CN110235337A - 选择性地激活近场充电垫的天线区域以最大化所传递无线功率的方法 - Google Patents

Abstract

方法包括经由近场充电垫的无线通信部件来检测接收器在垫的阈值距离内。响应于检测到接收器在垫的阈值距离内，方法包括：确定无线功率接收器是否已被放置在垫上。根据确定接收器已被放置在垫上，方法包括：由包括在多个天线区域中的相应天线元件选择性地发射具有第一组传输特性的相应测试功率传输信号直到确定与由多个天线区域中的至少一个特定天线区域对相应测试功率传输信号的发射相关联的特定功率传递参数满足功率传递标准。在确定特定功率传递参数满足功率传递标准时，方法还包括：使用至少一个特定天线区域将多个附加功率传输信号发射至接收器，其中以与第一组传输特性不同的第二组传输特性来发射多个功率传输信号中的每个附加功率传输信号。

Description

选择性地激活近场充电垫的天线区域以最大化所传递无线功 率的方法

技术领域

本文的实施例总体上涉及无线功率传输系统中使用的天线、软件和设备，并且更特别地涉及具有自适应负载以对垫上任何位置处的电子设备进行高效充电的近场射频充电垫。

背景技术

传统的充电垫利用感应线圈生成用于为设备充电的磁场。用户通常必须将设备放置在充电垫上的特定位置，并且不能在不中断或不终止设备充电的情况下将设备移至垫上的不同位置。对于许多用户而言，这导致沮丧的体验，因为他们可能无法将设备定位在垫上的开始对用户的设备进行充电的正确位置。

传统的充电垫还利用跨多个不同集成电路分布的部件。这种配置导致处理延迟，所述处理延迟导致这些充电垫比这些垫的用户所期望的操作慢(例如，无线充电期间进行的无线充电和调整耗时更长)。

发明内容

因此，需要解决以上所指出问题的无线充电系统(例如，射频充电垫)。为此，本文描述了一种射频充电垫，所述射频充电垫包括高效地布置在单个集成电路上的部件，并且单个集成电路通过选择性地或顺序地激活天线区域(例如，射频充电垫的分组在一起的一个或多个天线或单位单元(unit cell)天线，本文也称为天线组)来管理射频充电垫的天线，以定位用于向位于射频充电垫表面上的接收器设备发射无线功率的高效天线区域。这种系统及其使用方法有助于消除用户对传统充电垫的不满意。例如，通过在选择性地激活天线区域的同时监测传送的能量，这种系统及其使用方法通过在任何时间点并且在设备可以放置在射频充电垫上的任何位置处都确保能量传送最大化来帮助消除浪费的射频功率传输，从而消除可能无法高效接收的浪费传输。

在以下描述中，参考包括各种天线区域的射频充电垫。出于此描述的目的，天线区域包括射频充电垫的一个或多个发射天线，并且可以通过控制集成电路(例如，图1A至1B的射频功率发射器集成电路160)单独寻址到每个天线区域，以允许选择性地激活每个天线区域，以便确定哪个天线区域能够最高效地将无线功率传送至接收器。射频充电垫在本文中也可互换地称为近场充电垫，或者更简单地称为充电垫。

(A1)在一些实施例中，方法在近场充电垫处执行，所述近场充电垫包括无线通信部件(例如，图1A的通信部件204)、各自分别包括至少一个天线元件的多个天线区域(例如，图1B中示出的示例天线区域)、以及一个或多个处理器(例如，图1B和图2A的CPU 202)。所述方法包括：经由无线通信部件，检测无线功率接收器在近场充电垫的阈值距离内，并且响应于检测到无线功率接收器在近场充电垫的阈值距离内，确定无线功率接收器是否已被放置在近场充电垫上。所述方法进一步包括：根据确定无线功率接收器已被放置在近场充电垫上，由包括在多个天线区域中的相应天线元件选择性地发射具有第一组传输特性的相应测试功率传输信号，直到确定与由多个天线区域中的至少一个特定天线区域对相应测试功率传输信号的发射相关联的特定功率传递参数满足功率传递标准。所述方法进一步包括：在由所述一个或多个处理器确定特定功率传递参数满足功率传递标准时，使用所述至少一个特定天线区域将多个附加功率传输信号发射至无线功率接收器，其中，以与第一组传输特性不同的第二组传输特性来发射所述多个附加功率传输信号中的每个附加功率传输信号。

(A2)在A1的方法的一些实施例中，确定无线功率接收器是否已被放置在近场充电垫的表面上包括：(i)使用所述多个天线区域中的每个天线区域来发射所述测试功率传输信号，(ii)在发射测试功率传输信号时，监测近场充电垫处的反射功率量，以及(iii)当所述反射功率量满足设备检测阈值时，确定无线功率接收器已被放置在近场充电垫上。

(A3)在A2的方法的一些实施例中，在所述多个天线区域中的每个天线区域处测量反射功率量。

(A4)在A2至A3中任一项的方法的一些实施例中，在近场充电垫的校准过程期间建立设备检测阈值。

(A5)在A4的方法的一些实施例中，设备检测阈值特定于与无线功率接收器耦接的设备的类型，并且在检测到无线功率接收器靠近近场充电垫之后，由所述一个或多个处理器选择设备检测阈值(例如，无线功率接收器将信息包发送至近场充电垫，并且所述信息包包括标识与无线功率接收器耦接的设备的类型的信息)。

(A6)在A1至A5中任一项的方法的一些实施例中，使用所述多个天线区域中的每个天线区域来执行选择性地发射相应测试功率传输信号。此外，所述方法进一步包括：在确定与由所述多个天线区域中的至少一个特定天线区域对相应测试功率传输信号的发射相关联的功率传递参数满足功率传递标准之前：(i)基于每个天线区域的发射，更新与由每个相应天线区域对相应测试功率传输信号的发射相关联的相应功率传递参数，以及(ii)基于与每个天线区域相关联的相应功率传递参数，选择包括所述至少一个特定天线区域的两个或更多个天线区域，以向无线功率接收器发射无线功率。

(A7)在A6的方法的一些实施例中，所述方法进一步包括：使用所述两个或更多个天线区域中的每个天线区域来发射具有第一组传输特性的附加测试功率传输信号。此外，确定特定功率传递参数满足功率传递标准包括：确定特定功率传递参数指示特定天线区域与所述两个或更多个天线区域中的其他天线区域相比正在更高效地向所述无线功率接收器发射无线功率。

(A8)在A6至A7中任一项的方法的一些实施例中，确定特定功率传递参数满足功率传递标准还包括：确定特定功率传递参数指示第一阈值功率量通过所述至少一个特定天线区域被传送至无线功率接收器，并且所述至少一个特定天线区域是所述两个或更多个天线区域中具有指示第一阈值功率量被传送至无线功率接收器的相应功率传递参数的唯一天线区域。

(A9)在A6至A8中任一项的方法的一些实施例中，确定特定功率传递参数满足功率传递标准还包括确定(i)没有天线区域正在将第一阈值功率量传送至无线功率接收器，并且(ii)与所述两个或更多个天线区域的附加天线区域相关联的附加功率传递参数满足功率传递标准。另外，特定功率传递参数指示由特定天线区域传送至无线功率接收器的第一功率量高于第二阈值功率量且低于第一阈值功率量，并且附加功率传递参数指示由附加天线区域传送至无线功率接收器的第二功率量高于第二阈值功率量且低于第一阈值功率量。

(A10)在A9的方法的一些实施例中，特定天线组和附加天线组两者用于同时发射附加多个功率传输信号，以向无线功率接收器提供功率。

(A11)在A1至A10中任一项的方法的一些实施例中，用于确定功率传递参数的信息由无线功率接收器经由近场充电垫的无线通信部件提供给近场充电垫。

(A12)在A1至A11中任一项的方法的一些实施例中，通过调整第一组传输特性中的至少一个特性来确定第二组传输特性，以增加由特定天线组传送至无线功率接收器的功率量。

(A13)在A12的方法的一些实施例中，所述至少一个经调整的特性是频率或阻抗值。

(A14)在A1至A13中任一项的方法的一些实施例中，在发射附加多个功率传输信号时，基于从无线功率接收器接收的信息，调整第二组传输特性中的至少一个特性，所述信息用于确定由近场充电垫以无线方式传递至无线功率接收器的功率水平。

(A15)在A1至A14中任一项的方法的一些实施例中，所述一个或多个处理器是用于控制近场充电垫的操作的单个集成电路的部件。例如，本文描述的方法中的任一方法由单个集成电路管理，诸如图1B中示出的射频(RF)功率发射器集成电路160的实例。

(A16)在A1至A15中任一项的方法的一些实施例中，每个相应功率传递度量(metric)对应于由无线功率接收器基于所述多个天线组的相应天线组对相应测试功率传输信号的发射而接收的功率量。

(A17)在A1至A16中任一项的方法的一些实施例中，所述方法进一步包括：在发射测试功率传输信号之前，确定无线功率接收器被授权从近场充电垫接收以无线方式传递的功率。

(A18)在另一方面，提供了一种近场充电垫。在一些实施例中，所述近场充电垫包括无线通信部件、各自分别包括至少一个天线元件的多个天线区域、一个或多个处理器、以及存储一个或多个程序的存储器，所述一个或多个程序当由所述一个或多个处理器执行时使近场充电垫执行A1至A17中任一项所描述的方法。

(A19)在又一方面，提供了一种近场充电垫，并且所述近场充电垫包括用于执行A1至A17中任一项所描述的方法的装置。

(A20)在又一方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质。所述非暂态计算机可读存储介质存储可执行指令，所述可执行指令当由(包括无线通信部件、各自分别包括至少一个天线元件的多个天线区域的)近场充电垫利用一个或多个处理器/核执行时使所述近场充电垫执行A1至A17中任一项所描述的方法。

如上所述，还需要一种发射器芯片，所述发射器芯片包括用于管理无线功率发射的部件，所述部件全部集成在单个集成电路上。这种发射器芯片及其使用方法有助于消除用户对传统充电垫的不满意。通过将所有部件包括在单个芯片上(如以下参考图1A和图1B更详细地讨论的)，这种发射器芯片能够更高效且快速地(并且具有更低的延迟)管理发射器芯片处的操作，从而有助于提高用户对由这些发射器芯片管理的充电垫的满意度。

(B1)在一些实施例中，一种发射器芯片包括：(i)处理单元，所述处理单元被配置为控制集成电路的操作；(ii)功率转换器，所述功率转换器可操作地耦接至所述处理单元且被配置为将输入电流转换为射频能量；(iii)波形生成器，所述波形生成器可操作地耦接至所述处理单元且被配置为使用射频能量生成多个功率发射信号；(iv)第一接口，所述第一接口耦接所述集成电路和所述集成电路外部的多个功率放大器；以及(v)不同于所述第一接口的第二接口，所述第二接口耦接所述集成电路和无线通信部件。所述处理单元还被配置为：(i)经由所述第二接口接收无线功率接收器在由发射器芯片控制的近场充电垫的传输范围内的指示，以及(ii)响应于接收到所述指示，经由第一接口向所述多个功率放大器中的至少一个功率放大器提供所述多个功率传输信号中的至少一些功率传输信号。

(B2)在B1的发射器芯片的一些实施例中，处理单元包括CPU、ROM、RAM和加密块(例如，图1B的CPU子系统170)。

(B3)在B1至B2中任一项的发射器芯片的一些实施例中，输入电流是直流电。可替代地，在一些实施例中，输入电流是交流电。在这些实施例中，功率转换器分别是射频DC-DC转换器或射频AC-AC转换器。

(B4)在B1至B3中任一项的发射器芯片的一些实施例中，无线通信部件是被配置为从放置在近场充电垫的表面上的设备接收通信信号的蓝牙或Wi-Fi无线电。

为了帮助解决上述问题并从而提供满足用户需求的充电垫，上述天线区域可以包括能够调整能量传输特性(例如，相应天线元件的导电线的阻抗和频率)的自适应天线元件(例如，图1B的射频充电垫100的天线区域290，每个天线区域可以分别包括以下参考图3A至图6E和图8描述的天线120中的一个或多个天线)，使得充电垫能够对放置在垫上任何位置的设备进行充电。

根据一些实施例，本文描述的射频(RF)充电垫的天线区域可以包括一个或多个天线元件，所述一个或多个天线元件与所述一个或多个处理器通信且用于将射频信号发射至电子设备的射频接收器。在一些实施例中，每个相应的天线元件包括：(i)导电线，所述导电线形成曲折线图案；(ii)第一端子，所述第一端子在导电线的第一端处且用于接收以由所述一个或多个处理器控制的频率流过导电线的电流；以及(iii)不同于所述第一端子的第二端子，所述第二端子在所述导电线的第二端处，所述第二端子与由所述至少一个处理器控制并允许修改所述第二端子处的阻抗值的部件耦接。在一些实施例中，所述至少一个处理器被配置为自适应地调整频率和/或阻抗值以优化从所述一个或多个天线元件传送至所述电子设备的所述射频接收器的能量的量(energy amount)。

需要包括能够调整能量传输特性(例如，相应天线元件的导电线的阻抗和频率)的自适应天线元件的无线充电系统(例如，射频充电垫)，使得充电垫能够对放置在垫上任何位置的设备进行充电。在一些实施例中，这些充电垫包括监测来自发射天线元件(本文也称为射频天线元件或天线元件)以及去往要充电的电子设备的接收器的能量传送的一个或多个处理器，并且所述一个或多个处理器优化能量传输特性以最大化充电垫上任何位置的能量传送。一些实施例还可以包括反馈回路，用于将接收器处的接收功率报告给所述一个或多个处理器。

(C1)根据一些实施例，提供了一种射频(RF)充电垫。所述射频充电垫包括：至少一个处理器，所述至少一个处理器用于监测从所述射频充电垫传送至电子设备的射频接收器的能量的量。所述射频充电垫还包括：一个或多个天线元件，所述一个或多个天线元件与所述一个或多个处理器通信且用于将射频信号发射至电子设备的射频接收器。在一些实施例中，每个相应天线元件包括：(i)导电线，所述导电线形成曲折线图案；(ii)第一端子，所述第一端子在导电线的第一端处且用于接收以由所述一个或多个处理器控制的频率流过导电线的电流；以及(iii)不同于所述第一端子的第二端子，所述第二端子在所述导电线的第二端处，所述第二端子与由所述至少一个处理器控制并允许修改所述第二端子处的阻抗值的部件耦接。在一些实施例中，所述至少一个处理器被配置为自适应地调整频率和/或阻抗值，以优化从所述一个或多个天线元件传送至所述电子设备的所述射频接收器的能量的量。

(C2)根据一些实施例，还提供了一种用于通过射频(RF)功率传输对电子设备进行充电的方法。所述方法包括：提供包括至少一个射频天线的发射器。所述方法还包括：经由至少一个射频天线，发射一个或多个射频信号，并且监测经由所述一个或多个射频信号从所述至少一个射频天线传送至射频接收器的能量的量。所述方法另外包括：自适应地调整所述发射器的特性以优化从所述至少一个射频天线传送至所述射频接收器的所述能量的量。在一些实施例中，所述特性选自由以下各项组成的组：(i)所述一个或多个射频信号的频率，(ii)发射器的阻抗，以及(iii)(i)和(ii)的组合。在一些实施例中，所述至少一个射频天线是射频天线阵列的一部分。

(C3)根据一些实施例，提供了一种射频(RF)充电垫。所述射频充电垫包括：一个或多个处理器，所述一个或多个处理器用于监测从所述射频充电垫传送至电子设备的射频接收器的能量的量。所述射频充电垫还包括：一个或多个发射天线元件，所述一个或多个发射天线元件被配置为与所述一个或多个处理器通信且用于将射频信号发射至电子设备的射频接收器。在一些实施例中，每个相应天线元件包括：(i)导电线，所述导电线形成曲折线图案；(ii)输入端子，所述输入端子在所述导电线的第一端处且用于接收以由所述一个或多个处理器控制的频率流过导电线的电流；以及(iii)不同于所述输入端子且不同于彼此的多个自适应负载端子，所述多个自适应负载端子在所述导电线的多个位置处，所述多个自适应负载端子中的每个相应自适应负载端子与被配置为由所述一个或多个处理器控制且被配置为允许修改相应自适应负载端子处的相应阻抗值的相应部件耦接。在一些实施例中，所述一个或多个处理器被配置为在所述多个自适应负载端子中的一个或多个自适应负载端子处自适应地调整所述频率和相应阻抗值中的至少一个，以优化从所述一个或多个发射天线元件传送至所述电子设备的所述射频接收器的能量的量。

(C4)根据一些实施例，还提供了一种用于通过射频(RF)功率传输对电子设备进行充电的方法。所述方法包括：提供包括发射器的充电垫，所述发射器包括一个或多个射频天线。在一些实施例中，每个射频天线包括：(i)导电线，所述导电线形成曲折线图案；(ii)输入端子，所述输入端子在所述导电线的第一端处且用于接收以由一个或多个处理器控制的频率流过所述导电线的电流；以及(iii)不同于所述输入端子且不同于彼此的多个自适应负载端子，所述多个自适应负载端子在所述导电线的多个位置处，所述多个自适应负载端子中的每个相应自适应负载端子与被配置为由所述一个或多个处理器控制且允许修改相应自适应负载端子处的相应阻抗值的相应部件耦接。所述方法还包括：经由所述一个或多个射频天线，发射一个或多个射频信号，并且监测经由所述一个或多个射频信号从所述一个或多个射频天线传送至射频接收器的能量的量。所述方法另外包括：使用所述发射器的所述一个或多个处理器自适应地调整所述发射器的特性，以优化从所述一个或多个射频天线传送至所述射频接收器的能量的量。在一些实施例中，所述特性选自由以下各项组成的组：(i)所述一个或多个射频信号的频率、(ii)发射器的阻抗、以及(iii)(i)和(ii)的组合。在一些实施例中，在所述一个或多个射频天线的所述多个自适应负载端子中的相应一个或多个自适应负载端子处使用所述发射器的所述一个或多个处理器自适应地调整所述发射器的阻抗。

