CN108702018B - 通过多个接收设备进行无线充电的系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种系统，该系统包括：RF电路，被配置成产生RF信号；多个单元电池，被配置成接收RF信号并且使得多个单元电池的至少一个单元电池内存在具有中心频率的RF能量信号；以及接收器电路，被配置成：当电子设备的天线被调谐到中心频率并且位于多个单元电池的一个或多个单元电池的近场距离内时，响应于天线接收到RF能量信号，对电子设备充电。

Description

通过多个接收设备进行无线充电的系统和方法

技术领域

一般而言，本公开涉及无线充电。更具体地，本公开涉及低功率近场充电表面。

背景技术

诸如笔记本电脑、智能手机、便携式游戏设备、平板电脑之类的电子设备需要电力来运行。如通常所理解的，电子设备通常每天至少一次地进行充电，或在高使用率或耗电电子设备中每天多于一次地进行充电。这种动作可能很冗长，并且可能会给一些用户带来负担。例如，如果用户的电子设备缺乏电力，则可能需要用户携带充电器。另外，一些用户需要找到可用电源进行连接，这很耗时。最后，一些用户必须把插头插到墙上或其他电源才能够为他们的电子设备充电。然而，这种动作可能使电子设备在充电期间不可操作或不可移动。

一些常规方案包括采用磁感应或共振线圈的感应充电板。如本领域所理解的，这种方案仍然需要电子设备：(i)放置在感应充电板的特定位置，并且(ii)由于具有特定取向的电磁场而尤其定向供电。此外，感应充电单元在两个设备(即，充电器和由充电器充电的设备)中都需要大的线圈，这例如可能由于尺寸和成本而不理想。因此，如果在感应充电板上没有正确定位，则电子设备可能无法充分充电或者可能无法接收电荷。而且，如果在使用充电垫之后电子设备没有按照预期进行充电，用户可能会感到沮丧，从而减损充电垫的可信度。

因此，期望一种允许低功率无线充电而不需要提供充分充电的特定方向的充电表面的经济地应用

发明内容

在一个实施例中，本公开提供了一种用于对电子设备充电的方法，该方法包括：将RF信号施加到具有多个单元电池的充电表面，以响应于电子设备的天线位于至少一个单元电池的近场距离内，使得充电表面的单元电池内存在RF能量信号以用于对电子设备充电。单元电池可以至少部分地为周期性结构，其中该周期性结构可以是局部周期性的，同时随周期性结构内的位置的变化是自适应的。

在一个实施例中，本公开提供了一种充电表面设备，包括：电路，被配置成产生RF信号；以及多个单元电池，被配置成接收RF信号，并且响应于电子设备的天线位于多个单元电池中的至少一个单元电池的表面的近场距离内，使得存在RF能量信号以对电子设备充电。

在一个实施例中，本公开提供了一种用于对电子设备充电的方法，该方法包括：将RF信号施加到充电表面的多个单元电池，以使得充电表面的单元电池内存在RF能量信号；当电子设备的天线位于至少一个单元电池的近场距离内时，在天线处接收RF能量信号；并且响应于天线接收到RF能量信号，对电子设备的电池充电。

在一个实施例中，本公开提供了一种系统，包括：被配置成产生RF信号的RF电路；包括多个单元电池的自适应耦合表面(此处为充电表面)，该多个单元电池被配置成接收RF信号，以及在没有接收器设备时使得RF能量信号被俘获/存储在单元电池内，以及在接收器位于表面的近场区域内时泄漏能量。待充电的电子设备的接收器电路可以被配置成：当电子设备的天线位于单元电池中的一个或多个单元电池(耦合表面处)的近场距离内时，响应于天线接收到RF能量信号，对电子设备充电。

在一个实施例中，本公开提供了一种对电子设备充电的方法，该方法包括：产生RF信号；通过延伸穿过通孔的导电线将RF信号施加到单元电池的贴片天线构件(即，单元电池位于耦合表面内，其中，贴片天线构件或激励元件可以是耦合表面涉及的一部分(例如，单元电池中的一个单元电池)或激励元件可以是被放置在其他单元电池内的附加元件)；通过贴片天线在单元电池内长RF能量信号；以及当天线位于单元电池的近场距离内时将单元电池中的RF能量信号泄漏到电子设备的天线中。

在一个实施例中，本公开提供了一种充电表面设备，包括：被配置成接收一个或多个RF信号的多个单元电池，每个单元电池包括贴片天线和开口，该贴片天线被配置成：(i)接收一个或多个RF信号中的一个RF信号，以及(ii)产生RF能量信号以用于对电子设备充电，该开口被配置成当电子设备的天线位于相应单元电池的近场距离内时泄漏单元电池中的RF能量信号。

在一个实施例中，本公开提供了一种用于对设备充电的方法，该方法包括：将RF信号施加到充电表面的多个单元电池，以在充电表面的单元电池内产生RF能量信号；并且响应于电子设备的天线位于多个单元电池中的至少一个单元电池的近场距离内，使用谐波屏滤波器元件过滤RF能量信号，以产生用于对电子设备充电的RF能量信号。

在一个实施例中，本公开提供了一种充电表面设备，包括：电路，被配置成产生RF信号；以及多个单元电池，被配置成接收RF信号以及在一个或多个单元电池内产生RF能量信号；谐波屏滤波器元件，被配置成响应于电子设备的天线位于多个单元电池中的至少一个单元电池的近场距离内，而对RF能量信号进行过滤以对电子设备充电。

在一个实施例中，本公开提供了一种制造充电表面设备的方法，该方法包括：耦合电路，该电路被配置成产生RF信号给多个单元电池，该多个单元电池被配置成接收RF信号以及在一个或多个单元电池内产生RF能量信号；以及附接谐波屏滤波器元件，该谐波屏滤波器元件被配置成响应于电子设备的天线位于多个单元电池中的至少一个单元电池的近场距离内，对RF能量信号进行过滤以对电子设备充电。

在一个实施例中，本公开提供了一种对电子设备充电的方法，该方法包括：提供配置有包括中心频率的带宽并用于传送无线信号的天线接收运行在中心频率处的无线充电信号，该无线充电信号由位于天线的近场距离内的充电表面进行接收；并且响应于确定天线接收的功率大于阈值电平，将接收到的无线充电信号路由值整流器以将该无线充电信号转换为电力信号。

在一个实施例中，本公开提供了一种系统，包括：接收器电路，被配置成根据由用于传送无线信号的天线接收的无线充电信号来确定功率，天线从位于该天线的近场距离内的充电表面接收该无线充电信号；比较器电路，被配置成将功率与阈值电平进行比较；整流器电路，被配置成对接收的无线充电信号进行整流以产生整流的信号；电压转换器，被配置成将整流的信号转换为电压以对可充电电池充电；以及开关电路，被配置成当功率超过阈值电平时将接收的无线充电信号路由至整流器。

在一个实施例中，本公开提供了一种对电子设备充电的方法，该方法包括：接收指示对电子设备充电的请求的信号；响应于接收的信号而产生RF信号；将RF信号施加到充电表面的多个单元电池，以在充电表面的单元电池内产生RF能量信号以用于对电子设备充电；以及当天线位于多个单元电池的至少一个单元电池的近场距离内时，将充电表面的多个单元电池中的RF能量信号泄漏到电子设备的天线。

在一个实施例中，本公开提供了一种充电表面设备，包括：控制电路，被配置成接收指示对电子设备充电的请求的信号；多个贴片天线，每个贴片天线被配置成产生RF能量信号；以及多个单元电池，被配置成当电子设备的天线被调谐到中心频率并且位于多个单元电池的至少一个单元电池的近场距离内时，将从单元电池中泄漏RF能量信号。

在一个实施例中，本公开提供了一种对电子设备充电的方法，该方法包括：在充电表面的单元电池中产生低功率RF能量信号；当天线位于单元电池的近场距离内时将充电表面的单元电池中的低功率RF能量信号泄漏到电子设备的天线中；感测充电表面的单元电池中的低功率RF能量信号；将充电表面的单元电池中的低功率RF能量信号与阈值电平进行比较；如果低功率RF能量信号低于阈值电平，则在充电表面的单元电池中产生后续低功率RF能量信号。

在一个实施例中，本公开提供了一种充电表面设备，包括：馈电元件，例如贴片天线，可以被配置成产生低功率RF能量信号；包括馈电元件(这里是贴片天线)的单元电池，该单元电池被配置成当电子设备的天线不在单元电池的近场距离内时保持低功率RF能量信号，还被配置成当当电子设备的天线位于单元电池的近场距离内时泄漏低功率RF能量信号；控制电路，被配置成感测单元电池内的低功率RF能量信号，将该低功率RF能量信号与阈值进行比较，如果低功率RF能量信号低于阈值，则贴片天线产生存储在单元电池内的后续低功率RF能量信号。

在一个实施例中，本公开提供了一种对电子设备充电的方法，该方法包括：响应于金属结构位于充电表面的表面附近，从充电表面泄漏RF能量信号，使该RF能量信号进入形成在充电表面的表面与金属结构之间的空间，以使得电子设备的天线可以接收泄漏的RF能量今后并且将接收的RF能量信号路由至整流器，以转换RF能量信号以对可充电电池充电。

在一个实施例中，本公开提供了一种用于对电子设备充电的方法，该方法包括：将RF信号施加到充电表面的多个单元电池，以在充电表面的单元电池内产生RF能量信号；当天线位于至少一个单元电池的近场距离内时在电子设备的天线处接收RF能量信号；将一个或多个单元电池中的RF能量信号泄漏到形成在充电表面的表面与位于一个或多个单元电池的近场距离内的电子设备的金属部件之间的间隙中，使电子设备的天线接收用于对电子设备充电的RF能量信号。

在一个实施例中，本公开提供了一种充电表面设备，包括：电路，被配置成产生RF信号；以及多个单元电池，被配置成接收RF信号并在单元电池中产生RF能量信号以对位于一个或多个单元电池的近场距离的电子设备充电，通过将一个或多个单元电池中的RF能量信号泄漏到形成在充电表面的表面与电子设备的金属部件之间的空腔/间隙中，以使电子设备的天线接收用于对电子设备充电的RF能量信号。

