CN111316535B - 近场微波无线功率系统 - Google Patents

Abstract

一种无线功率系统可使用无线功率传输设备向无线功率接收设备传输无线功率。该无线功率传输设备可具有以交错布置沿轴线延伸的微波天线。在该交错布置中，该微波天线定位在该轴线的交替侧。每个微波天线沿垂直于该轴线的维度伸长。多个天线可与该无线功率接收设备中的无线功率接收天线重叠。控制电路可使用振荡器和放大器电路为已经与该无线功率接收天线重叠的天线提供驱动信号。可基于来自无线功率接收设备的反馈来调节该驱动信号，以提高功率传输效率。该系统可具有带有感应式无线功率传输线圈的无线功率传输设备。

Description

近场微波无线功率系统

本专利申请要求2018年2月22日提交的美国专利申请15/902,875号以及2017年12月21日提交的临时专利申请62/609,131号的优先权，这些专利申请据此全文以引用方式并入本文。

技术领域

本公开整体涉及功率系统，并且更具体地，涉及用于给电子设备充电的无线功率系统。

背景技术

在无线充电系统中，无线功率传输设备将功率无线地传输至无线功率接收设备。在一些配置中，无线功率传输设备(诸如无线充电垫)能够将功率无线传输到多种不同的无线功率接收设备。该无线功率接收设备各自具有用于从该无线充电垫接收无线交流(AC)功率的整流器电路。该整流器电路用于将所接收AC功率转换成直流(DC)功率。

发明内容

一种无线功率系统可使用无线功率传输设备向无线功率接收设备传输无线功率。该无线功率传输设备具有天线，诸如贴片天线。该贴片天线按交错行布置沿轴线延伸。每个贴片天线沿垂直于该轴线的维度伸长。

多个天线可耦合至该无线功率接收设备中的无线功率接收天线。该无线功率传输设备中的控制电路使用振荡器和放大器电路为已经与该无线功率接收天线重叠的天线提供驱动信号。该驱动信号基于来自该无线功率接收设备的反馈来调节，以提高功率传输效率。例如，提供给不同天线的驱动信号可以提供不同的相位和/或幅度，以增强功率传输效率。

在一些布置中，该无线功率传输设备包括具有一个或多个无线功率传输线圈的感应式充电电路。每个线圈可具有围绕对应贴片天线谐振元件的线环。为了抑制在感应式无线功率传输操作期间原本可能在该贴片天线谐振元件中感生的涡电流，该贴片天线谐振元件可各自具有一个或多个隙缝。

附图说明

图1是根据一个实施方案的包括无线功率传输设备和无线功率接收设备的例示性无线功率系统的示意图。

图2是根据一个实施方案的例示性无线功率传输设备和对应的无线功率接收设备的横截面侧视图。

图3是根据一个实施方案的例示性无线功率传输设备贴片天线的透视图。

图4是根据一个实施方案的例示性无线功率传输设备的顶视图。

图5是根据一个实施方案的操作图1所示类型的无线功率系统所涉及的例示性操作的流程图。

图6是示出了根据一个实施方案的可结合到无线功率接收设备中以允许天线在通信电路和无线功率电路之间共享的例示性多路复用电路的图示。

图7是根据一个实施方案的可在图1的系统中使用的类型的例示性感应式无线功率电路的电路图。

图8是根据一个实施方案的具有微波天线元件的阵列和感应式无线功率传输线圈的阵列的无线功率传输设备的一部分的顶视图。

具体实施方式

无线功率系统具有无线功率传输设备，诸如无线充电垫。无线功率传输设备向无线功率接收设备(诸如腕表、蜂窝电话、平板电脑、膝上型计算机或其它电子装置)无线地传输功率。无线功率接收设备使用来自无线功率传输设备的功率用于为设备供电以及为内部电池充电。

无线功率传输设备具有跨充电表面布置的无线功率传输天线的阵列。在操作期间，无线功率传输天线(诸如微波天线)用于传输由无线功率接收设备中的近场耦合无线功率接收天线来接收的无线功率信号。

图1中示出了例示性无线功率系统(无线充电系统)。如图1所示，无线功率系统8包括无线功率传输设备(诸如无线功率传输设备10)，并且包括无线功率接收设备(诸如无线功率接收设备40)。无线功率传输设备10包括控制电路16。无线功率接收设备40包括控制电路46。系统8中的控制电路(诸如控制电路16和控制电路46)用于控制系统8的操作。此控制电路包括与微处理器、功率管理单元、基带处理器、数字信号处理器、微控制器和/或具有处理电路的专用集成电路相关联的处理电路。处理电路在设备10和设备40中实现期望的控制和通信特征。例如，处理电路可用于确定功率传输水平，处理传感器数据，处理用户输入，处理设备10和设备40之间的通信(例如，发送和接收与无线功率传递操作设置相关联的数据)，选择无线功率传输天线，调节施加到每个传输天线的驱动信号的相位和/或幅度，以及以其他方式控制系统8的操作。

