CN102843170B - 使用无线电力的通信系统、通信装置以及通信方法 - Google Patents

使用无线电力的通信系统、通信装置以及通信方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102843170B
CN102843170B CN201210213034.XA CN201210213034A CN102843170B CN 102843170 B CN102843170 B CN 102843170B CN 201210213034 A CN201210213034 A CN 201210213034A CN 102843170 B CN102843170 B CN 102843170B
Authority
CN
China
Prior art keywords
resonator
signal
phase mutual
source
electric power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210213034.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN102843170A (zh
Inventor
权义根
金尚骏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of CN102843170A publication Critical patent/CN102843170A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102843170B publication Critical patent/CN102843170B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/72—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for local intradevice communication
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/50—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using additional energy repeaters between transmitting devices and receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/20—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
    • H04B5/24—Inductive coupling
    • H04B5/26—Inductive coupling using coils
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/79—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for data transfer in combination with power transfer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Transmitters (AREA)

Abstract

公开了一种使用无线电力的通信系统。提供了用于使用无线电力执行通信的设备、系统和方法。根据一个总体方面，一种使用无线电力的通信装置可包括：控制器，被配置为确定在目标谐振器与源谐振器之间是否发生相互谐振；调制器，被配置为基于相互谐振是否发生对数据进行调制。