在一个实施例中，一种用于无线电力传输的系统，包括：第一设备，该第一设备包括第一天线和第二天线，该第一天线被配置成从充电表面接收一个或多个RF信号，该第二天线被配置成将一个或多个RF信号发送至一个或多个第一设备附近的设备以及从一个或多个第一设备附近的设备接收一个或多个RF信号；以及第二设备，包括第一天线和电池，该第一天线被配置成从第一设备接收一个或多个RF信号，该电池被配置成：当第二设备位于第一设备附近时，响应于第二设备从第一设备接收到一个或多个RF信号，而被充电。

在一个实施例中，一种用于无线电力传输的方法，包括：通过第一设备的天线发送一个或多个RF信号到第一设备附近的第二设备，其中第二设备包括第一天线和电池，该第一天线被配置成从第一设备接收一个或多个RF信号，该电池被配置成：当第二设备位于第一设备附近时，响应于第二设备从第一设备接收到一个或多个RF信号，而被充电。

在一个实施例中，一种无线设备包括：第一天线和第二天线，该第一天线被配置成从充电表面接收一个或多个RF信号，该第二天线被配置成向无线设备附近的一个或多个无线设备发送一个或多个不同的RF信号，以及从无线设备附近的一个或多个无线设备接收一个或多个不同的RF信号。该无线设备被配置成将能量RF信号转换成电能以用于对电池充电。

附图说明

本公开的实施例将通过示例并通过参照附图来描述，附图是示意性的并且可以不按比例绘制。除非被指示为代表现有技术，否则附图代表本公开的各方面。

图1A是根据本公开实施例的电子设备位于说明性的充电表面上的示例性实施例的图示，该充电表面产生用于对电子设备充电的RF能量信号；

图1B是根据本公开实施例的包括电子设备所位于的表面的说明性桌子的图示；

图2A是根据本公开实施例的用于生成RF能量信号以对电子设备充电的说明性充电表面的示意图；

图2B示出了根据本公开的一个或多个实施例的说明性充电表面的操作的流程图；

图2C示出了根据本公开的一个或多个实施例的说明性充电表面的更详细的操作的流程图；

图3A是根据本公开实施例的用于接收由充电表面生成的RF能量信号的说明性电子设备的示意图；

图3B示出了根据本公开的一个或多个实施例的说明性电子设备的操作的流程图；

图4A是当没有电子设备位于近场距离内时表示充电表面的电路的说明性示意图；

图4B是当有电子设备位于近场距离内时表示充电表面的电路的说明性示意图；

图4C示出了位于充电表面的近场距离中有电子设备和没有电子设备的两个能量流状态的等效电路的示意性模型；

图4D是图4C的示意性模型的替代表示的图示；

图5A是根据本公开实施例的包括两个衬底层的充电表面的天线部分的示例性实施例的顶部视图的图示；

图5B是根据本公开实施例的包括两个衬底层的充电表面的馈送部分(即，狭缝被制成表面的接地层)的示例性实施例的底部视图；

图5C是根据本公开实施例的用于图5A和图5B所示的充电表面的天线部分的单元电池的示例性实施例的透视图；

图5D是根据本公开实施例的图5C所示的单元电池的示例性实施例的俯视图；

图6A是根据本公开实施例的由一个衬底层形成的充电表面的天线部分的示例性实施例的顶部视图；

图6B示出了根据本公开实施例的由一个衬底层形成的充电表面的天线部分的示例性实施例的底部视图；

图6C示出了根据本公开实施例的包括图6A和图6B所示的充电表面的天线部分的一部分的单元电池的示例性实施例的透视图；

图6D是根据本公开实施例的图6C所示的单元电池的示例性实施例的俯视图；

图6E是包括多个单元电池的说明性充电表面的横截面视图的图示；

图7A示出了根据本公开实施例的电子设备位于在充电表面的近场距离内的示例性实施例的横截面视图；

图7B示出了图7A的电子设备的说明性电子示意图；

图8A示出了根据本公开实施例的位于具有金属表面的电子设备和充电设备的表面之间的示例性RF能量信号的共振；

图8B-8D示出了根据本公开实施例的充电表面的更详细的示意图，该充电表面提供共振耦合器以对电子设备充电；

图9示出了根据本公开实施例的用于使用充电表面以对电子设备充电的示例性方法的流程图，其中，电子设备传送指示请求充电或以其他方式与充电表面配对的信号；

图10示出了根据本公开实施例的当电子设备不传送指示请求充电的信号时使用充电表面以对电子设备充电的示例性方法的流程图；

图11A示出了具有谐波屏滤波器元件的充电表面的单元电池的实施例的透视图，其中，谐波屏滤波器元件位于单元电池的顶部表面或顶部表面的上方；

图11B示出了具有谐波屏滤波器元件(注意，谐波滤波器屏也可以由周期性单元电池制成)的充电表面的单元电池的实施例的横截面视图，其中，谐波屏滤波器元件位于单元电池的顶部表面或顶部表面的上方；

图12A示出了具有谐波屏滤波器元件的充电表面的单元电池的实施例的透视图，其中，谐波屏滤波器元件位于单元电池的衬底层内；并且

图12B示出了具有谐波屏滤波器元件的充电表面的单元电池的实施例的横截面视图，其中，谐波屏滤波器元件位于单元电池的衬底层内；

图13A是示出了根据本公开实施例的多个设备之间的无线电力传输的示意图；

图13B是示出了根据本公开实施例的多个设备之间的无线电力传输的示意图；

图14是示出了根据本公开实施例的多个设备之间的无线电力传输的操作的流程图。

具体实施方式

在下面的具体实施方式中，参考构成其一部分的附图。在可能不按比例绘制的附图中，除非上下文另有规定，否则相似附图标记通常标识相似组件。具体实施方式、附图以及权利要求中描述的说明性实施例并不意味着限制。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以使用其他实施例或可以做出其他改变。

无线充电&高阻抗表面

图1A示出了与充电表面有关的本公开的实施例，其中示例性电子设备104位于说明性充电表面102上，该充电表面102产生用于对电子设备104充电的射频(RF)能量信号。示出的充电表面102如一个板，但是应当理解的是，充电表面102可以具有任何配置，例如，如本文所述，可以是给电子设备提供电荷或电力的经由近场RF信号进行RF充电的桌面或其部分，另一电子设备或非电子设备的外壳，或任何其他表面。当电子设备104，更具体地，当电子设备104的天线位于充电表面102的近场距离(即，优选小于约4mm)内时，充电表面102可以生成由电子设备104接收的用于无线电力传输的一个或多个RF能量信号。根据充电表面102的应用和配置，可以使用替代地近场距离，大于4mm或小于4mm。接收到的RF能量信号随后被电力转换电路(例如，整流器电路)(未示出)转换成电力信号，用于对电子设备104的电池充电。在一些实施例中，由充电表面102输出的总功率小于或等于1瓦以符合联邦通信委员会(FCC)规章第15部分(低功率，非许可发送机)。

在一些实施例中，电子设备104可以包括含有本文所描述的RF电力转换组件的任何电子设备。例如，电子设备可以是任何一种便携式技术，例如平板电脑、笔记本电脑、手机、PDA、可佩戴式设备(例如智能手表、健身设备、头戴式耳机)，或者能够使用本文所描述的原理进行再充电或操作的任何其他便携式、移动式或其他电子设备技术。

在一些实施例中，充电表面102可以包括由多个侧壁106、顶部表面108和底部表面(未示出)限定的壳体。顶部表面108在底部表面上延伸。侧壁106跨越在顶部表面108和底部表面之间。在一些实施例中，壳体由塑料形成，但是替代地或附加地可以由诸如木材、金属、橡胶或玻璃之类的其他材料、或能够提供本文所述功能的其他材料形成。如图1A所示，充电表面102具有长方体的形状，但是也可以是其他二维或三维的形状，诸如立方体、球体、半球体、圆顶、圆锥体、棱锥体或任何其他多边形或非多边形的形状，无论是开放式形状还是闭合式形状。在一些实施例中，壳体是防水的或耐水的。充电表面102可以是刚性的或柔性的并且可选地包括防滑式底部表面以防止被放置在桌面或台面上时发生移动。类似地，顶部表面108可以是或包括防滑区域(例如条带)(未示出)或可以是完全防滑的以防止表面108与电子设备之间的移动。另外，支架或其他引导件可以被安装到顶部表面108以帮助用户定位电子设备。壳体可以包括充电表面102的各种组件，这会在文中进行更详细的描述。注意，充电表面可以由导热材料(例如，氮化铝)制成以吸收接收器设备的热量。此外，整个耦合表面可以由高DK(即，具有高介电常数)的塑料/陶瓷制成，该塑料/陶瓷还可以用于模制单元电池以形成表面。

如下面更详细的描述，充电表面102可以包括由衬底材料至少部分地形成多个单元电池天线。衬底可以包括超材料(即，与传输信号的波长相比，可以使用由诸如贴片、偶极子或狭缝之类的小元件制成的人造材料)，例如本领域已知的FR4、Rogers、陶瓷或任何其他材料。单元电池被设计成在电子设备104被放置在充电表面102上之前保持用于对电子设备104充电的RF能量信号。也就是说，当电子设备104的天线不在近场距离内，或电子设备104的天线没有被调谐为或者没有以其他方式被配置成接收RF能量信号时，单元电池不会泄漏RF能量信号或者具有最小的RF能量信号的泄漏。然而，当接收天线位于单元电池的近场距离内并且被调谐到RF能量信号的频率时，单元电池被适应性地配置为允许RF能量信号从单元电池泄漏到电子设备104的天线(或者以其他方式被配置成接收RF能量信号)。在本公开中，当具有超材料的充电表面102的RF能量信号发生泄漏时，天线的一个实施例被认为“调谐”到特定频率。可以使用超材料形成单元电池的一个或多个表面。例如，根据设计准则，接地平面、天线贴片和/或这两者可以由超材料形成。

在配置充电表面的单元电池时，单元电池可以周期性地隔开并且被设定尺寸，以使得在单元电池的衬底内产生并传播的频率信号可以在电子设备104被放置在充电表面102的近场内之前基本上保持在充电表面102内。也就是说，当电子设备104的天线置于充电表面102的近场内时，由于电子设备在单元电池的表面引起的电容电特性和电感电特性(见图4A和图4B)而引起了充电表面的边界条件的变化。