系统8中的控制电路可用于授权功率接收设备使用功率，并且确保经授权的功率接收设备不超过最大容许功率消耗水平。系统8中的控制电路系统可被配置为使用硬件(例如，专用硬件或电路系统)、固件和/或软件在系统8中执行操作。用于在系统8中执行操作的软件代码存储在控制电路16和/或控制电路46中的非暂态计算机可读存储介质(例如，有形计算机可读存储介质)上。该软件代码可有时被称为软件、数据、程序指令、指令、或代码。非暂态计算机可读存储介质可包括非易失性存储器诸如非易失性随机存取存储器(NVRAM)、一个或多个硬盘驱动器(例如，磁盘驱动器或固态驱动器)、一个或多个可移动闪存驱动器、或其它可移动介质等。存储在非暂态计算机可读存储介质上的软件可在控制电路16和/或控制电路46的处理电路上执行。处理电路系统可包括具有处理电路系统的专用集成电路、一个或多个微处理器、中央处理单元(CPU)、或其它处理电路系统。

功率传输设备10可以是独立的功率适配器(例如，包括功率适配器电路的无线充电垫)，可以是通过缆线连接到功率适配器或其他装置的无线充电垫，可以是便携式设备，可以是已经结合到家具、交通工具或其他系统中的装置，或可以是其他无线功率传递装置。其中无线功率传输设备10是无线充电垫的例示性配置在本文中有时可作为示例进行描述。

功率接收设备40可以是便携式电子设备，诸如腕表、蜂窝电话、膝上型计算机、平板电脑或其他电子装置。功率传输设备10可连接到壁装电源插座(例如，交流电)，可具有用于供应功率的电池，和/或可具有另一电源。功率传输设备10可具有AC-DC功率转换器，诸如功率转换器14，以用于将来自壁装电源插座或其他电源的AC功率转换成DC功率。DC功率用于为控制电路16供电。在操作期间，控制电路16中的控制器使用功率传输电路28来向设备40的功率接收电路50传输无线功率。

功率传输电路28具有发射器，诸如发射器20。发射器20包括产生交流驱动信号的电路，诸如一个或多个振荡器22。发射器20供应交流驱动信号的频率可处于微波频率上。例如，发射器20供应交流驱动信号的频率可为1-5GHz、500MHz至5GHz、约2.4GHz、至少0.5GHz(500MHz)、至少1GHz、至少2GHz、低于3GHz、低于10GHz、低于100GHz、低于300GHz或其他合适的频率。

振荡器22可产生具有可调节幅度和相位的输出信号。诸如一个或多个对应放大器24(有时称为功率放大器)的放大器电路对由振荡器22产生的驱动信号放大。发射器20的输出被提供给一个或多个天线26。在一个例示性实施方案中，发射器20可具有N个振荡器22和N个对应的功率放大器24，N个功率放大器中的每个功率放大器接收振荡器22中的相应振荡器的输出，并且N个功率放大器中的每个功率放大器在其输出部处供应N个驱动信号中的对应驱动信号。在N个功率放大器24的输出处供应的N个驱动信号可具有可由控制电路16独立调节的相位和幅度属性。将N个驱动信号中的每个驱动信号供应给N个天线26中的相应天线。例如，N的值可以为至少2、至少5、至少10、至少15、至少20、小于50、小于30、小于20、小于13、小于8或其他合适的数值。

通过向天线26供应交流驱动信号，天线26各自产生对应的电磁输出信号30(例如，射频电磁信号，诸如微波信号)。这些信号近场耦合到设备40中的对应无线功率接收部件。例如，功率接收电路50可包括接收器(诸如接收器52)，该接收器具有耦接到一个或多个天线(诸如天线56)的整流器电路(诸如整流器54)。就一种布置而言，接收电路50包括单个天线56。

当设备40搁置在设备10的充电表面上时，天线56近场耦合到设备10中的一个或多个天线26(例如，天线56可电容耦合到与天线56部分或完全重叠的一个或多个天线26)。由于天线26和天线56之间的电磁耦合，由天线26传输的无线功率信号(诸如电磁信号30)在天线56中产生对应的交流信号。整流器54对这些接收到的交流信号进行整流并产生对应的直流(DC)输出电压。

