无线传输方法与流程

通常，诸如无线通信设备(诸如手机)的每个电池供电设备都需要其自己的充电器和电源，其通常是ac电源插座。当许多设备需要充电时，这变得很难处理。

正在开发利用发射机和待充电设备之间的空中功率传输的方法。这些通常分为两类。一种是基于平面波辐射(也称为远场辐射)耦合在待充电设备上的发射天线和接收天线之间，其收集辐射功率并对其进行整流以对电池充电。天线通常具有谐振长度以提高耦合效率。这种方法受到这样的事实的影响，即功率耦合随着天线之间的距离快速下降。因此，在合理的距离(例如，>大于1至2米)充电变得困难。此外，由于系统辐射平面波，如果没有通过滤波进行适当控制，无意辐射会干扰其他系统。

技术实现要素：

鉴于上述问题提出了本发明，并且本发明的目的是减少功率传输和信号传输之间的相互影响并且同时实现稳定的功率传输和信号传输。

为解决上述问题，本发明提供一种无线传输方法，包括：由无线电力发射器中的发射天线产生用于将磁场的近场中的充电功率耦合至接收器的磁场天线电耦合到接收器装置；向无线电力发射器中的放大器提供电力信号；通过放大器向发射天线施加第一信号；在无线电力发送器中检测提供给放大器的电力信号的变化；在所述无线电力发射器中生成响应于所述电力信号中的所述改变的接收信号；以及从接收信号和无线电力发射器中识别来自接收器装置的数据通信。

在一个示例中，检测功率信号的变化包括检测由接收天线汲取的功率量的变化。

在一个示例中，提供给放大器的功率信号的改变包括呈现给发射天线并且由接收器设备的操作引起的接收天线的阻抗改变的指示。

在一个示例中，数据通信包括与对接收机设备的负载充电相关的接收机设备的功率需求。

在一个示例中，数据通信包括对接收机设备的负载的功率需求水平进行调整的请求。

在一个示例中，无线传输方法还包括：生成发射调制信号。

在一个示例中，调制信号对应于要经由磁场传送到接收器装置的数据通信。

在一个示例中，无线传输方法还包括：当发射调制信号处于第一状态时将第一信号应用于发射天线，并且当发射调制信号处于第一状态时将第二信号应用于发射天线第二状态。

附图说明

结合附图参考以下更详细的描述和权利要求，本发明的优点和特征将变得更好理解，其中相同的元件用相同的符号标识，并且其中：

图1是无线电力传输系统的简化示意图。

图2是根据本发明示例性实施例的发射机的简化框图。

图3是根据本发明示例性实施例的接收机的简化框图。

具体实施方式

根据其优选实施例来呈现实施本发明的最佳模式。然而，本发明不限于所描述的实施例，并且本领域技术人员将认识到，在不偏离本发明的基本概念的情况下，本发明的许多其他实施例是可能的，并且任何这种变通也将落入本发明的范围。可以想象，本发明的其他类型和构造可以容易地结合到本发明的教导中，并且为了清楚和公开的目的而不是为了范围的限制，仅示出和描述一个特定的构造。

本文中的术语“一个”不表示数量的限制，而是表示存在一个或多个所提及的项目。

图1示出无线电力传输系统的简化示意图。发射器104包括振荡器122，功率放大器124以及滤波器和匹配电路126。振荡器被配置为以期望的频率产生，其可以响应于调整信号123而被调整。振荡器信号可以由具有响应于控制信号125的放大量的功率放大器124.可以包括滤波器和匹配电路126以滤除谐波或其他不想要的频率并且将发射器104的阻抗匹配到发射天线114。

接收器可以包括匹配电路132以及整流器和开关电路，以生成dc电力输出以对电池136进行充电，如图3所示。1或给耦合到接收器的设备(未示出)供电。匹配电路132可以被包括以将接收器108的阻抗匹配到接收天线118。

