CN110476371A - 用于无线通信的多放大器转发器系统 - Google Patents
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Abstract
公开了用于多转发器系统的技术,包括从第一转发器到第二转发器的无线功率传输。第一和第二转发器可以围绕结构元件彼此相对设置。无线功率可以从第一转发器通过结构元件传输到第二转发器,以供第二转发器使用。
Description
技术领域
本发明一般涉及RF传输,尤其涉及中继放大器增益的控制。
背景技术
诸如蜂窝电话系统这样的无线通信系统已经在全世界变得普遍。如图1所示,无线转发器或增强器是一种用于放大上行链路和下行链路通信信道两者中的无线通信信号的射频(radio frequency,RF)设备。上行链路信道通常被称为从一个或多个用户设备110到基站(base station,BS)120的方向。下行链路信道通常被称为从基站120到用户设备110的方向。对于无线电话系统,基站120可以是蜂窝塔,并且用户设备(user equipment,UE)110可以是一个或多个智能电话、平板电脑、膝上型和台式计算机、诸如电视或游戏系统的多媒体设备、蜂窝物联网(cellular internet of things,CIoT)设备或其他类型的计算设备。转发器130通常包括耦合在两个天线(用户端天线150和服务端天线160)之间的信号放大器140。用户设备110可以在结构内操作,而转发器130可以位于结构170的内部或外部。结构170可能引入不利地影响用户设备110和/或转发器130的信号损失。此外,由政府机构、行业标准或类似监管实体施加的约束可以限制放大量(增益)、最大输出功率、输出噪声以及与转发器130的操作相关联的其他参数。因此,仍然需要改进的无线转发器。
附图说明
结合附图,从下面的详细描述中,本公开的特征和优点将变得显而易见,附图通过示例一起示出了本公开的特征;并且,其中:
图1描绘了根据示例的无线系统;
图2A和图2B描绘了根据示例的无线系统;
图3A-3C描绘了根据另一示例的无线系统;
图4A和图4B描绘了根据又一示例的无线系统;
图5A-5C描绘了根据又一示例的无线系统;
图6描绘了根据又一示例的无线系统;
图7描绘了根据又一示例的无线系统;
图8描绘了根据又一示例的无线系统;
图9描绘了根据又一示例的无线系统;
图10描绘了根据又一示例的无线系统;
图11描绘了根据又一示例的无线系统;
图12描绘了根据又一示例的无线系统;
图13描绘了根据又一示例的无线系统;
图14描绘了根据又一示例的无线系统;和
图15描绘了根据又一示例的无线系统。
现在将参考所示的示例性实施方式,并且这里将使用特定的语言来描述这些实施方式。然而,应该理解的是,这并不意味着对技术范围的限制。
具体实施方式
在公开和描述本发明之前,应当理解,本发明不限于这里公开的特定结构、工艺动作或材料,而是延伸到相关领域的普通技术人员将认识到的等同物。还应该理解,这里使用的术语仅用于描述特定示例的目的,而不是限制性的。不同附图中相同的附图标记代表相同的元件。流程图和工艺中提供的数字是为了清楚地说明动作和操作,并不一定表示特定的次序或顺序。
下面提供了本发明实施方式的初始概述,随后更详细地描述具体的技术实施方式。该初始概述旨在帮助读者更快地理解本发明,但不旨在识别本发明的关键特征或必要特征,也不旨在限制所要求保护的主题的范围。
在一个方面,多转发器系统可以包括第一和第二转发器,被配置为在双向基础上自动接收、放大和重发从基站、固定站、移动站或便携站接收的信号,而不改变频率或授权带宽。转发器可以在诸如住宅、汽车、船或休闲车(recreational vehicle,RV)这样的有限区域内提供改进的无线覆盖。转发器可以在特定许可服务提供商的频率和市场区域内运行,或者在多个许可服务提供商的频率或市场区域内运行。转发器可以在诸如房子或建筑物这样的固定位置运行,或者在诸如汽车或船这样的移动交通工具中运行。
在一个方面,第一和第二转发器可以包括相应的第一和第二无线功率单元。在一个方面,第一无线功率单元包括无线功率发射器和第一功率耦合器,第二无线功率单元包括无线功率接收器和第二功率耦合器。无线功率发射器可以被配置成将从电源接收的DC或AC电功率的一部分转换成RF功率信号。第一功率耦合器可以被配置成通过结构元件将RF功率信号传输到第二功率耦合器。无线功率接收器可以被配置成将接收到的RF功率信号转换成DC或AC电功率。第二转发器可以被配置为由来自无线功率接收器的DC或AC电功率供电。
在另一方面,第一无线功率单元可以包括光功率发射器,并且第二无线功率单元可以包括光功率接收器。光功率发射器可以被配置成将从电源接收的DC或AC电功率的一部分转换成光信号,并且通过结构元件发送光信号。光功率接收器可以被配置成接收光信号并将光信号转换成DC或AC电功率。第二转发器可以被配置为由来自光功率接收器的DC或AC电功率供电。
根据示例,图2A和图2B描绘了无线系统。在一个方面,无线系统包括第一转发器202和第二转发器204。第一和第二转发器202、204适于围绕诸如墙壁、窗户或类似元件这样的结构元件206彼此相对设置。在一个实例中,第一转发器202可以是适于放置在结构内的内部转发器,并且第二转发器204可以是适于放置在结构外的外部转发器。第一转发器202也可以被称为设备/客户端转发器、用户端转发器或服务端转发器,而第二转发器204也可以被称为无线网络转发器、提供商端转发器或施主端转发器。在一个方面,转发器202、204的各种功能可以在硬件、固件、存储在存储器中并由一个或多个处理单元执行的软件和/或上述的任意组合中实现。
在一个方面,第一转发器202可以包括无线功率发射器(WPT)210、功率耦合器212、一个或多个双向放大器(bi-directional amplifier,BDA)214、RF耦合天线216以及一个或多个可选发射天线218。在一个方面,第二转发器204可以包括无线功率接收器(wirelesspower receiver,WPR)224、功率耦合器226、一个或多个双向放大器(BDA)228、一个或多个RF耦合天线230以及一个或多个可选发射天线232。无线系统可以可选地包括一个或多个导电膜208,用于布置在第一转发器202和第二转发器204之间。
在一个方面,第一转发器202的一个或多个双向放大器214可以被配置成放大一个或多个RF通信信号。在一个实例中,RF通信信号可以是蜂窝电话RF信号,诸如第三代合作伙伴计划(Third-Generation Partnership Project,3GPP)长期演进(Long Term Evolved,LTE)信号。在一个实例中,一个或多个双向放大器214可以被配置成放大一个或多个载波频带的上行链路和下行链路3GPP LTE信号。在一个实例中,上行链路3GPP LTE信号可以在第一频带工作,下行链路3GPP LTE信号可以在第二频带工作。在一个实例中,RF通信信号的工作频带可以包括:
表格1:工作频带
一个方面,所述一个或多个发射天线218可以集成到第一转发器214(例如,内部或直接耦合的外部发射天线)。可选地,一个或多个发射天线218可以与第一转发器202分离,但是可选地通过一个或多个有线通信链路(例如同轴电缆)可移除地耦合到双向放大器214(例如远程外部发射天线)。发射天线218可以是定向天线或全向天线。
在一个方面,第一转发器202的一个或多个双向放大器214可以包括一个或多个RF发射端口220和一个或多个RF耦合端口222。一个或多个发射天线218可以耦合到相应的一个或多个RF发射端口220,并且一个或多个RF耦合天线216可以耦合到第一转发器202的一个或多个双向放大器214的相应的一个或多个RF耦合端口222。
在一个方面,第二转发器204的一个或多个双向放大器228可以被配置成放大一个或多个RF通信信号。在一个实例中,所述一个或多个双向放大器228可以被配置为放大上行链路和下行链路3GPP LTE信号。
在一个方面,一个或多个发射天线232可以集成到第二转发器204(例如,内部或直接耦合的外部发射天线)。可选地,一个或多个发射天线232可以与第二转发器204分离,但是可选地通过一个或多个有线通信链路(例如,同轴电缆)耦合到双向放大器228(例如,远程外部发射天线)。发射天线232可以是定向天线或全向天线。
在一个方面,双向放大器228可以包括一个或多个RF发射端口234和一个或多个RF耦合端口236。一个或多个发射天线232可以耦合到相应的一个或多个RF发射端口234,并且一个或多个功率耦合器226可以耦合到第二转发器204的双向放大器228的相应的一个或多个RF耦合端口236。
在一个方面,第二转发器的双向放大器228可以增强从基站(BS)(例如,服务提供商蜂窝塔)接收并发送到基站(BS)的一个或多个RF通信信号。基站可以是移动电话网络的节点,诸如3GPP LTE演进NodeB(eNB)。在一个方面,第二转发器204和一个或多个发射天线232设置噪声系数并提高性能。双向放大器228可以改善在双向放大器228的RF发射端口236处的上行链路和/或下行链路通信RF信号的增益和/或噪声功率,以增加第二转发器204和服务提供商的基站之间的RF通信信号的范围和/或增加信号强度。在下行链路路径上,第二转发器204可以保持信噪比,并且可以将系统的噪声系数设置在比其他情况低得多的水平。在上行链路上,第二转发器204能够传输强得多的信号,因此在更多情况下到达基站。在一些情况下,在第二转发器204的RF发射端口234或发射天线232处测量的增益或噪声功率可以受到政府机构、行业标准或类似监管实体的约束。因此,第二转发器204的双向放大器228可以被配置为提供在第二转发器204的RF发射端口234或发射天线232处测量的增益或噪声功率电平,以符合这些约束。在一个方面,双向放大器228可以被配置成独立地控制由双向放大器228提供的上行链路和下行链路功率。
在一个方面,诸如墙壁、门、窗户或类似元件这样的结构元件206可以明显降低进入诸如住宅、办公楼或汽车这样的结构的RF信号的信号强度。因此,在一个方面,第一转发器202的双向放大器214和/或第二转发器204的双向放大器228可以增强通过结构元件206传输的一个或多个RF通信信号。第一转发器202的双向放大器214和/或第二转发器204的双向放大器228可以改善在双向放大器214的RF耦合端口222和/或双向放大器228的RF耦合端口236处的上行链路和/或下行链路通信RF信号的增益和/或噪声功率,以补偿通过结构元件206的可能超过20-30dB的损耗。可以选择双向放大器214的RF耦合端口222和/或双向放大器228的RF耦合端口236的增益或噪声功率,使得由结构元件206引入的损耗减少通过第一转发器202的一个或多个发射天线218和/或第二转发器204的发射天线232的反馈。
在一个方面,第一转发器202的双向放大器214可以在很少或没有增强的情况下向结构内的一个或多个用户设备(UE)传输RF通信信号。可选地,第一转发器202的双向放大器214可以增强一个或多个RF通信信号以传输到一个或多个用户设备。UE可以包括智能电话、平板计算设备、膝上型计算机、诸如电视或游戏系统的多媒体设备、物联网(IOT)设备或被配置为通过无线通信提供文本、语音、数据或其他类型的数字或模拟通信的其他类型的计算设备。双向放大器214可以改善在双向放大器214的RF发射端口220处的上行链路和/或下行链路通信RF信号的增益和/或噪声功率,以增加第一转发器202和结构内的一个或多个用户设备之间的RF通信信号的范围和/或信号强度。在一些情况下,在第一转发器202的RF发射端口220或发射天线218处测量的增益或噪声功率可以受到政府机构、行业标准或类似监管实体的约束。因此,第一转发器202的双向放大器214可以被配置为提供在第一转发器202的射频发射端口220或发射天线218处测量的增益或噪声功率电平,以符合这些约束。在一个方面,双向放大器214可以被配置成独立地控制由双向放大器214提供的上行链路和下行链路功率。
在一个实例中,第二转发器204的双向放大器228可以提供大约30-40dB的增益。此外,第二转发器204的一个或多个发射天线232可以是集成到第二转发器204的天线。集成天线可以是定向面板天线。第一转发器的双向放大器214可以提供大约50-60dB的增益。此外,第一转发器202的发射天线可以是通过有线通信链路240耦合到第一转发器202的外部天线。定向发射天线232可以放置在结构206上,指向服务提供商的基站,以改善由第二转发器204对RF通信信号的发射和接收。此外,定向发射天线232可以指向远离第一转发器202的方向,以减少在发射天线218、232之间、在第一转发器的耦合天线216和第二转发器的发射天线232之间和/或在第二转发器204的耦合天线230和第一转发器202的发射天线218之间的反馈。此外,通过将耦合到第一转发器202的发射天线218与第一转发器202隔开放置(例如,在住宅或办公楼的另一个房间中),可以减少在发射天线218、232之间、在第一转发器的耦合天线216和第二转发器的发射天线232之间和/或在第二转发器204的耦合天线230和第一转发器202的发射天线218之间的反馈。
在另一个实例中,第二转发器204的双向放大器228可以提供大约30-50dB的增益,第一转发器的双向放大器214可以提供大约30-50dB的增益。此外,第一和第二转发器202、204的发射天线218、232可以是集成天线。集成天线可以都是定向天线,其可以减少在发射天线218、232之间、在第一转发器的耦合天线216和第二转发器的发射天线232之间和/或在第二转发器204的耦合天线230和第一转发器202的发射天线218之间的反馈。
在又一个实例中,第二转发器204的双向放大器228可以提供大约30-40dB的增益。此外,第二转发器204的一个或多个发射天线232可以是集成到第二转发器204的天线。集成天线可以是定向面板天线。第一转发器202的双向放大器214可以提供大约50-60dB的增益。此外,第一转发器202的双向放大器214可以通过有线RF通信链路240耦合到第三转发器238。第三转发器238可以提供额外的30-50dB增益。第一转发器202和/或第三转发器238的增益也可以补偿有线射频通信链路240上的传输损耗。
在一个方面,由第一转发器202和/或第二转发器204提供的增益量可以基于结构元件206上的传输损耗。在一个方面,第一和第二转发器202、204可以使用射频(RF)参考信号或RF通信信号来确定耦合转发器的结构元件206上的传输损耗。在一个方面,第二转发器204可以进一步包括信号发生器。第一转发器202还可以包括传输损耗检测器和增益控制器。第二转发器204的信号发生器可以产生预定幅度或功率的RF参考信号,用于通过结构元件206传输到第一转发器202。第一转发器202的传输损耗检测器基于接收到的RF参考信号的幅度或功率来确定结构元件206上的传输损耗。第一转发器202的增益控制器可以调整转发器202、204中的一个或两个转发器的放大器的增益或噪声功率,以补偿结构元件206上所确定的传输损耗。RF参考信号可以有利地用于校准一个或两个放大器,而转发器可以连续地放大RF通信信号。