由整流器54产生的DC电压可用于给电池(诸如电池42)充电，并且可用于给设备40中的其他部件供电。例如，设备40可包括输入-输出设备44，诸如显示器、通信电路、音频部件、传感器、用户输入部件(诸如按钮、麦克风、触摸传感器和力传感器)以及其他部件，并且这些部件可由整流器54产生的DC电压(和/或电池42产生的DC电压)供电。

设备10和/或设备40可无线通信。设备10可(例如)具有无线收发器电路18，该无线收发器电路使用天线(例如，电路18中的与天线26分开的天线)将无线通信信号(诸如信号)或其他无线数据无线地传输到设备40。无线收发器电路18可用于使用该天线无线地接收已从设备40传输的/>信号或其他无线数据信号。

设备40可具有使用天线向设备10传输无线信号(例如，信号)的无线收发器电路48。无线收发器48中的接收器电路可使用该天线从设备12接收所传输的无线通信信号(例如，/>无线数据)。收发器48的天线可与天线56分开，或者天线56可用于接收所传输的无线通信数据和接收无线功率信号两者。

图2是处于例示性配置的系统8的横截面侧视图，其中无线功率传输设备10将无线功率传输至单个对应的无线功率接收设备40。如果需要，多个无线功率接收设备40可同时从设备10接收功率。

如图2所示，设备10可包括多个无线功率传输天线26。每个天线26可由相应天线谐振元件70诸如贴片天线谐振元件(例如，天线26可为贴片天线)和共享天线接地部82形成。每个天线26可具有由端子26T形成的馈电部。每个天线26的端子26T耦接到对应放大器24(图1)的输出部。在一些配置中，天线26可以是除贴片天线之外的天线(例如，倒F形天线、环形天线、隙缝天线等)。天线谐振元件70(例如，贴片天线谐振元件)有时可被称为电极、贴片或金属板。元件70可由金属箔、印刷电路或电介质载体上的金属迹线或其他导电结构形成。

图2的设备10包括外壳72。外壳72可包括诸如金属的导电材料和介电材料(例如，聚合物、玻璃、陶瓷等)。上部部分72'(例如，平面覆盖构件)与天线26(例如，谐振元件70)重叠并形成充电表面72C。在无线功率传递操作期间，一个或多个设备(诸如设备40)搁置在充电表面72C上。

外壳12的部分72'由电介质(诸如聚合物、玻璃或陶瓷)形成，以允许信号30从天线70传递到设备40中的功率接收电路50，诸如功率接收天线56。功率接收天线56包括功率接收天线谐振元件56E(例如，贴片天线元件、隙缝天线元件或其他天线谐振元件)。天线谐振元件56E和接地部56G形成无线功率接收天线56。在操作期间，无线信号透过部分72’由天线56接收。借助于天线56接收的交流信号被经由天线馈电端子(诸如天线端子56T)供应给整流器54(图1)。设备40具有外壳，诸如外壳80(例如，由金属、玻璃、聚合物和/或陶瓷等形成的外壳)。天线56可由外壳80的导电部分形成，由介电基板(例如，印刷电路、塑料载体、玻璃构件、介电外壳结构等)上的金属迹线形成，或者由其他导电结构形成。如果需要，外壳80的部分可由电介质形成，以允许信号穿过外壳80到达天线56。

设备10中的天线谐振元件70由导电结构形成，诸如由已被图案化到基板(诸如基板76)上的金属迹线形成。在一个实施方案中，金属迹线形成一组矩形金属贴片(例如，天线谐振元件70是贴片天线谐振元件，天线56是贴片天线)。如果需要，其他配置也可用于天线谐振元件70。

基板76是具有一个或多个层的介电基板(例如，由诸如聚酰亚胺层或其他柔性聚合物层的柔性聚合物材料片材形成的柔性印刷电路，由诸如玻璃纤维填充环氧树脂、塑料载体、玻璃层等的材料形成的刚性印刷电路基板)。接地层82由金属迹线的平面层(例如，印刷电路76中的接地平面层，该接地平面层与形成天线谐振元件70的金属迹线隔开高度H)形成。

天线26的高度H和其他属性的值(诸如天线谐振元件70的形状和尺寸)被配置为使得天线26的自由空间效率(例如，当设备40和天线56不存在时每个天线26的效率)低于小的上限阈值Effmax。例如，可通过将天线谐振元件70配置为具有细长形状(例如，具有小宽度的细长矩形形状，其不支持与天线的接地部的边缘场)来降低Effmax的值。Effmax的值可为1％、2％、5％、0.1％-4％、至少0.3％、至少0.05％、低于10％或其他合适的低值。当设备40位于充电表面72C上使得天线56的天线谐振元件56E与天线26中的一者或多者(例如，天线谐振元件70中的一者或多者)重叠时，重叠的天线26的效率显著提高(例如，提高到至少10％、至少20％、至少50％、至少70％、至少80％、至少90％、至少95％、低于99.99％、低于99％或其他合适的量)。当存在天线56时，效率提高了至少2倍、至少3倍、至少5倍、至少10倍、至少30倍或其他合适的倍数值。

