CN102498614A - 聚焦天线、多用途天线及其相关方法 - Google Patents

Abstract

示范性实施例针对一种包括聚焦天线的装置。一装置可包括次要平表面和最接近所述次要平表面而定位的天线。所述天线可经配置以用于产生聚焦于所述次要平表面周围的场。所述天线可进一步包括从所述次要平表面朝向所述装置的另一次要平表面延伸的元件。

Description

聚焦天线、多用途天线及其相关方法

依据35 U.S.C.§119主张优先权

本申请案依据35 U.S.C.§119(e)主张以下申请案的优先权：

2009年9月14日申请的题目为“用于手持式装置中的触控操作的聚焦天线(FOCUSED ANTENNA FOR TOUCH OPERATIONS IN A HANDHELD DEVICE)”的第61/242,295号美国临时专利申请案，所述临时专利申请案的揭示内容全文借此以引用的方式并入本文中；以及

2009年9月14日申请的题目为“用于NFC和无线功率的组合式广域和聚焦天线(COMBINED WIDE AREA AND FOCUSED ANTENNA FOR NFC AND WIRELESSPOWER)”的第61/242,275号美国临时专利申请案，所述临时专利申请案的揭示内容全文借此以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明大体来说涉及近场通信和无线功率，且更具体来说，涉及一种经配置以产生聚焦场的天线和一种多用途天线，所述多用途天线包括用于产生聚焦场的至少一个元件和经配置以用于接收无线功率的另一元件。

背景技术

通常，每一电池供电装置需要其自身的充电器和电源(其通常为AC电源插座)。当许多装置需要充电时，此变得难以使用。

正开发在发射器与待充电装置之间使用空中功率发射的方法。这些方法通常分成两种类别。一种类别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(也被称作远场辐射)的耦合，所述接收天线收集辐射功率且对其进行整流以用于对电池进行充电。天线通常具有谐振长度，以便改进耦合效率。此方法遭受以下事实：功率耦合随着天线之间的距离增加而快速地衰退。因此，在合理距离(例如，＞l-2m)内充电变得困难。另外，由于系统辐射平面波，所以无意辐射在未经由滤波加以适当地控制的情况下可能干扰其它系统。

其它方法基于嵌入于(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耦合。此方法具有以下缺点：发射天线与接收天线之间的间隔必须非常紧密(例如，mms)。尽管此方法确实具有对同一区域中的多个装置同时进行充电的能力，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。

如所属领域的一般技术人员将了解，电子装置可经配置以经由近场通信(NFC)发射和/或接收数据。举例来说，一装置可经配置以与电子读取器(例如，“牡蛎卡(OysterCard)”读取器)通信。电子装置可经由NFC进行支付、穿过障碍获得接入或其组合。

在现有天线及其在电子装置内的放置的情况下，为了与例如读取器等另一装置通信，用户可能必须通过电子装置的边缘或背表面来固持电子装置，此做法不自然且可增加使电子装置跌落的风险。另外，现有做法使用较大线圈天线，所述线圈天线可能需要：其轴点在电子装置自然地固持于用户手中时上下往复(即，朝向相关联的电子装置的背表面和前表面)。

需要一种电子装置，所述电子装置具有定位于其中的天线以使得能够获得增强的用户体验。更具体来说，需要一种电子装置，所述电子装置具有天线，所述天线合适地定位以使得用户能够将电子装置固持于自然位置中同时使得电子装置能够经由NFC与另一装置通信。另外，需要一种电子装置，所述电子装置具有天线，所述天线经适当定位以用于NFC且经配置以接收无线功率、发射无线功率，或接收无线功率与发射无线功率两者。

发明内容

附图说明

图1展示无线功率传递系统的简化框图。

图2展示无线功率传递系统的简化示意图。

图3A说明用于本发明的示范性实施例中的回路天线的示意图。

图3B说明用于本发明的示范性实施例中的差分天线的替代实施例。

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展示用于实行发射器与接收器之间的消息传递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包括天线的电子装置的框图。