图2是根据本发明示例性实施例的发射机的简化框图。发射机200包括发射电路202和发射天线204.通常，发射电路202通过提供导致围绕发射天线204产生近场能量的振荡信号来向发射天线204提供rf功率。作为示例，发射机200可以在13.56mhzism频带上操作。

示例性发射电路202包括用于将发射电路202的阻抗(例如，50欧姆)匹配到发射天线204的固定阻抗匹配电路206和配置成将谐波发射降低到电平的低通滤波器(lpf)208以防止耦合到接收器108(图1)的设备的自我干扰。其他实施例可以包括不同的滤波器拓扑结构，包括但不限于在传递其他频率时衰减特定频率的陷波滤波器，并且可以包括自适应阻抗匹配，其可以基于可测量的传输度量(例如天线或dc的输出功率功率放大器的电流消耗。发射电路202进一步包括功率放大器210，其被配置为驱动由振荡器212确定的rf信号。发射电路可以包括分立器件或电路，或者可以由集成组件构成。来自发射天线204的示例性rf功率输出可以在2.5瓦的量级上。

发射电路202还包括处理器214，用于在发射阶段(或占空比)期间为特定接收机启用振荡器212，用于调整振荡器的频率并用于调整实现用于交互的通信协议的输出功率电平与邻近的设备通过他们附属的接收器。

发射电路202还可以包括负载感测电路216，用于检测由发射天线204产生的近场附近有源接收器的存在或不存在。作为示例，负载感测电路216监测流向功率放大器210的电流受到由发射天线204产生的近场附近存在或不存在有源接收机的影响。处理器214监测功率放大器210上的负载变化的检测用于确定是否启用振荡器212来发射能量以与有源接收器通信。

发射天线204可以被实现为天线带，其中厚度，宽度和金属类型被选择为保持低电阻损耗。在传统实施方式中，发射天线204通常可以被配置为与诸如桌子，垫子，灯或其他较不便携的配置的较大结构相关联。因此，发射天线204通常将不需要“转向”以便具有实际尺寸。发射天线204的示例性实现可以是“电小”(即，波长的一部分)，并且通过使用电容器来限定谐振频率而被调谐成在较低的可用频率下谐振。在发射天线204的直径可以更大或者相对于接收天线为正方形环(例如，0.50米)的情况下的长度的示例性应用中，发射天线204不一定需要大量的获得合理的电容。

图3是根据本发明实施例的接收机的框图。接收器300包括接收电路302和接收天线304.接收器300还耦合到设备350以向其提供接收功率。应该注意的是，接收器300被示出为在设备350外部，但是可以被集成到设备350中。通常，能量被无线地传播到接收天线304，然后通过接收电路302耦合到设备350。

接收天线304被调谐为以与发射天线204(图2)相同的频率或接近相同的频率谐振。接收天线304可以与发射天线204类似地设计尺寸，或者可以基于相关联的设备350的尺寸而不同地确定尺寸。举例来说，设备350可以是具有直径或长度尺寸的便携式电子设备，其长度在这样的示例中，接收天线304可以被实现为多匝天线，以便减小调谐电容器(未示出)的电容值并且增加接收天线的阻抗。作为示例，接收天线304可以放置在装置350的基本圆周的周围，以便最大化天线直径并且减少接收天线的环匝数(即，绕组)数量和绕组间电容。

接收电路302向接收天线304提供阻抗匹配。接收电路302包括用于将所接收的rf能量源转换为供装置350使用的充电电力的电力转换电路306.电力转换电路306包括rf-dc转换器308并且还可以包括dc到dc转换器310.rf到dc转换器308将在接收天线304处接收到的rf能量信号整流为非交替电力，而dc到dc转换器310将整流的rf能量信号转换成与装置350兼容的能量电势(例如，电压)。可以设想各种rf到dc转换器，包括部分和全部整流器，调节器，桥接器，倍增器以及线性和开关转换器。