因此，在不存在设备40的情况下，设备10将不会辐射显著的无线功率作为信号30。当存在设备40和天线56时(例如，当天线谐振元件56E与一个或多个相应天线26中的一个或多个元件70重叠并且与这些元件电容耦合时)，重叠天线26将近场耦合(例如，电容耦合)到天线56并且将允许无线功率从设备10有效地传输到设备40。然而，当设备40不存在时，天线26的效率将充分下降以防止对显著的功率进行无线传输。在一些配置中，控制电路16可测量天线26中的每个天线的阻抗(例如，天线26中的每个天线与天线56的近场耦合的量)，并且将该测量阻抗信息用于使用发射器20调节供应给天线26的驱动信号。例如，如果给定天线26未耦合到任何接收设备天线，则可不向该天线提供任何驱动信号。控制电路16还可基于来自设备40的反馈(例如，使用来自设备40的反馈收集的关于设备10和设备40之间的功率传递效率的信息)来调节施加到每个天线26的驱动信号。可使用反馈信息实时地调节供应给天线26的信号，以提高功率传递效率。

图3中示出了用于天线26的例示性贴片天线配置的透视图。如图3所示，天线谐振元件70位于与天线接地部82相距距离(高度)H处。天线端子26T形成天线26的天线馈电部。图3的天线谐振元件70具有通过长度L和宽度W来表征的矩形形状。如果需要，可将其他形状(圆形、椭圆形、正方形、六边形等)用于形成贴片天线谐振元件。长度L可以比宽度W长至少2倍或比宽度W长至少3倍或5倍(作为示例)。这种配置(窄宽度布置)有助于降低边缘场，并且因此降低自由空间天线效率，使得当设备40不存在时，无线发射较低。就一种例示性布置而言，长度L为40mm(例如，至少25mm、至少35mm、小于50mm、小于65mm等)并且宽度W为12mm(例如，至少5mm、至少8mm、至少10mm、小于15mm、小于18mm、小于25mm等)。高度H可为约0.01mm-10mm、至少0.05mm、至少0.1mm、至少0.5mm、小于6mm、小于4mm、小于2mm等)。元件70的长宽比(L/W)为约3.3、至少2、至少3、小于3.5、小于4、1.5-5或其他合适的长度比宽度值。

为了在充电表面72C上为多种无线功率接收设备提供令人满意的覆盖，可跨表面72C形成多个天线谐振元件70(多个天线26)。如图4所示，例如，充电表面72C可具有细长形状(矩形、椭圆形、具有弯曲拐角的矩形等)并且可通过纵向轴线90来表征。天线谐振元件70可沿设备10的长度布置成行(例如，单个交错行)。如果需要，也可以采用按照多个交错行布置元件70(例如，以形成由元件70构成的棋盘图案)或者按照一个或多个非交错行或其他图案布置元件70的配置。

在图4的布置中，元件70沿着表面72C的长度(例如，沿着平行于图4的X轴线的纵向轴线90)均匀地间隔开。为了加宽天线26的覆盖范围(沿Y轴线)而不增加所使用的天线26的数量，使元件70相对于Y轴线的位置发生交错。交替的奇数编号和偶数编号的谐振元件70可以(例如)被放置成使得它们的中心92分别位于等分表面72C的轴线90上方或下方(位于轴线90的相反侧)。通过以这种方式交替放置谐振元件70，可在不增加用于给定表面积的充电表面72C的功率放大器和谐振元件70的数量的情况下，实现相对较大的横向覆盖(沿Y轴线)。图4的谐振元件图案还有助于确保设备10(元件70)和多种不同的无线功率接收设备40(例如，平板电脑、蜂窝电话、手表、触笔设备、耳塞、耳塞壳体等当中的天线)之间实现令人满意的近场耦合。

为了提高无线功率传输效率，控制电路16调节提供给天线26中的每个天线的驱动信号(例如，通过使用发射器20的振荡器22和/或放大器24调节驱动信号相位和/或幅度)。例如，控制电路16可仅使用耦接到无线功率接收设备天线的谐振元件70来传输功率。可使用控制电路16中的测量电路(例如，确定每个天线26的阻抗是否因与天线元件56E重叠而受到扰动的阻抗测量电路、测量在向给定天线提供功率时有多少传输功率被从该天线反射回来的反射功率测量电路等)，使用从设备40无线地传输到设备10(例如，使用收发器电路48和收发器电路18)的反馈数据，使用检测如设备40的重叠对象的传感器(例如，电磁传感器、光学传感器等)，和/或使用测量元件70与充电表面72C上的元件56E中的每者之间的电容耦合的其他合适的电路来测量耦合。在一些配置中，设备10和设备40之间的双向无线通信可用于确定存在于设备10上的功率接收设备40的类型以及用于传输无线功率的相关联无线功率传输设置。