在另一方面,第二转发器204可以进一步包括信号检测器。第一转发器202还可以包括传输损耗检测器和增益控制器。第二转发器204的信号检测器可以确定在第二转发器204接收的RF通信信号的幅度或功率。第一转发器202的传输损耗检测器可以基于在第二转发器204和第一转发器202处接收的RF通信信号的幅度或功率来确定跨结构元件206的传输损耗。第一转发器202的增益控制器可以调整转发器202、204中的一个或两个的增益或噪声功率,以补偿结构元件206上确定的传输损耗。RF通信信号可以再次有利地用于校准一个或两个放大器,而转发器可以连续地放大RF通信信号。
在一个方面,第一转发器202的无线功率发射器210和功率耦合器212构成第一无线功率单元,并且第二转发器202的无线功率接收器224和功率耦合器226构成第二无线功率单元。第一转发器202的无线功率发射器210可以耦合到功率耦合器212。在一个方面,第二转发器204的无线功率接收器224可以耦合到功率耦合器226。在一个方面,第一和第二转发器202、204的功率耦合器212、226可以是使用磁场的非辐射技术的感应线圈。在另一方面,第一和第二转发器202、204的功率耦合器212、226可以是使用电场的辐射技术的电容电极。
在一个方面,无线功率发射器210可以将从第一转发器202的电源接收的直流(DC)或交流(AC)电功率的一部分转换成无线功率。术语无线功率在此被用作通用术语,其指使用时变电场、磁场或电磁场或光子能量的多种不同的功率传输技术。在一个方面,DC或AC功率可以被转换成RF功率信号。RF功率信号可以从第一转发器202的功率耦合器212通过结构元件206发送,并由第二转发器204的功率耦合器226接收。第一屏蔽路径可以在第一转发器202的功率耦合器212和结构元件206之间。第二屏蔽路径可以在第二转发器204的功率耦合器226和结构元件206之间。第一或第二屏蔽路径可以基本上将穿过导电膜中的一个或多个开口的电磁波限制为与无线功率传输相关联的电磁信号或光子能量。通过在导电膜中使用开口并结合屏蔽路径,能够实现提高在第一和第二转发器之间传送无线功率的效率,同时由于导电膜而保持第一和第二转发器的发射天线之间增加的隔离。在一个例子中,屏蔽路径可以由基本阻挡电磁波的材料构成。例如,不透明金属带可用于形成第一屏蔽路径或第二屏蔽路径。第一或第二屏蔽路径可以基于由第一转发器202的功率耦合器212或第二转发器204的功率耦合器226形成的波束形状来成形。无线功率接收器224可以将由功率耦合器226接收的RF功率信号转换成DC或AC电功率。来自无线功率接收器224的DC或AC电功率可以为第二转发器204供电。在一个实例中,无线功率发射器210可以向无线功率接收器224发射功率,以能够产生大约500mA的稳态电流、1000mA的峰值电流消耗以及大约5-7.5W的总功率,供第二转发器204的电路使用。
如上所述,第二转发器204的双向放大器228可以被配置成独立地控制由双向放大器228提供的上行链路和下行链路功率。在一个方面,由双向放大器228提供的功率可以被配置为在可由一个或多个监管实体设置的适用限制内为上行链路和下行链路信号传输提供相应的功率电平。在其他方面,应当理解,上行链路传输功率电平通常大于下行链路传输功率电平。此外,无线功率发射器210、无线功率接收器224和功率耦合器212、226的尺寸倾向于随着第二转发器204所需的功率量的增加而增加。因此,第二转发器204的双向放大器228可以在无源模式下操作,由此双向放大器228在上行链路信号的传输期间提供很少或不提供额外的功率。
在一个方面,由无线功率发射器210、无线功率接收器224和功率耦合器212、226提供的第一和第二转发器202、204之间的无线功率传输使得第二转发器204能够容易地安装在结构的外侧上。可以简化安装,因为不使用耦合第一转发器202和第二转发器204的一根或多根电缆,因此不需要穿过或围绕诸如墙壁、窗户或门这样的结构元件布线。由本发明提供的消除对耦合第一和第二转发器202、204的电缆进行布线的需要,对于在诸如公寓或租赁汽车这样的可出租或租赁的结构中客户自己进行安装和/或部署来说可能是特别有利的。与单个内部转发器或者将第一和第二转发器都定位在结构内相比,本技术的外部第二转发器204还有利地设置噪声系数并提高性能。
在一个方面,一个或多个导电膜208可以是透明膜或基本透明膜。当导电膜208具有70%或更高的可见光透射率时,导电膜208可以是基本透明的。在一种实例中,透明导电膜可以是薄金属线膜或可用于反射所需波长的其他类型的金属涂层。窗户涂层和薄膜通常被设计成反射紫外线(UV)波长和红外线(IR)波长。然而,相同的涂层和薄膜也可以显著衰减射频信号。一个或多个导电膜208的可见度可以相对低,使得个人可以容易地看透导电膜208。在一个实例中,设置在第一转发器202和第二转发器204之间的导电膜208可以放置在结构元件206的一侧或另一侧。在另一个实例中,设置在第一和第二转发器202、204之间的导电膜可以放置在结构元件206的两侧。在一个方面,一个或多个导电膜208包括可以设置在功率耦合器212、226之间以及RF耦合天线216、230之间的开口,以允许RF通信信号和功率传输信号容易地耦合在第一和第二转发器202、204之间。然而,导电膜208可以阻挡第一和第二转发器202、204之间的RF信号的其他传导路径,从而减少反馈。因此,导电膜208可用于增加在发射天线218、232之间、在第一转发器的耦合天线216和第二转发器的发射天线232之间和/或在第二转发器204的耦合天线230和第一转发器202的发射天线218之间的天线间隔离。在另一方面,一个或多个导电膜208可以不包括开口,以增加发射天线218、232之间、第一转发器的耦合天线216和第二转发器的发射天线232之间和/或第二转发器204的耦合天线230和第一转发器202的发射天线218之间的天线间隔离。第一屏蔽路径可以在第一转发器的耦合天线216和结构元件206之间。第二屏蔽路径可以在第二转发器204的耦合天线230和结构元件206之间。第一或第二屏蔽路径可以基本上将穿过导电膜中的一个或多个开口的电磁波限制为与第一和第二转发器的耦合天线相关联的电磁信号或光子能量。导电膜中开口的使用,结合屏蔽路径,能够实现在第一和第二转发器的耦合天线之间传送无线信号的提高的效率,同时由于导电膜而保持第一和第二转发器的发射天线之间的增加的隔离。在一个例子中,屏蔽路径可以由基本阻挡电磁波的材料构成。例如,金属带可用于形成第一屏蔽路径或第二屏蔽路径。第一或第二屏蔽路径可以基于由第一转发器202的耦合天线216或第二转发器204的耦合天线230形成的波束形状来成形。
在一个方面,第一转发器202和/或第二转发器204可以通过诸如胶水或胶带的粘合剂固定到结构元件206。在另一方面,如果结构元件206是非金属的,则第一转发器202和/或第二转发器204可以通过磁体固定到结构元件206。磁体也可以用来对准第一和第二转发器202、204的功率耦合器212、226。在其他方面,其他紧固装置或其组合可用于将第一转发器202和第二转发器204固定到结构元件,诸如钉子、螺钉、背胶钩环紧固件或类似物。
图3A、图3B和图3C描绘了根据另一示例的无线系统。在一个方面,无线系统包括第一转发器302和第二转发器304。第一和第二转发器302、304适于围绕结构元件306(诸如窗户、非金属车体面板或类似元件)彼此相对设置。在一个实例中,第一转发器302可以是适于放置在交通工具306或类似结构内的内部转发器,并且第二转发器304可以是适于放置在交通工具306外的外部转发器。在一个方面,转发器302、304的各种功能可以在硬件、固件、存储在存储器中并由一个或多个处理单元执行的软件和/或上述的任意组合中来实现。
在一个方面,第一转发器302可以包括无线功率发射器(wireless powertransmitter,WPT)310、功率耦合器312、一个或多个双向放大器(BDA)314、一个或多个RF耦合天线316以及一个或多个可选发射天线318。在一个方面,第二转发器304可以包括无线功率接收器(wireless power receiver,WPR)324、功率耦合器326、一个或多个双向放大器(bi-directional amplifier,BDA)328、一个或多个RF耦合天线330以及一个或多个可选发射天线332。无线系统可以可选地包括一个或多个导电膜308,用于布置在第一转发器302和第二转发器304之间。
在一个方面,第一转发器302的一个或多个双向放大器314可以被配置成放大一个或多个RF通信信号。在一个方面,第二转发器304的一个或多个双向放大器328可以被配置成放大一个或多个RF通信信号。在一个实例中,一个或多个双向放大器314、328可以被配置为放大上行链路和下行链路3GPP LTE信号。
在一个方面,第二转发器304的发射天线332可以是全向天线。全向天线可以有利地用于相对于服务提供商的基站周围移动的交通工具。在一个方面,第二转发器304的发射天线332可以直接或间接耦合到第二转发器304。在一个实例中,第二转发器的发射天线332可以位于交通工具的金属主体面板附近或其上,以增加发射天线318、332之间的天线间隔离。在一个方面,第一转发器302的发射天线318可以是定向天线,以减少发射天线318、332之间、发射天线318和RF耦合天线330之间或者发射天线318和RF耦合天线316之间的反馈。
在一个方面,第一转发器302的一个或多个双向放大器314可以包括一个或多个RF发射端口320和一个或多个RF耦合端口322。一个或多个发射天线318可以耦合到相应的一个或多个RF发射端口320,并且一个或多个RF耦合天线316可以耦合到第一转发器302的相应的一个或多个RF耦合端口322。在一个方面,第二转发器304的一个或多个双向放大器328可以包括一个或多个RF发射端口334和一个或多个RF耦合端口336。一个或多个发射天线332可以耦合到相应的一个或多个RF发射端口334,并且一个或多个RF耦合天线330可以耦合到第二转发器304的相应的一个或多个RF耦合端口336。
在一个方面,第二转发器的双向放大器328可以增强从基站接收和发送到基站的一个或多个RF通信信号。双向放大器328可以改善在双向放大器328的RF发射端口334处的上行链路和/或下行链路通信RF信号的增益和/或噪声功率,以增加在第二转发器304和服务提供商的基站之间的RF通信信号的范围和/或信号强度。在下行链路路径上,第二转发器304可以保持信噪比,并且可以将系统的噪声系数设置在比其他情况低得多的水平。在上行链路上,第二转发器304能够传输强得多的信号,因此在更多情况下到达基站。在一些情况下,在第二转发器304的RF发射端口334或发射天线332处测量的增益或噪声功率可以受到政府机构、行业标准或类似监管实体的约束。因此,第二转发器304的双向放大器328可以被配置为提供在第二转发器304的RF发射端口334或发射天线332处测量的增益或噪声功率电平,以符合这些约束。在一个方面,双向放大器328可以被配置成独立地控制由双向放大器328提供的上行链路和下行链路功率。
一方面,诸如挡风玻璃或类似元件这样的结构元件306可以显著降低进入交通工具的RF信号的信号强度。因此,在一个方面,第一转发器302的双向放大器314和/或第二转发器304的双向放大器328可以增强传输通过挡风玻璃或类似结构元件的一个或多个RF通信信号。第一转发器302的双向放大器314和/或第二转发器的双向放大器328可以改善在双向放大器314的RF耦合端口322和/或双向放大器328的射频耦合端口336处的上行链路和/或下行链路通信RF信号的增益和/或噪声功率,以补偿通过结构元件306的损耗。可以选择双向放大器314的RF耦合端口322和/或双向放大器328的RF耦合端口336处的增益或噪声功率,使得由结构元件306引入的损耗减少通过第一转发器302的一个或多个发射天线318和/或第二转发器304的一个或多个发射天线332的反馈。
在一个方面,第一转发器302的双向放大器314可以在很少或没有增强的情况下向交通工具306内的一个或多个UE发送RF通信信号。可选地,第一转发器302的双向放大器314可以增强一个或多个RF通信信号以传输到一个或多个UE。双向放大器314可以改善在双向放大器314的RF发射端口320处的上行链路和/或下行链路通信射频信号的增益和/或噪声功率,以增加第一转发器302和结构内的一个或多个UE之间的RF通信信号的范围和/或信号强度。在一些情况下,在第一转发器302的射频发射端口320或发射天线218处测量的增益或噪声功率可以受到政府机构、行业标准或类似监管实体的约束。因此,第一转发器302的双向放大器314可以被配置为提供在第一转发器302的RF发射端口320或发射天线318处测量的增益或噪声功率电平,以符合这些约束。在一个方面,双向放大器314可以被配置成独立地控制由双向放大器314提供的上行链路和下行链路功率。
在一个实例中,第一和第二转发器302、304的双向放大器228可以提供大约30-40dB的增益。此外,第一转发器302的发射天线318可以是内部整体定向天线,而第二转发器304的发射天线332可以是外部整体全向天线。
在一个方面,由第一转发器302和/或第二转发器304提供的增益量可以基于结构元件306上的传输损耗。在一个方面,第一和第二转发器302、304可以使用RF参考信号或RF通信信号来确定耦合转发器的结构元件306上的传输损耗。在一个方面,第二转发器304可以进一步包括信号发生器。第一转发器302可以进一步包括传输损耗检测器和增益控制器。第二转发器304的信号发生器可以产生预定幅度或功率的RF参考信号,用于跨过结构元件306传输到第一转发器302。第一转发器302的传输损耗检测器基于接收到的RF参考信号的幅度或功率来确定结构元件306上的传输损耗。第一转发器302的增益控制器可以调整转发器302、304中的一个或两个的放大器的增益或噪声功率,以补偿结构元件306上确定的传输损耗。RF参考信号可以有利地用于校准一个或两个放大器,而转发器可以连续地放大RF通信信号。
在另一方面,第二转发器304可以进一步包括信号检测器。第一转发器302可以进一步包括传输损耗检测器和增益控制器。第二转发器304的信号检测器可以确定在第二转发器304接收的RF通信信号的幅度或功率。第一转发器302的传输损耗检测器可以基于在第二转发器304和第一转发器302处接收的RF通信信号的幅度或功率来确定结构元件306上的传输损耗。第一转发器302的增益控制器可以调整转发器302、304中的一个或两个的增益或噪声功率,以补偿结构元件306上确定的传输损耗。RF参考信号可以有利地用于校准一个或两个放大器,而转发器可以连续地放大RF通信信号。