表面可以被设计成使电磁调谐能够引起特定单元电池的泄漏，该特定单元电池位于充电表面102的天线的近场距离内。当适当“调谐”时，RF能量信号被保持在充电表面102的单元电池的衬底内并且不会发生泄漏或发生最小的泄漏。当天线不在充电表面102的近场内时，RF能量信号从充电表面102的表面进行反射，以使得不会发生泄漏或发生最小的泄漏。并且，当适当“调谐”时，如当电子设备104的天线位于充电表面102的近场内时，充电表面102的表面特性发生改变，并且信号可以与电子设备104的天线的位置处的狭缝偶极子或单元电池的其他特征引起在该位置处发生泄漏。在使用不同频率的情况下，可以改变充电表面102的单元电池的尺寸以适应不同的频率从而避免泄漏。作为示例，如果使用较高的频率，则需要包括较小的单元电池以提供类似的性能。

参考图1B，示出了包括电子设备114所位于的表面112的说明性桌子110的图示。表面112可以完全地或部分地被配置成使用与充电表面102相同或相似的原理和配置来充当充电表面。通过提供例如包括充电表面的家具，电子设备114可以被放置在充电表面112上并且电子设备114将独立于不同的充电设备或外部垫(external pad)进行充电，如图1A所示。应当理解的是，各种设备、家具和/或结构可以被配置成在设备、家具和/或结构的一个或多个表面区域上包括充电表面。应当理解的是，尽管期望的是水平表面，但是替代地也可以提供成角度的表面。

如图所示，天线层116设置有与充电表面102相同或相似的结构，以使得响应于被调谐到RF能量信号频率的天线位于充电表面102的近场距离内，RF能量信号可以能够从充电表面102泄漏。在一个实施例中，并非整个充电表面112被配置成能够操作地对电子设备充电，而是充电表面112的一部分可以被配置成执行充电功能，如文中所述。

图2A示出了包括图1A的充电表面102的实施例的各组件的示意图200。充电表面102可以包括壳体202，其中可以包括天线元件204(示为天线元件204a至204n)、数据信号处理器(DSP)或微控制器208，以及可选的通信组件210。壳体202可以由任何合适的材料(例如，塑料或硬橡胶)制成，以允许信号或波的发送和/或接收。天线元件204各自设置在充电表面102的单元电池中的一个单元电池内，并且可以包括用于在例如符合联邦通信委员会(FCC)规章第18部分(工业、科学和医学(ISM)设备)的频带的900MHz、2.5GH或5.8GHz的频带内进行操作的合适的天线类型。也可以是其他频率或多个频率。合适的天线类型可以包括例如具有从约1/24英寸到约1英寸的高度和从约1/24英寸到约1英寸的宽度的贴片天线。可以使用其他类型的天线元件204，例如，超材料和偶极子天线等等。

在一个实施例中，微控制器208可以包括使用天线元件204产生和控制RF传输的电路。可以使用外部电源212和包括使用了合适的压电材料的本地振荡器芯片(未示出)、滤波器以及其他组件的RF电路(未示出)来产生这些RF信号。这些RF信号然后被连接至天线204并使RF能量信号存在于充电表面102的单元电池内。微控制器208还可以处理由接收器通过该接收器的天线元件所发送的信息，以确定用于产生RF信号的时间以及用于使得到的RF能量信号产生适当的功率电平。在一些实施例中，这可以使用通信组件210来实现，如之前所描述并且如本领域所理解的，该通信组件210被配置成在期望的频率范围内产生RF能量信号。在替代配置中，可以使用非本地信号发生器(即，在充电表面102的外部)而不是使用本地信号发生器。

在一些实施例中，可以将功率放大器(未示出)和增益控制电路(未示出)应用于每个天线204。然而，考虑到可以用于充电表面102的天线的数量，使用一个或多个功率放大器来放大RF信号(施加到充电表面102或在充电表面102内产生的RF信号)以使得产生的RF能量信号(施加到天线204的信号)馈送到多个天线中的每一个天线从而减少电路并降低成本。在一个特定实施例中，四个RF输入端口(未示出)可以被用于馈送充电表面102的天线204。在设计充电表面102时，充电表面102内部的单个RF输入端口或RF发生器可以支持一定数量或比率的天线204。

在一个实施例中，通信组件210可以包括诸如

或

之类的标准无线通信协议。此外，通信组件210可以用于传输其他数据，例如电子设备104或表面102的标识符、电池电量、位置、充电数据或其他这种数据。其他通信组件可以是用于声波三角测量以确定电子设备104的方位的雷达、红外相机或频率感测设备。

在一个实施例中，响应于通信组件从待由充电表面102充电的电子设备接收到无线信号(例如，

信号)，可以使用数字信号214来通知微控制器208以响应性地使通信组件210产生将被施加到天线204的RF能量信号216。在替代实施例中，通信组件可以具有其自身的用于接收无线信号的RF电路和天线，并且微控制器使得用于充电的RF能量被施加到天线。使用这种配置，RF端口(参见图5B和图6B)可以提供电导体以提供要被传送到通信组件210的RF信号从而用于处理并传送到天线204。在又一实施例中，诸如电池组、移动设备的保护壳之类的独立设备，或能够为电子设备充电或供电的任何其他设备可以包括用于从充电表面102接收无线信号的RF电路或天线。

在一个实施例中，独立天线(未示出)可以被配置成接收RF信号并将接收到的RF信号传送到通信组件210以用于处理和/或直接路由至天线204。如本文所描述的，使用独立的天线使得充电表面102能够从远场发送机远程操作，该远场发送机将RF充电信号发送至充电表面102以用于以近场的方式对电子设备充电或供电。

电源212可以通过连接(例如，USB或微USB连接)来提供到笔记本电脑、壁式充电器、内部电池、外部电池或其他电源。电源212可以用于为充电表面102上的电路或充电表面102上处的电路供电。

图2B示出了根据本公开的一个或多个实施例的充电表面102的一般操作的流程图250。在步骤252中，充电表面102在该充电表面102的一个或多个单元电池中产生RF能量信号。当没有电子设备104位于单元电池的任意天线204的近场距离内时，或者电子设备104的天线没有被调谐为或者没有以其他方式被配置成接收RF能量信号时，单元电池基本保持用于对电子设备104充电的所有RF能量信号(例如，低于一定的泄漏阈值，诸如比RF能量信号低-30dB之类)。在步骤254中，当天线处于以下位置时单元电池适应性的允许RF能量信号从单元电池泄漏到电子设备104的天线：(i)位于单元电池204的其中一个单元电池的近场距离内，(ii)被调谐到RF能量信号的频率(或者以其他方式被配置成接收RF能量信号)。单元电池的自适应性允许RF能量信号的泄漏是将电容性电感元件(天线)放置在一个或多个单元电池的近场内的结果。该过程持续给电子设备104充电。

图2C是示出了根据本公开的一个或多个实施例的说明性充电表面的更详细的操作进程260的流程图。进程260可以在步骤262开始，其中，可以在充电表面处提供RF能量信号。RF能量信号可以是通过在充电表面的衬底内包含的(俘获的/存储的)或传播的而在充电表面处提供的RF能量信号。在替代实施例中，不是在充电表面处提供RF能量信号，而是用于使在衬底内传播的RF能量信号的RF信号可以被关闭，直到通过无源或有源电子设备在充电表面感测到电容、电感或RF信号的变化。在一些实施例中，RF能量信号可以以低功率电平间歇性地打开或关闭，直到电子设备被确定为基本上位于或实际上位于充电表面的近场内。

在步骤264中，电子设备的RF天线可以进入充电表面的近场。如本文进一步描述的，近场可以是一个范围，在该范围内充电表面能够响应于充电表面附近的电容变化和/或电感变化而从表面泄漏出RF能量信号。

在步骤266中，RF能量信号可以响应于进入充电表面的近场的RF天线而从充电表面发生泄漏。作为示例，如果在充电表面的衬底内分布的和传播的RF能量信号中的RF能量的量是5W，则RF能量信号可以自动地路由至电子设备的天线的一个位置(例如，在一个或多个单元电池上)，该位置位于充电表面的近场内并且在该位置发生泄漏以使得将5W应用到进入充电表面的近场的天线。如本领域所理解的，由处于充电表面的近场内而引起的电荷量是基于连个天线之间的耦合量。例如，如果耦合比率是1，则存在0dB的损耗。例如，如果耦合比率是0.5，则存在3dB的损耗。

在步骤268中，当RF天线离开充电表面的近场时，RF能量信号在步骤270中将停止从充电表面泄漏。此时，RF能量信号再次被俘获/存储在充电表面的衬底内。可选地，在一个实施例中，被施加到充电表面以产生RF能量信号的RF信号被关闭以节省电力。

图3A示出了包括电子设备104的实施例的各组件的示意图300。电子设备104可以包括接收器组件302、一个或多个天线304、根据本公开的待充电的电池312以及可选铜通信组件310。在一些实施例中，通信组件310可以被包括在接收器组件302中。在一些实施例中，接收器组件302包括电路，该电路包括一个或多个开关元件305、整流器306以及电力转换器308，其中整流器306和电力转换器308可以进行组合。接收器302位于电子设备104内并且被连接至电子设备的天线304、电池312以及可选通信组件310。在一些实施例中，接收器组件302可以包括壳体，该壳体可以由任何合适的材料(例如，塑料或硬橡胶)制成，以允许信号或波的发送和/或接收。

设备天线304可以包括合适的天线类型，以用于在与以上关于图2A所描述的频带类似的频带内进行操作。在一些实施例中，设备天线304可以包括设计用于与电子设备104进行Wi-Fi数据通信的天线，以及包括设计用于与电子设备104的远程通信相关联的无线数据通信的天线。天线304对电子设备104而言可以是常规的本地的，例如为了消费者使用而生产的那些现成的天线。在一些实施例中，如上所述在频带内操作的设备天线304用于至少两个目的。一个示例性目的是有助于通过诸如蓝牙或WLAN之类的无线标准与电子设备104进行数据通信，以用于用户数据的通信以及与无线充电功能有关的数据的通信。第二个目的在于从充电表面接收RF充电信号并将该信号提供给接收器组件302。在这种实施例中，设备天线304用于两个功能并且不存在用于接收无线充电信号的独立的专用天线。

