CN101965599A - 对设备与电源之间的开关进行致动的方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种对待控制的设备(Di)与电源(P)之间的开关(S)进行致动的方法，该方法包括以下步骤：在遥控单元(10)中生成第一电信号(14)并且借助遥控单元(10)的第一发射天线(Ti)将第一电信号(14)转换为电磁辐射(EM)。待控制的设备(Di)的遥控接口模块(20)的第一检测天线(Ri)检测电磁辐射(EM)以获得第二电信号(24)，该第二电信号被无源地转换为开关致动信号(25)。该开关致动信号(25)被致动以将待控制的设备(Di)在工作模式与不活动模式之间切换，其中在所述工作模式中，在工作期间由设备(Di)从电源(P)汲取电流，以及在所述不活动模式中，设备(Di)与电源(P)完全断开使得设备(Di)不汲取电流。本发明进一步描述了一种用于对待控制的设备(Di)与电源(P)之间的开关(S)进行致动的系统(1)。本发明还描述了一种遥控接口模块(20)和一种遥控单元(10)。

Description

对设备与电源之间的开关进行致动的方法

技术领域

本发明描述一种对待控制的设备与电源之间的开关进行致动的方法。本发明还描述一种用于对待控制的设备与电源之间的开关进行致动的系统。本发明进一步描述一种遥控接口单元和一种遥控设备。

背景技术

当今可用的几乎每种消费型电子设备具有所谓的待机工作模式特征，以使得该设备甚至在“关闭”时对控制信号仍然有接收能力。该设备可以在任何时间对由遥控单元发送的信号做出反应以再次开启设备。这样的设备的实例是电视机、卫星接收器、空调、录像机、调谐器、个人计算机等等。通常，容易可见的“待机”LED向用户指示该设备处于待机模式中。与迄今为止其中用户必须物理地在电源开关处开启或关闭设备的情形相比，能够将设备置于待机模式一般被认为是实用的和便利的。

当设备被置于待机模式中时，少量的电流仍然被例如待机电路和待机LED汲取。因此消耗相应量的“待机功率”。通常，待机功率很低，仅仅几瓦特，但是特别低效的设备在待机模式中可以消耗高达20瓦特。许多消费者正意识到由于能量的过度消耗所造成的对气候的负面影响并且将会更喜欢减少不必要的功耗量。由于几乎每个家庭或办公室都具有若干个通过将其置于待机模式来“关闭”的设备，所以整个地球上数百万设备所消耗的待机功率的总量实际上是十分可观的。

然而，预计用户仍将希望能够借助遥控器开启和关闭消费型电子设备，而不必在电源开关处物理地关闭该设备。

减少待机功率的一种方法可以是监视设备所汲取的电流，使得在不需要任何用户输入的情况下可以做出是否应当将设备与电源断开的决定。如果在特定时间长度上仅仅汲取了最小量的电流，则可以假定设备不处于使用状态，并且该设备随后可以通过专用开关自动与主电源断开。然而，该方法仍然涉及所需的电流监视组件的一定量的功耗，例如用于计时电路的电源。而且，在实际断开设备之前应当允许消逝一定量的时间，并且在该时间期间消耗了待机功率。而且，用于从遥控单元接收信号的设备的模块必须被连续供电，使得用户可以在任何时候重新激活该设备。这种接口可以由电池来替代电网系统供电，但是这不会改变电流将仍然被设备汲取以及功率被消耗的事实。

因此，本发明的目的是提供一种激活和去激活设备以使得该设备在被遥控器去激活时不汲取电流的方法。

发明内容

为此，本发明描述一种对待控制的设备与电源之间的开关进行致动的方法，该方法包括以下步骤：在遥控单元中生成第一电气信号并且借助该遥控单元的第一发射天线将第一电气信号转换为电磁辐射。在根据本发明的该方法中，利用待控制的设备的遥控接口模块的第一检测天线检测该电磁辐射以获得第二电气信号。该方法还包括以下步骤：将第二电气信号无源地转换为开关致动信号并且使用该开关致动信号来致动所述开关以将待控制的设备在工作模式与不活动模式之间切换，在所述工作模式中在工作期间由设备从电源汲取电流，而在所述不活动模式中设备完全与电源断开使得设备不汲取电流。

在根据本发明的方法中，由检测天线以完全无源的(passive)方式自动检测电磁辐射，电磁辐射中的能量使得该检测天线谐振，从而给出第二电气信号。而且，这种AC电气信号到DC开关致动信号的转换以完全无源的方式执行，即通过使用不需要电源的电气组件来执行。根据本发明的方法的明显优点在于，当设备以所述方式关闭时，它真正地关闭了而不仅仅处于待机状态。所述设备在使用该方法被关闭时是完全静止的，因为它没有汲取任何电流并且没有消耗任何功率。根据本发明的方法的明显优点在于，可以实现能量的节约。另一个优点在于，所述设备仍然能够被遥控器重新激活，从而使得使用的便利性和舒适性没有受到任何折衷。

