谐振频率下选择信号356的谐振电路。因此，对于较大直径的天线，维持谐振所需的电容的大小可以随着环路的直径或电感的增加而减小。另外，随着天线的直径增加，近场的高效能量传送区域可增大。使用其它组件形成的其它谐振电路也是可能的。作为另一非限制性实例，可将电容器并联放置在天线350的两个端子之间。对于发射天线，频率实质上对应于天线352的谐振频率的信号358可为对天线352的输入。
[0060]在一个实施例中，发射器104可经配置以输出具有对应于发射天线114的谐振频率的频率的时变磁场。当接收器在场105内时，时变磁场可引发接收天线118中的电流。如上所述，如果接收天线118经配置以在发射天线118的频率处谐振，那么可有效地传送能量。可以如上文所描述将在接收天线118中感应的AC信号整流以产生可经提供以为负载充电或供电的DC信号。
[0061]图4是根据本发明的示范性实施例的可用于图1的无线电力传送系统中的发射器404的功能框图。发射器404可包含发射电路406及发射天线414。发射天线414可为如图3中所示的天线352。发射电路406可通过提供导致产生围绕发射天线414的能量(例如，磁通量)的振荡信号而提供RF电力到发射天线414。发射器404可以在任何合适的频率下操作。以实例说明，发射器404可在6.78MHz ISM频带处操作。
[0062]发射电路406可包含:固定阻抗匹配电路409，其用于将发射电路406的阻抗(例如，50欧姆)匹配到发射天线414 ;及低通滤波器(LPF) 408，其经配置以将谐波发射降低到防止耦合到接收器108 (图1)的装置的自干扰的电平。其它示范性实施例可包含不同滤波器拓扑，包含但不限于在使其它频率通过的同时使特定频率衰减的陷波滤波器，及可包含可基于可测量发射度量而变化的自适应阻抗匹配，所述度量例如到天线414的输出电力或驱动器电路424所汲取的DC电流。发射电路406进一步包含驱动器电路424，其经配置以驱动通过振荡器423确定的RF信号。发射电路406可以由离散装置或电路组成，或者可以由集成式组合件组成。从发射天线414输出的示范性RF功率可为大约2.5瓦。
[0063]发射电路406可以进一步包含控制器415，其用于在特定接收器的发射相位(或工作循环)期间选择性启用振荡器423，用于调整振荡器423的频率或相位，及用于调整输出功率电平以用于实施通信协议以便通过其附接的接收器与相邻装置交互。应注意，控制器415在本文中也可称为处理器415。发射路径中的振荡器相位和相关电路的调整可以允许减少带外发射，尤其是在从一个频率转变成另一频率时。
[0064]发射电路406可进一步包含负载感测电路416，其用于检测发射天线414所产生的近场附近中有源接收器的存在或不存在。举例来说，负载感测电路416监视流动到驱动器电路424的电流，所述电流可受到发射天线414所产生的场附近中有源接收器的存在或不存在的影响，如下文将进一步描述。控制器415监视对驱动器电路424上的加载的改变的检测，以用于确定是否启用振荡器423以便发射能量及与有源接收器通信。如下文较全面描述，在驱动器电路424处测得的电流可用于确定是否有无效装置处在发射器404的无线电力传送区内。
[0065]发射天线414可以用利兹线实施，或者实施为具有经选择以使电阻损耗保持低的厚度、宽度和金属类型的天线条带。在一个实施方案中，发射天线414大体上可经配置以用于与较大结构(例如，桌子、垫子、灯或其它不太便携的配置)相关联。因此，发射天线414大体上可不需要“匝”以便具有实际尺寸。发射天线414示范性实施方案可为“电学较小的”(即，波长的部分)，且经调谐以通过使用电容器来界定谐振频率而在较低可用频率下谐振。
[0066]发射器404可搜集及跟踪关于可与发射器404相关联的接收器装置的行踪和状态的信息。因此，发射电路406可包含存在检测器480、封闭检测器460或其组合，所述检测器连接到控制器415 (本文中还被称作处理器)。控制器415可响应于来自存在检测器480和封闭检测器460的存在信号而调整由驱动器电路424递送的电力量。发射器404可通过数个电源接收电力，所述电源例如用以转换建筑物中存在的常规AC电力的AC-DC转换器(未图示)、用以将常规DC电源转换成适合于发射器404的电压的DC-DC转换器(未图示)，或直接来自常规DC电源(未图示)。
[0067]作为非限制性实例，存在检测器480可为用以感测插入到发射器404的覆盖区域中的待充电的装置的初始存在的运动检测器。在检测之后，可以接通发射器404，并且装置接收到的RF功率可用于以预定方式将Rx装置中的开关双态触发，这又会引起发射器404的驱动点阻抗的改变。此外，存在检测器可用以确保与发射器404通信的待充电装置是已最近放置到发射器404的覆盖区域中的装置。
[0068]作为另一非限制性实例，存在检测器480可为能够例如通过红外线检测、运动检测或其它合适方式检测人的检测器。在一些示范性实施例中，可存在限制发射天线414可在特定频率发射的电力量的法规。在一些情况下，这些法规有意保护人免受电磁福射。然而，可能存在发射天线414放置于不被人类占据或不频繁地被人类占据的区中的环境，例如车库、工厂车间、商店及其类似者。如果这些环境中没有人，那么可容许将发射天线414的电力输出增大到高于正常电力限制法规。换句话说，控制器415可响应于人的存在而将发射天线414的电力输出调整到法规电平或更低，且当人在距发射天线414的电磁场的法规距离外时将发射天线414的电力输出调整到高于法规电平的电平。
[0069]作为非限制性实例，封闭检测器460 (在本文中还可被称作封闭隔室检测器或封闭空间检测器)可以是例如用于确定何时壳体处于关闭或打开状态的感测开关等装置。当发射器处于呈封闭状态的壳体中时，可增大发射器的功率电平。
[0070]在示范性实施例中，可使用发射器404不会无限地保持接通的方法。在此情况下，发射器404可经编程以在用户确定的时间量之后切断。此特征防止发射器404 (特别是驱动器电路424)在其周边中的无线装置充满电之后运行长时间。此事件可归因于所述电路未能检测到从中继器或接收天线218(满充电的装置)发送的信号。为了防止发射器404在另一装置放置在其周边的情况下自动切断，可以仅在于其周界中检测不到运动的设置时段之后才激活发射器404自动切断特征。用户可能能够确定不活动时间间隔，且按需要改变所述时间间隔。作为非限制性实例，所述时间间隔可大于在装置最初完全放电的假设下将特定类型的无线装置充满电所需的时间。
[0071]图5是根据本发明的示范性实施例的可用于图1的无线电力传送系统中的接收器508的功能框图。接收器508包含可包含接收天线518的接收电路510。接收器508进一步耦合到用于对其提供接收电力的装置550。应注意，接收器508说明为在装置550的外部，但可集成到装置550中。能量可以无线方式传播到接收天线518，并且接着通过接收电路510的其余部分耦合到装置550。举例来说，可充电装置可包含例如移动电话、便携式音乐播放器、膝上型计算机、平板计算机、计算机外围装置、通信装置(例如，蓝牙装置)、数码相机、助听器(及其它医疗装置)及其类似物等装置。
[0072]接收天线518可经调谐以与发射天线414(图4)在相同频率下谐振或于在指定频率范围内的频率下谐振。接收天线518可与发射天线414类似地经设定尺寸或可基于相关联装置550的尺寸而不同地经设定大小。以实例说明，装置550可为具有小于发射天线414的直径或长度的直径或长度尺寸的便携式电子装置。在此类实例中，接收天线518可经实施为多匝线圈以便降低调谐电容器(未图示)的电容值及增加接收线圈的阻抗。举例来说，接收天线518可放置在装置550的实质性圆周周围以便最大化天线直径及减少接收天线518的环匝(S卩，绕组)的数目及绕组间电容。
[0073]接收电路510可向接收天线518提供阻抗匹配。接收电路510包含用于将接收的RF能量源转换为供装置550使用的充电电力的电力转换电路506。电力转换电路506包含RF/DC转换器520且还可包含DC/DC转换器522。RF/DC转换器520将在接收天线518处接收的RF能量信号整流成具有由Vrat表示的输出电压的非交流电力。DC/DC转换器522 (或其它电力调节器)将经整流的RF能量信号转换成能量电势(例如，电压)，其与具有由Vwt和Itjut表示的输出电压和输出电流的装置550兼容。预期各种RF/DC转换器，包含部分整流器和全整流器、调节器、桥接器、倍压器以及线性和切换转换器。
[0074]接收电路510可进一步包含切换电路512，用于将接收天线518连接到电力转换电路506或用于将电力转换电路506断开。断开接收天线518与电力转换电路506不仅使装置550的充电暂停，而且改变发射器404(图2)所“看见”的“负载”。
[0075]如上文所揭示，发射器404包含负载感测电路416，其可以检测提供到发射器驱动电路424的偏置电流的波动。因此，发射器404具有用于确定接收器何时存在于发射器的近场中的机制。
[0076]当多个接收器508存在于发射器的近场中时，可能需要将一或多个接收器的加载和卸载进行时间多路复用以使得其它接收器能够更有效地耦合到发射器。接收器508还可被隐匿以便消除到其它附近接收器的耦合或减小附近发射器上的加载。接收器的这个“卸载”在本文中还称为“隐匿”。此外，由接收器508控制且由发射器404检测的卸载与加载之间的此切换可提供从接收器508到发射器404的通信机制，如下文更完全解释。另外，协议可与实现消息从接收器508到发射器404的发送的切换相关联。以实例说明，切换速度可为大约100微秒。
[0077]在示范性实施例中，发射器404与接收器508之间的通信指装置感测及充电控制机制，而非常规双向通信(即，使用耦合场的带内信令)。换句话说，发射器404可使用对所发射信号的通/断键控来调整能量在近场中是否可供使用。接收器可将能量的这些改变解释为来自发射器404的消息。从接收器侧来看，接收器508可使用接收天线518的调谐及解调谐来调整从所述场接受的电力的量。在一些情况下，所述调谐及解调谐可经由切换电路512来实现。发射器404可检测这个来自所述场的所使用的电力的差，及将这些改变解译为来自接收器508的消息。应注意，可利用发射功率及负载行为的其它形式的调制。
[0078]接收电路510可进一步包含用以识别所接收能量波动的信令检测器与信标电路514，所述能量波动可对应于从发射器到接收器的信息信令。此外，信令与信标电路514还可用以检测减少的RF信号能量(S卩，信标信号)的发射，及将减少的RF信号能量整流成用于唤醒接收电路510内的未经供电或电力耗尽电路的标称功率以便配置接收电路510以用于进行无线充电。
[0079]接收电路510进一步包含用于协调本文所描述的接收器508的过程(包含本文所描述的切换电路512的控制)的处理器516。还可在发生其它事件后即刻发生接收器508的隐匿，包含检测到向装置550提供充电电力的外部有线充电源(例如，墙壁/USB电力)。除控制接收器的隐匿之外，处理器516还可监视信标电路514以确定信标状态并提取从发射器404发送的消息。处理器516还可调整DC/DC转换器522以便实现经改善的性能。
[0080]图6为可用于图4的发射电路406中的发射电路600的一部分的不意图。发射电路600可包含如上文在图4中所述的驱动器电路624。如上文所描述，驱动器电路624可以是可经配置以接收方波并且输出待提供到发射电路650的正弦波的切换放大器。在一些情况下，驱动器电路624可被称为放大器电路。驱动器电路624展示为E类放大器；然而，可根据本发明的实施例使用任何合适的驱动器电路624。驱动器电路624可由来自如图4中所示的振荡器423的输入信号602来驱动。驱动器电路624还可具备经配置以控制可通过发射电路650递送的最大功率的驱动电压VD。为了消除或减少谐波，发射电路600可包含滤波器电路626。滤波器电路626可为三极(电容器634、电感器632和电容器636)低通滤波器电路626。
[0081]滤波器电路626输出的信号可提供到发射电路650(包括天线614)。发射电路650可包含具有电容620及电感(例如，可归因于天线的电感或电容或归因于额外电容器组件)的串联谐振电路，其可在驱动电路624所提供的经滤波信号的频率下谐振。发射电路650的负载可由可变电阻器622表示。负载可以是经过安置以从发射电路650接收电力的无线电力接收器508的功能。
[0082]当多个发射器在接收器的带外通信范围内时，重要的是与最适合于向接收器传送无线电力的发射器建立