CN102498633B - 在无线功率接收中的解调谐 - Google Patents

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Abstract

示范性实施例针对无线功率传递。具有接收天线(L2)的接收器(820)在耦合模式区中与近场辐射耦合。所述接收器响应于所述近场辐射而在谐振频率下产生RF信号。解调谐电路(860)响应于控制信号而产生可变阻抗，以将所述RF信号修改成较小振幅或修改成不同谐振频率。整流器(840)将所述经修改RF信号转换成DC信号。比较器(850)通过响应于将所述DC信号与参考电压(Vref)进行比较而产生所述控制信号来建立反馈回路。所述解调谐电路可通过反馈而在数字模式中或在线性模式中操作。阻抗元件(R1)可耦合到所述解调谐电路以产生与通过所述解调谐电路的电流成比例的电压。所述成比例电压被整流成具有从发射器所发送的信息的接收信号(1430)。

Description

在无线功率接收中的解调谐
依据35U.S.C.§119主张优先权
本申请案依据35U.S.C.§119(e)主张以下各案的优先权：
2009年9月2日申请的题目为“线性解调谐发明揭示内容(LINEAR DE-TUNINGINVENTION DISCLOSURE)”的第61/239,418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在此以引用的方式并入本文中。
2009年11月3日申请的题目为“用以接收射频信号的解调谐装置电流(DE-TUNINGDEVICE CURRENT TO RECEIVE RADIO FREQUENCY SIGNALS)”的第61/257,770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在此以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明大体上涉及无线充电，且更具体来说涉及与将功率分配给可位于无线功率系统中的接收器装置有关的装置、系统和方法。
背景技术
通常，每一电池供电装置(例如，无线电子装置)需要其自身的充电器和电源(其通常为交流(AC)电源插座)。当许多装置需要充电时，此有线配置变得难以使用。
正开发在发射器与耦合到待充电的电子装置的接收器之间使用空中或无线功率发射的方法。此类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。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，小于1到2米)内充电变得困难。另外，由于发射系统辐射平面波，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。
无线能量发射技术的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电子装置中的接收天线(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，在千分之几米内)。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，但此区域通常极小且要求用户将所述装置准确地定位到特定区域。
对于许多无线充电系统，从电源所发射的功率固定到单一电平，因此，通常不能调整功率电平以适应具有不同最大峰值功率电平的装置。此情形限制了可被充电的装置的类型。另一问题在于：不能依据装置的当前电池电平来调整固定辐射功率电平。此情形浪费了功率，因为随着电池进行充电，其需要越来越少的功率来完成充电。
在任何功率传递系统中，效率均为重要的。由于无线功率发射的效率通常低于有线传递的效率，所以在无线功率传递环境中，效率受到更大的关注。
因此，当试图将功率提供到一个或一个以上无线充电装置时，需要用于适应于发射天线与接收天线之间的耦合改变以优化或以其它方式调整向耦合到接收天线的接收器装置的功率递送的方法和设备。此外，需要以电磁方式完全地或部分地对发射天线隐蔽接收天线，使得接收天线从发射天线汲取减少量的功率。
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3展示用于本发明的示范性实施例中的回路天线的示意图。
图4为根据本发明的一示范性实施例的发射器的简化框图。
图5为根据本发明的一示范性实施例的接收器的简化框图。
图6A和6B展示用于提供反向链路信令、遮蔽(cloaking)或其组合的接收电路的部分的简化示意图。
图7为具有发射天线的无线功率发射器和具有接收天线的无线功率接收器的简化电路图。
图8为根据本发明的一个或一个以上示范性实施例的无线功率接收器和解调谐电路的简化图。
图9为根据本发明的一个或一个以上示范性实施例的无线功率接收器和解调谐电路的简化图，解调谐电路包括NMOS晶体管作为可变阻抗装置。
图10为图9的示范性实施例的输出电压和反馈电压的曲线图。
