CN105379051B - 用于无线功率传输系统中的网络通信的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种配置功率传输单元(PTU)的网络的方法包括：确定邻近PTU是否操作在主模式中；基于所述确定的结果来确定PTU的操作模式；以及基于所述PTU的操作模式来设置在所述PTU与所述邻近PTU之间的网络。

Description

用于无线功率传输系统中的网络通信的方法和设备
技术领域
以下描述涉及用于无线功率传输系统中的网络通信的方法和设备。
背景技术
无线功率传输是指通过磁谐振耦合从功率传输单元(PTU)传输到功率接收单元(PRU)的能量。因此，无线功率传输系统或无线功率充电系统可包括用于无线传输功率的源和用于无线接收功率的目标。源装置可称为源或PTU。此外，目标装置可称为目标或PRU。
源装置可配有源谐振器，并且目标装置可配有目标谐振器。源谐振器和目标谐振器可形成磁谐振耦合。
发明内容
问题的解决方案
发明内容用于简单地介绍一系列概念，这些概念在具体实施方式中会进一步描述。此发明内容并不意图确定本发明的关键特征或主要特征，也不意图用于帮助确定本发明的范围。
在一个总体方面中，一种配置功率传输单元(PTU)的网络的方法包括：确定邻近PTU是否操作在主模式中；基于所述确定的结果来确定PTU的操作模式；以及基于所述PTU的操作模式来设置在所述PTU与所述邻近PTU之间的网络。
确定邻近PTU是否操作在主模式中可包括：将搜索信号传输到邻近PTU；并且响应于从邻近PTU接收到响应于搜索信号的响应信号而确定邻近PTU操作在主模式中。
确定邻近PTU是否操作在主模式中可包括：确定是否从邻近PTU接收到搜索信号；并且响应于未从邻近PTU接收到搜索信号而确定邻近PTU未操作在主模式中。
基于确定的结果来确定PTU的操作模式可包括：响应于确定结果是邻近PTU操作在主模式中而将PTU的操作模式设置为从模式；以及响应于确定结果是邻近PTU未操作在主模式中而将PTU的操作模式设置为主模式。
确定邻近PTU是否操作在主模式中的结果可能是邻近PTU操作在从模式中；并且基于PTU的操作模式设置PTU与邻近PTU之间的网络可包括：响应于PTU的操作模式是主模式，将连接请求信号传输到操作在从模式中的邻近PTU；以及响应于处操作在从模式中的邻近PTU接收到响应于连接请求信号的响应信号，将PTU联网到操作在从模式中的邻近PTU。
确定邻近PTU是否操作在主模式中的结果可能是邻近PTU操作在主模式中；并且基于PTU的操作模式来设置PTU与邻近PTU之间的网络可包括：响应于PTU的操作模式是从模式，从操作在主模式中的邻近PTU接收连接请求信号；以及将响应于连接请求信号的响应信号传输到操作在主模式中的邻近PTU。
所述方法可进一步包括设置PTU和邻近PTU中的一个或两个的索引。
确定邻近PTU是否操作在主模式中的结果可以是邻近PTU操作在主模式中；并且设置PTU和邻近PTU中的一个或两个的索引可包括：响应于PTU的操作模式是从模式而从操作在主模式中的邻近PTU接收与索引有关的信息，以及基于与索引有关的信息来设置PTU的索引。
确定邻近PTU是否操作在主模式中的结果可以是邻近PTU操作在从模式中；并且为PTU和邻近PTU中的一个或两个设置索引可包括：响应于PTU的操作模式是主模式，将与索引有关的信息传输到操作在从模式中的邻近PTU。
邻近PTU可以是联网到PTU的多个邻近PTU中的一个；并且将与索引有关的信息传输到操作在从模式中的邻近PTU可包括基于多个邻近PTU联网到PTU的顺序来生成与索引有关的信息。
确定邻近PTU是否操作在主模式中的结果可以是邻近PTU操作在主模式中；另外可能有邻近节点操作在从模式中；并且所述方法可进一步包括：响应于操作在主模式中的邻近PTU被移除，将PTU的索引与操作在从模式中的邻近PTU的索引进行比较；并且响应于PTU的索引比操作在从模式中的邻近PTU的索引高，将PTU的操作模式设置为主模式。
所述方法可进一步包括：响应于PTU的操作模式是主模式来搜索主机；以及将PTU联网到搜索中找到的主机。
将PTU联网到搜索中找到的主机可包括当出现联网到主机的操作在主模式中的邻近PTU时，通过将PTU的操作模式设置为从模式来将PTU联网到操作在主模式中的邻近PTU。
在另一总体方面中，一种配置功率传输单元(PTU)的网络的方法包括：搜索操作在主模式中的主机；以及通过将PTU的操作模式设置为从模式来将PTU联网到到搜索中找到的操作在主模式中的主机。
所述方法可进一步包括：搜索操作在主模式中的邻近PTU；以及将PTU设置为在主机与搜索中找到的操作在主模式中的邻近PTU之间的中继器来操作，以使得搜索中找到的操作在主模式中的邻近PTU能够相对于主机操作在从模式中。
在另一总体方面中，一种配置功率传输单元(PTU)的网络的方法包括：搜索操作在从模式中的邻近PTU；从搜索中找到的操作在从模式中的邻近PTU接收接收信号强度指示符(RSSI)；以及基于RSSI与预定参考值的比较结果，确定搜索中找到的操作在从模式中的邻近PTU是否被批准联网到PTU。
确定搜索中找到的操作在从模式中的邻近PTU是否被批准联网到PTU可包括：响应于RSSI大于预定参考值，批准PTU与搜索中找到的操作在从模式中的邻近PTU之间的联网；以及响应于RSSI小于预定参考值，不批准PTU与搜索中找到的操作在从模式中的邻近PTU之间的联网。
在另一总体方面中，一种配置功率传输单元(PTU)的网络的方法包括：从邻近PTU接收唤醒功率；以及响应于接收到的唤醒功率满足预定条件，通过将PTU的操作模式设置为从模式来将PTU联网到邻近PTU。
预定条件可包括接收到的唤醒功率的预定大小和接收到的唤醒功率的预定周期中的一个或两个。
所述方法可进一步包括将与唤醒功率的变化有关的信息传输到邻近PTU；并且通过将PTU的操作模式设置为从模式来将PTU联网到邻近PTU可包括：响应于从邻近PTU接收到唤醒功率的变化有关的信息所对应的唤醒功率，通过将PTU的操作模式设置为从模式来将PTU联网到邻近PTU。
与唤醒功率的变化有关的信息可包括与唤醒功率的周期有关的信息以及与唤醒功率的大小有关的信息中的一个或两个。
邻近PTU可包括谐振器，并且可被配置成调节提供给谐振器的功率，以生成与唤醒功率的变化有关的信息所对应的唤醒功率。
所述方法可进一步包括响应于接收到的唤醒功率满足预定条件，将邻近PTU识别为操作在主模式中。
在另一总体方面中，一种配置功率传输单元(PTU)的网络的方法包括：检测邻近PTU的操作模式；基于邻近PTU的操作模式来设置PTU的操作模式；以及基于PTU的操作模式来设置PTU与邻近PTU之间的网络。
设置PTU的操作模式可包括：响应于邻近PTU的操作模式是主模式，将PTU的操作模式设置为从模式；以及响应于邻近PTU的操作模式是从模式，将PTU的操作模式设置为主模式；并且设置网络可包括：响应于从操作在主模式中的邻近节点接收到的连接请求信号，或者响应于从操作在从模式中的邻近节点接收到的、响应于向操作在从模式中的邻近节点传输的连接请求信号的响应信号，设置网络。
检测邻近节点的操作模式可包括基于是否从邻近节点接收到搜索信号来检测邻近节点的操作模式。
设置网络可包括：基于从邻近节点接收到的接收信号强度指示符(RSSI)是否大于预定参考值或者从邻近节点接收到的唤醒功率是否满足预定参考值，确定是否设置网络。
从以下具体实施方式、附图和权利要求书中将明白其他特征和方面。
附图说明
图1示出无线功率传输系统的实例。
图2a和图2b示出谐振器和馈电器(feeder)中的磁场分布的实例。
图3a和图3b示出谐振器和馈电器的配置的实例。
图4a示出通过馈电器馈电而在谐振器内产生的磁场分布的实例。
图4b示出馈电器和谐振器的等效电路的实例。
图5示出自动配置功率传输单元(PTU)的网络的方法的实例。
图6a到图6e示出自动配置PTU的网络的方法的实例。
图7示出随机配置PTU的网络的方法的实例。
图8a和图8b示出随机配置PTU的网络的方法的实例。
图9示出使用接收信号强度指示符(RSSI)配置PTU的网络的方法的实例。
图10示出使用RSSI配置PTU的网络的方法的实例。
图11示出使用唤醒功率配置PTU的网络的方法的实例。
图12示出使用唤醒功率的PTU的网络配置的方法的实例。
图13示出PTU的配置的实例。
具体实施方式
以下具体实施方式用于帮助读者全面理解本文所述的方法、设备和/或系统。然而，所属领域的技术人员将明白本文所述的方法、设备和/或系统的各种变化、更改以及等效物。本文所述的操作顺序仅仅是实例，且并不意图限制于此，而是如所属领域的技术人员将明白，这些顺序可以改变，但必需按特定顺序发生的操作除外。此外，为了更加简明和清楚，所属领域的技术人员公知的功能和结构的描述可被省略。
在附图和具体实施方式中，相同的参考数字表示相同的元件。附图不可按比例绘制，而是为了清楚、说明以及简便，附图中元件的相对尺寸、比例和描绘可被放大。
源与目标之间或者源与另一源之间的执行通信方案可包括带内通信方案和带外通信方案。
