減小接收器與無線電力發(fā)射器之間的干擾的制作方法
【專利說明】減小接收器與無線電力發(fā)射器之間的干擾
[0001]分案串請的相關信息
[0002]本案是分案申請。該分案的母案是申請日為2009年11月23日、申請?zhí)枮?00980146520.0、發(fā)明名稱為“減小接收器與無線電力發(fā)射器之間的干擾”的發(fā)明專利申請案。
[0003]枏據(jù)35 U.S.C.§ 119主張優(yōu)先權
[0004]本申請案根據(jù)35 U.S.C.§ 119(e)主張以下臨時專利申請案的優(yōu)先權:
[0005]在2008年11月21日申請的標題為“減小無線電接收器與無線電力發(fā)射器之間的干擾(REDUCED JAMMING BETWEEN RAD1 RECEIVERS AND WIRELESS POWER TRANSMITTERS) ”且轉讓給本案受讓人并特此以引用的方式明確地并入本文中的第61/117，027號美國臨時專利申請案。
技術領域
[0006]本發(fā)明大體上涉及無線充電，且更具體地說，涉及與無線電力充電器相關的裝置、系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0007]通常，例如無線通信裝置(例如，手機)等每一電池供電裝置需要其自己的充電器及電源，所述電源通常為AC電源插座。當許多裝置需要充電(每一裝置需要其自己的單獨充電器)時，這變?yōu)槭褂貌槐愕摹?br>[0008]正開發(fā)在發(fā)射器與耦合到待充電的電子裝置的接收器之間使用空中或無線電力發(fā)射的方法。使用射頻(RF)的無線電力發(fā)射是一種方法，其被視為用于為便攜式無線電子裝置的電池充電的無系纜(un-tethered)手段。在無線電力發(fā)射中，板外(off-board)RF發(fā)射器及天線將RF能量輻射到待充電的裝置。待充電的裝置具有接收天線及將RF電力轉換為DC電流的電路，所述DC電流可對裝置的電池充電，或者可直接為裝置供電?？砂l(fā)生高效能量傳送的發(fā)射天線與接收天線之間的距離為RF操作頻率及天線大小的函數(shù)。如果天線的大小經(jīng)設計且以使得其物理上位于彼此的所謂“近場區(qū)”內的頻率操作，那么耦合效率可顯著改進。這通常需要兩個天線均以在其下所述天線電學上為較小(例如，最大尺寸〈0.1個波長)的頻率操作。
[0009]在無線電力耦合的情況下，可能存在由發(fā)射器發(fā)射的待由無線電力接收裝置接收的顯著量的電力。對于通信裝置來說，其干擾情況可起因于以下各項:發(fā)射器諧波、無線電力接收裝置中的互調制產物、無線電力接收裝置中產生的高電壓、接收無線電力時的通信接收器天線去調諧，或經(jīng)由無線電力接收裝置中的基帶耦合。通過無線電力耦合而產生的此能量在接收器中可引起例如干擾等問題，所述干擾可阻止無線電力接收裝置(例如)在進行呼叫或接收呼叫、維持現(xiàn)有呼叫，或建立其它通信鏈路時有效地通信。

【發(fā)明內容】

[0010]在一個方面中，本申請案提供一種方法，其包括:在第一無線通信裝置的非通信周期期間，以耦合電平耦合無線電力充電器與所述第一無線通信裝置之間的無線電力；以及在第一無線通信裝置的通信周期期間，以減小的耦合電平耦合無線電力充電器與第一無線通信裝置之間的無線電力。
[0011]在另一方面中，本申請案提供一種無線通信裝置，其包括:無線電力接收器，其經(jīng)配置以從無線電力充電器的無線電力發(fā)射器接收無線電力；通信信道，其經(jīng)配置以接收通信數(shù)據(jù)；以及處理器，其經(jīng)配置以用于在于所述通信信道上接收通信數(shù)據(jù)期間，將無線電力接收器與無線電力發(fā)射器之間的無線電力耦合減小到減小的耦合電平。