(C5)根据一些实施例，提供了一种非暂态计算机可读存储介质。所述非暂态计算机可读存储介质包括可执行指令，所述可执行指令当由与包括一个或多个发射天线元件的射频(RF)充电垫耦接的一个或多个处理器执行时使所述一个或多个处理器：监测从所述射频充电垫传送至电子设备的射频接收器的能量的量；以及与用于将射频信号发射至所述电子设备的所述射频接收器的所述一个或多个发射天线元件通信。在一些实施例中，每个相应发射天线元件包括：导电线，所述导电线形成曲折线图案；输入端子，所述输入端子在所述导电线的第一端处且用于接收以由所述一个或多个处理器控制的频率流过所述导电线的电流；以及不同于所述输入端子且不同于彼此的多个自适应负载端子，所述多个自适应负载端子在所述导电线的多个位置处，所述多个自适应负载端子中的每个相应自适应负载端子与被配置为由所述一个或多个处理器控制且被配置为允许修改每个相应自适应负载端子处的相应阻抗值的相应部件耦接。并且，所述一个或多个处理器进一步在所述多个自适应负载端子中的一个或多个自适应负载端子处自适应地调整所述频率和相应阻抗值中的至少一个，以优化从所述一个或多个发射天线元件传送至所述电子设备的所述射频接收器的能量的量。

(C6)在C1至C5中任一项的一些实施例中，所述频率在第一频段中，并且所述一个或多个发射天线元件中的至少一个发射天线元件被配置为基于所述一个或多个处理器对所述至少一个发射天线元件的所述多个自适应负载端子中的一个或多个自适应负载端子处的相应阻抗值的自适应调整而以第二频段操作。

(C7)在C1至C6中任一项的一些实施例中，所述射频充电垫包括输入电路，所述输入电路与所述一个或多个处理器耦接并且被配置为向所述导电线的所述第一端处的所述输入端子提供电流，其中，所述一个或多个处理器被配置为通过指示所述输入电路生成具有不同于所述频率的新频率的电流来自适应地调整频率。

(C8)在C1至C7中任一项的一些实施例中，所述一个或多个处理器被配置为通过指示馈电元件生成具有使用预定增量确定的多个不同频率的电流来自适应地调整频率。

(C9)在C1至C8中任一项的一些实施例中，用于所述一个或多个发射天线元件中的至少一个发射天线元件的相应导电线具有相应曲折线图案，所述相应曲折线图案允许所述至少一个发射天线元件高效地发射具有所述频率和/或所述新频率的射频信号，具有所述相应曲折线图案的所述相应导电线中的至少两个相邻段具有相对于彼此不同的几何尺寸，并且当所述至少一个发射天线元件被配置为发射具有所述频率和/或所述新频率的射频信号时，所述相应导电线具有保持为相同的长度。

(C10)在C1至C9中任一项的一些实施例中，所述一个或多个发射天线元件中的至少一个发射天线元件具有第一段和第二段，所述第一段包括所述输入端子，并且所述至少一个发射天线元件被配置为：当所述第一段没有与所述第二段耦接时，以所述频率操作，并且当所述第一段与所述第二段耦接时，以所述新频率操作；并且所述一个或多个处理器被配置为耦接所述第一段与所述第二段，同时指示所述馈电元件生成具有不同于所述频率的所述新频率的电流。

(C11)在C1至C10中任一项的一些实施例中，所述一个或多个处理器被配置为：自适应地调整与所述一个或多个发射天线元件的第一发射天线元件相关联的频率和/或相应阻抗值，以使所述第一发射天线元件以第一频段操作；并且自适应地调整与所述一个或多个发射天线元件的第二发射天线元件相关联的频率和/或相应阻抗值，以使所述第二发射天线元件以第二频段操作，其中，所述第一频段不同于所述第二频段。

(C12)在C1至C11中任一项的一些实施例中，所述电子设备被放置成与所述射频充电垫的顶表面接触或接近。

(C13)在C1至C12中任一项的一些实施例中，所述相应部件是与所述相应自适应负载端子耦接的、用于使所述相应自适应负载端子在开路状态与短路状态之间切换的机械继电器，并且在所述相应发射天线元件的所述相应自适应负载端子处通过打开或闭合所述机械继电器以分别在开路或短路之间切换来自适应地调整所述阻抗值。

(C14)在C1至C13中任一项的一些实施例中，所述相应部件是专用集成电路(ASIC)，并且所述相应阻抗值由所述ASIC在一系列(a range of)值内自适应地调整。

(C15)在C1至C14中任一项的一些实施例中，所述一个或多个处理器被配置为：通过自适应地调整所述多个自适应负载端子中的一个或多个自适应负载端子处的频率和相应阻抗值来自适应地调整频率和/或相应阻抗值，以确定传送至所述电子设备的所述射频接收器的相对最大能量的量，并且一旦确定所述最大能量的量，就使所述一个或多个发射天线元件中的每个发射天线元件分别以相应的频率并且使用导致传送至射频接收器的能量的量最大的相应阻抗值来发射射频信号。

(C16)在C1至C15中任一项的一些实施例中，所述一个或多个处理器至少部分地基于从所述电子设备接收到的信息来监测传送至所述射频接收器的能量的量，所述信息标识在所述射频接收器处从所述射频信号接收的能量。

(C17)在C1至C16中任一项的一些实施例中，使用无线通信协议来发送从所述电子设备接收到的、标识所接收的能量的所述信息。

(C18)在C1至C17中任一项的一些实施例中，所述无线通信协议是蓝牙低能耗(BLE)。

(C19)在C1至C18中任一项的一些实施例中，所述一个或多个处理器至少部分地基于在相应自适应负载端子处检测到的能量的量来监测所传送的能量的量。

因此，根据本文描述的原理配置的无线充电系统能够对放置在射频充电垫上的任何位置处的电子设备进行充电，并且通过确保能量传送被不断优化来避免浪费能量。

另外，根据本文描述的原理配置的无线充电系统能够对在相同充电发射器上以不同频率或频段调谐的不同电子设备进行充电。在一些实施例中，具有单个天线元件的发射器可以同时或在不同时间以多个频率或频段操作。在一些实施例中，具有多个天线元件的发射器可以同时以多个频率或频段操作。这使得接收设备中包含的天线的类型和尺寸更具灵活性。

注意，上述各实施例可以与本文描述的任何其他实施例组合。说明书中描述的特征和优点并非都是包含性的，并且特别地，基于附图、说明书和权利要求，许多附加特征和优点对于本领域普通技术人员将是显而易见的。此外，应该注意的是，说明书中使用的语言主要是出于可读性和指导目的而选择的，并且不旨在限定或限制本发明的主题。

附图说明

因此，可以更详细地理解本公开，可以通过参考各个实施例的特征来获得更具体的描述，其中一些实施例在附图中图示。然而，附图仅图示了本公开的相关特征，并且因此不应被认为是限制性的，因为描述可承认其他有效特征。

图1A是根据一些实施例的射频无线功率传输系统的框图。

图1B是示出了根据一些实施例的包括射频功率发射器集成电路和天线区域的示例射频充电垫的部件的框图。

图2A是图示了根据一些实施例的示例射频充电垫的框图。

图2B是图示了根据一些实施例的示例接收器设备的框图。

图3A是根据一些实施例的射频充电垫的高级(high-level)框图。

图3B至3C是示出了根据一些实施例的射频充电垫的一部分的高级框图。

图3D是图示了根据一些实施例的正在发射射频信号的天线元件的部分内的能量流的简化电路的框图。

图4是根据一些实施例的具有两个端子的发射天线元件的示意图。

图5是通过射频(RF)功率传输对电子设备进行充电的方法的流程图。

图6A至6E是示出了根据一些实施例的射频充电垫内的单个天线元件的各种配置的示意图。

图7A至7D是根据一些实施例的用于射频接收器的天线元件的示意图。

图8是根据一些实施例的具有多个发射天线元件(或单位单元)的射频充电垫的示意图。

图9A至9B是示出了根据一些实施例的选择性地激活近场充电垫中的一个或多个天线区域的方法900的流程图。

图10是示出了根据一些实施例的选择性地激活近场充电垫中的一个或多个天线区域的过程的概述。

图11A至11E是示出了根据一些实施例的选择性地激活近场充电垫中的一个或多个天线区域的各方面的流程图。

图12是根据一些实施例的具有射频充电垫的多个自适应负载的发射天线元件的示意图。

图13是根据一些实施例的通过使用具有多个自适应负载的至少一个射频天线通过射频(RF)功率传输对电子设备进行充电的方法的流程图。

图14A至14D是示出了根据一些实施例的可以在射频充电垫内以多个频率或频段操作的单个天线元件的各种配置的示意图。

图15是示出了根据一些实施例的通过调整天线元件的长度可以以多个频率或频段操作的单个天线元件的示例配置的示意图。

根据惯例，附图中图示的各种特征可能未按比例绘制。因此，为了清楚起见，可以任意地放大或缩小各种特征的尺寸。另外，一些附图可能未描绘给定系统、方法或设备的所有部件。最后，在整个说明书和附图中，相同的附图标记可用于表示相同的特征。

具体实施方式

现在将详细参考实施例，附图中图示了这些实施例的示例。在以下详细说明中，阐述了许多具体细节以便提供对所描述的各实施例的全面理解。然而，对于本领域普通技术人员而言将明显的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践所描述的各实施例。在其他实例中，并未详细描述公知的方法、进程(procedure)、部件、电路和网络，以防不必要地模糊实施例的各方面。

图1A是根据一些实施例的射频无线功率传输系统的框图。在一些实施例中，射频无线功率传输系统150包括射频充电垫100(本文也称为近场(NF)充电垫100或射频充电垫100)。在一些实施例中，射频充电垫100包括射频功率发射器集成电路160(以下将更详细地描述)。在一些实施例中，以下参考图2A更详细地讨论的射频充电垫100包括一个或多个通信部件204(例如，无线通信部件，诸如WI-FI或蓝牙无线电)。在一些实施例中，射频充电垫100还连接到一个或多个功率放大器单元108-1、…108-N，以控制所述一个或多个功率放大器单元在其驱动外部TX天线阵列210(例如，图2A的天线210)时的操作。在一些实施例中，经由开关电路系统在射频充电垫100处控制和调制射频功率，以使射频无线功率传输系统能够经由TX天线阵列210向一个或多个无线接收设备发送射频功率。示例功率放大器单元在下文中参考图3A进一步详细讨论。

在一些实施例中，(多个)通信部件204实现射频充电垫100与一个或多个通信网络之间的通信。在一些实施例中，(多个)通信部件204能够使用各种定制或标准无线协议(例如，IEEE 802.15.4、Wi-Fi、ZigBee、6LoWPAN、Thread、Z-Wave、蓝牙智能、ISA100.11a、WirelessHART、MiWi等)、定制或标准有线协议(例如，以太网、HomePlug等)、和/或包括截至本文件提交日期尚未开发出的通信协议在内的任何其它适合的通信协议中的任何一种进行数据通信。

图1B是根据一些实施例的射频功率发射器集成电路160(“集成电路”)的框图。在一些实施例中，集成电路160包括CPU子系统170、外部设备控制接口、用于DC至射频功率转换的射频子部分、以及经由诸如总线或互连结构(fabric)块171的互连部件互连的模拟和数字控制接口。在一些实施例中，CPU子系统170包括具有相关只读存储器(ROM)172的微处理器单元(CPU)202，用于经由数字控制接口(例如I²C端口)将设备程序引导至外部闪速存储器(FLASH)，所述外部FLASH包含被加载到CPU子系统随机存取存储器(RAM)174(例如，图2A中的存储器206)中或直接从FLASH执行的CPU可执行代码。在一些实施例中，CPU子系统170还包括加密模块或块176，用于验证并保护与外部设备的通信交换，所述外部设备诸如是意图从射频充电垫100接收以无线方式传递的功率的无线功率接收器。

在一些实施例中，在CPU上运行的可执行指令(诸如在图2A中的存储器206中示出并在以下描述的那些)用于管理射频充电垫100的操作并通过包括在射频功率发射器集成电路160中的控制接口(例如，SPI控制接口175)以及其他模拟和数字接口来控制外部设备。在一些实施例中，CPU子系统还管理包括射频本地振荡器(LO)177和射频发射器(TX)178的射频功率发射器集成电路160的射频子部分的操作。在一些实施例中，射频本地振荡器177基于来自CPU子系统170的指令进行调整，并从而设置为不同的期望操作频率，而射频发射器根据期望转换、放大、调制射频输出以生成可行的射频功率水平。

在一些实施例中，射频功率发射器集成电路160将可行的射频功率水平(例如，经由射频发射器178)提供给可选的波束成形集成电路(IC)109，所述波束成形集成电路然后向一个或多个功率放大器108提供相移信号。在一些实施例中，波束成形集成电路109用于确保使用两个或更多个天线210(例如，每个天线210可以与不同的天线区域290相关联或者每个天线可以属于单个天线区域290)发送到特定无线功率接收器的功率传输信号是以适当的特性(例如，相位)发射的，以确保发射至特定无线功率接收器的功率最大化(例如，功率传输信号同相位地到达特定无线功率接收器)。在一些实施例中，波束成形集成电路109形成射频功率发射器集成电路160的一部分。

在一些实施例中，射频功率发射器集成电路160将可行的射频功率水平(例如，经由射频发射器178)直接提供给一个或多个功率放大器108，并且不使用波束成形集成电路109(或者，如果不要求相移，诸如当仅使用单个天线210来将功率传输信号发射至无线功率接收器时，则绕过波束成形集成电路)。

在一些实施例中，一个或多个功率放大器108然后向天线区域290提供射频信号，用于传输到被授权从射频充电垫100接收以无线方式传递的功率的无线功率接收器。在一些实施例中，每个天线区域290与相应的PA 108耦接(例如，天线区域290-1与PA108-1耦接，并且天线区域290-N与PA 108-N耦接)。在一些实施例中，多个天线区域各自与同一组PA108耦接(例如，所有PA 108与每个天线区域290耦接)。PA 108到天线区域290的各种布置和耦接允许射频充电垫100顺序地或选择性地激活不同的天线区域，以便确定用于将无线功率发射至无线功率接收器的最高效的天线区域290(如以下参考图9A至图9B、图10和图11A至图11E更详细地解释的)。在一些实施例中，一个或多个功率放大器108还与CPU子系统170通信，以允许CPU 202测量由PA 108提供给射频充电垫100的天线区域的输出功率。

图1B还示出，在一些实施例中，射频充电垫100的天线区域290可以包括一个或多个天线210A至210N。在一些实施例中，多个天线区域中的每个天线区域包括一个或多个天线210(例如，天线区域290-1包括一个天线210-A，而天线区域290-N包括多个天线210)。在一些实施例中，基于各种参数(诸如无线功率接收器在射频充电垫100上的位置)动态地限定包括在每个天线区域中的多个天线。在一些实施例中，天线区域可以包括以下更详细描述的曲折线(meandering line)天线中的一个或多个。在一些实施例中，每个天线区域290可以包括不同类型的天线(例如，曲折线天线和环形天线)，而在其他实施例中，每个天线区域290可以包括相同类型的单个天线(例如，所有天线区域290包括一个曲折线天线)，而在另一些其他实施例中，天线区域可以包括一些包括相同类型的单个天线的天线区域以及一些包括不同类型的天线的天线区域。天线区域也在以下进一步详细描述。

在一些实施例中，射频充电垫100还可以包括温度监测电路，所述温度监测电路与CPU子系统170通信以确保射频充电垫100维持在可接受的温度范围内。例如，如果确定射频充电垫100已经达到阈值温度，则可以暂时中止射频充电垫100的操作，直到射频充电垫100降至阈值温度以下。

通过在单个芯片上包括针对射频功率发射器电路160(图1B)所示出的部件，这种发射器芯片能够更高效且快速地(并且具有更低的延迟)管理在发射器芯片处的操作，从而有助于提高用户对由这些发射器芯片管理的充电垫的满意度。例如，射频功率发射器电路160构造更便宜，具有更小的物理占用面积并且更易于安装。此外，并且如以下参考图2A更详细地解释的，射频功率发射器电路160还可以包括安全元件模块234(例如，包括在图1B中示出的加密块176中)，所述安全元件模块234与安全元件模块282(图2B)或接收器104结合使用以确保只有授权的接收器能够从射频充电垫100(图1B)接收以无线方式传递的功率。

图2A是图示了根据一些实施例的射频充电垫100的某些部件的框图。在一些实施例中，射频充电垫100包括射频功率发射器集成电路160(以及功率发射器集成电路中包括的部件，诸如以上参考图1A至图1B所描述的那些)、存储器206(其可以被包括为射频功率发射器集成电路160的一部分，诸如作为CPU子系统170的一部分的非易失性存储器206)、以及用于互连这些部件(有时称为芯片组)的一个或多个通信总线208。在一些实施例中，射频充电垫100包括(以下讨论的)一个或多个传感器212。在一些实施例中，射频充电垫100包括一个或多个输出设备，诸如一个或多个指示灯、声卡、扬声器、以及用于显示文本信息和错误代码的小型显示器等。在一些实施例中，射频充电垫100包括用于确定射频充电垫100的位置的位置检测设备，诸如GPS(全球定位卫星)或其他地理位置接收器。

在一些实施例中，一个或多个传感器212包括一个或多个热辐射传感器、环境温度传感器、湿度传感器、IR传感器、占用(occupancy)传感器(例如，RFID传感器)、环境光传感器、运动检测器、加速度计、和/或陀螺仪。

存储器206包括高速随机存取存储器，诸如DRAM、SRAM、DDR SRAM或其他随机存取固态存储器设备；并且可选地，包括非易失性存储器，诸如一个或多个磁盘存储设备、一个或多个光盘存储设备、一个或多个闪速存储器设备、或者一个或多个其他非易失性固态存储设备。存储器206或可替代地存储器206内的非易失性存储器包括非暂态计算机可读存储介质。在一些实施例中，存储器206或存储器206的非暂态计算机可读存储介质存储以下程序、模块、和数据结构、或它们的子集或超集：

