專利名稱：利用相位陣列式天線進行無線電能傳輸?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)射器和接收器之間的電能的無線傳輸。
背景技術(shù)：
電子裝置通常利用電源線、直流電交流電適配器或類似裝置通過商用或民用電力連線基礎(chǔ)設(shè)施直接連線。由于這些裝置是永久性安裝的，因此移動這些裝置具有挑戰(zhàn)性。為了提供移動性，許多便攜或手持裝置通過常規(guī)或可充電電池供電。但是，使用電池常常要求電子裝置具有更大的尺寸以容納電池。為了緩和這個問題，某些低功率裝置通 過太陽能供電，這需要用戶將裝置暴露至太陽能，但在需要時這可能無法實現(xiàn)。電池供電的裝置需要更換電池。因此，需要進一步開發(fā)無線能源傳輸用于電能電子裝置的能源采集。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種遠程裝置供電模塊，所述遠程裝置供電模塊適于與電源連接，以通過射頻(RF)波向位于限定區(qū)域內(nèi)的電子裝置供電，所述裝置包括發(fā)射器，所述發(fā)射器包括至少一個用于提供與所述電源的電連接的連接器、用于將來自所述電源的電能轉(zhuǎn)換為具有基準(zhǔn)相位的電信號的轉(zhuǎn)換電路、用于移動所述電信號的所述基準(zhǔn)相位的移相模塊和安裝在所述發(fā)射器上并具有適于在數(shù)個相位發(fā)射所述電信號的數(shù)個輻射元件的相位陣列式天線。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于將來自電源的電能提供給位于限定區(qū)域內(nèi)的電子裝置的方法，所述方法包括將來自所述電源的電能轉(zhuǎn)換為電信號；產(chǎn)生至少兩個電信號，所述至少兩個電信號具有基準(zhǔn)相位；移動所述至少兩個電信號中至少一個電信號的相位，并將所述至少兩個電信號發(fā)送至相位陣列式天線的至少兩個輻射元件；將來自所述相位陣列式天線的射頻電傳輸至所述電子裝置，所述射頻電通過射頻波傳輸。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種用于通過射頻(RF)波將來自電源的電能提供給位于限定區(qū)域內(nèi)的電子裝置的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于連接至所述電源的遠程裝置供電模塊，所述裝置包括發(fā)射器，所述發(fā)射器包括至少一個用于提供與所述電源的電連接的連接器、用于將來自所述電源的電能轉(zhuǎn)換為具有基準(zhǔn)相位的電信號的轉(zhuǎn)換電路、用于移動所述電信號的所述基準(zhǔn)相位的移相模塊、安裝在所述發(fā)射器上并具有適于在數(shù)個相位發(fā)射所述電信號的數(shù)個輻射元件的相位陣列式天線和與所述電子裝置連接用于偵測所述射頻電并將所述射頻電轉(zhuǎn)換為直流電(DC)以提供給所述電子裝置的接收器。在整篇說明書中，我們將引用“限定區(qū)域” 一詞，“限定區(qū)域”是指包括發(fā)射器和接收器之間通過射頻波傳輸射頻電的確定限制的空間，而不應(yīng)當(dāng)被解釋為被墻或其它物理屏障物理束縛的區(qū)域。


本發(fā)明的其它特點和優(yōu)點隨著下文結(jié)合附圖的詳細描述而凸顯，所述附圖包括 圖I是根據(jù)在先技術(shù)向位于限定區(qū)域內(nèi)的電子裝置提供無線射頻電的系統(tǒng)的框 圖2是代表根據(jù)在先技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)天線所發(fā)射的所述射頻電信號的圖解；
圖3是圖I的限定區(qū)域內(nèi)射頻電信號發(fā)射的框 圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式
的用于在限定區(qū)域內(nèi)向電子裝置提供無線射頻電的系統(tǒng)的框 圖5A是根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式
的具有配有移相模塊的相位陣列式天線的發(fā)射器的框圖； 圖5B是圖5A的框圖的一個變形；
圖6A是代表根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式
通過兩個輻射偶極天線發(fā)射所述射頻電的圖解；
圖6B是代表根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式
當(dāng)所述天線之一的相位移動時通過兩個輻射偶極天線發(fā)射所述射頻電的圖解；
圖6C是代表根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式
當(dāng)所述射頻信號的強度被集中在一小片區(qū)域內(nèi)時通過所述輻射偶極天線發(fā)射所述射頻電的圖解；
圖7是代表根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式
的信號的移動相位示例的曲線 圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式
的頻率掃描陣列式天線的框 圖9A-9D是根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式
的使用圖6所示的所述頻率掃描陣列式天線的移動相位的圖示；
圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式
的矢量調(diào)制器的框 圖11是根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式
的使用圖8所示的所述矢量調(diào)制器的被移動相位的圖示；
圖12A-12C是根據(jù)本發(fā)明的各種具體實施方式
的移相模塊的示意 圖13是根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式
的接收器的框 圖14A、14B、14C和14D是根據(jù)某些具體實施方式
的示例性天線的示意 圖15是根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式
的射頻偵測器的示意 圖16A、16B和16C是倍壓器的示意圖；以及
圖17是根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式
的用于在發(fā)射器和接收器之間利用射頻波來提供無線電能的方法的流程圖。應(yīng)當(dāng)注意的是，在所有的附圖中，相同的特征通過相同的標(biāo)號來區(qū)分。