在另一方面,第二转发器304可以进一步包括信号检测器。第一转发器302可以进一步包括传输损耗检测器和增益控制器。第二转发器304的信号检测器可以确定在第二转发器304接收的RF通信信号的幅度或功率。第一转发器302的传输损耗检测器可以基于在第二转发器304和第一转发器302处接收的RF通信信号的幅度或功率来确定结构元件306上的传输损耗。第一转发器302的增益控制器可以调整转发器302、304中的一个或两个的增益或噪声功率,以补偿结构元件306上确定的传输损耗。RF通信信号可以再次有利地用于校准一个或两个放大器,而转发器可以连续地放大RF通信信号。
在一方面,第一转发器302的无线功率发射器310和功率耦合器312构成第一无线功率单元,并且第二转发器302的无线功率接收器324和功率耦合器326构成第二无线功率单元。第一转发器302的无线功率发射器310可以耦合到功率耦合器312。在一个方面,第二转发器304的无线功率接收器324可以耦合到功率耦合器326。在一个方面,第一和第二转发器302、304的功率耦合器312、326可以是使用磁场的非辐射技术的感应线圈。在另一方面,第一和第二转发器302、304的功率耦合器312、326可以是使用电场的辐射技术的电容电极。
在一个方面,无线功率发射器310可以将从第一转发器302的电源接收的DC或AC功率的一部分转换成RF功率信号。RF功率信号可以从第一转发器302的功率耦合器312通过交通工具306的结构元件(诸如挡风玻璃)传输,并由第二转发器304的功率耦合器326接收。无线功率接收器324可以将由功率耦合器326接收的RF功率信号转换成DC或AC功率。来自无线功率接收器324的DC或AC功率可以为第二转发器304供电。
如上所述,第二转发器304的双向放大器328可以被配置成独立地控制由双向放大器328提供的上行链路和下行链路功率。在一个方面,由双向放大器328提供的功率可以被配置为在可由一个或多个监管实体设置的适用限制内为上行链路和下行链路信号传输提供相应的功率电平。在其他方面,应当理解,上行链路传输功率电平通常大于下行链路传输功率电平。此外,无线功率发射器310、无线功率接收器324和功率耦合器312、326的尺寸倾向于随着第二转发器304所需的功率量的增加而增加。因此,第二转发器304的双向放大器328可以在无源模式下操作,由此双向放大器328在上行链路信号传输期间提供很少或不提供额外的功率。
在一个方面,由无线功率发射器310、无线功率接收器324和功率耦合器312、326提供的第一和第二转发器302、304之间的无线功率传输使得第二转发器304能够容易地安装在结构的外部。可以简化安装,因为不使用耦接第一和第二转发器302、304的一根或多根电缆,因此不需要穿过或绕过诸如窗户、门或主体面板这样的结构元件。由本发明提供的消除对耦接第一和第二转发器302、304的电缆进行布线的需要,对于在诸如公寓或租赁汽车这样的可出租或租赁的结构中客户自己进行安装和/或部署来说可能是特别有利的。与单个内部转发器或者将第一和第二转发器都定位在结构内相比,本发明的外部第二转发器304还有利地设置噪声系数并提高性能。
在一个方面,一个或多个导电膜308可以是透明膜或基本透明膜。当导电膜308具有70%或更高的可见光透射率时,导电膜308可以是基本透明的。在一种情况下,透明导电膜可以是薄金属线膜。一个或多个导电膜308的可见度可以相对低,使得个人可以容易地看透导电膜308。在一个实例中,设置在第一转发器302和第二转发器304之间的导电膜308可以放置在交通工具306的挡风玻璃的一侧或另一侧。在另一种实例中,设置在第一转发器302和第二转发器304之间的导电膜可以放置在交通工具306的挡风玻璃的两侧。在一个方面,导电膜308包括可以设置在功率耦合器312、326之间以及RF耦合天线316、330之间的开口,以允许RF通信信号和功率传输信号容易地耦合在第一和第二转发器302、304的双向放大器314、328之间。然而,导电膜308可以阻挡第一和第二转发器302、304之间的射频信号的其他传导路径,从而减少反馈。因此,导电膜308可用于增加在发射天线318、332之间、在第一转发器的耦合天线316和第二转发器的发射天线332之间和/或在第二转发器304的耦合天线330和第一转发器302的发射天线318之间的天线间隔离。在另一方面,一个或多个导电膜308可以不包括开口,以增加发射天线318、332之间、第一转发器的耦合天线316和第二转发器的发射天线332之间和/或第二转发器304的耦合天线330和第一转发器302的发射天线318之间的天线间隔离。
在一个方面,第一转发器302和/或第二转发器304可以通过诸如胶水或胶带这样的粘合剂固定到结构元件306。在另一方面,第一转发器302和/或第二转发器304可以通过磁体固定到结构元件306。如果结构元件306是非金属的,则磁体也可以用来对准第一和第二转发器302、304的功率耦合器312、326。在其他方面,其他紧固装置或其组合可用于将第一转发器302和第二转发器304固定到结构元件,诸如钉子、螺钉、背胶钩环紧固件或类似物。
图4A和图4B描绘了根据另一示例的无线系统。在一个方面,无线系统包括第一转发器402和第二转发器404。在一个方面,第一转发器402可以包括光功率发射器(opticalpower transmitter,OPT)406、一个或多个双向放大器(BDA)408、一个或多个RF耦合天线410以及一个或多个可选发射天线412。在一个方面,第二转发器404可以包括光功率接收器414、一个或多个双向放大器(BDA)416、一个或多个RF耦合天线418以及一个或多个可选发射天线420。无线系统可以可选地包括一个或多个导电膜422,用于布置在第一和第二转发器402、404之间的结构元件424上。第一转发器402的一个或多个双向放大器408、一个或多个RF耦合天线410和一个或多个发射天线412,以及第二转发器404的一个或多个双向放大器416、一个或多个RF耦合天线418和一个或多个发射天线420可以如上文参考图2所述的那样起作用。
在一个方面,光功率发射器406可以将从第一转发器402的电源接收的DC或AC功率的一部分转换成光能。光能可以从第一转发器402的光功率发射器406传输通过透明或基本透明的结构元件424(例如窗户),并由第二转发器404的光功率接收器414接收。当结构元件424具有70%或更多的可见光透射率时,它可以是基本透明的。无线功率接收器414可以将接收到的光能转换成DC或AC功率。来自光功率接收器414的DC或AC功率可以根据需要为第二转发器404的双向放大器416或任何其他电路供电。在一个实例中,光功率发射器406可以向光功率接收器414发射功率,以能够产生大约500mA的稳态电流、1000mA的峰值电流消耗以及大约5-7.5W的总功率,供第二转发器404的电路使用。
在一个实例中,光功率发射器406可以将功率作为激光传输到光功率接收器414。激光可以在光功率发射器406中散焦,以防止激光损坏结构元件424或伤害个人。替代地或附加地,光功率发射器406可以最初发射相对低功率级的激光。可以测量在光功率接收器414接收的相对低功率激光,以作为安全机制,确定光功率发射器406和光功率接收器414是否对准。如果确定光功率发射器406和光功率接收器414对准,那么激光的输出功率级可以增加到更高的功率级,以给第二转发器404供电。
图5A、图5B和图5C描绘了根据另一示例的无线系统。在一个方面,无线系统包括第一转发器502和第二转发器504。在一个方面,第一转发器502可以包括光功率发射器506、一个或多个双向放大器508、一个或多个RF耦合天线510以及一个或多个可选发射天线512。在一个方面,第二转发器504可以包括光功率接收器514、一个或多个双向放大器516、一个或多个RF耦合天线518以及一个或多个可选发射天线520。无线系统可以可选地包括一个或多个导电膜522,用于布置在第一和第二转发器502、504之间的结构元件524上。第一转发器502的一个或多个双向放大器508、一个或多个RF耦合天线510和一个或多个发射天线512,以及第二转发器504的一个或多个双向放大器516、一个或多个RF耦合天线518和一个或多个发射天线520可以如上文参考图3描述的那样起作用。
在一个方面,光功率发射器506可以将从第一转发器502的电源接收的一部分功率转换成光能。光能可以从第一转发器502的光功率发射器506通过透明或基本透明的诸如挡风玻璃这样的结构元件524传输,并由第二转发器504的光功率接收器514接收。当结构元件524具有70%或更多的可见光透射率时,它可以是基本透明的。光功率接收器514可以将接收的光能转换成直流(DC)功率。来自光功率接收器514的DC功率可以为第二转发器504供电。在一个实例中,光功率发射器506可以向光功率接收器514发射功率,以能够产生大约500mA的稳态电流、1000mA的峰值电流消耗以及大约5-7.5W的总功率,供第二转发器504的电路使用。
在一个实例中,光功率发射器506可以将功率作为激光传输到光功率接收器514。激光可以在光功率发射器506中散焦,以防止激光损坏结构元件524或伤害个人。替代地或附加地,光功率发射器506可以最初发射相对低功率级的激光。作为安全机制,可以测量在光功率接收器514处接收的相对低功率激光,以确定光功率发射器506和光功率接收器514是否对准。如果确定光功率发射器506和光功率接收器514对准,则激光的输出功率水平可以增加到更高的功率级以给第二转发器供电。
图6描绘了根据另一示例的无线系统。在一个方面,无线系统包括第一转发器602和第二转发器604。第一和第二转发器602、604适于围绕诸如墙壁、窗户、挡风玻璃或类似元件这样的结构元件606彼此相对设置。
在一个方面,第一和第二转发器602、604可以包括一个或多个RF信道。RF信道可以包括一个或多个上行链路(uplink,UL)信道608、610和一个或多个下行链路(downlink,DL)信道612、614。在一个实例中,上行链路(UL)信道608、611可以包括一个或多个高频带(highband,HB)信道616、618和一个或多个低频带(low band,LB)信道620、624。类似地,下行链路(DL)信道612、614可以包括一个或多个高频带信道(HB)624、626和一个或多个低频带(LB)信道628、630。
在一个方面,第一和第二转发器602、604可以包括一个或多个分路器632-638和一个或多个双工器640-654或类似电路,以分离和重组在相应的一个或多个发射天线656、658和一个或多个耦合天线660、662上接收的RF通信信号。在另一方面,如图6所示,分路器和双工器可以被切换以允许窄带分路器。在另一方面,如图6所示,分路器可以用循环器或单独的天线代替。第一和第二转发器602、604的每个信道可以包括一个或多个放大器级664-678。在一个方面,一个或多个放大器级664-678可以被配置成放大相应的上行链路和下行链路3GPP LTE信号。在一个方面,由于上行链路和下行链路信道的独立耦合路径,内部振荡可能不太可能。
在一个方面,第一转发器602还包括无线功率发射器680和功率耦合器682。第二转发器604还包括无线功率接收器684和功率耦合器686。在一个方面,第一和第二转发器602、604的功率耦合器682、686可以是使用磁场的非辐射技术的感应线圈。在另一方面,第一和第二转发器602、604的功率耦合器682、686可以是使用电场的辐射技术的电容电极。
在一个方面,无线功率发射器680可以将从第一转发器602的电源接收的DC或AC功率的一部分转换成RF功率信号。RF功率信号可以从第一转发器602的功率耦合器682通过结构元件606传输,并由第二转发器604的功率耦合器686接收。无线功率接收器684可以将由功率耦合器686接收的RF功率信号转换成DC或AC功率。来自无线功率接收器684的DC或AC功率可以为第二转发器604的电路供电。在一个实例中,无线功率发射器680可以向无线功率接收器684发射功率,以能够产生大约500mA的稳态电流、1000mA的峰值电流消耗以及大约5-7.5W的总功率,供第二转发器604的电路使用。
在一个方面,与传统转发器架构相比,第一和第二转发器602、604的单输入单输出(Single-Input-Single-Output,SISO)架构的特征在于低电流消耗。第二转发器604中减少的电流消耗可以有利地使得需要在无线功率发射器680和无线功率接收器684之间传输的功率量减少,并且还使得功率耦合器682、686的尺寸减小。
在另一方面,第一转发器602可以包括光功率发射器,并且第二转发器604可以包括光功率接收器。在一个方面,光功率发射器可以将从第一转发器602的电源接收的一部分功率转换成光能。光能可以从第一转发器602的光功率发射器传输通过透明或基本透明的结构元件606(例如窗户),并由第二转发器604的光功率接收器接收。当结构元件606具有70%或更多的可见光透射率时,它可以是基本透明的。光功率接收器可以将接收到的光能转换成DC或AC功率。来自光功率接收器的DC或AC功率可以为第二转发器604的电路供电。在一个实例中,光功率发射器可以向光功率接收器发射功率,以能够产生大约500mA的稳态电流、1000mA的峰值电流消耗以及大约5-7.5W的总功率,供第二转发器604的电路使用。
在一个方面,无线系统可以可选地包括一个或多个导电膜,用于设置在第一转发器602和第二转发器604之间。一方面,一个或多个导电膜可以是透明的或基本透明的膜。当导电膜具有70%或更高的可见光透射率时,导电膜可以是基本透明的。在一个实例中,透明导电膜可以是薄金属线膜。一个或多个导电膜的可见度可以相对低,使得个人可以容易地看透导电膜。在一个实例中,设置在第一器和第二转发器602、604之间的导电膜可以放置在结构元件606的一侧或另一侧。在另一种实例中,设置在第一和第二转发器602、604之间的导电膜可以放置在结构元件606的两侧。在一个方面,一个或多个导电膜包括可以设置在功率耦合器682、686之间以及RF耦合天线660、662之间的开口,以允许RF通信信号和功率传输信号容易地耦合在第一转发器602和第二转发器604之间。然而,导电膜可以阻挡第一转发器602和第二转发器604之间的RF信号的其他传导路径,从而减少反馈。因此,导电膜可用于增加在发射天线656、658之间、在第一转发器602的耦合天线660和第二转发器604的发射天线658之间和/或在第二转发器604的耦合天线662和第一转发器602的发射天线656之间的天线间隔离。在另一方面,一个或多个导电膜可以不包括开口,以增加发射天线656、658之间、第一转发器602的耦合天线660和第二转发器604的发射天线658之间和/或第二转发器604的耦合天线662和第一转发器602的发射天线656之间的天线间隔离。