·操作逻辑216，包括用于处理各种基本系统服务和用于执行硬件相关任务的进程；

·通信模块218，用于结合(多个)无线通信部件204耦接至远程设备(例如，远程传感器、发射器、接收器、服务器、映射存储器等)和/或与远程设备通信；

·传感器模块220，用于获得和处理传感器数据(例如，结合(多个)传感器212)，以确定例如射频充电垫100附近物体的存在、速度、和/或定位；

·功率波形生成模块222，用于生成和发射功率传输信号(例如，结合天线区域290和分别包括在天线区域中的天线210)，包括但不限于在给定位置处形成(多个)能量袋(pocket)。功率波形生成模块222还可以用于对用于通过单个天线区域发射功率传输信号的传输特性进行修改；以及

·数据库224，包括但不限于：

o传感器信息226，用于存储和管理由一个或多个传感器(例如，传感器212和/或一个或多个远程传感器)接收、检测、和/或传输的数据；

o设备设置228，用于存储射频充电垫100和/或一个或多个远程设备的操作设置；

o通信协议信息230，用于存储和管理一个或多个协议(例如，定制或标准无线协议，诸如ZigBee、Z-Wave等，和/或定制或标准有线协议，诸如以太网)的协议信息；以及

o映射数据232，用于存储和管理映射数据(例如，映射一个或多个传输字段)；

·安全元件模块234，用于确定无线功率接收器是否被授权从射频充电垫100接收以无线方式传递的功率；以及

·天线区域选择和调谐模块237，用于协调用各种天线区域发射测试功率传输信号以确定应该使用哪个或哪些天线区域来以无线方式向各无线功率接收器传递功率的过程(process)(如以下参考图9A至图9B、图10、和图11A至图11E更详细地解释的)。

以上所标识元件(例如，存储在射频充电垫100的存储器206中的模块)中的每个可选地存储在前面提到的存储器设备中的一个或多个中，并且对应于用于执行上述(多个)功能的指令集合。以上标识的模块或程序(例如，指令集合)不需要实施为独立的软件程序、进程、或模块，并且因此这些模块的各种子集可选地在各实施例中组合或以其他方式重新布置。在一些实施例中，存储器206可选地存储以上所标识模块和数据结构的子集。

图2B是图示了根据一些实施例的代表性接收器设备104(有时也称为接收器、功率接收器、或无线功率接收器)的框图。在一些实施例中，接收器设备104包括一个或多个处理单元252(例如，CPU、ASIC、FPGA、微处理器等)、一个或多个通信部件254、存储器256、(多个)天线260、功率采集电路系统259、以及用于互连这些部件(有时称为芯片组)的一个或多个通信总线258。在一些实施例中，接收器设备104包括一个或多个传感器262，诸如以上参考图2A描述的一个或多个传感器212。在一些实施例中，接收器设备104包括用于储存经由功率采集电路系统259采集的能量的能量储存设备261。在各实施例中，能量储存设备261包括一个或多个电池、一个或多个电容器、一个或多个电感器等。

在一些实施例中，功率采集电路系统259包括一个或多个整流电路和/或一个或多个功率转换器。在一些实施例中，功率采集电路系统259包括被配置为将能量从功率波和/或能量袋转换为电能(例如，电力)的一个或多个部件(例如，功率转换器)。在一些实施例中，功率采集电路系统259进一步被配置为向耦接的电子设备(诸如膝上型计算机或电话)供电。在一些实施例中，向耦接的电子设备供电包括将电能从AC形式转变为DC形式(例如，可由电子设备使用)。

在一些实施例中，(多个)天线260包括以下进一步详细描述的曲折线天线中的一个或多个。

在一些实施例中，接收器设备104包括一个或多个输出设备，诸如一个或多个指示灯、声卡、扬声器、以及用于显示文本信息和错误代码的小型显示器等。在一些实施例中，接收器设备104包括用于确定接收器设备103的位置的位置检测设备，诸如GPS(全球定位卫星)或其他地理位置接收器。

在各实施例中，一个或多个传感器262包括一个或多个热辐射传感器、环境温度传感器、湿度传感器、IR传感器、占用传感器(例如，RFID传感器)、环境光传感器、运动检测器、加速度计、和/或陀螺仪。

(多个)通信部件254实现接收器104与一个或多个通信网络之间的通信。在一些实施例中，(多个)通信部件254能够使用各种定制或标准无线协议(例如，IEEE 802.15.4、Wi-Fi、ZigBee、6LoWPAN、Thread、Z-Wave、蓝牙智能、ISA100.11a、WirelessHART、MiWi等)、定制或标准有线协议(例如，以太网、HomePlug等)、和/或包括截至本文件提交日期尚未开发出的通信协议在内的任何其它适合的通信协议中的任何一种进行数据通信。

(多个)通信部件254包括例如能够使用各种定制或标准无线协议(例如，IEEE802.15.4、Wi-Fi、ZigBee、6LoWPAN、Thread、Z-Wave、蓝牙智能、ISA100.11a、WirelessHART、MiWi等)中的任何一种、和/或各种定制或标准有线协议(例如，以太网、HomePlug等)中的任何一种、或包括截至本文件提交日期尚未开发出的通信协议在内的任何其它适合的通信协议进行数据通信的硬件。

存储器256包括高速随机存取存储器，诸如DRAM、SRAM、DDR SRAM、或其他随机存取固态存储器设备；并且可选地，包括非易失性存储器，诸如一个或多个磁盘存储设备、一个或多个光盘存储设备、一个或多个闪速存储器设备、或者一个或多个其他非易失性固态存储设备。存储器256、或可替代地存储器256内的非易失性存储器包括非暂态计算机可读存储介质。在一些实施例中，存储器256或存储器256的非暂态计算机可读存储介质存储以下程序、模块、和数据结构、或其子集或超集：

·操作逻辑266，包括用于处理各种基本系统服务和用于执行硬件相关任务的进程；

·通信模块268，用于结合(多个)通信部件254耦接至远程设备(例如，远程传感器、发射器、接收器、服务器、映射存储器等)和/或与远程设备通信；

·传感器模块270，用于获得和处理传感器数据(例如，结合(多个)传感器262)，以例如确定接收器103、射频充电垫100、或接收器103附近物体的存在、速度、和/或定位；

·无线功率接收模块272，用于从功率波和/或能量袋接收(例如，结合(多个)天线260和/或功率采集电路系统259)能量；可选地，转换(例如，结合功率采集电路系统259)能量(例如，转换为直流电)；将能量传送至耦接的电子设备；以及可选地储存能量(例如，结合能量储存设备261)；以及

·数据库274，包括但不限于：

o传感器信息276，用于存储和管理由一个或多个传感器(例如，传感器262和/或一个或多个远程传感器)接收、检测、和/或传输的数据；

o设备设置278，用于存储接收器103、耦接的电子设备、和/或一个或多个远程设备的操作设置；以及

o通信协议信息280，用于存储和管理一个或多个协议(例如，定制或标准无线协议，诸如ZigBee、Z-Wave等，和/或定制或标准有线协议，诸如以太网)的协议信息；以及

·安全元件模块282，用于向射频充电垫100提供标识信息(例如，射频充电垫100使用标识信息来确定无线功率接收器104是否被授权接收以无线方式传递的功率)。

以上所标识元件(例如，存储在接收器104的存储器256中的模块)中的每个可选地存储在前面提到的存储器设备中的一个或多个中，并且对应于用于执行上述(多个)功能的指令集合。以上标识的模块或程序(例如，指令集合)不需要实施为独立的软件程序、进程、或模块，并且因此这些模块的各种子集可选地在各实施例中组合或以其他方式重新布置。在一些实施例中，存储器256可选地存储以上所标识模块和数据结构的子集。此外，存储器256可选地存储以上未描述的附加模块和数据结构，诸如用于标识所连接设备的设备类型的标识模块(例如，与接收器104耦接的电子设备的设备类型)。

现在转到图3A至图8，示出了射频充电垫100的实施例，所述实施例包括用于修改射频充电垫100的各天线处的阻抗值的部件(例如，负载拾取器(load pick))，并且参考这些附图还提供了对包括形成曲折线图案的导电线的天线的描述。

如图3A中所示出的，一些实施例包括射频充电垫100，所述射频充电垫包括用于允许修改射频充电垫100的各天线处的阻抗值的负载拾取器106。在一些实施例中，射频充电垫100包括一个或多个天线元件，所述一个或多个天线元件各自在第一端由相应的功率放大器开关电路103供电/馈电并且在第二端由相应的自适应负载端子102供电/馈电(以下参考图3B至图3C提供一个或多个天线元件的附加细节和描述)。

在一些实施例中，射频充电垫100还包括中央处理单元110(这里也称为处理器110)(或与所述中央处理单元通信)。在一些实施例中，处理器110是负责管理射频充电垫100的操作的单个集成电路的部件，诸如图1B中图示的并且被射频功率发射器集成电路160包括并作为部件的CPU 202。在一些实施例中，处理器110被配置为控制射频信号频率并且控制每个自适应负载端子102处的阻抗值(例如，通过与负载拾取器或自适应负载106通信，所述自适应负载可以是用于生成各种阻抗值的专用集成电路(ASIC)或可变电阻器)。在一些实施例中，负载拾取器106是被置于开路状态或短路状态的机电开关。

在一些实施例中，电子设备(例如，包括作为内部或外部连接部件的接收器104的设备，诸如放置在充电垫100顶部的远程设备，所述充电垫可以集成在流媒体设备或投影仪的壳体内)使用从充电垫100的一个或多个射频天线元件传送至接收器104的能量来为电池充电和/或直接为电子设备供电。

在一些实施例中，射频充电垫100被配置为具有用于(从图3A中的功率放大器(PA)108)接收功率的多于一个输入端子、以及多于一个输出端或自适应负载端子102。在一些实施例中，优化在射频充电垫100的特定区域(例如，包括位于待充电电子设备(具有内部或外部连接的射频接收器104)被放置在充电垫上的位置下方的天线元件的区域)处的自适应负载端子102，以便最大化接收器104接收的功率。例如，CPU 110在接收到具有内部或外部连接的射频接收器104的电子设备已被放置在垫100上、在特定区域105(区域105包括一组天线元件)中的指示时可以调整该组天线元件，以最大化传送至射频接收器104的功率。调整该组天线元件可以包括：CPU 110命令负载拾取器106尝试针对与该组天线元件相关联的自适应负载端子102的各种阻抗值。例如，天线元件处的特定导电线的阻抗值由复数值Z＝A+jB给出(其中A是阻抗值的实部且B是虚部，例如0+j0、1000+j0、0+50j或25+j75等)，并且负载拾取器调整阻抗值以最大化从该组天线元件传送至射频接收器104的能量的量。在一些实施例中，调整该组天线元件还包括或者可选地包括：CPU 110使该组天线元件以各种频率发射射频信号，直到找到最大能量的量被传送至射频接收器104的频率。在一些实施例中，调整阻抗值和/或该组天线元件进行发射的频率会引起传送至射频接收器104的能量的量的变化。以这种方式，传送至射频接收器104的被最大化的能量的量(例如，为了将由垫100的天线元件发射的能量的至少75％传送至接收器104，并且在一些实施例中，调整阻抗值和/或频率可以允许接收器104接收高达98％的所发射能量)可以在垫100上的可以放置射频接收器104的任何特定点处被接收。

在一些实施例中，包括功率放大器108的输入电路可以另外包括可以改变输入信号的频率的设备或者可以同时以多个频率操作的设备，诸如振荡器或频率调制器。

在一些实施例中，当传送至射频接收器104的能量的量超过预定阈值(例如，接收到所发射能量的75％或更多，诸如高达98％)时，或者通过测试具有多个阻抗值和/或频率值的传输并且然后通过选择导致最大能量被传送至射频接收器104的阻抗与频率组合(如参考以下自适应方案所描述的)，CPU 110确定正在将最大能量的量传送至射频接收器104。

在一些实施例中，采用自适应方案来自适应地调整阻抗值和/或从充电垫100的(多个)射频天线120发射的(多个)射频信号的频率，以便确定频率与阻抗的哪些组合导致最大能量传送至射频接收器104。例如，连接到充电垫100的处理器110在射频充电垫100的给定位置(例如，射频充电垫100的包括用于发射射频信号的一个或多个射频天线元件的区域或区，诸如图3A的区域105)处尝试不同的频率(即，在允许的一个或多个操作频率范围内)，以尝试自适应地优化从而获得更好的性能。例如，简单的优化使每个负载端子打开/断开或者闭合/短路接地(在使用继电器来在这些状态之间切换的实施例中)，并且还可以使区域内的射频天线以各种频率进行发射。在一些实施例中，对于继电器状态(开路或短路)与频率的每种组合，监测传送至接收器104的能量并将其与在使用其他组合时传送的能量进行比较。选择使得传送至接收器104的能量最大的组合并且使用所述组合来继续将一个或多个射频信号发射至接收器104。在一些实施例中，上述自适应方案作为以下参考图9A至图9B、图10和图11A至图11E描述的方法的一部分来执行，以帮助最大化由射频充电垫100传送到接收器104的能量的量。

作为另一示例，如果垫100使用ISM频段中的五个频率来发射射频波，并且负载拾取器106是用于在开路状态与短路状态之间切换的机电继电器，则采用自适应方案将涉及针对每个天线元件120或针对天线元件120的区域尝试频率与阻抗值的10个组合并选择导致最佳性能的组合(即，导致在接收器104处接收的功率最大或者从垫100传送到射频接收器104的功率最大)。

工业、科学和医学无线电频段(ISM频段)指一组无线电频段或无线电频谱的一部分，所述频段是国际上保留用于旨在用于科学、医学和工业要求而不是用于通信的射频(RF)能量。在一些实施例中，可以采用所有ISM频段(例如，40MHz、900MHz、2.4GHz、5.8GHz、24GHz、60GHz、122GHz和245GHz)作为自适应方案的一部分。作为一个具体示例，如果充电垫100以5.8GHz频段操作，则采用自适应方案将包括发射射频信号并且然后以预定增量(例如，50MHz增量，结果为5.75GHz、5.755GHz、5.76GHz等的频率)调整频率。在一些实施例中，预定增量可以是5MHz、10MHz、15MHz、20MHz、50MHz增量或任何其他合适的增量。

在一些实施例中，垫100的天线元件120可以被配置为在两个不同的频段中操作，例如，中心频率为915MHz的第一频段和中心频率为5.8GHz的第二频段。在这些实施例中，采用自适应方案可以包括：发射射频信号，并且然后以第一预定增量调整频率直到达到第一频段的第一阈值，并且然后以第二预定增量(可以或者可以不与第一预定增量相同)调整频率直到达到第二频段的第二阈值。例如，天线元件120可以被配置为以902MHz、915MHz、928MHz(在第一频段内)并且然后以5.795GHz、5.8GHz和5.805GHz(在第二频段内)进行发射。下文参考图14A至图14D和图15提供关于能够以多个频率操作的天线元件的附加细节。

现在转向图3B至图3C，图示了根据一些实施例的示出射频充电垫的一部分的高级框图。

图3B示出了单个发射器天线120(其可以是包括一个这样的天线120或天线阵列的天线区域的一部分，其全部形成图3A中所示的充电垫100)的示意图。在一些实施例中，发射器天线120也称为发射器天线元件120。在一些情况下，射频接收单元/天线(RX)(或包括接收单元104作为内部或外部连接部件的设备)被放置在垫100的包括发射器天线120的一部分的顶部上(其包括形成曲折线布置的导电线，如图3B所示)。

在一些实施例中，接收器104不与单个发射器天线120的金属导电线直接接触，并且仅与发射器天线120耦接(即，在近场区域中)。

在一些实施例中，发射器天线120具有在图3B中被标记为121(其可以是图3A的端子102中的相应一个)和123(其可以连接到图3A的PA开关电路103中的相应一个)的两个或更多个端子(或端口)。在一些实施例中，功率源(来自功率放大器或PA)连接到端子123，并且自适应负载(例如，机电开关或ASIC)连接到端子121。在一些实施例中，自适应负载通常形成为复阻抗，其可具有实部和虚部(即，可使用有源设备(例如，由晶体管制成的集成电路或芯片)或无源设备(由电感器/电容器和电阻器形成)形成复杂的自适应负载)。在一些实施例中，复阻抗由公式Z＝A+jB(例如，0+j0、100+j0、0+50j等)给出，如以上所讨论的。

在一些实施例中，接收器104也可以被视为第三端子。为了消除能量浪费，接收器104应被配置为吸收从端子123行进并朝向端子121的感应功率的最大量(例如，75％或更多，诸如98％)。在一些实施例中，处理器110通过反馈回路连接至接收器104(例如，通过使用短程通信协议交换消息，诸如通过蓝牙低能耗(BLE)来交换消息)。在一些替代实施例中，从接收器返回至发射器处的CPU的反馈回路可以使用与由垫100发射的功率传输信号相同的频段，而不是使用单独的通信协议和/或不同的频段。

在一些实施例中，反馈回路和所交换的消息可用于指示所接收的能量的量，或者可替代地或另外地可指示与先前测量相比所接收的能量的量的增加或减少。在一些实施例中，处理器110监测接收器104在某些时间点接收的能量的量，并控制/优化自适应负载以最大化从端子123传送至端子121的功率。在一些实施例中，监测所传送的能量的量包括以下的一项或两项：(i)从接收器104(或接收器104所在的电子设备的部件)接收指示接收器104在某个时间点接收的能量的量的信息，以及(ii)监测在端子121处保留在导电线中(而不是已经由接收器104吸收)的能量的量。在一些实施例中，这两种监测技术都使用，而在其他实施例中，使用这些监测技术中的一种或另一种。

在一些实施例中，接收器104(即，包括接收器104作为内部或外部连接部件的电子设备)可以放置在充电垫100的顶部上的任何位置(即，部分地或完全地覆盖形成相应天线元件120上的曲折图案的导电线)，并且处理器110将继续监测传送的能量的量并进行所需的调整(例如，针对阻抗和/或频率)以最大化传送至接收器104的能量。

为了帮助说明充电垫100和充电垫中包括的天线元件120的操作，图3B中所示的发射天线元件120被分成两个部分：1)部分125从天线元件120的端子123开始并延伸到接收器104的边缘；以及2)部分127由发射天线元件120和端子121的其余部分形成。以下参考图3C更详细地描述框。应当理解，部分125和127是用于说明目的的功能表示，并且它们不旨在指定将天线元件划分成单独部分的特定实施方式。