[0012]在又一方面中，本申請案提供一種無線電力充電器，其包括:無線電力發(fā)射器，其經(jīng)配置以用于產生輻射場以用于與無線電力接收裝置的無線電力接收器耦合；以及處理器，其與所述無線電力發(fā)射器通信，其中所述處理器經(jīng)配置以用于在無線電力接收裝置正接收通信數(shù)據(jù)時，減小由無線電力發(fā)射器產生的輻射場的電力電平。
[0013]在再一方面中，本申請案提供一種設備，其包括:用于在第一無線通信裝置的非通信周期期間以耦合電平耦合無線電力充電器與所述第一無線通信裝置之間的無線電力的裝置；以及用于在第一無線通信裝置的通信周期期間以減小的耦合電平耦合無線電力充電器與第一無線通信裝置之間的無線電力的裝置。
【附圖說明】
[0014]圖1說明無線電力傳送系統(tǒng)的簡化框圖。
[0015]圖2說明無線電力傳送系統(tǒng)的簡化示意圖。
[0016]圖3說明用于本發(fā)明的示范性實施例中的環(huán)形天線的示意圖。
[0017]圖4為根據(jù)本發(fā)明示范性實施例的發(fā)射器的簡化框圖。
[0018]圖5為根據(jù)本發(fā)明示范性實施例的接收器的簡化框圖。
[0019]圖6A到圖6C展示各種狀態(tài)下的接收電路的一部分的簡化示意圖以說明接收器與發(fā)射器之間的消息接發(fā)。
[0020]圖7A到圖7C展示各種狀態(tài)下的替代接收電路的一部分的簡化示意圖以說明接收器與發(fā)射器之間的消息接發(fā)。
[0021]圖8說明根據(jù)本發(fā)明示范性實施例的無線充電系統(tǒng)。
[0022]圖9為根據(jù)本發(fā)明示范性實施例的說明減小接收器的干擾效應的方法的流程圖。
[0023]圖10為根據(jù)本發(fā)明示范性實施例的說明用于減小由無線電力發(fā)射器引起的對裝置的干擾的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0024]詞語“示范性”在本文中用以表示“充當實例、例子或說明”。本文中描述為“示范性”的任一實施例未必解釋為比其它實施例優(yōu)選或有利。
[0025]下文結合附圖而陳述的詳細描述意在作為對本發(fā)明的示范性實施例的描述，且無意表示可實踐本發(fā)明的僅有實施例。貫穿此描述所使用的術語“示范性”表示“充當實例、例子或說明”，且未必應解釋為比其它示范性實施例優(yōu)選或有利。所述詳細描述出于提供對本發(fā)明的示范性實施例的透徹理解的目的而包括特定細節(jié)。所屬領域的技術人員將明白，可在無這些特定細節(jié)的情況下實踐本發(fā)明的示范性實施例。在一些例子中，以框圖形式來展示眾所周知的結構及裝置，以避免模糊本文中呈現(xiàn)的示范性實施例的新穎性。
[0026]詞語“無線電力”在本文中用以表示在不使用物理電磁導體的情況下從發(fā)射器發(fā)射到接收器的與電場、磁場、電磁場或其它相關聯(lián)的任何形式的能量。
[0027]圖1說明根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實施例的無線發(fā)射或充電系統(tǒng)100。將輸入電力102提供到發(fā)射器104以供產生用于提供能量傳送的輻射場106。接收器108耦合到輻射場106，且產生輸出電力110以供由耦合到輸出電力110的裝置(未圖示)存儲或消耗。發(fā)射器104與接收器108兩者隔開距離112。在一個示范性實施例中，根據(jù)相互諧振關系來配置發(fā)射器104與接收器108，且在接收器108的諧振頻率與發(fā)射器104的諧振頻率完全相同時，在接收器108位于輻射場106的“近場”中時，發(fā)射器104與接收器108之間的發(fā)射損耗為最小。