图8说明根据本发明的示范性实施例的包括最接近另一电子装置而定位的天线的电子装置。

图9为根据本发明的示范性实施例的包括天线的电子装置的另一说明。

图10为根据本发明的示范性实施例的包括最接近另一电子装置而定位的天线的电子装置的另一说明。

图11说明根据本发明的示范性实施例的包括天线的另一电子装置的框图。

图12说明根据本发明的示范性实施例的包括天线的电子装置，所述天线经配置以用于近场通信以及无线功率发射和接收。

图13说明根据本发明的示范性实施例的图12的电子装置，所述电子装置定位于无线功率装置的无线充电区内。

图14为说明根据本发明的示范性实施例的方法的流程图。

具体实施方式

下文结合附图所阐述的具体实施方式希望作为对本发明的示范性实施例的描述，且不希望表示可实践本发明的仅有实施例。贯穿此描述所使用的术语“示范性”表示“充当实例、例项或说明”，且未必应被解释为比其它示范性实施例优选或有利。具体实施方式包括特定细节以用于提供对本发明的示范性实施例的彻底理解的目的。对于所属领域的技术人员将显而易见，可在无这些特定细节的情况下实践本发明的示范性实施例。在一些情况下，以框图形式来展示众所周知的结构和装置，以便避免混淆本文中所呈现的示范性实施例的新颖性。

词语“无线功率”在本文中用以意味着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与电场、磁场、电磁场或其它相关联的任何形式的能量。

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。将输入功率102提供到发射器104以供产生用于提供能量传递的辐射场106。接收器108耦合到辐射场106，且产生输出功率110以供耦合到输出功率110的装置(未图示)存储或消耗。发射器104与接收器108两者相隔距离112。在一个示范性实施例中，根据相互谐振关系来配置发射器104和接收器108，且当接收器108的谐振频率与发射器104的谐振频率极接近时，发射器104与接收器108之间的发射损耗在接收器108位于辐射场106的“近场”中时是最小的。

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。根据应用和待与其相关联的装置而对发射天线和接收天线设定大小。如所叙述，通过将发射天线的近场中的大部分能量耦合到接收天线而非以电磁波形式将大部分能量传播到远场来发生有效能量传递。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。在天线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展示无线功率传递系统的简化示意图。发射器104包括振荡器122、功率放大器124，以及滤波器和匹配电路126。振荡器经配置以产生处于所要频率的信号，所述所要频率可响应于调整信号123加以调整。可通过功率放大器124以响应于控制信号125的放大量来放大振荡器信号。可包括滤波器和匹配电路126以滤出谐波或其它非想要频率且使发射器104的阻抗与发射天线114匹配。

接收器108可包括匹配电路132以及整流器和开关电路134，以产生DC功率输出以对电池136(如图2所示)进行充电或对耦合到所述接收器的装置(未图示)进行供电。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和发射器104可在单独通信信道119(例如，Bluetooth、zigbee、蜂窝式，等等)上通信。

如图3A所说明，示范性实施例中所使用的天线可经配置为“回路”天线150，其在本文中也可被称为“磁性”天线。回路天线可经配置以包括空心磁芯或物理磁芯(例如，铁氧体磁芯)。空心磁芯回路天线可能更可容许将外来物理装置放置于磁芯附近。此外，空心磁芯回路天线允许将其它组件放置于磁芯区域内。另外，空心磁芯回路可能更易于使得能够将接收天线118(图2)放置于发射天线114(图2)的平面内，在所述平面中，发射天线114(图2)的耦合模式区的功率可能更大。

如所叙述，发射器104与接收器108之间的有效能量传递在发射器104与接收器108之间的匹配谐振或近匹配谐振期间发生。然而，即使当发射器104与接收器108之间的谐振不匹配时，仍可以较低效率传递能量。通过将来自发射天线的近场的能量耦合到驻留于建立了此近场的邻域中的接收天线而非将能量从发射天线传播到自由空间中来发生能量传递。

回路天线或磁性天线的谐振频率基于电感和电容。回路天线中的电感通常仅仅为通过回路建立的电感，而通常将电容添加到回路天线的电感以在所要谐振频率下建立谐振结构。作为一非限制性实例，可将电容器152和电容器154添加到天线以建立产生谐振信号156的谐振电路。因此，对于较大直径的回路天线，诱发谐振所需要的电容的大小随着回路的直径或电感增加而减小。此外，随着回路天线或磁性天线的直径增加，近场的有效能量传递区域增加。当然，其它谐振电路是可能的。作为另一非限制性实例，可将电容器并联地放置于回路天线的两个端子之间。另外，所属领域的一般技术人员应认识到，对于发射天线，谐振信号156可为到回路天线150的输入。