合适的遥控接口模块包括用于检测电磁辐射以获得第二电气信号的第一检测天线、用于无源地将第二电气信号转换为开关致动信号的无源转换单元以及用于由致动信号致动以将待控制的设备在工作模式与不活动模式之间切换的开关，其中在工作模式中，在工作期间由设备汲取电流，而在不活动模式中，待控制的设备完全与电源断开以使得该设备不汲取电流。

用于对待控制的设备与电源之间的开关进行致动的合适系统包括用于在遥控单元中生成第一电气信号的信号发生器和用于将第一电气信号转换为电磁辐射的遥控单元的第一发射天线。该系统进一步包括用于检测电磁辐射以获得第二电气信号的第一检测天线、用于无源地将第二电气信号转换为开关致动信号的无源转换单元、和用于由致动信号致动以将待控制的设备在工作模式与不活动模式之间切换的开关，其中在工作模式中，在工作期间由设备汲取电流，以及在不活动模式中，待控制的设备完全与电源断开从而该设备不汲取电流。

无线传输技术为本领域技术人员所知晓。简言之，发射器侧上的信号发生器生成特定频率和振幅的AC信号，该信号被应用于发射天线，造成该发射天线谐振，由此将电气信号转换为通过自由空间传播的电磁辐射，并且进而造成接收天线谐振，以使得在接收器侧诱导出相应的电气信号。

可以使用根据本发明的方法和系统控制的设备的实例可以是通常类型的消费型电子设备，比如电视机、DVD播放器、卫星接收器、扬声器等，或新型的家用或商用照明系统，其中可以使用遥控单元调节多个灯的亮度或色温。

从属权利要求和随后的说明书公开了本发明的特别有利的实施例和特征。

为了最小化交换无线信号的设备之间的干扰，无线通信由例如分配不同类型设备将要使用的频带的标准来管理。例如，高达100米的范围的局域网或个人区域网络(LAN或PAN)中的无线通信可以在ISM(国际科学与医学)频带中实施。因此，在本发明的特别优选的实施例中，第一电气信号包括频率处于ISM频带中的高频信号。中心频率位于2.45GHz、915MHz或5.8GHz处的若干个这样的频带是可用的。

第一电气信号可以在遥控单元中产生达例如几毫秒的预定持续时间。可替代地，只要用户执行适当的动作，比如按压遥控单元上的合适的按钮以及保持按钮被按压直到待控制的设备作出反应为止，第一电气信号就可以生成。

第一电气信号可以连续地生成，即生成为没有间断的连续信号。在本发明的优选实施例中，第一电气信号包括脉冲高频信号，即，如本领域技术人员所知晓的，或许在适当电容器的辅助下该信号发生器输出一系列高频脉冲。该技术的一个优点在于，为信号发生器供电的电池的寿命被延长。更重要地，脉冲允许第一电气信号的能量(即振幅)有效地增大，使得切换过程的可靠性提高。同时，可以确保不超过信号的整体平均能量值，使得该信号满足安全标准。而且该技术允许增大信号范围。同样，以此方式生成的信号可以具有预定的持续时间，或者只要用户利用遥控设备执行适当动作，该信号就可以生成。

如已经指出的，第一电气信号通过遥控单元的发射天线来发射。最简单的类型的天线在所有方向上辐射，从而使得被发射的信号的能量也在所有方向上分布。由此得出，仅仅有一小部分信号能量到达检测天线。因此，这样的信号必须具有足够的振幅以便被可靠地检测。这种简单天线的实例是偶极天线。然而，如本领域技术人员所知晓，当使用定向天线时，无线信号的范围可以得到增大。适合用在短距离无线通信中的现有技术水平的天线的实例是贴片天线或微贴片天线。可替代地，例如如在WO2005086281A1中所述，可以使用相控阵列天线。在本发明的优选实施例中，第一发射天线和/或第二发射天线因此是定向天线，使得被发射的信号的能量基本集中在一个主方向上。自然地，这要求包含发射天线的遥控单元必须沿待控制的设备的遥控接口单元的方向瞄准。然而，用户一般总是通过将遥控器瞄准例如电视机或接收器来完成该操作以便改变频道。通过将遥控器特别地瞄准特定设备或设备群，只有该设备或设备群被寻址，并且信号范围之外的任何其它设备保持不受影响。

ISM频带中的高频信号可以用于携带可以在接收端被解码的信息。因此，在本发明的另一个优选实施例中，第一电气信号包括载波信号，该载波信号被调制为携带待控制的设备的设备识别信息，比如设备识别码。当使用根据本发明的方法通过遥控单元控制若干设备时或更特别地当单个遥控单元被用于控制多于一个的设备时，这会是有利的。在这种情况下，遥控单元可以装配有不同的按钮以用于寻址不同的设备，并且对于用该遥控器激活或去激活的每个设备而言，基于设备识别信息打开或关闭该致动开关。将结合附图的描述更详细地解释这一点。设备的遥控接口模块中的致动开关可以是简单的拨动式开关，以使得该致动信号致使该开关在已被打开的情况下关闭且在已被关闭的情况下打开。