在带内通信方案中，源和目标或者源和另一源使用与功率传输所用的频率相同的频率而与彼此通信。
在带外通信方案中，源和目标或者源和另一源使用与功率传输所用的频率不同的频率而与彼此通信。
图1示出无线功率传输系统的实例。
参考图1，无线功率传输系统包括源110和目标120。源110是被配置成提供无线功率的装置，并且可是能够提供功率的任何电子装置，例如，平板电脑、终端、平板个人计算机(PC)、电视机(TV)、媒体装置或电动车辆。目标120是被配置成接收无线功率的装置，并且可是需要功率以进行操作的任何电子装置，例如，平板电脑、终端、平板PC、媒体装置、电动车辆、洗衣机、收音机或照明系统。
源110包括可变开关电源(SMPS)111、功率放大器(PA)112、匹配网络113、传输(Tx)控制器114(例如，Tx控制逻辑)以及通信器115。
可变SMPS 111通过切换从电源输出的频率在数十赫兹(Hz)频带内的交流(AC)电压，生成直流(DC)电压。可变SMPS 111可输出固定DC电压，或者可输出可在Tx控制器114的控制下进行调节的可调节DC电压。
基可变SMPS 111于从PA 112输出的功率电平，对提供到PA 112的输出电压进行控制，使得PA 112可始终在饱和区域高效操作，从而在PA 112的所有输出功率电平上都能维持最大效率。例如，PA 112可以是E类放大器。
如果使用固定SMPS而非可变SMPS 111，那么可能需要可变的DC到DC(DC/DC)转换器。在此实例中，固定SMPS将固定DC电压输出到可变DC/DC转换器，并且可变DC/DC转换器基于从PA112输出的功率电平，对提供到PA 112的输出电压进行控制，使得PA 112(可以是E类放大器)可始终在饱和区域高效操作，从而在所有输出功率电平上都能维持最大效率。
功率检测器116检测可变SMPS 111的输出电流和输出电压，并且将有关检测的输出电流和检测的输出电压的信息传输到Tx控制器114。此外，功率检测器116可检测PA 112的输入电流和输入电压。
PA 112通过使用频率在几兆赫(MHz)到几十MHz的频带内的切换脉冲信号，将由可变SMPS 111提供给PA 112的具有预定电平的DC电压转换成AC电压，生成功率。例如，PA 112可将提供到源110的DC电压转换成具有参考谐振频率FRef的AC电压，并且可生成用于通信的通信功率和/或用于充电的充电功率。通信功率和充电功率可用于多个目标。
如果使用几十千赫(kHz)到几百kHz频带内的谐振频率来传输几千瓦(kW)到几十kW的高功率，那么PA 112可被省略，并且功率可从可变SMPS 111或高功率源提供到源谐振器131。例如，逆变器可代替PA 112。逆变器可将从高功率源提供的DC功率转换成AC功率。具体地，逆变器可通过使用频率在几十kHz到几百kHz的频带内的切换脉冲信号，将具有预定电平的DC电压转换成AC电压，转换功率。例如，逆变器可将具有预定电平的DC电压转换成具有源谐振器131的谐振频率的AC电压，源谐振器的频率在几十kHz到几百kHz的频带内。
本文所用的术语“通信功率”是指0.1毫瓦(mW)到1mW的低功率。术语“充电功率”是指目标设备负载消耗的几mW到几十kW的高功率。本文所用的术语“充电”是指将功率提供到被配置成给电池或其他可充电装置充电的单元或元件。此外，术语“充电”是指将功率提供到被配置成消耗功率的单元或元件。例如，术语“充电功率”可以指目标在操作时消耗的功率，或者用于给目标的电池充电的功率。例如，所述单元或元件可以是电池、显示装置、声音输出电路、主处理器或各种类型的任何传感器。
本文所用的术语“参考谐振频率”是指源110名义上使用的谐振频率，而术语“跟踪频率”是指已基于预设方案调节的源110使用的谐振频率。
Tx控制器114可检测通信功率或充电功率的反射波，并且可基于检测到的反射波来检测目标谐振器133与源谐振器131之间发生的失配。为了检测失配，例如，Tx控制器114可检测反射波的包络、反射波的功率量或者受失配影响的反射波的任何其他特性。
匹配网络113补偿源谐振器131与目标谐振器133之间的阻抗失配，以在Tx控制器114的控制下实现最佳匹配。匹配网络113包括至少一个电感器和至少一个电容器，每个电感器和电容器连接到受Tx控制器114控制的相应开关。
如果将使用几十kHz到几百kHz频带内的谐振频率来传输高功率，那么匹配网络113可从源110中省略，这是因为在传输高功率时匹配网络113的效应可被降低。
Tx控制器114可基于反射波的电压电平和源谐振器131或PA112的输出电压的电平，计算电压驻波比(VSWR)。在一个实例中，如果VSWR大于预定值，那么Tx控制器114可确定在源谐振器131与目标谐振器133之间检测到失配。
在另一实例中，如果Tx控制器114检测到VSWR大于预定值，那么Tx控制器114可计算N个跟踪频率中的每个的无线功率传输效率，确定N个跟踪频率中提供最佳无线功率传输效率的跟踪频率FBest，并且将参考谐振频率FRef调节到跟踪频率FBest。N个跟踪频率可以预先设置。
Tx控制器114可调节PA 112使用的切换脉冲信号的频率。在Tx控制器114的控制下，可确定切换脉冲信号的频率。例如，Tx控制器114可通过控制PA 112，生成已调信号，以传输到目标120。通信器115可使用带内通信将多种数据传输到目标120。Tx控制器114也可检测反射波，并且可根据检测到的反射波对接收自目标120的信号进行解调。
Tx控制器114可使用各种技术生成用于带内通信的已调信号。例如，Tx控制器114可通过以下方式来生成已调信号：打开和关闭PA 112使用的切换脉冲信号、执行德尔塔-西格玛(delta-sigma)调制，或者使用所属领域的技术人员已知的任何其他调制技术。此外，Tx控制器114可生成具有预定包络的脉宽调制(PWM)信号。
Tx控制器114可基于源110的温度变化、目标120的电池状态、目标120接收到的电量变化和/或目标120的温度变化，确定将要传输到目标120的初始无线功率。
源110可进一步包括被配置成检测源110的温度变化的温度测量传感器(未示出)。源110可通过与目标120通信而从目标120接收与目标120的电池状态、目标120接收到的电量的变化和/或目标120的温度变化有关的信息。具体地，源110可基于从目标120接收到的信息，检测目标120的温度变化。
Tx控制器114可基于目标120的温度变化使用查找表(LUT)来调节提供到PA 112的电压。LUT可基于源110的温度变化，存储提供到PA 112的电压的电平。例如，当源110的温度上升时，Tx控制器114可通过控制可变SMPS 111来降低提供到PA 112的电压。
通信器115可使用单独的通信信道执行带外通信。通信器115可包括通信模块，例如，ZigBee模块、蓝牙模块或者所属领域的技术人员已知的任何其他通信模块，通信器115可使用通信模块，经由带外通信将数据140传输到目标120或从目标120接收数据。
源谐振器131将电磁能130传输到目标谐振器133。例如，源谐振器131可经由与目标谐振器133的磁耦合来将通信功率或充电功率传输到目标120。
源谐振器131可由超导材料制成。此外，尽管图1中未示出，但源谐振器131可置于制冷剂的容器中，以使得源谐振器131能够维持超导状态。过渡到气态的已加热制冷剂可由冷却器液化成液态。目标谐振器133也可由超导材料制成。在该实例中，目标谐振器133也可置于制冷剂的容器中，以使得目标谐振器133维持超导状态。
目标120包括匹配网络121、整流器122、DC/DC转换器123、通信器124以及接收(Rx)控制器125(例如，Rx控制逻辑)、电压检测器126和功率检测器127。
目标谐振器133从源谐振器131接收电磁能130。例如，目标谐振器133可经由与源谐振器131的磁耦合从源110接收通信功率或充电功率。此外，目标谐振器133可经由带内通信从源110接收数据。
目标谐振器133可基于源110的温度变化、目标120的电池状态、目标120接收到的电量的变化和/或目标120的温度变化，接收Tx控制器114确定的初始无线功率。
匹配网络121将从源110观察到的输入阻抗与从目标120的负载观察到的输出阻抗匹配。匹配网络121可被配置成具有至少一个电容器和至少一个电感器。
整流器122通过对从目标谐振器133接收到的AC电压进行整流，生成DC电压。
DC/DC转换器123基于负载需要的电压，调节从整流器122输出的DC电压的电平。作为实例，DC/DC转换器123可将从整流器122输出的DC电压的电平调节成3伏(V)到10V范围内的电平。
电压检测器126检测DC/DC转换器123的输入端子的电压，并且功率检测器127检测DC/DC转换器123的输出端子的电流和电压。输入端子的检测电压可用来计算接收自源110的功率的无线功率传输效率。输出端子的检测电流和检测电压可由Rx控制器125用来计算实际传输到负载的电量。源110的Tx控制器114可基于负载需要的电量和实际传输到负载的电量，计算需要由源110传输到目标120的电量。