图3B说明用于本发明的示范性实施例中的差分天线250的替代实施例。天线250可配置为差分线圈天线。在差分天线配置中，天线250的中心连接到接地。天线250的每一端连接到接收器/发射器单元(未图示)中，而非使一端连接到接地(如图3A中)。可将电容器252、253、254添加到天线250以建立产生差分谐振信号的谐振电路。差分天线配置可适用于通信为双向的且需要到线圈中的发射的情形。一种此情形可针对近场通信(NFC)系统。

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功率。如所叙述，近场为天线周围的其中存在电磁场但所述电磁场可能不从所述天线传播或辐射掉的区域。电磁场通常限定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，单匝回路天线和多匝回路天线)用于发射(Tx)天线系统和接收(Rx)天线系统两者，因为与电型天线(例如，小偶极子)的电近场相比，磁型天线的磁近场振幅往往较高。此情形允许所述对之间的潜在较高耦合。此外，还预期“电”天线(例如，偶极子和单极子)或磁性天线与电天线的组合。

Tx天线可在足够低的频率下和在天线大小足够大的情况下操作，以在显著地大于早先所提及的远场和电感方法所允许的距离的距离下实现到小Rx天线的良好耦合(例如，＞-4dB)。如果对Tx天线正确地设定大小，那么当将主机装置上的Rx天线放置于受驱动Tx回路天线的耦合模式区(即，在近场中)时，可实现高耦合程度(例如，-2到-4dB)。

图4为根据本发明的一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和发射天线204。通常，发射电路202通过提供振荡信号将RF功率提供到发射天线204，所述振荡信号导致在发射天线204周围产生近场能量。借助实例，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欧姆)与发射天线204匹配；以及低通滤波器(LPF)208，其经配置以将谐波发射减少到防止耦合到接收器108(图1)的装置的自干扰的程度。其它示范性实施例可包括不同滤波器拓扑，包括(但不限于)使特定频率衰减而使其它频率通过的陷波滤波器，且可包括自适应性阻抗匹配，其可基于可测量发射量度(例如，到天线的输出功率或通过功率放大器汲取的DC电流)而变化。发射电路202进一步包括经配置以驱动如通过振荡器212确定的RF信号的功率放大器210。发射电路可包含离散装置或电路，或者，可包含集成组合件。从发射天线204所输出的示范性RF功率可为约2.5瓦。

发射电路202进一步包括控制器214，控制器214用于在针对特定接收器的发射阶段(或工作循环)期间启用振荡器212、用于调整所述振荡器的频率，以及用于调整输出功率电平以实施用于经由相邻装置所附接的接收器而与相邻装置交互的通信协议。

发射电路202可进一步包括负载感测电路216，负载感测电路216用于检测有源接收器是否存在于通过发射天线204产生的近场附近。借助实例，负载感测电路216监视流动到功率放大器210的电流，所述电流受有源接收器是否存在于通过发射天线204产生的近场附近影响。控制器214监视对功率放大器210上的负载的改变的检测，以用于确定是否启用振荡器212以发射能量来与有源接收器通信。

发射天线204可实施为天线带，其厚度、宽度和金属类型经选择成使电阻性损耗保持较低。在一常规实施方案中，发射天线204可通常经配置以与较大结构(例如，桌子、垫子、灯具或其它不便携带的配置)相关联。因此，发射天线204通常将不需要“匝”以便具有实用尺寸。发射天线204的示范性实施方案可为“电学上小的”(即，波长的分率)，且经调谐以通过使用电容器来界定谐振频率而在较低的可用频率下谐振。在发射天线204的直径或边长(如果为正方形回路)相对于接收天线可能较大(例如，0.50米)的示范性应用中，发射天线204将未必需要大量匝来获得合理电容。

发射器200可搜集和追踪关于可与发射器200相关联的接收器装置的行踪和状态的信息。因此，发射器电路202可包括连接到控制器214(在本文中也被称为处理器)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和封闭式检测器290的存在信号而调整通过放大器210递送的功率的量。发射器可接收通过许多电源(例如，AC到DC转换器(未图示)，其用以转换存在于建筑物中的常规AC功率；DC到DC转换器(未图示)，其用以将常规DC电源转换成适于发射器200的电压)的功率，或可接收直接来自常规DC电源(未图示)的功率。