然而，在另一实施例中，电子设备104可以包括两组天线。第一组一个或多个天线有助于无线数据通信，例如通过诸如蓝牙或WLAN进行用户数据的通信以及进行与无线充电操作有关的数据的通信；以及第二组一个或多个天线用于接收RF无线充电信号并将该信号提供给接收器组件302。在这些实施例中，一组天线是专用于RF充电信号的接收。注意的是，在该实施例中，如果需要，使用独立的一组天线允许在不同的频率上操作数据通信和RF充电。

充电表面具有特定的操作频带。根据电子设备104的天线的操作频率，电子设备104的天线将处于充电表面的操作频带内以使得可以在近场内进行电力传输。作为示例，如果RF能量信号的RF频率在Wi-Fi频带内操作，则移动通信的天线将不会因为在充电表面的频带之外而引起RF能量信号的泄漏。在一个实施例中，诸如电力转换器、电池和具有天线的电源组之类的独立的设备被配置成在常规移动通信(例如，GSM、LTE等)的频带之外的频率上进行操作。作为示例，充电表面可以被配置成在未经许可的频带上进行操作，并且电源组也可以被配置成在在该频带上进行操作以使得在通过充电表面充电时不影响通信。

在一些实施例中，接收器组件302可以并入代替电子设备天线304或除电子设备天线304之外使用的天线(未示出)。在这种实施例中，合适的天线类型可以包括具有从约1/24英寸到约1英寸的高度和从约1/24英寸到约1英寸的宽度的贴片天线，或能够接收由充电表面102产生的RF能量信号的任何其他天线(例如，偶极子天线)。也可以根据由天线发送的频率使用替代尺寸。无论如何，不管是否使用原始设备天线304或并入接收器302的附加天线，天线都应当被调谐为或以其他方式被配置成在被放置在充电表面102的近场距离内时接收由充电表面102产生的RF能量信号。在一些实施例中，接收器组件302可以包括用于以告警信号来指示接收到的RF能量信号的电路。告警信号例如可以包括：视觉指示、音频指示或物理指示。在替代实施例中，不使用电子设备内部的天线，而是作为示例用于电子设备(例如，移动手机)的诸如可以同时充当保护壳的“背架(back pack)”之类的独立的充电设备可以包括：天线以及将RF能量信号转换为DC电力信号的电力转换电子设备。

开关元件305能够探测在一个或多个天线304处接收的RF能量信号，并且当探测到的信号对应于超过阈值的功率电平时将该信号引导至整流器306。开关元件可以由诸如二极管、晶体管之类的电子器件形成或者由用于确定绝对或平均的功率电平的其他电子器件形成，以使开关元件305将来自接收器的信号路由至整流器306以进行电力转换。例如，在一些实施例中，当在天线304处接收到的RF能量信号指示大于10mW的无线电力传输时，开关可以将接收到的RF能量信号引导至整流器306。在其他实施例中，当在天线304处接收到的RF能量信号指示大于25mW的无线电力传输时，开关可以引导接收到的RF能量信号。这些开关通过防止向电子组件施加电力浪涌来防止损坏电子设备104的电子组件(例如接收器电路)。如果没有达到阈值功率，则电子设备以常规方式进行操作。

如本领域所理解的，整流器306可以包括二极管、电阻器、电感器和/或电容器，以将天线304产生的交流(AC)电压整流为直流(DC)电压。在一些实施例中，整流器306和开关305可以在技术上尽可能地靠近天线元件304以使损耗最小化。对AC电压进行整流之后，可以使用电力转换器308来调节或调制DC电压。电力转换器308可以是DC-DC转换器，这有助于向电子设备或者如该实施例中向电池312提供恒定的电压输出，而不管输入如何。典型的电压输出可以从约0.5伏到约10伏。也可以使用其他电压输出电平。

类似于上述参考图2A的通信组件，可选通信组件310可以被包括在电子设备104中以与通信组件210和其他电子设备进行通信。该通信组件310可与接收器组件302进行集成，或者可以是位于电子设备104中的分立组件。在一些实施例中，通信组件310可以基于包括

或

的标准无线通信协议。此外，通信组件310可以用于传送其他数据，例如电子设备104或充电表面102的标识符、电池电量、位置、特定于电子设备104的电力需求或其他这种数据。

图3B是示出了根据本公开的一个或多个实施例的电子设备104的一般操作的流程图350。在步骤352中，当天线304被调谐到RF能量信号的频率(或以其他方式被配置成接收RF能量信号)并且位于单元电池的一个或多个天线204的近场距离内时，天线304从充电表面102的一个或多个单元电池接收RF能量信号。在步骤354中，接收器组件302将接收到的RF能量信号转换为在步骤356中用于对设备电池312充电的电力信号。可选地，电力信号直接给电子设备的电路供电而不是对电池充电，因此使得能够独立于电池来操作电子设备。

图4A示出了电子电路模型400a的示意图，该电子电路模型400a表示电子设备104未定位在充电表面102的近场距离内时的充电表面102的电状态。当没有电子设备天线304位于充电表面102的近场距离内时，电子电路模型400a包括表示充电表面102的电磁操作的电路402。电子电路模型400a表示充电表面102的模型，该充电表面102被配置成：在电子设备的天线未定位在充电表面102的近场距离内的情况下，在没有被调谐为或以其他方式操作为高阻抗之前该充电表面102不会泄漏RF信号或者不会以其他方式输出RF信号。

图4B示出了电子电路模型400b的示意图，电子电路模型400b表示：当电子设备104位于充电表面102的近场距离内并且电子设备104的天线304被调谐到由充电表面102产生的RF能量信号的中心频率时的充电表面102和电子设备104之间的电连接。电子电路模型包括电路404，该电路404表示电子设备104将被电磁耦接至充电表面102的电路402，以引起充电表面102的电磁操作的变化。电子电路模型400b表示充电表面102的模型，该充电表面102被配置成：当电子设备的天线位于充电表面102的近场距离内以使得代表性电路模型400b被调谐时，如本领域所理解的以及进一步在图4C和图4D中描述的，由于耦合效应而使该充电表面102泄漏RF信号或以其他方式输出RF信号。

图4C示出了位于充电表面的近场距离中有电子设备和没有电子设备的两个能量流状态的等效电路的示意性模型。在第一状态下，空气引起来自充电表面的高阻抗表面的能量反射。在第二状态下，在表面的近场内包含的天线接收器形成了电感耦合以使得能量能够流过充电表面的高阻抗表面。图4D是图4C的示意性模型的替代表示的图示。应当理解的是，图4C和图4D中的模型是被简化的，可以使用更复杂的模型来表示自适应的高阻抗表面。

现在参考图5A至图5D，提供了充电表面的天线部件500的示例性实施例，其中，天线部件500包括以矩阵形式布置的多个单元电池502。在一些实施例中，每个单元电池502包括两个衬底层515a和515b。在一些实施例中，每个单元电池502的顶部衬底层515a包括金属部件504(例如，铜)，该金属部件504限定了位于单元电池502顶部的开口506。在一些实施例中，每个单元电池502的底部衬底层515b包括贴片天线510，该贴片天线510包括具有通过通孔508到接地平面514的电连接的金属贴片512。在一些实施例中，接地平面514可以是超材料。在一些实施例中，接地平面514被连接至如图5B所示的RF端口505，以将RF信号传导至单元电池502。

在一些实施例中，贴片天线510被配置成产生在顶部衬底层515a内辐射的RF能量信号。根据本公开，RF能量信号保留在顶部衬底层515a中，直到RF能量信号衰减或者泄漏到位于充电表面上的电子设备的天线304(图3)。

在一些实施例，根据RF能量信号的周期性频率确定开口506的尺寸，以使得RF能量信号不会从代表性的单元电池502的开口506中泄漏，除非被调谐到RF能量信号的天线是位于至少一个单元电池502的近场距离内(例如，小于约4mm)。

现在参考图6A至图6D，提供了充电表面的天线部件600的示例性实施例，其中，天线部件600由以矩阵形式布置的多个单元电池602组成。在一些实施例中，每个单元电池602包括具有金属部件604(例如，铜)的一个衬底层615，该金属部件604限定了位于单元电池602顶部的开口606。在一些实施例中，单元电池602还包括贴片天线610，该贴片天线610由具有通过通孔608到接地平面614的电连接的金属贴片612形成。在一些实施例中，接地平面614可以被物理连接或电连接至如图6B所示的RF端口605。在一些实施例中，RF端口605可以被用于将RF能量信号发生器提供的RF能量信号施加到每个单元电池602，并且接地平面614可以电连接至RF端口605的接地部件。

在图6A至图6D所示的实施例中，贴片天线610位于单元电池602内，以使得绕金属贴片612的边缘形成开口606。在一些实施例中，贴片天线610被配置成传播衬底层615的顶部表面的RF能量信号。根据本公开，RF能量信号保留在衬底层615的顶部表面或顶部表面的附件，直到RF能量信号衰减或者被电子设备天线304接收。

在一些实施例，根据由贴片天线610产生的RF能量信号的周期性频率确定开口606的尺寸，以使得RF能量信号不会从单元电池602的开口606中泄漏或者在单元电池602的开口606处的具有最小泄漏，除非被调谐到RF能量信号的天线是位于至少一个单元电池602的近场距离内。空间606可以根据RF能量信号的频率在尺寸上发生改变，以使得当没有电子设备位于近场内时会适当地进行调谐以防止RF能量信号的泄漏。应当理解的是，单元电池的多个层可以根据应用而发生变化，其中，不同数量的层可以提供来自单元电池的不同的响应从而提供不同的谐波响应(例如，针对不同的无线供电应用的较高或偏移的谐波频率)。

图6E是包括多个单元电池622a-622n(统称为622)的说明性充电表面620的横截面视图的图示。在一些实施例中，单元电池622包括：通孔624、贴片或狭缝626、衬底628以及表面元件630。在一些实施例中，表面元件630包括多个孔或贴片632a-632n(统称为632)。在一些实施例中，单元电池622的长度和宽度介于约5mm至约10mm。应当理解的是，替代尺寸可以被用作由单元电池和/或由用于形成表面622的材料传播或俘获/存储的频率的函数。在一些实施例中，衬底628可以由Rogers FR-4、陶瓷或其他材料形成。在一些实施例中，使用诸如陶瓷之类的衬底628允许单元电池的尺寸小于没有衬底628时的可能的尺寸。