如果Rx控制器125计算的由通信器124传输到源110的实际传输到负载的电量传输到源110，那么源110可计算需要被传输到目标120的电量。
Rx控制器125可执行带内通信，以使用谐振频率来传输和接收数据。在带内通信期间，Rx控制器125可通过检测目标谐振器133与整流器122之间的信号或者检测整流器122的输出信号，对接收到的信号进行解调。具体而言，Rx控制器125可使用带内通信对接收到的消息进行解调。
此外，Rx控制器125可使用匹配网络121来调节目标谐振器133的输入阻抗，以便对传输到源110的信号进行调制。例如，Rx控制器125可调节匹配单元，以增加目标谐振器133的输入阻抗，从而使得反射波被源110的Tx控制器114检测到。源110的Tx控制器114可根据是否检测到反射波，检测第一值，例如，二进制数“0”，或者第二值，例如，二进制数“1”。例如，当检测到反射波时，Tx控制器114可检测到“0”，并且当未检测到反射波时，Tx控制器114可检测到“1”。或者，当检测到反射波时，Tx控制器114可检测到“1”，并且当未检测到反射波时，Tx控制器114可检测到“0”。
目标120的通信器124可将响应消息传输到源110的通信器115。例如，响应消息可包括以下项中的任一个或任意组合：目标120的产品类型、目标120的制造商信息、目标120的型号名称、目标120的电池类型、目标120的充电方案、目标120的负载的阻抗值、目标120的目标谐振器133的特性信息、目标120使用的频带信息、目标120消耗的电量、目标120的识别符(ID)、目标120的产品版本信息、目标120的标准信息以及有关目标120的任何其他信息。
通信器124可使用单独的通信信道执行带外通信。例如，通信器124可包括通信模块，例如，ZigBee模块、蓝牙模块或者所属领域的技术人员已知的任何其他通信模块，通信器124可使用该通信模块采用带外通信将数据140传输到源110并且从中接收数据。
通信器124可从源110接收唤醒请求消息，并且功率检测器127可检测目标谐振器133接收到的电量。通信器124可将与目标谐振器133接收到的检测电量有关的信息传输到源110。例如，与目标谐振器133接收到的检测电量有关的信息可包括：整流器122的输入电压值和输入电流值、整流器122的输出电压值和输出电流值、DC/DC转换器123的输出电压值和输出电流值，以及有关检测到的目标谐振器133接收到的电量的任何其他信息。
在下文图2a到图4b的描述中，除非另有说明，否则术语“谐振器”可以指源谐振器和目标谐振器。图2a到图4b的谐振器可用作参考图1到图13描述的谐振器。
图2a和图2b示出馈电器中的磁场分布的实例。当功率通过单独的馈电器而被提供给谐振器时，馈电器和谐振器中都会产生磁场。源谐振器和目标谐振器各自可包括被配置有外部回路和内部回路的双回路结构。
图2a是示出无线功率传输器的结构的实例的视图，其中馈电器210和谐振器220不具有共同接地。参考图2a，当输入电流通过标记为“+”的端子流入到馈电器210而通过标记为“-”的端子流出馈电器210时，输入电流生成磁场230。馈电器210内部的磁场230的方向231进入图2a的平面，并且与馈电器210外部的磁场230的方向233相反，该方向离开图2a的平面。馈电器210生成的磁场230感应流入谐振器220中的电流。谐振器220中的感应电流的方向与馈电器210的输入电流的方向相反，如图2a中的箭头所示。
谐振器220中的感应电流生成磁场240。谐振器220生成的磁场240的方向在谐振器220内的所有位置上均相同，并且离开图2a的平面。因此，在馈电器210的内部由谐振器220生成的磁场240的方向241与在馈电器210的外部由谐振器220生成的磁场240的方向243相同。
因此，当馈电器210生成的磁场230和谐振器220生成的磁场240相结合时，总磁场强度在馈电器210的内部降低，而在馈电210的外部增加。因此，当功率经由图2a所示结构中的馈电器210而被提供给谐振器220时，总磁场强度在谐振器220在馈电器210内部的部分中降低，而在谐振器220在馈电器210外部的部分中增加。当谐振器220中的磁场分布不均匀时，由于输入阻抗频繁改变，因此，执行阻抗匹配可能比较困难。此外，由于无线功率传输可能在谐振器220中磁场较强的地方比较好而在谐振器220中磁场较弱的地方比较差，因此，平均无线功率传输效率可能降低。
图2b示出无线功率发射器的结构的实例，其中谐振器250和馈电器260具有共同接地。谐振器250包括电容器251。馈电器260经由端口261接收射频(RF)信号。当RF信号被输入到馈电器260时，馈电器260中生成输入电流。在馈电器260中流动的输入电流生成磁场，并且磁场在谐振器250中感应电流。此外，在谐振器250中流动的感应电流生成另一磁场。在此情况下，在馈电器260中流动的输入电流的方向与在谐振器250中流动的感应电流的方向相反。因此，由于输入电流生成的磁场的方向271与谐振器250和馈电器260之间的区域中的感应电流生成的磁场的方向273相同，因此，总磁场的强度在谐振器250与馈电器260之间的区域中增加。相反，由于输入电流生成的磁场的方向281与感应电流生成的磁场的方向283相反，因此，总磁场的强度在馈电器260的内部降低。因此，总磁场的强度在谐振器250的中心降低，而在谐振器250的外围附近增加。
通过调节馈电器260的内部区域，可调节输入阻抗。输入阻抗是指从馈电器260到谐振器250观察到的阻抗。当馈电器260的内部区域增加时，输入阻抗增加，而当馈电器260的内部区域减少时，输入阻抗减少。然而，如果磁场在谐振器250中随机分布而非均匀分布，那么输入阻抗可基于目标的位置而改变，即使馈电器260的内部区域已被调节，以将输入阻抗调节成匹配目标装置的具体位置的功率放大器的输出阻抗。因此，可能需要单独的匹配网络，以使输入阻抗与功率放大器的输出阻抗相匹配。例如，当输入阻抗增加时，可能需要单独的匹配网络，以使增加的输入阻抗与功率放大器的相对低输出阻抗相匹配。
图3a和图3b示出谐振器和馈电器的配置的实例。
参考图3a，谐振器310包括电容器311。馈电器320电连接到电容器311的两端。
图3b更详细地示出图3a的更多细节。谐振器310包括第一传输线(图3b中未用参考数字示出，但由图3b中的各种元件形成，如下文论述)、第一导线341、第二导线342以及至少一个电容器350。
电容器350串联插入在第一信号传导部分331与第二信号传导部分332之间，从而致使电场集中在电容器350中。一般来说，传输线包括设置在传输线的上部部分中的至少一根导线，以及设置在传输线的下部部分中的至少一根导线。电流可流过设置在传输线的上部部分中的至少一根导线，并且设置在传输线的下部部分中的至少一根导线可电接地。在此实例中，设置在图3b中的第一传输线的上部部分中的至少一根导线分成两部分，这两部分将被称为第一信号传导部分331和第二信号传导部分332，并且设置在图3b中的第一传输线的下部部分中的导线将被称为第一接地传导部分333。
如图3b所示，谐振器具有一般的二维(2D)结构。第一传输线包括第一传输线的上部部分中的第一信号传导部分331和第二信号传导部分332，以及第一传输线的下部部分中的第一接地传导部分333。第一信号传导部分331和第二信号传导部分332被设置成面向第一接地传导部分333。电流流过第一信号传导部分331和第二信号传导部分332。
此外，如图3b所示，第一信号传导部分331的一端连接到第一导线341，第一信号传导部分331的另一端连接到电容器350的一端，并且第一导线341的另一端连接到第一接地传导部分333的一端。第二信号传导部分332的一端连接到第二导线342的一端，第二信号传导部分332的另一端连接到电容器350的另一端，并且第二导线342的另一端连接到第一接地传导部分333的另一端。因此，第一信号传导部分331、第二信号传导部分332、第一接地传导部分333以及第一导线341和第二导线342连接到彼此，从而致使谐振器310具有电闭合回路结构。“回路结构”包括多边形结构、环形结构、矩形结构以及任何其他闭合的几何结构，即，周边没有任何开口的几何结构。措辞“具有回路结构”是指电闭合的结构。
电容器350插入在第一传输线的中间部分中。在图3b的实例中，电容器350插入在第一信号传导部分331与第二信号传导部分332之间。电容器350可以是集总元件电容器、分布元件电容器或者所属领域的技术人员已知的任何其他类型电容器。例如，分布元件电容器可包括Z字形导线以及设置在Z字形导线之间的具有高电容率的介电材料。
插入到第一传输线中的电容器350可致使谐振器310具有超材料的特性。超材料是具有自然界中未发现的电特性的材料，且因此，可具有人工设计的结构。然界中存在的所有材料均具有磁导率和电容率，并且多数材料具有正磁导率和正电容率。