在本发明的特别优选的实施例中，遥控接口模块的无源转换单元包括无源整流电路，以使得在不使用任何有源组件的情况下将在接收天线处引起的AC电气信号转换为DC信号。近年来技术的发展已经导致更好且更灵敏的电气开关(例如MEMS(微机电系统)开关)，可以使用很低强度的信号而无需升压器(比如现有技术水平的解决方案中所需的运算放大器)来切换该开关。这里所描述的无源整流电路因此可以简单地包括无源组件，比如与电容器协作的高频二极管以产生平滑的DC开关致动信号，其信号强度足以致动比如MEMS开关之类的灵敏的电气开关。可替代地，该致动信号可以切换电源与设备之间的CMOS FET。在本发明的另一个实际实施例中，例如包括作为光源的LED和作为传感器的光电晶体管或光敏双向可控硅元件(phototriac)的光隔离器或光耦合器可以用作转换单元与设备之间的开关。光隔离器具有将转换单元与设备电隔离的有利优点。这样的开关的能力为本领域技术人员所知知并且不需要在这里予以详细解释。

在本发明的优选实施例中，遥控接口模块合并到待控制的设备中。有利地，上述遥控接口模块可以充当现有技术水平的遥控接口的初始阶段(preliminary stage)。因为一旦使用上述方法之一将设备从其静止状态激活，则用户可以以通常的遥控方式控制该设备。由于遥控接口模块所需的组件小且不贵，所以诸如电视机或接收器之类的设备可以容易地被调适以包括根据本发明的遥控接口模块。调适可以在制造过程期间进行，但是也可想到的是可以对已经存在的设备进行修改以包含这里所公开类型的遥控接口模块。同样，用于现有设备的遥控接口模块可以放置在设备与其电源之间，例如放置在设备的电源插头与电源插座之间。

一对天线(遥控单元和遥控接口模块中各一个)一般地对于如已经在上文描述的在“开”状态与“关”状态之间切换(toggling)之类的简单功能而言是足够的。然而，根据本发明的方法还可能用于更高级的功能，比如增加或减少采用遥控接口单元的光源的亮度。这可以通过在遥控单元中在不同频率处生成信号来实现，比如在第一频率处用于“开”功能或在不同的第二频率处用于“关”功能。在接收侧，响应于第一或第二频率的相应滤波器可以确定预期的功能。

对于在发射侧生成不同频率并且在接收侧相互区分这些频率的可替代方案中，根据本发明的系统的优选实施例包括处于遥控单元中的第二发射天线和处于遥控接口模块中的第二接收天线。随后，一对发射/接收天线可以用于第一类型的功能，比如“开”和“更亮”，且另一对可以用于第二类型的功能，比如“更暗”和“关”。例如，用户可以按压遥控单元上的“开/更亮”按钮以开启灯。只要用户保持按压按钮，灯的光输出增加。当灯的亮度令人满意时，用户可以释放该按钮。类似地，他可以通过按压“更暗/关”按钮使灯变暗。通过保持按压该按钮，灯的光输出稳步减少直到灯最终被关闭。

到达遥控接口模块的检测天线处的信号在某些条件下可能相对较弱。在遥控接口模块包括两个检测天线(每个天线应当检测不同的信号)的情况下，低信号水平将导致相应低的DC信号水平，并且可能导致遥控接口模块没有能力确定预期为哪个设备功能。在整流输出端处的弱DC信号可以借助适当的倍压器或电压倍增器在转换单元中升压以提供用于设备控制模块的更强的设备控制信号。这种电压倍增器的实例是维拉德(Villard)级联电路，其包括电容器和二极管的布置。如本领域技术人员将清楚的，其它可替代的倍压器电路是可能的。

当使用多于一个的发射/接收天线对时，重要的是确保从发射天线之一发送的信号主要被相应的接收天线接收。因此，在本发明的优选实施例中，将第一发射天线的辐射特性与第一接收天线的辐射特性相匹配，和/或将第二发射天线的辐射特性与第二接收天线的辐射特性相匹配，从而使得源自第一发射天线的电磁辐射主要被第一接收天线检测到，和/或源自第二发射天线的电磁辐射主要被第二接收天线检测到。

发射天线的辐射特性可以例如通过使待发射的信号的电场极化(即通过以受控的方式改变所发射的信号的电场)来控制。如本领域技术人员将知道的那样，电磁信号的极化通过由在垂直于且正交于信号传播方向的平面中的电磁辐射的电场矢量的末端所描述的图案定义。例如，所述信号可以呈现线性的、椭圆的或圆形的极化。由天线辐射的电磁信号的极化主要通过对在生成施加到天线的电信号时使用的比如电容器或电感器之类的电气组件的选择来控制，并且也通过天线的物理属性来控制。为了确保带有某种极化的电磁辐射可以可靠地被检测到，优选地将接收天线的适当特性与发射天线的特性相匹配。