共振

当待充电设备使得能够传输电力并且作为充电系统的一部分进行操作时，可以形成共振耦合器。例如，具有金属壳的移动手机可用于完成充电设备，如进一步在图7A和图8A至图8C中所描述的。在一些实施例中，充电系统可以在两个不同的阶段工作。第一阶段可以提供通过馈点(例如，接地平面上的狭缝)将场反馈到第一空腔中并且在第一空腔的结构中被俘获。第一空腔可以包括多个触点/泄漏点，当被具有金属外壳的电子设备触摸或靠近时，该触点/泄漏点被激活。当电子设备被放置在表面上的触点以使能量从充电表面顶部的电子设备部分形成的第二空腔泄漏出去时，可以操作第二阶段。

图7A、图8A至图8C示出了根据本公开实施例的电子设备104位于在充电表面700的近场距离DNF内的距离D处的示例性实施例的横截面视图。因此，根据本实施例，电子设备104的天线304位于近场距离DNF内的距离D处。近场内由充电表面700产生的RF能量信号在被电子设备104的天线304接收之前未达到特定的极化。在一些实施例中，近场距离DNF小于约4mm。

在图7A、图8A至图8C所示的实施例中，电子设备104包括后表面701和限定间隙704a和704b，该后表面701通常由金属表面702a、702b和702c形成，该限定间隙704a和704b是非金属的并且可以由塑料、玻璃或适于允许信号或波的发送和/或接收的任何其他材料形成。间隙704a和704b天线304附近，以使得天线304可以接收通过间隙704a和704b进入的信号。金属表面702a、702b和702c反射RF能量信号802，如图8A所示，以使得由充电表面700产生的RF能量信号802在形成于充电表面700的顶部表面708与一个或多个金属表面702a、702b和702c之间的空腔706内横穿或发生共振，直到RF能量信号802达到间隙704a和704b中的至少一个间隙。RF能量信号802作为在空腔706中被俘获的波在例如金属表面702b和充电表面700的顶部表面之间横穿或发生共振(参见图8A，RF能量信号802在两个表面之间进行反射)。间隙704a和704b位于充电表面700的上方，更具体地，位于充电表面700的一个或多个单元电池的上面，以使得RF能量信号802可以横穿空腔706到达间隙704a和704b中的一个间隙。当RF能量信号802到达间隙704a时，RF能量信号802通过间隙704a进入并且被设备天线304接收。

在一些实施例中，如图8B至图8C所示，示出的充电表面700包括盖子802，且第一空腔804a和第二空腔804b(统称为804)位于在盖子802中且由分隔两个空腔804的接地平面806形成。接地平面由本文所述的超材料形成。充电表面700还可以包括发送RF能量信号的一个或多个触点810。在操作中，第一阶段可以提供通过馈点(例如，接地平面上的狭缝)将RF能量信号反馈到第一空腔804a中并且在第一空腔804a的结构中被俘获。第一空腔804a可以包括多个触点/泄漏点810，当被具有金属外壳的电子设备触摸或靠近时，该触点/泄漏点810被激活。当电子设备被放置在盖子802上的至少一个触点810以使能量从充电表面700的顶部盖子802上的电子设备部分形成的第二空腔804b泄漏出去时，可以操作第二阶段。由于在该充电表面700中仅使用几个触点810，所以需要更少的功率放大器来提供RF能量信号，因此花费少于具有更多触点的成本。在一个实施例中，可以使用四个触点810。然而，应当理解的是，触点的数量可以根据由充电表面700提供的区域的尺寸而变化。如果提供大的区域(例如，桌面)，则提供更多的触点810。如果提供小的区域(例如，板)，则提供更少的触点810。

在一些实施例中，例如图7A和图8A中所示的那些，金属表面702a、702b以及702c被定位成基本平行于充电表面700的顶部表面708。尽管在图8A中表示的RF能量信号802具有三角波形反射，但是应当理解的是，RF能量信号802可以以本领域所理解的其他图案进行反射。如在这里所使用的，“横穿”指的是RF能量信号通过反射离开表面而沿着或通过空间或空腔行进。

图8D示出了放置在充电表面700上的电子设备104。当电子设备被放置在充电表面700上时，在由电子设备104和充电表面形成的空腔中产生RF能量信号的能量流812。

图7B示出了图7A的电子设备104的说明性电子示意图。示出的电子设备104包括两个间隙704，且天线304被放置在两个间隙704中以接收RF信号706。天线304经由电导体710与RF集成电路(RF-IC)708进行电通信。示出的RF-IC708包括开关712和整流器器件714。开关712可以被配置成当进行信号通信时将RF信号706路由至收发器(XCVR)716。如本领域所理解的，收发器716是用于用户通信的常规收发器。然而，响应于超过诸如0.1W或0.25W之类的特定阈值水平的RF信号706，开关712被激活以使得RF信号706被路由至整流器器件714，该整流器器件714包括一个或多个整流器718。如本领域所理解的，开关712可以是固态开关。整流器器件714的输出可以被路由至给电子设备104供电的电池720。

现在参考图9，根据本公开实施例，在流程图900中示出了使用充电表面700对电子设备104充电的示例方法。在图9所示的实施例中，充电表面102经由相应的通信组件210和310与电子设备104进行通信。在步骤902中，充电表面的通信组件210从电子设备的通信组件310接收指示电子设备104进行充电的请求的信号。在一些实施例中，该信号例如可以包括：电子设备104的标识、电池电量、电子设备104的电力需求或其他信息。例如，在一些情况下，电子设备104可以是具有低电力需求的设备，例如智能手表或其他可佩戴式技术。为了避免接收可能损坏智能手表的大的电力浪涌，充电请求可以包括诸如0.5W的功率限制。也可以使用替代功率电平。类似地，电子设备104可以具有更大的电力需求。在这种情况下，充电请求可以包括用于对电子设备104充电的诸如5W的较大的电力需求。

不是接收主动的充电请求，而是充电表面可以接收或感测来自电子设备的指示电子设备接近充电表面的无线信号或辐射信号，包括但不限于存在或不存在充电表面发送的RF能量信号的反射。可以使用任何接收器或传感器来感测来自电子设备的这种信号。在替代实施例中，可以使用接近开关或者压力开关来检测电子设备接近充电表面或是位于充电表面上。另外，可以使用磁开关或光开关。

在步骤904中，微控制器208根据充电请求提供的数据启动产生RF能量信号。例如，如果充电请求指示电子设备104的电力需求，则微控制器208使RF能量信号被生成，以使得发送到电子设备104的电力符合充电请求中传送的电力需求。根据上述智能手表的示例，微控制器208可以使充电表面700产生能够向智能手表提供0.5W的无线电力传输的RF能量信号。在一个实施例中，如果感测到电子设备，则可以产生RF能量信号。

如本文所讨论的，RF能量信号是在充电表面700的单元电池中产生，并且基本保留在充电单元中直到RF能量信号衰减或泄漏。当被调谐到RF能量信号的频率的天线304被放置在一个或多个单元电池的近场距离内时，在步骤906中，这些单元电池允许RF能量信号泄漏到天线304。

在步骤908中，泄漏的RF能量信号由被调谐到RF能量信号的频率且被放置在单元电池的近场距离内的天线304接收。

在步骤910中，接收到的RF信号被转换为电力信号以对电子设备104的电池312充电。这些步骤可以包括：检测在天线304处接收到的RF能量信号；当RF能量信号指示电力信号大于经由整流器306整流的信号的阈值(例如，10mW)时激活开关机构305；以及将整流的信号经由转换器308转换为DC电力信号。然后在步骤912中使用电力信号对电子设备的电池进行充电或操作。

尽管在流程图900中没有示出，但是在一些实施例中，通信组件310可以向充电表面700发送信号以请求停止充电或中断充电。这会发生，例如，如果电子设备104的电池312被完全充电或达到期望的充电水平，则电子设备104被关闭，通信组件310被关闭或移出与通信组件210的通信范围，或是出于其他原因。在另一实施例中，根据使用的传感器，在电子设备不以电地、物理地方式或以其他方式被感测的情况下，可以关闭通信组件210。

现在参考图10，根据本公开实施例，在流程图1000中示出了使用充电表面700感测电子设备104的存在以及对电子设备104进行充电的示例方法。在图10所示的实施例中，电子设备104经由相应的通信组件210和310不与充电表面102进行通信。该实施例表示电子设备104被关闭、电池已耗尽或以其他方式不能与充电表面700进行通信的情况。因此，在本实施例中，充电表面700以避免用过量的电力对未检测到的电子设备104进行过度充电的方式进行操作。这种方式可能会对带有电量耗尽的电池的接收器进行充电，因此不能与发送器进行通信。

在步骤1002中，充电表面700产生低功率RF能量信号，该RF能量信号是能够向电子设备104提供无线、低功率传输的RF能量信号。具体地，微控制器208启动产生低功率RF能量信号，以使得能够经由低功率RF能量信号传输的功率是“低功率”的。例如，在一些实施例中，低功率是1W。也可以使用替代功率电平。在一些实施例中，电子设备位于充电表面的近场距离内的检测可以通过以1％的占空比激活单元电池贴片天线204来实现。

根据本公开，低功率RF能量信号是在充电表面700的单元电池中产生，并且保留在充电单元中直到低电力RF能量信号衰减或泄漏。当被调谐到低电力RF能量信号的频率的天线304(接收器的)被放置在一个或多个单元电池的近场距离内时，在步骤1004中，这些单元电池允许RF能量信号泄漏到天线304。

在步骤1006中，微控制器208可以感测存在于单元电池内的低电力RF能量信号。例如，在一些实施例中，微控制器208可以包括感测电路，例如，RF耦合器能够检测低电力RF能量信号的“反射”，其中该反射表示例如存在于单元电池内的约10％的低电力RF能量信号。因此，微控制器208可以基于由微控制器208感测到的反射的值来计算存在于单元电池内的低电力RF能量信号。尽管在步骤1006中执行的感测是在图10中按顺序示出，但是应当理解的是，该步骤可以以任何顺序来执行，或可以与流程图100中执行的进程并行地连续重复。低电力RF能量信号可以以脉冲或其他方式周期性或非周期性地产生，以确定是否存在电子设备，如图1000中所示。