Description

使用无线电力的通信系统、通信装置以及通信方法
本申请要求于2011年6月24日提交到韩国知识产权局的第10-2011-0061532号韩国专利申请的优先权，其整个公开通过引用合并于此用于所有目的。
技术领域
以下描述涉及使用无线电力进行通信。
背景技术
为了解决传统电池的有限容量和包括便携式装置的各种装置的有线供电的不便等，已进行了对于无线电力传输的研究。这种研究主要关注于近场无线电力传输。近场无线电力传输指的是，发送线圈与接收线圈之间的距离与在操作频率的波长相比时充分小的情况。使用谐振特性的无线电力发送和接收系统可包括用于提供电力的源和用于接收电力的目标。在发送和接收无线电力的过程中，源和目标可共享控制信息。
发明内容
根据一个总体方面，一种使用无线电力的通信装置可包括：控制器，被配置为确定在目标谐振器与源谐振器之间是否发生相互谐振；调制器，被配置为基于相互谐振是否发生对数据进行调制。
所述通信装置还可包括：充电器，被配置为使用通过相互谐振的电力对电容器进行充电；电力传递单元，被配置为将存储在电容器中的电力传递到负载；开关控制器，被配置为基于控制器的确定，控制将电容器连接到充电器或连接到电力传递单元的开关，其中，目标谐振器包括所述电容器。
开关控制器可控制开关将电容器连接到充电器，从而产生相互谐振。
所述通信装置还可包括：充电器，被配置为使用通过相互谐振的电力对电感器和电容器进行充电；电力传递单元，被配置为将存储在电感器和电容器中的电力传递到负载；开关控制器，被配置为基于控制器的确定，控制将 电容器连接到电力传递单元的开关，其中，目标谐振器包括电感器和电容器。
控制器可改变目标谐振器的谐振频率，然后在预定的时间段内俘获存储在目标谐振器中的电力。
所述的通信装置还可包括：解调器，被配置为响应于相互谐振的终止而基于存储在目标谐振器中的电力的量对数据进行解调。
控制器可控制在源谐振器与目标谐振器之间发生的相互谐振的时序。
所述通信装置还可包括：包络检测器，被配置为检测施加到目标谐振器的电流或电压的波形的包络。
包络检测器可响应于所述电流或所述电压的输入而从用于检测包络的模拟电路的输出获取包络。
包络检测器可包括：下转换单元，被配置为通过将谐振频率的预定信号波形中的一个与从电流或电压进行模数转换(ADC)采样的信号相乘来产生下转换的信号；变换器，被配置为使用离散傅里叶变换(DFT)或快速傅里叶变换(FFT)将经下转换的信号变换为频域信号；滤波单元，被配置为通过将低通滤波应用于所述频域信号来产生去除了谐波分量的信号；逆变换器，被配置为使用逆DFT或逆FFT将去除了谐波分量的信号变换为时域信号。
包络检测器可包括：变换器，被配置为使用DFT或FFT将从所述电流或所述电压ADC采样的信号变换为频域信号；循环移动器，被配置为循环移动所述频域信号预定频率；滤波单元，被配置为通过将低通滤波应用于经循环移动的信号来产生去除了谐波分量的信号；逆变换器，被配置为使用逆DFT或逆FFT将去除了谐波分量的信号变换为时域信号。
包络检测器可包括：下转换单元，被配置为通过将谐振频率的预定信号波形中一个与从所述电流或所述电压进行ADC采样的信号相乘来产生下转换的信号；滤波单元，被配置为通过使用时域的卷积将低通滤波应用于经下转换的信号来产生去除了谐波分量的信号。
根据另一总体方面，一种使用无线电力的通信装置可包括：接收器，被配置为通过源谐振器与目标谐振器之间的相互谐振从目标谐振器接收数据；解调器，被配置为基于存储在源谐振器中的电力的量对所述数据进行解调。
所述通信装置还可包括：电力充电器，被配置为使用从电源装置提供的电力对源谐振器进行充电；调制器，被配置为控制存储在源谐振器中的电力的量，并基于电力的量对数据进行调制。
所述通信装置还可包括：控制器，被配置为控制源谐振器的充电时间。
解调器可通过将在源谐振器与目标谐振器之间发生相互谐振时存储在源谐振器中的电力的量与当源谐振器与目标谐振器之间不发生相互谐振时存储在源谐振器中的电力的量相比较，来对数据进行解调。
解调器可基于在源谐振器与目标谐振器之间是否发生相互谐振来对数据进行解调。
所述通信装置还可包括：包络检测器，被配置为检测施加到源谐振器的电流或电压的波形的包络。
解调器可通过将检测的包络与预定值相比较来确定在源谐振器与目标谐振器之间是否发生相互谐振，并基于是否发生相互谐振来对数据进行解调。
包络检测器可响应于所述电流或所述电压的输入而从用于检测包络的模拟电路的输出获取包络。
包络检测器可包括：下转换单元，被配置为通过将谐振频率的预定信号波形中的一个与从电流或电压模数转换(ADC)采样的信号相乘来产生下转换的信号；变换器，被配置为使用离散傅里叶变换(DFT)或快速傅里叶变换(FFT)将经下转换的信号变换为频域信号；滤波单元，被配置为通过将低通滤波应用于所述频域信号来产生去除了谐波分量的信号；逆变换器，被配置为使用逆DFT或逆FFT将去除了谐波分量的信号变换为时域信号。
包络检测器可包括：变换器，被配置为使用DFT或FFT将从所述电流或所述电压ADC采样的信号变换为频域信号；循环移动器，被配置为循环移动所述频域信号预定频率；滤波单元，被配置为通过将低通滤波应用于经循环移动的信号来产生去除了谐波分量的信号；逆变换器，被配置为使用逆DFT或逆FFT将去除了谐波分量的信号变换为时域信号。
包络检测器可包括：下转换单元，被配置为通过将谐振频率的预定信号波形中的一个与从电流或电压ADC采样的信号相乘来产生下转换的信号；滤波单元，被配置为通过使用时域的卷积将低通滤波应用于经下转换的信号来产生去除了谐波分量的信号。
根据另一总体方面，一种使用无线电力的通信系统可包括：控制器，被配置为确定在目标谐振器与源谐振器之间是否发生相互谐振；调制器，被配置为基于相互谐振是否发生对数据进行调制；接收器，被配置为通过源谐振器与目标谐振器之间的相互谐振从目标谐振器接收数据；解调器，被配置为 基于存储在源谐振器中的电力的量对数据进行解调。
根据另一总体方面，一种使用无线电力的通信方法，所述方法可包括如下步骤：确定在目标谐振器与源谐振器之间是否发生相互谐振；基于是否发生相互谐振对数据进行调制。
根据另一总体方面，一种使用无线电力的通信方法，所述方法可包括如下步骤：通过源谐振器与目标谐振器之间的相互谐振，从目标谐振器接收数据；基于存储在源谐振器中的电力的量，对数据进行解调。
根据以下详细描述、附图和权利要求，其它特征和方面将变得清楚。
附图说明
图1是示出电力输入单元和电力发送单元通过电容器和开关单元被物理地隔离以及接收器和电力输出单元通过另一电容器和另一开关单元被物理地隔离的使用无线电力的通信系统的等效电路图。
图2是示出电力充电器和发送器通过开关被物理地隔离以及充电器和电力输出单元通过另一开关被物理地隔离的使用无线电力的通信系统的等效电路图。
图3是示出使用无线电力的、强耦合(strongly couple)的发送系统的自然响应(natural response)的曲线。
图4是示出使用无线电力的、弱耦合(weakly couple)的发送系统的自然响应的曲线。
图5是示出使用无线电力的通信系统中的接收端的配置的框图。
图6是示出使用无线电力的通信系统中的发送端的配置的框图。
图7是示出在使用无线电力的通信系统中由发送端(Tx)发送的数据和由接收端(Rx)接收的数据的曲线。
图8是示出在利用通过电容器的电压充电的、使用无线电力的通信系统中通过相互谐振将数据从接收端发送到发送端的示图。
图9是示出利用电流充电的、使用无线电力的通信系统中通过相互谐振将数据从接收端发送到发送端的示图。
图10是示出施加到在使用无线电力的通信系统中的强耦合的源谐振器和目标谐振器的能量的变化的曲线。
图11是示出施加到在使用无线电力的通信系统中的弱耦合的源谐振器 和目标谐振器的能量的变化的曲线。
图12是示出用于检测包络的模拟电路的示图。
图13是示出在使用无线电力的通信系统中施加到弱耦合的源谐振器电压的自然响应和所述自然响应的包络的曲线。
图14是示出施加到在使用无线电力的通信系统中的弱耦合的源谐振器的电压的自然响应在频域的曲线。
图15A和图15B是示出在使用无线电力的通信系统中通过数字处理检测包络的示图。
贯穿附图和详细描述，除非另有描述，相同附图标号将被理解为指示相同元件、特征和结构。为了清楚、示出和方便，可夸大这些元件的相对大小和描绘。
具体实施方式