现在转向图3C，示出了发射器天线120的框图。在一些实施例中，从划分部分125和127的点开始并且在发射器天线120与自适应负载106(例如，端子121)的连接处结束的有效阻抗值(Z_有效)将基于接收器104在发射器天线120上的位置并且基于由端子121处的自适应负载106提供的所选负载而改变。在一些实施例中，所选择的负载由自适应负载106(结合图3A的处理器110)优化以调谐Z_有效，其方式为使得端子123与接收器104之间传送的能量达到最大(例如，由垫100的天线元件发射的能量的75％或更多、诸如98％被射频接收器104接收)，而从端子123到端子121的能量传送也可以保持最小(例如，由垫100的天线元件发射的能量中的未被射频接收器104接收并且最终到达端子121或最终被反射回来的能量小于25％，包括少至2％)。

在使用机电开关(例如，机械继电器)以在开路状态与短路状态之间切换的实施例中，针对特定天线元件120，将开关从开路状态移至短路状态(例如，短接到接地面)导致在所述特定天线元件120的相应端子121处的阻抗值Z_有效下降至接近0的值(可替代地，从短路状态切换到开路状态导致阻抗值跳变到接近无穷大的值)。在一些实施例中，以上参考图3A讨论的频率自适应方案用于测试阻抗值和射频信号频率的各种组合，以便最大化传送至射频接收器(例如，图3A至图3C的接收器104)的能量。在一些实施例中，可以使用集成电路(IC或芯片)代替机电开关作为自适应负载106。在这样的实施例中，自适应负载106被配置为沿着值范围(诸如在0与无穷大之间)调整阻抗值。在一些实施例中，IC可以由自适应/可重新配置的射频有源和/或无源元件(例如，晶体管和传输线)形成，所述射频有源和/或无源元件由IC的固件(和/或在CPU 110上执行的控制IC的操作的固件)控制。在一些实施例中，由IC产生且通过固件控制并且基于来自反馈回路的信息(以上参考图3A讨论的)的阻抗可以被改变以覆盖选自史密斯圆图的任何负载值(或者IC可以被设计成产生覆盖形成史密斯圆图的一部分值的某些负载)。在一些实施例中，此IC不同于用于管理垫100的整体(overall)操作的射频功率发射器集成电路160(图1B)，并且此另一IC还与射频功率发射器集成电路160通信以允许电路160控制对阻抗值的调整。可以对史密斯圆图进行采样并将其存储在可由处理器110访问的存储器中(例如，作为查找表)，并且处理器110可以使用存储的史密斯圆图来执行查找以确定要测试的各阻抗值。例如，集成电路可以被配置为选择预定数量个阻抗值的复数值(例如，5j到10j、100+0j或0+50j等)以结合各种射频传输频率进行测试，以便定位优化传送至接收器104的能量的值组合(最大化能量传送的示例在上文中讨论过)。

在一些其他实施例中，具有图1B中的具有一个自适应负载106的一个以上天线元件120的发射器或充电垫可以被配置为分别在两个或更多个不同的频段内同时操作。例如，第一天线元件以第一频率或频段操作，第二天线元件以第二频率或频段操作，第三天线元件以第三频率或频段操作，并且第四天线元件以第四频率或频段操作，并且这四个频段彼此不同。因此，具有两个或更多个天线元件120的发射器可以用作多频段发射器。

图3D是根据一些实施例的图示了正在发射射频信号的天线元件的部分内的能量流的简化电路的框图。对图3D中的第1部分和第2部分的附图标记涉及图3B和图3C中图示的部分，特别地，第1部分对应于部分125，并且第2部分对应于部分127。

如图3D所示，发射天线元件120的有效阻抗(Z_有效)由导电线的在接收器104之后的部分(在一些实施例中，其形成如以下更详细讨论的曲折线图案)和自适应负载(在图3B和图3C中标记为部分127)形成。在一些实施例中，通过优化，将调谐负载Z_有效，使得从PA传送至接收器104的能量最大化；并且，导电线中剩余的能量在其到达自适应负载时被最小化(如以上所讨论的)。

图4是根据一些实施例的具有两个端子的天线元件的示意图。如图4所示，天线元件120的输入端子或第一端子(以上参考图3B至图3D也被描述为端子123)与功率放大器108连接，并且输出端子或第二端子(以上参考图3B至图3D也被描述为端子121)与允许配置自适应负载的负载拾取器106连接。换句话说，在一些实施例中，天线元件120由功率放大器108从第一端子馈电，并且天线元件120还在第二端子处、在自适应负载(例如，在短路状态与开路状态之间切换的机械继电器)处终止。

在一些实施例中，充电垫100(图3A)由单层或多层铜天线元件120制成，其具有形成曲折线图案的导电线。在一些实施例中，这些层中的每个具有固体(solid)接地面作为其一个层(例如，底层)。针对图4中所示的发射天线元件，示出且标记了固体接地面的一个示例。

在一些实施例中，射频充电垫100(以及充电垫中包括的各个天线元件120)嵌入在消费电子设备中，诸如投影仪、膝上型计算机或数字媒体播放器(诸如连接到电视机以观看流媒体电视节目和其他内容的联网流媒体播放器，例如，ROKU设备)。例如，通过将射频充电垫100嵌入消费电子设备中，用户能够简单地将外围设备(诸如投影仪或流媒体播放器的远程设备(例如，投影仪或流媒体播放器的远程设备包括相应的接收器104，诸如图7A至图7D中所示的接收器104的示例结构))放置在投影仪或流媒体播放器的顶部，并且它们中包括的充电垫100将能够将能量传输至在内部或在外部连接至远程设备的接收器104，然后由接收器104采集所述能量以对远程设备进行充电。

在一些实施例中，射频充电垫100可以作为独立式充电设备包括在USB加密狗(dongle)中，在所述独立式充电设备上放置要充电的设备。在一些实施例中，天线元件120可以放置在USB加密狗的顶表面、侧表面和/或底表面附近，使得待充电的设备可以放置在与USB加密狗接触的各个位置(例如，正在充电的头戴式设备可能位于USB加密狗的顶部、下方或悬挂在USB加密狗上方并且将仍然能够从嵌入式射频充电垫100接收射频传输)。

在一些实施例中，射频充电垫100被集成到诸如桌子、椅子、工作台面等家具中，从而允许用户通过简单地将他们的设备(例如，包括作为内部或外部连接部件的相应接收器104的设备)放置在包括集成射频充电垫100的表面的顶部而容易地对所述设备进行充电。

现在转到图5，提供了通过射频(RF)功率传输对电子设备进行充电的方法500的流程图。最初，提供502发射器，所述发射器包括用于发射一个或多个射频信号或波的至少一个射频天线(例如，图3B至图3D和图4的天线元件120)，即，被设计为且能够发射射频电磁波的天线。在一些实施例中，射频天线元件120的阵列在单个平面、在堆叠中或在其组合中彼此相邻地布置，从而形成射频充电垫100。在一些实施例中，射频天线元件120各自包括天线输入端子(例如，以上参考图4讨论的第一端子123)和天线输出端子(例如，以上参考图4讨论的第二端子121)。

在一些实施例中，还提供504接收器(例如，图3A至图3D的接收器104)。接收器还包括用于接收射频信号310的一个或多个射频天线。在一些实施例中，接收器包括至少一个整流天线，所述整流天线将一个或多个射频信号转换318为可用功率，以对包括接收器104作为内部或外部连接部件的设备进行充电。在使用中，接收器104被放置506在距离至少一个天线的近场射频距离内。例如，接收器可被放置在至少一个射频天线的顶部上或者放置在与至少一个射频天线相邻的表面(诸如充电垫100的表面)的顶部上。

然后经由至少一个射频天线发射508一个或多个射频信号。然后监测512/514系统以确定经由一个或多个射频信号从至少一个天线传送至射频接收器的能量的量(同样如上所讨论的)。在一些实施例中，此监测512发生在发射器处，而在其他实施例中，监测514发生在接收器处，所述接收器将数据经由返回信道(例如，通过使用WIFI或蓝牙的无线数据连接)发送回至发射器。在一些实施例中，发射器和接收器经由返回信道交换消息，并且这些消息可以指示发射和/或接收的能量，以便通知在步骤516处进行的调整。

在一些实施例中，在步骤516处自适应地调整发射器的特性，以尝试优化从至少一个射频天线传送至接收器的能量的量。在一些实施例中，此特性是一个或多个射频信号的频率和/或发射器的阻抗。在一些实施例中，发射器的阻抗是可调负载的阻抗。同样在一些实施例中，至少一个处理器还被配置为控制自适应负载的阻抗。以上提供了关于阻抗和频率调整的附加细节和示例。

在一些实施例中，发射器包括被配置为电耦接至电源的功率输入端，以及被配置为控制发送至天线的至少一个电信号的至少一个处理器(例如，图3A至图3B的处理器110)。在一些实施例中，至少一个处理器还被配置为控制发送至天线的至少一个信号的频率。

在一些实施例中，发射器进一步包括电耦接在功率输入端与天线输入端子之间的功率放大器(例如，图3A、图3B、图3D和图4的PA 108)。一些实施例还包括电耦接至天线输出端子(例如，图3A至图3C和图4的端子121)的自适应负载。在一些实施例中，至少一个处理器基于所监测的从至少一个天线传送至射频接收器的能量的量来动态地调整自适应负载的阻抗。在一些实施例中，至少一个处理器同时控制发送至天线的至少一个信号的频率。

在一些实施例中，发射器的每个射频天线包括：形成曲折线图案的导电线；在导电线的第一端处的第一端子(例如，端子123)，所述第一端子用于接收以一个或多个处理器控制的频率流过导电线的电流；以及在导电线的第二端处不同于第一端子的第二端子(例如，端子121)，所述第二端子耦接至由一个或多个处理器控制并且允许修改导电线的阻抗值的部件(例如，自适应负载106)。在一些实施例中，导电线布置在多层基板的第一天线层之上或之内。同样在一些实施例中，第二天线布置在多层基板的第二天线层之上或之内。最后，一些实施例还提供了布置在多层基板的接地面层之上或之内的接地面。

在一些实施例中，以上参考图5描述的方法结合以下参考图9A至图9B、图10和图11A至图11E描述的方法来执行。例如，在确定哪些天线区域(“确定的天线区域”)用于向接收器发射无线功率之后执行修改/调整阻抗值的操作，并且然后调整所确定的天线区域处的阻抗值以确保最大量的功率通过确定的天线区域内的天线被以无线的方式传送至接收器。

图6A至6E是示出了根据一些实施例的射频充电垫内的单个天线元件的各种配置的示意图。如图6A至图6E所示，射频充电垫100(图3A)可包括使用不同结构制成的天线元件120。

例如，图6A至图6B示出了天线元件120的结构的示例，所述天线元件包括多个层，每个层包括形成为曲折线图案的导电线。每个相应层处的导电线相对于多层天线元件120内的其他导电线可以具有相同的(图6B)或不同的(图6A)宽度(或长度、或迹线轨距、或图案、每个迹线之间的间隔等)。在一些实施例中，曲折线图案可以设计成在垫100(或单个天线元件120)的不同位置处具有可变长度和/或宽度，并且曲折线图案可以印刷在单个天线元件120或垫100的多于一个基板上。曲折线图案的这些配置允许更大的自由度，并且因此可以构建更复杂的天线结构，其允许单独的天线元件120和射频充电垫100的更宽的工作带宽和/或耦接范围。

图6C至图6E中提供了另外的示例结构：图6C示出了天线元件120的结构的示例，所述天线元件包括形成还具有滑动覆盖范围的曲折线图案的多层导电线(在一些实施例中，相应曲折线图案可以放置在不同的基板中，其中，相应基板的第一曲折线图案的仅一部分与不同基板的第二曲折线图案重叠(即，滑动覆盖范围)，并且这种配置有助于在天线结构的整个宽度上扩展覆盖范围)；图6D示出了天线元件120的结构的示例，所述天线元件包括在曲折线图案内在每匝(turn)处具有不同长度的导电线(在一些实施例中，在每匝处使用不同长度有助于扩展天线元件120的耦接范围和/或有助于增加射频充电垫100的工作带宽)；并且图6E示出了天线元件120的结构的示例，所述天线元件包括形成两个相邻曲折线图案的导电线(在一些实施例中，具有形成两个相邻曲折线图案且有助于延伸天线元件120的宽度的导电线)。所有这些示例都是非限制性的，并且使用上述示例结构可以实现任何数量的组合和多层结构。

图7A至图7D是根据一些实施例的用于射频接收器的天线元件的示意图。特别地，图7A至图7D示出了射频接收器(例如，图3A至图3D和图4的接收器104)的结构的示例，包括：(i)具有形成曲折线图案的导电线的接收器(所述导电线可以或可以不由固定接地面或反射器支撑)，如图7A(单极性接收器)和图7B(双极性接收器)所示)。图7C至图7D示出了具有双极性和形成曲折线图案的导电线的射频接收器结构的另外示例。图7A至图7D中所示的每个结构可用于为相应的射频接收器提供不同的耦接范围、耦接方向和/或带宽。作为非限制性示例，当在接收器中使用图7A中所示的天线元件时，可以设计/构建仅在一个方向上耦接至垫100的非常小的接收器。作为另一个非限制性示例，当图7B至图7D中所示的天线元件在接收器中使用时，则接收器能够在任何方向上耦接至垫100。

共同拥有的第15/269,729号美国专利申请还提供了用于天线元件的曲折线图案的附加示例和描述(例如，在图2A至图2D、图3、图4、图5、图7、图8以及图9A至图9B中所示且在说明书中所描述的那些)和对包括具有曲折线图案的天线元件的功率传输系统的功能的描述(例如，段落[0022]至[0034]和图1A至图1B)，并且此共同拥有的申请的公开内容因此补充了对本文提供的具有曲折线图案的天线元件的描述(针对接收器和发射器两者、或其组合)。

图8是根据一些实施例的具有多个发射天线元件(单位单元)的射频充电垫的示意图，所述多个发射天线元件形成较大的射频充电/发射垫。在一些实施例中，射频充电垫100形成为相邻天线元件120的阵列(可以优化单元之间的距离以获得最佳覆盖范围)。在一些实施例中，当接收器被放置在相邻天线元件120之间的区域/间隙中时，尝试优化能量传送(例如，根据以上参考图3A讨论的自适应方案)可能不会导致能量传送增加高于可接受阈值水平(例如，75％或更高)。这样，在这些情况下，相邻的天线元件皆可被配置为在将附加能量传送至放置在射频充电垫的表面上且在相邻天线元件120之间的位置处的接收器的同时以全功率发射射频波。

作为根据一些实施例的一种可能配置，端口(或端子)组1(图8)供应功率，端口(或端子)组2和3提供自适应负载(例如，在短路状态与开路状态之间移动的机电继电器)。作为合适配置的另一示例，端口(或端子)组1、2和3也可用于经由功率放大器向充电垫100供电(同时地或者在需要时一次切换一个组)。

在一些实施例中，射频充电垫100的每个发射天线元件120形成单独的天线区域，所述单独的天线区域由馈电(PA)端子和一个或多个端子控制以支持(多个)自适应负载，如以上详细解释的。在一些实施例中，来自接收器的反馈有助于确定其顶部放置接收器的天线区域，并且此确定激活所述区域。在接收器放置在两个或更多个区域之间(例如，在相邻天线元件120之间的区域/间隙处)的情况下，可以激活附加的相邻区域以确保将足够的能量传送至接收器。以下参考图9A至图9B、图10和图11A至图11E提供关于确定用于向接收器发射无线功率的区域的附加细节。

图9A至图9B是示出根据一些实施例的选择性地激活近场充电垫中的一个或多个天线区域(例如，激活与其相关联的天线)的方法900的流程图。方法900的操作由近场充电垫(例如，图1B和图2A的射频充电垫100)或由其一个或多个部件(例如，以上参考图1A至图1B和图2A描述的那些)执行。在一些实施例中，方法900对应于存储在计算机存储器或计算机可读存储介质(例如，图2A中的射频充电垫100的存储器206)中的指令。

近场充电垫包括一个或多个处理器(例如，图1B的CPU 202)、无线通信部件(例如，图1A和图2A的(多个)通信部件204)、以及多个天线区域(例如，图1B的天线区域290-1和290-N)，每个天线区域分别包括至少一个天线元件(例如，图2A中的天线210之一，其可以是参考图3A至图6E描述的天线120之一)(902)。在一些实施例中，近场充电垫包括不同的天线(或包括天线的单位单元，本文也称为天线元件)，每个天线包括在相应的天线区域中。例如，如图1B所示，天线区域290-1包括天线210-A。在另一示例中，同样如图1B所示，天线区域290-N包括多个天线。天线区域也可以称为天线组，使得近场充电垫包括多个天线区域或组，并且每个相应的区域/组包括至少一个不同的天线元件(例如，至少一个天线210)。应当注意，天线区域可以包括任何数量的天线，并且可以修改或调整与特定天线区域相关联的天线的数量(例如，负责管理近场充电垫100的操作的射频功率发射器集成电路160的CPU子系统170在不同的时间点动态地限定每个天线区域，如以下更详细讨论的)。在一些实施例中，每个天线区域包括相同数量的天线。

在一些实施例中，一个或多个处理器是单个集成电路(例如，图1B的射频功率发射器集成电路160)的用于控制近场充电垫的操作的部件。在一些实施例中，近场充电垫的一个或多个处理器和/或无线通信部件在近场充电垫的外部，诸如近场充电垫嵌入其中的设备的一个或多个处理器。在一些实施例中，无线通信部件是无线电收发器(例如，用于与无线功率接收器交换通信信号的蓝牙无线电、WI-FI无线电等)。

在一些实施例中，所述方法包括在近场充电垫的校准过程期间建立(904)一个或多个设备检测阈值。在一些情况下，校准过程在制造近场充电垫之后执行并且包括将各种类型的设备(例如，智能电话、平板计算机、膝上型计算机、所连接设备等)放置在近场充电垫上，并且然后测量在将测试功率传输信号发射至各种类型的设备时在天线区域检测到的最小反射功率量。在一些情况下，第一设备特定阈值被建立为对应于最小反射功率量的5％或更少的值。在一些实施例中，还建立第二设备特定阈值，使得如果没有一个天线区域能够满足第一阈值(例如，因为无线功率接收器位于天线区域之间的边界处)，则更高的第二阈值可以用于定位一个以上的天线区域以用于向无线功率接收器发射功率(如以下更详细讨论的)。在一些实施例中，针对各种类型的设备中的每种类型的设备建立多个第一和第二设备特定检测阈值，并且这多个第一和第二设备特定检测阈值可以存储在与射频功率发射器集成电路160相关联的存储器(例如，图2A的存储器206)中。