右手定则可应用于电场、磁场以及坡印廷矢量(Poynting vector)，因此，对应的材料可被称为右手材料(RHM)。然而，基于超材料的电容率和超材料的磁导率标记，具有自然界中未发现的电容率和/或磁导率的超材料可被分类成ε负(ENG)材料、μ负(MNG)材料、双负(DNG)材料、负折射率(NRI)材料、左手(LH)材料以及所属领域的技术人员已知的任何其他超材料类别。
如果电容器350是集总元件电容器并且电容器350的电容被适当确定，那么谐振器310可具有超材料的特性。如果通过适当调节电容器350的电容而致使谐振器具有负磁导率，那么谐振器310也可被称为MNG谐振器。各种标准均可用于确定电容器350的电容。例如，各种标准可包括：使得谐振器310具有超材料特性的标准、使得谐振器310具有目标频率处的负磁导率的标准、使得谐振器310在目标频率处具有零阶谐振特性的标准，以及任何其他合适的标准。基于上述标准中的任一个或任意组合，电容器350的电容可被适当确定。
谐振器310(下文中称为MNG谐振器)可具有零阶谐振特性，即，具有传播常数为“0”时的谐振频率。当MNG谐振器具有零阶谐振特性时，谐振频率独立于MNG谐振器的物理尺寸。在不改变MNG谐振器的物理存储的情况下，通过改变电容器350的电容，可以改变MNG谐振器的谐振频率。
在近场中，电场集中在插入到第一传输线中的电容器350中，从而致使磁场在近场中变成主导。当电容器350是集总元件电容器时，MNG谐振器310具有相对高的品质因数(Q-factor)，从而提高无线功率传输效率。品质因数指示无线功率传输中的电阻损耗水平或者电抗与电阻之比。如所属领域的技术人员将理解，无线功率传输效率将随着品质因数增加而增加。
尽管图3b中未示出，但穿过MNG谐振器310的磁芯可用来增加无线功率传输距离。
参考图3b，馈电器320包括第二传输线(图3b中未用参考数字示出，但由图3b中的各种元件形成，如下文论述)、第三导线371、第四导线372、第五导线381以及第六导线382。
第二传输线包括第二传输线的上部部分中的第三信号传导部分361和第四信号传导部分362以及第二传输线的下部部分中的第二接地传导部分363。第三信号传导部分361和第四信号传导部分362被设置成面向第二接地传导部分363。电流流过第三信号传导部分361和第四信号传导部分362。
此外，如图3b所示，第三信号传导部分361的一端连接到第三导线371的一端，第三信号传导部分361的另一端连接到第五导线381的一端，并且第三导线371的另一端连接到第二接地传导部分363的一端。第四信号传导部分362的一端连接到第四导线372的一端，第四信号传导部分362的另一端连接到第六导线382的另一端，并且第四导线372的另一端连接到第二接地传导部分363的另一端。在第一信号传导部分331连接到电容器350的一端的地方或附近，第五导线381的另一端连接到第一信号传导部分331，并且在第二信号传导部分332连接到电容器350的另一端的地方或附近，第六导线382的另一端连接到第二信号传导部分332。因此，第五导线381和第六导线382与电容器350的两端并联连接。第五导线381和第六导线382用作输入端口，以接收RF信号作为输入。
因此，第三信号传导部分361、第四信号传导部分362、第二接地传导部分363、第三导线371、第四导线372、第五导线381、第六导线382以及谐振器310连接到彼此，从而致使谐振器310和馈电器320具有电闭合回路结构。术语“回路结构”包括多边形结构、环形结构、矩形结构以及任何其他闭合的几何结构，即，周边没有任何开口的几何结构。措辞“具有回路结构”是指电闭合的结构。
如果RF信号被输入到第五导线381或第六导线382，那么输入电流流过馈电器320和谐振器310，从而生成磁场，所述磁场在谐振器310中感应电流。在馈电器320中流动的输入电流的方向与流过谐振器310的感应电流的方向相同，从而致使总磁场的强度在馈电器310的中心增加，而在馈电器310的外围附近降低。
输入阻抗由谐振器310与馈电器320之间的区域面积确定。因此，可能不需要用来使输入阻抗与功率放大器的输出阻抗相匹配的单独匹配网络。然而，即使使用匹配网络，也可通过调节馈电器320的尺寸来调节输入阻抗，因此，可简化匹配网络的结构。匹配网络的简化结构降低了匹配网络的匹配损耗。
馈电器320的第二传输线、第三导线371、第四导线372、第五导线381以及第六导线382可具有与谐振器310相同的结构。例如，如果谐振器310具有回路结构，那么馈电器320也可具有回路结构。又例如，如果谐振器310具有环形结构，那么馈电器320也可具有环形结构。
图4a示出通过提供馈电器而在谐振器内产生的磁场分布的实例。图4a更简单地示出图3a和图3b的谐振器310和馈电器320，并且为了便于描述，图3b中的各种元件的名称将用在图4a的以下描述中，不带参考数字。
馈电操作可以是在无线功率传输中将功率提供给源谐振器的操作，或者在无线功率传输中将AC功率提供给整流器的操作。图4a示出在馈电器320中流动的输入电流的方向，以及在源谐振器310中流动的感应电流的方向。此外，图4a示出馈电器320的输入电流生成的磁场的方向，以及源谐振器310的感应电流生成的磁场的方向。
参考图4a，馈电器320的第五导线或第六导线可用作输入端口410。在图4a中，馈电器320的第六导线用作输入端口410。输入端口410接收RF信号作为输入。RF信号可从功率放大器输出。基于目标的功率需求，功率放大器可增加或减少RF信号的幅度。输入端口410接收到的RF信号在图4a中表示为在馈电器320中流动的输入电流。输入电流在馈电器320中以顺时针方向沿着馈电器320的传输线流动。馈电器320的第五导线和第六导线电连接到谐振器310。具体而言，馈电器320的第五导线连接到谐振器310的第一信号传导部分，并且馈电器320的第六导线连接到谐振器310的第二信号传导部分。因此，输入电流在谐振器310和馈电器320中流动。输入电流在谐振器310中以逆时针方向沿着谐振器310的第一传输线流动。在谐振器310流动的输入电流生成磁场，而磁流在谐振器310中感应电流。感应电流在谐振器310中以顺时针方向沿着谐振器310的第一传输线流动。谐振器310中的感应电流将能量提供给谐振器310的电容器，并且也生成磁场。在此实例中，在馈电器320和谐振器310中流动的输入电流由图4a中带箭头的实线表示，而在谐振器310中流动的感应电流由图4a中带箭头的虚线表示。
电流生成的磁场的方向基于右手定则而确定。如图4a所示，在馈电器320的内部，在馈电器320中流动的输入电流生成的磁场的方向421与在谐振器310中流动的感应电流生成的磁场的方向423相同。因此，在馈电器320的内部，总磁场的强度增加。
相反，如图4a所示，在馈电器320与谐振器310之间的区域中，在馈电器320中流动的输入电流生成的磁场的方向433与在源谐振器310中流动的感应电流生成的磁场的方向431相反，如图4a所示。因此，在馈电器320与谐振器310之间的区域中，总磁场的强度降低。
通常，在具有回路结构的谐振器中，磁场强度在谐振器的中心降低，而在谐振器的外围附近增加。然而，参考图4a，由于馈电器320电连接到谐振器310的电容器的两端，因此，谐振器310中的感应电流的方向与馈电器320中的输入电流的方向相同。由于谐振器310中的感应电流的方向与馈电器320中的输入电流的方向相同，因此，总磁场的强度在馈电器320的内部增加，而在馈电器320的外部降低。因此，由于馈电器320的影响，总磁场的强度在具有回路结构的谐振器的中心增加，而在谐振器的外围附近降低，从而补偿了具有回路结构的谐振器的一般特性，即，磁场强度在谐振器的中心降低，而在谐振器的外围附近增加。因此，总磁场的强度可在谐振器310的内部保持一致。
将功率从源谐振器传输到目标谐振器的无线功率传输效率与源谐振器中生成的总磁场的强度成正比。因此，当总磁场的强度在谐振器的内部增加时，无线功率传输效率也提高。
图4b示出馈电器和谐振器的等效电路的实例。参考图4b，馈电器440和谐振器450可由图4b中的等效电路表示。馈电器440被表示为具有电感Lf的电感器，并且谐振器450被表示为具有电感L的电感器、具有电容C的电容器以及具有电阻R的电阻器的串联连接，所述电感L通过互感M耦合到馈电器440的电感Lf。在从馈电器440到谐振器450的方向上观察到的输入阻抗Zin的实例可用以下等式1来表示。
在等式1中，M表示馈电器440与谐振器450之间的互感，ω表示馈电器440与谐振器450之间的谐振频率，且Z表示在从谐振器450到目标的方向上观察到的阻抗。如可从等式1中看出，输入阻抗Zin与互感M的平方成正比。因此，可以通过调节M，调节输入阻抗Zin。互感M取决于馈电器440与谐振器450之间的区域面积。可以通过调节馈电器440的尺寸调节馈电器440与谐振器450之间的区域面积，从而调节互感M和输入阻抗Zin。由于通过调节馈电器440的尺寸可以调节输入阻抗Zin，因此，可能无需使用单独的匹配网络来与功率放大器的输出阻抗进行阻抗匹配。
