CN108702179B - Nfc设备的ptu检测方法和设备 - Google Patents

Abstract

描述了与用于使能功率发射单元(PTU)设备的系统、方法、以及计算机可读介质相关的实施例。在一个实施例中，PTU包括：配置用于经由磁耦合进行无线充电的发射线圈；耦合到发射线圈的功率输送系统；用于检测由发射线圈的近场内的设备在发射线圈内感应的谐波失真的信号处理电路；以及，控制电路，被配置为当通过检测到近场通信(NFC)设备、射频识别设备(RFID)、或可能被发射线圈发出的能量损坏的任意其他此类设备而触发时调整功率放大器的输出功率。

Description

NFC设备的PTU检测方法和设备

本申请要求2016年4月1日提交的美国专利申请序号15/089,125的优先权，这里通过引用将其全部内容并入。

技术领域

实施例涉及用于近场通信(NFC)、射频识别设备(RFID)、无线充电系统、蓝牙通信和设备的系统、方法以及组件设备，并且特别地，涉及用于管理那些设备并具体涉及管理那些设备的共存的设备、指令以及操作。某些实施例涉及无线功率传输和无线功率联盟(A4WP)。

背景技术

近场通信设备在诸如为智能电话和平板电脑的众多消费产品中变得更加常见。它们是通常在天线的电磁场方向图的近场中操作的短距离通信设备。由于可以在没有电缆的情况下方便地进行充电，移动设备的无线充电也变得越来越流行。由于近场通信(NFC)设备和无线充电器都在有限的范围内工作，特别是在天线方向图的近场内，并且由于它们在类似的设备内工作，因此它们被设计成能够共存而不会彼此干扰或彼此损害。近场电磁能量与远场电磁辐射的区别在于随距离的耗散率。远场辐射以与距离的平方成反比的方式耗散，而近场电磁能量耗散得更快。因此，近场通信被构造成在更有限的距离内操作。另一个不同之处在于，对于远场辐射，电场与磁场的比率是恒定的并且等于波阻抗。然而，在近场内，电场与磁场的比率不是恒定的，并且磁场或电场经常将主导能量传输流。最后，远场中吸收辐射能量的对象不会使发射器加载。然而，如果对象在近场吸收能量，则发射器将“看到”天线负载阻抗的变化。

附图说明

图1描绘了按照一些实施例的具有有源充电功率发射单元(PTU)和非常接近的近场通信(NFC)设备的无线充电系统。

图2示出了按照一些实施例的本文描述的用于检测NFC标签或RFID的存在的方法。

图3是按照一些实施例的磁耦合到NFC设备的功率发射单元线圈的驱动点阻抗的简化电路图的一个示例。

图4图示了按照一些实施例的具有负载阻抗的功率发射线圈的驱动点阻抗的等效电路图的一个示例，该负载阻抗从NFC设备反射回功率发射线圈。

图5图示了按照一些实施例的谐波检测器，其中感测线圈用于测量从功率发射线圈发出的磁场。

图6图示了通过将高通滤波器与低通滤波器并联而构造的无源陷波滤波器的一个示例实现，以与本文描述的一些实施例一起使用。

图7图示了按照一些实施例的电容耦合到谐波检测器电路的功率发射线圈的等效电路图。

图8图示了按照一些实施例的当由近场内的NFC设备加载时，电压频谱(以dBV为单位)对发射线圈中的电流频率(以MHz为单位)的曲线图。

图9图示了按照本文中一些实施例的移动无线设备的示例，该移动无线设备可以是包括用于从功率传输单元接收和存储功率的电路的功率接收单元。

图10是图示按照一些实施例的可用于实现本文描述的各种设备和方法的示例计算机系统机器的框图。

具体实施方式

实施例涉及用于近场通信(NFC)、射频识别设备(RFID)、无线充电系统、蓝牙通信和设备的系统、方法以及组件设备，并且特别地，涉及用于管理那些设备并具体涉及管理那些设备的共存的设备、指令以及操作。以下描述和附图图示了使本领域技术人员能够实践它们的具体实施例。其他实施例能够结合结构、逻辑、电气、处理以及其他变化。一些实施例的部分和特征能够包括在其他实施例中或者替代其他实施例的部分和特征。

图1描绘了按照一些实施例的无线充电系统100，其具有有源充电功率发射单元(PTU)110和非常接近的近场通信(NFC)160设备。未示出正在充电的设备，但是PTU 110可用于提供功率以为手机、平板电脑、膝上型计算机、智能手表或任何其他这样的设备的电池充电。在一些实施例中，例如，PTU 110可以对诸如为图9的设备900的移动设备充电。示出了PTU 110内的一些基本元件。功率发射线圈140通过电容器130调节到磁谐振频率。激励源150输送充电功率，并且电阻器120模拟电路中的损耗。

当NFC设备160进入有源PTU 110的近场内时，功率发射线圈140可能将与NFC设备160的NFC线圈磁耦合。虽然NFC设备160的NFC线圈可能未被调节到与功率发射线圈140相同的频率，但是即使PTU 110正在尝试提供功率给另一设备而非NFC设备160，仍有可能将大量能量输送到NFC设备160。由于NFC设备不一定被设计为承受这种量的能量传输，因此存在NFC 160设备可能过热或被损坏的风险。因此，在有源充电时，PTU 110可以使用某种方式来确定NFC设备160设备是否被引入到充电操作体积中。在一些实施例中，对这样的事件的检测触发后续步骤，其涉及终止无线功率传输。其他步骤可以涉及PTU 110接合NFC读取器以查询范围内的NFC设备(诸如NFC设备160)，从而确认或排除NFC设备或标签的存在。