一旦微控制器208感测到存在于单元电池内的低电力RF能量信号，则在步骤1008中将感测到的低电力RF能量信号与阈值进行比较，以确定是否在单元电池内产生后续低电力RF能量信号。感测到的低电力RF能量信号低于阈值的情况是指示低电力RF能量信号以及衰减或者泄漏到天线的情形，其中该天线被调谐到低电力RF能量信号的频率并且被放置在一个或多个单元电池的近场距离内。因此，如果感测到的低电力RF能量信号低于阈值，则假定低电力RF能量信号以及泄漏或者衰减，所以进程返回至步骤1002并且微控制器208激活天线204以产生后续低电力RF能量信号。或者，当反射高于阈值时，低电力RF能量信号保留在衬底中并且不产生后续的RF信号，以使得充电表面700的单元电池不会继续建立能量。因此，进程返回至步骤1006中，并且微控制器208继续感测存在于单元电池内的低电力RF能量信号。

图10所示的方法是指示没有通信组件310与充电表面700进行通信的情形。例如，电子设备104的电池312可能耗尽而无法激活通信组件310。然而，一旦电池312已经充足电，则在一些实施例中电子设备104可以激活通信组件310。此时，通信组件310可以发起与充电表面700的通信组件210进行通信，并且充电表面700可以切换至图9所示的充电方法，如上所述。

谐波滤波器

在常规电力传输系统中，形成系统的各种电子元件集成在一起，并且由每个集成的元件所产生的损耗被复合，使得整个系统产生比每个单独的元件更大的损耗例如，如果系统具有与效率为90％的放大器集成的效率为90％的天线，则包括这两个元件的系统的组合效率约为81％。随着更多元件的添加，系统的整体效率会进一步降低。因此，为了增加所公开的充电表面的效率，充电表面的一些实施例可以包括滤波器元件(例如，谐波滤波器)，以减少除预期的无线充电信号之外的频率中的辐射能量，具体地是减少预期的无线充电信号谐波中的能量。例如，谐波滤波器可以将这些频率分量衰减40dB至70dB。

图11A和图11B分别示出了包括充电表面102的实施例的代表性单元电池1102的透视图和横截面图，其中，每个单元电池1102具有位于单元电池1102的顶部表面上的谐波滤波器元件1104。图11A和图11B示出的单元电池1102类似于图6A至图6D所述的和示出的，然而，谐波滤波器元件1104可以被放置在一个不同的实施例(例如，图5A和图5B所述的和示出的实施例)的单元电池的顶部表面上。

应当理解的是，包括在每个单元电池1102中的谐波滤波器元件1104可以是分立的滤波器元件，或该波滤波器元件1104可以是较大的、单个谐波滤波器元件的一部分，该单个谐波滤波器元件跨越形成了充电表面102的多个单元电池1102的顶部表面。因此，在这种实施例中，充电表面102包括被放置在单元电池1102上方的谐波滤波器元件1104，以使得充电表面102包括定位在发送天线(例如。贴片天线610)的矩阵(或阵列)上方的谐波滤波器。

在图11A和图11B所示的实施例中，每个单元电池1102包括单衬底层615，以及存在于每个单元电池1102中的谐波滤波器元件1104包括跨越单元电池1102的整个顶部表面区域的单个谐波滤波器元件。然而，在其他实施例中，谐波滤波器元件1104可以包括多个谐波滤波器元件，其中，多个谐波滤波器元件中的一个谐波滤波器元件被放置在形成了单元电池1102的元件中的一个元件的顶部表面上。应当理解的是，具有谐波抑制滤波器的单元电池由一个更复杂的单元电池(例如，单元电池内包括更多层和特征的单元电池)形成。例如，该后一个实施例可以表示为：将谐波滤波器元件1104放置在贴片天线610的顶部表面区域上、将谐波滤波器元件1104放置在金属部件604的顶部表面区域上以及无谐波滤波器元件覆盖开口606。

在一些实施例中，谐波滤波器元件1104由两个或两个以上的屏层组成，其中，每个层包括一个屏以滤除预期无线充电信号中的特定谐波。谐波滤波器1104用于对贴片天线610产生的RF能量信号进行过滤，以使得RF能量信号运行在特定频率(在本文中也被称为中心频率)。由于谐波滤波器元件1104是无源机械设备，因此与电子滤波器相比，减少了信号能量的损失。

图12A和图12B分别示出了包括充电表面1202的实施例的代表性单元电池1202的透视图和横截面视图，其中，每个单元电池1202具有位于单元电池1202的顶部衬底层515a内(或可选地位于顶部衬底层515a和底部衬底层515b之间)的谐波滤波器元件1204。应当理解的是，包括在每个单元电池1202中的谐波滤波器元件1204可以是分立的滤波器元件，或该波滤波器元件1104可以是较大的、单个谐波滤波器元件的一部分，该单个谐波滤波器元件跨越形成了充电表面102的多个单元电池1202的顶部衬底层515a。因此，在这种实施例中，充电表面102包括被放置在单元电池1102的顶部衬底层515a内的谐波滤波器元件1204，以使得充电表面102包括定位在发送天线(例如。贴片天线510)的矩阵(或阵列)上方的谐波滤波器。

在图12A和图12B所示的实施例中，单元电池1202包括：顶部衬底层515a和底部衬底层515b；并且存在于每个单元电池1202的顶部衬底层515a中的谐波滤波器元件1204包括：跨越了单元电池1202的顶部衬底层515a的整个区域的单个谐波滤波器元件。然而，在其他实施例中，谐波滤波器元件1204可以仅跨越顶部衬底层515a的一部分，以使得谐波滤波器元件1204仅被放置在贴片天线510的上方，该贴片天线510位于底部衬底层515b中。

在一些实施例中，谐波滤波器元件1204由两个或两个以上的屏层组成，其中，每个层包括一个屏以滤除预期无线充电信号中的特定谐波。谐波滤波器1204用于对贴片天线510产生的RF能量信号进行过滤，以使得RF能量信号运行在特定频率(在本中中也被称为中心频率)。由于谐波滤波器元件1204是无源机械设备，因此与电子滤波器相比，减少了信号能量的损失。

接收器设备堆叠

图13A和图13B示出了根据示例性实施例的多个电子设备1302、1304中的无线充电系统1300的组件。为了便于解释，图13A和图13B示出了两个设备1302、1304之间的无线电力传输。然而，本领域技术人员应当理解的是，此处描述的无线电力传输可以发生在两个或两个以上的电子设备之间。在示例性实施例中，第一电子设备1302可以通过近场充电技术从充电表面1306接收电力，然后接着将电力提供给第二电子设备1304。在替代实施例中，第一电子设备1302可以使用其他技术(例如，远场RF电力传输)来接收电力。

如图13A所示，在一些实施例中，电子设备1302、1304可以堆叠或以其他方式被放置成彼此接触以实现将充电表面1306的电力传输至第一设备1302，然后将电力从第一设备1302传输至第二设备1304。如图13B所示，第一设备1302可以使用近场电力传输技术从充电表面1306接收电力，然后第一设备1302可以使用远场电力传输技术将电力传输至第二设备1304。

近场RF电力传输技术可以包括发送机侧的充电表面1306，该充电表面1306包括多个物理层，例如衬底或用于俘获RF能量的空腔和放置电子设备1302、1304的顶部表面。近场充电表面可以被配置成将RF能量引入衬底或空腔层，其中，RF能量保持被俘获，直到由接收器侧的天线或电子设备1302、1304引入一些物理条件。在一些实施例中，当具有适当地接收器侧天线的电子设备1302、1304被放置在足够靠近顶部表面以释放RF能量时，RF能量才会从充电表面1306的表面泄漏。在一些实施方式中，RF能量在衬底或者空腔层内保持“被俘获”，直到电子设备1302、1304的金属件接触表面层。可以使用其他可能的技术，尽管近场技术通常可以指这样的系统和方法：其中RF能量在充电表面1306内保持被俘获，直到由接收器侧的电子设备1302、1304或接收器侧的天线引入一些物理条件。在许多情况下，这可以具有从直接接触到约10毫米的操作距离范围。例如，在操作距离是一毫米的情况下，在RF能量将从充电表面1306的衬底或空腔层泄漏之前，第一电子设备1302将需要在一毫米内。

远程RF电力传输技术可以包括以下情况：发送侧设备包括一个或多个天线的阵列(未示出)，该天线阵列被配置成在一定距离上发送RF电力波，该一定距离可以从小于一英寸到大于五十英尺。在邻近远场电力传输中，发送侧设备可以被配置成在有限距离(例如小于12英寸)内发送电力波。这可能收到许多限制，例如，在发送侧设备将发送电力波之前需要接收器侧设备从发送侧设备输入近程阈值，或将电力波的有效范围限制在传送电力。在一些实施方式中，用作近程发送器的发送侧设备可以发送电力波以汇聚在特定位置处或附近，以使得电力波产生相长干涉图案。接收器侧设备可以包括天线和电路，该天线和电路能够在相长干涉图案处接收所产生的能量，然后可以将该能量转换为可用的电子设备的交流(AC)或直流(DC)，该电子设备被耦接至接收器设备或者包括接收器设备。

电子设备1302、1304可以是：包括能够执行本文所描述的各种进程和任务的近场天线和/或远场天线的任何电子设备。例如，第一设备1302和第二设备1304可以包括天线和电路，该天线和电路被配置成使用RF信号产生、发送和/或接收RF能量。在图13A和图13B中，第一设备1302和第二设备1304被示出为蜂窝电话。然而，这不应该被视为限制可能的电子设备1302、1304。可能的电子设备1302、1304的非限制性示例可以包括：平板电脑、笔记本电脑、手机、PDA、智能手表、健身设备、头戴式耳机，或能够使用本文所描述的原理进行再充电或操作的任何其他设备。

充电表面1306可以产生用于无线电力传输的一个或多个RF能量信号，该RF能量信号被俘获在充电表面1306的顶部表面下方的衬底或空腔中。当第一设备1302的适当调谐的天线位于充电表面1306的近场距离(例如，小于约10mm)内时，所俘获的RF能量可以通过顶部表面泄漏并由第一设备1302接收。第一设备1302的适当调谐的天线可以因此使得被俘获到充电表面1306中的RF信号通过充电表面1306泄漏或者发送到第一设备1302的天线。接收到的RF能量信号然后被电力转换电路(例如，整流器电路)转换成电力信号，，用于给第一设备1302的电池提供电力或为其充电。在图13A和图13B示出的示例性实施例中，充电表面1306可以被示出为盒型设备，但应当理解的是，充电表面1306可以具有任何形成因素、配置和/或形状。在一些实施例中，由充电表面1306输出的总功率小于或等于1瓦以符合联邦通信委员会(FCC)规章第15部分(低功率，非许可发送机)。