作为一非限制性实例，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的装置的初始存在。在检测之后，可开启所述发射器，且可使用通过所述装置接收的RF功率来以预定方式双态触发Rx装置上的开关，此情形又导致对所述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的方式来检测人类的检测器。在一些示范性实施例中，可能存在限制发射天线可在特定频率下发射的功率的量的法规。在一些状况下，这些法规旨在保护人类免受电磁辐射。然而，可能存在发射天线放置于人类未占据或人类很少占据的区域(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功率输出增加到高于正常功率限制法规。换句话说，控制器214可响应于人类存在而将发射天线204的功率输出调整到法规水平或更低水平，且当人类与发射天线204的电磁场相距的距离超出法规距离时，控制器214可将发射天线204的功率输出调整到高于法规水平的水平。

作为一非限制性实例，封闭式检测器290(在本文中也可被称为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，其用于确定外罩何时处于闭合状态或打开状态。当发射器在处于封闭状态的外罩中时，可增加发射器的功率电平。

在示范性实施例中，可使用使发射器200不会无限期地保持开启的方法。在此状况下，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)在其周边的无线装置被完全充电之后长时间运作。此事件可归因于用以检测从中继器或接收线圈所发送的指示装置被完全充电的信号的电路的故障。为了防止发射器200在另一装置放置于其周边的情况下自动关机，可仅在其周边检测到缺乏运动的设定周期之后才激活发射器200的自动切断特征。用户可能能够确定不活动时间间隔，且根据需要来改变所述不活动时间间隔。作为一非限制性实例，所述时间间隔可长于在假定特定类型的无线装置最初被完全放电的情况下对所述装置完全充电所需要的时间间隔。

图5为根据本发明的一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和接收天线304。接收器300进一步耦合到装置350以用于将所接收功率提供到装置350。应注意，接收器300被说明为在装置350外部，但其可集成到装置350中。通常，以无线方式将能量传播到接收天线304且接着经由接收电路302而耦合到装置350。

接收天线304经调谐以在与发射天线204(图4)的谐振频率相同的频率下或接近相同的频率下谐振。接收天线304可与发射天线204类似地被设定尺寸，或可基于相关联装置350的尺寸而被不同地设定大小。借助实例，装置350可为直径尺寸或长度尺寸小于发射天线204的直径或长度的便携式电子装置。在此实例中，接收天线304可实施为多匝天线，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。借助实例，接收天线304可放置于装置350的实质圆周周围，以便最大化天线直径且减少所述接收天线的环匝(即，绕组)的数目和绕组间电容。

接收电路302提供与接收天线304的阻抗匹配。接收电路302包括功率转换电路306，其用于将所接收的RF能源转换成充电功率以供装置350使用。功率转换电路306包括RF到DC转换器308，且还可包括DC到DC转换器310。RF到DC转换器308将在接收天线304处所接收的RF能量信号整流成非交变功率，而DC到DC转换器310将所整流的RF能量信号转换成可与装置350兼容的能量电位(例如，电压)。预期各种RF到DC转换器，包括部分和完全整流器、调节器、桥接器、倍加器，以及线性和开关转换器。

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连接到功率转换电路306，或者，用于断开功率转换电路306。使接收天线304从功率转换电路306断开不仅会暂时中止装置350的充电，而且还会改变发射器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，其检测提供到发射器功率放大器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所述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负载和卸载进行时间多路复用以使其它接收器能够更有效地耦合到发射器。还可遮蔽接收器，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负载。接收器的此“卸载”在本文中也被称为“遮蔽”。此外，如下文更充分地阐释，通过接收器300控制且通过发射器200检测的卸载与负载之间的此切换提供从接收器300到发射器200的通信机制。另外，一协议可与所述切换相关联，所述协议使得能够将消息从接收器300发送到发射器200。借助实例，切换速度可为约100μsec。