线性极化的取向是由偶极天线相对于地球表面的取向给出的。因此，在本发明的一个实施例中，这样的发射和接收天线对的物理取向优选地是不同的，以使得第一发射和接收天线对呈现特定的第一取向，例如垂直取向，并且第二发射/接收天线对呈现与第一发射/接收天线对的取向基本正交的取向。在该实例中，第二发射/接收天线对将呈现水平取向。

借助适当的电路，包含一对相对于彼此适当设置的偶极的天线可以用于生成圆形或椭圆形极化的信号，该信号的电场矢量呈现左手或右手方向。

通过如所描述的匹配辐射特性，根据本发明的方法确保了由第一发射天线发射的电磁辐射主要被第一接收天线接收。术语“主要”是有意使用的，因为第二接收天线也可获取或检测到预期用于第一接收天线的信号。然而，由于天线的辐射特性的原因，与在第一接收天线中引起的信号的强度相比，在第二接收天线中引起的信号的强度一般将是可忽略的。

在另一个可替代实施例中，设备的不同功能与不同的频率相关联，使得第一天线发射第一频率的且与第一功能关联的信号，并且第二天线发射第二频率的且与第二功能关联的信号。在接收端，适当的滤波器响应于由一个或多个接收天线接收的不同信号。

在另一个特别简明的实施例中，被实现以生成线性极化信号的天线可以用于控制两个不同的设备。例如，遥控器的发射天线被实现为生成线性极化的电磁辐射。为了控制第一设备(其接收天线被实现为响应于水平极化的电磁辐射)，用户在使遥控器瞄准设备的同时简单地以通常的方式保持该遥控器。为了控制第二设备(具有被实现为响应于垂直极化的电磁辐射的接收天线)，用户在将该遥控器瞄准该设备的同时将遥控器顺时针或逆时针旋转90°。

用在根据本发明的系统中的遥控单元包括用户接口，其用于以上述方式输入控制输入以使设备与电源断开或重新连接电源。控制输入可以是遥控单元上的专用按钮，比如“设备开”或设备“关”按钮，或在这两种状态之间切换的单个按钮，即“设备开/关”按钮。这种遥控单元应当还包括用于根据控制输入生成电信号的信号发生器和用于将该电信号转换为可以被设备的遥控接口模块检测到供检测的电磁辐射的发射天线。

仅仅具有“设备开”和设备“关”功能的专用遥控单元可以用于激活或去激活设备，并且单独的遥控器可以用于选择设备功能。然而，特别是从用户的角度来看，如果现有类型的具有通常设备控制功能的遥控器可以用在根据本发明的系统中，则这是最有利的。大多数遥控单元具有用于各种设备功能的按钮阵列和用于发射控制信号到设备的无线通信模式。大多数现有的遥控器使用LED形式的红外二极管用于发射红外控制信号，该红外控制信号被待控制设备的相应接口中的传感器检测到。其它类型的遥控器使用适用于在2.45GHz频带中范围达到10m的短距离个人区域网络(PAN)的蓝牙接口。本领域技术人员将会清楚，这些已知类型的遥控器可以容易地调适为包括根据本发明的设备控制方法所必需的组件。例如，制造商仅仅需要对遥控单元执行较小调适。遥控设备的现有组件(比如频率发生器)可以根据需要被调适。对遥控单元的调适应当明显地对应于设备本身的遥控接口单元中的修改。还可以想到，已经现有的遥控单元可以升级以包括必要的硬件。

上述发射天线除了可以用于激活和去激活设备之外还可以用于不同的应用目的，这取决于手持式遥控器的功能和设计。例如，对于具有蓝牙功能的遥控器，一旦使用根据本发明的方法开启了设备，发射天线可以用于与该设备进行无线通信。