图7描绘了根据另一示例的无线系统。在一个方面,无线系统包括第一转发器702和第二转发器704。第一和第二转发器702、704适于围绕诸如墙壁、窗户、挡风玻璃或类似元件这样的结构元件706彼此相对设置。
在一个方面,第一和第二转发器702、704可以包括一个或多个RF信道。RF信道可以包括一个或多个上行链路(UL)信道708、710和一个或多个下行链路(DL)信道712、714。在一个实例中,上行链路(UL)信道708、710可以包括一个或多个高频带(HB)信道716、718和一个或多个低频带(LB)信道720、722。类似地,下行链路信道712、714可以包括一个或多个高频带(HB)信道724、726和一个或多个低频带(LB)信道728、730。
在一个方面,第一和第二转发器702、704可以包括一个或多个分路器732、734和一个或多个双工器736-750或类似电路,以分离和重组在相应的一个或多个发射天线752、754和一个或多个耦合天线756-762上接收的RF通信信号。在另一方面,如图7所示,分路器和双工器可以被切换以允许窄带分路器。在另一方面,如图7所示,分路器可以用循环器或单独的天线代替。第一和第二转发器702、704的每个信道可以包括一个或多个放大器级764-778。在一个方面,一个或多个放大器级764-778可以被配置成放大相应的上行链路和下行链路3GPP LTE信号。在一个方面,由于上行链路和下行链路信道的独立耦合路径,内部振荡可能不太可能。
在一个方面,第一转发器702还包括无线功率发射器780和功率耦合器782。第二转发器704还包括无线功率接收器784和功率耦合器786。在一个方面,第一和第二转发器702、704的功率耦合器782、786可以是使用磁场的非辐射技术的感应线圈。在另一方面,第一和第二转发器702、704的功率耦合器782、786可以是使用电场的辐射技术的电容电极。
在一个方面,无线功率发射器780可以将从第一转发器702的电源接收的DC或AC功率的一部分转换成RF功率信号。RF功率信号可以从第一转发器702的功率耦合器782通过结构元件706传输,并由第二转发器704的功率耦合器786接收。无线功率接收器784可以将由功率耦合器786接收的RF功率信号转换成DC或AC功率。来自无线功率接收器784的DC或AC功率可以为第二转发器704的电路供电。在一个实例中,无线功率发射器780可以向无线功率接收器786发射功率,以能够产生大约500mA的稳态电流、1000mA的峰值电流消耗以及大约5-7.5W的总功率,供第二转发器704的电路使用。
在一个方面,与传统转发器架构相比,第一和第二转发器702、704的SISO架构的特征在于较低的电流消耗。第二转发器704中减少的电流消耗可以有利地使得需要在无线功率发射器780和无线功率接收器784之间传输的功率量减少,并且还使得功率耦合器782、786的尺寸减小。
在另一方面,第一转发器702可以包括光功率发射器,并且第二转发器704可以包括光功率接收器。在一个方面,光功率发射器可以将从第一转发器702的电源接收的一部分功率转换成光能。光能可以从第一转发器702的光功率发射器通过透明或基本透明的诸如窗户这样的结构元件706传输,并由第二转发器704的光功率接收器接收。当结构元件706具有70%或更多的可见光透射率时,它可以是基本透明的。光功率接收器可以将接收到的光能转换成DC功率。来自光功率接收器的DC功率可以为第二转发器704的电路供电。在一个实例中,光功率发射器可以向光功率接收器发射功率,以能够产生大约500mA的稳态电流、1000mA的峰值电流消耗以及大约5-7.5W的总功率,供第二转发器704的电路使用。
在一个方面,无线系统可以可选地包括一个或多个导电膜,用于设置在第一转发器702和第二转发器704之间。在一个方面,一个或多个导电膜可以是透明的或基本透明的膜。当导电膜具有70%或更高的可见光透射率时,导电膜可以是基本透明的。在一个实例中,透明导电膜可以是薄金属线膜。一个或多个导电膜的可见度可以相对低,使得个人可以容易地看透导电膜。在一个实例中,设置在第一转发器702和第二转发器704之间的导电膜可以放置在结构元件706的一侧或另一侧。在另一个实例中,设置在第一和第二转发器702、704之间的导电膜可以放置在结构元件706的两侧。在一个方面,一个或多个导电膜包括可以设置在功率耦合器782、786之间以及RF耦合天线756-762之间的开口,以允许RF通信信号和功率传输信号容易地耦合在第一和第二转发器702、704之间。然而,导电膜可以阻挡第一转发器702和第二转发器704之间的RF信号的其他传导路径,从而减少反馈。因此,导电膜可用于增加发射在天线752、754之间、在第一转发器702的耦合天线756、760和第二转发器704的发射天线754之间和/或在第二转发器704的耦合天线758、762和第一转发器702的发射天线752之间的天线间隔离。在另一方面,一个或多个导电膜可以不包括开口,以增加发射天线752、754之间、第一转发器702的耦合天线756、760和第二转发器704的发射天线754之间和/或第二转发器704的耦合天线758、762和第一转发器702的发射天线752之间的天线间隔离。
图8描绘了根据另一示例的无线系统。在一个方面,无线系统包括第一转发器802和第二转发器804。第一和第二转发器802、804适于围绕诸如墙壁、窗户、挡风玻璃或类似元件这样的结构元件806彼此相对设置。
在一个方面,第一和第二转发器802、804可以包括一个或多个RF信道。RF信道可以包括一个或多个上行链路(UL)信道808、810和一个或多个下行链路(LB)信道812、814。在一个实例中,上行链路(UL)信道808、810可以包括一个或多个高频带(HB)信道816、818和一个或多个低频带(LB)信道820、822。类似地,下行链路(DL)信道812、814可以包括一个或多个高频带(HB)信道824、826和一个或多个低频带(LB)信道828、830。
在一个方面,第一和第二转发器802、804可以包括一个或多个分路器832-842和一个或多个双工器844-850或类似电路,以分离和重组在相应的一个或多个发射天线852、854和一个或多个耦合天线856-862上接收的RF通信信号。在另一方面,如图8所示,分路器和双工器可以被切换以允许窄带分路器。在另一方面,如图8所示,分路器可以用循环器或单独的天线代替。第一和第二转发器802、804的每个信道可以包括一个或多个放大器级864-878。在一个方面,一个或多个放大器级864-878可以被配置成放大相应的上行链路和下行链路3GPP LTE信号。在一个方面,由于上行链路和下行链路信道的独立耦合路径,内部振荡可能不太可能。
在一个方面,第一转发器802还包括无线功率发射器880和功率耦合器882。第二转发器804还包括无线功率接收器884和功率耦合器886。在一个方面,第一和第二转发器802、804的功率耦合器882、886可以是使用磁场的非辐射技术的感应线圈。在另一方面,第一和第二转发器802、804的功率耦合器882、886可以是使用电场的辐射技术的电容电极。
在一个方面,无线功率发射器880可以将从第一转发器002的电源接收的DC或AC功率的一部分转换成RF功率信号。RF功率信号可以从第一转发器802的功率耦合器882通过结构元件806传输,并由第二转发器804的功率耦合器886接收。无线功率接收器884可以将由功率耦合器886接收的RF功率信号转换成DC或AC功率。来自无线功率接收器884的DC或AC功率可以为第二转发器804的电路供电。在一个实例中,无线功率发射器880可以向无线功率接收器884发射功率,以能够产生大约500mA的稳态电流、1000mA的峰值电流消耗以及大约5-7.5W的总功率,供第二转发器804的电路使用。
在一个方面,与传统转发器架构相比,第一和第二转发器802、804的SISO架构的特征在于较低的电流消耗。第二转发器804中减少的电流消耗可以有利地使得需要在无线功率发射器880和无线功率接收器884之间传输的功率量减少,并且还使得功率耦合器882、886的尺寸减小。
在另一方面,第一转发器802可以包括光功率发射器,并且第二转发器804可以包括光功率接收器。在一个方面,光功率发射器可以将从第一转发器802的电源接收的DC或AC功率的一部分转换成光能。光能可以从第一转发器802的光功率发射器传输通过透明或基本透明的结构元件806(诸如窗户),并由第二转发器804的光功率接收器接收。当结构元件806具有70%或更多的可见光透射率时,它可以是基本透明的。光功率接收器可以将接收到的光能转换成DC或AC功率。来自光功率接收器的DC或AC功率可以为第二转发器804的电路供电。在一个实例中,光功率发射器可以向光功率接收器发射功率,以能够产生大约500mA的稳态电流、1000mA的峰值电流消耗以及大约5-7.5W的总功率,供第二转发器804的电路使用。
在一个方面,无线系统可以可选地包括一个或多个导电膜,用于设置在第一转发器802和第二转发器804之间。在一个方面,一个或多个导电膜可以是透明的或基本透明的膜。当导电膜具有70%或更高的可见光透射率时,导电膜可以是基本透明的。在一个实例中,透明导电膜可以是薄金属线膜。一个或多个导电膜的可见度可以相对低,使得个人可以容易地看透导电膜。在一个实例中,设置在第一和第二转发器802、804之间的导电膜可以放置在结构元件806的一侧或另一侧。在另一个实例中,设置在第一和第二转发器802、804之间的导电膜可以放置在结构元件806的两侧。在一个方面,一个或多个导电膜包括可以设置在功率耦合器882、886之间以及射频耦合天线856-862之间的开口,以允许RF通信信号和功率传输信号容易地耦合在第一转发器802和第二转发器784之间。然而,导电膜可以阻挡第一转发器802和第二转发器804之间的RF信号的其他传导路径,从而减少反馈。因此,导电膜可用于增加发射天线852、854之间、第一转发器802的耦合天线856、860和第二转发器804的发射天线854之间和/或第二转发器804的耦合天线858、862和第一转发器802的发射天线852之间的天线间隔离。在另一方面,一个或多个导电膜可以不包括开口,以增加在发射天线852、854之间、在第一转发器802的耦合天线856、860和第二转发器804的发射天线854之间和/或在第二转发器804的耦合天线858、862和第一转发器802的发射天线852之间的天线间隔离。
图9描绘了根据另一个示例的无线系统。在一个方面,无线系统包括第一转发器902、第一无线功率单元904、第二转发器906和第二无线功率单元908。无线系统可以可选地包括一个或多个导电膜910,用于设置在第一和第二无线功率单元904、906之间的结构元件912上。
在一个方面,第一转发器902可以包括一个或多个双向放大器(BDA)914、一个或多个RF耦合天线916以及一个或多个可选发射天线918。在一个方面,第二转发器906可以包括一个或多个双向放大器920、一个或多个RF耦合天线922以及一个或多个可选发射天线924。第一转发器902的一个或多个双向放大器914、一个或多个RF耦合天线916和一个或多个发射天线916,以及第二转发器906的一个或多个双向放大器920、一个或多个RF耦合天线922和一个或多个发射天线924可以如上文参考图2A-8所述起作用。
在一个方面,第一无线功率单元904可以通过一个或多个导电功率链路926耦合到第一转发器902,并且第二无线功率单元908可以通过一个或多个导电功率链路928耦合到第二转发器906。在一个实例中,导电功率链路926、928可以是被配置成将第一和第二无线功率单元904、908电耦合到相应的第一和第二转发器902、906的一根或多根电缆。在一个方面,第一无线功率单元904可以包括无线功率发射器(WPT)930和功率耦合器932。在一个方面,第二无线功率单元908可以包括无线功率接收器(WPR)934和电功率耦合器936。在一个方面,无线功率发射器930可以将从第一转发器902的电源接收的直流(DC)或交流(AC)功率的一部分转换成RF功率信号。RF功率信号可以从第一无线功率单元904的功率耦合器932传输通过结构元件912,并由第二无线功率单元908的功率耦合器936接收。无线功率接收器908可以将由功率耦合器936接收的RF功率信号转换成DC或AC电功率。来自无线功率接收器934的DC或AC电功率可以为第二转发器906供电。在一个实例中,无线功率发射器930可以向无线功率接收器934发射功率,以能够产生大约500mA的稳态电流、1000mA的峰值电流消耗以及大约5-7.5W的总功率,供第二转发器906的电路使用。
在另一方面,第一无线功率单元904可以包括光功率发射器,第二无线功率单元908可以包括光功率接收器。在一个方面,光功率发射器可以将从第一转发器902的电源接收的DC或AC功率的一部分转换成光能。光能可以从光功率发射器通过透明或基本透明的诸如窗户或挡风玻璃这样的结构元件912传输,并由光功率接收器接收。当结构元件912具有70%或更多的可见光透射率时,它可以是基本透明的。无线功率接收器可以将接收到的光能转换成DC或AC功率。来自光功率接收器的DC或AC功率可以为第二转发器906供电。在一个实例中,光功率发射器930可以向光功率接收器934发射功率,以能够产生大约500mA的稳态电流、1000mA的峰值电流消耗以及大约5-7.5W的总功率,供第二转发器906的电路使用。
在一个实例中,光功率发射器930可以将功率作为激光传输到光功率接收器934。激光可以在光功率发射器930中散焦,以防止激光损坏结构元件912或伤害个人。替代地或附加地,光功率发射器930可以最初发射相对低功率级的激光。作为安全机制,可以测量在光功率接收器934处接收的相对低功率激光,以确定光功率发射器930和光功率接收器934是否对准。如果确定光功率发射器930和光功率接收器934对准,则由光功率发射器930发射的激光的输出功率级可以增加到更高的功率级,以向第二转发器906供电。
在一个方面,通过一个或多个导电功率链路926耦合到第一转发器902的第一无线功率单元904和通过一个或多个导电功率链路928耦合到第二转发器906的第二无线功率单元908的组合有利地使得第一和第二无线功率单元904、908能够放置在适于在无线功率单元904、908之间传输电功率的结构元件912诸如窗户或挡风玻璃上。第一和第二转发器902、906又可以放置在适于在转发器902、906之间传输RF信号的不同的结构元件上或者转发器902、906的发射天线918、924的期望放置。单独的第一和第二无线功率单元904、908将通常具有减小的形状因数,当第一和第二无线功率单元904、908被放置在例如挡风玻璃上并且第一和第二转发器902、906被放置在主体面板上时,这可以有利地减小第一和第二无线功率单元904、908的可见障碍物。独立的第一和第二无线功率单元904、908也可以有利地与第一和第二转发器902、906分开销售,使得客户可以取决于例如特定客户的应用选择无线功率功能作为外围设备,并且还有利地随着特定客户的应用改变而随后添加。