类似于充电表面1306可以用作与第一电子设备1302相关的发送器侧设备的方式，第一电子设备1302可以被配置成同样用作与第二电子设备1304相关的发送器侧设备。

如图13所示，在一些实施例中，第一设备1302可以包括与充电表面1306类似的、用于近场RF充电表面的组件，允许RF能量信号被俘获在第一设备1302的表面层的下方，直到第二设备1304的适当调谐的天线使得RF能量泄漏到第二设备1304的天线中。

另外地或可选地，如图13B所示，在一些实施例中，第一设备1302可以被配置成用于远场近程发送器，该远场近程发送器包括被配置成向第二电子设备1304的天线发送一个或多个电力波的一个或多个天线的阵列。

在一些实施例中，第一设备1302可以包括通信组件(未示出)以实现去往或来自其他设备(例如第二设备1304)的无线通信和/或有线通信。在一些情况下，通信组件可以是第一设备1302的嵌入式组件；并且在一些情况下，通信组件可以通过任何有线和/或无线通信介质附接至第一设备1302。通信组件可以包括机电组件(例如，处理器、天线)，该机电组件允许通信组件将包含各种类型的数据和消息的通信信号传送到其他设备(例如第二设备1304)。这些通信信号可以表示用于托管通信的不同信道，其中数据可以使用任何数量的有线或无线协议以及相关硬件和软件技术进行传送。通信组件可以基于任何数量的通信协议进行操作，例如，

无线保真(Wi-Fi)、近场通信(NFC)、ZigBee等等。然而，应当理解的是通信组件不限于基于射频的技术，而是可以包括用于其他设备的声波三角测量的雷达、红外和声音设备，例如第二设备1304。

在操作中，第一设备1302的通信组件可以从第二设备1304接收通信信号，其中，通信信号包括数据，该数据包括从第一设备1302接收电力的请求。另外地或可选地，第一电子设备1032可以从第二设备1304接收一个或多个无线广播消息，从而允许第二电子设备1302检测第二电子设备1304的存在并且开始向第二电子设备1304发送电力，或开始使用RF能量对衬底或空腔层进行过度充电。这种请求消息也可以包括与设备类型、设备电池细节(例如，电池类型和当前电池电量)以及设备的放弃位置有关的数据。在一些实施例中，第一电子设备1032可以使用包含在消息内的数据来确定用于向第二电子设备1034发送或以其他方式传送RF能量的各种操作参数，其中第二电子设备1034可以捕获RF能量并将该RF能量转换为可用的交流(AC)电或直流(DC)电。

例如，当第一设备1302充当近场充电表面时，且当第一电子设备1302的通信组件接收到具有指示第二设备1304位于阈值距离内的阈值信号强度的通信信号时，第一设备1302可以被配置成向第一设备1302内的近场充电表面发送电力(例如，接通、打开、唤醒)。

作为另一示例，在第一设备1302充当远场近程发送器时，第一设备1302可以使用第二设备1304的通信信号接收数据，第一设备1304可以使用该数据来识别第二设备1304的位置并确定第二设备1304是否位于第一设备1304的阈值距离内。

类似地，第二设备1304的通信组件可以使用通信信号来传送数据，该数据可以用于例如发送消息或以其他方式广播消息至第一设备1302以请求第一设备1302传输电力；该消息还可以例如包括：电池电力信息、指示当前位置的数据、关于第二设备1304的用户的数据信息、关于待充电的第二设备1304的信息、指示待接收的电力的有效性、停止发送电力的请求以及其他类型的有用数据。可以被包括的通信信号中的各种类型的信息的非限制性示例还可以包括：信标消息、用于第一设备1302的设备标识符(设备ID)、用于第一设备1302的用户标识符(用户ID)、用于第二设备1304的电池电量、第二设备1304的位置以及其他这种信息。

在一些情况下，当第二设备1304进入第一设备1302的近场距离，其中RF能量可以从第一设备1302泄漏到或发送到第二设备1304中时，设备可以根据由相应设备1302、1304的相应通信组件所采用的无线或有线通信协议(例如

)建立通信信道。在一些情况下，第二设备1304可以根据进入由通信组件所采用的有线或无线通信协议的第一设备1302的有效通信距离来建立与第一设备1302的通信信道。近场距离可以限定为发送器侧设备(例如，充电表面1306)与接收器侧设备(例如，第一电子设备1302)之间的最小距离，该最小距离可以使发送器侧设备泄漏或传输被俘获的RF波信号至适当调谐的接收器侧设备。该近场距离可以是从直接接触到约10毫米的范围。在一些情况下，近程远场距离可以是介于发送器侧设备与接收器侧设备之间的允许发送一个或多个电力波至接收器侧设备的最小距离，该最小距离可以高达约12英寸。在替代实施例中，可以使用任何远场距离。

第二设备1304的天线可以从第一设备1302泄漏的或发送的RF信号或从第一设备1302发送的电力波捕获能量。在从充电表面1306或第一设备1302的电力波或泄漏物接收到RF信号之后，第一设备1302和第二设备1304这两者的电路和其他组件(例如，集成电路、放大器、整流器、电压调节器)然后可以将RF信号的能量(例如，射频电磁辐射)转换为电能(即，电力)，这可以被存储在电池中或者可以为相应的电子设备1302、1304供电。在一些情况下，例如，第二设备1304的整流器可以将电能从AC转换为DC形式以供第二设备1304使用。除AC到DC转换之外或作为其替代，也可以应用其他类型的调节。例如，诸如电压调节器之类的电压调节电路可以根据第二设备1304的需求来增加或降低电能的电压。

在替代实施例中，第一设备1302也可以向第二设备1304发送充电请求。充电请求可以包括与第一设备1302的用户、第一设备1302的细节、第一设备1304的电池电量以及第一设备1302的当前位置有关的数据。根据接收的充电请求，第二设备1304可以接受或拒绝该请求。第二设备1304还可以请求关于但不限于第一设备1302的用户、第一设备1302的细节、第一设备1302的电池电量以及第一设备1302的当前位置的附加细节，如果这些细节不在该请求中。在接受请求时，第二设备1304可以确定第一设备1302的位置。第二设备1304可以使用诸如传感器检测、热映射检测之类的一种或多个技术来确定第一设备1302的位置。一旦确定了第一设备1302的位置，则第二设备1304可以发送RF信号至第一设备1302，该RF信号可以被第一设备1302的天线和/或电路捕获以对第一设备1302的电池进行充电。

再次参考图13A，在一些实施例中，在存在或不存在充电表面1306的情况下，第一设备1302和第二设备1304可以被放置在彼此的顶部以从一个设备向另一个设备传输电力。在另一实施例中，第一设备1302和第二设备1304可以被放置在同一平面上并且彼此邻近以从一个设备或另一设备传输电力，如图13B所示。本领域普通技术人员应当理解的是，当设备彼此处于近场距离而不管设备间相对于彼此的位置时，在第一设备1302和第二设备1304之间将发生电力传输。

在一实施例中，第一设备1302可以从充电表面1306接收电力，并同时在该第一设备1302的近场中将该电力传输到第二设备1304。在另一实施例中，第一设备1302可以从任何合适的接收电力源(例如，远场天线)接收电力，并同时在近场距离内将该电力传输至第二设备1304。在又一实施例中，第一设备1302和第二设备1304可以在其近场内将电力传输到第三设备。在又一实施例中，第一设备1302和第二设备1304中的每一个设备在其近场内独立地或协作地将电力传输到两个或两个以上的设备。

图14是示出了根据本公开实施例的多个设备之间的无线电力传输的操作的流程图。

在步骤1602中，第二设备进入第一设备的近场距离。在一实施例中，第二设备的用户可以手动地将第二设备放置在第一设备的近场距离内。近场距离可以小于约10mm。第一设备和第二设备可以包括被配置产生、发送和接收RF信号的电路。第一设备设第二设备的电路可以包括多个单元电池，该多个单元电池被配置成接收RF信号。

在步骤1604中，在第一设备和第二设备之间建立通信信道。第一设备和第二设备可以包括通信组件，通过该通信组件可以建立通信信道以在设备间传输数据。通信组件可以基于任何数量的通信协议进行操作，例如，

无线保真(Wi-Fi)、近场通信(NFC)、ZigBee等等。

在一个实施例中，在第二设备进入第一设备的近场之前可以在第一设备与第二设备之间建立通信信道。在另一实施例中，在第二设备进入第一设备的近场之后可以在第一设备与第二设备之间建立通信信道。

在步骤1606中，第二设备然后经由通信信道向第一设备发送接收电力的请求以对第二设备的电池进行充电。在另一实施例中，第二设备的用户经由第二设备的用户界面向第一设备发送接收电力的请求。连同该请求，第二设备可以包括附加数据，该附加数据包括但不限于第二设备的用户、第二设备的细节、第二设备的电池电量或第二设备的当前位置。根据接收的充电请求，第一设备可以接受或拒绝该请求。在另一实施例中，第一设备的用户可以经由第一设备的用户界面接受或拒绝请求。可以在第二设备的用户界面上接收对请求的响应。

在步骤1608中，第二设备可以使用从第一设备接收的RF信号给电池充电。在接受第二设备的请求之后，第一设备可以确定第二设备的位置。一旦确定了第二设备的位置，则第一设备可以发送RF信号至第二设备，该RF信号可以被第二设备的天线和/或电路捕获以对第二设备的电池充电。

在一些实施例中，从第一设备向第二设备传输电力的启动由设备的用户在第一设备和/或第二设备的用户界面上完成。用户可以选择何时开始、停止从一个设备到另一设备的无线充电，并且用户可以进一步选择哪个设备是发送器以及哪个设备时接收器。此外，用户可以通过选择目标时间、目标电量来选择电力传输的终止。

第二设备的天线可以从RF信号收集能量，该能量可以由RF信号在其位置处所得的累积形成。在接收到RF信号和/或从能量袋收集能量之后，第二设备的电路(例如，集成电路、放大器、整流器、电压调节器)然后可以将RF信号的能量(例如，射频电磁辐射)转换成电能(即，电力)，这可以被存储在第二设备的电池中。

