器或任何其它此類配置。
[0075]結(jié)合本文所揭示的實(shí)施方案描述的方法或算法和功能的步驟可直接以硬件、以由處理器執(zhí)行的軟件模塊或以所述兩者的組合來實(shí)施。如果以軟件實(shí)施，那么功能可作為一個或一個以上指令或代碼存儲在有形的非暫時性計算機(jī)可讀媒體上或經(jīng)由計算機(jī)可讀媒體傳輸。軟件模塊可駐留在隨機(jī)存取存儲器(RAM)、快閃存儲器、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM(EPROM)、電可擦除可編程ROM(EEPROM)、寄存器、硬盤、可裝卸式盤、CD-ROM或此項技術(shù)中已知的任何其它形式的存儲媒體中。存儲媒體耦合到處理器，使得處理器可從存儲媒體讀取信息和向存儲媒體寫入信息。在替代方案中，存儲媒體可與處理器成一體式。如本文中所使用，磁盤及光盤包含壓縮光盤(CD)、激光光盤、光學(xué)光盤、數(shù)字多功能光盤(DVD)、軟磁盤及藍(lán)光光盤，其中磁盤通常以磁性方式再生數(shù)據(jù)，而光盤使用激光以光學(xué)方式再生數(shù)據(jù)。上文的組合也應(yīng)包含在計算機(jī)可讀媒體的范圍內(nèi)。處理器和存儲媒體可駐留在ASIC中。ASIC可駐留在用戶終端中。在替代方案中，處理器和存儲媒體可作為離散組件駐留在用戶終端中。為了概括本發(fā)明的目的，本文已描述了本發(fā)明的某些方面、優(yōu)點(diǎn)和新穎特征。應(yīng)了解，根據(jù)本發(fā)明的任一特定實(shí)施方案不一定可實(shí)現(xiàn)所有此些優(yōu)點(diǎn)。因此，可以實(shí)現(xiàn)或優(yōu)化如本文教示的一個優(yōu)點(diǎn)或優(yōu)點(diǎn)群組而不一定實(shí)現(xiàn)如本文可能教示或提出的其它優(yōu)點(diǎn)的方式來體現(xiàn)或?qū)嵭斜景l(fā)明。
[0076]將容易了解對上述實(shí)施方案的各種修改，且在不脫離本發(fā)明精神或范圍的情況下，本文所界定的一般原理可適用于其它實(shí)施方案。因此，本發(fā)明不希望限于本文展示的實(shí)施方案，而是應(yīng)被賦予與本文所揭示的原理和新穎特征一致的最廣范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種無線電力發(fā)射器，其包括: 電力源，其經(jīng)配置以產(chǎn)生處于第一頻率的信號； 控制器，其經(jīng)配置以接收指示多個頻率處的電力電平限制的信息，且基于所述電力電平限制選擇乘法因數(shù)； 通信信號產(chǎn)生器，其耦合到所述電力源，且經(jīng)配置以接收處于所述第一頻率的所述信號且基于所述選定乘法因數(shù)產(chǎn)生處于第二頻率的通信信號； 驅(qū)動器，其耦合到所述電力源，且經(jīng)配置以接收處于所述第一頻率的所述信號且產(chǎn)生處于所述第一頻率的驅(qū)動信號，所述驅(qū)動信號與所述通信信號大體上同相；以及 發(fā)射電路，其經(jīng)配置以接收包含所述通信信號和所述驅(qū)動信號的組合信號以產(chǎn)生無線場。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線電力發(fā)射器，其中所述通信信號產(chǎn)生器包含乘法器，所述乘法器經(jīng)配置以基于所述乘法因數(shù)產(chǎn)生處于作為所述第一頻率的整數(shù)倍的所述第二頻率的參考信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任一權(quán)利要求所述的無線電力發(fā)射器，其中所述控制器經(jīng)配置以產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號，且其中所述通信信號產(chǎn)生器進(jìn)一步包括調(diào)制器，所述調(diào)制器經(jīng)配置以接收所述數(shù)據(jù)信號且基于所述所接收數(shù)據(jù)信號調(diào)制所述參考信號以產(chǎn)生所述通信信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一權(quán)利要求所述的無線電力發(fā)射器，其進(jìn)一步包括多路復(fù)用器，所述多路復(fù)用器經(jīng)配置以接收所述通信信號和所述驅(qū)動信號以產(chǎn)生所述組合信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一權(quán)利要求所述的無線電力發(fā)射器，其中所述發(fā)射電路包括發(fā)射天線，且其 中所述發(fā)射天線包含發(fā)射線圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一權(quán)利要求所述的無線電力發(fā)射器，其中所述發(fā)射天線在所述第一頻率下諧振。