根据本发明的遥控单元还可以包括如上所述的具有不同辐射特性的发射天线对。这种遥控单元于是可以用于控制具有相应的接收天线的一个或多个设备。

本发明的其它目的和特征根据下面结合附图考虑的详细描述而变得清楚。然而，应当理解，附图仅仅是为了说明的目的而设计的而不是作为本发明的界限的限定。

附图说明

图1示出现有技术水平的遥控单元和处于待机模式的现有技术水平的设备。

图2示出根据本发明的系统的第一实施例。

图3a示出根据本发明的转换电路的第一电路的实现。

图3b示出图3a的电路的电压相对于功率比的图示。

图4a示出根据本发明的转换电路的第二电路的实现。

图4b示出图4a的电路的电压相对于功率比的图示。

图5a示出根据本发明的转换电路的第三电路的实现。

图5b示出图5a的电路的电压和电流相对于功率比的图示。

图6示出根据本发明的第二实施例的系统。

图7示出根据本发明的第三实施例的系统。

在附图中，类似的数字总是指代类似的对象。图中的对象不一定按比例绘制。

具体实施方式

图1示出具有可遥控设备8(在这种情况下为电视机)和通常由用户(未示出)在与设备8相隔一定距离处操作的遥控单元2的现有技术状况。用户按压遥控单元2上的按钮以开启设备8、改变设备设置(例如改变频道或调解扬声器的音量)或将设备8置于待机模式。所示出的现有技术水平的遥控单元2通过借助红外二极管3生成红外控制信号4来操作。当遥控单元2对准设备8时，控制信号4可以被设备8中合适接口6检测到，并且被转换为适当的设备控制信号。设备8从(在图中由电源插座7指示)电源汲取电流。当处于待机模式时，设备8不完全与电源断开，这是因为接口6需要少量的功率从而能够对来自遥控单元2的激活信号4作出反应。而且，只要设备8处于待机模式，少量的电流就被发光的典型“待机LED”5连续地汲取。如果用户希望设备8在不使用时与电源完全断开，他必须例如直接通过按压设备8本身上的开/关按钮或通过在电源插座7处拔去设备8的插头来完成该任务。

图2中示出根据本发明的系统1的一个实施例，其具有用于将设备D₁连接到电源P或与电源P断开的遥控单元10和遥控接口模块20。设备D₁可以是电视机或其它具有有效负载104的这样的设备，该有效负载表示实现设备D₁的功能所需的设备D₁的电气组件。应当清楚，这里所示的遥控单元10可以并入从现有技术水平方案知道的通常类型的手持式遥控设备，并且遥控接口模块20可以以通常的方式并入设备D₁中。为了清楚起见，相对于其它单元，遥控单元10和遥控接口模块20的组件被着重强调，以使得可更好地阐释它们的功能。

为了激活或去激活设备D₁，用户(图中未示出)从遥控单元10的适当的按钮或接口11输入控制信号15。该按钮或接口可以是会在实际上任何遥控单元上找到的通常的“开/关”按钮。在所示的实施例中，当设备D₁要被激活(即重新连接到电源P)时，控制信号使得开关12闭合。闭合的开关12将电池B连接到生成第一电信号14的信号发生器13。相应地导致遥控单元10的发射天线T₁谐振，使得由发射天线T₁发射电磁辐射EM。如上所阐释的，只要用户压下按钮11，信号发生器13就可以连续地生成第一电信号14，该第一电信号14或者作为脉冲的信号(以增加信号能量)或者作为被调制以携带设备识别信息的载波信号。技术人员将会知道可以如何实现适当的信号发生器13以便实现这样功能，因此这里不需要进一步详细阐述这些内容。

在接收器侧，由源于遥控单元10的发射天线T₁的电磁辐射EM造成遥控接口模块20的检测天线R₁谐振，并且相应地引入第二电信号24。显然，该信号24是AC信号，并且因此在无源整流电路21中整流以将其转换为DC信号。该实例中的无源整流电路21的组件是二极管22和平滑电容器23。这些组件22、23不需要任何外部电源，使得所得到的开关致动信号25完全地以无源方式生成。开关致动信号25随后致动拨动式开关S，该拨动式开关在闭合时将设备D₁连接到外部电源P，或者在打开时将设备D₁与外部电源P断开。

当用户已经按压“开/关”按钮11以重新激活设备D₁并且闭合开关S时，示意性地示为包含在设备D₁中的设备控制接口27也连接到电源。当用户按压“开/关”按钮11以去激活设备D₁并且相应地打开开关S时，设备D₁和接口单元27与电源断开，并且在设备10被再次激活之前没有汲取电流。

在该实施例中，设备控制接口27是用于接收设备功能命令的通常类型的接口。这样的命令(例如改变频道或调节备D₁的一些设置)于是可以由用户以通常的方式发出。这里，遥控单元10还包括图中以简化方式指示的通常的红外遥控模块17和红外二极管16。红外光束被相应的设备控制接口27检测到，使得用户可以以通常的方式控制设备D₁。这里示出的具有其组件(比如信号发生器13和发射天线T₁)的遥控单元10可以容易地并入到大多数用户所熟悉的通常类型的手持式遥控设备中。

在下文中，在图3a、4a和5a的辅助下，给出转换单元21的可替代实现。在每种情况中，在发射侧上仅仅显示出遥控单元的信号发生器13和发射天线T₁。在接收侧上，仅仅示出在每种情况中转换单元的相关组件。假设发射天线T₁和检测天线R₁相隔几米的距离(比如高达10米)，该距离使用如本领域技术人员会知道的自由空间函数而考虑了在天线T₁、R₁的相互耦合。在所示出的三个实施例的每一个中，假设发射天线T₁是理想偶极。然而，如本领域技术人员将知道的，可以通过使用定向天线改进发射天线T₁的范围，使得发射信号的能量基本被集中在一个方向，而不是在所有方向上向外辐射。信号发生器13包括用于生成处于868MHz的信号的频率发生器。待控制的设备用电阻负载104表示。在图3a和4a中，致动开关S为简单的拨动式开关。为了清楚起见，在这些图中省略了与所述阐释无关的其它单元。