作为第一示例，考虑无线功率接收设备具有带谐振元件(谐振元件56E1)的天线的情形，该谐振元件与第一元件70-1和第二元件70-2的部分均匀重叠。在这种情况下，控制电路16将使用重叠元件70-1和元件70-2来传输无线功率，而表面72C之下的其余元件70不被供电。在这种情形下，为了有助于提高无线功率传输效率，控制电路16可通过施加具有相等幅度和相同相位P1(在1％、2％、10％的阈值变化或其他小的阈值变化之内)的驱动信号来传输无线功率。

作为第二示例，考虑无线功率接收设备天线具有与元件70-3和元件70-4不均匀地重叠的谐振元件(谐振元件56E2)的情形。例如，元件70-4可比元件70-3受到更多重叠。为了有助于提高无线功率传输效率，利用发射器20施加到元件70-3和元件70-4的驱动信号的相位和/或幅度可以不同。例如，由控制电路16施加到元件70-3的驱动信号可具有第一相位P2，而由控制电路16施加到元件70-4的驱动信号可具有不同于P2的第二相位P3。

施加到每个元件70的驱动信号(相位和/或幅度等)可基于来自设备40的反馈来实时调节，从而有助于提高无线功率传输效率。图5中示出了使用反馈信息提高无线功率传输效率所涉及的例示性操作的流程图。

在框100的操作期间，传输设备10使用功率传输电路26将无线功率Ptx传输到无线功率接收设备40。无线功率接收设备40利用无线功率接收电路50接收对应的功率Prx。对于给定传输功率所接收到的功率量受诸如天线26和天线56的配置、设备40在充电表面72上的物理位置以及施加到设备10中的天线的驱动信号的因素的影响。

在框102的操作期间，设备40的控制电路46使用如收发器48的无线通信电路(例如，如收发器的射频收发器或其他合适的无线通信电路)向设备10传输反馈。具体地，收发器48可用于将关于所接收的功率Prx的值的信息传输至设备10的对应无线收发器电路18。设备10的控制电路16使用Ptx和Prx的值来确定当前功率传输效率Ptx/Prx。在设备10使用多个天线26(例如，使用耦接到元件56E的第一元件和第二元件70)传输无线功率时，可以收集功率传输效率测量结果。施加到每个有源元件70的驱动信号可基于耦合测量(例如，利用控制电路16进行的阻抗测量)和/或来自设备40的反馈来选择。

在框104的操作期间，设备10使用控制电路16调节针对每个元件70(例如，耦接到元件56E的每个元件70)的驱动信号(例如，驱动信号相位和/或幅度)。可对驱动信号进行调节以提高无线功率传输效率。在一些布置中，可对驱动信号做出测试样本调节(为了收集测试信息而做的调节)，从而帮助设备10评估在一系列可能的驱动条件下的无线功率传输效率。设备10可(例如)暂时相对于相位P3增大或减小相位P2，以评估相位P2当前是过低还是过高。如指示处理可如何环回到框100的操作的线106所示，可在无线功率传输操作期间连续执行调节针对设备10中的每个天线的驱动信号并评估所实现的所得无线功率传输效率(Prx/Ptx)的过程。

在设备40的一些布置中，使用单独的相应天线来处理无线功率和无线通信。在其他配置中，无线功率接收天线的全部或部分可与无线通信天线的全部或部分共享。如图6的例示性布置所示，例如，可利用多路复用电路120在通信收发器48和无线功率接收器52之间共享天线56。

在一个例示性实施方案中，系统8包括感应式无线功率电路，如图7所示。在这种类型的布置中，设备10具有一个或多个感应式无线功率传输电路(诸如电路130)，每个感应式无线功率传输电路包括逆变器132，该逆变器用于向由无线功率传输线圈134以及一个或多个相关联的电容器(诸如例示性电容器136)形成的对应谐振电路供应交流驱动信号。这将产生由任何重叠(磁耦合)的感应式无线功率接收设备40接收的交流电磁信号(例如，磁场)。从线圈134接收无线功率的设备40具有处于包括一个或多个电容器(诸如电容器140)的谐振电路中的对应无线功率接收线圈(诸如图7的线圈138)。整流器电路(诸如整流器142)耦接到每个谐振电路(例如，每个无线功率接收线圈138和一个或多个电容器140)。在操作期间，使用线圈134传输无线功率，并且由线圈138以感应式无线功率传输频率(例如，50kHz至500kHz、至少100kHz、至少200kHz、小于10MHz、小于1MHz、小于400kHz或其他合适的感应式无线功率传输频率)接收该无线功率。