提供以下描述以帮助读者获得在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。因此，这里描述的方法、设备和/或系统的各种改变，修改和等效物将被建议给本领域的普通技术人员。描述的处理步骤和/或操作的过程是示例，但是，操作和/或操作的顺序不限于在此阐述的内容，并且除必需以特定顺序进行的步骤和/或操作之外，所述操作和/或操作的顺序可如本领域所公知的被改变。此外，为了更加清楚和简洁，可省略对公知功能和结构的描述。
根据一方面的使用无线电力的通信系统可应用于使用无线电力传输的各种系统。例如，所述通信系统可被用于在诸如蜂窝电话、无线电视(TV)等的使用无线电力传输的系统中的发送端与接收端之间交换控制信息和其它类型的信息。另外，所述通信系统可应用于生物健康护理领域，因此，所述通信系统可被用于远程地将电力发送到插入到身体的装置，或可被用于无线发送电力到用于测量心跳的绷带类型装置。
根据另一方面的使用无线电力的通信系统可应用于不包括电源的信息存储装置的远程控制。所述通信系统可应用于将用于驱动装置的电力远程地提供给信息存储装置的系统以及用于无线下载存储于信息存储装置中的信息的系统。
使用无线电力的通信系统可通过将来自电源装置的能量存储于源谐振器并断开电连接到电源装置和源谐振器的开关来产生信号，从而引起源谐振器 的自谐振。当与自谐振的源谐振器的谐振频率具有相同的谐振频率的目标谐振器充分接近源谐振器，以与所述源谐振器耦合时，在所述源谐振器与目标谐振器之间可发生相互谐振(mutual resonance)。源谐振器可指示从电源装置提供能量的谐振器，目标谐振器可指示接收通过相互谐振传递的能量的谐振器。
图1示出电力输入单元110和电力发送单元120通过电容器C1和开关单元130被物理地隔离以及接收器140和电力输出单元150通过电容器C2和开关单元160被物理地隔离的、使用无线电力的通信系统的等效电路图。
参照图1，使用无线电力的通信系统可对应于具有源和目标的源-目标配置。使用无线电力的通信系统可包括对应于源的无线电力发送装置和对应于目标的无线电力接收装置。
无线电力发送装置可包括电力输入单元110、电力发送单元120和开关130。电力输入单元110可使用电源装置将能量存储于电容器C1中。开关单元130可将电容器C1连接到电力输入单元110，同时能量被存储于电容器C1中，开关单元130可将电容器C1与电力输入单元110断开连接，从而电容器C1可被连接到电力发送单元120，同时存储于电容器C1中的能量被释放。因此，开关单元130可防止电容器C1同时连接到电力输入单元110和电力发送单元120。
电力发送单元120可将电磁能量传输到接收器140。电力发送单元120的发送线圈L1可通过与接收器140的接收线圈120的相互谐振来传输电力。发送线圈L1与接收线圈L2之间发生的相互谐振的程度可受到互感系数(mutual inductance)M影响。
电力输入单元110可包括输入电压VDC、内部电阻器Rin和电容器C1，电力发送单元120可包括反映与电力发送单元120相应的物理特性的基本电路元件R1、L1和C1，开关单元130可包括一个或多个开关。有源装置可被用作开关，以执行闭合(ON)和断开(OFF)功能。将理解，R表示电阻分量，L表示电感分量，C表示电容分量。与一部分输入电压VDC对应的、跨过电容器C1的电压可由Vin表示。
无线电力接收装置可包括接收器140、电力输出单元150和开关单元160。接收器140可从电力发送单元120接收电磁能量。接收器140可将接收的电磁能量存储到连接的电容器中。开关单元160可将电容器C2连接到接收器140，同时将能量存储到电容器C2中，开关单元160可将电容器C2与接收器 140断开连接，从而电容器C2可被连接到电力输出单元150，同时存储在电容器C2中的能量被传递到负载。开关单元160可防止电容器C2同时连接到接收器140和电力输出单元150。
接收器140的接收线圈L2可通过与电力发送单元120的发送线圈L1的相互谐振来接收电力。使用接收的电力，连接到接收线圈L2的电容器C2可被充电。如示出的，电力输出单元150可将充入到电容器C2的电力传递到电池。可选择地，电力输出单元150可将电力传递到负载或目标装置，来代替电池。
接收器140可通过反映与接收器140相应的物理特性来包括电路元件R2、L2和C2，电力输出单元150可包括电容器C2和电池，开关单元160可包括一个或多个开关。与由接收线圈L2接收的能量的一部分对应的、跨过电容器C2的电压可由Vout表示。
如前所述，尤其当与使用阻抗匹配的传统方案相比时，用于通过物理地隔离电力输入单元110与电力发送单元120以及接收器140与电力输出单元150来传输电力的谐振器隔离(RI：resonator isolation)系统可具有显著优点。在一些情况下，由于电力可从直流(DC)源直接提供给源谐振器，因此可不使用功率放大器。并且，在一些情况下，由于在接收端从存储在电容器中的电力俘获能量，因此可不使用通过整流器的整流。由于可不使用阻抗匹配，因此，传输效率对于发送端与接收端之间的距离的改变可能不敏感。RI系统可被容易地扩大到使用无线电力的通信系统，且包括多个发送端和多个接收端。
图2是示出电力充电器210和发送器230通过开关被物理地隔离以及充电器240和电力输出单元260通过另一开关被物理地隔离的使用无线电力的通信系统的等效电路图。
参照图2，使用无线电力的通信系统可对应于具有源和目标的源-目标配置。使用无线电力的通信系统可包括对应于源的无线电力发送装置和对应于目标的无线电力接收装置。
无线电力发送装置可包括电力充电器210、控制器220和发送器230。电力充电器210可包括电源装置Vin和电阻器Rin。源谐振器(即，发送器230)可包括电容器C1和电感器L1。发送器230可通过源谐振器与目标谐振器(即，充电器240)之间的相互谐振来发送存储在源谐振器中的能量。控制器220 可被配置为将开关闭合(ON)以将电力从电力充电器210提供给源谐振器。电源装置Vin可将电压施加到电容器C1，且可将电流施加到电感器L1。响应于无线电力发送装置达到稳定状态，施加到电容器C1的电压可变为“0”，且流过电感器L1的电流可具有值Vin/Rin。在稳定状态，电感器L1可通过施加的电流被充电。
当在稳定状态下，存储在源谐振器中的电力达到预定值时，控制器220可断开开关。预定值的信息可被设置在控制器220中。电力充电器210与发送器230可相互隔离。源谐振器可初始化电容器C1与电感器L1之间的自谐振。存储在源谐振器中的能量可通过基于互感系数M 270的源谐振器与目标谐振器之间的相互谐振被传递到目标谐振器。源谐振器的谐振频率f1可等于目标谐振器的谐振频率f2。
f 1 = 1 2 π L 1 C 1 , f 2 = 1 2 π L 2 C 2
f1＝f2
无线电力接收装置可包括充电器240、控制器250和电力输出单元260。目标谐振器可包括电容器C2和电感器L2。当在源谐振器与目标谐振器之间发生相互谐振时，源谐振器可与电源装置Vin隔离，目标谐振器可与负载和电容器CL隔离。目标谐振器的电容器C2和电感器L2可通过相互谐振被充电。控制器250可断开开关，以对目标谐振器进行充电。当开关在断开状态时，源谐振器的谐振频率可基本等于目标谐振器的谐振频率，并且可发生相互谐振。响应于充入到目标谐振器的电力达到预定值，控制器250可闭合开关。预定值的信息可被设置于控制器250中。当开关被闭合时，电容器CL可被连接到目标谐振器，且目标谐振器的谐振频率f2’可被改变。
f 2 ′ = 1 2 π L 2 ( C 2 + C L )
因此，源谐振器与目标谐振器之间的相互谐振可被终止。当与f2相比，f2’充分小时，考虑目标谐振器的Q(品质)因素，相互谐振通道可停止存在。电力输出单元260可将存储于电容器C2和电感器L2中的电力传递到负载。电力输出单元260可以以适合于负载的方案来传递电力。
当充入到目标谐振器的电力具有小于预定值的值时，控制器250可断开开关。充电器240可通过源谐振器与目标谐振器之间的相互谐振来对目标谐 振器进行充电。
当源谐振器与目标谐振器之间发生相互谐振时，开关不会被闭合。因此，可防止开关的连接引起的传输效率的降低。
当在充入到电容器的能量被传递的情况下，图2的模拟电路与的图1的等效电路相比时，可以更容易控制俘获存储于目标谐振器中的能量的时间点。当传递充入电容器中的能量的方案可俘获存储在电容器中的能量时，通过改变谐振频率来俘获能量的方案可俘获存储在目标谐振器的电感器和电容器中的能量，所以可增强俘获能量的时间点的自由程度。