图10描绘了根据另一示例的无线系统。在一个方面,无线系统包括第一转发器1005和第二转发器1010。在一个方面,第一转发器1005被配置为补偿设置在第一和第二转发器1005、1010之间的结构元件1015上的RF传输损耗。在另一方面,第二转发器1010被配置为补偿结构元件1015上的RF传输损耗。在又一方面,第一转发器1005被配置为补偿RF传输损耗的第一部分,并且第二转发器1010被配置为补偿结构元件1015上的RF传输损耗的第二部分。
在一个方面,第一转发器1005可以设置在结构外部,并且第二转发器1010可以设置在结构内部。在一个例子中,该结构可以是住宅或商业建筑。在一个实例中,结构元件1015可以是建筑物的墙壁、门或窗户。在另一种情况下,该结构可以是交通工具,诸如汽车、公共汽车、火车、卡车、船或休闲车(RV)。在一个方面,第一转发器耦合到结构外部的功率。在一个实例中,结构元件1015可以是交通工具的挡风玻璃或窗户。
在一个方面,第一转发器1005可以耦合到结构外部的功率,第二转发器1010可以耦合到结构内部的功率。在一个实例中,第一转发器1005可以插入外部电源插座1020,并且第二转发器1010可以插入该结构的内部电源插座1025。在另一个实例中,第一转发器1005可以有线连接到交通工具的电池,并且第二转发器1010可以插入交通工具内的电源插座。
在一个方面,第一转发器1005可以包括一个或多个双向放大器(BDA)1030、一个或多个RF耦合天线1035以及一个或多个可选发射天线1040。在一个方面,第二转发器1010可以包括一个或多个双向放大器1045、一个或多个RF耦合天线1050以及一个或多个可选发射天线1055。第一转发器1005的一个或多个双向放大器1030、一个或多个RF耦合天线1035和一个或多个发射天线1040,以及第二转发器1010的一个或多个双向放大器1045、一个或多个RF耦合天线1050和一个或多个发射天线1055可以如上文参考图2A-8所述的那样起作用。
无线系统可以可选地包括一个或多个导电膜,用于布置在第一转发器1005和第二转发器1010之间的结构元件1015上。在一怀柔方面,一个或多个导电膜可以是透明的或基本透明的膜。当导电膜具有70%或更高的可见光透射率时,导电膜可以是基本透明的。在一个实例中,透明导电膜可以是薄金属线膜。一个或多个导电膜的可见度可以相对低,使得个人可以容易地看透导电膜。在一个实例中,设置在第一转发器1005和第二转发器1010之间的导电膜可以放置在结构元件1015的一侧或另一侧。在另一个实例中,设置在第一和第二转发器1005、1010之间的导电膜可以放置在结构元件1015的两侧。在一个方面,一个或多个导电膜包括可以设置在RF耦合天线1035、1050之间的开口,以允许RF通信信号容易地耦合在第一和第二转发器1005、1010之间。然而,导电膜可以阻挡第一转发器1005和第二转发器1010之间的RF信号的其他传导路径,从而减少反馈。因此,导电膜可用于增加发射天线1040、1055之间、第一转发器1005的耦合天线1035和第二转发器1010的发射天线1055之间和/或第二转发器1010的耦合天线1050和第一转发器1005的发射天线1040之间的天线间隔离。在另一方面,一个或多个导电膜可以不包括开口,以增加发射天线1040、1055之间、第一转发器1005的耦合天线1035和第二转发器1010的发射天线1055之间和/或第二转发器1010的耦合天线1050和第一转发器1010的发射天线1040之间的天线间隔离。
图11描绘了根据另一示例的无线系统。在一个方面,无线系统包括第一转发器1105和第二转发器1110。在一个方面,第一转发器1105被配置为补偿设置在第一转发器1105和第二转发器1110之间的结构元件1115上的RF传输损耗。在另一方面,第二转发器1110被配置为补偿跨结构元件1115的RF传输损耗。在又一方面,第一转发器1105被配置为补偿RF传输损耗的第一部分,并且第二转发器1110被配置为补偿结构元件1115上的RF传输损耗的第二部分。
在一个方面,第一转发器1105可以设置在结构外部,并且第二转发器1110可以设置在结构内部。在一个实例中,该结构可以是住宅或商业建筑。在一个实例中,结构元件1115可以是建筑物的墙壁、门或窗户。在另一个实例中,该结构可以是交通工具,诸如汽车、公共汽车、火车、卡车、船或休闲车(RV)。在一个实例中,结构元件1115可以是交通工具的挡风玻璃或窗户。
在一个方面,第一转发器1105可以由太阳能面板供电,并且第二转发器1110可以耦合到结构内部的功率。在一个实例中,第一转发器1105可以布线到结构外部的太阳能面板1120,并且第二转发器1110可以插入该结构的内部电源插座1125。在另一个实例中,第一转发器1105可以连接到安装在交通工具上的太阳能面板,并且第二转发器1110可以插入交通工具内的电源插座。
在一个方面,第一转发器1105可以包括一个或多个双向放大器(BDA)1130、一个或多个RF耦合天线1135以及一个或多个可选发射天线1140。在一个方面,第二转发器1110可以包括一个或多个双向放大器1145、一个或多个RF耦合天线1150以及一个或多个可选发射天线1155。第一转发器1105的一个或多个双向放大器1130、一个或多个RF耦合天线1135和一个或多个发射天线1140,以及第二转发器1110的一个或多个双向放大器1145、一个或多个RF耦合天线1150和一个或多个发射天线1155可以如上文参考图2A-8所述的那样工作。
无线系统可以可选地包括一个或多个导电膜,用于设置在第一转发器1105和第二转发器1110之间的结构元件1115上。一方面,一个或多个导电膜可以是透明的或基本透明的膜。当导电膜具有70%或更高的可见光透射率时,导电膜可以是基本透明的。在一个实例中,透明导电膜可以是薄金属线膜。一个或多个导电膜的可见度可以相对低,使得个人可以容易地看透导电膜。在一个实例中,设置在第一转发器1105和第二转发器1110之间的导电膜可以放置在结构元件1115的一侧或另一侧。在另一个实例中,设置在第一和第二转发器1105、1110之间的导电膜可以放置在结构元件1115的两侧。在一个方面,一个或多个导电膜包括可以设置在RF耦合天线1135、1150之间的开口,以允许RF通信信号容易地耦合在第一和第二转发器1105、1110之间。然而,导电膜可以阻挡第一转发器1105和第二转发器1110之间的RF信号的其他传导路径,从而减少反馈。因此,导电膜可用于增加在发射天线1140、1155之间、在第一转发器1105的耦合天线1135和第二转发器1110的发射天线1155之间和/或在第二转发器1110的耦合天线1150和第一转发器1105的发射天线1140之间的天线间隔离。在另一方面,一个或多个导电膜可以不包括开口,以增加发射天线1140、1155之间、第一转发器1105的耦合天线1135和第二转发器1110的发射天线1155之间和/或第二转发器1110的耦合天线1150和第一转发器1105的发射天线1140之间的天线间隔离。
图12描绘了根据另一示例的无线系统。在一个方面,无线系统包括第一转发器1202和第二转发器1204。在一个方面,第一转发器1202可以包括光功率发射器(OPT)1206、一个或多个双向放大器(BDA)1208、一个或多个RF-光转换器(ROC)1210、一个或多个光信号收发信机1212以及一个或多个可选发射天线1214。在一个方面,第二转发器1204可以包括光功率接收器(OPR)1216、一个或多个双向放大器(BDA)1218、一个或多个RF-光转换器(ROC)1220、一个或多个光信号收发信机1222以及一个或多个可选发射天线1224。第一和第二转发器1202和1204可以围绕结构元件1226设置。第一转发器1202的一个或多个双向放大器1208和第二转发器1204的一个或多个双向放大器1218可以如上面参考图2所描述的那样起作用。
在一个方面,一个或多个RF-光学转换器(ROC)1210可以耦合在第一转发器1202的一个或多个双向放大器(BDA)1208和一个或多个光信号收发信机1212之间。RF-光转换器(ROC)1210可以将来自一个或多个双向放大器(BDA)1208的一个或多个RF通信信号转换成用于一个或多个光信号收发信机1212的一个或多个光通信信号。RF-光转换器(ROC)1210还可以将来自一个或多个光收发信机1212的一个或多个光通信信号转换成用于一个或多个双向放大器(BDA)1208的一个或多个RF通信信号。类似地,一个或多个RF-光转换器(ROC)1220可以耦合在第二转发器1204的一个或多个双向放大器(BDA)1218和一个或多个光信号收发信机1222之间。RF-光转换器(ROC)1220可以将来自一个或多个双向放大器(BDA)1218的一个或多个RF通信信号转换成用于一个或多个光信号收发信机1222的一个或多个光通信信号。RF-光转换器(ROC)1220还可以将来自一个或多个光收发信机1222的一个或多个光通信信号转换成用于一个或多个双向放大器(BDA)1218的一个或多个RF通信信号。
在一个方面,诸如窗户、挡风玻璃或类似透明元件的结构元件1226可以明显降低诸如上行链路和下行链路3GPP LTE信号的RF通信信号的信号强度。因此,RF-光学转换器(ROC)1210、1220可以将RF信号上变频为光信号,并将光信号下变频为射频信号。然后,光信号可以通过一个或多个透明或基本透明的结构元件1226容易地在光收发信机1212、1222之间传输。当结构元件1226具有70%或更多的可见光透射率时,它可以是基本透明的。术语光信号不是限制性的。在一个示例中,如这里所使用的,光信号可以包括微波频率、毫米波频率、太赫兹频率或光频率。典型地,当通过玻璃传输时,选择相对于在设备110和基站120塔(见图1)之间通信的RF通信信号的损耗而言,通过玻璃的损耗较低的射频。
在一个方面,光功率发射器1206可以将从第一转发器1202的电源接收的DC或交流功率的一部分转换成光能。光能可以从第一转发器1202的光功率发射器1206通过透明或基本透明的诸如窗户这样的结构元件1226传输,并由第二转发器1204的光功率接收器1216接收。当结构元件1226具有70%或更多的可见光透射率时,它可以是基本透明的。无线功率接收器1216可以将接收到的光能转换成DC或AC功率。来自光功率接收器12116的DC或AC功率可以根据需要为第二转发器1204的双向放大器1218、RF-光转换器1220或任何其他电路供电。
图13描述了根据另一示例的转发器系统。在一个方面,系统包括转发器1302、天线1304和扁平电缆1306。转发器1302和天线1304适于围绕诸如窗户、门或类似元件这样的结构元件1308彼此相对设置。当转发器1302和天线1304安装在结构元件的任一侧时,它们构成一个紧密包含的系统。或者,转发器1302和天线1304可以不围绕结构元件1308彼此相对设置。在一个实例中,转发器1302可以是适于放置在结构内的内部转发器,并且天线1304可以适于放置在附接于窗户、墙壁或类似物的结构外部。在一个方面,天线可以是无源天线。或者,可以使用具有放大器或其他有源部件的天线。
在一个方面,转发器可以包括一个或多个双向放大器(BDA)1310,以及一个或多个可选发射天线1312。一个或多个发射天线1312可以集成到转发器1302,或者可以与第一转发器1302分离,但是可选地通过一个或多个有线通信链路(例如同轴电缆)可移除地耦合到双向放大器1310(例如远程外部发射天线)。一个或多个双向放大器1310可以如上面参考图2所述的那样工作。在一个方面,无源天线1304可以包括天线、安装结构和连接器。安装结构可以适于附接到结构元件1302。连接器可以适于将天线耦合到扁平电缆1306。无源天线可以是适用于诸如建筑物的固定结构的定向天线,或者适用于诸如交通工具的移动结构的全向天线。
在一个方面,扁平电缆1306可以将转发器1302耦合到无源天线1304。在一个方面,扁平电缆可以包括主体,该主体具有用于将转发器1302耦合到主体的第一端的第一耦合器和用于将无源天线1304耦合到主体的第二端的第二耦合器。在一个方面,主体可以包括近似正方形或矩形的横截面形状。主体可以包括足够宽度和尺寸的带状线,使得基本带状线电磁场原理适用于主体。主体可以使用印刷电路板的材料形成。特别地,主体可以使用用于柔性印刷电路板的材料形成。或者,诸如Kapton这样的聚酰亚胺膜可以用于形成主体的选定层。在一些实施方式中,主体可以使用这样的材料构造,使得主体的总体几何形状不会随着对主体施加垂直力而显著改变。
在一个方面,扁平电缆1306包括第一接地层、第二接地层、电介质材料和带状线。第一接地层和第二接地层可以是扁平电缆1306两侧的外表面,使得电介质材料和带状线位于第一和第二接地层之间。
在一个方面,接地层可以是基本平坦的。电介质材料也可以由层形成。例如,第一电介质层可以位于带状线下方。第二电介质层可以位于带状线上方。每个电介质层可以是基本平坦的,并且平行于接地层定位。带状线可以平行于接地层和电介质材料层。顶部接地层可以是基本平坦的,并且平行于电介质层、带状线和接地层。顶部接地层、电介质层、带状线和底部接地层可以形成包括扁平电缆1306的垂直夹层。
在一个方面,接地层可以由固体导体组成。可选地,接地层可以被配置为编织线或丝线网,由多根较细的线组成以形成接地层。第一接地层可以具有相似或不同的厚度。在一些实施方式中,每个厚度可以在10微米(μm)和100μm之间的范围内。编织线或丝线网中每根单股线的厚度可以小于实心导体的厚度。相对于较厚的实心导体接地层,由于形成编织线或丝线的较薄导体可以以较短的弯曲半径弯曲,而不会显著改变扁平电缆1306的阻抗或其他射频特性,所以每股的减小的厚度可以允许扁平电缆1306具有较短的弯曲半径,而不会损坏或扭结接地层。编织线或丝线网的类型可以取决于信号在扁平电缆1306上传播的频率。编织线或丝线网可以被配置成具有明显小于信号波长的通孔。例如,小于电缆上传播的信号波长的1/2、1/4、1/8或1/16th。
第一接地层可以由实心柔性导体形成。替代地或附加地,第一接地层可以由阴影的(hatched)、绞合的(stranded)或其他类型的柔性导体形成。在第一接地层中使用的导体类型可以是铜、Kapton、金、银或铝以及其他类型的导体。第二接地层可以用类似的材料以类似于第一接地层的方式形成,或者第二接地层可以不同于第一接地层。
在一个方面,带状线可以被配置成大致位于第一和第二接地层之间的中心,并且大致位于第一和第二接地层的侧边缘之间的中心。替代地或附加地,带状线可以被配置成偏离第一和第二接地层之间的中心和/或偏离第一和第二接地层的侧边缘之间的中心。带状线可以包括导电材料,并且可以被配置为通过扁平电缆1306传送信号。例如,导电材料可以是铜、Kapton、银、金或铝以及其他类型的导电材料。在一个示例实施方式中,可以使用导电带,诸如1170、1181、1182、1183、1190、1194或1245。