通过将感应式无线功率传输线圈134和无线功率传输天线26两者结合到设备10中，设备10可借助于仅支持感应式充电的无线功率接收设备、仅使用天线26支持无线充电的无线功率接收设备(例如，电容耦合布置)以及除了一个或多个天线56之外还包括一个或多个功率接收线圈138的无线功率接收设备来支持无线充电。

图8是处于例示性配置中的设备10的顶视图，其中感应式无线功率传输线圈134和具有天线谐振元件70的天线56均已被结合到设备10中。如图8所示，天线谐振元件70可放置在线圈134的中心，使得每个元件70被线圈134中的相应线圈的导电线(导线、金属迹线等)的环所围绕。为了有助于减少感应式无线功率传输操作期间的涡电流，天线谐振元件70可由薄金属(例如，具有小于1微米、小于0.5微米、小于0.2微米、小于0.1微米、小于0.05微米、至少0.01微米的厚度或其他合适厚度的金属迹线)形成和/或可具有部分地穿过或完全穿过元件70(例如，参见元件70')的隙缝150。在较低频率(诸如那些与感应式充电相关联的频率)下，隙缝150形成开路(高阻抗结构)，并且隙缝150的存在使元件70'的区域彼此断开连接，从而阻止涡电流形成。在较高频率(诸如那些与使用天线26和天线56的无线功率传递相关联的频率)下，与隙缝150相关联的电容为短路，有效地桥接隙缝150并且将每个元件70的所有不同部分电连接在一起(例如，图8的元件70’的所有部分彼此电短路)。因此，由隙缝150分开的每个元件70的各部分将被电接合并且将形成用于对应天线26的有效天线谐振元件70。

根据一个实施方案，提供了一种被配置为通过充电表面向无线功率接收设备传输无线功率的无线功率传输设备，该无线功率传输设备包括：具有相应贴片天线谐振元件的多个无线功率传输天线，充电表面通过纵向轴线来表征，并且贴片天线谐振元件沿该纵向轴线按照交错配置进行布置；以及发射器，该发射器被配置为向该多个无线功率传输天线供应交流驱动信号以传输无线功率。

根据另一个实施方案，发射器包括振荡器，该振荡器被配置为以500MHz至5GHz的频率供应交流驱动信号。

根据另一个实施方案，贴片天线谐振元件为矩形贴片天线谐振元件，并且矩形贴片天线谐振元件具有交替地位于纵向轴线的相反的第一侧和第二侧的中心。

根据另一个实施方案，贴片天线谐振元件为矩形贴片天线谐振元件，并且每个矩形贴片天线谐振元件沿着垂直于纵向轴线的维度伸长。

根据另一个实施方案，贴片天线谐振元件为矩形贴片天线谐振元件，每个矩形贴片天线谐振元件沿着垂直于该纵向轴线的维度伸长，各矩形贴片天线谐振元件具有交替地位于该纵向轴线的相反的第一侧和第二侧的中心，并且每个矩形贴片天线谐振元件具有宽度和至少为该宽度的两倍的长度。

根据另一个实施方案，无线功率传输设备包括感应式无线充电线圈。

根据另一个实施方案，无线功率传输设备包括多个逆变器和多个感应式无线功率传输线圈，每个感应式无线功率传输线圈耦接到逆变器中的相应逆变器。

根据另一个实施方案，无线功率传输设备包括多个感应式无线功率传输线圈，每个感应式无线功率传输线圈围绕贴片天线谐振元件中的相应贴片天线谐振元件。

根据另一个实施方案，无线功率传输设备包括感应式无线充电线圈，贴片天线谐振元件中的每个贴片天线谐振元件位于感应式无线充电线圈中的相应感应式无线充电线圈内，并且贴片天线谐振元件中的每个贴片天线谐振元件包括至少一个隙缝。

根据另一个实施方案，贴片天线谐振元件中的每个贴片天线谐振元件被配置为当无线功率接收设备不与该贴片天线谐振元件重叠时以低于5％的效率传输无线功率，并且被配置为当无线功率设备与该贴片天线重叠时以至少10％的效率传输无线功率。

根据另一个实施方案，无线功率传输设备包括控制电路，该控制电路被配置为：向贴片天线谐振元件中的第一贴片天线谐振元件供应第一驱动信号，并且向贴片天线谐振元件中的第二贴片天线谐振元件供应第二驱动信号；从无线功率接收设备接收无线反馈信息；以及响应于无线反馈信息，调节第一驱动信号和第二驱动信号。