具體實施例方式現(xiàn)在參見圖1，圖I是根據(jù)在先技術(shù)將來自電源的無線電能提供至限定區(qū)域105中的電子裝置104的系統(tǒng)100的框圖。所述系統(tǒng)100包括發(fā)射器110，所述發(fā)射器110用于將射頻電發(fā)射至接收器120。所述發(fā)射器110和所述接收器120均包括天線130。所述系統(tǒng)100是一種常規(guī)系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，射頻電可以從發(fā)射器110被發(fā)射至區(qū)域105內(nèi)的接收器120。參見圖2，所述輻射元件130發(fā)出均勻分布的輻射模式395。所述均勻分布的輻射模式395屬常規(guī)福射。
參見圖3，區(qū)域105包括障礙106 (例如墻、家具等)，其導(dǎo)致無效點(nulls)和反射點。所述發(fā)射器Iio發(fā)出射頻電，例如沿路徑10-13發(fā)出。在所述射頻電的發(fā)射過程中，所述射頻電在所述障礙106上的反射在區(qū)域14內(nèi)生成相長反射點或相消無效點。所述區(qū)域14使由所述發(fā)射器110發(fā)射的所述射頻電被改變或阻擋，從而導(dǎo)致無線電能損失。限定區(qū)域105中任意位置的信號強度可以通過下式獲得
權(quán)利要求
1.一種遠程裝置供電模塊，所述遠程裝置供電模塊適于與電源連接，以通過射頻波向位于限定區(qū)域內(nèi)的電子裝置供電，所述裝置包括發(fā)射器；所述發(fā)射器包括 至少ー個連接器，用于提供與所述電源的電連接； 轉(zhuǎn)換電路，用于將來自所述電源的電能轉(zhuǎn)換為具有基準(zhǔn)相位的電信號； 移相模塊，用于移動所述電信號的所述基準(zhǔn)相位；以及 相位陣列式天線，所述相位陣列式天線安裝在所述發(fā)射器上，并具有適于在數(shù)個相位發(fā)射所述電信號的數(shù)個輻射元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述相位陣列式天線為頻率掃描陣列式天線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)射器包括合成器，所述合成器用于生成用于所述電信號的數(shù)字頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述移相模塊與所述發(fā)射器的所述合成器相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述移相模塊是矢量調(diào)制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)射器包括數(shù)個放大器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)個輻射元件的每ー個都與所述數(shù)個放大器的ー個相連。
8.一種用于將來自電源的電能提供給位于限定區(qū)域內(nèi)電子裝置的方法，所述方法包括 將來自所述電源的電能轉(zhuǎn)換為電信號； 生成至少兩個電信號，所述至少兩個電信號具有基準(zhǔn)相位； 移動所述至少兩個電信號中至少ー個電信號的相位，并將所述至少兩個電信號發(fā)送至相位陣列式天線的至少兩個輻射元件；以及 將來自所述相位陣列式天線的射頻電傳輸至所述電子裝置，所述射頻電通過射頻波傳輸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述生成步驟包括由合成器生成應(yīng)用于所述至少兩個電信號的數(shù)字頻率。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，進ー步包括放大所述至少兩個電信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求8-10中任一項所述的方法，其中所述相位移動發(fā)生在所述至少兩個電信號的生成步驟之前。
12.一種用于通過射頻波將來自電源的電能提供給位于限定區(qū)域內(nèi)的電子裝置的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 適于連接至所述電源的遠程裝置供電模塊，所述裝置包括 發(fā)射器，所述發(fā)射器包括 至少ー個連接器，用于提供與所述電源的電連接； 轉(zhuǎn)換電路，用于將來自所述電源的電能轉(zhuǎn)換為具有基準(zhǔn)相位的電信號； 移相模塊，用于移動所述電信號的所述基準(zhǔn)相位； 相位陣列式天線，所述相位陣列式天線安裝在所述發(fā)射器上，并具有適于在數(shù)個相位發(fā)射所述電信號的數(shù)個輻射元件；以及 接收器，所述接收器與所述電子裝置連接用于偵測所述射頻電，并將所述射頻電轉(zhuǎn)換為直流電以提供給所述電子裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)射器包括合成器，所述合成器用于生成用于所述電信號的數(shù)字頻率。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述移相模塊與所述發(fā)射器的所述合成器相連。
15.根據(jù)權(quán)利要求12-14中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述移相模塊是矢量調(diào)制器。
16.根據(jù)權(quán)利要求12-15中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)射器包括數(shù)個放大器。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)個輻射元件的每ー個都與所述發(fā)射器的所述數(shù)個放大器的ー個相連。
全文摘要
一種遠程裝置供電模塊、系統(tǒng)和方法，用于向位于限定區(qū)域內(nèi)的電子裝置提供射頻電。所述遠程裝置供電模塊包括相位陣列式天線并與電源連接，從而將電能轉(zhuǎn)化為電信號并將相位基準(zhǔn)應(yīng)用于所述電信號。所述電信號被移相模塊移動，包括數(shù)個輻射元件的相位陣列式天線使用所述相位基準(zhǔn)和所述被移動相位，并通過射頻波產(chǎn)生并傳播射頻電。所述射頻電然后被接收器轉(zhuǎn)化為直流電，以提供給所述電子裝置。
文檔編號H01Q21/00GK102859840SQ201080064506
公開日2013年1月2日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者路易斯·威格萊昂, 迪諾·梅森, 帕奧羅·普里米亞尼 申請人:維康尼克斯電子有限公司