图3a示出无源转换单元10的第一实现。这里电磁辐射EM由检测天线R₁检测，该检测天线谐振以在接收侧给出引入的AC信号，并且该AC信号随后通过去耦电容器100(具有1.5pF的值)而被去耦以给出第二电气AC信号24。该信号可被整流二极管101(例如AgilentTechnologies HSMS285x系列肖特基二极管)整流。随后，具有47pF的值的平滑电容器103使整流的输出平滑以给出开关致动信号25。值为1kΩ的小电阻102允许极小的电流在无源转换单元中流动。该设备由22kΩ的电阻负载104表示。

图3b示出在平滑电容器103两端测量的电压相对于由发射天线T₁发射的电磁辐射EM的以dBm为单位的功率比的图示。从该图中可以看出，当信号发生器13的额定功率提供在20dBm处的电磁辐射EM时，在平滑电容器103两端可以获得大约1.77V的电压。该电压足以致动MEMS开关S。当该开关S闭合时，负载104连接到电源P，而当开关S打开时，负载104与电源P断开。

如图4a所示，可以使用可替代的无源转换单元获得更高电压的整流信号25。这里，由值为22nH的电感器105结合去耦电容器100(1.5pF)来给出谐振电路。选择这些值，以使得使用谐振器电路的如下公知函数，在接收器侧引入的信号的频率与发射侧上的频率基本上相同：

$\mathrm{fc}=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{\mathrm{LC}}}$

其中L是电感器的值，且C是谐振器电路的电容器的值。组件105、100的值被选择为使得所引入信号的频率f_c与由信号发生器13生成的信号的频率基本上相同，在该情况下为876MHz。谐振电路后面是与上面图3a所示相同的整流电路组件，即整流二极管101和平滑电容器103。

该电路导致平滑电容器103两端更高的电压，同时在发射侧需要更低的信号能量水平。在该实例中，MEMS(微机电系统)也可以用于开关S。从图4b中的图可以看出，在仅仅10dBm的信号功率处获得了大约1.76V的电压。这与使用图3a中的电路而获得的值相比较是有利的。这意味着，在发射侧甚至利用具有相对较低功率的信号也能够可靠地且精确地切换所述开关。

如果必需切换比MEMS开关可容忍的电压更高的电压，则可以修改图4a的电路以包括半导体开关和补充电压源，如图5中所示。在该实例中，半导体开关包括晶体管开关106，比如Agilent Technologies的HBFP0450。补充电压源可以是在相对较长时间跨度上提供恒定电压的锂电池107。也可以想到的是，太阳能电池可被用作补充电压源107，或补充电压源107可以在设备运行时从电源再充电。可替代地，补充电压源107可以无需电源而被再充电，例如使用太阳能或热能来再充电。晶体管开关106能够切换更大的负载，即更强的电流，依赖于待连接到电源P的设备的类型，这可能是必需的。在这一点上应当强调，仅仅非常简单地概述该实例中的电路，并且需要其它组件和电路以在设备被用户关闭时将设备与电源断开或者将低压半导体电路与设备侧的高压电路进行接口。这是本领域技术人员所知道的，并且不需要在这里详细描述。

图5b示出电压(实线)和负载电流(虚线)相对于以dBm为单位的功率比的相应图示。从图中可以清楚地看出，即使仅仅10dBm的信号功率就足以获得平滑电容器103两端的0.915V的电压并且允许28mA的电流流过负载104。所获得的电源和电流值仅仅分别略低于针对20dBm的信号功率比所获得的值(0.937V，29mA)和针对30dBm的信号功率比所获得的值(0.962V，29mA)。

当设备被关闭时，该电路方案也将设备104与电源P断开。当设备被关闭时，该电路不汲取任何电流。只有当设备开启时，半导体电路才会消耗少量的功率，这与根据现有技术水平方案的处于待机模式的同等设备所耗费的待机功率相比是可忽略的。

根据本发明的单个遥控单元可以用于控制多于一个设备，对于诸如电视机、调谐器、卫星接收器等之类的家庭娱乐设备通常是这样的情况。图6示意性示出这种具有两个不同设备D₁和D₂的场景。为了简化起见，每个设备D₁、D₂在具有电源P和相应开关S的单独电路中示出。显然，电源P可以简单地是用于设备D₁、D₂二者的电力电源。

用于激活和去激活设备D₁、D₂二者的遥控单元10包括信号发生器13和发射天线T₁。用户(未示出)可以通过按压适当的按钮来选择开启或关闭设备，在该情况下，按压按钮61以控制设备D₁，或按压按钮62以控制设备D₂。现在阐释对设备D₁的控制。当用户按压按钮61时，开关12闭合，使得信号发生器13连接到遥控单元10的电池(未示出)。同时，设备识别单元641向信号发生器提供适当的设备识别码651，使得信号发生器13生成在ISM频带中的、使用设备识别码651调制的一连串脉冲。对于设备D₁，设备识别码651导致一连串长脉冲。以此方式生成的电信号14被发射天线T₁作为电磁辐射EM发射。