在无线功率接收器中包括的目标谐振器和馈电器中，磁场可如图4a所示分布。例如，目标谐振器可经由磁耦合而从源谐振器接收无线功率。接收到的无线功率在目标谐振器中感应电流。目标谐振器中的感应电流生成磁场，从而在馈电器中感应电流。如果目标谐振器连接到馈电器，如图4a所示，那么在目标谐振器中流动的感应电流的方向将与在馈电器中流动的感应电流的方向相同。因此，由于上文结合图4a论述的原因，总磁场的强度将在馈电器的内部增加，而将在馈电器与目标谐振器之间的区域中降低。
自动配置PTU的网络的方法
下文中，为便于描述且为简洁起见，“源”、“无线功率发射器”、“Tx”以及“功率传输单元(PTU)”可被称为“PTU”。此外，“目标”、“无线功率接收器”、“Rx”以及“功率接收单元(PRU)”可被称为“PRU”。操作在主模式中的PTU可被称为“主装置”，而操作在从模式中的PT可被称为“从装置”。
主装置可联网到至少一个从装置。联网是指对网络进行配置以在装置之间传输和/或接收数据。在网络中，主装置可以是从装置的控制器。从装置可受到主装置的控制。从装置可与主装置的跳的顺序和时间同步。因此，由于多个其他从装置可基于主装置的控制而在相应的预定时间段内传输和/或接收数据，因此网络中存在的多个其他从装置之间不能出现冲突或重叠。
图5示出自动配置PTU的网络的方法的实例。
参考图5，在510中，自动配置PTU的网络的方法包括确定存在操作在主模式中的邻近PTU。邻近PTU是存在于PTU附近的PTU。可能有多个邻近PTU。PTU的操作模式包括主模式和从模式。
当功率被提供给PTU时，PTU搜索邻近主装置的存在。例如，PTU可使用带外通信来传输或接收搜索信号，以搜索邻近主装置的存在。搜索信号可包括广告信号或查询信号。
在一个实例中，当功率被提供给PTU时，PTU可在主模式中执行初始操作，并且可将搜索信号传输到邻近PTU。PTU可周期性广播搜索信号。当从邻近PTU接收到响应于搜索信号的响应信号时，PTU确定存在邻近主装置。当未从邻近PTU接收到响应于搜索信号的响应信号时，PTU确定不存在邻近主装置。
在另一实例中，当功率被提供给PTU时，PTU可在从模式中执行初始操作，并且可从邻近PTU接收搜索信号。当接收到搜索信号时，PTU确定存在邻近主装置。当未接收到搜索信号时，PTU确定不存在邻近主装置。
在520中，自动配置PTU的网络的方法包括基于510中的确定结果来确定PTU的操作模式。在520中，当PTU在510中确定存在邻近主装置时，PTU便将PTU的操作模式设置为从模式。因此，PTU可作为主装置的从装置操作。此外，当PTU在510中确定不存在邻近主装置时，通过将PTU的操作模式设置为主模式，PTU可作为主装置操作。
在530中，自动配置PTU的网络的方法包括基于520中确定的PTU的操作模式来建立PTU与邻近PTU之间的网络。通过在530中配置PTU之间的网络，可有效执行通信信道控制、多充电干扰、信息管理、客户管理或支付服务，并且可防止交叉连接。本文中所用的交叉连接是指因PTU集中在小区域的情况而发生的通信连接错误。
在530中，当PTU的操作模式是主模式时，PTU周期性地监视邻近从装置的存在。当检测到邻近从装置时，PTU将连接请求信号传输到检测到的邻近从装置。连接请求信号可包括连接请求信号或寻呼信号。当从邻近从装置接收到响应于连接请求信号的响应信号时，PTU联网到邻近从装置。因此，PTU可以是邻近从装置的控制器。
当PTU的操作模式是从模式时，PTU可从主装置接收连接请求信号。通过传输响应于连接请求信号的响应信号，PTU对连接请求信号的接收作出响应，并且联网到主装置。
此外，自动配置PTU的网络的方法可包括为PTU和邻近PTU中的一个或两个设置索引。索引是指用于给从装置编号的指示。当PTU的操作模式是主模式时，主装置可将与索引有关的信息传输到邻近从装置。当有多个邻近从装置时，PTU可基于多个邻近从装置联网到PTU的顺序来生成与索引有关的信息。在该实例中，与多个邻近从装置的索引有关的信息可被多个邻近从装置以及联网到多个邻近从装置的PTU共享。在一个实例中，当第一从装置联网到PTU，且随后第二从装置联网到PTU时，PTU可将与第一从装置的索引有关的信息设置为“1”而将与第二从装置的索引有关的信息设置为“2”。
当PTU的操作模式是从模式时，PTU可从主装置接收与索引有关的信息，并且基于与索引有关的信息来设置PTU的索引。与PTU的索引有关的信息可被PTU以及连接到另一从装置的PTU共享。
当PTU的操作模式是从模式并且联网到PTU的主装置被关闭或移除时，PTU可将PTU的索引与多个邻近从装置的索引进行比较。当PTU的索引高于多个邻近从装置的索引时，PTU可将PTU的操作模式设置为主模式。当PTU变成主装置时，PTU可联网到从装置并且成为从装置的控制器。
此外，自动配置PTU的网络的方法可包括当PTU的操作模式是主模式时搜索主机。主机可以是能够配置网络的任何装置，例如，膝上型计算机、个人计算机(PC)或服务器。在一个实例中，PTU可存储与即将联网到PTU的主机有关的信息。例如，当PTU执行支付服务时，PTU可存储与用于执行支付服务的主机有关的信息，并且在多个主机中搜索用于执行支付服务的主机。当主机被找到后，PTU可联网到找到的主机。PTU可与找到的主机执行有线通信或无线通信，从而使得PTU能够将数据传输给找到的主机和/或从中接收数据。具体而言，PTU可传输和/或接收与主机和服务有关的数据，以提供服务，例如，支付管理、客户管理、信息管理以及任何其他所需的服务。在一个实例中，主机可以或可不作为PTU的主装置操作。此外，至少一个主装置可联网到单个主机。
在另一实例中，当存在联网到主机的操作在主模式中的邻近PTU时，PTU可将PTU的操作模式改变为从模式，以便联网到操作在主模式中的邻近PTU。PTU可受到操作在主模式中的邻近PTU的控制，并且经由操作在主模式中的邻近PTU而将数据传输到主机和/或从中接收数据。
图6a到图6e示出自动配置PTU的网络的方法的实例。
参考图6a和图6b，图6a中示出微微网(piconet)，并且图6b中示出分散网(scatternet)。本文中所用的微微网是至少一个从装置连接到单个主装置的网络，并且分散网是多个微微网相互连接的网络。
在图6a中，主装置610联网到多个从装置611到615。在微微网中，主装置610是多个从装置611到615的控制器，并且多个从装置611到615与主装置610的跳的顺序和时间同步。
多个从装置611到615中的每个可连接到PRU，以将功率提供给PRU，并且将数据传输到PRU和/或从中接收数据。此外，尽管图中未示出，但PRU可连接到主装置610。主装置610和多个从装置611到615中的任一个均可连接到多个的PRU。
在图6b中，多个微微网641到643相互连接，以配置分散网。第一微微网641包括主装置621和多个从装置631到633，第二微微网642包括主装置622和多个从装置633到635，并且第三微微网643包括主装置623和多个从装置636和637。在图6b的实例中，从装置633包括在第一微微网641和第二微微网642中。具体而言，从装置633可受到主装置621和主装置622的控制，或者基于预定规则而受到主装置621和主装置622中的任一个的控制。
参考图6c，主装置651联网到多个从装置652和653。主装置651可搜索主机650。在一个实例中，主装置651可包括与可能联网到主装置651的主机有关的信息，并且在多个主机中搜索可能联网到主装置651的主机。当主装置651找到主机650时，主装置651可联网到主机650。因此，主装置651可将数据传输到主机650和/或从中接收数据。
主装置655也可搜索主机650。在此实例中，存在已经联网到主机650的主装置654。在该实例中，主装置655可将其操作模式改变为从模式，以便联网到主装置654。作为主装置655并且已将操作模式改变为从模式的PTU可受到主装置654的控制，并且经由主装置654而将数据传输到主机650和/或从中接收数据。
参考图6d，当功率被提供给第二PTU 662时，第二PTU 662以主模式执行初始操作。在一个实例中，第二PTU 662通过从主装置接收到的唤醒功率而被提供功率。第二PTU 662将搜索信号671传输或广播到第一PTU 661。搜索信号671可以是广告信号。在一个实例中，第二PTU 662可连续传输或广播搜索信号671，直到从主装置接收到连接请求信号为止。响应于接收到搜索信号671，第一PTU 661将响应于搜索信号671的响应信号672传输到第二PTU 662。响应信号672可以是连接请求信号。当从第一PTU 661接收到响应信号672时，第二PTU 662确定第一PTU 661是主装置，并且将第二PTU 662的操作模式设置为从模式。操作在从模式中的第二PTU 662将静态参数673传输到第一PTU 661，并且响应于该传输，第一PTU661将静态参数674传输到第二PTU 662。静态参数可包括以下项中的任一个或任意组合：与PTU的功率有关的信息(PTU功率)、与PTU的最大源阻抗有关的信息(PTU最大源阻抗)、与PTU的最大负载电阻有关的信息(PTU最大负载电阻)、与PTU标识(ID)有关的信息(PTU ID)、与PTU类别有关的信息(PTU类别)、与PTU的硬件版本有关的信息(硬件版本)、与PTU的固件版本有关的信息(固件版本)、与PTU的协议版本有关的信息(协议版本)，以及与PTU支持的PRU的最大数量有关的信息(支持的装置数量)。经由静态参数673和674的交换，第一PTU 661可作为主装置操作，而第二PTU 662可作为从装置操作。