根据另一个实施方案，第一驱动信号和第二驱动信号具有不同相位，并且无线反馈信息包括关于当由发射器传输无线功率时在无线功率接收设备处无线地接收到的功率的量的信息。

根据另一个实施方案，无线功率传输设备包括控制电路，该控制电路被配置为基于从无线功率接收设备无线地接收的信息，调节分别施加到贴片天线谐振元件中的第一贴片天线谐振元件和贴片天线谐振元件中的第二贴片天线谐振元件的驱动信号的相位。

根据一个实施方案，提供了一种被配置为通过充电表面向无线功率接收设备传输无线功率的无线功率传输设备，该无线功率传输设备包括：沿着平行于充电表面的轴线延伸的一行微波天线，每个微波天线具有带中心的对应贴片天线谐振元件，并且沿该轴线延伸的微波天线使其贴片天线谐振元件的中心在该轴线的交替侧；以及功率传输电路，该功率传输电路耦接到该一行微波天线。

根据另一个实施方案，功率传输电路被配置为向与无线功率接收设备中的无线功率接收天线元件重叠的该微波天线中的第一微波天线提供第一驱动信号，并且被配置为向与无线功率接收设备中的无线功率接收天线元件重叠的该微波天线中的第二微波天线提供与第一驱动信号不同相位的第二驱动信号。

根据另一个实施方案，贴片天线谐振元件中的每个贴片天线谐振元件具有矩形形状，该矩形形状具有宽度和至少是该宽度的两倍的长度，该长度沿垂直于该轴线的维度延伸。

根据另一个实施方案，无线功率传输设备包括被配置为供应交流信号的逆变器和耦接到该逆变器的无线功率传输线圈，该无线功率传输线圈接收交流信号并向无线功率接收设备提供对应的无线功率信号。

根据另一个实施方案，无线贴片天线谐振元件中的至少一个无线贴片天线谐振元件具有至少一个隙缝，该至少一个隙缝被配置为在无线功率传输线圈接收到交流信号时减小涡电流。

根据一个实施方案，提供了一种被配置为向无线功率接收设备中的无线功率接收天线传输无线功率的无线功率传输设备，该无线功率传输设备包括：一行贴片天线谐振元件，该一行贴片天线谐振元件包括近场耦合至无线功率接收天线的第一贴片天线谐振元件和第二贴片天线谐振元件；耦接到第一贴片天线谐振元件的第一放大器和耦接到第二贴片天线谐振元件的第二放大器；耦接到第一放大器的第一振荡器和耦接到第二放大器的第二振荡器；以及控制电路，该控制电路被配置为使用第一振荡器和第一放大器向第一贴片天线谐振元件提供第一驱动信号，并且被配置为使用第二振荡器和第二放大器向第二贴片天线谐振元件提供第二驱动信号，第二驱动信号具有与第一驱动信号不同的相位。

根据另一个实施方案，贴片天线谐振元件沿轴线按交错的行延伸，并且每个贴片天线谐振元件沿垂直于该轴线的维度伸长。

前述内容仅为例示性的并且可对所述实施方案作出各种修改。前述实施方案可独立实施或可以任意组合实施。

Claims (20)

1.一种被配置为通过充电表面向无线功率接收设备传输无线功率的无线功率传输设备，包括：

多个无线功率传输天线，所述多个无线功率传输天线具有相应贴片天线谐振元件，其中所述充电表面通过纵向轴线来表征，并且其中所述贴片天线谐振元件沿所述纵向轴线按照交错配置进行布置；和

发射器，所述发射器被配置为向所述多个无线功率传输天线供应交流驱动信号以传输所述无线功率。

2.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述发射器包括振荡器，所述振荡器被配置为以500MHz至5GHz的频率供应所述交流驱动信号。

3.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述贴片天线谐振元件为矩形贴片天线谐振元件，并且其中所述矩形贴片天线谐振元件具有交替地位于所述纵向轴线的相反的第一侧和第二侧的中心。

4.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述贴片天线谐振元件为矩形贴片天线谐振元件，并且其中每个矩形贴片天线谐振元件沿着垂直于所述纵向轴线的维度伸长。

5.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述贴片天线谐振元件为矩形贴片天线谐振元件，其中每个矩形贴片天线谐振元件沿着垂直于所述纵向轴线的维度伸长，其中所述矩形贴片天线谐振元件具有交替地位于所述纵向轴线的相反的第一侧和第二侧的中心，并且其中每个矩形贴片天线谐振元件具有宽度以及至少为所述宽度的两倍的长度。

6.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，还包括感应式无线充电线圈。

7.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，还包括：

多个逆变器；和

多个感应式无线功率传输线圈，所述多个感应式无线功率传输线圈各自耦接到所述逆变器中的相应逆变器。

8.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，还包括：

多个感应式无线功率传输线圈，所述多个感应式无线功率传输线圈各自围绕所述贴片天线谐振元件中的相应贴片天线谐振元件。

9.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，还包括感应式无线充电线圈，其中所述贴片天线谐振元件中的每个贴片天线谐振元件位于所述感应式无线充电线圈中的相应感应式无线充电线圈内，并且其中所述贴片天线谐振元件中的每个贴片天线谐振元件包括至少一个隙缝。

10.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，其中所述贴片天线谐振元件中的每个贴片天线谐振元件被配置为当所述无线功率接收设备不与所述贴片天线谐振元件重叠时以低于5％的效率传输无线功率，并且被配置为当所述无线功率接收设备与所述贴片天线谐振元件重叠时以至少10％的效率传输无线功率。

11.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，还包括：

控制电路，所述控制电路被配置为：

向所述贴片天线谐振元件中的第一贴片天线谐振元件提供第一驱动信号，并且向所述贴片天线谐振元件中的第二贴片天线谐振元件供应第二驱动信号；

从所述无线功率接收设备接收无线反馈信息；以及

响应于所述无线反馈信息，调节所述第一驱动信号和所述第二驱动信号。

12.根据权利要求11所述的无线功率传输设备，其中所述第一驱动信号和所述第二驱动信号具有不同相位，并且其中所述无线反馈信息包括关于当由所述发射器传输所述无线功率时在所述无线功率接收设备处无线地接收到的功率的量的信息。

13.根据权利要求1所述的无线功率传输设备，还包括：

控制电路，所述控制电路被配置为基于从所述无线功率接收设备无线地接收到的信息来调节分别施加到所述贴片天线谐振元件中的第一贴片天线谐振元件和所述贴片天线谐振元件中的第二贴片天线谐振元件的驱动信号的相位。

14.一种被配置为通过充电表面向无线功率接收设备传输无线功率的无线功率传输设备，包括：

沿着平行于所述充电表面的轴线延伸的一行微波天线，其中每个微波天线具有带中心的对应贴片天线谐振元件，并且其中沿所述轴线延伸的所述微波天线使其贴片天线谐振元件的中心位于所述轴线的交替两侧；和

功率传输电路，所述功率传输电路耦接到所述一行微波天线。

15.根据权利要求14所述的无线功率传输设备，其中所述功率传输电路被配置为向与所述无线功率接收设备中的无线功率接收天线元件重叠的所述微波天线中的第一微波天线提供第一驱动信号，并且被配置为向与所述无线功率接收设备中的所述无线功率接收天线元件重叠的所述微波天线中的第二微波天线提供与所述第一驱动信号不同相位的第二驱动信号。

16.根据权利要求14所述的无线功率传输设备，其中所述贴片天线谐振元件中的每个贴片天线谐振元件具有矩形形状，所述矩形形状具有宽度以及至少是所述宽度的两倍的长度，所述长度沿垂直于所述轴线的维度延伸。

17.根据权利要求14所述的无线功率传输设备，还包括：

逆变器，所述逆变器被配置为供应交流信号；和

无线功率传输线圈，所述无线功率传输线圈耦接到所述逆变器，所述无线功率传输线圈接收所述交流信号以及向所述无线功率接收设备提供对应的无线功率信号。

18.根据权利要求17所述的无线功率传输设备，其中所述贴片天线谐振元件中的至少一个贴片天线谐振元件具有至少一个隙缝，所述至少一个隙缝被配置为当所述无线功率传输线圈接收到所述交流信号时减小涡电流。

19.一种被配置为向无线功率接收设备中的无线功率接收天线传输无线功率的无线功率传输设备，包括：

一行贴片天线谐振元件，所述一行贴片天线谐振元件包括近场耦合至所述无线功率接收天线的第一贴片天线谐振元件和第二贴片天线谐振元件；

耦接到所述第一贴片天线谐振元件的第一放大器和耦接到所述第二贴片天线谐振元件的第二放大器；

耦接到所述第一放大器的第一振荡器以及耦接到所述第二放大器的第二振荡器；和

控制电路，所述控制电路被配置为使用所述第一振荡器和所述第一放大器向所述第一贴片天线谐振元件提供第一驱动信号，并且被配置为使用所述第二振荡器和所述第二放大器向所述第二贴片天线谐振元件提供第二驱动信号，所述第二驱动信号具有与所述第一驱动信号不同的相位。

20.根据权利要求19所述的无线功率传输设备，其中所述贴片天线谐振元件沿轴线按交错的行延伸，并且其中每个贴片天线谐振元件沿垂直于所述轴线的维度伸长。