图3示出使用无线电力的强耦合的传输系统的自然响应。
使用无线电力的传输系统可对应于具有源和目标的源-目标配置。源可通过调整存储在源谐振器中的能量的量来发送数据。源可使用量化的能量来发送数据。目标可基于通过相互谐振存储在目标谐振器中的能量的量来接收数据。目标可接收映射到量化的能量的数据。目标可通过调整存储在目标谐振器中的能量的量来发送数据。例如，目标可将用于发送数据的、存储于目标谐振器中的能量的量控制为小于从源接收的能量的量，其原因在于在使用无线电力的传输系统中的目标可基于接收来自源的能量，而不是接收来自单独的电源装置的能量的供应。
通过调整从源谐振器到目标谐振器感应的能量的量来调制数据的方法可被称作感应的能量调制方案。
在感应的能量调制方案中，随着源与目标之间的距离的增加，由目标发送到源的数据中发生错误的概率可增加。在使用相互谐振的无线电力传输系统中，随着源与目标之间的距离增加，能量的传输效率可急剧降低。目标可接收从源发送的、量急剧减少的能量。在一些示例中，目标可能需要比从源接收的能量的量大的能量的量，以将不包括错误的数据发送到源。由于目标仅从源接收能量，所以由目标发送的数据中发生错误的概率可增加。
拍现象(beat phenomeon)可指示根据两个信号的频率之差组合的信号的振幅的变化。随着当源与目标之间的距离增加时，拍现象可能不会发生。在源与目标之间的数据传输的符号持续时间(symbol duration)之内，存储在源谐振器中的能量或存储在目标谐振器中的能量可能不会被全部释放。由于能量保持在源谐振器中，所以从目标接收的数据中可发生错误。相似地，由于能量保持在目标谐振器中，所以从源接收的数据中可能发生错误。
可通过可作为距离的函数的耦合系数k来确定耦合的程度。因此，随着源与目标之间的距离增加，k可减小。图3示出源和目标强耦合的情况。参照图3，INPUT表示从源谐振器发送的电力，OUTPUT表示传递到目标谐振器的电力。当强耦合发生时，可发生INPUT值和OUTPUT值周期性地增加和减小的拍现象。
图4示出使用无线电力的弱耦合的发送系统的自然响应。
图4示出源和目标弱耦合的情况。参照图4，INPUT表示从源谐振器发送的电力，OUTPUT表示传递到目标谐振器的电力。当弱耦合发生时，不会发生INPUT值和OUTPUT值周期性的增加和减小的拍现象。因此，在目标谐振器中感应的能量的量可减少。因此，在数据传输符号持续时间内，存储在源谐振器中的能量和存储在目标谐振器中的能量可能不会被全部释放。当源和目标使用感应的能量调制方案时，在数据传输中发生错误的机会可能相对高。
图5示出在使用无线电力的通信系统中的接收端的配置。
在根据本发明的一方面的使用无线电力的通信系统中，接收端可被称作使用无线电力的通信装置。使用无线电力的通信装置可表示在使用无线电力的通信系统中的接收无线电力的接收端。
参照图5，使用无线电力的通信系统(即，接收端)可包括充电器510、开关控制器520、电力传递单元530、控制器540、调制器550、解调器560和包络检测器570。
接收端的目标谐振器可包括电感器和电容器。充电器510可通过相互谐振，使用电力来对目标谐振器的电感器和目标谐振器的电容器进行充电。
控制器540可以以符号持续时间为单位确定在目标谐振器与源谐振器之间是否发生相互谐振。如这里所使用的，符号持续时间可表示用于发送一条数据信息的时间段。例如，符号持续时间可表示用于发送一比特的时间段。当自谐振的目标谐振器与按相同谐振频率自谐振的源谐振器之间的距离小于预定值时，可发生相互谐振。控制器540可控制电容器与电感器之间的连接，使得目标谐振器与源谐振器可以在相同谐振频率进行自谐振。控制器540可通过改变目标谐振器的谐振频率来控制是否发生与源谐振器的相互谐振。
根据控制器540的确定，目标谐振器可在预定符号持续时间内与源谐振器相互谐振，并且可在另一符号持续时间内与源谐振器不进行相互谐振。控 制器540的确定可依赖由接收端发送的数据。例如，对于期望被发送的数据10111，控制器540可进行确定以命令目标谐振器当“1”被发送时与源谐振器进行相互谐振，且可进行确定以命令目标谐振器当“0”被发送时与源谐振器不进行相互谐振。控制器540可进行确定以命令目标谐振器当“1”被发送时与源谐振器不进行相互谐振，且可进行确定以命令目标谐振器当“0”被发送时与源谐振器进行相互谐振。可以预先确定“1”的发送还是“0”的发送对应于在接收端发生的目标谐振器与源谐振器之间的相互谐振。
控制器540可控制源谐振器与目标谐振器之间发生的相互谐振的时序。控制器540可在符号持续时间内控制相互谐振时序，并根据相互谐振时序的程度来区别地发送数据。
在一些示例中，在利用通过充电器充电的、使用无线电力的通信系统中，开关控制器520可基于控制器540的确定来控制将电容器连接到充电器510或电力传递单元530的开关的闭合和断开状态。利用通过充电器充电的、使用无线电力的通信系统可具有如图1中示出的配置。开关控制器520可控制开关将电容器连接到充电器510，从而产生相互谐振。电力传递单元530可将存储在电容器中的电力传递到负载。例如，开关控制器520可控制开关将电容器连接到负载。
在其他示例中，在利用通过电流充电的、使用无线电力的通信系统中，开关控制器520可基于控制器540的确定来控制将充电器510连接到电力传递单元530的开关的闭合和断开状态。利用电流充电的、使用无线电力的通信系统可具有图2中示出的配置。开关控制器520可断开连接充电器510和电力传递单元530的开关，以产生相互谐振。电力传递单元530可将存储在电感器和电容器中的电力传递到负载。例如，开关控制器520可闭合连接充电器510和电力传递单元530的开关。
控制器540可以以符号持续时间为单位改变目标谐振器的谐振频率。控制器540通过将附加电容器连接到目标谐振器来改变目标谐振器的谐振频率。当多个电容器包括在目标谐振器中时，控制器540可通过电力地断开预定电容器来改变谐振频率。
在改变谐振频率之后，控制器540可在预定时间段内俘获存储在目标谐振器中的电力。控制器540可基于俘获的电力的量来识别由目标谐振器接收的数据。控制器540可控制开关控制器520将俘获的电力传递到负载。
调制器550可基于在目标谐振器与源谐振器之间是否发生相互谐振来对数据进行调制。调制器550可在发生相互谐振的情况以及不发生相互谐振的情况的二者下分配数据。在一些示例中，可从控制器540提供数据。调制器550可根据目标谐振器与源谐振器之间的相互谐振的时序对数据进行调制。例如，调制器550可根据相互谐振的持续时间对数据进行调制。
解调器560可以以符号持续时间为单位基于存储在目标谐振器中的电力的量对数据进行解调。在发送端，源可以以符号持续时间为单位通过调整存储在源谐振器中的电力的量来对数据进行调制。解调器560可以以符号持续时间为单位对与存储于目标谐振器中的电力的量匹配的数据进行解调。存储的电力与数据的映射关系可被预设在控制器540中。发送端与接收端之间可共享映射关系的信息。
例如，可通过从施加到目标谐振器的电流或电压进行模数转换(ADC)采样来检测存储在目标谐振器中的电力的量。电力的量的精确检测可包括与目标谐振器的谐振频率相比充分快速的ADC采样率。相对快速的ADC采样率可表示模数转换器的相对大的功耗，且可引起能量传输效率和数据传输效率取决于ADC采样率和量化比特的数量。包络检测器570可使用适当快速的ADC采样率，且可精确地检测存储在目标谐振器中的电力的量。
包络检测器570可检测施加到目标谐振器的电流或电压的波形的包络。例如，包络检测器570可使用用于检测包络的模拟电路。用于检测包络的模拟电路可接收施加到目标谐振器的电流的输入或施加到目标谐振器的电压的输出，并输出所述电流或所述电压的包络。
包络检测器570可包括下转换单元570、变换器573、循环移动器575、滤波单元577和逆变器579。
下转换单元571可通过将谐振频率的预定信号的波形中的一个与从施加到目标谐振器的电流或电压进行ADC采样的信号相乘，来产生下转换的信号。在该示例中，预定信号波形可包括谐振频率的正弦波形、余弦波形和指数波形。下转换方案可使用通信中通常使用的方案。例如，下转换单元571可将ADC采样的信号下转换到基带。变换器573可使用余弦傅里叶变换(DFT)或快速傅里叶变换(FFT)将经下转换的信号变换为频域信号。滤波单元577可通过将低通滤波应用于频域信号，来产生去除了谐波分量的信号。谐波分量可指示包括在频域信号中的噪声分量。逆变换器579可使用逆DFT 或逆FFT，将去除了谐波分量的信号变换为时域信号。变换的时域信号可表示施加到目标谐振器的电流或电压的波形的包络。