方法900还包括经由无线通信部件检测(906)无线功率接收器在近场充电垫的阈值距离内。在一些情况下，检测可以发生在近场充电垫接通(例如，通电)之后。在这些情况下，近场充电垫扫描近场充电垫周围的区域(例如，扫描位于距离近场充电垫100在阈值距离内、例如在1至1.5米内的无线功率接收器)以确定在近场充电垫100的阈值距离内是否存在任何无线功率接收器。近场充电垫可以使用无线通信部件(例如，图2A的(多个)通信部件204，诸如蓝牙无线电)来对与无线功率接收器相关联的无线通信部件(例如，图2B的通信部件254)广播的信号进行扫描。在一些实施例中，在检测到近场充电垫的阈值距离内的无线功率接收器之后，由一个或多个处理器(从以上讨论的多个第一和第二设备检测阈值中)选择设备检测阈值。例如，无线功率接收器的无线通信部件用于向近场充电垫提供标识设备类型的信息，诸如包括此信息的蓝牙或蓝牙低能耗广告(advertisement)信号。在一些实施例中，为了节省能量并延长近场充电垫及其部件的寿命，不发送无线功率(并且不启动本文讨论的设备检测和天线选择算法)，直到在近场充电垫的阈值距离内检测到无线功率接收器。

在一些实施例中，检测906还包括执行授权握手(例如，使用图2A和2B中的安全元件模块234和282)来确保无线功率接收器被授权从近场充电垫接收以无线方式传递的功率，并且如果确定无线功率接收器被这样授权，则所述方法仅进行至操作908。以这种方式，近场充电垫确保只有授权的无线功率接收器能够接收以无线方式传递的功率，并且确保没有设备能够汲取由近场充电垫发射的功率。

方法900进一步包括：响应于检测到无线功率接收器在近场充电垫的阈值距离内，确定(912)无线功率接收器是否已被放置在近场充电垫上。在一些实施例中，这通过使用多个天线区域中的每个来发射(908)测试功率传输信号并且在发射测试功率传输信号时监测(910)近场充电垫处的反射功率量来实现。

在一些实施例中，如果反射功率量不满足设备检测阈值(例如，反射功率量大于与测试功率传输信号一起发射的功率的20％)，则确定无线功率接收器未放置在近场充电垫的表面上(912-否)。根据此确定，在步骤914，近场充电垫使用多个天线区域中的每个继续发射测试功率传输信号(即，进行至步骤908)。在一些实施例中，执行908和910处的操作，直到确定已满足设备检测阈值。

在一些实施例中，在多个天线区域中的每个天线区域处测量反射功率的量(例如，每个天线区域可以与诸如图1B中所示的相应的ADC/DAC/功率检测器相关联)，而在其他实施例中，可以使用射频功率发射器集成电路160的单个部件(例如，ADC/DAC/功率检测器)来测量反射功率量。当反射功率量满足设备检测阈值时(912-是)，确定无线功率接收器已被放置在近场充电垫上。例如，当反射功率量是与测试功率传输信号一起传输的功率量的20％或更小时，反射功率量可以满足设备检测阈值。这样的结果表明，无线功率接收器吸收/捕获了与测试功率传输信号一起发射的足够量的功率。

在一些实施例中，其他类型的传感器(例如，图2A的传感器212，)被包括在近场充电垫中或与近场充电垫通信，以帮助确定无线功率接收器何时被放置在近场充电垫上。例如，在一些实施例中，使用一个或多个光学传感器(例如，当光被垫的一部分阻挡时，则这可以提供无线功率接收器已被放置在垫上的指示)、一个或多个振动传感器(例如，当在垫处检测到振动时，则这可以提供无线功率接收器已被放置在垫上的指示)、一个或多个应变仪(例如，当垫的表面处的应变水平增加时，这可以提供无线功率接收器已被放置在表面上的指示)、一个或多个热传感器(例如，当垫的表面处的温度增加时，这可以提供无线功率接收器已被放置在表面上的指示)、和/或一个或多个称重传感器(例如，当在垫的表面上测量的重量增加时，则这可以提供无线功率接收器已被放置在表面上的指示)来帮助做出此确定。

在一些实施例中，在发射测试功率传输信号之前，所述方法包括确定无线功率接收器被授权从近场充电垫接收以无线方式传递的功率。例如，如图2A至图2B所示，无线功率接收器104和近场充电垫100可以分别包括安全元件模块282和234，这些安全元件模块用于执行此授权过程，从而确保只有授权的接收器能够从近场充电垫接收以无线方式传递的功率。

方法900进一步包括：根据确定无线功率接收器已被放置在近场充电垫上，通过包括在多个天线区域中的相应天线元件，选择性地发射(916)相应的具有第一组传输特性的测试功率传输信号。在一些实施例中，使用多个天线区域中的每个天线区域来执行选择性地或顺序地发射(918)。选择性地或顺序地发射是指一次一个地选择性地激活天线区域以使与各个天线区域相关联的一个或多个天线发射测试功率传输信号的过程。

现在参考图9B，方法900进一步包括确定(920)与通过多个天线区域中的至少一个特定天线区域进行的相应测试功率传输信号的传输(在916和/或918处的顺序或选择性传输操作期间)相关联的特定功率传递参数是否满足功率传递标准(例如，特定功率传递参数是否指示超过阈值量的功率通过所述至少一个特定天线区域传送至无线功率接收器)。在一些实施例中，每个相应功率传递参数对应于由所述无线功率接收器基于所述多个天线组的相应天线组对相应测试功率传输信号的发射而接收的功率量。

在由所述一个或多个处理器确定特定功率传递参数满足功率传递标准(920-是)时，所述方法进一步包括使用所述至少一个特定天线区域将多个附加功率传输信号发射(922)至无线功率接收器，其中，以与第一组传输特性不同的第二组传输特性来发射所述多个附加功率传输信号中的每个附加功率传输信号。在一些实施例中，通过调整所述第一组传输特性中的至少一个特性来确定所述第二组传输特性，以增加由所述特定天线组传送至所述无线功率接收器的功率量。此外，在一些实施例中，至少一个经调整的特性是频率或阻抗值(并且可以使用以上讨论的自适应方案来调整所述频率和阻抗值)。

以上讨论的测试功率传输信号用于帮助确定使用哪些天线区域来向无线功率接收器传递无线功率。在一些实施例中，无线功率接收器不使用这些测试功率传输信号来向无线功率接收器或与其相关联的设备提供功率或充电。相反，使用多个附加功率传输信号来向无线功率接收器提供功率或充电。以这种方式，近场充电垫能够在设备检测阶段期间(例如，在发射测试功率传输信号时)保留资源，直到定位到用于发射所述多个附加功率传输信号的合适的天线区域。这样，方法900能够使用测试信号(即，具有第一组传输特性的测试功率传输信号)来定位无线功率接收器的位置，并且然后在给定无线功率接收器在近场充电垫上的位置的情况下使用来自最适合提供功率传输信号的天线区域的天线进行发射。如以下参考图10更详细地讨论的，这个过程可以包括对天线区域的粗略搜索(例如，所述粗略搜索可以包括操作908至918)和对天线区域的精细搜索(例如，所述精细搜索可以包括操作920至934)。

在一些实施例中，还使用功率控制过程(图11E)来帮助优化使用所选天线区域传递至无线功率接收器的功率水平(例如，可以在操作922、930或934之后执行功率控制，以使用在方法900期间选择的天线区域来调谐无线功率的传输)。作为功率控制过程的一部分，近场充电垫可以在发射所述附加多个功率传输信号时，基于从无线功率接收器接收的信息调整第二组传输特性中的至少一个特性，所述信息用于确定由所述近场充电垫以无线方式传递至所述无线功率接收器的功率水平。

返回到操作920，响应于确定与在916(以及可选地918)处的(多个)顺序或选择性传输操作期间进行的测试功率传输信号的传输相关联的功率传递参数都不满足功率传递标准(920-否)，方法900进一步包括基于天线区域的相关联的相应功率传递参数来选择(924)两个或更多个天线区域(在本文中也可互换地称为两个以上天线区域)。这可能会发生在无线功率接收器不在任何特定天线区域上居中时(例如，接收器可能在多于一个天线区域之上)。例如，在操作924处，基于天线区域各自的功率传递参数，选择在916(以及可选地918)处的顺序或选择性传输操作期间将最高的功率量传送至无线功率接收器的两个或更多个天线区域。以这种方式，在一些实施例中，(基于所述天线区域各自与功率传递参数的关联性，所述天线区域的功率传递参数高于其他天线区域的功率传递参数)通过选择在916/918处的操作期间向无线功率接收器最高效地发射功率的两个或更多个天线区域来开始更精细地搜索最高效天线区域。在这些实施例中，可以针对每个天线区域监测相应功率传递参数(结合操作916/918)，并且然后对这些功率传递参数进行比较以确定多个天线区域中的哪些被选择作为用于传输无线功率的两个或更多个天线区域。

在选择了两个或更多个天线区域之后，所述方法进一步包括：(i)通过基于先前的传输(例如，基于从无线功率接收器接收的关于无线功率接收器所接收的功率水平的反馈、或者基于在传输之后在每个天线组处测量的反射功率量)修改测试功率传输信号的至少一个特性(例如，频率、阻抗、振幅、相位、增益等)来更新测试功率传输信号，以及(ii)使用所述两个或更多个天线区域中的每个来发射(926)经更新的测试功率传输信号。

方法900进一步包括确定(928)与通过所述两个或更多个天线区域中的区域进行的经更新相应测试功率传输信号的传输相关联的特定功率传递参数是否满足功率传递标准。响应于确定与通过所述两个或更多个天线区域中的区域进行的经更新相应测试功率传输信号的传输相关联的特定功率传递参数满足功率传递标准(928-是)，方法900进一步包括使用所述两个或更多个天线区域中的区域向无线功率接收器发射(930)多个附加功率传输信号，其中，以与第一组传输特性不同的第二组传输特性来发射所述多个附加功率传输信号中的每个附加功率传输信号。所述多个附加功率传输信号用于向无线功率接收器(或与无线功率接收器耦接的电子设备)以无线的方式传递功率。

在一些实施例中，在操作920和928处确定特定功率传递参数满足功率传递标准可以包括确定相应功率传递参数(与至少一个特定区域和/或所述两个或更多个天线区域中的区域相关联)指示第一阈值功率量被传送至无线功率接收器。如果在操作928处做出了这样的确定，则这指示所述区域是所述两个或更多个天线区域中具有指示结合操作926通过所述区域将所述第一阈值功率量传送至所述无线功率接收器的相应功率传递参数的唯一天线区域。

在一些实施例中，第一阈值功率量对应于无线功率接收器接收的功率量(在一些情况下，第一阈值功率量可以可替代地对应于在近场充电垫处检测到的反射功率量)。如以上所讨论的，在一些实施例中，校准过程在制造近场充电垫之后执行并且包括将各种类型的设备(例如，与无线功率接收器彼此耦接的智能电话、平板计算机、膝上型计算机、所连接设备等)放置在近场充电垫上，并且然后测量天线组将测试传输信号发射至各种类型的设备之后在接收器(或与其耦接的设备)处接收到的最大功率量。在一些情况下，第一阈值被建立为对应于最大接收功率量的某个百分比的值(例如，接收器接收到由特定天线区域发射的功率的大约85％或更多)。

如以上所解释的，在校准过程的实施例期间，还建立第二阈值，使得如果没有一个天线区域能够满足第一阈值(例如，因为无线功率接收器可能位于天线组之间的边界处)，则第二阈值可以用于定位一个以上的天线区域以用于向无线功率接收器发射无线功率(如以下讨论的)。此第二阈值可以是在校准过程期间测量的最大反射功率量的另一百分比(例如，65％)。在一些实施例中，所述第一阈值和第二阈值被确定为经历校准过程的每个设备的相应设备特定的第一阈值和第二阈值。

在一些实施例中，方法900包括确定(928-否)：(i)所述两个或更多个天线区域中没有天线区域正在将第一阈值功率量传送至无线功率接收器，并且(ii)与所述两个或更多个天线区域的附加天线区域相关联的附加功率传递参数满足功率传递标准。例如，相应功率传递参数指示由所述两个或更多个区域中的区域传送至无线功率接收器的第一功率量高于第二阈值功率量且低于第一阈值功率量，并且附加功率传递参数还指示由附加天线区域传送至无线功率接收器的第二功率量高于第二阈值功率量且低于第一阈值功率量。换言之，如果所述两个或更多个天线区域中没有天线区域能够将足够满足第一阈值功率量的功率传送至无线功率接收器，则所述方法继续确定两个天线组是否传送了足够满足较低的第二阈值功率量的功率至无线功率接收器。例如，无线功率接收器可能位于两个天线组之间的边界处，因此没有一个天线组能够满足第一阈值，但是这两个天线组可以各自单独地满足第二阈值功率量。

在由近场充电垫的一个或多个处理器确定与通过所述两个或更多个天线区域进行的经更新测试功率传输信号的传输相关联的功率传递参数满足功率传递标准(932-是)时，所述方法进一步包括使用所述两个或更多个天线区域向无线功率接收器发射(934)多个附加功率传输信号。当无线功率接收器被放置在两个相邻天线区域之间时，可能出现这种情况。在一些实施例中，所述两个或更多个天线区域各自同时发射附加多个功率传输信号以向无线功率接收器提供功率。

如图9B中还示出的，如果这两个或更多个区域不具有满足功率传递标准的功率传递参数(932-否)，则方法900返回到操作906以开始搜索接收器(或者再次搜索不同的接收器)，因为没有定位到可以高效地将无线功率传送至接收器的天线区域。在一些实施例中，方法900可以可替代地返回到操作924以开始发射具有不同特性的测试功率传输信号，以便然后确定那些特性是否能够允许这两个或更多个天线区域向接收器传递足够满足功率传递标准的无线功率。在一些实施例中，方法900返回到操作924预定的次数(例如，2次)，并且如果这两个或更多个区域仍然不具有满足功率传递标准的功率传递参数，则所述方法此时返回到操作906以开始搜索新接收器。

在一些实施例中，在方法900成功地定位用于向接收器以无线的方式传递功率的天线区域(例如，在操作922、930和934处)之后，然后方法900返回到操作906以搜索新接收器。在一些实施例中，近场充电垫能够在任何特定时间点同时向多个接收器传递无线功率，并且因此，通过再次重复方法900允许近场充电垫适当地确定哪些天线区域用于向这些多个接收器中的每个传输无线功率。

在一些实施例中，用于确定近场充电垫的每个天线区域的相应功率传递参数的信息由无线功率接收器经由近场充电垫的无线通信部件提供给近场充电垫(例如，接收器发射用于确定由接收器从以上讨论的测试功率传输信号接收的功率量的信息)。在一些实施例中，经由近场充电垫的无线通信部件与无线功率接收器之间的连接发送此信息，并且在确定无线功率接收器已被放置在近场充电垫上时建立所述连接。

另外，在一些实施例中，近场充电垫动态地创建或限定天线区域。例如，参考图1B，近场充电垫可以限定第一天线区域290-1为包括单个天线210-A，并且可以限定另一个天线区域290-N为包括多于一个天线210。在一些实施例中，在以上讨论的方法900的各个阶段，可以重新限定天线区域。例如，根据确定这两个或更多个天线区域不具有满足功率传递标准的功率传递参数(932-否)，近场充电垫可以重新限定天线区域为每个天线区域包括多个天线(而不是每个天线区域包括单个天线)。以这种方式，方法900能够动态地限定天线区域以帮助确保定位到可以用于向已被放置在近场充电垫上的接收器发射无线功率的适当天线区域。

图10是示出了根据一些实施例的选择性地激活近场充电垫中的一个或多个天线组的过程1000的概述。过程1000中的一些操作对应于或补充以上参考图9A至图9B的方法900描述的操作。如图10所示，过程1000起始于：从近场充电垫(例如，图1A至图1B和图2A的射频充电垫100)检测(1002)在近场充电垫的范围内且随后在所述近场充电垫上的无线功率接收器(例如，图12B的无线功率接收器104)(操作1002对应于图9A中的操作906至912-是)。过程1000进一步包括：执行粗略搜索(1004)，执行精细搜索(1006)以及执行功率控制例程(1008)。以下参考图11A至图11E进一步详细描述过程1000中的每个步骤。应该注意的是，在一些实施例中，过程1000起始于：近场充电垫检测(1002)在近场充电垫上且随后在近场充电垫的范围内的无线功率接收器。

图11A是详述了用于检测在近场充电垫的范围内且随后在所述近场充电垫上(或者在一些实施例中，在近场充电垫上且随后在近场充电垫的范围内)的无线功率接收器的过程1002的流程图。过程1002包括启用近场充电垫(1102)，即为近场充电垫上电。此后，近场充电垫扫描(1104)无线功率接收器，并且至少部分地基于接收信号强度指示符(RSSI)来检测(1106)在范围内的无线功率接收器。为了获得RSSI，近场充电垫可以使用无线通信部件(例如，图2A的(多个)通信部件204，诸如蓝牙无线电)来扫描由与无线功率接收器相关联的无线通信部件广播的信号(例如，蓝牙广告信号)。以上参考方法900的操作906进一步详细讨论了检测在近场充电垫的范围内的无线功率接收器。

接下来，近场充电垫检测(1108)近场充电垫上的无线功率接收器。在一些实施例中，近场充电垫使用以上参考操作908至914讨论的过程来确立无线功率接收器在近场充电垫上，直到确定无线功率接收器已被放置在近场充电垫上。在一些实施例中，操作(1108)在操作(1102)之前发生。