在一示范性实施例中，发射器与接收器之间的通信涉及装置感测和充电控制机制，而非常规双向通信。换句话说，发射器使用所发射信号的开/关键控来调整近场中的能量是否可用。接收器将这些能量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和解调谐来调整正从近场所接受的功率的量。发射器可检测从近场所使用的此功率差，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的能量波动的信令检测器和信标电路314，所述能量波动可对应于从发射器到接收器的信息信令。此外，信令和信标电路314还可用以检测减少的RF信号能量(即，信标信号)的发射，且将减少的RF信号能量整流成标称功率以用于唤醒接收电路302内的未供电或功率耗尽的电路，以便配置接收电路302以用于无线充电。

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，包括本文中所描述的开关电路312的控制。接收器300的遮蔽还可在其它事件发生后随即发生，所述其它事件包括检测将充电功率提供到装置350的外部有线充电源(例如，壁式/USB功率)。除了控制接收器的遮蔽以外，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所发送的消息。处理器316还可调整DC到DC转换器310以获得改进的性能。

图6展示用于实行发射器与接收器之间的消息传递的发射电路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。所述功率放大器通过载波信号220来驱动，所述载波信号220在发射天线204的所要频率下振荡。使用发射调制信号224来控制功率放大器210的输出。

发射电路可通过对功率放大器210使用开/关键控过程来将信号发送到接收器。换句话说，当确证发射调制信号224时，功率放大器210将在发射天线204上向外驱动载波信号220的频率。当否定发射调制信号224时，功率放大器将不在发射天线204上向外驱动任何频率。

图6的发射电路还包括负载感测电路216，其将功率供应到功率放大器210且产生所接收信号235输出。在负载感测电路216中，电阻器R_s上的电压降形成于功率输入信号226与到功率放大器210的电力供应228之间。由功率放大器210消耗的功率的任何改变将引起将由差分放大器230放大的电压降的改变。当发射天线与接收器(图6中未展示)中的接收天线处于耦合模式中时，由功率放大器210汲取的电流的量将改变。换句话说，如果发射天线204不存在耦合模式谐振，那么驱动辐射场所需的功率将为第一量。如果存在耦合模式谐振，那么由功率放大器210消耗的功率的量将上升，因为大量功率耦合到接收天线中。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在发射器的功率放大器电流汲取中观测到，且此改变可用以检测来自接收天线的信号。

如上所述，电子装置可经配置以用于近场通信(NFC)，且根据一个实例，电子装置可经配置以使得可经由NFC方式进行支付、穿过障碍获得接入或进行所述两者。如所属领域的一般技术人员还将理解，电子装置之间的NFC可能需要装置定位于彼此的短距离(例如，1-2cm)内。因此，执行NFC可能需要“触控操作”或“点选操作”(即，电子装置触控彼此或一起被点选)。

本发明的示范性实施例涉及一种具有至少一个天线的电子装置，所述电子装置经定位和配置以经由(例如)NFC与至少一个其它装置(例如，电子读取器)通信。更具体来说，各种示范性实施例涉及一种具有至少一个天线的电子装置，其中所述至少一个天线定位于所述电子装置中以使得相关联用户能够最接近另一装置适当地定位所述电子装置(且更具体来说所述至少一个天线)，以用于以自然、安全且/或容易的方式与所述另一装置进行通信。所述至少一个天线可能极适合于支持手持式装置中的触控操作(例如，NFC支付)的人机工程学需要。本发明的其它示范性实施例涉及一种天线，所述天线经配置以用于NFC操作(例如，触控操作)和无线充电。

图7说明包括至少一个天线702的电子装置700的框图。电子装置700可包括任何已知的电子装置(例如，移动电话)。根据本发明的一个示范性实施例，天线702可包含具有一个或一个以上绕组的线圈。此外，天线702可包含螺旋形状、盘旋形状，或任何其它已知且合适的形状。此外，经配置以用于近场通信(NFC)的天线702可最接近电子装置700的次要平表面720而定位。此外，电子装置700可包括另一天线703，其最接近电子装置700的另一次要平表面721而定位。应注意，天线702和天线703中的每一者在本文中可称作“聚焦区域线圈”。

参看图8，提供电子装置700的另一说明。如图8中所说明，电子装置700可包括第一次要平表面720和第二次要平表面721，第二次要平表面721与所述第一次要平表面相对且大体上平行。另外，电子装置700包括第一主要平表面723和第二主要平表面725，第二主要平表面725与所述第一主要平表面相对且大体上平行。电子装置700还可包括输出装置722，输出装置722可包含(例如)显示器。电子装置700可进一步包括输入装置724，输入装置724可包含(例如)键盘。