变换器573可使用DFT或FFT，将从施加到目标谐振器的电流或电压进行ADC采样的信号变换为频域信号。循环移动器575可循环移动频域信号预定频率。例如，循环移动器575可将频域信号循环移动到基带。循环移动器575可将频域信号循环移动预定频率，从而便于通过滤波单元577的滤波。滤波单元577可通过将低通滤波应用于经循环移动的信号，来产生去除了谐波分量的信号。逆变换器579可使用逆DFT或逆FFT，将去除了谐波分量的信号变换为时域信号。在该示例中，变换的时域信号可表示施加到目标谐振器的电流或电压的波形的包络。
下转换单元571可通过将谐振频率的预定信号波形中的一个与从施加到目标谐振器的电流或电压进行ADC采样的信号相乘，来产生下转换的信号。滤波单元577可通过使用时域的卷积将低通滤波应用于经下转换的信号，来产生去除了谐波分量的信号。除时域之外，滤波单元577可在频域中执行低通滤波。去除了谐波分量的信号可表示施加到目标谐振器的电流或电压的波形的包络。
包络检测器570可使用数字域的各种信号处理方案来检测施加到目标谐振器的电流或电压的波形的包络。
图6示出在使用无线电力的通信系统中的发送端的配置。
在根据本发明的一方面的使用无线电力的通信系统中，发送端可被称为使用无线电力的通信装置。使用无线电力的通信装置可表示在使用无线电力的通信系统中的发送无线电力的发送端。
参照图6，使用无线电力的通信系统(即，发送端)包括电力充电器610、控制器620、接收器630、调制器640、解调器650和包络检测器660。
电力充电器610可使用来自电源装置的电力来对源谐振器进行充电。控制器620可在符号持续时间内调整存储在源谐振器中的电力的量。可根据存储在源谐振器中的电力的量来有区别地分配数据。控制器620可在符号持续时间内控制源谐振器的充电时间。存储在源谐振器中的电力的量可根据源谐振器的充电时间而改变。
接收器630可通过源谐振器与目标谐振器之间的相互谐振来接收数据。存储在源谐振器中的能量的衰减可根据是否发生与目标谐振器的相互谐振而 改变。由于当发生相互谐振时源谐振器与目标谐振器交换能量，所以当与不发生相互谐振的情况相比较时，存储在源谐振器中的能量的衰减的改变可以大。由于当不发生相互谐振时，源谐振器可能不会将能量传递到目标谐振器，所以存储在源谐振器中的能量可根据自然衰减而衰减。接收器630可基于是否发生相互谐振来接收分配的数据。
调制器640可控制存储在源谐振器中的电力的量，并基于存储在源谐振器中的电力的量对数据进行调制。数据可基于存储的电力的量而被分配。数据与存储的电力的量之间的映射关系可被预设在控制器620中。
解调器650可基于是否在源谐振器与目标谐振器之间发生相互谐振来对数据进行解调。例如，在接收端的目标可将发生相互谐振的情况设置为“1”，将不发生相互谐振的情况设置为“0”，并且可发送数据，例如，10111。解调器650可通过识别是否发生源谐振器的相互谐振，来对数据10111进行解调。
解调器650可基于存储在源谐振器中的电力的量对数据进行解调。存储在源谐振器中的电力的量可根据在源谐振器与目标谐振器之间是否发生相互谐振而改变。解调器650可以以符号持续时间为单位，基于存储在源谐振器中的电力的量对数据进行解调。解调器650可以识别在发生相互谐振时存储在源谐振器中的电力的量与在不发生相互谐振时存储在源谐振器中的电力的量之差，并可基于所述识别对数据进行解调。
解调器650可基于存储在源谐振器中的电力的改变的量对数据进行解调。例如，存储的电力的改变量在发生相互谐振时可能会相对大，而在不发生相互谐振时可能不会相对大。
解调器650可基于目标谐振器与源谐振器之间的相互谐振的时序对数据进行解调。解调器650可根据相互谐振的持续时间对数据进行解调。
可通过从施加到目标谐振器的电流或电压进行ADC采样，来识别是否发生目标谐振器与源谐振器之间的相互谐振。精确识别可包括与源谐振器的谐振频率相比充分快速的ADC采样率。相对快速的ADC采样率可表示模数转换器的相对大的功耗，且可引起能量传输效率和数据传输效率依赖于ADC采样率和量化比特的数量。包络检测器660可使用适当快速的ADC采样率，且可以通过检测的包络精确地识别是否发生相互谐振。
包络检测器660可检测施加到源谐振器的电流或电压的波形的包络。解调器650可通过将检测的包络与预定值相比较，来确定目标谐振器与源谐振 器之间是否发生相互谐振，且可基于是否发生相互谐振来对数据进行解调。解调器650可通过比较以符号持续时间为单位检测的包络的衰减来对数据进行解调。例如，当检测的包络的衰减相对大时，解调器650可确定发生了相互谐振，并且当检测的包络的衰减相对小时，解调器650可确定没有发生相互谐振。
包络检测器660可使用用于检测包络的模拟电路。用于检测包络的模拟电路可接收施加到源谐振器的电流的输入或施加到源谐振器的电压的输入，并输出所述电流或所述电压的包络。
包络检测器660可通过数字域中的信号处理来检测包络。在该示例中，包络检测器660可包括下转换单元661、变换器663、循环移动器665、滤波单元667和逆变换器669。
下转换单元661可通过将谐振频率的预定信号的波形中的一个与从施加到目标谐振器的电流或电压进行ADC采样的信号相乘，来产生下转换的信号。例如，预定信号波形可包括谐振频率的正弦波形、余弦波形和指数波形。下转换方案可使用通信中通常使用的方案。变换器663可使用DFT或FFT将下转换的信号变换到频域。滤波单元667可通过将低通滤波应用于频域信号，来产生去除了谐波分量的信号。谐波分量可指示包括在频域信号中的噪声分量。逆变换器669可被配置为使用逆DFT或逆FFT，将去除了谐波分量的信号变换为时域信号。例如，变换的时域信号可表示施加到目标谐振器的电流或电压的波形的包络。
变换器663可使用DFT或FFT，将从施加到源谐振器的电流或电压ADC采样的信号变换为频域信号。循环移动器665可循环移动频域信号预定频率。例如，循环移动器665可将频域信号循环移动到基带。循环移动器665可将频域信号循环移动预定频率，从而促进通过滤波单元667的滤波。滤波单元667可通过将低通滤波应用于经循环移动的信号，来产生去除了谐波分量的信号。逆变换器669可使用逆DFT或逆FFT，来将去除了谐波分量的信号变换为时域信号。变换的时域信号可表示施加到源谐振器的电流或电压的波形的包络。
下转换单元661可通过将谐振频率的预定信号波形中的一个与从施加到源谐振器的电流或电压进行ADC采样的信号相乘，来产生下转换的信号。滤波单元667可通过使用时域的卷积将低通滤波应用于下转换的信号，来产生 去除了谐波分量的信号。除时域之外，滤波单元667可在频域中执行低通滤波。例如，去除了谐波分量的信号可表示施加到源谐振器的电流或电压的波形的包络。
包络检测器660可使用数字域的各种信号处理方案，来检测施加到源谐振器的电流或电压的波形的包络。
图7示出在使用无线电力的通信系统中由发送端Tx发送的数据和由接收端Rx接收的数据。
参照图7，发送端Tx可通过调整存储在源谐振器中的能量来发送数据，接收端Rx可基于存储在目标谐振器中的能量接收数据。
可在发送端Tx与接收端Rx之间预先确定n+1个能量等级，并且可对于一个或多个能量等级分配数据。发送端Tx可在单个符号持续时间内发送log(n+1)比特信息。
存储在源谐振器中的能量可通过源谐振器与目标谐振器之间的相互谐振被传递到目标谐振器。Ts表示源谐振器准备相互谐振所使用的时间段，且可对应于图1的将电容器连接到源谐振器所使用的时间段，且可对应于图2的断开连接电源装置和源谐振器的开关所使用的时间段。在Ts与Tp-Tf之间的时间段期间，存储在源谐振器中的全部能量可被传递到目标谐振器。在Tp-Tf的时间点，接收端Rx可终止目标谐振器的相互谐振，且可基于存储在目标谐振器中的能量对数据进行解码。
图8示出在利用通过电容器充电的、使用无线电力的通信系统中通过相互谐振将数据从接收端发送到发送端。
参照图8，发送端可通过将电压施加到电容器C1来对电容器C1充电，且可通过包括电容器C1和电感器L1的源谐振器对存储在电容器C1中的电力进行放电。发送端可通过开关SW1来控制充电和放电。源谐振器可通过与目标谐振器的耦合，将存储在电容器C1中的电力传递到目标谐振器。耦合可指示相互谐振。