继续，近场充电垫响应于检测到近场充电垫上的无线功率接收器而建立(1110)与无线功率接收器的通信信道。

现在转到图11B，所述方法进行到过程1004，在所述过程中近场充电垫执行粗略搜索(1004)。在执行粗略搜索1004时，近场充电垫通过为天线区域(例如，图1B的天线区域290-1)供电(1122)而开始。在一些实施例中，为天线区域供电包括由包括在天线区域中的天线元件发射具有第一组传输特性(例如，相位、增益、方向、振幅、极性和/或频率)的测试功率传输信号。以上参考方法900的步骤916至918进一步详细讨论了发射测试功率传输信号。

继续粗略搜索1004，近场充电垫记录(1124)由无线功率接收器接收的功率量(“所报告的功率”)。在一些实施例中，所报告的功率由无线功率接收器经由在操作1110处建立的通信信道传送至近场充电垫。

针对已经为近场充电垫限定的所有天线区域，近场充电垫重复(1126)以上步骤(1122)和步骤(1124)。此后，在一些实施例中，近场充电垫基于所报告的功率和配置的阈值(例如，功率传递标准)来选择(1128)一组天线区域(例如，根据情况为2或3个或者某个更大或更小的数量的区域)。为了便于讨论，所述组中的每个天线区域包括单个天线210(例如，图1B的天线区域290-1)。然而，应该理解的是，近场充电垫还可以选择包括多个天线210的单个天线区域，而不是选择一组天线区域。例如，如图1B所示，天线区域290-N包括多个天线210。此外，根据情况，所述组中的每个天线区域也可以包括多个天线。

现在转到图11C，在基于所报告的功率选择了一组天线区域之后，近场充电垫执行精细搜索过程(1006)。在一些实施例中，精细搜索1006用于基于无线功率接收器在近场充电垫上的位置来确定哪个(哪些)天线区域最适合于向无线功率接收器以无线的方式传递功率。在执行精细搜索(1006)时，近场充电垫从使用粗略搜索选择的一组天线区域中选择(1132)至少一个天线区域，并且针对所述至少一个天线区域，所述近场充电垫跨可用频率和/或阻抗进行扫描(1134)(即，调谐所述至少一个天线区域的功率传输信号的传输)。此后，近场充电垫记录(1136)使得由无线功率接收器报告的接收功率量最大化的那些特性。在一些实施例中，针对所述一组天线区域中的每个天线区域重复操作1134和1136(1138)，并且近场充电垫选择(1140)向无线功率接收器传递最大功率量的天线区域(Z1)。此外，近场充电垫还通过天线区域Z1记录频率(和其他传输特性)和中继位置，以实现向无线功率接收器传递最大量的功率。

在一些情况或情形下，通过天线区域Z1传递给无线功率接收器的功率量不满足阈值功率量。在这些情况或情形下，近场充电垫执行相邻区域搜索(1007)，如图11D所图示的。在一些实施例中，相邻区域搜索1007用于标识所选天线区域Z1的可以被激活的一个或多个相邻区域，以便增加传递给无线功率接收器的功率量。例如，当无线功率接收器位于近场充电垫的相邻天线区域之间的边界处(例如，位于两个天线区域、三个天线区域或四个天线区域之间的交叉处)时，这可能发生。在执行相邻区域搜索1007时，近场充电垫标识(1142)所选天线区域Z1的相邻天线区域(ZA)。在一些实施例中，标识相邻区域(ZA)包括标识多达五个相邻区域。

接下来，近场充电垫将所选天线区域Z1与每个标识的相邻区域进行配对(1144)，并且跨所有天线调谐组合进行扫描(1146)以及跨所有可用频率(以及可能的其他传输特性)进行扫描(1148)。此后，近场充电垫从相邻区域(ZA)中选择(1150)天线区域的组合。例如，近场充电垫可以确定所选天线区域Z1向无线功率接收器传递的功率量比这些天线区域中的任一个天线区域单独能够向无线功率接收器传递的功率量更。在另一示例中，近场充电垫可以确定所选天线区域Z1和两个(或三个)其他相邻区域向无线功率接收器传递最大功率量。在选择期望的天线区域组合时，近场充电垫记录用于产生传递给无线功率接收器的最大功率量的传输特性。以上参考方法900的步骤924至932更详细地讨论了执行精细搜索和相邻区域搜索。

在执行精细搜索1006(以及如果需要的话，相邻区域搜索1007)之后，近场充电垫执行(1008)功率控制例程，其示例在图11E中图示。在一些实施例中，功率控制例程允许无线功率接收器和近场充电垫两者连续地监测向无线功率接收器传递的功率量。以这种方式，可以基于从无线功率接收器接收的反馈来对无线功率传输进行调整。例如，如果传递的功率低于配置的阈值，则无线功率接收器可以请求来自近场充电垫的功率增加。图11E图示了可以用于允许接收器请求增加或减少向接收器传递的无线功率量的各种操作，并且还图示了由近场充电垫执行以响应于接收器对增加或减少所传递的无线功率量的请求来确定何时增加或减少向接收器传递的无线功率量的过程。

上述天线元件120(例如，参考图1B)还可以被配置为具有沿着相应的天线元件120在不同位置处耦接的多个自适应负载端子(例如，多个自适应负载端子121)。以下参考图12提供具有多个自适应负载端子的天线元件120的示例。图12是示出了根据一些实施例的具有射频充电垫的多个自适应负载(其可以是如以上参考图3至图8描述的此类天线的阵列的一部分)的发射天线元件(单位单元)的示意图。在一些实施例中，射频充电垫1200包括一个或多个天线元件1201(其可以是如图3B、图4、图6A至图6E、图7A至图7D和图8所示的任何天线元件)。每个天线元件1201由相应的功率放大器(PA)开关电路1208(其可以是图3A的PA开关电路103中的相应一个开关电路)供电/馈电，所述功率放大器开关电路可以连接至在天线元件1201的第一端处的相应的功率放大器1208或功率源。

在一些实施例中，包括功率放大器1208的输入电路可以另外包括可以改变输入信号的频率的设备或者可以同时以多个频率操作的设备，诸如振荡器或频率调制器。

在一些实施例中，射频充电垫1200的每个天线元件1201包括在相应天线元件1201内的多个位置处的多个相应自适应负载端子1202(例如1202a、1202b、1202c、......、1202n)。在一些实施例中，天线元件1201包括形成曲折线图案的导电线(如以上参考图3、图4和图6至图8所讨论的)。在一些实施例中，天线元件1201的所述多个自适应负载端子1202的每个自适应负载端子位于天线元件1201的曲折导电线上的不同位置，如图12所示。

在一些实施例中，曲折线天线元件1201包括在一个平面中具有多匝的导电线。在一些实施例中，多匝可以是方形匝，如图12中的天线元件1201所示。在一些实施例中，多匝可以是圆边匝。导电线还可以具有不同宽度的段，例如，具有第一宽度的段1206以及具有小于第一宽度的第二宽度的短长度段1207。在一些实施例中，自适应负载端子1202a中的至少一个定位在短长度段(例如，短长度段1207)之一处，并且另一自适应负载端子定位在具有第一宽度的段1206之一处的任何位置。在一些实施例中，自适应负载端子1202中的至少一个定位或连接在宽度段上的任何位置，例如，在曲折线天线元件1201的宽度段的中间。在一些实施例中，最后一个自适应负载端子1202n位于导电线的第二端(与以上参考图3、图4和图6至图8描述的天线元件1201的输入端子1203处的第一端相反)。在一些实施例中，在某些设计和优化中，自适应负载端子不一定位于曲折线天线元件1201的第二端，而是可以位于天线元件1201的任何位置。

在一些实施例中，射频充电垫1200还包括中央处理单元1210(这里也称为处理器1210)或与中央处理单元通信。在一些实施例中，处理器1210被配置为针对每个自适应负载端子1202来控制射频信号频率并控制每个自适应负载端子1202处的阻抗值，例如，通过与多个负载拾取器或自适应负载1212(例如，1212a、1212b、1212c、……、1212n)通信(如以上参考图3A和图3B中的负载拾取器或自适应负载106所讨论的)。

在一些实施例中，电子设备(例如，包括作为内部或外部连接部件的接收器1204的设备，诸如放置在充电垫1200顶部的远程设备，所述充电垫可以集成在流媒体设备或投影仪的壳体内)使用从充电垫1200的一个或多个射频天线元件1201传送至接收器1204的能量来为电池充电和/或直接为电子设备供电。

在一些实施例中，天线元件1201的特定区域或选定位置(例如，天线元件1201上、位于要充电的电子设备(具有内部或外部连接的射频接收器1204)被放置在充电垫上的位置下方的区域)处的自适应负载端子1202被优化，以使接收器1204接收的功率最大化。例如，CPU 1210在接收到具有内部或外部连接的射频接收器1204的电子设备已被放置在天线元件1201上的特定区域中的垫1200上的指示时可以调整分别耦接至自适应端子1202的所述多个自适应负载1212(例如自适应负载1212a、1212b、1212c、……、1212n)，以便最大化传送至射频接收器1204的功率。调整一组自适应负载1212可以包括：CPU 1210命令一个或多个自适应负载针对耦接至天线元件1201的不同位置的一个或多个自适应负载端子1202尝试各种阻抗值。上文提供了关于调整自适应负载的附加细节，并且为了简洁起见，这里不再重复。

在天线元件1201的导电线的特定位置/部分处的有效阻抗值(Z_有效)受到许多变量的影响，并且可以通过调整耦接至天线元件1201上各个位置的自适应负载端子1212的配置来操纵。在一些实施例中，有效阻抗值(Z_有效)(从划分部分1225(其从天线元件1201的端子1203开始并延伸至接收器1204的边缘)与部分1227(其由发射天线元件1201的其余部分和端子1202n形成)的点开始，并且在TX天线1201与自适应负载1212n的连接(例如，端子1202n)处结束)将基于接收器1204在TX天线1201上的位置并且基于由部分1227内的各个位置处的自适应负载1212提供的一组所选负载而改变。在一些实施例中，所选负载被自适应负载1212(结合处理器1210)优化以便以这样的方式调谐Z_有效：使得端子1203与接收器1204之间传送的能量达到最大值(例如，由垫1200的天线元件发射的能量的75％或更多(诸如98％)被射频接收器1204接收)，同时从端子1203到端子1202n的能量传送也可以保持在最小值(例如，由垫1200的天线元件发射的能量中不被射频接收器1204接收且最终到达位于部分1227内的端子或最终被反射回来的能量少于25％(包括少至2％))。

在一些实施例中，在天线元件1201上(由处理器1210)使用所述多个自适应负载1212中的所选若干自适应负载1212来调整天线元件1201的阻抗和/或频率。在一个示例中，参考图12，仅自适应负载端子1202a和1202c在特定时间点分别连接至自适应负载1212a和1212c，而自适应负载端子1202b和1202n在所述特定时间点断开连接。在另一示例中，参考图12，仅自适应负载端子1202a和1202n在特定时间点分别连接至自适应负载1212a和1212n，而自适应负载端子1202b和1202c在所述特定时间点断开连接。在一些实施例中，所有自适应负载端子1202在特定时间点都连接至它们各自的自适应负载1212。在一些实施例中，自适应负载端子1202中没有一个在特定时间点连接至它们各自的自适应负载1212。在一些实施例中，单独地调整连接至所选自适应负载端子1212的每个自适应负载1212的阻抗值以便优化能量传送。

在已经针对多频段操作优化了曲折线天线的实施例中，与以上在图3B中描述的单个天线元件内的单个自适应负载配置相比，单个天线元件内的多个自适应负载配置还实现更宽的频段调整。单个天线元件内的多个自适应负载配置进一步增强了对单个天线元件的多频段操作。例如，具有多个自适应负载端子的单个天线元件1201能够以比配置有一个自适应负载端子的相应天线元件更宽的频段操作。

在一些实施例中，调整一组自适应负载1212还包括或可替代地包括CPU 1210使一组天线元件以各种频率发射射频信号，直到找到将最大能量的量传送至射频接收器1204的频率。在一些实施例中，例如，天线元件之一以第一频率发射射频信号，而所述天线元件中的另一个天线元件以不同于第一频率的第二频率发射射频信号。在一些实施例中，调整阻抗值和/或一组天线元件进行发射的频率会引起传送至射频接收器1204的能量的量的变化。以这种方式，传送至射频接收器1204的被最大化的能量的量(例如，为了将由垫1200的天线元件发射的能量的至少75％传送至接收器1204，并且在一些实施例中，调整阻抗值和/或频率可以允许接收器1204接收所发射能量的高达98％)可以在垫1200上的可以放置射频接收器1204的任何特定点处被接收。

在一些实施例中，当传送至射频接收器1204的能量的量超过预定阈值(例如，接收到所发射能量的75％或更多(诸如高达98％))时，或者通过测试具有多个阻抗和/或频率值的传输，并且然后选择导致传送至射频接收器1204的能量最大的阻抗与频率的组合(还如参考以上图3A至图3D中的自适应方案所描述的)，CPU 1210确定正在将最大能量的量传送至射频接收器1204。在一些实施例中，处理器1210通过反馈回路连接至接收器1204(例如，通过使用诸如蓝牙低能量(BLE)、WIFI、ZIGBEE、红外光束、近场传输等用于交换消息的无线通信协议来交换消息)。在一些实施例中，采用自适应方案来测试自适应阻抗负载1212的阻抗值与射频频率的各种组合，以便最大化传送至射频接收器1204的能量。在这样的实施例中，每个自适应负载1212被配置为沿着一系列值调整阻抗值，诸如在0与无穷大之间。在一些实施例中，当一个或多个射频接收器被放置在天线元件1201之一的顶部时，采用自适应方案。

在一些实施例中，采用自适应方案来自适应地调整阻抗值和/或从充电垫1200的(多个)射频天线1201发射的(多个)射频信号的频率，以便确定频率与阻抗的哪些组合导致最大能量传送至射频接收器1204。例如，连接至充电垫1200的处理器1210通过使用在天线元件1201的不同位置处的不同所选自适应负载1212组(例如启用或禁用某些自适应负载1212)来尝试不同的频率(即，在允许的一个或多个工作频率范围内)，以尝试自适应地优化，从而获得更好的性能。例如，(在使用继电器来在这些状态之间切换的实施例中)简单的优化将每个负载端子打开/断开或者闭合/短路接地，并且还可以使射频天线元件1201以各种频率进行发射。在一些实施例中，对于继电器状态(开路或短路)与频率的每个组合，监测传送至接收器1204的能量并将其与在使用其他组合时传送的能量进行比较。选择导致传送至接收器1204的能量最大的组合并使用所述组合来使用一个或多个天线元件1201继续将一个或多个射频信号发射至接收器1204。

在一些实施例中，具有垫1200的多个自适应负载1212的单个天线元件1201可以被配置为在两个或更多个不同的频段(诸如上述ISM频段)内操作，例如，中心频率为915MHz的第一频段和中心频率为5.8GHz的第二频段。在这些实施例中，采用自适应方案可以包括：发射射频信号，并且然后以第一预定增量调整频率直到达到第一频段的第一阈值，并且然后以第二预定增量(可以或者可以不与第一预定增量相同)调整频率直到达到第二频段的第二阈值。在一些实施例中，单个天线元件可以以在一个或多个频段内的多个不同频率操作。例如，单个天线元件1201可以被配置为以902MHz、915MHz、928MHz(在第一频段内)并且然后以5.795GHz、5.8GHz和5.805GHz(在第二频段内)进行发射。单个天线元件1201可以以多于一个频段操作，从而作为多频段天线。具有至少一个天线元件1201的发射器可以用作多频段发射器。

在一些实施例中，每个具有多个自适应负载1212的多个天线元件1201可以被配置在特定传输垫内，以允许特定传输垫同时分别在两个或更多个不同频段内操作。例如，特定传输垫的第一天线元件1201以第一频率或频段操作，特定传输垫的第二天线元件1201以第二频率或频段操作，并且特定传输垫的第三天线元件1201以第三频率或频段操作，并且特定传输垫的第四天线元件1201以第四频率或频段操作，并且这四个频段彼此不同。以这种方式，特定传输垫被配置为以多个不同频段操作。

在一些实施例中，本文描述的发射器可以在一个频率或频段内发射无线功率，并且在另一个频率或频段内发射数据并与接收器交换数据。

当较小的设备以较高频率充电并且较大的设备在同一充电垫上以较低的频率充电时，以不同频率操作的不同天线元件可以最大化能量传送效率。例如，需要较高功率量的设备(诸如移动电话)也可以具有更多空间以包括较大的天线，从而使900MHz的较低频率成为合适的频段。作为比较，较小的设备(诸如耳塞式耳机)可能需要少量的功率，并且还可能具有可用于较长天线的较少空间，从而使2.4或5.8GHz的较高频率成为合适的频段。这种配置使得接收设备中包括的天线的类型和尺寸具有更大的灵活性。

现在转到图13，根据一些实施例，提供了通过使用具有多个自适应负载的至少一个射频天线通过射频(RF)功率传输对电子设备进行充电的方法1300的流程图。最初，在步骤1302中提供包括发射器的充电垫，所述发射器包括用于发射一个或多个射频信号或波的至少一个射频天线(例如，如以上参考图12并进一步包括图3至图8所述的天线元件1201)即，被设计为并且能够发射射频电磁波的天线。在一些实施例中，射频天线元件1201的阵列在单个平面、在堆叠中或在其组合中彼此相邻地布置，从而形成射频充电垫1200(如参考图6A至图6E、图7A至图7D和图8所描述的)。在一些实施例中，射频天线元件1201各自包括天线输入端子(例如，以上参考图12讨论的第一端子1203)和多个天线输出端子(例如，以上参考图12讨论的所述多个自适应负载端子1202)。在一些实施例中，天线元件1201包括形成曲折线布置的导电线(如图3至图4和图6至图12所示)。所述多个自适应负载端子1202位于天线元件1201的导电线的不同位置。

在一些实施例中，发射器进一步包括电耦接在功率输入端与天线输入端子之间的功率放大器(例如，图12中的PA 1208)。一些实施例还包括电耦接至所述多个天线输出端子(例如，图12中的自适应负载端子1202)的相应自适应负载1212a、1212b、1212c、……、1212n。在一些实施例中，发射器包括被配置为电耦接至电源的功率输入端且被配置为控制发送至天线的至少一个电信号的至少一个处理器(例如，图12中的处理器1210以及图3A至图3B中的处理器110)。在一些实施例中，所述至少一个处理器还被配置为控制发送至天线的至少一个信号的频率和/或振幅。