参考图6e，当功率被提供给第二PTU 682时，第二PTU 682从邻近第一PTU 681接收搜索信号691。在该实例中，第二PTU 682作为从装置执行初始操作。搜索信号691可以是查询信号。当接收到的搜索信号691不存在时，第二PTU 682确定邻近主装置不存在。当接收到来自第一PTU 681的搜索信号691时，第二PTU 682向第一PTU681传输响应于搜索信号691的响应信号692。响应信号692可包括有关第二PTU 682的信息。响应于接收到响应信号692，第一PTU 681将连接请求信号693传输到第二PTU 682，并且第二PTU 682向第一PTU 681传输响应于连接请求信号693的响应信号694。连接请求信号693可以是寻呼信号。当有关第二PTU 682的信息满足预定条件时，第一PTU 681联网到第二PTU 682，如695所示。因此，作为主装置操作的第一PTU 681可以是作为从装置操作的第二PTU 682的控制器，并且传输和/或接收数据。
随机配置PTU的网络的方法
图7示出随机配置PTU的网络的方法的实例。
参考图7，在710中，随机配置PTU的网络的方法包括搜索操作在主模式中的主机。本文中所用的主机可以是能够配置网络的任何装置，例如，膝上型计算机、PC或服务器。PTU可与找到的主机执行有线通信或无线通信。在一个实例中，PTU将搜索信号传输到装置，以用于与PTU执行有线通信或无线通信，并且将响应于搜索信号的装置识别为主机。
在720中，随机配置PTU的网络的方法包括通过将PTU的操作模式设置为从模式来将PTU联网到找到的主机。在720中，主机作为主装置操作。因此，PTU作为从装置操作，以便联网到主机。当PTU联网到主机时，PTU可与主机的跳的顺序和时间同步。此外，PTU可受到主机的控制，并且有关PTU的信息可被传输到主机。
在一个实例中，主机可控制操作在主模式中的邻近PTU。PTU可搜索操作在主模式中的邻近PTU。例如，PTU可将搜索信号传输到邻近PTU或者接收搜索信号，以便搜索操作在主模式中的邻近PTU。当找到操作在主模式中的邻近PTU时，PTU作为在主机与找到的邻近PTU之间的中继器操作，以使得找到的邻近PTU能够相对于主机操作在从模式中。具体而言，主机可将用于找到的邻近PTU的控制信号传输到PTU，并且PTU可将接收到的控制信号传输到邻近PTU。因此，主机可以是找到的邻近PTU的控制器。
图8a和图8b示出随机配置PTU的网络的方法的实例。
参考图8a，主机810联网到多个PTU 821到823。主机810和多个PTU 821到823可执行有线通信或无线通信。主机810作为主装置操作，而多个PTU 821到823各自作为从装置操作。主机810可将同步信号传输到多个PTU 821到823，从而使得多个PTU 821到823与主机810的跳的顺序和时间同步。此外，主机810和多个PTU 821到823可彼此交换数据，并且多个PTU 821到823可彼此共享数据。
参考图8b，主机830联网到PTU 840。PTU 850是并未联网到主机830的主装置。PTU840搜索PTU 850，从主机830接收控制信号并且将控制信号中继给PTU 850。因此，PTU 850可相对于主机830操作在从模式中，并且可受到主机830的控制。
使用接收信号强度指示符(RSSI)配置PTU的网络的方法
图9示出使用RSSI配置PTU的网络的方法的实例。
参考图9，在910中，使用RSSI配置PTU的网络的方法包括搜索操作在从模式中的PTU。在910中，PTU操作在主模式中，并且使用带外通信将搜索信号传输或广播到邻近PTU。当从接收到搜索信号的邻近PTU接收到响应于搜索信号的响应信号时，PTU确定邻近PTU操作在从模式中。PTU可连续监视操作在从模式中的PTU的存在。
此外，在920中，使用RSSI配置PTU的网络的方法包括从操作在主模式中的邻近PTU接收RSSI。从装置可测量相对于主装置PTU的RSSI，并且将测量的RSSI传输到主装置PTU。连接到从装置的PTU和另一从装置可共享从装置的RSSI。
此外，在930中，使用RSSI配置PTU的网络的方法包括：将从操作在从模式中的邻近PTU接收到的RSSI与预定参考值相比较，以及确定操作在从模式中的邻近PTU是否被批准联网到PTU以防止交叉连接。
PTU与操作在从模式中的邻近PTU之间的距离越近，则RSSI越大。PTU与操作在从模式中的邻近PTU之间的距离越远，则RSSI越小。
在930中，大于预定参考值的RSSI表明PTU与操作在从模式中的邻近PTU之间的距离足够接近，能配置网络。因此，当RSSI大于预定参考值时，PTU批准操作在从模式中的邻近PTU与PTU之间的联网。
相反，小于预定参考值的RSSI表明PTU与操作在从模式中的邻近PTU之间的距离太远，无法配置网络。因此，当RSSI小于预定参考值时，PTU不批准操作在从模式中的邻近PTU与PTU之间的联网。
图10示出使用RSSI的PTU的网络配置的方法的实例。
参考图10，主装置1010联网到与主装置1010存在于同一单元中的多个从装置，并且主装置1020联网到与主装置1020存在于同一单元中的多个从装置。第一区域1040和第二区域1050可分别包括整个单元或其部分。第一区域1040和第二区域1050的边界可由预定参考值设定。存在于第一区域1040和第二区域1050中的从装置的RSSI可大于预定参考值，并且存在于第一区域1040和第二区域1050的外部的从装置的RSSI可小于预定参考值。
由于从装置1011和从装置1012分别存在于第一区域1040和第二区域1050中，因此，从装置1011和从装置1012的RSSI大于预定参考值。因此，主装置1010和主装置1020可分别联网到从装置1011和从装置1012。相反，由于从装置1031存在于第一区域1040和第二区域1050的外部，因此，从装置1031的RSSI小于预定参考值。因此，从装置1031可能不联网到主装置1010或主装置1020。
使用唤醒功率配置PTU的网络的方法
图11示出使用唤醒功率配置PTU的网络的方法的实例。
参考图11，在1110中，使用唤醒功率配置PTU的网络的方法包括从邻近PTU接收唤醒功率。唤醒功率可包括信标信号。在1110中，PTU使用唤醒功率来激活通信和控制功能。在一个实例中，PTU可从多个邻近PTU接收唤醒功率。
在1120中，使用唤醒功率配置PTU的网络的方法包括当接收到的唤醒功率满足预定参考值时，通过将PTU的操作模式设置为从模式，将PTU联网到邻近PTU，以防止交叉连接。当接收到的唤醒功率满足预定参考值时，邻近PTU的操作模式可以是主模式。在该实例中，预定参考值可包括预定大小和预定周期中的一个或两个。PTU可使用与邻近PTU的磁场耦合来传输和/或接收唤醒功率。磁场耦合随着PTU与邻近PTU之间的距离增加而减小，并且PTU接收到的唤醒功率的大小随着磁场耦合减小而增加，因而唤醒功率的周期可变化。因此，PTU可将接收到的唤醒功率与预定参考值相比较，并且确定邻近PTU是否设置在适合磁场耦合的距离处。
当接收到的唤醒功率没有满足预定参考值时，PTU确定邻近PTU设置在不适合磁场耦合的距离处。因此，PTU不与邻近PTU执行联网。
在一个实例中，PTU可使用带外通信将与唤醒功率的变化有关的信息传输到邻近PTU。与唤醒功率的变化有关的信息可包括与唤醒功率的周期有关的信息和与唤醒功率的大小有关的信息中的一个或两个。基于接收到的与唤醒功率变化有关的信息，邻近PTU可调节提供给邻近PTU的谐振器的电流大小或周期，以生成唤醒功率。因此，邻近PTU可将与唤醒功率变化有关的信息所对应的唤醒功率传输到PTU。
当邻近PTU设置在适合磁场耦合的距离处时，PTU可从邻近PTU接收与唤醒功率的变化有关的信息所对应的唤醒功率。作为响应，PTU可将邻近PTU识别为主装置、将PTU的操作模式设置为从模式，并且将PTU联网到被识别为主装置的邻近PTU。
当邻近PTU设置在不适合磁场耦合的距离处时，PTU可从邻近PTU接收与唤醒功率的变化有关的信息不对应的唤醒功率。因此，PTU不能将邻近PTU识别为主装置，并且不能执行与邻近PTU的联网。
图12示出使用唤醒功率配置PTU的网络的方法。
参考图12，PTU 1210设置在适合与邻近PTU 1220进行磁场耦合的距离处，但设置在不适合与邻近PTU 1230进行磁场耦合的距离处。
