[發明專利]高頻無線功率發射天線的自適應匹配和調諧

有效

• 申請號: 201310516477.0
• 申請日: 2009-07-17
• 公開（公告）號: CN103647156A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 奈杰爾·庫克;盧卡斯·西貝爾;漢斯彼得·威德默
• 申請（專利權）人: 高通股份有限公司
• 主分類號: H01Q21/30
• 分類號: H01Q21/30;H01Q5/00;H01Q7/00;G06K19/077
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 宋獻濤

本案是發明名稱為“高頻無線功率發射天線的自適應匹配和調諧”，優先權日為2008年7月17日，申請號為200980128028.0，申請日為2009年7月17日的專利申請的分案申請。

本專利申請案主張2008年7月17日申請的標題為“高頻無線功率發射天線的自適應匹配和調諧(ADAPTIVE?MATCHING?AND?TUNING?OF?HF?WIRELESS?POWER?TRANSMIT?ANTENNA)”的第61/081，719號臨時申請案的優先權，所述臨時申請案已轉讓給本受讓人且特此以引用的方式明確地并入本文中。

背景技術

轉讓給本受讓人的先前申請案描述在天線之間磁共振轉移功率。所述天線可為電容性加載的金屬線環或多匝線圈。這些形成了經由磁場有效地將能量從初級結構(發射器)耦合到放置在遠端處的次級結構(接收器)的共振天線。初級結構與次級結構兩者被調諧到共同共振頻率。

這些先前申請案將無線功率的主要問題描述為針對人類安全的電磁干擾以及輻射暴露。經由磁場耦合轉移能量可能主要受指定高場限制的約束。可在遠離輻射結構的定義距離(例如，10m)處測試對這些限制的遵從。

附圖說明

圖1展示無線功率轉移系統的簡化框圖。

圖2展示無線功率轉移系統的較詳細框圖。

圖3展示供在本發明的示范性實施例中使用的環天線的示意圖。

圖4展示多部分耦合環；

圖5展示PC板上的實施例；

圖6展示滑動部分實施例；

圖7展示活動天線實施例；以及

圖8A和圖8B展示可調諧的螺線管。

具體實施方式

詞“示范性”在本文中用以意指“充當實例、例子或說明”。本文中被描述為“示范性”的任何實施例不必被理解為比其它實施例優選或有利。

下文結合附圖闡述的詳細描述既定作為對本發明的示范性實施例的描述，且并不希望表示可實踐本發明的僅有實施例。詳細描述包括特定細節以提供對本發明的示范性實施例的透徹理解。所屬領域的技術人員將顯而易見，可在沒有這些特定細節的情況下實踐本發明的示范性實施例。在一些例子中，以框圖形式展示眾所周知的結構及裝置以避免使本文中所呈現的示范性實施例的新穎性模糊不清。

詞“無線功率”在本文中用以意指與電場、磁場、電磁場相關聯或者在不使用物理電磁導體的情況下從發射器發射到接收器的任何形式的能量。

圖1說明根據本發明的各種示范性實施例的無線傳輸或充電系統100。將輸入功率102提供到發射器104以用于產生輻射場106以提供能量轉移。接收器108耦合到輻射場106且產生輸出功率110以供存儲或供耦合到輸出功率110的裝置(未圖示)消耗。發射器104與接收器108兩者分離某一距離112。在一個示范性實施例中，根據相互共振關系來配置發射器104和接收器108。當接收器108的共振頻率與發射器104的共振頻率相同時，在接收器108位于輻射場106的“近場”中時發射器104與接收器108之間的傳輸損耗最小。

發射器104進一步包括發射天線114以用于提供能量發射裝置，且接收器108進一步包括接收天線118以用于提供能量接收裝置。根據待與其相關聯的應用和裝置來設定發射天線和接收天線的大小。如所陳述，通過在發射天線的近場中將大部分能量耦合到接收天線而非在電磁波中將大多數能量傳播到遠場來發生有效能量轉移。當處于此近場中時可在發射天線114與接收天線118之間形成耦合模式。天線114和118周圍的可發生此近場耦合的區域在本文中被稱為耦合模式區。

圖2展示無線功率轉移系統的簡化示意圖。發射器104包括振蕩器122、功率放大器124以及濾波器與匹配電路126。振蕩器122經配置為以所要頻率(例如13.5MHz)進行產生，可響應于調整信號123來調整所述頻率。替代方案使用LF頻率，例如135KHz。振蕩器信號可由功率放大器124放大響應于控制信號125的放大量。可包括濾波器與匹配電路126以濾除諧波或其它不需要的頻率，且使發射器104的阻抗與發射天線114匹配。

接收器108可包括匹配電路132以及整流器與切換電路134以產生DC功率輸出以對電池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。