在一个方面,带状线可以具有厚度和宽度。在一些实施方式中,宽度可以是厚度的至少两倍。在一些实施方式中,宽度可以是使得可以应用带状线电磁场理论来理解对穿过带状线的信号的电磁效应。在一些实施方式中,厚度可以在35和150μm之间。
在一个方面,可以设计带状线的尺寸,并且可以选择用于带状线的导电材料,使得带状线提供特定的阻抗,诸如50或75欧姆。在这些和其他实施例中,可以基于扁平电缆1306可以被配置为在其中操作的系统来选择特定阻抗,并且可以设计带状线的尺寸和选择导电材料。例如,带状线的阻抗可以被设计成基本上匹配扁平电缆1306被配置为在其中工作的系统的阻抗。
在一个方面,带状线可以被配置成载送直流(DC)信号和交流(AC)信号。DC信号可用于供电。AC信号可以用来载送信息。在一个方面,DC信号和/或AC信号可用于为有源天线供电,诸如具有放大器或其他类型的受电有源部件的天线。
在一个方面,带状线可以由单个导体形成。单个导体可以是电线。或者,带状线可以印刷在表面上,诸如电介质层的表面。
在一个方面,电介质材料可以围绕带状线,以使带状线与第一和第二接地层绝缘。在这些和其他实施方式中,电介质材料可以接触第一和第二接地层,并且可以在第一和第二接地层的侧边缘之间延伸。电介质可以由任何电介质材料或电介质材料的组合形成,包括硅、氧化硅、Kapton和聚合物以及其他电介质。电介质材料可以包括第一和第二接地层之间的厚度。在一些实施方式中,多层电介质材料可以垂直堆叠以提供期望的阻抗,诸如50欧姆或75欧姆或另一期望的阻抗。每个电介质层的厚度可以在150和1500μm之间。在一些实施方式中,厚度可以被配置成使得带状线与第一和第二接地层中的任一个之间的最小距离大于或小于带状线的厚度。
在一个方面,扁平电缆1306的厚度可以在190μm和3000μm之间的范围。扁平电缆1306也可以被配置为柔性的。在这些和其他实施方式中,第一接地层、第二接地层、电介质材料、带状线中的每一个可以由材料形成,并且以特定的形状和方式形成,使得第一接地层、第二接地层4、电介质材料、带状线中的每一个可以具有在允许普通人在不用任何工具的情况下用手弯曲扁平电缆1306刚度范围内的刚度。此外,第一接地层、第二接地层、电介质材料和带状线的组合和布置可以使得扁平电缆1306的刚度在允许普通人在不用任何工具的情况下用手弯曲扁平电缆1306的刚度范围内。在一个示例中,扁平电缆1306可以被配置成具有10mm或更小的弯曲半径。
在一个方面中,扁平电缆1306可以使用粘合材料来组装,以连接第一接地层、第二接地层、电介质材料和带状线。可以基于用于形成各种材料的成分来选择粘合剂。粘合剂可以被选择为具有良好的射频特性,以最小化扁平电缆1306内的射频损耗。
在一个方面,扁平电缆1306的厚度和柔性可以允许扁平电缆1306放置在窗户和窗扇之间,使得当窗户关闭时,窗户正确关闭的能力有最小的密封间隙或最小的变化。电缆可以被配置成使得当电缆被放置在窗户和窗扇之间时,施加到电缆主体的垂直力和弯曲不会显著改变电缆主体的几何形状。当施加力和发生弯曲时,将主体几何形状的变化最小化使得扁平电缆1306能够具有基本相同的阻抗和射频特性。
在一个方面,如果所选层的尺寸发生变化,诸如电介质材料的尺寸相对于带状线的尺寸发生变化,那么可能造成扁平电缆1306中阻抗的变化,这可能导致显著的阻抗损失。当同轴电缆封闭在窗户或其他类型的外壳中时,典型的圆形同轴电缆的电介质层可能被挤压(即相对于中心导体的减小的宽度),从而导致同轴电缆的阻抗的显著变化。基本扁平的电缆1306可以被封闭在窗户中,而主体的几何形状变化最小,从而当窗户围绕扁平电缆1306关闭、锁定和/或密封时,减少阻抗的任何变化。
例如,在一些实施方式中,对于扁平电缆,诸如扁平电缆1306,可以发生插入损耗的变化,通过将电缆放置在两个表面之间,诸如窗户和窗扇之间,在窗户关闭或密封或锁定的情况下,扁平电缆被压缩和/或弯曲。插入损耗可以在扁平电缆所需的频率下测量。在一些示例中,可以在600兆赫(MHz)至2700MHz的带宽上测量插入损耗。在其他实施方式中,插入损耗可以在500MHz至4000MHz下测量。在一个例子中,插入损耗和回波损耗可以在选定带宽上在2000兆赫的中心频率下测量。
当扁平电缆1306被放置在两个表面之间时,由于弯曲或压缩,相对于当电缆没有被两个表面压缩或弯曲时扁平电缆1306的插入损耗,扁平电缆1306的插入损耗的变化可以从小于0.1dB到1dB。
由于弯曲和压缩引起的阻抗或其他射频特性的变化也可以通过回波损耗的变化来测量。当电缆未被压缩或弯曲时,扁平电缆1306可能具有大于10dB的回波损耗。当电缆在诸如窗户和窗扇这样的表面之间被压缩或弯曲时,回波损耗可能从小于0.1dB降低到2db。
图14描述了根据另一个例子的转发器系统。在一个方面,系统包括第一转发器1402、第二转发器1404和电缆或连接器1406。第一和第二转发器1402、1404适于布置在诸如窗户、门或类似元件这样的结构元件1408周围。第一转发器1402也可以插入该结构的电输出端,以给第一和第二转发器1402、1404供电。
在一个方面,第一转发器1402可以包括一个或多个双向放大器(BDA)1410,以及一个或多个可选发射天线1412。一个或多个发射天线1412可以集成到第一转发器1402,或者可以与第一转发器1402分离,但是可选地通过一个或多个有线通信链路(例如同轴电缆)可移除地耦合到双向放大器1410(例如远程外部发射天线)。一个或多个双向放大器1410可以如上面参考图2所述的那样工作。类似地,第二转发器1404可以包括一个或多个双向放大器(BDA)1414,以及一个或多个可选的发射天线1416。一个或多个发射天线1416可以集成到第二转发器1404,或者可以与第二转发器1404分离,但是可选地通过一个或多个有线通信链路(例如同轴电缆)而可移除地耦合到双向放大器1414(例如远程外部发射天线)。一个或多个双向放大器1414可以如上面参考图2所述的那样工作。第一和第二转发器1402、1404的发射天线1412、1416可以是适用于诸如建筑物的固定结构的定向天线,或者是用于诸如交通工具的移动结构的全向天线。
在一个方面,电缆或连接器1406可以通过结构元件1408中的开口1418耦合第一和第二转发器1402、1404。在一个实例中,开口1418可以是预制在诸如窗户的结构元件1408中的孔。在另一个实例中,开口1418可以是在安装第一和第二转发器1402、1404期间在诸如窗户的结构元件1408中钻出的孔。在一个实例中,电缆或连接器1406穿过的开口1418可以位于第一和第二转发器1402、1404附近。在另一实例中,开口1418可以直接位于第一和第二转发器1402、1404之间,使得电缆或连接器1406直接位于第一和第二转发器1402、1404之间。因此,转发器系统与诸如窗户的结构元件1408集成。
在一个方面,一个或多个导电膜1420可以设置在第一转发器1402和第二转发器1404之间,以改善发射天线端口之间的隔离。可选地,施加到结构元件1408上的一个或多个热涂层或光学涂层,诸如窗户釉料(window glazing),可以提供发射天线端口之间改善的隔离。
图15描述了根据另一示例的转发器系统。在一个方面,系统包括转发器1502、天线或无源再辐射系统1504以及电缆或连接器1506。转发器1502和天线1504适于布置在诸如窗户、门或类似元件这样的结构元件1508周围。转发器1502也可以插入结构的电输出端。
在一个实例中,转发器1502可以是适于放置在结构内的内部转发器,并且天线或无源再辐射系统1504可以适于放置在附接于窗户、墙壁或类似物的结构外部。在一个方面,转发器1502可以包括一个或多个双向放大器(BDA)1510,以及一个或多个可选的发射天线1512。一个或多个发射天线1412可以集成到转发器1402,或者可以与转发器1402分离,但是可选地通过一个或多个有线通信链路(例如同轴电缆)可移除地耦合到双向放大器1410(例如远程外部发射天线)。一个或多个双向放大器1510可以如上面参考图2所述的那样工作。
在一个方面,电缆或连接器1506可以通过结构元件1508中的开口1514将转发器1502耦合到天线或无源再辐射系统1504。在一个实例中,开口1514可以是预制在诸如窗户的结构元件1508中的孔。在另一种情况下,开口1514可以是在转发器1502和天线或无源再辐射系统1504的安装过程中在诸如窗户的结构元件1508中钻出的孔。在一个实例中,电缆或连接器1506穿过的开口1514可以位于转发器1502和天线或无源再辐射系统1504附近。在另一实例中,开口1514可以直接位于转发器1402天线或无源再辐射系统1504之间,使得电缆或连接器1506直接位于转发器1402天线或无源再辐射系统1504之间。因此,转发器系统与诸如窗户的结构元件1508集成。
在一个方面,一个或多个导电膜1516可以设置在转发器1502和天线或无源再辐射系统1504之间,以改善发射天线之间的隔离。可选地,施加到结构元件1508的一个或多个热涂层或光学涂层,诸如窗户釉料,可以提供发射天线之间的改善的隔离。
实施例
以下示例涉及具体的技术实施方式,并指出在实现这些实施方式中可以使用或以其他方式组合的具体特征、元件或动作。
实施例1包括一种系统,包括:第一转发器,第一转发器包括第一无线功率单元,被配置为无线传输从电源接收的直流(DC)或交流(AC)电功率的一部分;以及第一双向放大器,被配置为放大一个或多个RF通信信号,其中第一双向放大器由电源供电;以及第二转发器,第二转发器包括第二无线功率单元,配置成接收无线功率,并将无线功率转换成DC或AC电功率;以及第二双向放大器,配置成放大一个或多个RF通信信号,其中第二双向放大器由来自第二无线功率单元的DC或AC电功率供电。
实施例2包括实施例1的系统,其中,第一无线功率单元包括:无线功率发射器,被配置为将从电源接收的DC或AC电功率的一部分转换成RF功率信号;以及第一功率耦合器,耦合到无线功率发射器,被配置为发射RF功率信号;第二无线功率单元包括:第二功率耦合器,被配置为接收RF功率信号;以及耦合到第二功率耦合器的无线功率接收器,被配置为将接收到的RF功率信号转换成DC或AC电功率。
实施例3包括实施例2的系统,其中,第一功率耦合器包括感应线圈;并且第二功率耦合器包括感应线圈。
实施例4包括实施例2的系统,其中,第一功率耦合器包括电容电极;并且第二功率耦合器包括电容电极。
实施例5包括实施例1的系统,其中,第一无线功率单元包括光功率发射器,该光功率发射器被配置为将从电源接收的DC或AC电功率的一部分转换成光信号并发射该光信号;并且第二无线功率单元包括光功率接收器,该光功率接收器被配置成接收光信号并将光信号转换成DC或AC电功率。
实施例6包括实施例1的系统,进一步包括:第一转发器,所述第一转发器进一步包括耦合到第一双向放大器的第一RF耦合天线;第二转发器,所述第二转发器进一步包括耦合到第二双向放大器的第二RF耦合天线。
实施例7包括实施例6的系统,进一步包括:被配置为设置在第一转发器和第二转发器之间的导电膜。
实施例8包括实施例6的系统,进一步包括:导电膜,包括一个或多个开口,所述开口被配置为设置在第一转发器的第一RF耦合天线和第二转发器的第二RF耦合天线之间以及第一无线功率单元和第二无线功率单元之间。
实施例9包括实施例7或8的系统,其中导电膜是透明的。
实施例10包括实施例7或8的系统,其中导电膜包括薄金属线膜。
实施例11包括实施例1的系统,还包括:第三转发器,通过有线通信链路通信耦合到第一转发器。
实施例12包括实施例1的系统,进一步包括:第一转发器,第一转发器进一步包括耦合到第一双向放大器的发射端口的第一发射天线;第二转发器,第二转发器进一步包括耦合到第二双向放大器的发射端口的第二发射天线。
实施例13包括实施例1的系统,其中,第一发射天线是定向天线;并且第二发射天线是定向天线。
实施例14包括实施例1的系统,其中,第一发射天线是全向天线;并且第二发射天线是定向天线。
实施例15包括实施例1的系统,其中,第一转发器包括第一单输入单输出(SISO)转发器;第二转发器包括第二SISO转发器。
实施例16包括实施例1的系统,其中第一双向放大器被配置为补偿设置在第一和第二转发器之间的结构元件上的RF传输损耗。
实施例17包括实施例1的系统,其中第二双向放大器被配置为补偿设置在第一和第二转发器之间的结构元件上的RF传输损耗。
实施例18包括一种系统,包括:第一转发器,第一转发器包括被配置为将从电源接收的直流(DC)或交流(AC)电功率的一部分转换成RF功率信号的无线功率发射器;第一功率耦合器,耦合到无线功率发射器,被配置为发射RF功率信号;第一RF耦合天线;第一双向放大器,耦合到所述第一RF耦合天线,并被配置为放大一个或多个RF通信信号,其中所述第一双向放大器由所述电源供电;以及第二转发器,第二转发器包括第二功率耦合器,被配置为接收RF功率信号;无线功率接收器,被配置为将接收到的RF功率信号转换成DC或AC电功率;第二RF耦合天线;以及第二双向放大器,耦合到第二RF耦合天线,并被配置为放大一个或多个RF通信信号,其中第二双向放大器由来自无线功率接收器的DC或AC电功率供电。
实施例19包括实施例18的系统,其中,第一功率耦合器包括感应线圈;并且第二功率耦合器包括感应线圈。
实施例20包括实施例18的系统,其中,第一功率耦合器包括电容电极;并且第二功率耦合器包括电容电极。
实施例21包括实施例18的系统,进一步包括:导电膜,导电膜包括一个或多个开口,被配置为设置在第一转发器的第一RF耦合天线和第二转发器的第二RF耦合天线之间,以及第一功率耦合器和第二功率耦合器之间。
实施例22包括实施例18的系统,进一步包括:耦合到第一双向放大器的第一发射天线,其中第一发射天线是内部集成到第一转发器的定向天线;以及耦合到第二双向放大器的第二发射天线,其中第二发射天线是外部集成到第一转发器的全向天线。
实施例23包括一种系统,包括:第一转发器,第一转发器包括:光功率发射器,被配置成将从电源接收的直流(DC)或交流(AC)电功率的一部分转换成光信号并发射该光信号;第一RF耦合天线;以及第一双向放大器,耦合到第一RF耦合天线,并被配置为放大一个或多个RF通信信号,其中第一双向放大器由电源供电;以及第二转发器,第二转发器包括光功率接收器,被配置为接收光信号,并将光信号转换成DC或AC电功率;第二射频耦合天线;以及第二双向放大器,耦合到第二RF耦合天线,并被配置为放大一个或多个RF通信信号,其中第二双向放大器由来自第二无线功率单元的DC或AC电功率供电。
实施例24包括实施例23的系统,进一步包括:一个或多个处理器和存储器,被配置为:配置光功率发射器以预定的低功率级初始发射;确定光功率接收器是否与光功率发射器对准以接收光信号;如果确定光功率接收器与光功率发射器对准以接收光信号,则配置光功率发射器以预定的高功率级发射。