设备D₁、D₂的接收天线R₁、R₂检测电磁辐射EM并且以上文已描述的方式利用电路21执行无源整流。每个遥控接口20还装配有用于执行设备识别的单元。继续上面的实例，用于设备D₁的遥控接口20包括设备识别单元281，当由接收天线R₁接收的信号可被解码以给出设备D₁的设备识别码651时该设备识别单元使开关致动信号25传递通过。因此，由于用户已经选择设备D₁进行激活或去激活，所以只有设备D₁的遥控接口20中的设备识别器单元281将允许开关S被致动。设备D₂的遥控接口20中的设备识别器单元282不会登记匹配，并且因此不会传递开关致动信号25到其开关S，从而不影响D₂。

可以以相同的方式控制设备D₂。这里，用户按压适当的按钮62，使得设备识别单元642向信号发生器提供适当的设备识别码652，使得信号发生器13在ISM频带中生成对应于设备识别码652的、一连串与D₁相关联的脉冲相比为短的脉冲。在与设备D₂相关联的遥控接口模块20中，设备识别单元282使开关致动信号25传递通过，这是因为由接收天线R₁接收的信号解码以给出设备D₂的设备识别码652，而设备D₁的遥控接口20中的设备识别器单元281不会登记匹配，并且因此不会传递开关致动信号25到其开关S，从而不影响设备D₁。

显然，超过两个设备可以以该方式被控制，但是为了简化起见，这里仅仅显示了两个。能够用于控制多个设备的现有技术水平的遥控单元通常已经具有一个或多个用于选择期望设备的专用按钮。这种遥控单元的设计和制造可以容易地修改为用在如上所述包含信号发生器和发射天线的这种系统中。

根据本发明的方法也可以应用于以相对简单的功能为特征的控制设备，所述功能为例如提高或降低比如音量、亮度等之类的设置。使用光源D₃的实例，图7示出根据本发明的系统的另一个(第三)实施例。光源D₃可以被遥控以开启或关闭它，以及提高或降低亮度。该系统包括如上所述的致动开关S以将光源D₃与电源P断开或将光源D₃与电源P重新连接。为了简化起见，在可以并入在例如光源D₃的支架或天花板装置中的光源控制单元77中示出了开关S。

遥控单元装配有一对发射天线T₁、T₂并且相应的遥控接口模块相应地装配有一对接收天线R₁、R₂。将发射天线T₁、T₂的辐射特性与接收天线R₁、R₂的辐射特性相匹配，使得由第一发射天线T₁辐射的电磁波将主要被第一接收天线R₁检测，而由第二发射天线T₂辐射的电磁波将主要被第二接收天线R₂检测。在该实施例中，辐射特性是极化特性，并且所生成的电信号如将在下文详细阐释的那样被极化。

示出了具有两个不同用户输入按钮71、72的遥控单元10。当用户按压其中任意一个按钮时，电池B连接到信号发生器13，使得生成第一电信号14。取决于哪个按钮71、72被按压，开关73被抛掷为将电信号14连接到发射天线T₁、T₂之一。在所示的实例中，按压按钮71导致开关将电信号14导向第一极化单元710，在那里该电信号在被施加到第一发射天线T₁之前经受左手圆形极化。按压按钮72使得开关将电信号14导向第二极化单元720，使得电信号在被施加到第二发射天线T₂之前经受右手圆形极化。这里提及的极化类型仅仅是示范性的，并且对本领域技术人员而言，显然的是任何其它适当类型的极化都可以被应用，例如左手或右手椭圆极化。

在接收器侧，接收天线R₁、R₂检测电磁辐射，同时这些天线的每一个特别地响应于相应发射天线T₁、T₂的极化。在转换单元21使用上述技术的任意一种无源地转换引入的信号，并且相应的控制信号77、78被转发到光源D₃的控制单元76。来自第一接收天线R₁的控制信号77被输入到上控制单元74，其可以将开关S闭合并增加灯D₃的亮度。来自第二接收天线R₂的控制信号78被输入到下控制单元75，其可以减少灯D₃的亮度并打开开关S。

在该实例中，由单个按钮71有利地控制“开启”和“增加亮度”功能。当光源关闭时，即与电源断开时，用户可以按压按钮71以开启光源D₃。刚刚开启时，光源的亮度处于其最低水平。用户可以保持按压按钮，或反复按压按钮以增加光源D₃的亮度。相似地，由单个按钮72有利地控制“减少亮度”和“关闭”功能，使得当光源L已经开启并且用户按压该按钮72时，在用户释放按钮72之前灯D₃的亮度稳定地减少。如果用户保持按压按钮72并且光源D₃已经到达其最低亮度水平，则该灯与电源P断开，使得灯D₃不再汲取电流。

光源D₃可以包括若干个不同的有色LED光源，例如红色、绿色和蓝色，从而允许通过适当控制各个LED的亮度生成任何颜色的光。对于这种光源D₃，也可以实现上控制单元74和下控制单元75或以改变光的色温。

由于由发射天线T₁、T₂发射的信号将主要被其对应接收天线R₁、R₂检测，该实施例可以增加简单比较器以确定哪个是最强的接收信号，并且因此确定用户正在选择哪个功能(“上”或“下”)。

为了清楚起见，应当理解，本申请通篇使用的“一”或者“一个”不排除多个，并且“包括”不排除其它步骤或元件。除非另外声明，否则“单元”或“模块”可以包括多个单元或模块。

Claims (15)

1.一种对待控制的设备(D₁)与电源(P)之间的开关(S)进行致动的方法，该方法包括以下步骤：

在遥控单元(10)中生成第一电信号(14)；

借助该遥控单元(10)的第一发射天线(T₁)将该第一电信号(14)转换为电磁辐射(EM)；

利用该待控制的设备(D₁)的遥控接口模块(20)的第一检测天线(R₁)检测该电磁辐射(EM)以获得第二电信号(24)；

将该第二电信号(24)无源地转换为开关致动信号(25)；

使用该开关致动信号(25)来致动所述开关(S)以将该待控制的设备(D₁)在工作模式与不活动模式之间切换，其中在所述工作模式中，在工作期间由该设备(D₁)从该电源(P)汲取电流，以及在所述不活动模式中，该设备(D₁)与该电源(P)完全断开使得该设备(D₁)不汲取电流。

2.根据权利要求1的方法，其中该第一电信号(24)包括频率位于ISM频带中的高频信号(24)

3.根据权利要求1或2的方法，其中该第一电信号(24)包括脉冲的高频信号(24)。

4.根据前述权利要求中任一项的方法，其中该第一电信号(24)包括载波信号，该载波信号被调制以携带多个待控制的设备(D₁，D₂)之一的设备识别信息。

5.根据权利要求4的方法，其中基于所述设备识别信息来致动开关(S)。

6.一种遥控接口模块(20)，包括

用于检测电磁辐射(EM)以获得第二电信号(25)的第一检测天线(R₁)；

用于无源地将该第二电信号(24)转换为开关致动信号(25)的无源转换单元(21)；

以及用于由所述致动信号(25)致动以将待控制的设备(D₁)在工作模式与不活动模式之间进行切换的开关(S)，其中在所述工作模式中，在工作期间所述设备(D₁)汲取电流，以及在所述不活动模式中，所述待控制的设备(D₁)与该电源(P)完全断开使得所述设备(D₁)不汲取电流。

7.根据权利要求6的遥控接口模块(20)，其中该无源转换单元(21)包括无源整流电路。

8.一种设备(D₁)，包括根据权利要求6或权利要求7的遥控接口模块(20)。

9.一种用于对待控制的设备(D₁)与电源(P)之间的开关(S)进行致动的系统(1)，该系统包括

用于在遥控单元(10)中生成第一电信号(14)的信号发生器(13)；

用于将该第一电信号(14)转换为电磁辐射(EM)的该遥控单元(10)的第一发射天线(T₁)；

用于检测电磁辐射(EM)以获得第二电信号(24)的第一检测天线(R₁)；

用于无源地将该第二电信号(24)转换为开关致动信号(25)的无源转换单元(21)；

以及用于由所述致动信号(25)致动以将所述待控制的设备(D₁)在工作模式与不活动模式之间进行切换的开关(S)，其中在所述工作模式中，在工作期间由所述设备(D₁)汲取电流，以及在所述不活动模式中，所述待控制的设备(D₁)与所述电源(P)完全断开使得所述设备(D₁)不汲取电流。

10.根据权利要求9的系统(1)，包括第二发射天线(T₂)和第二接收天线(R₂)。

11.根据权利要求9或10的系统(1)，其中该第一发射天线(T₁)和/或第二发射天线(T₂)包括定向天线(T₁，T₂)。

12.根据权利要求9-11中任一项的系统(1)，其中将该第一发射天线(T₁)的辐射特性与该第一接收天线(R₁)的辐射特性相匹配，和/或将该第二发射天线(T₂)的辐射特性与第二接收天线(R₂)的辐射特性相匹配，使得源自该第一发射天线(T₁)的电磁辐射(EM)由该第一接收天线(R₁)检测，和/或源自该第二发射天线(T₂)的电磁辐射(EM)由该第二接收天线(R₂)检测。

13.根据权利要求12的系统(1)，其中所述发射天线(T₁，T₂)的辐射特性包括极化特性。

14.一种用在根据权利要求9-13中任一项的系统(1)中的遥控单元(10)，包括用于输入控制输入(15)的用户接口(11)、用于根据该控制输入(15)生成第一电信号(14)的信号发生器(13)和至少一个用于将该第一电信号(14)转换为电磁辐射(EM)以供根据权利要求6或权利要求7所述的遥控接口模块(20)检测的发射天线(T₁)。

15.根据权利要求14的遥控单元(10)，包括用于发射控制信号到待控制的设备(D₁)的遥控接口模块(20)的设备控制接口(27)的附加控制接口布置(16，17)。

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