处理该问题的一种方法是周期性地停止充电并且使用内置NFC读取器对任何NFC设备进行轮询。无论NFC标签是否放置得非常接近，这种方法都会引起充电时间上的损失。在一些实施方案中，对于6至8小时的充电，轮询在整个6至8小时的充电过程中将充电活动暂停多达20至30分钟。另一种方法是使用基于人的接近的电容传感器来触发附近设备的NFC查询。但是，这种方法对于NFC标签特性而言不会触发，而是对于人的存在而言会触发。这可能导致错误触发数量的增加并增加整体充电时间。因而，本文描述的一些实施例可以包括与特定于NFC标签特性的检测方法相关联的益处。

例如，一些实施例可以按照ISO/IEC 18000-3空中接口标准(国际标准化组织/国际电工委员会，18000-3:2010，发布于2010年11月)的近场通信操作，该近场通信使用幅移键控(ASK)调制在13.56MHz或接近13.56MHz的中心频率处操作，并且能够以100到400千比特/秒的数据速率进行传输。对于这一标准，设备间隔不超过大约10厘米(cm)。对此而言的一个明显益处是安全性(例如，恶意通信尝试只能在非常接近的程度进行)。近场通信的另一个益处是通过在近场操作，大量的能量传输是可行和实际的。这允许通信设备之一是无源的，完全依赖于来自发射器的能量来操作。这允许无源设备非常小，没有内部电源。

NFC通信可能涉及发起者和目标。如果目标在附近，则发起者进行盲传输并唤醒目标。来自发起者的传输通常需要读或写请求。对于读请求(最常见的)，目标通过发送一条存储的数据来激活并响应发起者。对于写请求，目标激活并将发起者提供的数据存储到非易失性存储器中。如果目标是无源的，没有内部电源，则在初始询问期间由来自发起者的近场能量充电，并使用该能量来执行所期望的功能。在这种情况下，发起者被称为NFC读取器，并且目标被称为NFC标签。NFC标签以各种形式出现。例如，智能卡是信用卡/借记卡、以及其他类型的卡，其中NFC标签嵌入卡中。NFC标签用于进入汽车和建筑物的一些密钥。NFC标签提供诸如为识别、安全认证和数据存储的信息。正在开发用于各种应用的其他NFC标签，诸如读取杂货店中的食品的成分或读取海报上显示的摇滚乐队的描述。在每种情况下，NFC标签嵌入到产品或某种对象中，并且可用于NFC读取器的询问。

在一些实施例中，完整NFC设备能够以三种不同的操作模式操作：NFC卡模拟或NFC标签模拟、NFC读取器/写入器、以及NFC对等。NFC卡模拟允许NFC设备模拟NFC标签或智能卡。在一些实施例中，例如，NFC设备可用于向支付系统提供信用卡信息。NFC设备虽然是有源的，但可以模拟嵌入在信用卡中的NFC标签的操作。在NFC读取器模式中，NFC设备充当NFC读取器以促进与NFC标签的通信。在这一情况下，充当NFC读取器的NFC设备将对NFC标签充电并询问某种类型的信息。在NFC对等模式中，两个配备为读取器的NFC设备仍然能够通信数据和交换数据。如上所描述的，诸如为NFC 160的NFC设备的线圈可以从诸如为PTU 110的PTU接收功率，该NFC设备可能过热并且导致损坏使得NFC设备能够执行上述功能的电路。

射频识别设备(RFID)与NFC设备操作类似地操作。RFID经常在更远的距离上操作，有时在RFID读取器的近场之外，并且标签经常是有源的，这意味着标签具有并依赖于内部能量源。一个示例是自动桥梁收费系统。当车辆通过收费站时，RFID标签由收费站的RFID读取器询问。RFID标签以某种车辆识别号响应，向收费站岗亭中的RFID读取器指示应该对哪个账户收费。在一些实施例中，NFC 160可以是RFID标签。NFC和RFID之间的区别是微妙的。NFC可以被认为是以13.56MHz工作的RFID的子类别。

如上所述，无线充电是另一种通常依赖于近场电磁能量的技术。在各种实施例中，无线功率传输允许通过利用远场辐射、近场磁耦合、近场电耦合、或磁谐振耦合来传输能量来对设备充电。对于磁耦合和磁谐振耦合，能量充电单元或功率发射单元(PTU)通过初级线圈的电激励产生磁场，该磁场在位于功率接收单元中的次级线圈中感应出交流电(AC)。在一些实施例中，传递的AC电力被整流和调节(可能包括DC-DC转换)以给接收单元供电或充电。如果发射线圈被调节到以特定频率工作，那么这被称为近场谐振磁耦合。近场谐振磁场耦合进一步增强了能量传输并且放松了对发射线圈和接收线圈的相对定位的一些空间定向限制。提供能量的设备是PTU，诸如PTU 110，并且吸收能量或被充电的设备可以被称为功率接收器单元(PRU)。

一些实施例可以根据无线充电标准的各个方面进行操作。例如，一些实施例利用在6.78MHz下工作的磁谐振充电标准来操作，其充电距离高达一米。对于状态和控制信令，这样的实施例采用在2.4GHz下操作的带外Bluetooth^TM(蓝牙)低功耗(BLE)链路来工作。在BLE连接上处理设备的初始充电和设置以及状态更新。这允许PTU调整输送的电量并在充电完成时进入省电模式。

图2示出了按照一些实施例的本文描述的用于检测NFC标签或RFID的存在的基本操作。在操作210中，无线充电器或功率发射单元被配置为对功率接收单元充电。对于一些实施例，这包括BLE连接上的一些初始协商；然后发射线圈被激励并且功率接收单元的充电开始。

在操作220中，激活信号处理电路以感测发射线圈中谐波失真的存在。如果NFC标签或RFID在发射线圈的近场内，则NFC标签或RFID将影响发射线圈的负载阻抗。对于NFC设备或RFID设备，负载效应将是非线性的，从而在发射线圈中产生谐波。

在操作230中，打开控制电路以处理NFC或RFID检测的发生。在一个实施例中，停止充电操作并发起NFC查询。该查询用于确认NFC设备的存在，或确定谐波内容是否正由某一其他设备引起。而且，一些实施例使用查询来操作以确定NFC设备的类型以及它是否是与各种标准兼容的NFC设备。取决于结果，继续充电，或者停止充电，直到用户调整充电配置。另一种可能性是足够多地降低发射单元设备的功率水平，以避免NFC标签损坏。在一些实施例中，功率水平降低是预设的。在一些实施例中，功率水平降低取决于在发射线圈中检测到的谐波的实际幅度。

在一些实施例中，NFC谐波检测可以足够可靠以放弃如上所描述的确认NFC查询并立即采取动作以避免NFC标签损坏。

NFC标签能够被建模为并联谐振储能电路，其由用于发射和接收的线圈电感器、集成电路(IC)寄生电容和将线圈调节到期望频率的调节寄生电容组成。储能电路还连接到整流电路，整流电路允许对NFC标签充电，以便其能够执行所期望的操作。NFC储能电路还可以具有与线圈电感器并联的静电保护二极管(ESD)。ESD二极管和/或整流电路的存在产生了非线性负载，该非线性负载在发射线圈中感应谐波失真。

图3是按照一些实施例的磁耦合到NFC设备的功率发射单元线圈330的驱动点阻抗的简化电路图的一个示例。使用电容器310将PTU线圈330调节到充电系统的磁谐振频率。NFC标签中的负载阻抗360表示来自调节电容器的电容和由其他集成电路给出的寄生电容以及由整流、ESD二极管或任何其他非线性负载引起的任何非线性负载效应。负载阻抗360与NFC线圈电感器340一起构成NFC中的并联储能电路。电阻器320和350表示每个储能电路中存在的欧姆损耗。最后，PTU发射线圈330和NFC线圈电感器340通过近场耦合来磁耦合。

图4图示了按照一些实施例的具有负载阻抗440的功率发射线圈的驱动点阻抗的等效电路图400的一个示例，该负载阻抗440从NFC反射回到功率发射线圈430。调节电容器410、欧姆损耗420、以及发射线圈430都是功率发射单元固有的。示出了反射的负载阻抗440，以指示NFC设备的负载效应。反射负载阻抗440上的电压是互耦系数M和NFC线圈电感器340中的电流的函数。由于NFC线圈中的电流通过非线性负载360驱动，因此经由近场耦合的反射负载阻抗440也是非线性的。这导致功率发射线圈430中的谐波内容。

A4WP标准以6.78MHz的充电频率工作。非线性负载的存在会产生13.56MHz、20.34MHz、27.12MHz、33.9MHz等的谐波。这些谐波将作为PTU储能电路中的电流和PTU发出的磁场中的电流而存在。

图5图示了按照一些实施例的谐波检测器500，其中感应线圈540用于测量从功率发射线圈发出的磁场。在一些实施例中，感应线圈540放置在功率发射单元内部或足够接近以充分耦合到功率发射线圈。感应线圈540被建模为具有由530建模的损耗和由550建模的寄生电容。通过磁耦合到功率发射线圈在感应线圈中感应的激励由520指示。还包括调节电容器560以及陷波滤波器570和软件定义无线电装置580。调节电容器560用于将磁谐振频率调节到13.56MHz。

在该实施例中，简单的无线电检测器或软件定义无线电装置(例如，软件定义无线电装置580)用于不断地测量和比较由非线性负载在感应线圈中感应的谐波内容的水平。在一些实施例中，无线电检测器被实现为下变换混频器，其后接着是低通滤波器。在一些实施例中，功率检测器或峰值检测器用于检测谐波功率，并且下变换混频器可以取决于正在测量的是哪个谐波来简单地切换频率。在软件无线电装置中，在一些实施例中，功率检测器或峰值检测器由模数转换器(ADC)代替。然后可以通过附加滤波和/或峰值检测来进一步处理数字信号。然后可以将这些结果与已知的谐波特征相关联以用于识别目的。在又一个实施例中，在没有峰值检测的情况下执行相关以保持相位信息，并且具体地检测谐波之间的相对相位差。

在另一实施例中，在陷波滤波器之后和带通滤波之后立即使用ADC以实现带通采样系统。然后，可以利用如上文讨论的数字信号处理(DSP)来执行进一步的检测和处理。

在上述实施例中，当NFC设备接近时，近场非线性负载效应将在发射线圈中产生谐波。如果一个或多个谐波水平增加超过特定阈值，则无线充电将停止并触发如上所述的过程以确认NFC标签的存在。在一些实施例中，更复杂的检测形式是用DSP实现的。在一些实施例中，谐波特征与已知的一组特征和取决于相关量(例如，相关系数)的触发相关。这将提供一种取决于变化的设计、标准、或规定来改变检测准则的方法。在一些实施例中，阈值或触发器在固件中设置和更新，并且取决于不同的谐波或具有不同阈值水平的谐波的不同组合。而且，在一些实施例中，在固件中设置和更新各种设备的已知谐波特征的列表。最后，由于基本充电频率可能主导耦合到感应线圈的频谱内容，因此在基本充电频率(6.78MHz)处引入陷波滤波器570是有益的。这提高了谐波检测器的灵敏度，并避免了阻塞或饱和。

图6图示了通过将高通滤波器与低通滤波器并联放置而构造的无源陷波滤波器600的一种实现，以与本文描述的一些实施例一起使用。在其他实施例中，使用其他实现。低通滤波器由电阻器610、612、630和632以及电容器611、613、631和633组成。在低频，电容器是高阻抗的并且信号被传输。在高频，电容器短路并且信号分流到地。高通滤波器由电容器620、622、640和642以及电阻器612、623、641和643制成。在高频，电容器短路并传输信号通过。在低频，电容器是高阻抗的并且信号受阻。电路的各个部分共享同一个地。如果正确设计了高通和低通滤波器的转角频率，则滤波器将通过除低通角和高通角之间的一小频带之外的所有频率。这会在频率响应中产生陷波。

RC-CR滤波器能够实现高功率处理能力和廉价的无源部件。在一些实施例中，陷波滤波器被实现为无源LC滤波器，其可以提供更好的噪声系数。在一些实施例中，陷波滤波器是可调节陷波滤波器，以补偿公差和工艺变化。最后，在一些实施例中，陷波滤波器是有源陷波滤波器，其也可以在模拟集成电路中实现为模拟跨导电容(GM-C)滤波器或开关电容滤波器。

通过降低PTU中的固有谐波内容能够进一步提高灵敏度。由于为实际功率发射单元的一部分并且在发射线圈中产生的非线性，因此可能存在固有谐波内容，而与NFC负载无关。额外的谐波内容可能由除了功率发射单元或正在被检测的NFC内的设备或对象之外的设备或对象引起。其他谐波内容源可能包括功率接收单元(PRU)，其将包含整流和其他便携式电子设备、CD等。额外的谐波内容源的结果将使得可靠的检测更加困难。然而，存在抑制设备的固有谐波内容的方法，其可以恢复检测器对实际NFC设备的灵敏度。一些实施例包括用于校准设备内的谐波失真的方法，以便在将NFC设备引入到充电体积中时检测失真的变化。

图7图示了按照一些实施例的电容耦合到谐波检测电路的功率发射线圈710的等效电路图700。由发射线圈710内存在的NFC的负载效应产生的谐波通过电容抽头耦合。发射线圈710由711和712表示，具有调节电容器720和721。线圈中感应的激励由源722和723建模。电容抽头由电容器730和731产生。电容器730和731的值略有不同，以提供与发射线圈710上出现的电压相比的衰减电压(发射线圈电压通常较大)。该方法是优选的，因为其提供了衰减的比例电压信号，同时调节磁谐振频率，并且还因为不需要额外的感应线圈。

电容抽头之后是陷波滤波器740、放大器750、有源窄带滤波器760，最后是无线电检测器770。陷波滤波器740用于拒绝基本的充电频率，该基本的充电频率可能另外使接收器变得不敏感并对接收器施加严格的动态范围限制。低噪声放大器750和窄带滤波器760是有助于检测谐波内容的预处理电路。有源窄带滤波器760还可以是可调节的，以选择不同的谐波频率。在这一个实施例中，谐波检测器被实现为NFC读取器的一部分，该NFC读取器已经内置于PTU中以用于其他目的。通过改变NFC设备内的本地振荡器频率，能够稍微改变NFC读取器，从而检测不同的谐波频率。这能够通过将NFC内的本地振荡器切换到不同的晶体或使用倍频器/合成器来实现。

本文描述的实施例取决于特定于NFC设备的特性。本文描述的实施例还能够从特定的一组谐波或谐波特征中触发。谐波特征能够提供进一步的信息以减少错误检测，并且甚至指示哪种类型的NFC设备正在接近。在一些实施例中，将一组预先记录的谐波特征存储在谐波特征数据库中。谐波特征可以由谐波的幅度、谐波的相位特性或其某一组合来定义。进一步，在一些实施例中，将已知的特征和检测阈值要求写入新的谐波特征数据库并通过PTU的固件更新来动态地重新编程。

表1示出了没有NFC标签和具有NFC标签时PTU发射线圈中的谐波内容。

表1–使用NFC设备的谐波内容增加

谐波	基本	二次	三次	四次	五次
						频率(MHz)	6.78	13.56	20.34	27.12	33.9
没有NFC(dBV)	70	9.6	-28.6	-14.2	-6.7
						具有NFC(dBV)	69.3	8.5	-7.6	-15.7	-1.8
增量	-0.7	-1.1	21	-1.5	4.9

如上所描述的，在具有NFC设备的情况下，三次和五次谐波内容有实质性增加。这是期望的，因为二极管整流桥或ESD保护二极管结构产生奇数阶非线性负载效应。此外，基波中的功率相对于谐波特别强，表明需要陷波滤波器。

图8图示了按照一些实施例的当由近场内的NFC设备加载时，以dBV为单位的电压频谱860对发射线圈中的以MHz为单位的电流频率870的曲线图。6.78MHz的基本充电频率810占主导地位。还示出了二次谐波820、三次谐波830、4次谐波840和五次谐波850。该图图示了谐波特征的一个示例。注意，尽管也可以用于区分不同类型的非线性负载，但是，未示出相位信息。

可以以各种不同的方式来实现上述实施例。以下示例阐述了各种实施例。将显而易见的是，以下未具体列出的附加实施例是可能的。

示例1是一种功率发射单元(PTU)设备，包括：发射线圈，被配置为经由磁谐振耦合进行无线充电；功率输送电路，耦合到发射线圈；信号处理电路，被配置为检测由发射线圈的近场内的近场通信(NFC)设备在发射线圈中感应的谐波失真；以及，控制电路，被配置成在由于检测到NFC设备而被触发时，调整功率输送系统的输出功率。

在示例2中，示例1的主题可选地包括，其中控制电路进一步被配置为调整功率输送系统的输出功率以防止对NFC设备的损坏。

在示例3中，示例1-2中的任一个或多个的主题可选地包括：进一步包括：耦合到信号处理电路的单独的感应线圈，其中，信号处理电路进一步被配置为检测由单独的感应线圈在发射线圈中感应的谐波失真。

在示例4中，示例1-3中的任一个或多个的主题可选地包括，其中，由发射线圈的近场内的NFC设备在发射线圈中感应的谐波失真通过直接电磁连接到发射线圈而在发射线圈中感应出电压或电流；以及其中，信号处理电路进一步被配置为根据从通过直接连接到发射线圈而在发射线圈中感应出的电压或电流导出的信号检测在发射线圈中感应的谐波失真。

在示例5中，示例4的主题可选地包括：进一步包括，连接到发射线圈的电容抽头，其中，信号处理电路进一步被配置为通过连接到发射线圈的电容抽头来检测谐波失真。

在示例6中，示例4-5中的任一个或多个的主题可选地包括，其中，信号处理电路包括：陷波滤波器，被配置为抑制PTU设备的基频。

在示例7中，示例4-6中的任一个或多个的主题可选地包括，其中，信号处理电路包括可调下变换混频器、低通滤波器和功率检测器。

在示例8中，示例4-7中的任一个或多个的主题可选地包括，其中，信号处理电路包括模数转换器(ADC)和被配置为执行谐波检测的数字信号处理器。

在示例9中，示例8的主题可选地包括：进一步包括：耦合到数字信号处理器的存储器；其中，数字信号处理器被配置为将谐波特征与谐波特征数据库中包括的多个已知谐波特征相关联。

在示例10中，示例9的主题可选地包括：其中，数字信号处理器被配置为检测和区分由发射线圈的近场内的多个设备感应的多个谐波特征。

在示例11中，示例9-10中的任一个或多个的主题可选地包括，其中，数字信号处理器进一步被配置为用新的谐波特征数据库重新编程。

在示例12中，示例4-11中的任一个或多个的主题可选地包括，其中，信号处理电路包括软件定义无线电装置。

在示例13中，示例12的主题可选地包括，其中，软件定义无线电装置用经修改的NFC读取器实现。

在示例14中，示例2-13中的任一个或多个的主题可选地包括：其中，在检测到NFC设备的谐波失真时，PTU设备被配置为使用NFC读取器来停止对NFC设备的充电和查询。

在示例15中，示例2-14中的任一个或多个的主题可选地包括：在检测到NFC设备的谐波失真时，PTU设备被配置为停止充电并生成警报消息。

在示例16中，示例2-15中的任一个或多个的主题可选地包括：其中，在检测到NFC设备的谐波失真时，PTU设备被配置为降低功率输送系统的输出功率输出以减少谐波失真到小于指定的水平。

在示例17中，示例3-16中的任一个或多个的主题可选地包括：其中，信号处理电路包括可调下变换混频器、低通滤波器和功率检测器。

在示例18中，示例3-17中的任一个或多个的主题可选地包括：其中，信号处理电路包括模数转换器(ADC)和被配置为执行谐波检测的数字信号处理器。

示例19是由功率发射单元(PTU)执行的用于检测充电体积内的近场通信(NFC)设备的方法，该方法包括：通过经由磁谐振耦合激励发射线圈来发起无线充电；检测发射线圈近场内的近场通信(NFC)设备在发射线圈中感应的谐波失真；以及，当由于检测到NFC设备而被触发时，利用控制电路来调整功率发射单元的输出功率。

在示例20中，示例19的主题可选地包括：其中调整功率发射单元的输出功率以防止NFC设备受到损坏。

在示例21中，示例19-20中的任一个或多个的主题可选地包括：其中，检测在发射线圈中感应的谐波失真是由连接到单独的感应线圈的信号处理电路执行的。

在示例22中，示例19-21中的任一个或多个的主题可选地包括：其中，检测在发射线圈中感应的谐波失真是由信号处理电路使用从通过直接连接到发射线圈而在发射线圈中感应出的电压或电流导出的信号来执行的。

在示例23中，示例22的主题可选地包括：其中，信号处理电路利用陷波滤波器来抑制PTU设备的基频。

在示例24中，示例22-23中的任一个或多个的主题可选地包括：其中，通过以下来执行谐波检测：使用可调下变换混频器将谐波分量下变换到基带；低通滤波，以去除其他谐波分量和噪声；以及，用功率检测器来检测谐波分量的功率。

在示例25中，示例22-24中的任一个或多个的主题可选地包括：其中，通过以下来执行谐波检测：使用模数转换器(ADC)将模拟信号转换为数字信号；以及，使用数字信号处理器来检测谐波特征。

在示例26中，示例25的主题可选地包括，其中谐波特征与谐波特征数据库中包括的多个已知的谐波特征相关联。

在示例27中，示例26的主题可选地包括：其中，更新数字信号处理器，该更新包括用新的谐波特征数据库来重新编程数字信号处理器。

示例28是包括指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在由包括功率发射单元的设备的一个或多个处理器执行时使得功率发射单元：经由磁谐振耦合来利用发射线圈发起无线充电；激活能够激励发射线圈的功率输送系统；使用该设备的信号处理电路来检测由发射线圈的近场内的近场通信(NFC)设备在发射线圈中感应的谐波失真；以及，当由于检测到NFC设备而被触发时，使用设备的控制电路来调整功率输送系统的输出功率。

在示例29中，示例28的主题可选地包括：其中，指令进一步使得功率发射单元调整功率输送系统的输出功率，以防止NFC设备被功率发射单元损坏。

在示例30中，示例28-29中的任一个或多个的主题可选地包括：其中，指令进一步使得功率发射单元使用连接到信号处理电路的单独的感应线圈来检测在发射线圈中感应的谐波失真。

在示例31中，示例28-30中的任一个或多个的主题可选地包括：其中，指令进一步使得功率发射单元使用从通过直接连接到所述发射线圈而在发射线圈中感应出的电压或电流导出的信号来检测在发射线圈中感应的谐波失真。

在示例32中，示例31的主题可选地包括：其中，指令进一步使得功率发射单元利用陷波滤波器来抑制PTU设备的基频。

在示例33中，示例31-32中的任一个或多个的主题可选地包括：其中，指令进一步使得功率发射单元：使用可调下变换混频器将谐波分量下变换到基带；低通滤波器去除其他谐波分量和噪声；以及，用功率检测器来检测谐波分量的功率。

在示例34中，示例31-33中的任一个或多个的主题可选地包括：其中，指令进一步使得功率发射单元：使用模数转换器(ADC)将模拟信号转换为数字信号；以及，使用数字信号处理器检测谐波特征。

在示例35中，示例34的主题可选地包括：其中，指令进一步使得功率发射单元使用数字信号处理器来与谐波特征数据库中包括的多个已知谐波特征相关联。

在示例36中，示例35的主题可选地包括：其中，指令进一步使得功率发射单元用新的谐波特征数据库来重新编程数字信号处理器。

示例37是功率发射单元(PTU)设备，包括：模块，用于通过发射线圈经由磁谐振耦合进行无线充电；模块，用于使用功率输送系统向发射线圈输送功率；模块，用于使用信号处理电路来检测谐波失真，该谐波失真由发射线圈的近场内的近场通信(NFC)设备在发射线圈中感应；以及，模块，用于在由检测到NFC设备而触发时使用控制电路来调整功率输送系统的输出功率。

在示例38中，示例37的主题可选地包括：进一步包括，模块，用于调整功率输送系统的输出功率，以确保NFC设备不被损坏。

在示例39中，示例37-38中的任一个或多个的主题可选地包括：进一步包括，模块，用于使用信号处理电路来检测由单独的感应线圈在发射线圈中感应的谐波失真。

在示例40中，示例37-39中的任一个或多个的主题可选地包括：进一步包括，模块，用于使用信号处理电路来根据从通过直接连接到发射线圈而在发射线圈中感应出的电压或电流导出的信号检测在发射线圈中感应的谐波失真。

在示例41中，示例40的主题可选地包括：进一步包括，模块，用于使用信号处理电路通过连接到发射线圈的电容抽头来检测在发射线圈中感应的谐波失真。

在示例42中，示例40-41中的任一个或多个的主题可选地包括：进一步包括，模块，用于使用陷波滤波器来抑制PTU设备的基频。

在示例43中，示例40-42中的任一个或多个的主题可选地包括：进一步包括，模块，用于使用下变换混频器来下变换谐波音调；模块，用于使用低通滤波器对下变换混频器之后的谐波音调进行低通滤波；以及，模块，用于检测低通滤波器输出端的功率。

在示例44中，示例40-43中的任一个或多个的主题可选地包括：模块，用于使用模数转换器(ADC)将模拟信号转换为数字信号；以及，模块，用于使用数字信号处理器对数字信号进行数字处理以执行谐波检测。

在示例45中，示例44的主题可选地包括：进一步包括，模块，用于将谐波特征与谐波特征数据库中包括的多个已知谐波特征相关联。

在示例46中，示例45的主题可选地包括：进一步包括，模块，用于检测和区分由发射线圈的近场内的多个设备感应的多个谐波特征。

在示例47中，示例45-46中的任一个或多个的主题可选地包括：进一步包括，模块，用于利用具有固件更新的新谐波特征数据库来重新编程数字信号处理器。

在示例48中，构造为计算机可读介质上的指令的示例19至47中的任一个或多个的主题。

另外，本文描述的任何这样的示例或其他实施例可以使用所描述的要素与其他要素或以任何其他可接受的顺序来实现，所述任何其他可接受的顺序使得能够对如本文描述的MU-MIMO系统进行低复杂度迭代译码。

图9图示了按照本文中一些实施例的移动无线设备900的示例，该移动无线设备900可以是包括用于从功率传输单元接收和存储功率的电路的功率接收单元。设备900能够是任意移动设备、移动站(MS)、移动无线设备、移动通信设备、平板电脑、手持机、或其他类型的移动无线计算设备。设备900能够包括在外壳902内的一个或多个天线908，该一个或多个天线908被配置为与热点、基站(BS)、用于蜂窝网络接入的演进节点B(eNB)、或其他类型的WLAN或WWAN接入点通信。因而，设备900可以经由网络、接入点、或基站与诸如为因特网的WAN通信。设备900能够被配置为使用多种无线通信标准进行通信，包括从3GPP LTE、WiMAX、高速分组接入(HSPA)、蓝牙、以及Wi-Fi标准定义中选择的标准。设备900能够使用用于每个无线通信标准的单独天线908或用于多个无线通信标准的共享天线908来进行通信。设备900能够在WLAN、WPAN和/或WWAN中通信。

图9还示出了麦克风920和一个或多个扬声器912，其能够用于来自设备900的音频输入和输出。显示屏904能够是液晶显示器(LCD)屏幕、或其他类型的显示屏，诸如有机发光二极管(OLED)显示器。显示屏904能够被配置为触摸屏。触摸屏能够使用电容式、电阻式、或其他类型的触摸屏技术。应用处理器914和图形处理器918能够耦合到内部存储器916以提供处理和显示能力。非易失性存储器端口910还能够用于向用户提供数据输入/输出选项。非易失性存储器端口910还能够用于扩展设备900的存储能力。键盘906能够与设备900集成或无线连接到设备900以提供附加的用户输入。还能够使用触摸屏来提供虚拟键盘906。位于设备900的前(显示屏)侧或后侧的相机922也能够集成到设备900的壳体902中。

图10是图示按照一些实施例的可用于实现本文描述的各种设备和方法的示例计算机系统机器1000的框图。计算机系统机器1000或计算机系统机器1000的元件可用于实现任何设备、功率传输单元、功率接收单元、射频识别器(RFID)设备、NFC设备、或本文描述的任何其他此类设备。在各种其他实施例中，可以在不同的设备中使用不同的设备组件或多个任意元件。一些实施例可以包括其他元件，诸如电池、用于电池的无线充电的线圈、或者与本文针对机器1000所描述的任何元件集成的其他这样的元件。在各种替代实施例中，机器1000作为独立设备操作或者能够连接(例如，联网)到其他机器。在联网部署中，机器1000能够在服务器-客户端网络环境中以服务器或客户端机器的能力操作，或者其能够充当对等(或分布式)网络环境中的对等机器。机器1000能够是个人计算机(PC)(其可以是或可以不是便携的(例如，笔记本或上网本))、平板电脑、机顶盒(STB)、游戏机、个人数字助理(PDA)、移动电话或智能手机、网络设备、网络路由器、交换机或桥接器、或能够执行指定该机器要采取的动作的指令(顺序或其他)任何机器。进一步，虽然仅图示了单个机器1000，但术语“机器”还应被视为包括单独或联合执行一组(或多组)指令以执行本文讨论的任何一种或多种方法的任何机器集合。

示例计算机系统机器1000包括处理器1002(例如，中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)或两者)、主存储器1004和静态存储器1006，它们经由互连接1008彼此通信(例如，链接、总线等)。计算机系统机器1000能够进一步包括显示设备1010、字母数字输入设备1012(例如，键盘)、以及用户界面(UI)导航设备1014(例如，鼠标)。在一个实施例中，显示设备1010、输入设备1012以及UI导航设备1014是触摸屏显示器。计算机系统机器1000能够附加地包括大容量存储设备1016(例如，驱动单元)、信号生成设备1018(例如，扬声器)、输出控制器1032、功率管理控制器1034、以及网络接口设备1020(其能够包括或可操作地与一个或多个天线1030、收发器、或其他无线通信硬件通信)、以及一个或多个传感器1028，诸如全球定位传感器(GPS)传感器、罗盘、位置传感器、加速度计、或其他传感器。

存储设备1016包括机器可读介质1022，其上存储有一组或多组数据结构和指令1024(例如，软件)，其体现本文描述的任意一种或多种方法或功能、或由本文描述的任意一种或多种方法或功能所利用。指令1024还能够在由计算机系统机器1000执行期间完全或至少部分地驻留在主存储器1004、静态存储器1006内、和/或处理器1002内，其中主存储器1004、静态存储器1006、以及处理器1002同样构成机器可读介质。

虽然机器可读介质1022在示例实施例中被图示为单个介质，但是术语“机器可读介质”能够包括单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库、和/或相关联的高速缓存和服务器)，所述单个介质或多个介质存储所述一个或多个指令1024。术语“机器可读介质”还应被当作包括能够存储、编码或携带用于由机器1000执行的指令(例如，指令1024)并且使得机器1000执行本公开内容的任意一种或多种方法或者能够存储、编码或承载由这样的指令利用或与这样的指令相关联的数据结构的任意有形介质。

能够进一步使用传输介质经由利用多个众所周知的传输协议(例如，HTTP)中的任一种的网络接口设备1020来在通信网络1026上发射或接收指令1024。术语“传输介质”应被当作包括能够存储、编码、或携带用于由机器(例如，机器1000)执行的指令(例如，指令1024)的任何无形介质，并且包括数字或模拟通信信号、或其他无形媒介，以促进此类软件的通信。

各种技术、或其某些方面或部分可以采用有形介质中体现的程序代码(即，指令)的形式，该有形介质诸如为软盘、CD-ROM、硬盘驱动器、非暂时性计算机可读存储介质、或任何其他机器可读存储介质，其中，当将程序代码加载到诸如为计算机的机器中并由其执行时，该机器成为用于实践各种技术的装置。在可编程计算机上执行程序代码的情况下，计算设备可以包括处理器、可由处理器读取的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)、至少一个输入设备、以及至少一个输出设备。易失性和非易失性存储器和/或存储元件可以是RAM、EPROM、闪存驱动器、光盘驱动器、磁性硬盘驱动器、或用于存储电子数据的其他介质。基站和移动台还可以包括收发器模块、计数器模块、处理模块、和/或时钟模块或定时器模块。可以实现或利用本文描述的各种技术的一个或多个程序可以使用应用程序接口(API)、可重用控件以及类似物。这样的程序可以用高级过程或面向对象的编程语言实现，以与计算机系统通信。然而，如果需要，(一个或多个)程序可以用汇编语言或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释语言，并与硬件实现相结合。

各种实施例可以使用3GPP LTE/LTE-A、IEEE 1002.11、以及蓝牙通信标准。各种替代实施例可以使用各种其他WWAN、WLAN、以及WPAN协议，并且可以结合本文描述的技术来使用标准。这些标准包括但不限于来自3GPP(例如，HSPA+、UMTS)、IEEE 1002.16(例如，1002.16p)、或蓝牙(例如，蓝牙9.0、或由蓝牙特别兴趣小组定义的类似标准)标准族的其他标准。其他可应用的网络配置能够包括在当前描述的通信网络的范围内。将理解到，能够使用任意数量的个人域网、LAN、以及WAN，使用有线或无线传输介质的任意组合来促进这样的通信网络上的通信。

上述实施例能够在硬件、固件、以及软件中的一个或组合中实现。各种方法或技术、或其某些方面或部分能够采用有形介质中体现的程序代码(即，指令)的形式，该有形介质诸如为闪存、硬盘驱动器、便携式存储设备、只读存储器(ROM)、随机-访问存储器(RAM)、半导体存储器设备(例如，电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM))、磁盘存储介质、光存储介质、以及任意其他机器可读存储介质或存储设备，其中，当将程序代码加载到诸如为计算机或联网设备的机器中并由其执行时，该机器成为实践各种技术的装置。

机器可读存储介质或其他存储设备能够包括用于以机器(例如，计算机)可读的形式存储信息的任何非暂时性机制。在程序代码在可编程计算机上执行的情况下，计算设备能够包括处理器、可由处理器读取的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)、至少一个输入设备、以及至少一个输出设备。能够实现或利用本文描述的各种技术的一个或多个程序能够使用应用程序接口(API)、可重用控件、以及类似物。这样的程序能够用高级过程或面向对象的编程语言实现，以与计算机系统通信。但是，如果需要，(一个或多个)程序能够用汇编语言或机器语言实现。在任何情况下，语言都能够是编译或解释语言，并与硬件实现相结合。

应当理解，本说明书中描述的功能单元或能力已被称作或标记为组件或模块，以便更具体地强调它们的实现独立性。例如，组件或模块能够实现为硬件电路，包括定制的超大规模集成(VLSI)电路或门阵列，诸如为逻辑芯片、晶体管、或其他分立组件的现成半导体。组件或模块同样能够在可编程硬件设备中实现，诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑器件、或类似物。组件或模块同样能够用软件实现，以便由各种类型的处理器执行。例如，可执行代码的所识别的组件或模块能够包括计算机指令的一个或多个物理或逻辑块，其能够例如被组织为对象、过程、或功能。然而，所识别的组件或模块的可执行文件不需要在物理上位于一起，而是能够包括存储在不同位置的不同指令，当在逻辑上结合在一起时，可执行文件包括组件或模块并实现组件或模块的所记载的目的。

实际上，可执行代码的组件或模块能够是单个指令、或众多指令，并且甚至能够分布在若干不同的代码段上、不同的程序之间、以及若干存储器设备上。类似地，本文中的操作数据能够在组件或模块内被识别和阐述，并且能够以任意合适的形式体现并且组织在任意合适类型的数据结构内。操作数据能够收集为单个数据集，或者能够分布在不同位置(包括在不同的存储设备上)，并且能够至少部分地仅作为系统或网络上的电子信号存在。组件或模块能够是无源的或有源的，包括可操作以执行所需功能的代理。当前描述的方法、系统、以及设备实施例的附加示例包括以下非限制性的配置。以下非限制性的示例中的每一个能够独立存在，或者能够以任何排列组合或与以下提供的或在整个本公开内容中提供的任何一个或多个其他示例组合。

Claims (21)

1.一种功率发射单元PTU设备，包括：

发射线圈，被配置为经由磁谐振耦合进行无线充电；

功率输送电路，耦合到所述发射线圈；

信号处理电路，被配置为检测由所述发射线圈的近场内的近场通信NFC设备在所述发射线圈中感应的谐波失真；以及

控制电路，被配置为在由于检测到与NFC设备相关联的谐波失真而被触发时，调整所述功率输送电路的输出功率，

其中，所述控制电路进一步被配置为调整所述功率输送电路的输出功率以防止对所述NFC设备的损坏，

其中，在检测到所述NFC设备的谐波失真时，PTU设备被配置为降低所述功率输送电路的输出功率，

其中，所述信号处理电路包括模数转换器ADC和被配置为执行谐波检测的数字信号处理器，并且

其中，所述数字信号处理器被配置为将谐波特征与谐波特征数据库中包括的多个已知谐波特征相关联。

2.如权利要求1所述的设备，进一步包括：

耦合到所述信号处理电路的单独的感应线圈，其中，所述信号处理电路进一步被配置为检测由单独的感应线圈在所述发射线圈中感应的谐波失真。

3.如权利要求1所述的设备，其中，由所述发射线圈的近场内的NFC设备在所述发射线圈中感应的谐波失真通过直接电磁连接到所述发射线圈而在所述发射线圈中感应出电压或电流；以及

其中，所述信号处理电路进一步被配置为根据从通过直接连接到所述发射线圈而在所述发射线圈中感应出的电压或电流导出的信号检测在所述发射线圈中感应的谐波失真。

4.如权利要求3所述的设备，进一步包括，连接到所述发射线圈的电容抽头，其中，所述信号处理电路进一步被配置为通过连接到所述发射线圈的所述电容抽头来检测谐波失真。

5.如权利要求3所述的设备，其中，所述信号处理电路包括：陷波滤波器，被配置为抑制PTU设备的基频。

6.如权利要求3所述的设备，其中，所述信号处理电路包括可调下变换混频器、低通滤波器和功率检测器。

7.如权利要求1所述的设备，包括：

耦合到数字信号处理器的存储器。

8.如权利要求7所述的设备，其中，所述数字信号处理器被配置为检测和区分由所述发射线圈的近场内的多个设备感应的多个谐波特征。

9.如权利要求7所述的设备，其中，所述数字信号处理器进一步被配置为用新的谐波特征数据库重新编程。

10.如权利要求3所述的设备，其中，所述信号处理电路包括软件定义无线电装置。

11.如权利要求10所述的设备，其中，所述软件定义无线电装置用经修改的NFC读取器实现。

12.如权利要求1所述的设备，其中，在检测到NFC设备的谐波失真时，PTU设备被配置为使用NFC读取器来停止对所述NFC设备的充电和查询。

13.如权利要求1所述的设备，其中，在检测到所述NFC设备的谐波失真时，PTU设备被配置为停止充电并生成警报消息。

14.如权利要求1所述的设备，其中，降低所述功率输送电路的输出功率以减少谐波失真到小于指定的水平。

15.如权利要求2所述的设备，其中，所述信号处理电路包括可调下变换混频器、低通滤波器和功率检测器。

16.如权利要求2所述的设备，其中，所述信号处理电路包括模数转换器ADC和被配置为执行谐波检测的数字信号处理器。

17.一种由功率发射单元PTU执行的用于检测充电体积内的近场通信NFC设备的方法，该方法包括：

通过经由磁谐振耦合激励发射线圈来发起无线充电；

检测由所述发射线圈的近场内的近场通信NFC设备在所述发射线圈中感应的谐波失真；以及

当由于检测到NFC设备而被触发时，利用控制电路来调整所述功率发射单元的输出功率，以防止对所述NFC设备的损坏，

其中，在检测到所述NFC设备的谐波失真时，降低所述功率发射单元的输出功率，并且

其中，所述方法进一步包括：

使用模数转换器ADC将模拟信号转换为数字信号；以及

通过将谐波特征与谐波特征数据库中包括的多个已知谐波特征相关联，使用数字信号处理器来检测谐波特征。

18.如权利要求17所述的方法，进一步包括由信号处理电路使用从通过直接连接到所述发射线圈而在所述发射线圈中感应出的电压或电流导出的信号来检测在所述发射线圈中感应的谐波失真。

19.如权利要求18所述的方法，进一步包括：

使用可调下变换混频器将谐波分量下变换到基带；

低通滤波，以去除其他谐波分量和噪声；以及

用功率检测器来检测谐波分量的功率；

使用数字信号处理器来检测谐波特征。

20.如权利要求17所述的方法，进一步包括：

用新的谐波特征数据库来对所述数字信号处理器进行重新编程。

21.一种包括指令的计算机可读介质，所述指令在由功率发射单元PTU设备的一个或多个处理器执行时使得所述设备执行如权利要求17-20中任一项的方法。

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