[发明专利]高频无线功率发射天线的自适应匹配和调谐

说明书

本案是发明名称为“高频无线功率发射天线的自适应匹配和调谐”，优先权日为2008年7月17日，申请号为200980128028.0，申请日为2009年7月17日的专利申请的分案申请。

本专利申请案主张2008年7月17日申请的标题为“高频无线功率发射天线的自适应匹配和调谐(ADAPTIVE MATCHING AND TUNING OF HF WIRELESS POWER TRANSMIT ANTENNA)”的第61/081，719号临时申请案的优先权，所述临时申请案已转让给本受让人且特此以引用的方式明确地并入本文中。

背景技术

转让给本受让人的先前申请案描述在天线之间磁共振转移功率。所述天线可为电容性加载的金属线环或多匝线圈。这些形成了经由磁场有效地将能量从初级结构(发射器)耦合到放置在远端处的次级结构(接收器)的共振天线。初级结构与次级结构两者被调谐到共同共振频率。

这些先前申请案将无线功率的主要问题描述为针对人类安全的电磁干扰以及辐射暴露。经由磁场耦合转移能量可能主要受指定高场限制的约束。可在远离辐射结构的定义距离(例如，10m)处测试对这些限制的遵从。

附图说明

图1展示无线功率转移系统的简化框图。

图2展示无线功率转移系统的较详细框图。

图3展示供在本发明的示范性实施例中使用的环天线的示意图。

图4展示多部分耦合环；

图5展示PC板上的实施例；

图6展示滑动部分实施例；

图7展示活动天线实施例；以及

图8A和图8B展示可调谐的螺线管。

具体实施方式

词“示范性”在本文中用以意指“充当实例、例子或说明”。本文中被描述为“示范性”的任何实施例不必被理解为比其它实施例优选或有利。

下文结合附图阐述的详细描述既定作为对本发明的示范性实施例的描述，且并不希望表示可实践本发明的仅有实施例。详细描述包括特定细节以提供对本发明的示范性实施例的透彻理解。所属领域的技术人员将显而易见，可在没有这些特定细节的情况下实践本发明的示范性实施例。在一些例子中，以框图形式展示众所周知的结构及装置以避免使本文中所呈现的示范性实施例的新颖性模糊不清。

词“无线功率”在本文中用以意指与电场、磁场、电磁场相关联或者在不使用物理电磁导体的情况下从发射器发射到接收器的任何形式的能量。

图1说明根据本发明的各种示范性实施例的无线传输或充电系统100。将输入功率102提供到发射器104以用于产生辐射场106以提供能量转移。接收器108耦合到辐射场106且产生输出功率110以供存储或供耦合到输出功率110的装置(未图示)消耗。发射器104与接收器108两者分离某一距离112。在一个示范性实施例中，根据相互共振关系来配置发射器104和接收器108。当接收器108的共振频率与发射器104的共振频率相同时，在接收器108位于辐射场106的“近场”中时发射器104与接收器108之间的传输损耗最小。

发射器104进一步包括发射天线114以用于提供能量发射装置，且接收器108进一步包括接收天线118以用于提供能量接收装置。根据待与其相关联的应用和装置来设定发射天线和接收天线的大小。如所陈述，通过在发射天线的近场中将大部分能量耦合到接收天线而非在电磁波中将大多数能量传播到远场来发生有效能量转移。当处于此近场中时可在发射天线114与接收天线118之间形成耦合模式。天线114和118周围的可发生此近场耦合的区域在本文中被称为耦合模式区。

图2展示无线功率转移系统的简化示意图。发射器104包括振荡器122、功率放大器124以及滤波器与匹配电路126。振荡器122经配置为以所要频率(例如13.5MHz)进行产生，可响应于调整信号123来调整所述频率。替代方案使用LF频率，例如135KHz。振荡器信号可由功率放大器124放大响应于控制信号125的放大量。可包括滤波器与匹配电路126以滤除谐波或其它不需要的频率，且使发射器104的阻抗与发射天线114匹配。

接收器108可包括匹配电路132以及整流器与切换电路134以产生DC功率输出以对电池136(如图2所示)充电或对耦合到接收器的装置(未图示)供电。可包括匹配电路132以使接收器108的阻抗与接收天线118匹配。