在一些实施例中，发射器的每个射频天线包括：形成曲折线图案的导电线；在导电线的第一端处的第一端子(例如，端子1203)，所述第一端子用于接收以一个或多个处理器控制的频率流过导电线的电流；以及在导电线的多个位置处不同于第一端子的多个自适应负载端子(例如，端子1202)，所述多个自适应负载端子耦接至由一个或多个处理器控制并且允许修改导电线的阻抗值的相应部件(例如，图12中的自适应负载1212)。在一些实施例中，导电线布置在多层基板的第一天线层之上或之内。同样在一些实施例中，第二天线布置在多层基板的第二天线层之上或之内。最后，一些实施例还提供了布置在多层基板的接地面层之上或之内的接地面。

在一些实施例中，还提供了接收器(例如，参考图12的接收器1204)(同样如参考图3所描述的)。接收器还包括用于接收射频信号的一个或多个射频天线。在一些实施例中，接收器包括至少一个整流天线，所述整流天线将一个或多个射频信号转换为可用功率，以对包括接收器1204作为内部或外部连接部件的设备进行充电(还参见参考图5的步骤504、506、510、514和518)。在使用中，接收器1204被放置在距离发射器或充电垫的至少一个天线的近场射频距离内。例如，接收器可被放置在至少一个射频天线1201的顶部上或者放置在与至少一个射频天线1201相邻的表面(诸如充电垫1200的表面)的顶部上。

在步骤1304中，然后经由至少一个射频天线1201发射一个或多个射频信号。

然后，在步骤1306中，监测系统以确定经由一个或多个射频信号从至少一个天线1201传送至一个或多个射频接收器的能量的量(同样如上所讨论的)。在一些实施例中，此监测1306发生在发射器处，而在其他实施例中，监测1306发生在接收器处，所述接收器将数据经由返回信道(例如，通过使用WIFI或蓝牙的无线数据连接)发送回至发射器。在一些实施例中，发射器和接收器经由返回信道交换消息，并且这些消息可以指示发射和/或接收的能量，以便通知在步骤1308处进行的调整。

在一些实施例中，在步骤1308中，自适应地调整发射器的特性，以尝试优化从至少一个射频天线1201传送至接收器的能量的量。在一些实施例中，此特性是一个或多个射频信号的频率和/或发射器的阻抗。在一些实施例中，发射器的阻抗是可调负载的阻抗。同样在一些实施例中，至少一个处理器还被配置为控制所选的一组多个自适应负载1212的阻抗。以上提供了关于阻抗和频率调整的附加细节和示例。

在一些实施例中，至少一个处理器(例如，图12中的CPU 1210)基于所监测的从至少一个天线1201传送至射频接收器的能量的量来动态地调整自适应负载的阻抗。在一些实施例中，至少一个处理器同时控制发送至天线的至少一个信号的频率。

在一些实施例中，具有垫1200的多个自适应负载1212的单个天线元件1201可以被一个或多个处理器动态地调整，以同时或在不同时间在两个或更多个不同的频段(诸如上述ISM频段)内操作，例如，中心频率为915MHz的第一频段和中心频率为5.8GHz的第二频段。在这些实施例中，采用自适应方案可以包括：发射射频信号，并且然后以第一预定增量调整频率直到达到第一频段的第一阈值，并且然后以第二预定增量(可以或者可以不与第一预定增量相同)调整频率直到达到第二频段的第二阈值。例如，单个天线元件1201可以被配置为以902MHz、915MHz、928MHz(在第一频段内)并且然后以5.795GHz、5.8GHz和5.805GHz(在第二频段内)进行发射。单个天线元件1201可以以多于一个频段操作，从而作为多频段天线。具有至少一个天线元件1201的发射器可以用作多频段发射器。

在一些实施例中，充电垫或发射器可以包括如图12中描述的具有多个自适应负载的一个或多个天线元件1201以及如图3A至图3D中描述的具有一个自适应负载的一个或多个天线元件120。

图14A至14D是示出了根据一些实施例的可以在射频充电垫内以多个频率或频段操作的单个天线元件的各种配置的示意图。如图14A至图14D所示，射频充电垫100(图3A至图3B)或射频充电垫1200(图12)可以包括被配置为具有有着不同物理尺寸的导电线元件的天线元件120(图3B)或1201(图12)。

例如，图14A至图14D示出了天线元件的结构的示例，每个天线元件包括在元件的不同部分处形成为不同曲折线图案的导电线。元件的不同部分或位置处的导电线相对于天线元件内的其他导电线可以具有不同的几何尺寸(诸如宽度、或长度、或迹线轨距、或图案、每个迹线之间的间隔等)。在一些实施例中，曲折线图案可以设计成在垫(或单个天线元件)的不同位置处具有可变长度和/或宽度。曲折线图案的这些配置允许更大的自由度，并且因此可以构建更复杂的天线结构，其允许单独的天线元件和射频充电垫的更宽的工作带宽和/或耦接范围。

在一些实施例中，本文描述的天线元件120和1201可以具有图14A至图14D中图示的任何形状。在一些实施例中，图14A至图14D所示的每个天线元件具有在导电线的一端处的输入端子(图1B中的123或图12中的1203)以及如上所述在导电线的另一端或多个位置处的具有自适应负载(图1B中的106或图12中的1212a-n)的至少一个自适应负载端子(图1B中的121或图12中的1202a-n)。

在一些实施例中，图14A至图14D所示的每个天线元件可以以两个或更多个不同频率或者两个或更多个不同频段操作。例如，单个天线元件可以在第一时间点以中心频率为915MHz的第一频段操作，并且在第二时间点以中心频率为5.8GHz的第二频段操作，这取决于在每个天线元件的输入端处提供哪个频率。此外，图14A至图14D所示的曲折线图案的形状被优化以允许天线元件以多个不同频率高效地操作。

在一些实施例中，当输入端子被提供有可以叠加的多于两个不同频率时，图14A至图14D所示的每个天线元件可以同时以两个或更多个不同频率或者两个或更多个不同频段操作。例如，当在导电线的输入端处提供第一中心频率为915MHz和第二中心频率为5.8GHz的两个频段时，单个天线元件可以同时以中心频率为915MHz的第一频段和中心频率为5.8GHz的第二频段操作。在另一示例中，单个天线元件可以以在一个或多个频段内的多个不同频率操作。

在一些实施例中，可以由一个或多个处理器(图3A至图3B中的110或者图12中的1210)如上所述根据接收器天线尺寸、频率或充电垫上的接收器负载和自适应负载来自适应地调整天线元件的工作频率。

在一些实施例中，与更对称的曲折线结构(例如，图3B、图4、图6A至图6B或图8)相比，图14A至图14D所示的在导电线的不同部分处具有不同曲折图案的每个天线元件可以以多个频率更高效地操作。例如，图14A至图14D所示的在导电线的不同部分处具有不同曲折图案的天线元件的不同工作频率下的能量传送效率可以比更对称的曲折线结构元件提高大约至少5％，并且在一些情况下至少60％。例如，更对称的曲折线结构天线元件在以除了针对更对称的曲折线结构天线元件设计的频率之外的新频率操作时可以将不超过60％的所发射能量传送至接收设备(例如，如果更对称的曲折线结构天线元件被设计成以900MHz操作，如果其然后发射频率为5.8GHz的信号，则其可能仅能够实现60％的能量传送效率)。相反，具有不同曲折图案的天线元件(例如，图14A至图14D所示的那些)可以在以各种频率操作时实现80％或更高的能量传送效率。以这种方式，图14A至图14D所示的天线元件的设计确保了单个天线元件能够以各种不同频率实现更高效的操作。

图15是示出了根据一些实施例的通过调整天线元件的长度可以以多个频率或频段操作的单个天线元件的示例配置的示意图。

在如图15所示的一些实施例中，射频充电垫1500的一个或多个发射天线元件中的至少一个发射天线元件1502(如图3至图8和图13至图14中描述的)具有第一导电段1504(曲折导电线的第一部分，诸如以上针对天线元件120和1201所描述的那些中的任何一个)和第二导电段1506(曲折导电线的第二部分，诸如以上针对天线元件120和1201所描述的那些中的任何一个)。在一些实施例中，第一导电段包括输入端子(图3B中的123、或图12中的1203)。在一些实施例中，至少一个发射天线元件1502被配置为以第一频率(例如，2.4GHz)操作，而第一导电段1504不与第二导电段1506耦接。在一些实施例中，至少一个发射天线元件1502被配置为以不同于第一频率的第二频率(例如，900MHz)操作，而第一导电段与第二导电段耦接。

在一些实施例中，一个或多个处理器(图3A至图3B中的110或者图12中的1210)被配置为使第一段与第二段耦接，同时指示馈电元件(如图3A至图3B中的108和图12中的1208所描述的)生成具有不同于第一频率(例如，2.4GHz)的第二频率(例如，900MHz)的电流，从而允许天线元件1502以第二频率更高效地操作。一个或多个处理器还可以被配置为使第二导电段与第一导电段断开耦接，同时指示馈电元件生成具有第一频率而不是第二频率的电流，从而允许天线元件1502再次以第一频率更高效地操作。在一些实施例中，一个或多个处理器被配置为基于从接收器(例如，RX 104或1204)接收的标识接收器被配置用于进行操作的频率(例如，对于具有较长接收天线的较大设备，这个频率可以是900MHz，而对于具有小的接收天线的较小设备，这个频率可以是2.4GHz)的信息来确定是否使这些导电段耦接(或断开耦接)。

在一些实施例中，这里图15中描述的耦接可以通过直接连接单个天线元件1502的两个不同段且同时绕过位于两个连接点或两个不同段之间的导电线来实施。在一些实施例中，可以在天线元件1502的多于两个不同段之间实施耦接。单个曲折线天线元件1502的不同部分或段的耦接可以有效地改变天线元件1502的导电线的尺寸或长度，并且因此使得单个天线元件1502能够以不同的频率操作。单个天线元件1502还可以以多于一个频段操作，从而作为多频段天线。

所有这些示例都是非限制性的，并且使用上述示例结构可以实现任何数量的组合和多层结构。

进一步的实施例还包括以上实施例的各种子集，包括图1至图15中的实施例在各种实施例中组合或以其他方式重新布置，如本领域技术人员在阅读本公开时将容易理解的。

在本文中本发明的说明书中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且不旨在对本发明做出限制。如本发明的说明书和所附权利要求中使用的，单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还将理解的是，本文所使用的术语“和/或”指的是并涵盖相关联列举项目中的一个或多个的任何和所有可能组合。将进一步理解的是，当在本说明书中使用术语“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”时，其指定陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组的存在或添加。

还将理解的是，尽管在本文中可以使用术语“第一(first)”、“第二(second)”等来描述各种元件，但这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅仅是用来将一个元件与另一个元件进行区分。例如，第一区可以被称为第二区，并且类似地，第二区可以被称为第一区，而不会改变描述的含义，只要所有出现的“第一区”被一致地重命名并且所有出现的“第二区”被一致地重命名。第一区和第二区都是区，但它们不是同一个区。

出于解释的目的，已经参考特定实施例描述了前述描述。然而，以上说明性的讨论并非旨在是穷举的或将本发明限制于所公开的精确形式。鉴于以上教导，许多修改和变型都是可能的。选择并描述这些实施例以便最好地解释本发明的原理及其实际应用，由此使得本领域其他技术人员能够最好地利用本发明以及具有适合于预期的特定用途的各种修改的各种实施例。

Claims (71)

1.一种操作近场充电垫的方法，所述方法包括：

在包括一个或多个处理器、无线通信部件以及各自分别包括至少一个天线元件的多个天线区域的近场充电垫处：

经由所述无线通信部件，检测无线功率接收器在所述近场充电垫的阈值距离内；

响应于检测到所述无线功率接收器在所述近场充电垫的所述阈值距离内，确定所述无线功率接收器是否已被放置在所述近场充电垫上；

根据确定所述无线功率接收器已被放置在所述近场充电垫上，由包括在所述多个天线区域中的相应天线元件选择性地发射具有第一组传输特性的相应测试功率传输信号，直到确定与由所述多个天线区域中的至少一个特定天线区域对相应测试功率传输信号的发射相关联的特定功率传递参数满足功率传递标准；以及

在由所述一个或多个处理器确定所述特定功率传递参数满足所述功率传递标准时，使用所述至少一个特定天线区域将多个附加功率传输信号发射至所述无线功率接收器，其中，以与所述第一组传输特性不同的第二组传输特性来发射所述多个附加功率传输信号的每个附加功率传输信号。

2.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述无线功率接收器是否已被放置在所述近场充电垫的表面上包括：

使用所述多个天线区域中的每个天线区域来发射所述测试功率传输信号；

当发射所述测试功率传输信号时，监测所述近场充电垫处的反射功率量；以及

当所述反射功率量满足设备检测阈值时，确定所述无线功率接收器是否已被放置在所述近场充电垫上。

3.如权利要求2所述的方法，其中，在所述多个天线区域中的每个天线区域处测量所述反射功率量。

4.如权利要求2或3中任一项所述的方法，其中，在所述近场充电垫的校准过程期间建立所述设备检测阈值。

5.如权利要求4所述的方法，其中：

所述设备检测阈值特定于与所述无线功率接收器耦接的设备的类型，并且，

在检测到所述无线功率接收器靠近所述近场充电垫之后，由所述一个或多个处理器选择所述设备检测阈值。

6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中：

使用所述多个天线区域中的每个天线区域来执行选择性地发射所述相应测试功率传输信号；并且

所述方法进一步包括：在确定与由所述多个天线区域中的所述至少一个特定天线区域对所述相应测试功率传输信号的发射相关联的所述功率传递参数满足所述功率传递标准之前，

基于每个天线区域的发射，更新与由每个相应天线区域对相应测试功率传输信号的发射相关联的相应功率传递参数；以及

基于与每个天线区域相关联的相应功率传递参数，选择包括所述至少一个特定天线区域的所述两个或更多个天线区域，以向所述无线功率接收器发射无线功率。

7.如权利要求6所述的方法，进一步包括：

使用所述两个或更多个天线区域中的每个天线区域来发射具有所述第一组传输特性的附加测试功率传输信号，

其中，确定所述特定功率传递参数满足所述功率传递标准包括：确定所述特定功率传递参数指示所述特定天线区域与所述两个或更多个天线区域中的其他天线区域相比正在更高效地向所述无线功率接收器发射无线功率。

8.如权利要求6或7中任一项所述的方法，其中：

确定所述特定功率传递参数满足所述功率传递标准还包括：确定所述特定功率传递参数指示第一阈值功率量通过所述至少一个特定天线区域被传送至所述无线功率接收器，并且

所述至少一个特定天线区域是所述两个或更多个天线区域中具有指示所述第一阈值功率量被传送至所述无线功率接收器的相应功率传递参数的唯一天线区域。

9.如权利要求6或7中任一项所述的方法，其中：

确定所述特定功率传递参数满足所述功率传递标准还包括：确定(i)没有天线区域正在将第一阈值功率量传送至所述无线功率接收器以及(ii)与所述两个或更多个天线区域的附加天线区域相关联的附加功率传递参数满足所述功率传递标准，

所述特定功率传递参数指示由所述特定天线区域传送至所述无线功率接收器的第一功率量高于第二阈值功率量且低于所述第一阈值功率量，并且

所述附加功率传递参数指示由所述附加天线区域传送至所述无线功率接收器的第二功率量高于所述第二阈值功率量且低于所述第一阈值功率量。

10.如权利要求9所述的方法，其中，特定天线组和附加天线组两者用于同时发射附加多个功率传输信号，以向所述无线功率接收器提供功率。

11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，用于确定所述功率传递参数的信息由所述无线功率接收器经由所述近场充电垫的所述无线通信部件提供给所述近场充电垫。

12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，通过调整所述第一组传输特性中的至少一个特性来确定所述第二组传输特性，以增加由所述特定天线组传送至所述无线功率接收器的功率量。

13.如权利要求12所述的方法，其中，至少一个经调整的特性是频率或阻抗值。

14.如权利要求1至12中任一项所述的方法，进一步包括：

在发射所述附加多个功率传输信号时，基于从所述无线功率接收器接收的信息，调整所述第二组传输特性中的至少一个特性，所述信息用于确定由所述近场充电垫以无线方式传递至所述无线功率接收器的功率水平。

15.如权利要求1至14中任一项所述的方法，其中，所述一个或多个处理器是用于控制所述近场充电垫的操作的单个集成电路的部件。

16.如权利要求1至15中任一项所述的方法，其中，每个相应功率传递度量对应于由所述无线功率接收器基于所述多个天线组中的相应天线组对相应测试功率传输信号的发射而接收的功率量。

17.如权利要求1至16中任一项所述的方法，进一步包括：在发射所述测试功率传输信号之前，确定所述无线功率接收器被授权从所述近场充电垫接收以无线方式传递的功率。

18.一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储可执行指令，所述可执行指令当由具有无线通信部件、各自分别包括至少一个天线元件的多个天线区域以及一个或多个处理器的近场充电垫执行时使所述近场充电垫进行以下操作：

经由所述无线通信部件，检测无线功率接收器在所述近场充电垫的阈值距离内；

响应于检测到所述无线功率接收器在所述近场充电垫的所述阈值距离内，确定所述无线功率接收器是否已被放置在所述近场充电垫上；

根据确定所述无线功率接收器已被放置在所述近场充电垫上，由包括在所述多个天线区域中的相应天线元件选择性地发射具有第一组传输特性的相应测试功率传输信号，直到确定与由所述多个天线区域中的至少一个特定天线区域对相应测试功率传输信号的发射相关联的特定功率传递参数满足功率传递标准；以及

在由所述一个或多个处理器确定所述特定功率传递参数满足所述功率传递标准时，使用所述至少一个特定天线区域将多个附加功率传输信号发射至所述无线功率接收器，其中，以与所述第一组传输特性不同的第二组传输特性来发射所述多个附加功率传输信号的每个附加功率传输信号。

19.如权利要求18所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，所述可执行指令当由所述近场充电垫执行时进一步使所述近场充电垫执行如权利要求2至17中任一项所述的方法。