图11为根据本发明的一个或一个以上实施例的无线功率接收器和解调谐电路的简化图，解调谐电路包括解调谐网络。
图12为根据本发明的一个或一个以上实施例的无线功率接收器和解调谐电路的简化图，解调谐电路包括两个NMOS晶体管。
图13A和13B分别为根据图9和11的示范性实施例的信号振幅相对于针对可变阻抗的各种值的频率的曲线图。
图14为根据本发明的一个或一个以上示范性实施例的无线功率接收器和解调谐电路的简化图，解调谐电路包括信令传感器。
图15为说明线性地解调谐无线功率接收器的过程的流程图。
具体实施方式
词语“示范性”在本文中用以表示“充当实例、例项或说明”。未必将本文中描述为“示范性”的任何实施例解释为比其它实施例优选或有利。
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。
本文中所描述的本发明的示范性实施例包括可基于电池供电装置的潜在使用、电池供电装置的实际使用或其组合而适应于不同电池充电需要的设备和方法。此外，一些示范性实施例包括向此类装置的无线功率递送。
本文中所描述的本发明的示范性实施例包括可适应于发射天线与接收天线之间的耦合改变以优化或以其它方式调整向耦合到接收天线的接收器装置的功率递送的设备和方法。此外，本发明的示范性实施例以电磁方式完全地或部分地对发射天线隐蔽接收天线，使得接收天线从发射天线汲取的功率量得以减少。
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所要频率，其可响应于调整信号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3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。
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，＞40％)。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，40％到70％)。
图4为根据本发明的一示范性实施例的发射器200(在本文中也被称为无线功率发射器)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：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瓦到8.0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通过在电阻器(Rsense)上建立电压降来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。在比较器输出235处产生对功率放大器210上的负载的改变的检测且通过控制器214监视所述检测，以确定是否启用振荡器212以发射能量来与有源接收器通信。换句话说，比较器输出235可指示接收天线是否存在于发射天线的近场中，以及基于比较器输出235的波动来检测来自接收天线的通信(如下文更充分地阐释)。
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接收装置上的开关，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。
发射电路202可包括存储器270，存储器270用于存储(作为非限制性实例)用于控制器214的软件、关于发射器200的信息、关于发射操作的信息，以及关于放置于发射器200附近、与发射器200通信或其组合的接收器的信息。
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通过充电信号340进一步耦合到装置350以用于将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的直径或长度的电池供电装置。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能源转换成充电信号340上的充电功率以供装置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使用近场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。如下文更充分地阐释，处理器316还可确定装置350的充电概况且追踪装置充电历史。
在一些示范性实施例中，如下文更充分地阐释，接收电路320可将功率要求以(例如)所要充电开始时间、所要充电持续时间、所要充电结束时间、所要功率电平、最大功率电平、所要电流电平、最大电流电平、所要电压电平和最大电压电平的形式信令给发射器。基于这些电平和从发射器所接收的实际功率量，处理器316可调整DC到DC转换器310的操作以调节其输出，所述调节是以调整电流电平、调整电压电平或其组合的形式进行。