源谐振器与目标谐振器之间的耦合可受到互感系数M影响。
目标谐振器可包括电感器L2和电容器C2。目标谐振器可通过耦合来从源谐振器接收电力。因此，电感器L2和电容器C2可被充电。接收端可俘获存储在电容器C2中的电力，且将电力传递到负载。接收端可通过开关SW2控制耦合和俘获。接收端可断开连接到电感器L2的开关SW2以使开关SW2 被连接到负载，从而终止与源谐振器的耦合。
发送端可以在单个符号持续时间控制开关SW1，以执行充电和放电。例如，接收端可通过控制开关SW2来确定是否执行耦合。在接收端和发送端的放电的时间点之前，接收端可确保用于同步发送端和接收端的耦合时间的同步边缘(synchronization margin)。接收端可以以符号持续时间为单位执行耦合操作810，且可执行俘获操作820。接收端可根据耦合是否执行，对数据进行调制且发送数据。由于存储在源谐振器中的电力的自然响应可根据耦合是否执行而具有不同波形，所以接收端可基于耦合是否执行来对由接收端发送的数据进行解调。
图9示出在利用电流充电的、使用无线电力的通信系统中通过相互谐振将数据从接收端发送到发送端。
参照图9，发送端可通过将电流施加到电感器L1来对电感器L1进行充电，并且可在稳定状态通过包括电容器C1和电感器L1的源谐振器对存储在电感器L1中的电力进行放电。发送端可通过开关SW1控制充电和放电。源谐振器可通过与目标谐振器的耦合，将存储在电感器L1中的电力传递到目标谐振器。所述耦合可指示相互谐振。
源谐振器与目标谐振器之间的耦合可受到互感系数M影响。
目标谐振器可包括电感器L2和电容器C2。目标谐振器可通过耦合来从源谐振器接收电力。因此，电感器L2和电容器C2可被充电。接收端可俘获存储在电感器和电容器C2中的电力，且将所述电力传递到负载。接收端可通过开关SW2控制耦合和俘获。接收端可闭合开关SW2，以将电容器CL连接到目标谐振器，这可改变目标谐振器的谐振频率，从而与源谐振器的耦合可被终止。
发送端可以在单个符号持续时间控制开关SW1，以执行充电和放电。例如，接收端可通过控制开关SW2来确定是否执行耦合。在接收端和发送端的放电的时间点之前，接收端可确保用于同步发送端和接收端的耦合时间的同步边缘。接收端可以以符号持续时间为单位执行耦合910，且可执行俘获920。接收端可根据耦合是否被执行来调制数据以及发送数据。由于存储在源谐振器中的电力的自然响应可根据耦合是否被执行而具有不同的波形，所以发送端可基于耦合是否被执行对由接收端发送的数据进行解调。
图10示出施加到在使用无线电力的通信系统中的强耦合的源谐振器和目标谐振器的能量的变化。
在发送(TX)端，施加到源谐振器的信号在源谐振器与目标谐振器强耦合的情况和在源谐振器与目标谐振器没有耦合的情况之间可具有不同的波形。在接收(RX)端，施加到目标谐振器的信号在源谐振器与目标谐振器强耦合的情况和源谐振器与目标谐振器没有耦合的情况之间可具有显著不同的波形。
RX端可基于耦合是否被执行对数据进行调制，TX端可将与耦合被执行的情况对应的信号波形和与耦合没有被执行的情况对应的信号波形相比较，并且可基于比较结果对由RX端发送的数据进行解调。
图11示出施加到在使用无线电力的另一通信系统中的彼此弱耦合的源谐振器和目标谐振器的能量的变化。
在TX端，施加到源谐振器的信号在源谐振器与目标谐振器弱耦合的情况和在源谐振器与目标谐振器没有耦合的情况之间可具有不同的波形。在RX端，施加到目标谐振器的信号在源谐振器与目标谐振器弱耦合的情况和在源谐振器与目标谐振器没有耦合的情况之间可具有显著不同的波形。
RX端可基于耦合是否被执行对数据进行调制，TX端可将与耦合被执行的情况对应的信号波形和与耦合没有被执行的情况对应的信号波形相比较，并且可基于比较结果对由RX端发送的数据进行解调。
图12示出用于检测包络的模拟电路。
参照图12，根据一方面的用于检测包络的模拟电路可包括二极管1210、电容器1220和负载1230。例如，用于检测包络的模拟电路可接收施加到源谐振器的电流的输入或施加到源谐振器的电压的输入，且可输出施加到源谐振器的电流的包络或施加到源谐振器的电压的包络。用于检测包络的模拟电路可接收施加到目标谐振器的电流的输入或施加到目标谐振器的电压的输入，且可输出施加到目标谐振器的电流的包络或施加到目标谐振器的电压的包络。
除图12中示出的模拟电路之外，可使用被配置为用于检测包络的各种电路。
图13示出在使用无线电力的通信系统中的、施加到弱耦合的源谐振器的电压的自然响应和所述自然响应的包络的曲线。
图13中的曲线示出当在源谐振器与目标谐振器可弱耦合的条件下，源谐振器与目标谐振器耦合时的施加到源谐振器的电压的自然响应信号1320和自然响应信号1320的包络1340，并示出当源谐振器与目标谐振器没有耦合时的施加到源谐振器的电压的自然响应信号1310和自然响应信号1310的包络1330。所述耦合可指示相互谐振。
相对高的采样率可被用于通过在自然响应信号1310和自然响应信号1320的ADC采样来确定耦合是否被执行。发送端可从按相对低的比率采样的信号检测包络1330和包络1340，并将采样的比率与预定值相比较，从而更有效地确定耦合是否被执行。发送端可将包络1330与包络1340相比较，从而确定耦合是否被执行。
施加到源谐振器的电压的波形以及施加到源谐振器的电流的波形的一个示例示出在图13中。存储在源谐振器中的能量的量可具有相似的包络形式。
图14示出施加到在使用无线电力的通信系统中的弱耦合的源谐振器的电压在频域的自然响应。
参照图14，示出了通过FFT图13的自然响应信号被转换为频域信号的结果。
图15A和图15B示出在使用无线电力的通信系统中通过数字处理来检测包络。
图15A示出通过将正弦波形、余弦波形和指数波形中的一个与图14的频域信号组合而被下转换的频域信号。使用无线电力的通信系统可通过将LPF应用于下转换的频域信号来去除谐波分量。使用无线电力的通信系统可对时域信号中去除了谐波分量的信号进行逆变换，并计算时域的包络。图15B示出通过对去除了谐波分量的频域信号执行IFFT而计算的包络。使用无线电力的通信系统可从当与目标谐振器的耦合没有发生时施加到源谐振器的电压的自然响应信号1510以及当与目标谐振器的耦合发生时施加到源谐振器的电压的自然响应信号1520，通过数字处理来计算包络1530和包络1540。
在一些实施例中，可使用硬件组件、软件组件或硬件组件和软件组件的组合来实施在此描述的单元和其它元件。例如，可使用一个或多个通用或专用计算机(例如，处理器、控制器和逻辑运算单元、数字信号处理器、微计算机、可编程场阵列、可编程逻辑单元、微处理器或能够以定义的方式响应并执行指令的任意其它装置)来实施处理装置。处理装置可运行操作系统 (OS)和在OS上运行的一个或多个软件应用。响应于软件的运行，处理装置还可访问、存储、操作、处理和创建数据。为了简化的目的，处理装置的描述被用作单个，但是，本领域技术人员应理解处理装置可包括多个处理元件和多种的处理元件。例如，处理装置可包括多个处理器，或一个处理器和一个控制器。另外，可以进行不同处理配置，例如，并行处理器。
软件可包括计算机程序、一条代码、指令或它们的一些组合，以单独或一起命令或配置处理装置以所期望的操作。软件和数据可以被永久或临时地实现在任意类型的机器、部件、物理或虚拟仪器、计算机存储介质或装置，或能够提供命令或数据或可被处理装置解释的传播信号波。软件还可分布于由联网的计算机系统，从而软件以分布式方式被存储和执行。具体地讲，软件和数据可被一个或多个计算机可读记录介质存储。计算机可读记录介质可包括可存储其后可被计算机系统或处理装置读取的数据的任意数据存储装置。计算机可读记录介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光数据存储装置。此外，实施例所属领域的程序员可基于和使用在此提供的附图的流程图以及框图及其对应描述，容易的构建用于实现在此公开的示例实施例的功能程序、代码和代码段。
上面已描述了多个示例。然而，应该理解可进行各种修改。例如，如果描述的技术以不同的顺序执行和/或如果描述的系统、结构、装置或电路中的部件以不同的方式组合和/或被其它部件或其等同物替代或补充，则可以实现合适的结果。因此，其它实施包括在权利要求的范围内。