实施例25包括实施例23的系统,进一步包括:导电膜,导电膜包括一个或多个开口,被配置为设置在第一转发器的第一RF耦合天线和第二转发器的第二RF耦合天线之间,以及光功率发射器和光功率接收器之间。
实施例26包括实施例23的系统,进一步包括:耦合到第一双向放大器的第一发射天线,其中第一发射天线是内部集成到第一转发器的定向天线;以及耦合到第二双向放大器的第二发射天线,其中第二发射天线是外部集成到第一转发器的全向天线。
实施例27包括一种系统,包括:第一无线功率单元,被配置为将从电源接收的直流(DC)或交流(AC)电功率的一部分转换成无线功率,并无线传输该无线功率;第一转发器,包括第一双向放大器,被配置为放大一个或多个RF通信信号,其中第一双向放大器由电源供电;第二无线功率单元,被配置为接收无线功率,并将无线功率转换成DC或AC电功率;以及第二转发器,包括第二双向放大器,被配置为放大一个或多个RF通信信号,其中第二双向放大器由来自第二无线功率单元的DC或AC电功率供电。
实施例28包括实施例27的系统,其中,第一无线功率单元包括:无线功率发射器,被配置为将从电源接收的DC或AC电功率的一部分转换成RF功率信号;以及第一功率耦合器,耦合到无线功率发射器,被配置为发射RF功率信号;第二无线功率单元包括:第二功率耦合器,被配置为接收RF功率信号;以及无线功率接收器,耦合到第二功率耦合器,被配置为将接收到的RF功率信号转换成DC或AC电功率。
实施例29包括实施例27的系统,其中,第一无线功率单元包括光功率发射器,该光功率发射器被配置为将从电源接收的DC或AC电功率的一部分转换成光信号并发射该光信号;并且第二无线功率单元包括光功率接收器,该光功率接收器被配置成接收光信号并将光信号转换成DC或AC电功率。
实施例30包括一种系统,包括:第一转发器,设置在结构外部,并被配置为放大一个或多个RF通信信号,其中第一转发器耦合到结构外部的功率;以及第二转发器,设置在所述结构内部,并被配置为放大所述一个或多个RF通信信号,其中所述第二转发器被耦合到所述结构内部的功率。
实施例31包括实施例30的系统,其中第一转发器被配置为补偿设置在第一转发器和第二转发器之间的结构元件上的RF传输损耗。
实施例32包括实施例30的系统,其中第二转发器被配置为补偿设置在第一转发器和第二转发器之间的结构元件上的RF传输损耗。
实施例33包括实施例30的系统,进一步包括:导电膜,导电膜包括一个或多个开口,被配置为设置在第一转发器和第二转发器之间。
实施例34包括实施例33的系统,其中导电膜是透明的。
实施例35包括实施例33的系统,其中导电膜包括薄金属线膜。
实施例36包括一种系统,包括:第一转发器,设置在结构外部,并被配置为放大一个或多个RF通信信号,其中第一转发器由太阳能面板供电;以及第二转发器,设置在所述结构内部,并被配置为放大所述一个或多个RF通信信号,其中所述第二转发器由所述结构内部的源供电。
实施例37包括实施例36的系统,其中第一转发器被配置为补偿设置在第一转发器和第二转发器之间的结构元件上的射频传输损耗。
实施例38包括实施例36的系统,其中第二转发器被配置为补偿设置在第一转发器和第二转发器之间的结构元件上的射频传输损耗。
实施例39包括实施例36的系统,进一步包括:导电膜,所述导电膜包括一个或多个开口,所述开口被配置为设置在第一转发器和第二转发器之间。
实施例40包括实施例39的系统,其中导电膜是透明的。
实施例41包括实施例39的系统,其中导电膜包括薄金属线膜。
实施例42包括一种系统,包括:第一转发器,第一转发器包括:光功率发射器,该光功率发射器被配置成将从电源接收的直流(DC)或交流(AC)电功率的一部分转换成光信号并发射该光信号;第一光信号收发信机;第一双向放大器,被配置为放大一个或多个RF通信信号,其中第一双向放大器由电源供电;以及第一RF-光转换器,耦合在第一光信号收发信机和第一双向放大器之间,并且被配置为将来自第一双向放大器的一个或多个RF通信信号转换为用于第一光信号收发信机的一个或多个光通信信号;以及第二转发器,第二转发器包括:光功率接收器,被配置为接收光信号,并将光信号转换成DC或AC电功率;第二光信号收发信机;第二双向放大器,被配置为放大所述一个或多个RF通信信号,其中所述第二双向放大器由来自所述第二无线功率单元的DC或AC电功率供电;以及第二RF-光转换器,耦合在第二光信号收发信机和第二双向放大器之间,并且被配置为将来自第二光信号收发信机的一个或多个光通信信号转换为用于第二双向放大器的一个或多个RF通信信号。
实施例43包括实施例42的系统,其中;第一RF-光转换器还被配置成将来自第一光信号收发信机的一个或多个光通信信号转换成用于第一双向放大器的一个或多个RF通信信号;并且第二RF-光转换器还被配置成将来自第二双向放大器的一个或多个RF通信信号转换成用于第二光信号收发信机的一个或多个光通信信号。
实施例44包括实施例42的系统,进一步包括:耦合到第一双向放大器的第一发射天线,其中第一发射天线是内部集成到第一转发器的定向天线;以及耦合到第二双向放大器的第二发射天线,其中第二发射天线是外部集成到第一转发器的全向天线。
实施例45包括一种系统,包括:发射天线;转发器,包括双向放大器,耦合到发射天线,被配置为放大一个或多个RF通信信号;天线;以及耦合在双向放大器和天线之间的扁平电缆。
实施例46包括实施例45的系统,其中转发器和天线安装在结构元件的任一侧作为紧密包含的系统。
实施例47包括实施例45的系统,其中扁平电缆包括:第一接地层;第二接地层;位于第一接地层和第二接地层之间的带状线;以及电介质材料,位于第一接地层和第二接地层之间并围绕带状线,以使带状线与第一接地层和第二接地层绝缘。
实施例48包括实施例45的系统,其中发射天线包括集成到转发器的全向天线。
实施例49包括实施例45的系统,其中发射天线包括可移除地耦合到双向放大器的全向天线。
实施例50包括实施例45的系统,其中天线包括定向天线,被配置为附接到结构元件。
实施例51包括实施例45的系统,其中天线包括全向天线,被配置为附接到结构元件。
实施例52包括实施例45的系统,其中天线是无源天线。
实施例53包括实施例45的系统,其中天线是从扁平电缆接收功率的有源天线。
实施例54包括一种系统,包括:第一转发器;第二转发器;电缆或连接器,通过第一转发器和第二转发器所附接的结构元件中的开口耦合在第一转发器和第二转发器之间。
实施例55包括实施例54的系统,其中结构元件中的开口预制到结构元件中。
实施例56包括实施例54的系统,其中开口是当转发器和天线安装在结构元件上时制造到结构元件中的结构元件。
实施例57包括实施例54的系统,其中结构元件包括窗户,并且开口是在窗户中预制的孔。
实施例58包括实施例54的系统,其中结构元件包括窗户,并且开口是当转发器和天线安装在窗户上时在窗户中制造的孔。
实施例59包括实施例54的系统,进一步包括导电膜,被配置为设置在第一转发器和第二转发器之间。
实施例60包括一种系统,包括:发射天线;转发器,包括耦合到发射天线的双向放大器,被配置为放大一个或多个RF通信信号;天线;以及通过天线和转发器所附接的结构元件中的开口耦合在双向放大器和天线之间的电缆或连接器。
实施例61包括实施例60的系统,其中结构元件中的开口预制到结构元件中。
实施例62包括实施例60的系统,其中开口是当转发器和天线安装在结构元件上时制造到结构元件中的结构元件。
实施例63包括实施例60的系统,其中结构元件包括窗户,并且开口是在窗户中预制的孔。
实施例64包括实施例60的系统,其中结构元件包括窗户,并且开口是当转发器和天线安装在窗户上时在窗户中制造的孔。
实施例65包括实施例60的系统,进一步包括被配置为设置在第一转发器和第二转发器之间的导电膜。
实施例66包括一种系统,包括:第一转发器,第一转发器包括:第一无线功率单元,具有第一无线功率耦合器,被配置为无线传输从电源接收的直流(DC)或交流(AC)电功率的一部分;以及第一双向放大器,被配置为放大一个或多个RF通信信号,其中第一双向放大器由电源供电;第二转发器,第二转发器包括:第二无线功率单元,具有第二无线功率耦合器,被配置为接收无线功率,并且第二无线功率单元被配置为将无线功率转换为DC或AC电功率;以及第二双向放大器,被配置为放大一个或多个RF通信信号,其中第二双向放大器由来自第二无线功率单元的DC或AC电功率供电;结构元件,设置在第一转发器和第二转发器之间;以及导电材料,集成到被配置为设置在第一转发器和第二转发器之间的结构元件,其中该导电材料包括一个或多个开口,被配置为设置在第一无线功率耦合器和第二无线功率耦合器之间。
实施例67包括实施例66的系统,其中导电材料包括薄膜、釉料(glazing)或线网(wired mesh)中的一种或多种。
实施例68包括实施例66的系统,其中,第一无线功率单元包括:无线功率发射器,被配置为将从电源接收的DC或AC电功率的一部分转换成RF功率信号;以及第一功率耦合器,耦合到无线功率发射器,被配置为发射RF功率信号;第二无线功率单元包括:第二功率耦合器,被配置为接收RF功率信号;以及耦合到第二功率耦合器的无线功率接收器,被配置为将接收到的RF功率信号转换成DC或AC电功率。
实施例69包括实施例68的系统,其中,第一功率耦合器包括感应线圈或电容电极;并且第二功率耦合器包括感应线圈或电容电极。
实施例70包括实施例66的系统,进一步包括:第一功率耦合器和结构元件之间的第一屏蔽路径;和第二功率耦合器和结构元件之间的第二屏蔽路径。
实施例71包括实施例70的系统,其中第一屏蔽路径和第二屏蔽路径具有与设置在第一无线功率耦合器和第二无线功率耦合器之间的开口基本相似的形状,以在第一功率耦合器和第二功率耦合器之间形成通信路径。
实施例72包括权利要求66的系统,其中,第一无线功率单元包括光功率发射器,被配置为将从电源接收的DC或AC电功率的一部分转换成光信号并发射该光信号;并且第二无线功率单元包括光功率接收器,被配置成接收光信号并将光信号转换成DC或AC电功率。
实施例73包括实施例66的系统,进一步包括:第一转发器进一步包括耦合到第一双向放大器的第一射频耦合天线;第二转发器进一步包括耦合到第二双向放大器的第二射频耦合天线。
实施例74包括实施例73的系统,其中导电材料包括一个或多个开口,被配置为设置在第一射频耦合天线和第二射频耦合天线之间。
实施例75包括实施例74的系统,进一步包括:第一RF耦合天线和结构元件之间的第一屏蔽路径;以及在第二RF耦合天线和结构元件之间的第二屏蔽路径。
实施例76包括实施例75的系统,其中第一屏蔽路径和第二屏蔽路径具有与设置在第一RF耦合天线和第二RF耦合天线之间的开口基本相似的形状,以在第一RF耦合天线和第二RF耦合天线之间形成通信路径。
实施例77包括实施例66的系统,其中导电材料附接到设置在第一转发器和第二转发器之间的结构元件。
实施例78包括实施例66的系统,其中导电材料基本透明。
实施例79包括实施例66的系统,其中导电材料包括细金属线材料。
实施例80包括实施例66的系统,进一步包括:第一转发器进一步包括耦合到第一双向放大器的发射端口的第一发射天线;第二转发器进一步包括耦合到第二双向放大器的发射端口的第二发射天线。
实施例81包括实施例66的系统,其中,第一发射天线是定向天线;并且第二发射天线是定向天线。
实施例82包括实施例66的系统,其中,第一发射天线是全向天线;并且第二发射天线是定向天线。
实施例83包括实施例66的系统,其中,第一转发器包括第一单输入单输出(SISO)转发器;并且第二转发器包括第二SISO转发器。
实施例84包括实施例66的系统,其中第一双向放大器被配置为补偿设置在第一和第二转发器之间的结构元件上的RF传输损耗。
实施例85包括实施例66的系统,其中第二双向放大器被配置为补偿设置在第一和第二转发器之间的结构元件上的RF传输损耗。
实施例86包括一种系统,包括:第一转发器,第一转发器包括:光功率发射器,被配置成将从电源接收的直流(DC)或交流(AC)电功率的一部分转换成光信号并发射该光信号;第一RF耦合天线;以及第一双向放大器,耦合到第一RF耦合天线,并被配置为放大一个或多个RF通信信号,其中第一双向放大器由电源供电;以及第二转发器,第二转发器包括:光功率接收器,被配置为接收光信号,并将光信号转换成DC或AC电功率;第二RF耦合天线;以及第二双向放大器,耦合到第二RF耦合天线,并被配置为放大一个或多个RF通信信号,其中第二双向放大器由来自第二无线功率单元的DC或AC电功率供电。
实施例87包括实施例86的系统,进一步包括:导电材料,被配置为设置在第一转发器和第二无线转发器之间。
实施例88包括实施例86的系统,进一步包括:一个或多个处理器和存储器,被配置为:配置光功率发射器以预定的低功率级初始发射;确定光功率接收器是否与光功率发射器对准以接收光信号;如果确定光功率接收器与光功率发射器对准以接收光信号,则配置光功率发射器以预定的高功率级发射。
实施例89包括实施例86的系统,其中导电材料包括一个或多个开口,被配置为设置在第一转发器的第一RF耦合天线和第二转发器的第二RF耦合天线之间,以及光功率发射器和光功率接收器之间。
实施例90包括实施例86的系统,进一步包括:耦合到第一双向放大器的第一发射天线,其中第一发射天线是内部集成到第一转发器的定向天线;以及耦合到第二双向放大器的第二发射天线,其中第二发射天线是外部集成到第一转发器的全向天线。
实施例91包括一种系统,包括:第一无线中继(relay),包括第一发射天线;第一RF耦合天线;以及第一转发器,耦合到第一RF耦合天线并被配置为放大一个或多个RF通信信号;第二无线中继,包括第二发射天线、第二RF耦合天线;以及第二转发器,耦合到第二RF耦合天线并被配置为放大一个或多个RF通信信号;以及导电材料,被配置为设置在第一无线中继和第二无线中继之间。
实施例92包括实施例91的系统,其中导电材料集成到设置在第一无线中继和第二无线中继之间的结构元件。
实施例93包括实施例92的系统,其中结构元件中的开口预制到结构元件中。
实施例94包括实施例92的系统,其中当转发器和天线安装在结构元件上时,结构元件中的开口被制造到结构元件中。
实施例95包括实施例92的系统,其中结构元件包括窗户,并且开口是预制在窗户中的孔。
实施例96包括实施例92的系统,其中结构元件包括窗户,并且开口是当转发器和天线安装在窗户上时在窗户中制造的孔。
实施例97包括实施例91的系统,其中导电材料包括一个或多个开口,被配置为设置在第一无线中继的第一RF耦合天线和第二无线中继的第二RF耦合天线之间。
实施例98包括实施例91的系统,其中导电材料基本透明。
实施例99包括实施例91的系统,其中导电材料包括细金属线。
实施例100包括实施例91的系统,进一步包括:第一无线中继,进一步包括耦合到第一转发器的发射端口的第一发射天线;第二无线中继,进一步包括耦合到第二转发器的发射端口的第二发射天线。
实施例101包括实施例91的系统,其中,第一发射天线是定向天线;并且第二发射天线是定向天线。