此外，天线702经说明为最接近电子装置700的次要平表面(即，表面720)而定位。应注意，虽然将天线(即，天线702)描绘为最接近次要平表面720而定位，但天线还可或替代地最接近次要平表面721而定位。根据一个示范性实施例，次要平表面720和次要平表面721中的每一者可具有最接近其而定位的天线。应进一步注意，虽然天线702看来似乎描绘于输出装置722中，但天线702经由输出装置722不可见，而是在图8中说明天线702以描绘天线702相对于次要平表面720的位置。在一示范性实施例中，天线702可包括围绕轴线709定中心的线圈，所述线圈从次要平表面720向外延伸。应注意，在给定足够数目的绕组匝的情况下，天线702可能适合于NFC，同时足够小以定位于手持式装置(例如，移动电话)内。

如所配置，天线702可在接近次要平表面720处产生区域化磁场。因此，与先前技术配置相比，由天线702产生的磁场在接近次要平表面720处可能得到加强。换句话说，与可能更广泛地分布于电子装置内且因此可产生更广泛扩展的磁场的天线相比，天线702可提供聚焦于且区域化于次要平表面720周围的磁场。应注意，聚焦场可包含非光学聚焦场。

图9描绘最接近装置710而定位的电子装置700，装置710可包含(例如)电子读取器。仅举例来说，装置710(其可包含天线712)可包括销售点终端、通过闸(例如，到大众运输系统中)、智能型POST机(smart poster)，或其组合。图10为电子装置700且更具体来说最接近装置710而定位的天线702的另一说明。图10说明电子装置700的天线702可容易地定位于接近装置710处同时以常规方式进行固持的方式。换句话说，因为天线702最接近次要平表面(例如，次要平表面720)而定位，所以可跨越电子装置700的背表面713和至少一个主要平表面固持电子装置700的装置用户可容易地邻近于且可能接触装置710来定位具有最与之接近的天线的次要平表面。因此，与具有未经配置以产生场(所述场聚焦于接近次要平表面处)的天线的电子装置相比，可更容易地执行“触控”或“点选”操作。

因此，与可能需要用户不熟练地邻近于另一装置(例如，NFC读取器)定位电子装置的背表面或前表面的先前技术配置相比，本文中所描述的示范性实施例可使得用户能够执行一个或一个以上操作(例如，在销售点终端处进行支付，进行核对以开启通过闸到大众运输系统中，或读取嵌入于智能型POST机中的标签)同时以常规的自然方式固持电子装置700。换句话说，装置用户可以常规方式固持电子装置700同时执行一个或一个以上操作，例如，在销售点终端处进行支付、在通过闸处提供核对、读取嵌入于智能型POST机中的标签，和许多其它操作。应注意，天线702(和可能的天线703)的位置可能为装置用户已知的。

根据另一示范性实施例，天线702可包含或可邻近于合适的磁性材料，所述合适的磁性材料可增强天线702的性能。应注意，在其中天线702、邻近于其的组件(例如，紧固件)或天线702与邻近于其的组件两者包含合适的磁性材料的示范性实施例中，相关联电子装置的成本和/或重量可能并不增加。

图11说明根据本发明的示范性实施例的另一电子装置800的框图。电子装置800可包括任何已知电子装置(例如，移动电话)。根据本发明的一个示范性实施例，电子装置800可包括天线801，天线801包括最接近第一次要平表面820而定位的一个或一个以上元件802。此外，天线801可包括第二元件804，第二元件804包括从第一次要平表面820朝向与第一次要表面820相对的第二次要平表面821延伸的回路。此外，天线801可包括最接近第二次要平表面821而定位的一个或一个以上元件802。