[0028]發(fā)射器104進一步包括用于提供用于能量發(fā)射的裝置的發(fā)射天線114，且接收器108進一步包括用于提供用于能量接收的裝置的接收天線118。根據(jù)應用及待與之相關聯(lián)的裝置來設計發(fā)射天線及接收天線的大小。如所陳述，高效能量傳送通過將發(fā)射天線的近場中的大部分能量耦合到接收天線而非以電磁波形式將大部分能量傳播到遠場而發(fā)生。當處于此近場中時，可在發(fā)射天線114與接收天線118之間形成耦合模式。天線114及118周圍可發(fā)生此近場耦合的區(qū)域在本文中稱為耦合模式區(qū)。
[0029]圖2展示無線電力傳送系統(tǒng)的簡化示意圖。發(fā)射器104包括振蕩器122、功率放大器124及濾波器與匹配電路126。所述振蕩器經(jīng)配置以在所要頻率下產生振蕩器信號，可響應于調整信號123來調整所述所要頻率?？赏ㄟ^功率放大器124響應于控制信號125而以一放大量來放大振蕩器信號?？砂V波器與匹配電路126以濾除諧波或其它非所要的頻率，且使發(fā)射器104的阻抗與發(fā)射天線114匹配。
[0030]接收器108可包括匹配電路132及整流器與切換電路以產生DC電力輸出，以對電池136 (如圖2所示)充電或對耦合到接收器的裝置(未圖示)供電。可包括匹配電路132以使接收器108的阻抗與接收天線118匹配。
[0031]如圖3中所說明，示范性實施例中所使用的天線可配置為“環(huán)形”天線150，其在本文中也可稱為“磁性”天線。環(huán)形天線可經(jīng)配置以包括空氣芯(air core)或物理芯(physical core)(例如，鐵氧體芯)。空氣芯環(huán)形天線可更好地容許放置于所述芯附近的外來物理裝置。此外，空氣芯環(huán)形天線允許其它組件放置于芯區(qū)域內。另外，空氣芯環(huán)可更易于使得能夠將接收天線118(圖2)放置于發(fā)射天線114(圖2)的平面內，在所述平面處，發(fā)射天線114(圖2)的耦合模式區(qū)可更強大。
[0032]如所陳述，發(fā)射器104與接收器108之間的高效能量傳送在發(fā)射器104與接收器108之間的匹配或接近匹配的諧振期間發(fā)生。然而，即使在發(fā)射器104與接收器108之間的諧振不匹配時，也可以較低效率傳送能量。能量傳送通過將來自發(fā)射天線的近場的能量耦合到駐留于建立了此近場的鄰域中的接收天線而非將能量從發(fā)射天線傳播到自由空間中而發(fā)生。
[0033]環(huán)形或磁性天線的諧振頻率是基于電感及電容。環(huán)形天線中的電感通常為由環(huán)產生的電感，而通常將電容添加到環(huán)形天線的電感以在所要諧振頻率下產生諧振結構。作為非限制性實例，可將電容器152及電容器154添加到所述天線，以形成產生諧振信號156的諧振電路。因此，對于較大直徑的環(huán)形天線來說，誘發(fā)諧振所需的電容的大小隨著環(huán)的直徑或電感增加而減小。此外，隨著環(huán)形天線或磁性天線的直徑增加，近場的高效能量傳送區(qū)域增加。當然，其它諧振電路是可能的。作為另一非限制性實例，電容器可并行地放置于環(huán)形天線的兩個端子之間。另外，所屬領域的技術人員將認識到，對于發(fā)射天線，諧振信號156可為到環(huán)形天線150的輸入。
[0034]本發(fā)明的示范性實施例包括在處于彼此的近場中的兩個天線之間耦合電力。如所陳述，近場為天線周圍其中電磁場存在但可能并不傳播或輻射遠離所述天線的區(qū)域。近場通常限定于接近所述天線的物理體積的體積。在本發(fā)明的示范性實施例中，磁型天線(例如，單匝環(huán)形天線及多匝環(huán)形天線)用于發(fā)射(Tx)天線系統(tǒng)及接收(Rx)天線系統(tǒng)兩者，因為與電型天線(例如，小型偶極天線)的電性近場相比，磁型天線的磁性近場振幅趨向于較高。這允許所述對天線之間的潛在較高耦合。此外，還預期“電性”天線(例如，偶極及單極)或磁性天線與電性天線的組合。
[0035]T