在一个实例中，PTU 1210经由谐振器1211从谐振器1221和谐振器1231接收唤醒功率。PTU 1210确定唤醒功率是否满足预定参考值，例如，预定大小或预定周期。从谐振器1221接收到的唤醒功率满足预定参考值。作为响应，PTU 1210将邻近PTU 1220识别为主装置，将PTU 1210的操作模式设置为从模式，并且将PTU 1210联网到邻近PTU 1220。由于邻近PTU 1230设置在不适合磁场耦合的距离处，因此，从谐振器1231接收到的唤醒功率并不满足预定参考值。因此，PTU 1210并不将邻近PTU 1230识别为主装置，而且不执行与邻近PTU1230的联网。
在另一实例中，PTU 1210使用带外通信将与唤醒功率变化有关的信息传输到控制和通信单元1222以及控制和通信单元1232。邻近PTU 1220调节提供给谐振器1221的电流ITx_coil 1223的大小或周期，并且将与唤醒功率变化有关的信息所对应的唤醒功率传输到PTU1210。因此，PTU 1210将邻近PTU 1220识别为主装置，将PTU 1210的操作模式设置为从模式，并且将PTU 1210联网到邻近PTU 1220。
由于邻近PTU 1230设置在不适合与PTU 1210进行磁场耦合的距离处，因此，PTU1210没有从邻近PTU 1230接收与唤醒功率的变化有关的信息所对应的唤醒功率。因此，PTU1210并不将邻近PTU1230识别为主装置，而且不执行与邻近PTU 1230的联网。
PTU的配置
图13示出PTU的配置。
参考图13，PTU 1300包括谐振器1310、匹配电路1320、功率放大器1330、电源1340、检测器1350以及控制和通信单元1360。
谐振器1310与PTU或PRU的谐振器执行磁场耦合。此外，谐振器1310可传输或接收唤醒功率。
匹配电路1320补偿与PTU的阻抗失配或与PRU的阻抗失配，以在控制和通信单元1360的控制下实现最佳匹配。
，功率放大器1330通过在控制和通信单元1360的控制下将具有预定电平的直流(DC)电压转换成交流(AC)电压，生成功率。
电源1340在控制和通信单元1360的控制下，将功率提供给功率放大器1330。
检测器1350检测流到谐振器1310的电流和电压，并且将与检测到的电流和电压有关的信息传输到控制和通信单元1360。
控制和通信单元1360可确定操作在主模式中的邻近PTU的存在，基于确定结果来确定PTU的操作模式，并且基于确定的操作模式来设置PTU与邻近PTU之间的网络。此外，控制和通信单元1360可搜索操作在主模式中的主机，将PTU的操作模式设置为从模式，并且将PTU连接到找到的主机。此外，控制和通信单元1360可检测操作在从模式中的邻近PTU，从操作在从模式中的邻近PTU接收RSSI，将RSSI与预定参考值进行比较，并且确定PTU到操作在从模式中的邻近PTU的联网是否被批准。此外，当接收到的唤醒功率满足预定参考值时，控制和通信单元1360可通过将PTU的操作模式设置为从模式，将PTU联网到邻近PTU。
由于结合图1到图12的描述也适用于图13的PTU，因此，为简洁起见，有关图13的PTU的详细描述将被省略。
上述图1中的Tx控制器114、通信器115和124以及Rx控制器125、图12中的控制和通信单元1212、1222和1232，以及图13中的控制和通信单元1360可使用一个或多个硬件组件、一个或多个软件组件或者一个或多个硬件组件和一个或多个软件组件的组合来实施。
例如，硬件组件可以是物理执行一个或多个操作的物理装置，但不限于此。硬件组件的实例包括电阻器、电容器、电感器、电源、频率发生器、运算放大器、功率放大器、低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、模数转换器、数模转换器以及处理装置。
例如，软件组件可由受软件或指令控制以执行一个或多个操作的处理装置来实施，但不限于此。计算机、控制器或其他控制装置可致使处理装置运行软件或执行指令。一个软件组件可由一个处理装置实施，或两个或多个软件组件可由一个处理装置实施，或者一个软件组件可由两个或多个处理装置实施，或两个或多个软件组件可由两个或多个处理装置实施。
处理装置可使用一个或多个通用或专用计算机实施，例如，处理器、控制器以及算术逻辑单元、数字信号处理器、微型计算机、现场可编程阵列、可编程逻辑单元、微处理器，或者能够运行软件或执行指令的任何其他装置。处理装置可运行操作系统(OS)，并且可运行在OS下操作的一个或多个软件应用。在运行软件或执行指令时，处理装置可访问、存储、操作、处理和创建数据。为简洁起见，描述内容可使用单个术语“处理装置”，但所属领域的技术人员将理解，处理装置可包括多个处理元件和多种类型的处理元件。例如，处理装置可包括一个或多个处理器，或者一个或多个处理器和一个或多个控制器。此外，可能有不同处理配置，例如，并行处理器或多核处理器。
被配置成实施软件组件以执行操作A的处理装置可包括经编程以运行软件或执行指令来控制处理器执行操作A的处理器。此外，被配置成实施软件组件以执行操作A、操作B和操作C的处理装置可具有各种配置，例如，被配置成实施软件组件以执行操作A、B和C的处理器；被配置成实施软件组件以执行操作A的第一处理器；以及被配置成实施软件组件以执行操作B和C的第二处理器；被配置成实施软件组件以执行操作A和B的第一处理器，以及被配置成实施软件组件以执行操作C的第二处理器；被配置成实施软件组件以执行操作A的第一处理器、被配置成实施软件组件以执行操作B的第二处理器，以及被配置成实施软件组件以执行操作C的第三处理器；被配置成实施软件组件以执行操作A、B和C的第一处理器；以及被配置成实施软件组件以执行操作A、B和C的第二处理器，或者各自实施操作A、B和C中的一个或多个处理器的任何其他配置。尽管这些实例参考三个操作A、B、C，但可实施的操作数量并不限于三个，而可以是实现所需结果或执行所需任务需要的任何其他数量的操作。
用于控制处理装置来实施软件组件的软件或指令可包括计算机程序、代码段、指令或其一些组合，以用于独立或共同指示或配置处理装置来执行一个或多个所需的操作。软件或指令可包括可由处理装置直接执行的机器代码，例如，编译程序生成的机器代码，和/或可由处理装置使用解译程序执行的更高级的代码。软件或指令以及任何相关数据、数据文件和数据结构可永久或临时体现于任何类型的机器、组件、物理或虚拟设备、计算机存储介质或装置，或者能够将指令或数据提供给处理装置或由处理装置解译的传播信号波。软件或指令以及任何相关数据、数据文件和数据结构也可分布在网络耦合的计算机系统中，从而使得软件或指令以及任何相关数据、数据文件和数据结构以分布的方式存储和执行。
例如，软件或指令以及任何相关数据、数据文件和数据结构可记录、存储或固定在一个或多个非瞬时计算机可读存储介质中。非瞬时计算机可读存储介质可以是能够存储软件或指令以及任何相关数据、数据文件和数据结构的任何数据存储装置，从而使得它们可被计算机系统或处理装置读取。非瞬时计算机可读存储介质的实例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-R LTH、BD-RE、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态硬盘，或者所属领域的技术人员已知的任何其他类型的非瞬时计算机可读存储介质。
基于本文提供的附图及其对应描述，实例相关领域的技术人员可易于创建用于实施本文揭示的实例的功能性程序、代码和代码段。
尽管本发明包括具体实例，但所属领域的技术人员将明白，在不脱离权利要求书及其等效物的精神和范围的情况下，可对这些实例的形式和细节进行各种变化。如果按不同的顺序执行所述技术，和/或如果所述系统、结构、装置或电路中的组件按不同方式组合和/或用其他组件或其等效物进行替换或补充，那么可实现适当的结果。因此，本发明的范围并不由具体实施方式界定，而是由权利要求书及其等效物界定，并且所附权利要求书及其等效物范围内的所有变化都应视作涵盖在本发明中。

Claims (24)

1.一种配置功率传输单元PTU的网络的方法，所述方法包括：
确定邻近PTU是否操作在主模式中；
基于所述确定的结果来确定PTU的操作模式；
基于所述PTU的操作模式来设置在所述PTU与所述邻近PTU之间的网络，以在所述PTU和所述邻近PTU之间传输和/或接收数据；
当所述邻近PTU以从模式操作并且所述PTU的操作模式是主模式时，设置用于所述PTU和所述邻近PTU中的一个或两个的索引，其中所述索引是指用于给所述邻近PTU编号的指示；以及
将关于所述索引的信息发送至所述邻近PTU。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述邻近PTU是否操作在所述主模式中包括：
将搜索信号传输到所述邻近PTU；以及
响应于从所述邻近PTU接收到响应于所述搜索信号的响应信号，确定所述邻近PTU操作在所述主模式中。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述邻近PTU是否操作在所述主模式中包括：
确定是否从所述邻近PTU接收到搜索信号；以及