接收电路302还可以包括用于将接收天线304连接到功率转换电路306或可选地用于断开功率转换电路306的切换电路312。将接收天线304与功率转换电路306断开不仅中止对设备350的充电，而且还将发送器200(图2)“看到”的“负载”改变，如下面更充分地解释的。如上所述，发射器200包括负载感测电路216，负载感测电路216检测提供给发射器功率放大器210的偏置电流中的波动。因此，发射器200具有用于确定接收器何时存在于发射器的近场中的机制。

当在发射机的近场中存在多个接收机300时，可能需要时间复用一个或多个接收机的加载和卸载以使其他接收机能够更有效地耦合到发射机。接收机也可以隐身，以消除与其他附近接收机的耦合或减少附近发射机的负载。接收器的这种“卸载”在这里也被称为“隐形”。此外，由接收机300控制并由发射机200检测的卸载和加载之间的这种切换提供了从接收机300到发射机200的通信机制，如下面更全面地解释的。另外，协议可以与使得能够从接收机300向发射机200发送消息的切换相关联。例如，切换速度可以在100微秒左右。

接收电路302还可以包括用于识别接收到的能量波动的信令检测器和信标电路314，其可以对应于从发射器到接收器的信息信令。此外，信令和信标电路314还可以用于检测减少的rf信号能量(即，信标信号)的传输并且将减小的rf信号能量整流为用于唤醒无电或耗电的标称功率接收电路302内的电路以便配置接收电路302以进行无线充电。

接收电路302还包括处理器316，用于协调这里描述的接收机300的处理，包括对本文描述的切换电路312的控制。接收机300的隐藏还可以在发生其他事件时发生，包括检测向设备350提供充电电力的外部有线充电源(例如，壁式/usb电源)。除了控制接收机的隐形外，处理器316还可以还监视信标电路314以确定信标状态并提取从发射机发送的消息。处理器316还可以调整dc-dc转换器310以提高性能。

为解决上述问题，本发明提供一种无线传输方法，包括：由无线电力发射器中的发射天线产生用于将磁场的近场中的充电功率耦合至接收器的磁场天线电耦合到接收器装置；向无线电力发射器中的放大器提供电力信号；通过放大器向发射天线施加第一信号；在无线电力发送器中检测提供给放大器的电力信号的变化；在所述无线电力发射器中生成响应于所述电力信号中的所述改变的接收信号；以及从接收信号和无线电力发射器中识别来自接收器装置的数据通信。

在一个示例中，检测功率信号的变化包括检测由接收天线汲取的功率量的变化。

在一个示例中，提供给放大器的功率信号的改变包括呈现给发射天线并且由接收器设备的操作引起的接收天线的阻抗变化的指示。

在一个示例中，数据通信包括与对接收机设备的负载充电相关的接收机设备的功率需求。

在一个示例中，数据通信包括对接收机设备的负载的功率需求水平进行调整的请求。

在一个示例中，无线传输方法还包括：生成传输调制信号。

在一个示例中，调制信号对应于要经由磁场传送到接收机设备的数据通信。

在一个示例中，无线传输方法还包括：当发射调制信号处于第一状态时将第一信号应用于发射天线，并且当发射调制信号处于第一状态时将第二信号应用于发射天线第二状态。

虽然已经描述了目前被认为是本发明的优选实施例的内容，但是应该理解的是，可以对其做出各种修改，并且所附权利要求旨在涵盖所有这些修改，例如秋季在本发明的真实精神和范围内。

已经出于说明和描述的目的呈现了本发明的特定实施例的前述描述。它们并非旨在穷举或将本发明和使用方法限制于所公开的精确形式。显然，根据上述教导，许多修改和变化是可能的。选择和描述实施例是为了最好地解释本发明的原理及其实际应用，并由此使本领域的其他技术人员能够最佳地利用本发明以及具有适合于预期的特定用途的各种修改的各种实施例。应该理解的是，在不背离本发明的权利要求的精神或范围的情况下，可以考虑各种等同物的省略或替代，因为情况可能暗示或提供权宜之计，但意在涵盖本申请或实施。