[發(fā)明專利]用于近場(chǎng)功率傳送系統(tǒng)的小型化高效設(shè)計(jì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780062480.6
• 申請(qǐng)日: 2017-08-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109874351B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阿利斯特·胡斯尼;邁克爾·A·利布曼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 艾諾格思公司
• 主分類號(hào): H02J5/00
• 分類號(hào): H02J5/00
• 代理公司: 北京派特恩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11270
• 代理人: 尚玲;姚開(kāi)麗

本文公開(kāi)了近場(chǎng)功率傳送系統(tǒng)的實(shí)施例，該近場(chǎng)功率傳送系統(tǒng)可以包括以彎曲的布置彼此靠近地構(gòu)造或印刷的天線元件。在彎曲的布置中，相鄰的天線元件傳導(dǎo)在相反方向上流動(dòng)的電流。該電流流動(dòng)完全或幾乎完全抵消由天線產(chǎn)生的或由電流流動(dòng)的電磁效應(yīng)產(chǎn)生的任何遠(yuǎn)場(chǎng)RF輻射。換言之，對(duì)于在第一路徑中流動(dòng)的第一電流，可以存在在第二抵消路徑中流動(dòng)的第二電流，該第二電流抵消由在第一路徑中流動(dòng)的第一電流產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)輻射。因此，可能不存在對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)的功率的輻射。然而，這種抵消可能不會(huì)發(fā)生在近場(chǎng)有源區(qū)域中，在近場(chǎng)有源區(qū)域中，在發(fā)射器和接收器之間可能發(fā)生功率的傳送。此外，接地平面可以阻擋來(lái)自發(fā)射器和/或接收器背面的功率泄漏。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)總體涉及無(wú)線充電系統(tǒng)，并且更特別地涉及用于發(fā)射或接收功率的近場(chǎng)射頻(RF)天線。

背景技術(shù)

諸如膝上型計(jì)算機(jī)、智能電話、便攜式游戲裝置、平板等的電子裝置需要功率來(lái)工作。如通常所理解的，電子裝置通常每天至少充電一次，或者在高使用率或高耗電的電子裝置的情況下每天充電超過(guò)一次。這種活動(dòng)可能是乏味的并且可能給用戶帶來(lái)負(fù)擔(dān)。例如，用戶可能需要攜帶充電器，以防用戶的電子裝置沒(méi)電。另外，一些用戶不得不找到可用的電源來(lái)連接，這是不方便且耗時(shí)的。最后，一些用戶必須插入墻壁或其他電源才能為該用戶的電子裝置充電。這種活動(dòng)可能使電子裝置在充電期間不可操作或不可移動(dòng)。

一些傳統(tǒng)的解決方案包括感應(yīng)充電墊，該感應(yīng)充電墊可以采用磁感應(yīng)或諧振線圈。如本領(lǐng)域所理解的，這種解決方案仍然需要電子裝置：(i)被放置在感應(yīng)充電墊上的特定位置，并且(ii)由于具有特定方向的磁場(chǎng)而被特別地定向以用于供電。此外，感應(yīng)充電單元在兩個(gè)裝置(即，充電器和由充電器充電的裝置)中都需要大線圈，例如，由于尺寸和成本，這可能是不期望的。因此，如果電子裝置沒(méi)有被正確地定向在感應(yīng)充電板上，則電子裝置可能無(wú)法充分充電或者可能無(wú)法接收電荷。并且，當(dāng)使用充電墊之后而電子裝置未按預(yù)期充電時(shí)，用戶可能會(huì)感到沮喪，從而破壞了這樣的充電墊的可靠性和用戶接受度。

其他解決方案使用遠(yuǎn)場(chǎng)RF波傳輸通過(guò)在用于向裝置充電的遠(yuǎn)程位置處的RF波的相長(zhǎng)干涉來(lái)產(chǎn)生一些能量袋(pockets of energy)。然而，這樣的解決方案更適于特定用途和配置，這是因?yàn)檫h(yuǎn)場(chǎng)RF波傳輸解決方案通常使用多個(gè)天線陣列和電路以用于提供對(duì)RF波的相位和幅度控制。此外，遠(yuǎn)場(chǎng)天線對(duì)于近場(chǎng)充電系統(tǒng)可能不是有效的。諸如貼片天線的一些天線已經(jīng)用于近場(chǎng)功率傳送。然而，特別是因?yàn)楫a(chǎn)生的功率可能在所有方向上泄漏，而不是集中在發(fā)射器的近場(chǎng)距離內(nèi)的特定區(qū)域中，所以貼片天線在近場(chǎng)中也具有較低的功率傳送效率。

因此，本領(lǐng)域需要解決遠(yuǎn)場(chǎng)天線和近場(chǎng)天線的上述缺點(diǎn)，并且構(gòu)造具有高耦合效率的近場(chǎng)RF天線。

發(fā)明內(nèi)容

本文公開(kāi)的系統(tǒng)解決了上述問(wèn)題并且還可以提供許多其他益處。

(A1)在一些實(shí)施例中，提供了一種近場(chǎng)射頻(RF)功率傳送系統(tǒng)，該近場(chǎng)射頻功率傳送系統(tǒng)包括：第一天線元件，該第一天線元件被設(shè)置在基板的第一表面上或下方，并且被配置為在第一時(shí)間段期間在第一方向上承載第一電流以產(chǎn)生第一RF輻射；第二天線元件，該第二天線元件被設(shè)置在基板的第一表面上或下方，并且被配置為在第一時(shí)間段期間在與第一方向相反的第二方向上承載第二電流以產(chǎn)生第二RF輻射，使得第二RF輻射的遠(yuǎn)場(chǎng)部分抵消第一RF輻射的遠(yuǎn)場(chǎng)部分；以及接地平面，該接地平面被設(shè)置在基板的第二表面上或下方，其中，第二表面與第一表面相對(duì)。

(A2)在A1的近場(chǎng)RF功率傳送系統(tǒng)的一些實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括：通孔，該通孔通過(guò)接地平面，該通孔包含被配置為供給第一電流和第二電流的功率饋送線。

(A3)在A1的近場(chǎng)RF功率傳送系統(tǒng)的一些實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括：第一通孔，該第一通孔通過(guò)接地平面，該第一通孔包含被配置為供給第一電流的第一功率饋送線；以及第二通孔，該第二通孔通過(guò)接地平面，該第二通孔包含被配置為供給第二電流的第二功率饋送線。

(A4)在A1至A3中任一項(xiàng)的近場(chǎng)RF功率傳送系統(tǒng)的一些實(shí)施例中，第一天線元件和第二天線元件是螺旋天線的段。