Claims (22)

1.一种使用无线电力的通信装置，所述通信装置包括：
目标谐振器，包括电容器和电感器；
控制器，被配置为确定在目标谐振器与源谐振器之间是否发生相互谐振；
调制器，被配置为基于相互谐振是否发生对数据进行不同调制；
充电器，被配置为使用通过相互谐振的电力对电感器和电容器进行充电；
电力传递单元，被配置为将存储在电感器和电容器中的电力传递到负载；
开关控制器，被配置为基于控制器的确定，控制将电容器连接到电力传递单元的开关。
2.如权利要求1所述的通信装置，其中，控制器改变目标谐振器的谐振频率，然后在预定的时间段内俘获存储在目标谐振器中的电力。
3.如权利要求1所述的通信装置，还包括：
解调器，被配置为响应于相互谐振的终止而基于存储在目标谐振器中的电力的量对数据进行解调。
4.如权利要求1所述的通信装置，其中，控制器控制在源谐振器与目标谐振器之间发生的相互谐振的时序。
5.如权利要求1所述的通信装置，还包括：
包络检测器，被配置为检测施加到目标谐振器的电流或电压的波形的包络。
6.如权利要求5所述的通信装置，其中，包络检测器，响应于所述电流或所述电压的输入而从用于检测包络的模拟电路的输出获取包络。
7.如权利要求5所述的通信装置，其中，包络检测器包括：
下转换单元，被配置为通过将谐振频率的预定信号波形中的一个与从电流或电压进行模数转换ADC采样的信号相乘来产生下转换的信号；
变换器，被配置为使用离散傅里叶变换DFT或快速傅里叶变换FFT将经下转换的信号变换为频域信号；
滤波单元，被配置为通过将低通滤波应用于所述频域信号来产生去除了谐波分量的信号；
逆变换器，被配置为使用逆DFT或逆FFT将去除了谐波分量的信号变换为时域信号。
8.如权利要求5所述的通信装置，其中，包络检测器包括：
变换器，被配置为使用DFT或FFT将从所述电流或所述电压进行ADC采样的信号变换为频域信号；
循环移动器，被配置为循环移动所述频域信号预定频率；
滤波单元，被配置为通过将低通滤波应用于经循环移动的信号来产生去除了谐波分量的信号；
逆变换器，被配置为使用逆DFT或逆FFT将去除了谐波分量的信号变换为时域信号。
9.如权利要求5所述的通信装置，其中，包络检测器包括：
下转换单元，被配置为通过将谐振频率的预定信号波形中一个与从所述电流或所述电压进行ADC采样的信号相乘来产生下转换的信号；
滤波单元，被配置为通过使用时域的卷积将低通滤波应用于经下转换的信号来产生去除了谐波分量的信号。
10.一种使用无线电力的通信装置，所述通信装置包括：
接收器，被配置为通过源谐振器与目标谐振器之间的相互谐振从目标谐振器接收数据；
解调器，被配置为基于在源谐振器与目标谐振器之间是否发生相互谐振对所述数据进行不同解调。
11.如权利要求10所述的通信装置，还包括：
电力充电器，被配置为使用从电源装置提供的电力对源谐振器进行充电；
调制器，被配置为控制存储在源谐振器中的电力的量，并基于电力的量对数据进行调制。
12.如权利要求11所述的通信装置，还包括：
控制器，被配置为控制源谐振器的充电时间。
13.如权利要求10所述的通信装置，其中，解调器通过将在源谐振器与目标谐振器之间发生相互谐振时存储在源谐振器中的电力的量与当源谐振器与目标谐振器之间不发生相互谐振时存储在源谐振器中的电力的量相比较，来对数据进行解调。
14.如权利要求10所述的通信装置，还包括：
包络检测器，被配置为检测施加到源谐振器的电流或电压的波形的包络。
15.如权利要求14所述的通信装置，其中，所述解调器通过将检测的包络与预定值相比较来确定在源谐振器与目标谐振器之间是否发生相互谐振，并且基于是否发生相互谐振来对数据进行解调。
16.如权利要求14所述的通信装置，其中，包络检测器响应于所述电流或所述电压的输入而从用于检测包络的模拟电路的输出获取包络。
17.如权利要求14所述的通信装置，其中，包络检测器包括：
下转换单元，被配置为通过将谐振频率的预定信号波形中的一个与从电流或电压进行模数转换ADC采样的信号相乘来产生下转换的信号；
变换器，被配置为使用离散傅里叶变换DFT或快速傅里叶变换FFT将经下转换的信号变换为频域信号；
滤波单元，被配置为通过将低通滤波应用于所述频域信号来产生去除了谐波分量的信号；
逆变换单元，被配置为使用逆DFT或逆FFT将去除了谐波分量的信号变换为时域信号。
18.如权利要求14所述的通信装置，其中，包络检测器包括：
变换器，被配置为使用DFT或FFT将从所述电流或所述电压ADC采样的信号变换为频域信号；
循环移动器，被配置为循环移动所述频域信号预定频率；
滤波单元，被配置为通过将低通滤波应用于经循环移动的信号来产生去除了谐波分量的信号；
逆变换器，被配置为使用逆DFT或逆FFT将去除了谐波分量的信号变换为时域信号。
19.如权利要求14所述的通信装置，其中，包络检测器包括：
下转换单元，被配置为通过将谐振频率的预定信号波形中的一个与从电流或电压ADC采样的信号相乘来产生下转换的信号；
滤波单元，被配置为通过使用时域的卷积将低通滤波应用于经下转换的信号来产生去除了谐波分量的信号。
20.一种使用无线电力的通信系统，所述通信系统包括第一通信装置和第二通信装置，
其中，第一通信装置包括：
目标谐振器，包括电容器和电感器；
控制器，被配置为确定在目标谐振器与源谐振器之间是否发生相互谐振；
调制器，被配置为基于相互谐振是否发生对数据进行不同调制；
充电器，被配置为使用通过相互谐振的电力对电感器和电容器进行充电；
电力传递单元，被配置为将存储在电感器和电容器中的电力传递到负载；
开关控制器，被配置为基于控制器的确定，控制将电容器连接到电力传递单元的开关，其中，第二通信装置包括：
接收器，被配置为通过源谐振器与目标谐振器之间的相互谐振从目标谐振器接收数据；
解调器，被配置为基于在源谐振器与目标谐振器之间是否发生相互谐振对数据进行不同解调。
21.一种使用无线电力的通信方法，所述方法包括如下步骤：
确定在目标谐振器与源谐振器之间是否发生相互谐振；
基于是否发生相互谐振对数据进行不同调制。
22.一种使用无线电力的通信方法，所述方法包括如下步骤：
通过源谐振器与目标谐振器之间的相互谐振，从目标谐振器接收数据；
基于在源谐振器与目标谐振器之间是否发生相互谐振，对数据进行不同解调。
CN201210213034.XA 2011-06-24 2012-06-25 使用无线电力的通信系统、通信装置以及通信方法 Active CN102843170B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2011-0061532 2011-06-24
KR1020110061532A KR101987283B1 (ko) 2011-06-24 2011-06-24 무선 전력을 이용한 통신 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102843170A CN102843170A (zh) 2012-12-26
CN102843170B true CN102843170B (zh) 2016-12-21