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一權(quán)利要求所述的無線電力發(fā)射器，其中所述第一頻率為約6.78MHz，且其中所述第二頻率為約40.72MHz。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一權(quán)利要求所述的無線電力發(fā)射器，其中所述控制器經(jīng)配置以動態(tài)地改變所述乘法因數(shù)以編碼額外信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一權(quán)利要求所述的無線電力發(fā)射器，其中所述控制器經(jīng)配置以動態(tài)地改變所述乘法因數(shù)以增加所述通信信號的通過量。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一權(quán)利要求所述的無線電力發(fā)射器，其中所述乘法因數(shù)為整數(shù)。
11.一種經(jīng)由無線場傳送電力的方法，其包括: 產(chǎn)生處于第一頻率的信號； 接收指示多個頻率處的電力電平限制的信息； 基于所述電力電平限制選擇乘法因數(shù)； 基于所述選定乘法因數(shù)產(chǎn)生處于第二頻率的通信信號； 產(chǎn)生處于所述第一頻率的驅(qū)動信號，所述驅(qū)動信號與所述通信信號大體上同相；以及 基于包含所述通信信號和所述驅(qū)動信號的組合信號產(chǎn)生所述無線場。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述乘法因數(shù)是整數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11和12中任一權(quán)利要求所述的方法，其進(jìn)一步包括產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號，且基于所述數(shù)據(jù)信號調(diào)制參考信號以產(chǎn)生所述通信信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求11到13中任一權(quán)利要求所述的方法，其進(jìn)一步包括通過改變所述乘法因數(shù)來編碼信息。
15.根據(jù)權(quán)利要求11到14中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述第一頻率為約6.78MHz，且其中所述第二頻率為約40.72MHz。
16.根據(jù)權(quán)利要求11到15中任一權(quán)利要求所述的方法，其進(jìn)一步包括動態(tài)地改變所述乘法因數(shù)來增加所述數(shù)據(jù)信號的通過量。
17.一種用于經(jīng)由無線場傳送電力的設(shè)備，其包括: 用于產(chǎn)生處于第一頻率的信號的裝置； 用于接收指示多個頻率處的電力電平限制的信息的裝置； 用于基于所述電力電平限制選擇乘法因數(shù)的裝置； 用于基于所述選定乘法因數(shù)產(chǎn)生處于第二頻率的通信信號的裝置； 用于產(chǎn)生處于所述第一頻率的驅(qū)動信號的裝置，所述驅(qū)動信號與所述通信信號大體上同相；以及 用于基于包含所述通信信號和所述驅(qū)動信號的組合信號產(chǎn)生無線場的裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述用于產(chǎn)生處于所述第一頻率的信號的裝置包括振蕩器，所述用于接收信息的裝置包括控制器，所述用于選擇所述乘法因數(shù)的裝置包括控制器，所述用于產(chǎn)生驅(qū)動信號的裝置包括功率放大器，且所述用于產(chǎn)生無線場的裝置包括天線。`
19.根據(jù)權(quán)利要求17和18中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述乘法因數(shù)是整數(shù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17到19中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括用于產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號的裝置，以及用于基于所述數(shù)據(jù)信號調(diào)制參考信號以產(chǎn)生所述通信信號的裝置。
【文檔編號】H04B5/00GK103891156SQ201280051734
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月21日
【發(fā)明者】威廉·亨利·馮諾瓦克三世 申請人:高通股份有限公司