20.一种近场充电垫，包括：

无线通信部件；

多个天线区域，所述多个天线区域各自分别包括至少一个天线元件；

一个或多个处理器；以及

存储器，所述存储器存储被配置为由所述一个或多个处理器执行的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于进行以下操作的指令：

经由所述无线通信部件，检测无线功率接收器在所述近场充电垫的阈值距离内；

响应于检测到所述无线功率接收器在所述近场充电垫的所述阈值距离内，确定所述无线功率接收器是否已被放置在所述近场充电垫上；

根据确定所述无线功率接收器已被放置在所述近场充电垫上，由包括在所述多个天线区域中的相应天线元件选择性地发射具有第一组传输特性的相应测试功率传输信号，直到确定与由所述多个天线区域中的至少一个特定天线区域对相应测试功率传输信号的发射相关联的特定功率传递参数满足功率传递标准；以及

在由所述一个或多个处理器确定所述特定功率传递参数满足所述功率传递标准时，使用所述至少一个特定天线区域将多个附加功率传输信号发射至所述无线功率接收器，其中，以与所述第一组传输特性不同的第二组传输特性来发射所述多个附加功率传输信号的每个附加功率传输信号。

21.如权利要求20所述的近场充电垫，其中，所述一个或多个程序当由所述一个或多个处理器执行时进一步使所述近场充电垫执行如权利要求2至17中任一项所述的方法。

22.一种射频(RF)充电垫，包括：

至少一个处理器，所述至少一个处理器用于监测从所述射频充电垫传送至电子设备的射频接收器的能量的量；以及

一个或多个发射天线元件，所述一个或多个发射天线元件与一个或多个处理器通信且用于将射频信号发射至所述电子设备的所述射频接收器，每个相应发射天线元件包括：

导电线，所述导电线形成曲折线图案；

第一端子，所述第一端子在所述导电线的第一端处且用于接收以由所述一个或多个处理器控制的频率流过所述导电线的电流；以及

不同于所述第一端子的第二端子，所述第二端子在所述导电线的第二端处，所述第二端子与由所述至少一个处理器控制并允许修改所述第二端子处的阻抗值的部件耦接，

其中，所述至少一个处理器被配置为自适应地调整所述频率和/或所述阻抗值，以优化从所述一个或多个发射天线元件传送至所述电子设备的所述射频接收器的能量的量。

23.如权利要求22所述的射频充电垫，其中，所述电子设备被放置在所述射频充电垫的表面的顶部上。

24.如权利要求22至23中任一项所述的射频充电垫，其中，所述部件是与所述第二端子耦接的、用于使所述第二端子在开路状态与短路状态之间切换的机械继电器，并且在所述相应发射天线元件的所述第二端子处通过打开或闭合所述机械继电器以分别在开路或短路之间切换来自适应地调整所述阻抗值。

25.如权利要求22至24中任一项所述的射频充电垫，其中，所述部件是专用集成电路(ASIC)，并且所述阻抗值由所述ASIC沿一系列值自适应地调整。

26.如权利要求22至25中任一项所述的射频充电垫，其中，自适应地调整所述频率包括以预定增量调整所述频率。

27.如权利要求22至26中任一项所述的射频充电垫，其中，自适应地调整所述频率和/或阻抗包括：自适应地调整所述频率和所述阻抗值以确定传送至所述电子设备的所述射频接收器的最大能量的量，并且一旦确定所述最大能量的量，就以产生传送至所述射频接收器的最大能量的量的所述频率和所述阻抗值来发射所述射频信号。

28.如权利要求22至27中任一项所述的射频充电垫，其中，所述至少一个处理器至少部分地基于从所述电子设备接收到的、标识在所述射频接收器处从所述射频信号接收的能量的信息来监测传送至所述射频接收器的能量的量。

29.如权利要求28所述的射频充电垫，其中，使用短程通信协议来发送从所述电子设备接收到的、报告所接收的能量的所述信息。

30.如权利要求29所述的射频充电垫，其中，所述短程通信协议是蓝牙低能耗(BLE)。

31.如权利要求22至30中任一项所述的射频充电垫，其中，所述一个或多个处理器至少部分地基于在所述第二端子处检测到的且没有由所述电子设备的所述射频接收器接收的能量的量来监测所述传送的能量。

32.一种电子设备，所述电子设备具有嵌入其中的如权利要求22所述的射频充电垫，其中，所述射频充电垫根据权利要求22至31中的任一项来配置。

33.一种通过射频(RF)功率传输对电子设备进行充电的方法，所述方法包括：

提供包括至少一个射频天线的发射器；

经由所述至少一个射频天线，发射一个或多个射频信号；

监测经由所述一个或多个射频信号从所述至少一个射频天线传送至射频接收器的能量的量；以及

自适应地调整所述发射器的特性以优化从所述至少一个射频天线传送至所述射频接收器的所述能量的量。

34.如权利要求33所述的方法，其中，所述特性选自由以下各项组成的组：(i)所述一个或多个射频信号的频率、(ii)所述发射器的阻抗、以及(iii)(i)和(ii)的组合。

35.如权利要求33至34中任一项所述的方法，其中，所述至少一个射频天线是射频天线阵列的一部分。

36.如权利要求35所述的方法，其中，所述发射器进一步包括：

功率输入端，所述功率输入端被配置为电耦接至电源；以及

至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为控制被发送至所述至少一个射频天线的至少一个电信号。

37.如权利要求36所述的方法，其中，所述至少一个处理器还被配置为控制被发送至所述至少一个射频天线的所述至少一个电信号的频率。

38.如权利要求33至37中任一项所述的方法，其中，所述至少一个射频天线包括天线输入端子和天线输出端子。

39.如权利要求38所述的方法，其中，所述发射器进一步包括电耦接在所述功率输入端与所述天线输入端子之间的功率放大器。

40.如权利要求39所述的方法，进一步包括电耦接至所述天线输出端子的自适应负载。

41.如权利要求40所述的方法，其中，所述至少一个处理器动态地调整所述自适应负载的阻抗，以最大化从所述至少一个射频天线传送至所述射频接收器的能量的量。

42.如权利要求41所述的方法，其中，所述至少一个处理器控制被发送至所述至少一个射频天线的所述至少一个信号的频率。

43.如权利要求36至42中任一项所述的方法，其中，至少一个射频天线的每个射频天线包括：

导电线，所述导电线形成曲折线图案；

第一端子，所述第一端子在所述导电线的第一端处且用于接收以由所述至少一个处理器控制的频率流过所述导电线的电流；以及

不同于所述第一端子的第二端子，所述第二端子在所述导电线的第二端处，所述第二端子与由所述至少一个处理器控制的部件耦接，所述部件被配置为修改所述第二端子处的阻抗值。

44.如权利要求43所述的方法，其中，所述导电线被布置在多层基板的第一天线层之上或之内。

45.如权利要求43至44中任一项所述的方法，其中，第二射频天线被布置在所述多层基板的第二天线层之上或之内。

46.如权利要求43至45中任一项所述的方法，其中，接地面被布置在所述多层基板的接地面层之上或之内。

47.如权利要求33至45中任一项所述的方法，其中，所述射频接收器包括至少一个整流天线，所述整流天线将所述一个或多个射频信号转换为功率以对设备进行充电。

48.如权利要求33至45中任一项所述的方法，进一步包括：在所述发射之前，定位所述射频接收器在距离所述至少一个射频天线的近场射频距离内。

49.如权利要求33至45中任一项所述的方法，其中，所述发射器的阻抗是可调负载的阻抗。

50.一种使用射频充电垫来发射能量以对电子设备进行充电的方法，所述方法包括：

经由与至少一个处理器通信的一个或多个天线元件，发射射频信号，其中，每个相应天线元件包括：

导电线，形成曲折线图案；

第一端子，所述第一端子在所述导电线的第一端处且用于接收以由一个或多个处理器控制的频率流过所述导电线的电流；以及

不同于所述第一端子的第二端子，所述第二端子在所述导电线的第二端处，所述第二端子与由所述一个或多个处理器控制并允许修改所述第二端子处的阻抗值的部件耦接，

经由所述一个或多个处理器来监测从所述一个或多个天线元件传送至电子设备的射频接收器的能量的量；以及

自适应地调整所述频率和/或所述阻抗值，以优化从所述一个或多个天线元件传送至所述电子设备的所述射频接收器的能量的量。

51.如权利要求50所述的方法，其中，所述射频接收器包括用于将接收的射频波转换为用于对所述电子设备进行充电的功率的整流器。

52.一种射频(RF)充电垫，包括：

一个或多个处理器，所述一个或多个处理器用于监测从所述射频充电垫传送至电子设备的射频接收器的能量的量；以及

一个或多个发射天线元件，所述一个或多个发射天线元件被配置为与所述一个或多个处理器通信且用于将射频信号发射至所述电子设备的所述射频接收器，每个相应发射天线元件包括：

导电线，所述导电线形成曲折线图案；

输入端子，所述输入端子在所述导电线的第一端处且用于接收以由所述一个或多个处理器控制的频率流过所述导电线的电流；以及

不同于所述输入端子且不同于彼此的多个自适应负载端子，所述多个自适应负载端子在所述导电线的多个位置处，所述多个自适应负载端子中的每个相应自适应负载端子与被配置为由所述一个或多个处理器控制且被配置为允许修改每个相应自适应负载端子处的相应阻抗值的相应部件耦接，

其中，所述一个或多个处理器被配置为在所述多个自适应负载端子中的一个或多个自适应负载端子处自适应地调整所述频率和相应阻抗值中的至少一个，以优化从所述一个或多个发射天线元件传送至所述电子设备的所述射频接收器的能量的量。

53.如权利要求52所述的射频充电垫，其中，所述频率在第一频段中，并且所述一个或多个发射天线元件中的至少一个发射天线元件被配置为基于所述一个或多个处理器对所述至少一个发射天线元件的所述多个自适应负载端子中的一个或多个自适应负载端子处的相应阻抗值的自适应调整而以第二频段操作。

54.如权利要求52至53中任一项所述的射频充电垫，进一步包括：输入电路，所述输入电路与所述一个或多个处理器耦接且被配置为向所述导电线的所述第一端处的所述输入端子提供电流，

其中，所述一个或多个处理器被配置为通过指示所述输入电路生成具有不同于所述频率的新频率的电流来自适应地调整频率。

55.如权利要求52至54中任一项所述的射频充电垫，其中，所述一个或多个处理器被配置为通过指示馈电元件生成具有使用预定增量确定的多个不同频率的电流来自适应地调整频率。

56.如权利要求52至55中任一项所述的射频充电垫，其中：

用于所述一个或多个发射天线元件中的至少一个发射天线元件的相应导电线具有相应曲折线图案，所述相应曲折线图案允许所述至少一个发射天线元件高效地发射具有所述频率和所述新频率中的至少一个的射频信号，

具有所述相应曲折线图案的所述相应导电线中的至少两个相邻段具有相对于彼此不同的几何尺寸，并且

当所述至少一个发射天线元件被配置为发射具有所述频率和所述新频率中的至少一个的射频信号时，所述相应导电线具有保持为相同的长度。

57.如权利要求52至56中任一项所述的射频充电垫，其中：

所述一个或多个发射天线元件中的至少一个发射天线元件具有第一段和第二段，所述第一段包括所述输入端子，并且所述至少一个发射天线元件被配置为：

当所述第一段没有与所述第二段耦接时，以所述频率操作，并且

当所述第一段与所述第二段耦接时，以所述新频率操作；并且

所述一个或多个处理器被配置为耦接所述第一段与所述第二段，同时指示所述馈电元件生成具有不同于所述频率的所述新频率的电流。

58.如权利要求52至57中任一项所述的射频充电垫，其中，所述一个或多个处理器被配置为：

自适应地调整与所述一个或多个发射天线元件中的第一发射天线元件相关联的所述频率和相应阻抗值中的至少一个，以使所述第一发射天线元件以第一频段操作，并且

自适应地调整与所述一个或多个发射天线元件中的第二发射天线元件相关联的所述频率和所述相应阻抗值中的至少一个，以使所述第二发射天线元件以第二频段操作，其中，所述第一频段不同于所述第二频段。

59.如权利要求52至58中任一项所述的射频充电垫，其中，所述电子设备被放置成与所述射频充电垫的顶表面接触或接近。

60.如权利要求52至59中任一项所述的射频充电垫，其中，所述相应部件是与所述相应自适应负载端子耦接的、用于使所述相应自适应负载端子在开路状态与短路状态之间切换的机械继电器，并且在所述相应发射天线元件的所述相应自适应负载端子处通过打开或闭合所述机械继电器以分别在开路或短路之间切换来自适应地调整所述阻抗值。

61.如权利要求52至60中任一项所述的射频充电垫，其中，所述相应部件是专用集成电路(ASIC)，并且所述相应阻抗值由所述ASIC在一系列值内自适应地调整。

62.如权利要求52至61中任一项所述的射频充电垫，其中，所述一个或多个处理器被配置为：

通过自适应地调整所述多个自适应负载端子中的一个或多个自适应负载端子处的所述频率和相应阻抗值来自适应地调整所述频率和所述相应阻抗值中的至少一个，以确定传送至所述电子设备的所述射频接收器的相对最大能量的量，并且

一旦确定最大能量的量，就使所述一个或多个发射天线元件中的每个发射天线元件以导致传送至所述射频接收器的能量的量最大的相应频率并且使用导致传送至所述射频接收器的能量的量最大的相应阻抗值来相应地发射所述射频信号。

63.如权利要求52至62中任一项所述的射频充电垫，其中，所述一个或多个处理器至少部分地基于从所述电子设备接收到的信息来监测传送至所述射频接收器的能量的量，所述信息标识在所述射频接收器处从所述射频信号接收的能量。

64.如权利要求63所述的射频充电垫，其中，使用无线通信协议来发送从所述电子设备接收到的、标识所接收的能量的所述信息。

65.如权利要求64所述的射频充电垫，其中，所述无线通信协议是蓝牙低能耗(BLE)。

66.如权利要求52至65中任一项所述的射频充电垫，其中，所述一个或多个处理器至少部分地基于在相应自适应负载端子处检测到的能量的量来监测所传送的能量的量。

67.一种通过射频(RF)功率传输对电子设备进行充电的方法，所述方法包括：

提供包括发射器的充电垫，所述发射器包括一个或多个射频天线，其中，所述一个或多个射频天线中的每个射频天线包括：

导电线，所述导电线形成曲折线图案；

输入端子，所述输入端子在所述导电线的第一端处且用于接收以由一个或多个处理器控制的频率流过所述导电线的电流；以及

不同于所述输入端子且不同于彼此的多个自适应负载端子，所述多个自适应负载端子在所述导电线的多个位置处，所述多个自适应负载端子中的每个相应自适应负载端子与被配置为由所述一个或多个处理器控制且被配置为允许修改每个相应自适应负载端子处的相应阻抗值的相应部件耦接；

经由所述一个或多个射频天线，发射一个或多个射频信号；

监测经由所述一个或多个射频信号从所述一个或多个射频天线传送至射频接收器的能量的量；以及

使用所述发射器的所述一个或多个处理器自适应地调整所述发射器的特性，以优化从所述一个或多个射频天线传送至所述射频接收器的所述能量的量，其中，所述特性选自由以下各项组成的组：(i)所述一个或多个射频信号的频率、(ii)所述发射器的阻抗、以及(iii)(i)与(ii)的组合，并且进一步其中，在所述一个或多个射频天线的所述多个自适应负载端子中的相应一个或多个自适应负载端子处使用所述发射器的所述一个或多个处理器来自适应地调整所述发射器的阻抗。

68.如权利要求67所述的方法，其中，所述频率在第一频段中，并且所述一个或多个射频天线中的至少一个射频天线被配置为基于由所述一个或多个处理器对所述至少一个射频天线的所述多个自适应负载端子中的一个或多个自适应负载端子处的相应阻抗值的自适应调整而以第二频段操作。

69.如权利要求67至68中任一项所述的方法，其中：

用于所述一个或多个射频天线中的至少一个射频天线的相应导电线具有相应曲折线图案，所述相应曲折线图案允许所述至少一个射频天线高效地发射具有所述频率和新频率中的至少一个的所述一个或多个射频信号，

具有所述相应曲折线图案的所述相应导电线中的至少两个相邻段具有相对于彼此不同的几何尺寸，并且

当所述至少一个射频天线被配置为发射具有所述频率和所述新频率中的至少一个的所述一个或多个射频信号时，所述相应导电线具有保持为相同的长度。

70.如权利要求67至69中任一项所述的方法，其中：

所述一个或多个射频天线中的至少一个射频天线具有第一段和第二段，所述第一段包括所述输入端子，并且所述至少一个射频天线被配置为：

当所述第一段没有与所述第二段耦接时，以所述频率操作，并且

当所述第一段与所述第二段耦接时，以新频率操作；并且

所述一个或多个处理器被配置为耦接所述第一段与所述第二段，同时指示所述输入端子处的馈电元件生成具有不同于所述频率的所述新频率的电流。

71.一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质包括可执行指令，所述可执行指令当由与包括一个或多个发射天线元件的射频(RF)充电垫耦接的一个或多个处理器执行时使所述一个或多个处理器进行以下操作：

监测从所述射频充电垫传送至电子设备的射频接收器的能量的量；

与用于将射频信号发射至所述电子设备的所述射频接收器的所述一个或多个发射天线元件通信，每个相应发射天线元件包括：

导电线，所述导电线形成曲折线图案；

输入端子，所述输入端子在所述导电线的第一端处且用于接收以由所述一个或多个处理器控制的频率流过所述导电线的电流；以及

不同于所述输入端子且不同于彼此的多个自适应负载端子，所述多个自适应负载端子在所述导电线的多个位置处，所述多个自适应负载端子中的每个相应自适应负载端子与被配置为由所述一个或多个处理器控制且被配置为允许修改每个相应自适应负载端子处的相应阻抗值的相应部件耦接；以及

在所述多个自适应负载端子中的一个或多个自适应负载端子处自适应地调整所述频率和相应阻抗值中的至少一个，以优化从所述一个或多个发射天线元件传送至所述电子设备的所述射频接收器的能量的量。