响应于未从所述邻近PTU接收到所述搜索信号，确定所述邻近PTU未操作在所述主模式中。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述确定的结果来确定所述PTU的操作模式包括：
响应于所述确定的结果是所述邻近PTU操作在所述主模式中，将所述PTU的操作模式设置为从模式；以及
响应于所述确定的结果是所述邻近PTU未操作在所述主模式中，将所述PTU的操作模式设置为主模式。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述邻近PTU是否操作在所述主模式中的结果是所述邻近PTU操作在从模式中；并且
基于所述PTU的操作模式来设置在所述PTU与所述邻近PTU之间的网络包括：
响应于所述PTU的操作模式是主模式，将连接请求信号传输到操作在所述从模式中的所述邻近PTU；以及
响应于从操作在所述从模式中的所述邻近PTU接收到响应于所述连接请求信号的响应信号，将所述PTU联网到操作在所述从模式中的所述邻近PTU。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述邻近PTU是否操作在所述主模式中的结果是所述邻近PTU操作在所述主模式中；并且
基于所述PTU的操作模式来设置在所述PTU与所述邻近PTU之间的网络包括：
响应于所述PTU的操作模式是从模式，从操作在所述主模式中的所述邻近PTU接收连接请求信号；以及
将响应于所述连接请求信号的响应信号传输到操作在所述主模式中的所述邻近PTU。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述邻近PTU是否操作在所述主模式中的结果是所述邻近PTU操作在所述主模式中；并且
设置用于所述PTU和所述邻近PTU中的一个或两个的索引包括：
响应于所述PTU的操作模式是从模式，从操作在所述主模式中的所述邻近PTU接收与索引有关的信息；以及
基于与索引的有关信息来设置所述PTU的所述索引。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述邻近PTU是联网到所述PTU的多个邻近PTU中的一个；并且
将与索引有关的信息传输到操作在所述从模式中的所述邻近PTU包括：基于所述多个邻近PTU联网到所述PTU的顺序来生成与索引有关的信息。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述邻近PTU是否操作在所述主模式中的结果是所述邻近PTU操作在所述主模式中；
另外存在操作在从模式中的邻近节点；并且
所述方法进一步包括：
响应于操作在所述主模式中的邻近PTU被移除，将所述PTU的索引与操作在所述从模式中的邻近PTU的索引进行比较；以及
响应于所述PTU的索引比操作在所述从模式中的邻近PTU的索引高，将所述PTU的操作模式设置为所述主模式。
10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
响应于所述PTU的操作模式是主模式，搜索主机；以及
将所述PTU联网到在所述搜索中找到的主机。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，将所述PTU联网到在所述搜索中找到的所述主机包括：当出现联网到所述主机的、操作在所述主模式中的所述邻近PTU时，通过将所述PTU的操作模式设置为从模式而将所述PTU联网到操作在所述主模式中的所述邻近PTU。
12.一种配置功率传输单元PTU的网络的方法，所述方法包括：
搜索操作在主模式中的主机；
响应于在所述搜索中找到操作在所述主模式中的主机，通过将PTU的操作模式设置为从模式，设置所述PTU与在所述搜索中找到的操作在所述主模式中的主机之间的网络，以在所述PTU和在所述搜索中找到的操作在所述主模式中的主机之间传输和/或接收数据；
搜索操作在所述主模式中的邻近PTU；以及
将所述PTU设置成作为在所述主机与在所述搜索中找到的操作在所述主模式中的邻近PTU之间的中继器来操作，以使得在所述搜索中找到的操作在所述主模式中的邻近PTU能够相对于所述主机操作在从模式中，
其中，当所述邻近PTU以从模式操作并且所述PTU的操作模式是主模式时，所述主机设置用于所述PTU和所述邻近PTU中的一个或两个的索引，并将关于所述索引的信息发送至所述邻近PTU，其中所述索引是指用于给所述邻近PTU编号的指示。
13.一种配置功率传输单元PTU的网络的方法，所述方法包括：
搜索操作在从模式中的邻近PTU；
从在所述搜索中找到的操作在所述从模式中的邻近PTU接收接收信号强度指示符RSSI；以及
基于所述RSSI与预定参考值的比较结果，设置PTU与在所述搜索中找到的操作在所述从模式中的邻近PTU之间的网络，以确定在所述搜索中找到的操作在所述从模式中的邻近PTU是否被批准联网到所述PTU，
当所述PTU的操作模式是主模式时，设置用于所述PTU和所述邻近PTU中的一个或两个的索引，其中所述索引是指用于给所述邻近PTU编号的指示；以及
将关于所述索引的信息发送至所述邻近PTU。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，确定在所述搜索中找到的操作在所述从模式中的邻近PTU是否被批准联网到所述PTU包括：
响应于所述RSSI大于所述预定参考值，批准在所述PTU与在所述搜索中找到的操作在所述从模式中的邻近PTU之间的联网；以及
响应于所述RSSI小于所述预定参考值，不批准在所述PTU与在所述搜索中找到的操作在所述从模式中的邻近PTU之间的联网。
15.一种配置功率传输单元PTU的网络的方法，所述方法包括：
从邻近PTU接收唤醒功率；
响应于接收到的唤醒功率满足预定条件，设置所述PTU和所述邻近PTU之间的网络，以在所述PTU和所述邻近PTU之间传输和/或接收数据，当所述邻近PTU以从模式操作并且所述PTU的操作模式是主模式时，设置用于所述PTU和所述邻近PTU中的一个或两个的索引，其中所述索引是指用于给所述邻近PTU编号的指示；以及
将关于所述索引的信息发送至所述邻近PTU。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述预定条件包括所述接收到的唤醒功率的预定大小和所述接收到的唤醒功率的预定周期中的一个或两个。
17.根据权利要求15所述的方法，包括将与唤醒功率的变化有关的信息传输到所述邻近PTU；
其中，将所述PTU联网到所述邻近PTU包括：响应于从所述邻近PTU接收到响应于与所述唤醒功率的变化有关的信息所对应的唤醒功率，通过将所述PTU的操作模式设置为所述从模式来将所述PTU联网到所述邻近PTU。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，与所述唤醒功率的变化有关的信息包括与所述唤醒功率的周期有关的信息以及与所述唤醒功率的大小有关的信息中的一个或两个。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述邻近PTU包括谐振器，并且被配置成调节提供给所述谐振器的功率，以生成与所述唤醒功率的变化有关的信息所对应的唤醒功率。
20.根据权利要求15所述的方法，进一步包括响应于接收到的唤醒功率满足所述预定条件，将所述邻近PTU识别为操作在主模式中。
21.一种配置功率传输单元PTU的网络的方法，所述方法包括：
检测邻近PTU的操作模式；
基于所述邻近PTU的操作模式来设置PTU的操作模式；以及
基于所述PTU的操作模式来设置在所述PTU与所述邻近PTU之间的网络，以在所述PTU和所述邻近PTU之间传输和/或接收数据，
当所述邻近PTU以从模式操作并且所述PTU的操作模式是主模式时，设置用于所述PTU和所述邻近PTU中的一个或两个的索引，其中所述索引是指用于给所述邻近PTU编号的指示；以及
将关于所述索引的信息发送至所述邻近PTU。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，设置所述PTU的操作模式包括：响应于所述邻近PTU的操作模式是主模式，将所述PTU的操作模式设置为从模式；以及响应于所述邻近PTU的操作模式是所述从模式，将所述PTU的操作模式设置为所述主模式；并且
设置所述网络包括：响应于从操作在所述主模式中的所述邻近节点接收到的连接请求信号，或者响应于从操作在所述从模式中的邻近节点接收到的、响应于向操作在所述从模式中的邻近节点传输的连接请求信号的响应信号，设置所述网络。
23.根据权利要求21所述的方法，其中，检测所述邻近节点的操作模式包括：基于是否从所述邻近节点接收到搜索信号来检测所述邻近节点的操作模式。
24.根据权利要求21所述的方法，其中，设置所述网络包括：基于从所述邻近节点接收到的接收信号强度指示符RSSI是否大于预定参考值，或者从所述邻近节点接收到的唤醒功率是否满足预定参考值，确定是否设置所述网络。
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