Family

ID=46704446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210213034.XA Active CN102843170B (zh) 2011-06-24 2012-06-25 使用无线电力的通信系统、通信装置以及通信方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9172434B2 (zh)
EP (1) EP2538573B1 (zh)
JP (1) JP5957311B2 (zh)
KR (1) KR101987283B1 (zh)
CN (1) CN102843170B (zh)

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102020869B1 (ko) * 2011-08-24 2019-09-11 삼성전자주식회사 무선 전력을 이용한 통신 시스템
KR101844427B1 (ko) * 2011-09-02 2018-04-03 삼성전자주식회사 무선 전력을 이용한 통신 시스템
US9721722B2 (en) 2011-10-07 2017-08-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power reception device, vehicle including power reception device, and power transfer system
KR102155371B1 (ko) * 2013-09-09 2020-09-11 삼성전자주식회사 고조파 노이즈 제거를 위한 무선 전력 전송 방법 및 장치
KR102152691B1 (ko) 2013-09-13 2020-09-08 엘지이노텍 주식회사 충전 제어 장치, 충전 제어 방법 및 이를 구비한 무선전력 수신장치
JP2015059801A (ja) * 2013-09-18 2015-03-30 株式会社島津製作所 分析装置及びこれに用いられる検出装置
US10097041B2 (en) 2013-10-31 2018-10-09 Lg Electronics Inc. Wireless power transmission device and control method therefor
WO2015064915A1 (ko) * 2013-10-31 2015-05-07 엘지전자 주식회사 무선 전력 전송 장치 및 그 제어 방법
US9635222B2 (en) 2014-08-03 2017-04-25 PogoTec, Inc. Wearable camera systems and apparatus for aligning an eyewear camera
TWI584018B (zh) 2014-08-03 2017-05-21 帕戈技術股份有限公司 穿戴式照相機系統與用於將照相機系統或其他電子裝置附接至穿戴式製品之設備及方法
DE102014222603B3 (de) * 2014-11-05 2015-12-24 Continental Automotive Gmbh Treiberschaltung für eine Induktivität und aktive Sendeeinrichtung mit einer Treiberschaltung
AU2015371289A1 (en) 2014-12-23 2017-07-13 Pogotec. Inc. Wireless camera system and methods
CN107924071A (zh) 2015-06-10 2018-04-17 波戈技术有限公司 具有用于电子可佩戴装置的磁轨的眼镜
US10481417B2 (en) 2015-06-10 2019-11-19 PogoTec, Inc. Magnetic attachment mechanism for electronic wearable device
WO2017075405A1 (en) 2015-10-29 2017-05-04 PogoTec, Inc. Hearing aid adapted for wireless power reception
WO2017082475A1 (ko) * 2015-11-11 2017-05-18 엘지전자(주) 무선 전력 전송 시스템 통신 프로토콜
US10153644B2 (en) * 2015-11-13 2018-12-11 X Development Llc Delivering and negotiating wireless power delivery in a multi-receiver system
KR102543298B1 (ko) * 2015-11-17 2023-06-14 삼성전자주식회사 무선 전력 전송 장치 및 방법
US11558538B2 (en) 2016-03-18 2023-01-17 Opkix, Inc. Portable camera system
WO2017213031A1 (ja) * 2016-06-06 2017-12-14 株式会社村田製作所 ワイヤレス給電システム、ワイヤレス電力送電装置およびワイヤレス電力受電装置
JPWO2017213032A1 (ja) * 2016-06-06 2019-01-31 株式会社村田製作所 ワイヤレス給電システム、ワイヤレス電力送電装置およびワイヤレス電力受電装置
TW201830953A (zh) 2016-11-08 2018-08-16 美商帕戈技術股份有限公司 用於電子可穿戴裝置之智慧外殼
EP3346581B1 (en) * 2017-01-04 2023-06-14 LG Electronics Inc. Wireless charger for mobile terminal in vehicle
KR102427840B1 (ko) * 2017-07-24 2022-08-01 삼성전자주식회사 무선 전력 수신 장치 및 무선 전력 수신 방법
WO2020102237A1 (en) 2018-11-13 2020-05-22 Opkix, Inc. Wearable mounts for portable camera
CN114844532B (zh) * 2019-04-11 2024-06-07 奈克赛特公司 用于无线通信标签的电容器架构
CN110361999A (zh) * 2019-06-13 2019-10-22 南京理工大学 基于dsp的主动光学微位移传感器信号处理系统及方法
EP4275160A1 (en) 2021-01-11 2023-11-15 Nexite Ltd. Contactless and automatic operations of a retail store
US20230186239A1 (en) 2021-12-13 2023-06-15 Nexite Ltd. Systems and methods for presence estimation for missing products

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101188365A (zh) * 2006-11-20 2008-05-28 株式会社半导体能源研究所 无线受电装置
CN101751585A (zh) * 2008-12-02 2010-06-23 索尼株式会社 通信设备、通信方法、计算机程序和自适应均衡器
CN101820188A (zh) * 2009-02-27 2010-09-01 索尼公司 电力供应装置以及使用该电力供应装置的电力传输系统

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2116769B (en) * 1982-02-15 1985-11-20 Victor Company Of Japan Detector circuit for capacitance disc records
JP3634030B2 (ja) * 1995-10-25 2005-03-30 株式会社東海理化電機製作所 送受信システム
US7522878B2 (en) 1999-06-21 2009-04-21 Access Business Group International Llc Adaptive inductive power supply with communication
US7579906B2 (en) * 2004-11-12 2009-08-25 National Semiconductor Corporation System and method for providing a low power low voltage data detection circuit for RF AM signals in EPC0 compliant RFID tags
US20060132288A1 (en) 2004-11-30 2006-06-22 Canon Kabushiki Kaisha Method of reading information from RF tag and method of writing information therein
EP1943740B1 (en) * 2005-09-12 2016-07-27 Sato Holdings Corporation A method and apparatus adapted to transmit data
JP4816217B2 (ja) 2006-04-14 2011-11-16 東京エレクトロン株式会社 塗布、現像装置、塗布、現像方法及び記憶媒体
US7764046B2 (en) * 2006-08-31 2010-07-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power storage device and semiconductor device provided with the power storage device
JP2008086192A (ja) * 2006-08-31 2008-04-10 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 蓄電装置及び当該蓄電装置を具備する半導体装置
KR100806724B1 (ko) 2006-09-30 2008-02-27 전자부품연구원 무선신호에 의해 전원을 공급받는 유더블유비 무선단말기및 전원공급 방법
JP2009135610A (ja) * 2007-11-28 2009-06-18 Sony Corp 通信システム並びに通信装置
KR100909067B1 (ko) * 2007-12-18 2009-07-23 한국전자통신연구원 일정 순환 주기 전원 차단 기법을 적용한 웨이크업 수신기및 웨이크업 방법
CA2715916A1 (en) 2008-02-22 2009-08-27 David W. Baarman Inductive power supply system with battery type detection
KR20100012944A (ko) 2008-07-30 2010-02-09 태산엘시디 주식회사 전력 송출 장치와 이를 이용한 비접촉 무선 전원 공급시스템 및 그 방법
EP2338238B1 (en) 2008-08-26 2016-03-16 QUALCOMM Incorporated Concurrent wireless power transmission and near-field communication
US20100277121A1 (en) 2008-09-27 2010-11-04 Hall Katherine L Wireless energy transfer between a source and a vehicle
US8559873B2 (en) * 2009-11-20 2013-10-15 Qualcomm Incorporated Forward link signaling within a wireless power system
KR101114587B1 (ko) * 2010-01-28 2012-03-05 주식회사 팬택 무선전력 송수신을 위한 시스템, 단말장치, 관리서버 및 전송장치
KR101782354B1 (ko) * 2010-08-30 2017-09-27 삼성전자주식회사 공진 전력 전송 및 수신 장치 및 방법
US20120146646A1 (en) * 2010-12-09 2012-06-14 General Electric Company Nanophotonic system for optical data and power transmission in medical imaging systems

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101188365A (zh) * 2006-11-20 2008-05-28 株式会社半导体能源研究所 无线受电装置
CN101751585A (zh) * 2008-12-02 2010-06-23 索尼株式会社 通信设备、通信方法、计算机程序和自适应均衡器
CN101820188A (zh) * 2009-02-27 2010-09-01 索尼公司 电力供应装置以及使用该电力供应装置的电力传输系统

Also Published As

Publication number Publication date
KR101987283B1 (ko) 2019-06-10
US9172434B2 (en) 2015-10-27
JP2013009373A (ja) 2013-01-10
EP2538573A3 (en) 2015-08-12
EP2538573B1 (en) 2018-04-18
EP2538573A2 (en) 2012-12-26
CN102843170A (zh) 2012-12-26
KR20130006826A (ko) 2013-01-18
US20120328043A1 (en) 2012-12-27
JP5957311B2 (ja) 2016-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102843170B (zh) 使用无线电力的通信系统、通信装置以及通信方法
US10541729B2 (en) Communication system using wireless power
US10658871B2 (en) Wireless power and data transmission system
JP7228543B2 (ja) 同時にアクティブなデータストリームを用いる無線電力システム
US10312740B2 (en) Communication system using wireless power
CN103023537B (zh) 使用无线电力的通信系统
EP2469685A2 (en) Wireless power and data transmission and reception system
CN104756359B (zh) 无线能量传输方法、设备和系统
CN104685797A (zh) 用于检测无线充电发射特性的系统和方法
US10511183B2 (en) System, apparatus and method for optimizing wireless charging via load modulation
CN107005098A (zh) 无线功率发射器
JP6150999B2 (ja) 包絡線検出装置及びその方法並びにコンピュータ読取可能記録媒体
US9461713B2 (en) Data reception apparatus and method, data transmission apparatus, and data communication system using mutual resonance
US20230388174A1 (en) Quadrature communication for wireless power transfer
JP2024509296A (ja) 異物検出装置および方法、および無線充電送信端デバイス
KR101949797B1 (ko) 무선 전력을 이용한 통신 시스템
US11936211B2 (en) Mixed analog front-end for wireless charging

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant