CN102318216A - 用于电子装置的无线电力及无线通信 - Google Patents

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Abstract

示范性实施例是针对无线电子装置。一种方法可包含：用天线接收无线信号；以及识别无线充电模块及近场通信模块中与所述所接收到的信号相关联的一者。所述方法可进一步包含将所述所接收到的信号传达到所述无线充电模块及所述近场通信模块中的所述所识别者。

Description

用于电子装置的无线电力及无线通信
根据35 U.S.C.§119主张优先权
本申请案根据35 U.S.C.§119(e)主张以下申请案的优先权：
2009年2月13日申请的标题为“无线充电共存(WIRELESS CHARGINGCOEXISTENCE)”的第61/152,354号美国临时专利申请案，其揭示内容特此以全文引用的方式并入；以及
2009年3月27日申请的标题为“NFC与无线充电之间的天线共享(ANTENNASHARING BETWEEN NFC AND WIRELESS CHARGING)”的第61/164,372号美国临时专利申请案，其揭示内容特此以全文引用的方式并入。
技术领域
本发明大体上涉及无线电子装置，且更具体地说涉及经配置以用于无线通信及无线充电的电子装置。
背景技术
通常，每一电池供电装置需要其自身的充电器及电源，所述电源通常为AC电力插座。当许多装置需要充电时，AC电力插座变得使用不便。
正在开发在发射器与待充电的装置之间使用空中电力发射的途径。大体上将这些途径分为两个种类。一类是基于发射天线与待充电的装置上的接收天线之间的平面波辐射(也称作远场辐射)的耦合，接收天线收集所辐射的电力且将其整流以用于对电池充电。天线可大体上具有共振长度以便改进耦合效率。此途径遭遇以下事实：电力耦合随着天线之间的距离而快速衰减。因此，在合理距离(例如，＞1到2m)上的充电变得困难。另外，由于系统辐射平面波，因此如果未经由滤波进行适当控制，那么无意的辐射可能干扰其它系统。
其它途径是基于嵌入于(例如)“充电”垫子或表面中的发射天线与嵌入于待充电的主机装置中的接收天线加上整流电路之间的电感性耦合。此途径具有发射天线与接收天线之间的间距必须非常靠近(例如，mms)的缺点。虽然此途径确实具有同时对同一区域中的多个装置充电的能力，但此区域通常较小，因此，用户必须将所述装置定位到特定区域中。
存在对具有无线充电及近场通信功能性两者的电子装置的需要。更具体地说，存在对经配置以按高效方式利用无线充电及近场通信技术同时减少两种技术之间的干扰的电子装置的需要。
附图说明
图1展示无线电力传送系统的简化框图；
图2展示无线电力传送系统的简化示意图；
图3展示用于在本发明的示范性实施例中使用的环形天线的示意图；
图4为根据本发明的示范性实施例的发射器的简化框图；
图5为根据本发明的示范性实施例的接收器的简化框图；
图6展示用于在发射器与接收器之间进行消息接发的发射电路的一部分的简化示意图；
图7说明根据本发明的示范性实施例的电子装置；
图8为根据本发明的示范性实施例的电子装置的框图；
图9为说明根据本发明的示范性实施例的方法的流程图；
图10为根据本发明的示范性实施例的包括开关的电子装置的框图；
图11描绘根据本发明的示范性实施例的包括机械选择器的电子装置；
图12描绘根据本发明的示范性实施例的包括选择器的电子装置；
图13描绘根据本发明的示范性实施例的包括另一选择器的电子装置；
图14描绘根据本发明的示范性实施例的包括多个电子装置的系统；及
图15描绘根据本发明的示范性实施例的包括多个电子装置的另一系统。
具体实施方式
词“示范性”在本文中用以表示“充当实例、例子或说明”。本文中描述为“示范性”的任何实施例未必被解释为比其它实施例优选或有利。
下文结合附图陈述的详细描述意在作为对本发明的示范性实施例的描述，且无意表示可实践本发明的仅有实施例。贯穿此描述使用的术语“示范性”表示“充当实例、例子或说明”，且应未必将其解释为比其它示范性实施例优选或有利。详细描述包括为了提供对本发明的示范性实施例的全面理解的目的的特定细节。所属领域的技术人员将明白，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，按框图形式展示众所周知的结构及装置，以便避免使本文中呈现的示范性实施例的新颖性模糊。
词“无线电力”在本文中用以表示与电场、磁场、电磁场相关联或以其它方式在从发射器到接收器之间发射而不使用物理电磁导体的任何形式的能量。
图1说明根据本发明的各种示范性实施例的无线发射或充电系统100。将输入电力102提供给发射器104以用于产生用于提供能量传送的辐射场106。接收器108耦合到辐射场106，且产生输出电力110以用于由耦合到输出电力110的装置(未图示)存储或消耗。发射器104和接收器108两者分开达距离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及接收器108，且当接收器108的共振频率与发射器104的共振频率非常接近时，当接收器108位于辐射场106的“近场”中时，发射器104与接收器108之间的发射损失最小。
发射器104进一步包括用于提供用于能量发射的装置的发射天线114，且接收器108进一步包括用于提供用于能量接收的装置的接收天线118。根据应用及待与之相关联的装置来设定发射及接收天线的大小。如所陈述，高效的能量传送通过以下动作来发生：将发射天线的近场中的能量的大部分耦合到接收天线，而不是在电磁波中将大多数能量传播到远场。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及118周围可发生此近场耦合的区域在本文中被称作耦合模式区。
图2展示无线电力传送系统的简化示意图。发射器104包括振荡器122、功率放大器124及滤波器与匹配电路126。振荡器经配置以产生所要频率下的信号，所述所要频率可响应于调整信号123而调整。振荡器信号可由功率放大器124放大，其中放大量响应于控制信号125。可包括滤波器与匹配电路126来滤除谐波或其它非所要的频率，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及整流器与切换电路134，以产生DC电力输出，从而对如图2中所展示的电池136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。接收器108与发射器104可在单独的通信信道119(例如，蓝牙、紫蜂(zigbee)、蜂窝式等)上通信。
如图3中所说明，可将在示范性实施例中使用的天线配置为“环形”天线150，其在本文中还可被称作“磁性”天线。环形天线可经配置以包括空心磁芯或物质磁芯(例如，铁氧体磁芯)。空心磁芯环形天线可能更可容许放置在所述磁芯附近的外来物理装置。此外，空心磁芯环形天线允许将其它组件放置在磁芯区域内。此外，空心磁芯环可更容易地实现接收天线118(图2)在发射天线114(图2)的平面内的放置，在所述平面内，发射天线114(图2)的耦合模式区可更强大。
如所陈述，发射器104与接收器108之间的高效能量传送在发射器104与接收器108之间的匹配或接近匹配的共振期间发生。然而，即使当发射器104与接收器108之间的共振不匹配时，仍可以较低效率传送能量。能量的传送通过以下方式发生：将来自发射天线的近场的能量耦合到驻存在建立此近场的邻域中的接收天线，而不是将能量从发射天线传播到自由空间中。
环形天线或磁性天线的共振频率是基于电感及电容。环形天线中的电感大体上仅为由所述环产生的电感，而通常将电容添加到环形天线的电感以形成处于所要共振频率的共振结构。作为非限制性实例，可将电容器152及电容器154添加到天线以形成产生共振信号156的共振电路。因此，对于较大直径的环形天线，诱发共振所需的电容的大小随着环的直径或电感增加而减小。此外，随着环形天线或磁性天线的直径增加，近场的高效能量传送区域增大。当然，其它共振电路是可能的。作为另一非限制性实例，可在环形天线的两个端子之间并列地放置电容器。此外，所属领域的技术人员将认识到，对于发射天线，共振信号156可为向环形天线150的输入。
本发明的示范性实施例包括在处于彼此的近场中的两个天线之间耦合电力。如所陈述，近场是在天线周围的区域，在所述区域中，电磁场存在，但不可远离天线传播或辐射。近场通常限于在天线的物理体积附近的体积。在本发明的示范性实施例中，将磁型天线(例如，单匝及多匝环形天线)用于发射(Tx)及接收(Rx)天线系统两者，这是因为与电型天线(例如，小型偶极天线)的电近场相比，磁型天线的磁性近场振幅趋向于较高。这允许所述对天线之间的潜在较高耦合。此外，还预期“电”天线(例如，偶极及单极天线)或磁性天线与电天线的组合。
Tx天线可在足够低的频率下操作，且具有足够大的天线大小，以在比由较早提到的远场及电感途径所允许的距离显著大的距离处实现与小Rx天线的良好耦合(例如，＞-4dB)。如果正确地设定Tx天线的大小，那么当将主机装置上的Rx天线放置在受驱动的Tx环形天线的耦合模式区内(即，在近场中)时，可实现高耦合电平(例如，-2dB到-4dB)。注意，虽然图3说明单端拓扑，但差动天线拓扑也在本发明的范围内。
图4为根据本发明的示范性实施例的发射器200的简化框图。发射器200包括发射电路202及发射天线204。一般来说，发射电路202将RF电力提供给发射天线204，这是通过提供振荡信号从而导致在发射天线204周围产生近场能量来进行的。举例来说，发射器200可在13.56MHz ISM频带下操作。
示范性发射电路202包括：固定阻抗匹配电路206，其用于使发射电路202的阻抗(例如，50欧)与发射天线204匹配；及低通滤波器(LPF)208，其经配置以将谐波发射降低到用以防止耦合到接收器108(图1)的装置的自我干扰的电平。其它示范性实施例可包括不同的滤波器拓扑(包括(但不限于)使特定频率衰减同时使其它频率通过的陷波滤波器)，且可包括自适应阻抗匹配，其可基于可测量的发射度量(例如，到天线的输出电力或由功率放大器汲取的DC电流)而变化。发射电路202进一步包括功率放大器210，其经配置以驱动如由振荡器212确定的RF信号。发射电路可由离散装置或电路组成，或者可由集成组合件组成。从发射天线204输出的示范性RF电力可为大约2.5瓦。
发射电路202进一步包括控制器214，其用于在特定接收器的发射阶段(或工作循环)期间启用振荡器212，用于调整振荡器的频率，且用于调整输出电力电平以实施通信协议，所述通信协议用于经由相邻装置所附接的接收器与相邻装置互动。
发射电路202可进一步包括负载感测电路216，其用于检测在由发射天线204产生的近场附近是否存在作用中的接收器。举例来说，负载感测电路216监视流动到功率放大器210的电流，所述电流受由发射天线204产生的近场附近是否存在作用中的接收器影响。通过控制器214来监视对功率放大器210上的加载的改变的检测，以用于确定是否启用振荡器212来发射能量以与作用中的接收器通信。
可将发射天线204实施为天线带，其具有经选择以保持低电阻损耗的厚度、宽度及金属类型。在常规实施方案中，发射天线204可大体上经配置以与较大结构(例如，桌子、垫子、灯或其它不易携带的配置)相关联。因此，发射天线204通常将无需“匝”以便具有实用尺寸。发射天线204的示范性实施方案可为“在电学上较小”(即，波长的分数)，且通过使用电容器界定共振频率而调谐以在较低可用频率下共振。在相对于接收天线，发射天线204的直径或边长(如果为正方形环)可能较大(例如，0.50米)的示范性应用中，发射天线204将未必需要大量匝数来获得合理电容。
发射器200可搜集且跟踪关于可与发射器200相关联的接收器装置的行踪及状态的信息。因此，发射器电路202可包括连接到控制器214(本文中也称作处理器)的存在检测器280、封闭式检测器290或其组合。控制器214可响应于来自存在检测器280及封闭式检测器290的存在信号而调整由放大器210传递的电力的量。发射器可通过若干电源接收电力，所述若干电源例如是用以转换建筑物中存在的常规AC电力的AC/DC转换器(未图示)、将常规DC电源转换为适合发射器200的电压的DC/DC转换器(未图示)，或可直接从常规DC电源(未图示)接收电力。
作为非限制性实例，存在检测器280可为运动检测器，其用以感测插入到发射器的覆盖区域中的待充电装置的初始存在。在检测到之后，可接通发射器，且由装置接收的RF电力可用以按预定方式双态切换Rx装置上的开关，这又导致发射器的驱动点阻抗的改变。
作为另一非限制性实例，存在检测器280可为能够(例如)通过红外线检测、运动检测或其它合适手段来检测人类的检测器。在一些示范性实施例中，可存在限制发射天线可在特定频率下发射的电力的量的规定。在一些情况下，这些规定意在保护人类免受电磁辐射。然而，可能存在将发射天线放置在未由人类占据或不常由人类占据的区域(例如，车库、厂区、车间等)中的环境。如果这些环境无人类，那么可能可准许将发射天线的电力输出增加超过正常电力限制规定。换句话说，控制器214可响应于人类存在而将发射天线204的电力输出调整到规定电平或更低电平，且当人类在距发射天线204的电磁场的规定距离外时，将发射天线204的电力输出调整到高于规定电平的电平。
作为非限制性实例，封闭式检测器290(本文中还可称作封闭式隔间检测器或封闭式空间检测器)可为例如感测开关等装置，其用于确定外壳何时处于关闭或打开状态。当发射器处于在关闭状态下的外壳中时，可增加发射器的电力电平。
在示范性实施例中，可使用发射器200藉以不会无限期地保持接通的方法。在此情况下，发射器200可经编程以在用户确定的时间量之后切断。此特征防止发射器200(尤其是功率放大器210)在处于其周边的无线装置充满电后长时间地运作。此事件可归因于用以检测从中继器或接收线圈发送的指示装置充满电的信号的电路的故障。为了防止发射器200在另一装置放置在其周边时自动关闭，可仅在检测到其周边缺乏运动的设定周期之后激活发射器200的自动切断特征。用户可能够确定不活动时间间隔，且按需要改变所述不活动时间间隔。作为非限制性实例，时间间隔可比在特定类型的无线装置初次完全放电的假定下使所述装置充满电所需的时间长。
图5为根据本发明的示范性实施例的接收器300的简化框图。接收器300包括接收电路302及接收天线304。接收器300进一步耦合到装置350，以用于将接收到的电力提供给装置350。应注意，将接收器300说明为在装置350外部，但其可集成到装置350中。一般来说，将能量以无线方式传播到接收天线304，且接着经由接收电路302耦合到装置350。
接收天线304经调谐以在与发射天线204(图4)的频率相同的频率或接近相同的频率下共振。接收天线304可与发射天线204类似地设定尺寸，或可基于相关联装置350的尺寸来不同地设定大小。举例来说，装置350可为直径或长度尺寸比发射天线204的长度或直径小的便携式电子装置。在此实例中，可将接收天线304实施为多匝天线，以便减小调谐电容器(未图示)的电容值，且增加接收天线的阻抗。举例来说，可将接收天线304放置在装置350的大体圆周周围，以便使天线直径最大化，且减少接收天线的环形匝(即，绕组)的数目及绕组间电容。
接收电路302提供与接收天线304的阻抗匹配。接收电路302包括电力转换电路306，其用于将所接收的RF能源转换为供装置350使用的充电电力。电力转换电路306包括RF/DC转换器308，且还可包括DC/DC转换器310。RF/DC转换器308将接收天线304处所接收到的RF能量信号整流为非交变电力，而DC/DC转换器310将经整流的RF能量信号转换为与装置350兼容的能量电位(例如，电压)。预期各种RF/DC转换器，包括部分及完全整流器、调节器、桥接器、倍加器以及线性及切换转换器。
接收电路302可进一步包括开关电路312，其用于将接收天线304连接到电力转换电路306或者用于断开电力转换电路306。将接收天线304从电力转换电路306断开不仅中止对装置350的充电，而且还改变发射器200(图2)所“看到”的“负载”。
如上文所揭示，发射器200包括负载感测电路216，其检测提供给发射器功率放大器210的偏压电流的波动。因此，发射器200具有用于确定接收器何时存在于发射器的近场中的机制。
当多个接收器300存在于发射器的近场中时，可能需要对一个或一个以上接收器的加载及卸载进行时间多路复用，以使其它接收器能够更高效地耦合到发射器。还可掩盖一接收器以便消除到其它附近接收器的耦合或减少附近发射器上的加载。接收器的此“卸载”在本文中也称为“掩盖”。此外，由接收器300控制且由发射器200检测的卸载与加载之间的此切换提供从接收器300到发射器200的通信机制，如下文更充分地阐释。另外，可使协议与实现消息从接收器300到发射器200的发送的切换相关联。举例来说，切换速度可为大约100微秒。
在示范性实施例中，发射器与接收器之间的通信指代装置感测及充电控制机制，而不是常规的双向通信。换句话说，发射器使用所发射的信号的开/关键控来调整能量在近场中是否可用。接收器将能量的这些改变解译为来自发射器的消息。从接收器侧，接收器使用接收天线的调谐及去调谐来调整正从近场接受的电力的量。发射器可检测来自近场的所使用的电力的此差异，且将这些改变解译为来自接收器的消息。
接收电路302可进一步包括用以识别所接收能量波动的信令检测器与信标电路314，所述能量波动可对应于从发射器到接收器的信息性信令。此外，信令与信标电路314还可用以检测减少的RF信号能量(即，信标信号)的发射，并将减少的RF信号能量整流为标称电力，用于唤醒接收电路302内的未供电或电力耗尽的电路，以便配置接收电路302用于无线充电。
接收电路302进一步包括处理器316，其用于协调本文中所描述的接收器300的过程(包括本文中描述的开关电路312的控制)。接收器300的掩盖还可在发生其它事件后即刻发生，其它事件包括对将充电电力提供给装置350的外部有线充电源(例如，壁式/USB电力)的检测。除了控制接收器的掩盖之外，处理器316还可监视信标电路314以确定信标状态且提取从发射器发送的消息。处理器316还可调整DC/DC转换器310，以获得改进的性能。
图6展示发射电路的用于进行发射器与接收器之间的消息接发的一部分的简化示意图。在本发明的一些示范性实施例中，可在发射器与接收器之间启用用于通信的装置。在图6中，功率放大器210驱动发射天线204以产生辐射场。功率放大器由正以用于发射天线204的所要频率振荡的载波信号220驱动。发射调制信号224用以控制功率放大器210的输出。
发射电路可通过在功率放大器210上使用开/关键控过程来将信号发送到接收器。换句话说，当断言发射调制信号224时，功率放大器210将在发射天线204上将载波信号220的频率逐出。当发射调制信号224被否定时，功率放大器将不在发射天线204上逐出任何频率。
图6的发射电路还包括负载感测电路216，其将电力供应到功率放大器210，且产生接收信号235输出。在负载感测电路216中，电阻器Rs上的电压降形成于电力输入信号226与向功率放大器210的电力供应228之间。由功率放大器210消耗的电力的任何改变将引起电压降的改变，电压降的改变将由差动放大器230放大。当发射天线处于与接收器(图6中未展示)中的接收天线的耦合模式下时，由功率放大器210汲取的电流的量将改变。换句话说，如果针对发射天线204不存在耦合模式共振，那么驱动辐射场所需的电力将为第一量。如果存在耦合模式共振，那么由功率放大器210消耗的电力的量将上升，因为大量电力正耦合到接收天线中。因此，接收信号235可指示耦合到发射天线235的接收天线的存在，且还可检测从接收天线发送的信号。另外，接收器电流汲取的改变将可在发射器的功率放大器电流汲取中观察到，且此改变可用以检测来自接收天线的信号。
掩盖信号、信标信号及用于产生这些信号的电路的一些示范性实施例的细节可见于2008年10月10日申请的标题为“经由接收天线阻抗调制的反向链路信令(REVERSELINK SIGNALING VIA RECEIVE ANTENNA IMPEDANCE MODULATION)”的第12/249,873号美国实用新型专利申请案；以及2008年10月10日申请的标题为“对无线充电系统的发射电力控制(TRANSMIT POWER CONTROL FOR A WIRELESSCHARGING SYSTEM)”的第12/249,861号美国实用新型专利申请案中，上述两者以全文引用的方式并入本文中。
示范性通信机制及协议的细节可见于2008年10月10日申请的标题为“无线电力环境下的信令充电(SIGNALING CHARGING IN WIRELESS POWERENVIRONMENT)”的第12/249,866号美国实用新型专利申请案中，其内容以全文引用的方式并入本文中。
注意，如本文中所使用的术语“主动模式”包含其中电子装置主动发射信号(例如，数据信号)的操作模式。另外，如本文中所使用的术语“被动模式”包含其中电子装置能够被检测而不是主动发射信号的操作模式。进一步注意，“被动模式”在本文中还可称作“收听模式”。
图7描绘具有天线702的电子装置700。电子装置700可包含任何已知且合适的电子装置。作为非限制性实例，电子装置700可包含蜂窝式电话、便携式媒体播放器、相机、游戏装置、导航装置、头戴式耳机(例如，蓝牙头戴式耳机)、工具、玩具或其任何组合。如下文更充分地描述，电子装置700可经配置以用无线方式接收从无线电源发射的电力。更具体地说，天线702及相关联的接收器(例如，图2的接收器108)可经配置以接收从无线电源发射的无线电力。另外，电子装置700可经配置以将所接收到的电力存储在电子装置700的电池(例如，图2的电池136)内。
此外，电子装置700可经配置以经由天线702以无线方式与至少一个其它电子装置通信。更具体地说，作为实例，电子装置700可经配置以建立与至少一个其它电子装置的近场通信(NFC)通信链路，且在建立了所述通信链路后，可即刻经由NFC手段以无线方式从至少一个其它电子装置接收数据(例如，音频文件、数据文件或视频文件)，经由NFC手段以无线方式将数据发射到至少一个其它电子装置，或两者。
图8为电子装置700的功能框图。如图8中所说明，电子装置700可包括经配置用于选择性耦合到无线充电模块710及近场通信(NFC)模块712中的每一者的天线702。无线充电模块710及NFC模块712可以通信方式耦合在一起。电子装置700可进一步包括电池716，其经由电力管理装置714耦合到无线充电模块710、NFC模块712或两者。另外，电子装置700可包括处理器718，其可包括此项技术中已知的任何合适的处理器。如所属领域的技术人员将理解，无线充电模块710可经配置以用于提供无线充电功能性。类似地，NFC模块712可经配置以用于提供NFC功能性。术语“无线充电模块”及“NFC模块”还可在本文中分别被称作“无线充电客户端”及“NFC客户端”。如所属领域的技术人员还将理解，无线充电模块710可经配置以在被动模式或“断开”模式下操作，且NFC模块712可经配置以在“断开”模式、被动模式或主动模式下操作。
根据一种预期操作方法，可停用(即，断开)NFC模块712，且启用(即，接通)无线充电模块710并使其在被动模式下操作。因此，在此示范性实施例中，由天线702接收的信号可传达到无线充电模块710且由无线充电模块710检测。如果检测到的传入信号包含从无线充电器(未图示)发射的无线电力，那么无线充电模块710可经由电力管理装置714将无线电力传达到电池716。在检测到的信号无意用于无线充电模块710或未由无线充电模块710辨识(例如，所述信号与NFC相关联)的情况下，无线充电模块710可尝试从所述信号提取能量，且将能量传达到电池716。
根据另一预期操作方法，可启用NFC模块712及无线充电模块710中的每一者，且NFC模块712及无线充电模块710中的每一者可在被动模式下操作。此外，在此示范性实施例中，可将从发射装置(未图示)发射且由天线702接收的任何信号传达到无线充电模块710及NFC模块712中的每一者。如果一个模块(即，无线充电模块710或NFC模块712)辨识到所述所接收到的信号，那么所述模块可要求对天线702及所接收的信号的接入。另外，所述模块可能够主动或被动地应答发射装置。举例来说，如果所接收的信号包含经由NFC手段从另一电子装置(未图示)发射的数据信号，那么NFC模块712可要求对天线702及所接收的信号的接入。另外，NFC模块712可主动或被动地将应答信号发射到发射电子装置。作为另一实例，如果所接收的信号包含从无线充电器(未图示)发射的无线电力，那么无线充电模块710可要求对天线702及所接收的信号的接入。另外，无线充电模块710可被动地将应答信号发射到无线充电器。在所接收的信号无意用于无线充电模块710或NFC模块712或未由无线充电模块710或NFC模块712辨识到的情况下，无线充电模块710可尝试从所接收到的信号提取能量以用于对电池716充电。
根据另一预期操作方法，NFC模块712及无线充电模块710可各自经启用且在被动模式下操作。另外，在此示范性实施例中，最初可将由天线702接收的所有传入信号传达到无线充电模块710。如果所接收的信号包含从无线充电器(未图示)发射的无线电力，那么无线充电模块710可经由电力管理装置714将无线电力传达到电池716。在所接收的信号无意用于无线充电模块710或未由无线充电模块710辨识到(例如，所述信号与NFC相关联)的情况下，无线充电模块710可将所接收的信号传送到NFC模块712。另外，如果所接收的信号既定用于NFC模块712且由NFC模块712辨识到，那么NFC模块712可要求对天线702及所接收的信号的接入。此外，NFC模块712可被动或主动地将应答信号发射到曾发射所述所接收信号的电子装置。在所接收的信号无意用于无线充电模块710或NFC模块712或未由无线充电模块710或NFC模块712辨识到的情况下，无线充电模块710可尝试从所接收的信号提取能量以用于对电池716充电。
根据另一预期操作方法，可接通NFC模块712及无线充电模块710中的每一者并使其在被动模式下操作。另外，在此示范性实施例中，最初可将由天线702接收的所有传入信号传达到NFC模块712。如果所接收的信号包含从另一电子装置(未图示)发射的数据信号，那么NFC模块712可要求对天线702及所接收的信号的接入。此外，NFC模块712可主动或被动地将应答信号发射到发射电子装置。在所接收到的信号无意用于NFC模块712或未由NFC模块712辨识到(例如，所述信号与无线电力相关联)的情况下，NFC模块712可将所接收的信号传送到无线充电模块710。如果所接收的信号既定用于无线充电模块710且由无线充电模块710辨识到，那么无线充电模块710可要求对天线702及所接收的信号的接入。此外，无线充电模块710可被动地将应答信号发射到最初曾发射所接收的信号的无线充电器(未图示)。在所接收的信号无意用于无线充电模块710或未由无线充电模块710辨识到的情况下，无线充电模块710可尝试从所接收的信号提取能量以用于对电池716充电。
注意，对于其中无线充电模块710及NFC模块712中的每一者正在被动模式下操作的上述实施例中的每一者来说，电子装置700可使用时域多路复用来对传入数据进行取样。因此，电子装置700可通过在其中天线702耦合到无线充电模块710且与NFC模块712去耦的配置与第二配置之间切换来对传入数据进行取样，在所述第二配置中，天线702耦合到NFC模块712且与无线充电模块710去耦。
根据另一预期操作方法，可接通NFC模块712及无线充电模块710中的每一者，无线充电模块710可在被动模式下操作，且NFC模块712可在主动模式下操作。注意，此示范性实施例可包括时域多路复用，其中基于为无线充电模块710及NFC模块712分配的激活时隙，天线702耦合到无线充电模块710或NFC模块712。因此，电子装置700可在接收模式(即，无线充电模块710中的每一者处于被动模式且耦合到天线702)与发射模式(即，NFC模块712处于主动模式且耦合到天线702)之间切换。进一步注意，当NFC模块712正在主动模式下操作时，无线充电模块710可经由开关从天线702去耦，如下文更充分地描述。因此，在此示范性实施例中，NFC模块712可经配置以要求对天线702的接入，且其后主动地发射数据。
另外，在此示范性实施例中，无线充电模块710可经配置以将请求对天线702的接入的信号传送到NFC模块712。举例来说，在电池716的充电电平降到低于阈值的情况下，无线充电模块710可将请求对天线702的接入的信号传达到NFC模块712，以使无线充电模块710能够从无线充电器接收无线电力。此外，当在主动模式下操作时，NFC模块712可经配置以周期性地停止主动发射，且允许无线充电模块710要求对天线702的接入。注意，NFC模块712可经配置以在业务期间或在业务完成后停止主动发射。更具体地说，如果业务具有相对较短的持续时间(例如，读取识别标签)，那么NFC模块712可经配置以完成业务，且其后允许无线充电模块710要求对天线702的接入。如果业务具有相对较长的持续时间(例如，NFC模块712正发射或接收大量数据)，那么NFC模块712可经配置以在业务期间周期性地停止主动发射，且允许无线充电模块710要求对天线702的接入。其后，NFC模块712可收回对天线702的接入以使NFC模块712能够继续业务。
如上文先前所提到，电子装置700可使用时域多路复用来对传入数据进行取样。另外，电子装置700可使用自适应时域多路复用方法，其中无线充电模块710及NFC模块712中的每一者可经配置以响应于一个或一个以上因素(例如(仅举例来说)电池716的充电电平、数据发射所需的持续时间及数据接收所需的持续时间)而修改时域多路复用时间表。更具体地说，例如，在检测到电池716的充电电平为低后，无线充电模块710可即刻调度时隙以用于在特定时间及在特定持续时间内接入天线702。此外，作为另一实例，视NFC模块712期望发射数据、接收数据或其任何组合的时长而定，NFC模块712可经配置以调度及/或修改时隙。
根据本发明的另一示范性实施例，电子装置700可经配置以在接收到根据标准NFC协议的NFC包标头后即刻检测包标头内的译码，其可将传入信号识别为与无线电力相关联。在译码的检测后，电子装置700可即刻经配置以切换到仅接收时域多路复用模式，其中无线充电模块710可对传入信号进行整流且从信号提取能量，同时间歇地收听NFC通信。
注意，在先前已辨识到传入RF场的客户端(例如，NFC模块712或无线充电模块710)不再辨识到传入RF场的情况下，客户端可经配置以将信号传送到另一客户端。更具体地说，例如，在由电子装置700接收的RF场从无线电力(从无线充电器发射)改变为与NFC有关的数据(从另一电子装置传送)的情况下，无线充电模块710可将信号传送到NFC模块712，NFC模块712可接着将RF场辨识为源自主动NFC装置。其后，NFC模块712可将请求对天线702的接入的信号发射到无线充电模块710。此外，在先前可由电子装置700检测的RF场不再可检测的情况下，电子装置700可经配置以转变到另一模式。举例来说，无线充电模块710可经配置以转变到“收听”模式，其中可使无线充电模块710能够收听RF场的任何恢复。作为另一实例，NFC模块712可经配置以转变到主动模式。
此外，注意，电子装置700可包含手动超驰功能性、自动超驰功能性或其任何组合。更具体地说，例如，电子装置700可经配置以允许装置用户(即，人类操作者)在任何时间启用或停用NFC模块712。此外，电子装置700可经配置以允许用户启用NFC模块712并致使NFC模块712在任何时间于主动模式或被动模式下操作。类似地，电子装置700可经配置以允许用户在任何时间启用或停用无线充电模块710。
此外，电子装置700可经配置以在检测到一个或一个以上事件后即刻自动地修改NFC模块712、无线充电模块710或两者的操作状态。更具体地说，例如，在检测到电池716的充电电平已降到低于阈值后，电子装置700可即刻经配置以防止NFC模块712在主动模式下操作，或此外，可完全停用NFC模块712。另外，在检测到电池716的充电电平已降到低于阈值后，电子装置700可即刻经配置以启用无线充电模块710。另一方面，在检测到电池716的充电电平已上升到高于阈值后，电子装置700可即刻经配置以启用NFC模块712，或此外，可使NFC模块712转变到主动模式。另外，在检测到电池716的充电电平已上升到高于阈值后，电子装置700可即刻经配置以停用无线充电模块710。
图9为说明根据一个或一个以上示范性实施例的方法680的流程图。方法680可包括通过天线接收无线信号(由数字682描绘)。方法680可进一步包括识别无线充电模块及近场通信模块中与所接收的信号相关联的一者(由数字684描绘)。此外，方法680可进一步包括将所接收到的信号传达到无线充电模块及近场通信模块中的所述所识别者(由数字686描绘)。
参看图10，电子装置700可进一步包括开关750，其经配置以使天线702能够选择性地耦合到NFC模块712或无线充电模块710。更具体地说，根据一种配置，开关750可将天线702耦合到NFC模块712，且此外，可使无线充电模块710从天线702去耦。根据另一种配置，开关750可将天线702耦合到无线充电模块710，且此外，可使NFC模块712从天线702去耦。作为非限制性实例且如下文更充分地描述，开关750的配置可由以下各项中的至少一者控制：机械选择器、依赖于定向的选择器，及经配置以对刺激物(例如，材料(例如，金属材料)、光源或振动)作出反应的选择器。
图11说明电子装置700′，其具有定位于其外表面上且经配置以控制开关750(见图9)的配置的机械选择器752。换句话说，当在一个位置(即，“NFC”位置)中时，机械选择器752可致使开关750使天线702能够耦合到NFC模块712。在另一位置(即，“充电”位置)中，机械选择器752可致使开关750使天线702能够耦合到无线充电模块710。因此，机械选择器752可使装置用户(即，人类操作者)能够选择电子装置700′的操作模式。作为一个实例，装置用户可通过将机械选择器752放置到“充电”位置且将电子装置700′放置在无线充电器的近场区中来对电子装置700′的电池充电。注意，可将机械选择器752放置在“充电”位置中以不仅使电子装置700′能够接收无线电力，而且防止电子装置700′在NFC模式下操作。举例来说，装置用户可在登上飞机后即刻将机械选择器752放置在“充电”位置中以防止电子装置700′发射辐射。作为另一实例，可将机械选择器752放置在“充电”位置中以防止与NFC有关的活动，且因此限制电力消耗。
此外，装置用户可通过将机械选择器752放置在“NFC”位置中且将电子装置700′放置在另一电子装置的近场区中来与所述电子装置交换数据(例如，交换文件、发射移动支付等)。注意，在其中电子装置包含机械选择器的实施例中，开关750的控制可不依赖于用户接口，且因此，在电池716的充电电平过低而不能使所述用户接口作用的情况下，开关750可保持可操作。
图12描绘另一电子装置700″，其具有经配置以在一个或一个以上事件的发生后即刻自动地控制开关750(见图10)的配置的选择器754。根据一个示范性实施例，选择器754可包含舌簧开关。更具体地说，根据一个示范性实施例，选择器754可包括磁体，且可经配置以在接近金属装置(例如，无线充电器)定位后即刻自动地双态切换到特定位置(即，“充电”位置或“NFC”位置)。根据另一示范性实施例，选择器754可经配置以在接近磁体定位后即刻自动地双态切换到特定位置(即，“充电”位置或“NFC”位置)。注意，选择器754可包含默认位置。因此，在其中“NFC”为默认位置的示范性实施例中，在接近金属装置定位后，选择器754可即刻从“NFC”位置双态切换到“充电”位置。此外，在从接近金属装置或磁体的区域移除电子装置700″后，选择器754可即刻将自身自动地重新定位到默认“NFC”位置。举例来说，装置用户可将电子装置700″放置成接近包含金属材料的无线充电器。在将电子装置700″放置成接近无线充电器后，选择器754可即刻自动地双态切换到“充电”位置，且因此将天线702耦合到无线充电模块710。此外，在从接近无线充电器的区域移除电子装置700″后，选择器754可将自身自动地重新定位到“NFC”位置，且因此将天线702耦合到NFC模块712。
根据另一示范性实施例，选择器754可经配置以在检测到特定频率下的光后即刻自动地双态切换到特定位置(即，“充电”位置或“NFC”位置)。因此，在其中“NFC”为默认位置的示范性实施例中，在检测到所述特定频率下的光的后，选择器754可从“NFC”位置双态切换到“充电”位置。此外，在选择器754不再检测到光的情况下，选择器754可将自身自动地重新定位到默认“NFC”位置。举例来说，装置用户可将电子装置700″放置成接近无线充电器，所述无线充电器具有经配置以在特定频率下发射光的光源。在将电子装置700″放置成接近无线充电器后，选择器754可即刻检测到光且自动地双态切换到“充电”位置，且因此天线702可耦合到无线充电模块710。此外，在从接近无线充电器的区域移除电子装置700″后，选择器754可即刻将自身自动地重新定位到“NFC”位置，且因此天线702可耦合到NFC模块712。
根据其它示范性实施例，选择器754可经配置以在一个或一个以上其它事件的发生后即刻从默认位置双态切换到另一位置，所述一个或一个以上其它事件例如(仅举例来说)感测到振动(例如，装置用户摇动电子装置700″以将选择器754双态切换到“充电”位置)、感测到热源(例如，无线充电器可辐射可检测到的热量且使选择器754双态切换到“充电”位置)或感测到电子装置700″的定向。举例来说，图13描绘另一电子装置700″′，其具有选择器756，所述选择器756经配置以在一个或一个以上事件的发生后即刻自动地控制开关750(见图9)的配置。根据一个示范性实施例，选择器756可包含定向或定位操作的电开关。更具体地说，根据一个示范性实施例，选择器756可包含传感器(例如，“倾斜”传感器)，其经配置以检测电子装置700″′的定向。另外，选择器756可经配置以在以特定定向定位后即刻自动地双态切换到特定位置(即，“充电”位置或“NFC”位置)。
因此，在其中“NFC”为默认位置的示范性实施例中，在以特定定向定位(例如，平躺在水平位置中)后，选择器756可即刻从“NFC”位置双态切换到“充电”位置。此外，在从特定定向移除电子装置700″′后，选择器756即刻将自身自动地重新定位到默认“NFC”位置。举例来说，装置用户可在无线充电器的表面上将电子装置700″′放置在水平位置中。在将电子装置700″′放置在水平位置中后，选择器756可即刻自动地双态切换到“充电”位置，且因此，将天线702耦合到无线充电模块710。此外，在从水平位置移除电子装置700″′后，选择器756可将自身自动地重新定位到“NFC”位置，且因此，将天线702耦合到NFC模块712。
图14说明包括接近电子装置810定位的电子装置700的系统800，电子装置810可经配置以用于在近场区内发射无线电力。另外，电子装置810可经配置以经由NFC手段以无线方式进行通信。根据本文中所描述的各种实施例中的一者或一者以上，电子装置700可经配置以用无线方式接收从电子装置810发射的电力(由箭头790描绘)，且经由NFC手段与电子装置810通信(例如，同步及/或传送文件)(由箭头792描绘)。
图15说明包括接近电子装置910(将其描绘为膝上型计算机)定位的电子装置700的另一系统900。电子装置910可经配置以用于在近场区内发射无线电力且经由NFC手段进行通信。电子装置700可经配置以接收从电子装置910发射的无线电力，且进一步可经配置以经由NFC手段建立与电子装置810的通信链路。由此，根据本文中所描述的各种实施例中的一者或一者以上，电子装置700可从电子装置910接收无线电力(由箭头890描绘)以对电池716充电，且此外，可经由NFC链路与电子装置910交换数据(由箭头892描绘)。
注意，与无线电力相比，NFC信号的电力电平可相对较低。因此，本发明的各种实施例可包含用于防止所接收的无线电力损害NFC接收器(例如，NFC模块712)的适当手段。
如上文所描述的本发明的示范性实施例可使无线充电及NFC技术能够共存于单个电子装置上，同时减轻两种技术之间的干扰问题。此外，本文中所描述的各种实施例可允许硬件(例如，天线硬件)的再用。因此，可减少与电子装置的设计、制造及使用相关联的成本。
所属领域的技术人员将理解，可使用多种不同技术中的任一者来表示信息及信号。举例来说，可通过电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子或其任何组合来表示可能贯穿以上描述而参考的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号及码片。
所属领域的技术人员将进一步了解，结合本文中所揭示的示范性实施例而描述的各种说明性逻辑块、模块、电路及算法步骤可实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件与软件的这种可互换性，上文已大体在功能性方面描述了各种说明性组件、块、模块、电路及步骤。将此功能性实施为硬件还是软件取决于特定应用及强加于整个系统的设计约束。所属领域的技术人员可针对每一特定应用以不同方式实施所描述的功能性，但此些实施决策不应被解释为会引起偏离本发明的示范性实施例的范围。
结合本文中所揭示的示范性实施例而描述的各种说明性逻辑块、模块及电路可用经设计以执行本文中所描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其任何组合来实施或执行。通用处理器可为微处理器，但在替代方案中，处理器可为任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。还可将处理器实施为计算装置的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器的组合、结合DSP核心的一个或一个以上微处理器，或任何其它此类配置。
结合本文中所揭示的示范性实施例而描述的方法或算法的步骤可直接体现于硬件中、由处理器执行的软件模块中，或上述两者的组合中。软件模块可驻存在随机存取存储器(RAM)、快闪存储器、只读存储器(ROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、寄存器、硬盘、可装卸盘、CD-ROM或此项技术中已知的任何其它形式的存储媒体中。将示范性存储媒体耦合到处理器，使得所述处理器可从所述存储媒体读取信息，并可将信息写入到所述存储媒体。在替代方案中，存储媒体可与处理器成一体式。处理器及存储媒体可驻存在ASIC中。ASIC可驻存在用户终端中。在替代方案中，处理器及存储媒体可作为离散组件驻存在用户终端中。
在一个或一个以上示范性实施例中，可以硬件、软件、固件或其任何组合来实施所描述的功能。如果以软件来实施，那么可将所述功能作为一个或一个以上指令或代码存储在计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体而传输。计算机可读媒体包括计算机存储媒体与通信媒体(通信媒体包括促进将计算机程序从一处传送到另一处的任何媒体)两者。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。作为实例而非限制，此计算机可读媒体可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用于以指令或数据结构的形式运载或存储所要程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体。并且，严格地说，将任何连接均称为计算机可读媒体。举例来说，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)或例如红外线、无线电及微波等无线技术从网站、服务器或其它远程源传输软件，那么同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或例如红外线、无线电及微波等无线技术均包括在媒体的定义中。如本文中所使用的磁盘及光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软性磁盘及蓝光(blu-ray)光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘通过激光以光学方式再现数据。上述各项的组合也应包括在计算机可读媒体的范围内。
提供对所揭示的示范性实施例的先前描述是为了使所属领域的技术人员能够制作或使用本发明。所属领域的技术人员将容易明白对这些示范性实施例的各种修改，且可在不偏离本发明的精神或范围的情况下将本文中所定义的一般原理应用于其它实施例。因此，本发明无意限于本文中所展示的示范性实施例，而是将被赋予与本文中所揭示的原理及新颖特征一致的最宽范围。

Claims (25)

1.一种方法，其包含：
用天线接收无线信号；
识别无线充电模块及近场通信模块中与所述所接收到的信号相关联的一者；以及
将所述所接收到的信号传达到所述无线充电模块及所述近场通信模块中的所述所识别者。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含在识别所述无线充电模块及所述近场通信模块中与所述所接收到的信号相关联的一者之前，将所述所接收到的无线信号传达到所述无线充电模块及所述近场通信模块中的至少一者。
3.根据权利要求2所述的方法，其中将所述所接收到的无线信号传达到所述无线充电模块及所述近场通信模块中的至少一者包含将所述所接收到的无线信号传达到所述无线充电模块及所述近场通信模块中的一者。
4.根据权利要求2所述的方法，其中将所述所接收到的无线信号传达到所述无线充电模块及所述近场通信模块中的至少一者包含将所述所接收到的无线信号传达到所述无线充电模块及所述近场通信模块中的每一者。
5.根据权利要求1所述的方法，其中识别包含确定所述所接收到的无线信号是否包含无线电力及近场通信数据信号中的一者。
6.根据权利要求1所述的方法，其中接收无线信号包含接收无线电力及无线通信信号中的一者。
7.根据权利要求1所述的方法，其中传达包含将所述无线充电模块及所述近场通信模块中的所述所识别者耦合到天线，及使所述天线从所述无线充电模块及所述近场通信模块中不与所述所接收到的信号相关联的一者去耦。
8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含在主动模式下操作所述近场通信模块。
9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包含在所述近场通信模块正在主动模式下操作时，将请求对所述天线的接入的信号从所述无线充电模块发送到所述近场通信模块。
10.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含在被动模式下操作所述近场通信模块及所述无线充电模块中的每一者。
11.根据权利要求1所述的方法，通过修改选择器的位置来改变所述无线充电模块及所述近场通信模块中的至少一者的操作模式，所述选择器经配置以控制开关，所述开关经配置以将所述天线选择性地耦合到所述近场通信模块及所述无线充电模块中的一者。
12.一种无线电力设备，其包含：
用于接收无线信号的装置；
用于识别无线充电模块及近场通信模块中与所述所接收到的信号相关联的一者的装置；以及
用于将所述所接收到的信号传达到所述无线充电模块及所述近场通信模块中的所述所识别者的装置。
13.一种电子装置，其包含：
天线，其经配置以接收无线信号；
无线充电模块，其经配置以用于选择性地耦合到所述天线；以及
近场通信模块，其以通信方式耦合到所述无线充电模块且经配置以用于选择性地耦合到所述天线。
14.根据权利要求13所述的电子装置，其进一步包含开关，所述开关经配置以将所述天线选择性地耦合到所述近场通信模块及所述无线充电模块中的一者。
15.根据权利要求13所述的电子装置，其进一步包含经配置以控制所述开关的配置的选择器。
16.根据权利要求15所述的电子装置，其中所述选择器包含定位于所述电子装置的表面上的机械选择器。
17.根据权利要求15所述的电子装置，其中所述选择器经配置以响应于刺激物而自动地控制所述开关的所述配置。
18.根据权利要求15所述的电子装置，其中所述选择器包含经配置以检测所述电子装置的定向的传感器，所述选择器经配置以响应于以特定定向定位而自动地控制所述开关的所述配置。
19.根据权利要求13所述的电子装置，其进一步包含电池，所述电池以可操作方式耦合到所述无线充电模块且经配置以从所述无线充电模块接收电力。
20.根据权利要求13所述的电子装置，其中所述无线充电模块经配置以从近场通信信号提取能量。
21.根据权利要求13所述的电子装置，其中所述无线充电模块及所述近场通信模块中的每一者经配置以向彼此传送所接收到的信号。
22.根据权利要求13所述的电子装置，其中所述电子装置经配置以在一个或一个以上事件的发生后即刻修改所述无线充电模块及所述近场通信模块中的至少一者的操作状态。
23.根据权利要求13所述的电子装置，其中所述电子装置经配置以使装置用户能够修改所述无线充电模块及所述近场通信模块中的至少一者的操作状态。
24.根据权利要求13所述的电子装置，其中所述电子装置经配置以检测近场通信包标头内的译码，所述译码将传入信号识别为无线电力。
25.根据权利要求13所述的电子装置，其中所述无线充电模块及所述近场通信模块中的每一者经配置以修改时域多路复用时间表。
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