减小接收器与无线电力发射器之间的干扰的制作方法
【专利说明】减小接收器与无线电力发射器之间的干扰
[0001]分案串请的相关信息
[0002]本案是分案申请。该分案的母案是申请日为2009年11月23日、申请号为200980146520.0、发明名称为“减小接收器与无线电力发射器之间的干扰”的发明专利申请案。
[0003]枏据35 U.S.C.§ 119主张优先权
[0004]本申请案根据35 U.S.C.§ 119(e)主张以下临时专利申请案的优先权:
[0005]在2008年11月21日申请的标题为“减小无线电接收器与无线电力发射器之间的干扰(REDUCED JAMMING BETWEEN RAD1 RECEIVERS AND WIRELESS POWER TRANSMITTERS) ”且转让给本案受让人并特此以引用的方式明确地并入本文中的第61/117，027号美国临时专利申请案。
技术领域
[0006]本发明大体上涉及无线充电，且更具体地说，涉及与无线电力充电器相关的装置、系统及方法。
【背景技术】
[0007]通常，例如无线通信装置(例如，手机)等每一电池供电装置需要其自己的充电器及电源，所述电源通常为AC电源插座。当许多装置需要充电(每一装置需要其自己的单独充电器)时，这变为使用不便的。
[0008]正开发在发射器与耦合到待充电的电子装置的接收器之间使用空中或无线电力发射的方法。使用射频(RF)的无线电力发射是一种方法，其被视为用于为便携式无线电子装置的电池充电的无系缆(un-tethered)手段。在无线电力发射中，板外(off-board)RF发射器及天线将RF能量辐射到待充电的装置。待充电的装置具有接收天线及将RF电力转换为DC电流的电路，所述DC电流可对装置的电池充电，或者可直接为装置供电。可发生高效能量传送的发射天线与接收天线之间的距离为RF操作频率及天线大小的函数。如果天线的大小经设计且以使得其物理上位于彼此的所谓“近场区”内的频率操作，那么耦合效率可显著改进。这通常需要两个天线均以在其下所述天线电学上为较小(例如，最大尺寸〈0.1个波长)的频率操作。
[0009]在无线电力耦合的情况下，可能存在由发射器发射的待由无线电力接收装置接收的显著量的电力。对于通信装置来说，其干扰情况可起因于以下各项:发射器谐波、无线电力接收装置中的互调制产物、无线电力接收装置中产生的高电压、接收无线电力时的通信接收器天线去调谐，或经由无线电力接收装置中的基带耦合。通过无线电力耦合而产生的此能量在接收器中可引起例如干扰等问题，所述干扰可阻止无线电力接收装置(例如)在进行呼叫或接收呼叫、维持现有呼叫，或建立其它通信链路时有效地通信。
【发明内容】
[0010]在一个方面中，本申请案提供一种方法，其包括:在第一无线通信装置的非通信周期期间，以耦合电平耦合无线电力充电器与所述第一无线通信装置之间的无线电力；以及在第一无线通信装置的通信周期期间，以减小的耦合电平耦合无线电力充电器与第一无线通信装置之间的无线电力。
[0011]在另一方面中，本申请案提供一种无线通信装置，其包括:无线电力接收器，其经配置以从无线电力充电器的无线电力发射器接收无线电力；通信信道，其经配置以接收通信数据；以及处理器，其经配置以用于在于所述通信信道上接收通信数据期间，将无线电力接收器与无线电力发射器之间的无线电力耦合减小到减小的耦合电平。
[0012]在又一方面中，本申请案提供一种无线电力充电器，其包括:无线电力发射器，其经配置以用于产生辐射场以用于与无线电力接收装置的无线电力接收器耦合；以及处理器，其与所述无线电力发射器通信，其中所述处理器经配置以用于在无线电力接收装置正接收通信数据时，减小由无线电力发射器产生的辐射场的电力电平。
[0013]在再一方面中，本申请案提供一种设备，其包括:用于在第一无线通信装置的非通信周期期间以耦合电平耦合无线电力充电器与所述第一无线通信装置之间的无线电力的装置；以及用于在第一无线通信装置的通信周期期间以减小的耦合电平耦合无线电力充电器与第一无线通信装置之间的无线电力的装置。
【附图说明】
[0014]图1说明无线电力传送系统的简化框图。
[0015]图2说明无线电力传送系统的简化示意图。
[0016]图3说明用于本发明的示范性实施例中的环形天线的示意图。
[0017]图4为根据本发明示范性实施例的发射器的简化框图。
[0018]图5为根据本发明示范性实施例的接收器的简化框图。
[0019]图6A到图6C展示各种状态下的接收电路的一部分的简化示意图以说明接收器与发射器之间的消息接发。
[0020]图7A到图7C展示各种状态下的替代接收电路的一部分的简化示意图以说明接收器与发射器之间的消息接发。
[0021]图8说明根据本发明示范性实施例的无线充电系统。
[0022]图9为根据本发明示范性实施例的说明减小接收器的干扰效应的方法的流程图。
[0023]图10为根据本发明示范性实施例的说明用于减小由无线电力发射器引起的对装置的干扰的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0024]词语“示范性”在本文中用以表示“充当实例、例子或说明”。本文中描述为“示范性”的任一实施例未必解释为比其它实施例优选或有利。
[0025]下文结合附图而陈述的详细描述意在作为对本发明的示范性实施例的描述，且无意表示可实践本发明的仅有实施例。贯穿此描述所使用的术语“示范性”表示“充当实例、例子或说明”，且未必应解释为比其它示范性实施例优选或有利。所述详细描述出于提供对本发明的示范性实施例的透彻理解的目的而包括特定细节。所属领域的技术人员将明白，可在无这些特定细节的情况下实践本发明的示范性实施例。在一些例子中，以框图形式来展示众所周知的结构及装置，以避免模糊本文中呈现的示范性实施例的新颖性。
[0026]词语“无线电力”在本文中用以表示在不使用物理电磁导体的情况下从发射器发射到接收器的与电场、磁场、电磁场或其它相关联的任何形式的能量。
[0027]图1说明根据本发明的各种示范性实施例的无线发射或充电系统100。将输入电力102提供到发射器104以供产生用于提供能量传送的辐射场106。接收器108耦合到辐射场106，且产生输出电力110以供由耦合到输出电力110的装置(未图示)存储或消耗。发射器104与接收器108两者隔开距离112。在一个示范性实施例中，根据相互谐振关系来配置发射器104与接收器108，且在接收器108的谐振频率与发射器104的谐振频率完全相同时，在接收器108位于辐射场106的“近场”中时，发射器104与接收器108之间的发射损耗为最小。
[0028]发射器104进一步包括用于提供用于能量发射的装置的发射天线114，且接收器108进一步包括用于提供用于能量接收的装置的接收天线118。根据应用及待与之相关联的装置来设计发射天线及接收天线的大小。如所陈述，高效能量传送通过将发射天线的近场中的大部分能量耦合到接收天线而非以电磁波形式将大部分能量传播到远场而发生。当处于此近场中时，可在发射天线114与接收天线118之间形成耦合模式。天线114及118周围可发生此近场耦合的区域在本文中称为耦合模式区。
[0029]图2展示无线电力传送系统的简化示意图。发射器104包括振荡器122、功率放大器124及滤波器与匹配电路126。所述振荡器经配置以在所要频率下产生振荡器信号，可响应于调整信号123来调整所述所要频率。可通过功率放大器124响应于控制信号125而以一放大量来放大振荡器信号。可包括滤波器与匹配电路126以滤除谐波或其它非所要的频率，且使发射器104的阻抗与发射天线114匹配。
[0030]接收器108可包括匹配电路132及整流器与切换电路以产生DC电力输出，以对电池136 (如图2所示)充电或对耦合到接收器的装置(未图示)供电。可包括匹配电路132以使接收器108的阻抗与接收天线118匹配。
[0031]如图3中所说明，示范性实施例中所使用的天线可配置为“环形”天线150，其在本文中也可称为“磁性”天线。环形天线可经配置以包括空气芯(air core)或物理芯(physical core)(例如，铁氧体芯)。空气芯环形天线可更好地容许放置于所述芯附近的外来物理装置。此外，空气芯环形天线允许其它组件放置于芯区域内。另外，空气芯环可更易于使得能够将接收天线118(图2)放置于发射天线114(图2)的平面内，在所述平面处，发射天线114(图2)的耦合模式区可更强大。
[0032]如所陈述，发射器104与接收器108之间的高效能量传送在发射器104与接收器108之间的匹配或接近匹配的谐振期间发生。然而，即使在发射器104与接收器108之间的谐振不匹配时，也可以较低效率传送能量。能量传送通过将来自发射天线的近场的能量耦合到驻留于建立了此近场的邻域中的接收天线而非将能量从发射天线传播到自由空间中而发生。
[0033]环形或磁性天线的谐振频率是基于电感及电容。环形天线中的电感通常为由环产生的电感，而通常将电容添加到环形天线的电感以在所要谐振频率下产生谐振结构。作为非限制性实例，可将电容器152及电容器154添加到所述天线，以形成产生谐振信号156的谐振电路。因此，对于较大直径的环形天线来说，诱发谐振所需的电容的大小随着环的直径或电感增加而减小。此外，随着环形天线或磁性天线的直径增加，近场的高效能量传送区域增加。当然，其它谐振电路是可能的。作为另一非限制性实例，电容器可并行地放置于环形天线的两个端子之间。另外，所属领域的技术人员将认识到，对于发射天线，谐振信号156可为到环形天线150的输入。
[0034]本发明的示范性实施例包括在处于彼此的近场中的两个天线之间耦合电力。如所陈述，近场为天线周围其中电磁场存在但可能并不传播或辐射远离所述天线的区域。近场通常限定于接近所述天线的物理体积的体积。在本发明的示范性实施例中，磁型天线(例如，单匝环形天线及多匝环形天线)用于发射(Tx)天线系统及接收(Rx)天线系统两者，因为与电型天线(例如，小型偶极天线)的电性近场相比，磁型天线的磁性近场振幅趋向于较高。这允许所述对天线之间的潜在较高耦合。此外，还预期“电性”天线(例如，偶极及单极)或磁性天线与电性天线的组合。
[0035]T