接收电路302可包括存储器370，存储器370用于存储(作为非限制性实例)用于处理器316的软件、关于接收器300的信息和关于无线功率接收操作的信息。
发射器与接收器之间的尤其有效的通信方法是通过可通过另一装置感测的带内发射器和接收器负载调制。就带内来说，其意味着完全在针对无线充电所分配的频道内交换信息。即，通常不需要在不同频率下操作且将数据辐射到自由空间中的外部无线电链路。添加外部无线电链路将影响无线充电系统的大小、成本和复杂性，且还将很可能导致空中无线电发射和干扰问题。带内信令避免了这些问题。然而，在实施带内负载调制时，存在有效地且正确地检测负载阻抗改变的问题。在从接收器到发射器装置的信令(反向链路信令)时尤其如此。为了确保正确地接收所发送的数据，需要一种稳健的信号检测方法。
在前向方向(即，发射器到接收器)上的信令较简单，因为每一装置正从发射器接收大信号。在反向方向(即，接收器到发射器)上的信令可能较成问题。可使用例如接收器阻抗的调制等一些方法来改变电压驻波比(VSWR)或发射器所看到的反向损耗，但检测发射器功率、电压或电流的改变可能是困难的，因为通常难以预测给定配置的装置、定向和接收器设计将对所述参数进行何种动作。举例来说，对于装置引起阻抗改变以使得在信令期间功率增加的系统，如果所述装置极接近于线圈的边缘，或如果所述装置经放置成太接近于另一装置，那么所述系统可改变为减小。这些改变使反向信号的解码变得困难(如果并非不可能)。
图6A和6B展示用于提供反向链路信令、遮蔽或其组合的接收电路的部分的简化示意图。这些反向链路信令电路经展示为用于通过调谐和解调谐接收天线来提供遮蔽和信令的可能电路的实例。用于通过接收天线调谐向发射器提供反向链路信令的许多其它电路是可能的，且预期落在本发明的范围内。
图6A中的电路包括接收天线304、谐振电路330A，和耦合于接收天线304与谐振电路330A之间的解调谐开关S1A。谐振电路330A包括电感器L1A和电容器C1A，且经配置以在解调谐开关S1A闭合时在特定频率下谐振，且接收天线304在所述特定频率下或在接近所述特定频率下通过电磁辐射106激发。
二极管D1和电容器C2充当整流器以提供实质上恒定的DC输出信号309，以用于将功率提供到接收器装置(未图示)以进行充电、供电或其组合。接收器可通过断开解调谐开关S 1A以解调谐(即，遮蔽)接收天线或闭合解调谐开关S1A以调谐(即，解除遮蔽)接收天线而向发射器提供反向信令。
图6B中的电路包括接收天线304、谐振电路330B和解调谐开关S1B。谐振电路330A包括电感器L1B和电容器C1B，且经配置以在解调谐开关S1B断开时在特定频率下谐振，且接收天线304在所述特定频率下或在接近所述特定频率下通过电磁辐射激发。解调谐开关S1B耦合于电感器L1B与电容器C1B之间，且耦合到接地，使得谐振电路在解调谐开关S1B闭合时短路，或经配置以在解调谐开关S1B断开时谐振。
二极管D1和电容器C2充当整流器以提供实质上恒定的DC输出信号309，以用于将功率提供到接收器装置(未图示)以进行充电、供电或其组合。接收器可通过闭合解调谐开关S 1B以解调谐(即，遮蔽)接收天线或断开解调谐开关S1B以调谐(即，解除遮蔽)接收天线而向发射器提供反向信令和遮蔽。作为非限制性实例，所述开关(S1A和S1B)可实施为金属氧化物半导体(MOS)晶体管。
遮蔽信号、信标信号和用于产生这些信号的电路的)一些其它示范性实施例的细节可参见以下美国实用专利申请案：2008年10月10日申请的题目为“经由接收天线阻抗调制的反向链路信令(Reverse link signaling via receive antenna impedance modulation)”的第12/249,873号美国实用专利申请案；2008年10月10日申请的题目为“用于无线充电系统的发射功率控制(Transmit power control for a wireless charging system)”的第12/249,861号美国实用专利申请案；以及2008年10月10日申请的题目为“信令无线功率环境中的充电(Signaling charging in wireless power environment)”的第12/249,866号美国实用专利申请案，所有所述申请案的全文以引用的方式并入本文中。
为了以可接受范围的效率以无线方式传递功率，可能需要高质量的谐振电路和谨慎的阻抗匹配。通常需要高质量的组件和电路以最小化电阻性寄生元件中的功率耗散，而阻抗匹配最小化阻抗失配点处的所反射功率。
图7为具有发射天线的无线功率发射器710和具有接收天线的无线功率接收器720的简化电路图。在图7中，发射器710可包括发射电路712，其类似于图4中的发射电路202。电感器L1表示发射天线，且电感器L2表示接收天线。匹配和谐振电路730可包括例如电容器C1、C2、C3和C4以及电阻器R1等无源装置，其用以与接收天线L2的阻抗匹配且建立谐振电路，因此，无线功率接收器720将以高质量进行谐振且在通过发射天线L1发射的频率下产生RF信号735。整流器740可包括例如二极管D1和D2以及电容器C5等装置，其用以将来自匹配和谐振电路730的RF信号735整流成适于供电池、接收器装置的其它电路或其组合使用的DC信号745。电阻器RL表示来自例如电池和其它电路等元件的DC信号745上的负载。
理想地，无线功率接收器720应被精密地调谐成无线功率发射器710的频率。所述精密调谐通常通过选择谐振电路组件以在发射频率下谐振而获得。理想地，在谐振频率下，无线功率接收器720的前端的阻抗为零，且即使接收天线与发射天线之间的耦合并非极高，天线中的电压和电流仍可达到极高值。
然而，在若干情境下，可能需要使无线功率接收器720从发射信号解调谐。举例来说，视系统而定，可能存在一个以上接收器同时操作，且为了最大化到达一个特定接收器的功率，其它接收器可能必须解调谐或“遮蔽”(如上文所描述)。当遮蔽一个接收器时，其变得实质上对发射器隐蔽，且由于经遮蔽接收器的效应而在发射器天线处所产生的所反射阻抗变得极高。
解调谐接收器的一种有效方式是通过将谐振频率移动远离所发射频率。由于所涉及的电路具有高质量特性，所以其带宽相当狭窄，且频率的简单移位引起所发射功率快速地下降。移动所述频率等效于将不同值的电容和电感施加到LC谐振电路，但此情形难以用最小成本和用简单电路加以实现。
遮蔽接收器的另一方式是完全开启MOS晶体管(如同图6B中的开关S1B)，使得所述晶体管的低“导通”电阻有效地使谐振电路电容的一部分短路，从而使其谐振频率移位。一旦将所述频率移动远离发射信号，开关中的功率耗散就可能极低。
在一些状况下，无线功率接收器720可能需要仅吸收来自发射器的全部功率的一部分，从而(例如)在发射器正将功率传递到多个装置时向电池仅提供点滴式充电。通常，可使用齐纳(Zener)二极管以针对低功率装置来箝位所接收功率电平。然而，此非调节箝位技术仅仅将低效率和非线性引入到接收器中。因此，可能有用的是提供线性解调谐以实质上对发射器遮蔽所述装置，同时仍将少量功率提供到接收器装置。本发明的示范性实施例针对无线功率接收器720的实质上线性解调谐。
图8为根据本发明的一个或一个以上示范性实施例的无线功率接收器820和解调谐电路860的简化图。为了减小图式的复杂性，未展示用于驱动接收天线L2的无线功率发射器。在图8中，匹配电路可包括例如C1和R1等无源组件，其用以与接收天线L2的阻抗匹配，且谐振电路830可包括例如电容器C2、C3和C4等无源装置，其用以建立谐振电路，因此，接收器将以高质量进行谐振且在通过接收天线L2接收的频率下产生RF信号835。整流器840可包括例如二极管D1和D2以及电容器C5等装置，其用以将来自匹配和谐振电路830的RF信号835整流成适于供电池、接收器装置的其它电路或其组合使用的DC信号845。电阻器RL表示来自例如电池和其它电路等元件的DC信号745上的负载。
模拟比较器850包括：第一输入，其耦合到DC信号845；以及第二输入，其耦合到电压参考信号852(Vref)。模拟比较器的输出为反馈到解调谐电路860的控制信号855。解调谐电路860与天线和谐振电路830并行地操作以建立经修改RF信号835，经修改RF信号835在接收天线L2的谐振频率下具有降低的质量、在不同于主要谐振频率的频率下具有谐振，或其组合。解调谐电路860包括在RF信号835与接地之间的可变阻抗。可变阻抗响应于控制信号855而变化。
图8中的反馈建立一电路，所述电路可通过负反馈回路来控制电压、电流或其它参数。出于解释的简单性起见，本文中的非限制性实例主要针对电压控制的反馈。然而，也可使用与电流控制和功率控制有关的反馈。反馈回路线性地控制解调谐电路860，使得无线功率接收器820从能够从接收天线L2被汲取的最佳功率部分地解调谐。
图9为根据本发明的一个或一个以上示范性实施例的无线功率接收器820和解调谐电路860的简化图，解调谐电路860包括NMOS晶体管N1作为可变阻抗装置。晶体管N1在线性区中操作，使得NMOS晶体管N1的源极与漏极之间的电流与控制信号855上的电压实质上成比例。无线功率接收器820中的其它装置与上文参看图8所描述的装置相同，且无需再次加以描述。
通过NMOS装置N1的可变电阻修改无线功率接收器820的谐振特性，以改变在DC信号上实际接收的功率的量。使用NMOS晶体管作为一个示范性实施例，然而，可使用其它装置，例如，PMOS装置、双极晶体管和双极结场效应晶体管。
图10为图9的示范性实施例的输出电压和反馈电压的曲线图。参看图9和10两者来描述反馈操作。在图10中，在起动时，晶体管N1的栅极电压1010较低，且晶体管N1在源极与漏极之间具有极高阻抗，其实质上将所述晶体管的效应从谐振电路移除，从而在谐振电路和接收天线的频率下建立高谐振。
利用所述谐振，整流器840开始在DC信号845上产生增加的输出电压1020，其随着谐振增加而增加。随着输出电压1020增加到接近参考电压852，模拟比较器850增加栅极电压1010(即，控制信号855上的电压)。较高栅极电压1010开始开启晶体管N1，从而减小其阻抗，且部分地解调谐无线功率接收器820的谐振。
在无线功率接收器820的质量降低或频率移位的情况下，输出电压1020将减小。达到了如下稳态：输出电压1020与参考电压852成比例且追踪参考电压852。因此，如果DC信号845上的功率消耗改变或来自发射天线的功率递送改变，那么反馈回路修改无线功率接收器820的谐振特性以维持恒定电压。
作为一非限制性实例，假定通过电阻器RL的电流从100mA增加到300mA。输出电压1020将归因于此增加的电流而趋向于下降。结果，经由模拟比较器850和解调谐电路860的反馈将减小通过晶体管N1的电流，从而建立较少解调谐且增加功率输出以使输出电压保持于相对于参考电压852的相同比例电平下。
图11为根据本发明的一个或一个以上实施例的无线功率接收器820和解调谐电路860的简化图，解调谐电路860包括解调谐网络865。解调谐电路860包括晶体管N1和串联于晶体管N1的漏极与RF信号835之间的解调谐网络865。作为一非限制性实例，图11中的解调谐网络865为电容器C6，其用以连同来自晶体管N1的电阻性组件而建立用于可变阻抗的电抗分量(reactive component)。当然，可使用其它更复杂的解调谐网络来建立不同的解调谐效应。
添加串联电容会影响无线功率接收器820足够地解调谐电路以保证在所有条件(例如，高发射功率和极轻接收器负载)下的输出电压调节的能力。此外，串联电容效应还视电容器C2的值而定。在图11的特定实施例中，对于线性解调谐，约1nF的串联电容器C6与电容器C2的约300pF的电容的组合可保证在所要状况下的电压调节和功率耗散。另一方面，如果晶体管N1和串联电容器C6连接于L2与C1之间，那么串联电容器C6的所要值可能需要更低。
应特别关注在晶体管N1中所耗散的功率。为了更好地理解晶体管的电导如何影响其功率耗散，图13A和13B描绘针对晶体管的等效电阻的不同值的接收器电路的质量。下文参看图13A和13B来论述图11和9的解调谐电路如何执行的细节。
作为一非限制性实例，图11还说明可能的模拟比较器850的示范性实施例。在图11中，模拟比较器850包含误差放大器870以及分压器872，分压器872用以设定DC信号845与电压参考852之间的比例关系。
作为一非限制性实例，图11还说明用于从误差放大器870的输出或数字遮蔽信号895选择线性解调谐信号的多路复用器890。因此，当选择数字遮蔽信号895时，可使用晶体管N1以类似于图6B的方式的方式在经紧密调谐的电路与未经调谐的电路之间执行数字解调谐。
或者，选择线性解调谐以提供线性量的遮蔽。完全开/关遮蔽可归因于快速切换而在反向链路中建立实质噪声。线性解调谐可在被视为遮蔽条件的条件与被视为未遮蔽条件的条件之间建立较平滑的转变，其可增加总信噪比和效率。另外，可选择部分遮蔽条件以仍允许DC信号845上的功率输出减小。遮蔽条件、未遮蔽条件与部分遮蔽条件之间的改变可通过调整Vref上的电压而以线性解调谐加以实现，其改变反馈回路的操作，且因此改变无线功率接收器820的谐振特性。或者，在模拟比较器850的误差放大器实施例中，可改变分压器872以调整电压参考852与DC信号845之间的比例关系。无线功率接收器820中的其它装置与上文参看图8所描述的装置相同，且无需再次加以描述。
图12为根据本发明的一个或一个以上实施例的无线功率接收器和解调谐电路的简化图，解调谐电路包括两个NMOS晶体管(N1和N2)。MOS装置在源极与漏极之间通常具有小寄生本体二极管。由于这些MOS晶体管用于谐振电路中，所以通过谐振电路的电流可为正负变化的，其可归因于寄生本体二极管而引起整流效应。通过以相反配置(即，源极对漏极，和漏极对源极)使用背对背晶体管N1和N2，寄生本体二极管处于相反方向上，从而在两个方向上阻挡不当的本体电流。
作为一非限制性实例，图12还说明可能的模拟比较器850的另一示范性实施例。在图11中，模拟比较器850包含用于产生输出电流882的运算跨导放大器(OTA)880，输出电流882同输出信号845与参考电压852之间的差成比例。可通过单位增益运算放大器(或具有增益的放大器)来缓冲输出电流882，以将输出电流882转换成控制信号855上的合适电压以用于驱动晶体管N1和N2的栅极。OTA 880为可变电流源，其电流视DC信号845与电压参考852之间的差动电压而定。无线功率接收器820中的其它装置与上文参看图8所描述的装置相同，且无需再次加以描述。
图13A和13B分别为根据图9和11的示范性实施例的信号振幅相对于针对可变阻抗的各种值的频率的曲线图。可注意，对于较高值的电阻(例如，高于几千欧姆)，在原始谐振频率下质量较高。通过降低电阻，电路的质量的值减小。通过更进一步降低电阻，谐振峰值移位到较低频率。当电阻相当低(低于1欧姆)时，质量可再次增加。理想地，如果关注总功率耗散，那么线性解调谐电路应避免具有最低质量的区。然而，实际上，晶体管N1在其饱和区中操作时的导通电阻等效值通常高于1欧姆。
图13A的曲线对应于图9的示范性实施例中晶体管N1的阻抗的不同值。具体来说，曲线1310说明在晶体管N1的阻抗为约10千欧姆时针对接收器的响应。曲线1312说明在晶体管N1的阻抗为约1千欧姆时针对接收器的响应。曲线1314说明在晶体管N1的阻抗为约100欧姆时针对接收器的响应。曲线1316说明在晶体管N1的阻抗为约10欧姆时针对接收器的响应。曲线1318说明在晶体管N1的阻抗为约1欧姆时针对接收器的响应。最后，曲线1320说明在晶体管N1的阻抗为约100毫欧姆时针对接收器的响应。
图13B的曲线对应于图11的示范性实施例中晶体管N1的阻抗的不同值。具体来说，曲线1330说明在晶体管N1的阻抗为约10千欧姆时针对接收器的响应。曲线1332说明在晶体管N1的阻抗为约1千欧姆时针对接收器的响应。曲线1334说明在晶体管N1的阻抗为约100欧姆时针对接收器的响应。曲线1336说明在晶体管N1的阻抗为约10欧姆时针对接收器的响应。曲线1338说明在晶体管N1的阻抗为约1欧姆时针对接收器的响应。最后，曲线1340说明在晶体管N1的阻抗为约100毫欧姆时针对接收器的响应。
根据图13A所示的实例，针对1千欧姆的负载和在10V下调节的输出电压在开关(即，晶体管N1)中所耗散的平均功率(其中发射功率为约3瓦)可高达330mW，其表示略大于总功率的10％。应注意，在所描绘的表示中仅利用一个开关，但相同的考虑适用于利用两个背对背MOS晶体管的状况。
所描述的配置具有如下优点：当完全开启晶体管N1需要完全遮蔽时，谐振频率经足够地移位以将所接收功率减小到几乎为零。此方法还可用以在存在负载瞬态的情况下维持良好的输出电压调节。如果负载电流突然改变，那么线性解调谐电路自身进行调整以提供最新请求的功率。
还应提及，通过变更接收器的输出处的所调节电压，有可能通过有意地选择产生阻抗失配的电压来线性地解调谐接收器，从而进一步减少在解调谐装置中和总体上在接收器中所耗散的功率。更多功率将被反射到发射器，其未改进系统的总效率，而是极大地改进接收器功率耗散。
改变负载的此相同方式可用以通过改变阻抗而不破坏接收器块的操作来使到发射器的信号反向。可通过使用此线性解调谐方法来容易地调整待通过发射器检测为反向信号的最小负载改变。
图14为根据本发明的一个或一个以上示范性实施例的无线功率接收器820和解调谐电路的简化图，解调谐电路包括信令传感器。在图14中，匹配和谐振电路830可包括例如电容器C3和C4等无源装置，其用以与接收天线L2的阻抗匹配且建立谐振电路，因此，无线功率接收器820将以高质量进行谐振且在通过发射天线L1发射的频率下产生RF信号835。另外，电容器C1可被视为匹配和谐振电路830的一部分。整流器840可包括例如二极管D1和D2以及电容器C5等装置，其用以将来自匹配和谐振电路830的RF信号835整流成适于供电池、接收器装置的其它电路或其组合使用的DC信号845。电阻器RL表示来自例如电池和其它电路等元件的DC信号745上的负载。
信令传感器包括晶体管N1、阻抗元件(例如，电阻器R1)和信号提取器1420。晶体管N1通过解调谐控制852控制，且可在上文所论述的数字和线性解调谐模式中的任一者中操作。在一些示范性实施例中，可包括电容器C2以在晶体管N1完全切断时在晶体管N1周围提供AC信号旁路。在一些示范性实施例中，可能不需要电容器C2，因为晶体管N1的漏极到源极电容可足以建立AC旁路路径。
在用于检测前向链路数据的其它方式中，当接收器处于解调谐状态时，所接收的前向链路数据的振幅可变小。因此，在解调谐状态或部分解调谐状态下，感测RF信号的电压可为困难的。在使用线性解调谐方法来调谐、解调谐或部分解调谐接收器时，此示范性实施例可检测来自发射器的前向链路信令。
在所述示范性实施例中，如图14所示，电阻器R1将通过晶体管N1的电流转换成电压以作为追踪RF信号835的所调制信号1410。信号提取器1420将所调制信号1410整流成所接收信号1430，所接收信号1430含有通过发射器发送的数据位。通过感测通过解调谐装置(例如，晶体管N1)的电流，解调谐状态与调谐状态之间的信号振幅的改变变小。信号振幅的较窄范围改进接收可靠性，且减小或消除针对接收器中的增益控制的需要。在解调谐时感测解调谐装置中的电流会提供改进的数据接收，同时在调谐状态下递送良好的接收。
图15为说明线性地解调谐无线功率接收器的过程1500的流程图。在描述过程1500时，还将参看图8和14。此过程1500包括模拟反馈回路的操作。因此，所属领域的一般技术人员应理解，虽然出于易于描述起见而将过程1500描述为离散动作，但这些动作中的一些或全部可同时且连续地发生。
在操作1502中，接收天线L2耦合到近场辐射以产生RF信号835。在操作1504中，解调谐电路860(其包括可变阻抗装置(例如，N1))基于控制信号855来解调谐RF信号835以修改RF信号835。在一些示范性实施例中，所述解调谐可为数字的，使得可变阻抗基于控制信号855的数字值而极接近零或极高。在一些示范性实施例中，所述解调谐可为模拟的，使得可变阻抗可响应于控制信号855上的模拟值而为连续模拟值。一些示范性实施例可包括数字控制与模拟控制的组合。
在操作1506中，整流器840将经修改RF信号835整流成DC信号845。在操作1508中，将DC信号845与电压参考852进行比较，以基于所述比较而产生控制信号855。
在一些示范性实施例中，过程1500可视情况包括操作1510和1512以提取通过发射器调制到近场辐射中的信息。在操作1510中，通过基于与通过阻抗元件(例如，图14的示范性实施例中的R1)的电流成比例的电压降而将通过解调谐电路860(例如，图14的示范性实施例中的N1)的电流转换成电压来产生所调制信号1410。在操作1512中，通过信号提取器1420来整流所调制信号以产生具有从发射器所发送的信息的接收信号1430。
因为过程1500为连续回路，所以当本文中所描述的示范性实施例的电路处于操作中时，过程1500连续地重复。
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 (28)

1.一种用于操作接收器的方法，其包含：
基于在接收频率下经由谐振电路以无线方式接收的功率产生RF信号；
将控制信号提供到包括经配置以在线性区中操作的NMOS晶体管的可变阻抗装置，所述可变阻抗装置经配置以响应于所述控制信号将谐振频率修改为不同于所述接收频率的频率，以修改所述RF信号，所述控制信号具有电压电平，所述可变阻抗装置经配置以传导与所述电压电平成比例的电流；
整流经修改RF信号以产生DC信号；以及
基于所述DC信号与参考电压之间的电压差而产生另一控制信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将控制信号提供到经配置以修改所述谐振频率的可变阻抗装置进一步包含：将电抗分量提供到所述可变阻抗装置，其中一电容器可操作地耦合到所述可变阻抗装置。
3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含：通过选择数字遮蔽信号来选择数字解调谐以产生所述另一控制信号，或通过选择所述电压差来选择线性解调谐以产生所述另一控制信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含：
产生电压与通过所述可变阻抗装置的电流成比例的所调制信号；以及
从所述所调制信号整流接收信号。
5.一种无线功率接收器，其包含：
用于基于在接收频率下经由谐振电路以无线方式接收的功率产生RF信号的装置；
用于将控制信号提供到包括经配置以在线性区中操作的NMOS晶体管的可变阻抗装置的装置，所述可变阻抗装置经配置以响应于所述控制信号将谐振频率修改为不同于所述接收频率的频率，以修改所述RF信号，所述控制信号具有电压电平，所述可变阻抗装置经配置以传导与所述电压电平成比例的电流；
用于整流经修改RF信号以产生DC信号的装置；以及
用于基于所述DC信号与参考电压之间的电压差而产生另一控制信号的装置。
6.根据权利要求5所述的无线功率接收器，其中所述用于将控制信号提供到经配置以修改所述RF信号的可变阻抗装置的装置进一步包含用于将电抗分量耦合到所述可变阻抗装置的装置。
7.根据权利要求5所述的无线功率接收器，其进一步包含用于通过选择数字遮蔽信号来选择数字解调谐以产生所述另一控制信号或通过选择所述电压差来选择线性解调谐以产生所述另一控制信号的装置。
8.根据权利要求5所述的无线功率接收器，其进一步包含：
用于产生电压与通过所述可变阻抗装置的电流成比例的所调制信号的装置；以及
用于从所述所调制信号整流接收信号的装置。
9.一种无线功率接收器，其包含：
匹配电路，其耦合到接收天线，所述匹配电路和所述接收天线经配置以基于在接收频率下经由谐振电路以无线方式接收的功率产生RF信号；
解调谐电路，其可操作地耦合到所述匹配电路且经配置以响应于控制信号将谐振频率修改为不同于所述接收频率的频率，以修改所述RF信号，所述解调谐电路包含具有可变电阻可变阻抗装置，所述可变阻抗装置包括经配置以在线性区中操作的NMOS晶体管，且经配置以接收控制信号，所述控制信号具有电压电平，所述可变阻抗装置进一步经配置以传导与所述电压电平成比例的电流；
整流器，其可操作地耦合到所述经修改RF信号，且经配置以将所述经修改RF信号转换成DC信号；以及
模拟比较器，其包含：第一输入，其可操作地耦合到所述DC信号；第二输入，其可操作地耦合到参考电压；以及比较器输出，其可操作地耦合到所述可变阻抗装置且经配置以基于所述第一输入与所述第二输入之间的电压差而产生另一控制信号。
10.根据权利要求9所述的无线功率接收器，其中所述晶体管包含可操作地耦合于接地与所述RF信号之间的源极与漏极，以及可操作地耦合到所述比较器输出的栅极。
11.根据权利要求9所述的无线功率接收器，其中所述可变阻抗装置包含可操作地耦合于接地与所述RF信号之间的背对背NMOS晶体管，且所述背对背NMOS晶体管的栅极可操作地耦合到所述比较器输出。
12.根据权利要求9所述的无线功率接收器，其中所述解调谐电路进一步包含可操作地耦合于所述可变阻抗装置与所述RF信号之间的无源网络，所述无源网络经配置以用于将电抗分量提供到所述解调谐电路的阻抗。
13.根据权利要求9所述的无线功率接收器，其中所述模拟比较器包含：
分压器，其用于提供与所述DC信号成比例的比较信号；以及
放大器，其具有一个可操作地耦合到所述比较信号的输入、可操作地耦合到所述参考电压的另一输入，以及可操作地耦合到所述可变阻抗装置的输出。
14.根据权利要求9所述的无线功率接收器，其中所述模拟比较器包含：
运算跨导放大器OTA，其具有一个可操作地耦合到所述DC信号的输入，和可操作地耦合到所述参考电压以产生OTA输出的另一输入；以及
缓冲器，其可操作地耦合于所述OTA输出与所述可变阻抗装置之间。
15.根据权利要求9所述的无线功率接收器，其进一步包含可操作地耦合于所述模拟比较器与所述解调谐电路之间的多路复用器，所述多路复用器具有一个可操作地耦合到所述比较器输出的输入、一个可操作地耦合到数字遮蔽信号的输入，以及可操作地耦合到所述可变阻抗装置的输出，其中所述多路复用器经配置以通过选择所述数字遮蔽信号来选择数字解调谐，或通过选择所述比较器输出来选择线性解调谐。
16.根据权利要求9所述的无线功率接收器，其进一步包含信令传感器，所述信令传感器包含：
阻抗元件，其可操作地耦合于所述解调谐电路与接地之间，且经配置以产生电压与通过所述可变阻抗装置的电流成比例的所调制信号；以及
信号提取器，其可操作地耦合到所述所调制信号，且经配置以将所述所调制信号整流成接收信号。
17.一种用于检测来自发射器的信号的方法，其包含：
基于以无线方式接收的功率产生RF信号；
通过解调谐电路将所述RF信号的频率修改成不同于谐振频率的频率；
产生电压与通过所述解调谐电路的电流成比例的所调制信号；以及
将所述所调制信号整流成接收信号，所述接收信号响应于所述RF信号的经调谐状态。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述RF信号的所述经调谐状态包含实质上调谐到所述谐振频率或从所述谐振频率实质上解调谐到不同频率。
19.根据权利要求17所述的方法，其中通过解调谐电路将所述RF信号的频率修改成不同于谐振频率的频率进一步包含：响应于控制信号而调整所述解调谐电路的可变阻抗以使用不同于所述RF信号的谐振特性来修改所述RF信号。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述RF信号的所述经调谐状态包含实质上调谐到所述谐振频率、从所述谐振频率实质上解调谐到不同频率，以及在经修改RF信号的振幅实质上小于所述RF信号的振幅的情况下进行部分解调谐。
21.一种无线功率接收器，其包含：
用于基于以无线方式接收的功率产生RF信号的装置；
用于通过解调谐电路将所述RF信号的频率修改成不同于谐振频率的频率的装置；
用于产生电压与通过所述解调谐电路的电流成比例的所调制信号的装置；以及
用于将所述所调制信号整流成接收信号的装置，所述接收信号响应于所述RF信号的经调谐状态。
22.根据权利要求21所述的无线功率接收器，其中所述RF信号的所述经调谐状态包含实质上调谐到所述谐振频率或从所述谐振频率实质上解调谐到不同频率。
23.根据权利要求21所述的无线功率接收器，其中用于通过解调谐电路将所述RF信号的频率修改成不同于谐振频率的频率的装置进一步包含用于响应于控制信号而调整所述解调谐电路的可变阻抗以使用不同于所述RF信号的谐振特性来修改所述RF信号的装置。
24.根据权利要求23所述的无线功率接收器，其中所述RF信号的所述经调谐状态包含实质上调谐到所述谐振频率、从所述谐振频率实质上解调谐到不同频率，以及在经修改RF信号的振幅实质上小于所述RF信号的振幅的情况下进行部分解调谐。
25.一种无线功率接收器，其包含：
匹配电路，其耦合到接收天线，所述匹配电路和所述接收天线经配置以基于以无线方式接收的功率在谐振频率下产生RF信号；
解调谐电路，其可操作地耦合到所述匹配电路，且经配置以将所述无线功率接收器的调谐修改成不同于所述RF信号的所述谐振频率的频率；
阻抗元件，其可操作地耦合于所述解调谐电路与接地之间，且经配置以产生电压与通过所述解调谐电路的电流成比例的所调制信号；以及
信号提取器，其可操作地耦合到所述所调制信号，且经配置以响应于所述无线功率接收器的经调谐状态而将所述所调制信号整流成接收信号。
26.根据权利要求25所述的无线功率接收器，其中所述无线功率接收器的所述经调谐状态包含实质上调谐到所述谐振频率或从所述谐振频率实质上解调谐到不同频率。
27.根据权利要求25所述的无线功率接收器，其中所述解调谐电路进一步包含可变阻抗装置，所述可变阻抗装置可操作地耦合于所述RF信号与所述阻抗元件之间，所述可变阻抗装置包含可变电阻且经配置以接收控制信号，所述可变阻抗装置进一步经配置以基于所述控制信号产生谐振特性不同于所述RF信号的经修改RF信号。
28.根据权利要求27所述的无线功率接收器，其中所述无线功率接收器的所述经调谐状态包含实质上调谐到所述谐振频率、从所述谐振频率实质上解调谐到不同频率，以及在经修改RF信号的振幅实质上小于所述RF信号的振幅的情况下进行部分解调谐。
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