在一个实施例中，第一设备的电路包括多个单元电池，该单元电池被配置成：接收RF信号，并且响应于第二设备的天线位于单元电池中的至少一个单元电池的近场距离内，产生RF能量信号以对第二设备的电池充电。在另一实施例中，第二设备的电路包括多个单元电池，该单元电池被配置成：接收RF信号，并且响应于第一设备的天线位于单元电池中的至少一个单元电池的近场距离内，产生RF能量信号以对第一设备的电池充电。

前述方法描述和流程图仅提供作为示例性说明，并不用于要求或暗示各种实施例的步骤必须按所给出的顺序执行。前述实施例中的步骤可以以任何顺序来执行。诸如“然后(then)”、“接下来(next)”之类的词语不用于限制步骤的顺序；这些词语只是用来通过方法的描述来引导读者。尽管进程流程图可以将操作描述为顺序进程，但是许多操作可以并行或同时执行。此外，操作的顺便可以重新排列。进程可以对应于方法、函数、过程、子例程、子程序等。当进程对应于函数时，进程的终止可以对应于将函数返回到调用函数或主函数。

结合本文公开的实施例描述的各种说明性的逻辑块、模块、电路和算法步骤可以作为电子硬件、计算机软件或两者的组合来实现。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，以上主要按照功能对各种说明性的组件、块、模块、电路和步骤进行说明。此功能性是实施为硬件还是软件取决于强加于整个系统上的特定应用和设计约束。本领域技术人员可以针对每个特定应用以各种方式来实现所描述的功能，但是这样的实现决定不应该被理解为会导致偏离本发明的范围。

在计算机软件中实现的实施例可以用软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言等或其任何组合来实现。代码段或机器可执行指令可以表示：过程、函数、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、类、或指令、数据结构或程序语句的任何组合。通过传递和/或接收信息、数据、自变量、参数或存储器内容，可以将代码段耦接至另一代码段或硬件电路。信息、自变量、参数、数据等可以经由任何合适的方式而被传递、转发或发送，其中任何合适的方式包括存储器共享、消息传递。令牌传递、网络传输等。

用于实现这些系统和方法的实际软件代码或专用控制硬件并不限制本发明。因此，在不参考特定软件代码的情况下，描述的系统和方法的操作和行为应当被理解为：能够基于本文的描述来设计软件并控制软件以实现该系统和方法。

当在软件中实现时，功能可以作为一个或多个指令或代码存储在非暂时性计算机可读存储介质或处理器可读存储介质上。本文公开的方法的步骤或算法可以体现在驻留于计算机可读存储介质或处理器可读存储介质上的处理器可执行软件模块中。非暂时性计算机可读介质或处理器可读介质包括计算机存储介质和有形存储介质，该有形存储介质有助于将计算机程序从一个地方传输至另一个地方。一种非暂时性的、处理器可读取的存储介质可以是可由计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限制，这种非暂时性的、处理器可读取介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储器、磁盘存储器或其他磁存储设备或任何其他有形存储介质，该非暂时性的、处理器可读取介质可以被用于存储以指令或数据结构的形式的期望的程序代码并且可以由计算机或处理器进行访问。本文所使用的磁盘和光盘包括压缩光碟(CD)、激光盘、光学盘、数字通用光碟(DVD)、软盘和蓝光盘，其中磁盘通常以磁的形式再现数据，而光盘用激光来光学地再现数据。上述的组合也应当被包含在计算机可读介质的范围内。此外，方法或算法的操作可作为代码和/或指令的一个或任何组合或集合而驻留在处理器可读介质和/或计算机可读介质上，该处理器可读介质和/或计算机可读介质可以并入计算机程序产品中。

提供所公开的实施例的前述描述以使得本领域任何技术人员能够实现或使用本发明。这些实施例的各种修改对本领域技术人员来说是显而易见的，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可将本文中定义的一般原理应用于其他实施例。因此，本发明不用于限制本文中示出的实施例，而是符合与以下权利要求以及本文所公开的原理和新颖性特征相一致的最宽范围。

尽管已经公开的各个方面和实施例，但是可以构想其他方面和实施例。所公开的各个方面和实施例是为了说明的目的，而不是用于对由以下权利要求指出的真实范围和精神进行限制。

Claims (16)

1.一种用于无线地传送电力到电子设备的无线电力发送器，所述无线电力发送器包括：

以矩阵形式布置的多个单元电池，所述多个单元电池中的每个单元电池包括：

顶部衬底层；

限定了开口的金属部件，其中，所述顶部衬底层包括所述金属部件；以及

贴片天线，位于所述金属部件所限定的所述开口内，所述贴片天线被配置为发送用于对电子设备进行无线充电的一个或多个射频RF电力传输波，

其中：

所述一个或多个RF电力传输波通过所述开口从所述单元电池泄漏，并且在所述电子设备的天线被定位在该单元电池的近场距离内时，所述一个或多个RF电力传输波被所述电子设备的所述天线所接收；并且

所述电子设备使用来自所述天线所接收的一个或多个RF电力传输波的能量以对该电子设备进行供电或充电，

其中，所述无线电力发送器还包括RF电路，所述RF电路被配置为产生所述一个或多个RF电力传输波，

其中：

所述多个单元电池中的每个单元电池还包括相应的导电线；并且

包括在每个单元电池中的相应的导电线将该单元电池的天线电连接至所述RF电路。

2.根据权利要求1所述的无线电力发送器，其中：

所述多个单元电池中的每个单元电池还包括底部衬底层，所述底部衬底层包括所述贴片天线；并且

所述顶部衬底层在所述单元电池中被定位在所述底部衬底层的上方。

3.根据权利要求2所述的无线电力发送器，其中，所述底部衬底层由超材料制成。

4.根据权利要求1所述的无线电力发送器，其中：

所述一个或多个RF电力波中的每一个具有频率；并且

所述多个单元电池中的每个单元电池还被配置为在被调谐到所述频率的天线没有被定位在所述单元电池的近场距离内时，保持所述一个或多个RF电力传输波。

5.根据权利要求4所述的无线电力发送器，其中，所述开口的尺寸按照所述一个或多个RF电力波的周期性频率来确定，以在被调谐到所述频率的天线没有被定位在所述单元电池的近场距离内时，避免所述一个或多个RF电力传输波泄漏。

6.根据权利要求1所述的无线电力发送器，其中，所述多个单元电池中的每个单元电池还被配置为(i)在所述电子设备的天线被调谐到中心频率时以及(ii)在所述天线被定位在所述单元电池的近场距离内时，通过所述开口将所述一个或多个RF电力传输波泄漏到所述电子设备。

7.根据权利要求1所述的无线电力发送器，其中：

所述RF电路还包括RF端口；并且

所述RF端口被配置为通过所述多个单元电池中的每个单元电池的相应的导电线将所述一个或多个RF电力传输波提供至所述多个单元电池中的每个单元电池。

8.根据权利要求7所述的无线电力发送器，其中，所述多个单元电池中的每个单元电池还包括接地平面，所述接地平面连接至所述RF端口的部件。

9.一种无线电力发送器的单元电池，所述单元电池包括：

顶部衬底层；

限定了开口的金属部件，其中，所述顶部衬底层包括所述金属部件；以及

贴片天线，位于所述金属部件所限定的所述开口内，所述贴片天线被配置为辐射用于对电子设备进行无线充电的一个或多个射频RF电力传输波，

其中：

所述一个或多个RF电力传输波通过所述开口从所述单元电池泄漏，并且在所述电子设备的天线被定位在该单元电池的近场距离内时，所述一个或多个RF电力传输波被所述电子设备的所述天线所接收；并且

所述电子设备使用来自所述天线所接收的一个或多个RF电力传输波的能量以对该电子设备进行供电或充电，

其中，所述单元电池还包括：RF电路，所述RF电路被配置为产生所述一个或多个RF电力传输波；以及

相应的导电线，其中，包括在每个单元电池中的相应的导电线将该单元电池的天线电连接至所述RF电路。

10.根据权利要求9所述的单元电池，还包括底部衬底层，所述底部衬底层包括所述贴片天线，其中，所述顶部衬底层在所述单元电池中被定位在所述底部衬底层的上方。

11.根据权利要求10所述的单元电池，其中，所述底部衬底层由超材料制成。

12.根据权利要求9所述的单元电池，其中：

所述一个或多个RF电力波中的每一个具有频率；并且

所述单元电池还被配置为在被调谐到所述频率的天线没有被定位在所述单元电池的近场距离内时，保持所述一个或多个RF电力传输波。

13.根据权利要求12所述的单元电池，其中，所述开口的尺寸按照所述一个或多个RF电力波的周期性频率来确定，以在被调谐到所述频率的天线没有被定位在所述单元电池的近场距离内时，避免所述一个或多个RF电力传输波泄漏。

14.根据权利要求9所述的单元电池，其中，所述单元电池还被配置为(i)在所述电子设备的天线被调谐到中心频率时以及(ii)在所述天线被定位在所述单元电池的近场距离内时，通过所述开口将所述一个或多个RF电力传输波泄漏到所述电子设备。

15.根据权利要求9所述的单元电池，其中：

所述RF电路还包括RF端口；并且

所述RF端口被配置为通过所述单元电池的相应的导电线将所述一个或多个RF电力传输波提供至所述单元电池。

16.一种用于无线地传送电力到接收器设备的方法，所述方法包括：

提供具有至少一个单元电池的无线电力发送器，所述至少一个单元电池包括：

顶部衬底层；

限定了开口的金属部件，其中，所述顶部衬底层包括所述金属部件；以及

贴片天线，位于所述金属部件所限定的所述开口内；以及

所述至少一个单元电池的所述贴片天线辐射用于对电子设备进行无线充电的一个或多个RF电力传输波，

其中：

所述一个或多个RF电力传输波通过所述开口从所述单元电池泄漏，并且在所述电子设备的天线被定位在该单元电池的近场距离内时，所述一个或多个RF电力传输波被所述电子设备的所述天线所接收；并且

所述电子设备使用来自所述天线所接收的一个或多个RF电力传输波的能量以对该电子设备进行供电或充电，

其中，所述至少一个单元电池还包括：RF电路，所述RF电路被配置为产生所述一个或多个RF电力传输波；以及

相应的导电线，其中，包括在每个单元电池中的相应的导电线将该单元电池的天线电连接至所述RF电路。

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