图12为电子装置800的另一说明，电子装置800具有可包含显示器的输出装置822和可包含键盘的输入装置824。此外，根据本发明的示范性实施例，电子装置800包括天线801，如上文所描述，天线801可包含一个或一个以上元件802和另一元件804。每一元件802可包含具有一个或一个以上绕组的线圈。如图12中所说明，每一元件802可与每个其它元件802间隔开。应注意，每一元件802在本文中可称作“聚焦区域线圈”。应注意，可选择元件802的数目以适应空间、成本和性能要求。此外，元件804可包含一个或一个以上线圈，所述一个或一个以上线圈可能比与元件802相关联的线圈大。元件804在本文中也可称作“广域线圈”。如图12中所说明，根据一个示范性实施例，元件804可包含最接近输出装置822且围绕输出装置822而定位的线圈。电子装置800还可包含收发器807，收发器807耦合到天线802且经配置以用于从天线802接收无线功率、数据或无线功率与数据两者。

应注意，与可包括多个天线的先前技术配置相比，所述一个或一个以上元件802与元件804可形成单一的多用途天线。更具体来说，最接近电子装置800的次要平表面而定位的所述一个或一个以上元件802可适合于一个或一个以上操作(例如，在销售点终端处进行支付，提供核对以开启通过闸到大众运输系统中，或读取嵌入于智能型POST机中的标签)，类似于上文参看图7-10所描述的天线702。此外，元件804可经配置以接收无线功率。

虽然所述一个或一个以上元件802可能适合于NFC且元件804可能适合于接收无线功率，但本发明的实施例不受如此限制。事实上，元件802也可用于无线功率目的且元件804可用于通信目的。仅举例来说，元件804可能适合于与水平读取器(例如，伦敦地铁上的“牡蛎卡”终端)进行通信。

与可能需要用户不熟练地邻近于NFC读取器定位电子装置的背表面或前表面的先前技术配置相比，本文中所描述的示范性实施例可使得用户能够执行一个或一个以上NFC操作(例如，进行支付，提供核对，或读取标签)同时以常规的自然方式固持电子装置800。换句话说，装置用户可以常规方式固持电子装置800同时执行一个或一个以上操作，例如，在销售点终端处进行支付、在通过闸处提供核对、读取嵌入于智能型POST机中的标签，和许多其它操作。应注意，元件802的位置可能为装置用户已知的。

图13说明最接近无线功率装置850而定位的电子装置800，无线功率装置850可包含具有至少一个发射天线(例如，图4的发射天线204)的至少一个发射器(在图12中未展示；参见(例如)图4的发射器200)。如所属领域的一般技术人员将了解，无线功率装置850可经配置而以无线方式将功率传递到定位于相关联的充电区内的电子装置(例如，电子装置800)。根据一个示范性实施例，至少天线802的元件804可以无线方式从无线功率装置850接收功率。

图14为说明根据一个或一个以上示范性实施例的方法980的流程图。方法980可包括产生聚焦于具有天线的装置的次要平表面周围的场，所述天线具有最接近所述次要平表面而定位的至少一个第一元件(通过数字982来描绘)。方法980可进一步包括经由聚焦于所述次要平表面周围的所述场进行通信(通过数字984来描绘)。

所属领域的技术人员应理解，可使用各种不同技术和技艺中的任一者来表示信息和信号。举例来说，可通过电压、电流、电磁波、磁场或磁性粒子、光场或光学粒子或其任何组合来表示可遍及以上描述所参考的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号和码片。

技术人员应进一步了解，可将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、电路和算法步骤实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件与软件的此可互换性，上文已大体上在功能性方面描述各种说明性组件、块、模块、电路和步骤。将此功能性实施为硬件还是软件视特定应用和强加于整个系统的设计约束而定。熟练的技术人员可针对每一特定应用而以不同方式来实施所描述的功能性，但此类实施决策不应被解释为引起脱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、模块和电路可通过以下各者实施或执行：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、离散硬件组件或其经设计以执行本文中所描述的功能的任何组合。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处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可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以硬件、以通过处理器执行的软件模块或此两者的组合加以体现。软件模块可驻留于随机存取存储器(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。示范性存储媒体耦合到处理器，使得处理器可从存储媒体读取信息和将信息写入到存储媒体。在替代方案中，存储媒体可与处理器成一体式。处理器和存储媒体可驻留于ASIC中。ASIC可驻留于用户终端中。在替代方案中，处理器和存储媒体可作为离散组件而驻留于用户终端中。