实施例102包括实施例91的系统,其中,第一发射天线是全向天线;并且第二发射天线是定向天线。
实施例103包括实施例91的系统,其中,第一无线中继包括第一单输入单输出(SISO)转发器;并且第二无线中继包括第二SISO转发器。
实施例104包括实施例91的系统,其中第一转发器被配置为补偿设置在第一和第二无线中继之间的结构元件上的RF传输损耗。
实施例105包括实施例91的系统,其中第二转发器被配置为补偿设置在第一和第二无线中继之间的结构元件上的RF传输损耗。
本文所用的术语“电路”可以指执行一个或多个软件或固件程序的专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、电子电路、处理器(共享的、专用的或组的)、和/或存储器(共享的、专用的或组的)、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其他合适硬件部件,或者是它们的一部分或包括它们。在一些方面,电路可在一个或多个软件或固件模块中实现,或者与电路相关联的功能可以在一个或多个软件或固件模块中实现。在一些方面,电路可以包括逻辑,至少部分在硬件中可操作。
不同的技术或是其某些方面或部分可以采用包含在有形介质中的程序代码(即指令)的形式,作为示例,所述有形介质可以是软盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、硬盘驱动器、非暂时性计算机可读存储介质或是其他任何机器可读存储介质,其中在将程序代码载入机器(例如计算机)并由机器执行时,所述机器将会成为用于实践各种技术的装置。电路可以包括硬件、固件、程序代码、可执行代码、计算机指令和/或软件。非暂时性计算机可读存储介质可以是不包含信号的计算机可读存储介质。如果在可编程计算机上执行程序代码,那么计算设备可以包括处理器、处理器可读的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储部件)、至少一个输入设备以及至少一个输出设备。所述易失性和非易失性存储器和/或存储部件可以是随机存取存储器(RAM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、闪存驱动器、光学驱动器、磁硬盘驱动器、固态驱动器或其他用于存储电子数据的介质。低能量固定位置节点、无线设备和位置服务器还可以包括收发信机模块(即收发信机)、计数器模块(即计数器)、处理模块(即处理器)和/或时钟模块(即时钟)或定时器模块(即定时器)。可以实施或使用这里描述的各种技术的一个或多个程序可以使用应用程序编程接口(API)以及可重用控件等等。此类程序可以用高级编程语言或面向对象的编程语言来实施,以便与计算机系统进行通信。然而,如有需要,所述一个或多个程序也可以用汇编语言或机器语言实现。在任何情况下,该语言都可以是编译或解释语言,并且可以与硬件实施方式相结合。
这里使用的术语处理器可以包括通用处理器、专用处理器(例如VLSI、FPGA或其他类型的专用处理器)以及用于在收发信机中发送、接收和处理无线通信的基带处理器。
应该理解的是,本说明书中描述的很多功能单元都被标记成了模块,以便更具体地强调其实施独立性。例如,模块可以作为包含了定制的超大规模集成(VLSI)电路或门阵列、现成的半导体(例如逻辑芯片、晶体管或其他分立组件)的硬件电路来实施。模块也可以在可编程硬件设备中实现,例如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑或可编程逻辑设备等等。
模块还可以使用由各种类型的处理器执行的软件来实施。例如,所标识的可执行代码模块可以包括计算机指令的一个或多个物理或逻辑块,其中作为示例,所述块可被组织成对象、过程或函数。然而,所标识的模块的可执行代码不必在物理上被定位在一起,而是可以包含存储在不同位置的不同指令,其中当在逻辑上被结合在一起时,所述可执行代码将会构成所述模块并且实现所陈述的模块用途。
实际上,可执行代码模块可以是单个指令或众多指令,甚至可以分布在若干个不同的代码段上、不同的程序之间以及若干个存储器设备上。同样,在这里可以在模块内部标识和示出工作数据,并且该工作数据可以用任何适当的形式来体现,以及被组织在任何适当类型的数据结构内部。所述工作数据可以作为单个数据集合来收集,或者也可以分布在包括不同存储设备在内的不同位置,并且至少部分可以仅仅作为系统或网络上的电子信号而存在。所述模块可以是被动或主动的,其中包括可通过操作来执行期望功能的代理。
本说明书中引用的“示例”或“例示”是指结合该示例描述的特定特征、结构或特性被包含在了本发明的至少一个实施例中。因此,在本说明书中不同位置出现的短语“在示例中”或单词“例示”未必全都指代相同的实施方式。
为了方便起见,这里使用的多个项目、结构元件、组成元件和/或材料可以在一个公共列表中被呈现。然而,这些列表应该以将所述列表中的每一个成员单独标识成是独立和位移的成员的方式来解释。因此,在没有相反指示的情况下,此类列表中的任何单个成员不应仅仅基于其在一个公共群组中被呈现而被解释成是相同列表中的其他成员的实际等同物。此外,在这里可以参考本发明的不同实施例和示例以及针对其不同组件的替换方案。应该理解的是,这些实施例、示例以及替换方案不应被解释成是彼此的实际等同物,而是应被看作是关于本发明的单独和自主的表示。
此外,在一个或多个实施方式中,所描述的特征、结构或特性可以以任何适当的方式来组合。在以下描述中,提供了许多具体细节,诸如布局、距离、网络等等的示例,以提供关于本发明的实施方式的全面理解。然而,相关领域的技术人员将会认识到,本发明是可以在没有一个或多个具体细节的情况下或是可以使用其他方法、部件、布局等等来实施的。在其他实例中,没有详细示出或描述众所周知的结构、材料或操作,以免与本发明的方面相混淆。
虽然前面的示例在一个或多个特定应用中说明了本技术的原理,但是对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是,可以在不运用创造性能力的情况下,并且在不脱离本技术的原理和概念的情况下,对实现的形式、使用和细节进行许多修改。因此,除了通过如下阐述的权利要求来进行限制之外,本发明是不受限制的。
Claims (40)
1.一种系统,包括:
第一转发器,包括:
第一无线功率单元,具有第一无线功率耦合器,该第一无线功率耦合器被配置为无线传输从电源接收的直流(DC)或交流(AC)电功率的一部分;和
第一双向放大器,配置为放大一个或多个RF通信信号,其中所述第一双向放大器由所述电源供电;第二转发器,包括:
第二无线功率单元,具有被配置成接收无线功率的第二无线功率耦合器,并且所述第二无线功率单元被配置为将所述无线功率转换成DC或AC电功率,和
第二双向放大器,配置为放大所述一个或多个RF通信信号,其中所述第二双向放大器由来自所述第二无线功率单元的所述DC或AC电功率供电;结构元件,设置在所述第一转发器和所述第二转发器之间;和
导电材料,集成到所述结构元件且配置为设置在所述第一转发器和所述第二转发器之间,其中所述导电材料包括一个或多个开口,所述一个或多个开口被配置为设置在所述第一无线功率耦合器和所述第二无线功率耦合器之间。
2.如权利要求1所述的系统,其中所述导电材料包括薄膜、釉料或线网中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的系统,其中,
所述第一无线功率单元包括:
无线功率发射器,配置为将从所述电源接收的DC或AC电功率的所述部分转换成RF电功率信号;和
所述第一功率耦合器,耦合到所述无线功率发射器,配置为发射所述RF功率信号;所述第二无线功率单元包括:
所述第二功率耦合器,配置为接收所述RF功率信号;和
无线功率接收器,耦合到所述第二功率耦合器,配置为将接收的RF功率信号转换成所述DC或AC电功率。
4.如权利要求3所述的系统,其中,
所述第一功率耦合器包括感应线圈或电容电极;和
所述第二功率耦合器包括感应线圈或电容电极。
5.如权利要求1所述的系统,所述系统进一步包括:
所述第一功率耦合器和所述结构元件之间的第一屏蔽路径;和
所述第二功率耦合器和所述结构元件之间的第二屏蔽路径。
6.如权利要求5所述的系统,其中所述第一屏蔽路径和所述第二屏蔽路径具有与设置在所述第一无线功率耦合器和所述第二无线功率耦合器之间的开口基本相似的形状,以在所述第一功率耦合器和所述第二功率耦合器之间形成通信路径。
7.如权利要求1所述的系统,其中,
第一无线功率单元包括光功率发射器,该光功率发射器配置为将从所述电源接收的DC或AC电功率的所述部分转换成光信号并发射所述光信号;和
第二无线功率单元包括光功率接收器,该光功率接收器配置为接收所述光信号并将所述光信号转换成所述DC或AC电功率。
8.如权利要求1所述的系统,进一步:
所述第一转发器进一步包括:
耦合到所述第一双向放大器的第一RF耦合天线;所述第二转发器进一步包括,
耦合到所述第二双向放大器的第二RF耦合天线。
9.如权利要求8所述的系统,其中所述导电材料包括一个或多个开口,所述开口配置为设置在所述第一RF耦合天线和所述第二RF耦合天线之间。
10.如权利要求9所述的系统,进一步包括:
所述第一RF耦合天线和所述结构元件之间的第一屏蔽路径;和
所述第二RF耦合天线和所述结构元件之间的第二屏蔽路径。
11.如权利要求10所述的系统,其中所述第一屏蔽路径和所述第二屏蔽路径具有与设置在所述第一RF耦合天线和所述第二RF耦合天线之间的开口基本相似的形状,以在所述第一RF耦合天线和所述第二RF耦合天线之间形成通信路径。
12.如权利要求1所述的系统,其中所述导电材料附接到设置在所述第一转发器和所述第二转发器之间的结构元件。
13.如权利要求1所述的系统,其中所述导电材料是基本透明的。
14.如权利要求1所述的系统,其中所述导电材料包括由细金属线组成的材料。
15.如权利要求1所述的系统,进一步:
所述第一转发器进一步包括:
耦合到所述第一双向放大器的发射端口的第一发射天线;所述第二转发器进一步包括:
耦合到所述第二双向放大器的发射端口的第二发射天线。
16.如权利要求1所述的系统,其中,
所述第一发射天线是定向天线;和
所述第二发射天线是定向天线。
17.如权利要求1所述的系统,其中,
所述第一发射天线是全向天线;和
所述第二发射天线是定向天线。
18.如权利要求1所述的系统,其中,
所述第一转发器包括第一单输入单输出(SISO)转发器;和
所述第二转发器包括第二SISO转发器。
19.如权利要求1所述的系统,其中所述第一双向放大器被配置为补偿设置在所述第一转发器和第二转发器之间的结构元件上的RF传输损耗。
20.如权利要求1所述的系统,其中所述第二双向放大器被配置为补偿设置在所述第一转发器和第二转发器之间的结构元件上的RF传输损耗。
21.一种系统,包括:
第一转发器,包括:
光功率发射器,配置为将从电源接收的直流(DC)或交流(AC)电功率的一部分转换成光信号并发射所述光信号;
第一RF耦合天线;和
第一双向放大器,耦合到所述第一RF耦合天线,并配置为放大一个或多个RF通信信号,其中所述第一双向放大器由所述电源供电;和
第二转发器,包括:
光功率接收器,配置为接收所述光信号,并将所述光信号转换成DC或AC电功率;
第二RF耦合天线;和
第二双向放大器,耦合到所述第二RF耦合天线,并配置为放大所述一个或多个RF通信信号,其中所述第二双向放大器由来自所述第二无线功率单元的所述DC或AC电功率供电。
22.如权利要求21所述的系统,所述系统进一步包括:
导电材料,配置为设置在所述第一转发器和所述第二无线转发器之间。
23.如权利要求21所述的系统,进一步包括:
一个或多个处理器和存储器,配置为:
配置所述光功率发射器以预定的低功率级初始发射;
确定所述光功率接收器是否与所述光功率发射器对准以接收所述光信号;
如果确定所述光功率接收器与所述光功率发射器对准以接收所述光信号,则配置所述光功率发射器以预定的高功率级发射。
24.如权利要求21所述的系统,其中所述导电材料包括一个或多个开口,所述开口配置为设置在所述第一转发器的所述第一RF耦合天线和所述第二转发器的所述第二RF耦合天线之间,以及所述光功率发射器和所述光功率接收器之间。
25.如权利要求21所述的系统,所述系统进一步包括:
耦合到所述第一双向放大器的第一发射天线,其中所述第一发射天线是内部集成到所述第一转发器的定向天线;和
耦合到所述第二双向放大器的第二发射天线,其中所述第二发射天线是外部集成到所述第一转发器的全向天线。
26.一种系统,包括:
第一无线中继,包括,
第一发射天线;
第一RF耦合天线;和
第一转发器,耦合到所述第一RF耦合天线,并配置为放大一个或多个RF通信信号;第二无线中继,包括,
第二发射天线,
第二RF耦合天线;和
第二转发器,耦合到所述第二RF耦合天线,并配置为放大所述一个或多个RF通信信号;和
导电材料,配置为设置在所述第一无线中继和所述第二无线中继之间。
27.如权利要求26所述的系统,其中所述导电材料集成到设置在所述第一无线中继和所述第二无线中继之间的结构元件。
28.如权利要求27所述的系统,其中所述结构元件中的开口被预制到所述结构元件中。
29.如权利要求27所述的系统,其中,当所述转发器和天线安装在所述结构元件上时,所述结构元件中的开口被制造到所述结构元件中。
30.如权利要求27所述的系统,其中所述结构元件包括窗户,并且开口是预制在所述窗户中的孔。
31.如权利要求27所述的系统,其中所述结构元件包括窗户,并且开口是当所述转发器和天线安装在所述窗户上时在所述窗户中制造的孔。
32.如权利要求26所述的系统,其中所述导电材料包括一个或多个开口,所述开口配置为设置在所述第一无线中继的所述第一RF耦合天线和所述第二无线中继的所述第二RF耦合天线之间。
33.如权利要求26所述的系统,其中所述导电材料是基本透明的。
34.如权利要求26所述的系统,其中所述导电材料包括细金属线。
35.如权利要求26所述的系统,进一步:
所述第一无线中继进一步包括:
耦合到所述第一转发器的发射端口的第一发射天线;所述第二无线中继进一步包括:
耦合到所述第二转发器的发射端口的第二发射天线。
36.如权利要求26所述的系统,其中,
所述第一发射天线是定向天线;和
所述第二发射天线是定向天线。
37.如权利要求26所述的系统,其中,
所述第一发射天线是全向天线;和
所述第二发射天线是定向天线。
38.如权利要求26所述的系统,其中,
所述第一无线中继包括第一单输入单输出(SISO)转发器;和
所述第二无线中继包括第二SISO转发器。
39.如权利要求26所述的系统,其中所述第一中继被配置为补偿设置在所述第一无线中继和所述第二无线中继之间的结构元件上的RF传输损耗。
40.如权利要求26所述的系统,其中所述第二转发器被配置为补偿设置在所述第一无线中继和所述第二无线中继之间的结构元件上的RF传输损耗。
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