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。如果以软件加以实施，那么可将所述功能作为一个或一个以上指令或代码而存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体进行发射。计算机可读媒体包括计算机存储媒体和通信媒体两者，通信媒体包括促进计算机程序从一处传递到另一处的任何媒体。存储媒体可为可通过计算机存取的任何可用媒体。借助实例(而非限制)，此类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，或可用以载运或存储呈指令或数据结构形式的所要程序代码且可通过计算机存取的任何其它媒体。并且，将任何连接适当地称为计算机可读媒体。举例来说，如果使用同轴电缆、光纤缆线、双绞线、数字订户线(DSL)或例如红外线、无线电和微波等无线技术而从网站、服务器或其它远程源发射软件，那么同轴电缆、光纤缆线、双绞线、DSL或例如红外线、无线电和微波等无线技术包括于媒体的定义中。如本文中所使用，磁盘(Disk)和光盘(disc)包括紧密光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软性磁盘和蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘使用激光以光学方式再现数据。以上各者的组合也应包括于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以使所属领域的任何技术人员均能够制造或使用本发明。在不脱离本发明的精神或范围的情况下，对这些示范性实施例的各种修改对于所属领域的技术人员将是易于显而易见的，且本文中所界定的一般原理可应用于其它实施例。因此，本发明不希望限于本文中所展示的示范性实施例，而是应被赋予与本文中所揭示的原理和新颖特征一致的最广范围。

Claims (21)

1.一种装置，其包含：

次要平表面；以及

天线，其最接近所述次要平表面而定位且经配置以用于产生聚焦于所述次要平表面周围的场。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述天线包含螺旋形状和盘旋形状中的一者。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述天线包含具有一个或一个以上绕组的线圈天线。

4.根据权利要求3所述的装置，其中所述线圈围绕轴线而定中心，所述线圈从所述次要表面平面向外延伸。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述天线经配置以用于近场通信。

6.根据权利要求1所述的装置，其进一步包含另一天线，所述另一天线最接近与所述次要平表面相对的另一次要平表面而定位且经配置以用于产生聚焦于所述另一次要平表面周围的另一场。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述天线经配置以进行以下操作中的至少一者：将信号发射到邻近所述次要平表面而定位的另一装置，以及从所述另一装置接收信号。

8.根据权利要求1所述的装置，其中所述天线的位置为装置用户已知的。

9.一种装置，其包含：

至少一个天线，其包含：

至少一个第一元件，其用于产生聚焦于所述装置的次要平表面周围的场；以及

第二元件，其包括回路，所述回路从所述次要平表面朝向所述装置的与所述次要平表面相对的另一次要平表面延伸。

10.根据权利要求9所述的装置，其中所述至少一个第一元件包含最接近所述次要平表面而定位的至少一个线圈。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述至少一个线圈包含一个或一个以上绕组。

12.根据权利要求11所述的装置，其中至少一个第一元件包含螺旋形状和盘旋形状中的一者。

13.根据权利要求9所述的装置，其中所述至少一个第一元件包含最接近所述次要平表面而定位的多个线圈。

14.根据权利要求9所述的装置，其中所述至少一个第一元件包含最接近所述次要平表面而定位的多个线圈，其中每一线圈经配置以产生聚焦于所述次要平表面周围的场。

15.根据权利要求14所述的装置，其中所述多个线圈中的每一线圈与所述多个线圈中的每个其它线圈间隔开。

16.根据权利要求9所述的装置，其中所述天线进一步包含第三元件，所述第三元件用于产生聚焦于所述装置的所述另一次要平表面周围的另一场。

17.一种方法，其包含：

产生聚焦于具有天线的装置的次要平表面周围的场，所述天线具有最接近所述次要平表面而定位的至少一个第一元件；以及

经由聚焦于所述次要平表面周围的所述场进行通信。

18.根据权利要求17所述的方法，其中通信包含通过邻近另一装置的表面定位所述次要平表面而与所述另一装置通信。

19.根据权利要求18所述的方法，其中与另一装置通信包含进行以下操作中的至少一者：执行支付操作，执行核对操作，和执行读取操作。

20.根据权利要求19所述的方法，其进一步包含通过所述天线的另一元件从无线功率装置接收无线功率。

21.一种装置，其包含：

用于产生聚焦于具有天线的装置的次要平表面周围的场的装置，所述天线具有最接近所述次要平表面而定位的至少一个第一元件；以及

用于经由聚焦于所述次要平表面周围的所述场进行通信的装置。

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