CN117044117A - 具有带内虚拟化有线通信的无线功率传递 - Google Patents

具有带内虚拟化有线通信的无线功率传递 Download PDF

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Abstract

所公开的无线功率传递传送系统包括无线功率传输系统和无线功率接收器系统。无线功率传输系统包括发射器天线，其被配置成与接收器天线耦合以将交流(AC)无线信号传送给接收器天线。天线耦合可以是电感性的，并且可以根据无线功率和数据传递协议来操作。传输控制器在操作频率下驱动发射器天线，且无线功率传输系统或无线功率接收器系统可阻尼无线功率传输以产生包含串行异步数据信号的数据信号。

Description

具有带内虚拟化有线通信的无线功率传递
相关申请的交叉引用
本申请要求以下优先权：于2021年1月28日提交的题为“WIRELESS POWERTRANSFER WITH IN-BANDVIRTUALIZED WIRED COMMUNICATIONS(具有带内虚拟化有线通信的无线功率传递)”的美国非临时申请号17/161249，(2)于2021年1月28日提交的题为“WIRELESS POWER RECEIVER WITH IN-BANDVIRTUALIZED WIRED COMMUNICATIONS(具有带内虚拟化有线通信的无线功率接收器)”的美国非临时申请号17/161251，(3)于2021年1月28日提交的题为“WIRELESS POWER TRANSFER WITH IN-BANDVIRTUALIZED WIREDCOMMUNICATIONS(具有带内虚拟化有线通信的无线功率传递)”的美国非临时申请号17/161255，(4)于2021年1月28日提交的题为“WIRELESS POWER TRANSFER SYSTEM WITH DATA-PRIORITY AND POWER-PRIORITY TRANSFER MODES(具有数据优先和功率优先传递模式的无线功率传递系统)”的美国非临时申请号17/161258，(5)于2021年1月28日提交的题为“WIRELESS POWER TRANSFER SYSTEM WITH DATA VERSUS POWER PRIORITY OPTIMIZATION(具有数据对功率优先优化的无线功率传递系统)”的美国非临时申请号17/161262，(6)于2021年1月28日提交的题为“WIRELESS POWER TRANSFER SYSTEM WITH MODE SWITCHINGUSING SELECTIVE QUALITY FACTOR ALTERATION(使用选择性质量因子更改来进行模式切换的无线功率传递系统)”的美国非临时申请号17/161263，以及于(7)于2021年1月28日提交的题为“HIGH SPEED DATA COMMUNICATIONS SYSTEM FOR INDUSTRIAL USE IN PACKAGEDGOODS(在封装物品中工业使用的高速数据通信系统)”美国非临时申请号17/161266，每一项均通过引用整体纳入于此。
技术领域
本公开总体上涉及用于电功率和电气数据信号的无线传递的系统和方法，并且更具体地涉及具有带内虚拟有线通信的无线功率传递。
背景技术
无线连接系统被用在用于电能、电功率、电磁能、电数据信号以及其他已知的可无线地传输的信号的无线传递的各种应用中。此类系统通常使用感应无线功率传递，其在由发射元件产生的磁场在接收元件中感生出电场且因此感生出电流时发生。这些发射和接收元件将通常采取天线的形式，诸如盘绕电线等。
通常，从此类线圈天线中的一个到另一个的电能、电功率、电磁能和/或电子数据信号中的一者或多者的传输在操作频率和/或操作频率范围下操作。可以出于多种原因中的任一种来选择操作频率，例如但不限于，功率传递效率特性、功率电平特性、自谐振频率限制、设计要求、遵守标准主体的所需特性(例如，电磁干扰(EMI)要求、比吸收率(SAR)要求等)、材料清单(BOM)和/或形状因子约束等。要注意的是，如本领域技术人员已知的，“自谐振频率”通常是指由于无源组件(例如，电感器)的寄生特性而导致的该组件的谐振频率。
当这样的系统操作以经由天线将功率从传输系统无线传递到接收器系统时，通常期望在系统之间同时传达电子数据。在一些示例系统中，使用带内通信来执行无线功率相关的通信(例如，验证过程、电子特性数据通信、电压数据、电流数据、设备类型数据以及与无线功率传递相关的其他所设想数据通信)。
无线连接系统被用在用于电能、电功率、电磁能、电数据信号以及其他已知的无线传输信号的无线传递的各种应用中。此类系统通常使用感应无线功率传递，其在由发射元件产生的磁场在接收元件中感应电场且因此感应电流时发生。这些发射和接收元件将通常采取盘绕电线和/或天线的形式。
通常，从此类线圈天线中的一个到另一个的电能、电功率、电磁能和/或电子数据信号中的一者或多者的传输在操作频率和/或操作频率范围下操作。可以出于多种原因来选择操作频率，例如但不限于，功率传递特性、功率电平特性、自谐振频率约束、设计要求、遵守标准主体的所需特性(例如，电磁干扰(EMI)要求、比吸收率(SAR)要求等)、材料清单(BOM)和/或形状因子约束等。要注意的是，如本领域技术人员已知的，“自谐振频率”通常是指由于无源组件(例如，电感器)的寄生特性而导致的该组件的谐振频率。
当这样的系统操作以经由线圈和/或天线将功率从传输系统无线地传递到接收器系统时，通常期望同时或间歇地将电子数据从一个系统传达到另一个系统。为此，多种通信系统、方法和/或设备已经被用于组合的无线功率和无线数据传递。在一些示例系统中，使用其他电路系统来执行与无线功率传输相关的通信(例如，验证规程、电子特性数据通信、电压数据、电流数据、设备类型数据，以及其他所设想的数据通信)，诸如用于补充无线功率系统的可选近场通信(NFC)天线和/或用于数据通信的附加蓝牙芯片组，以及其他已知的通信电路和/或天线。
然而，使用附加的天线和/或电路系统会产生若干缺点。例如，使用额外天线和/或电路系统可能是低效的和/或可能增加无线功率系统的BOM，这增加了用于将无线功率置于电子设备中的成本。此外，在一些这样的系统中，由这样的附加天线引起的带外通信可能导致干扰，诸如这样的天线之间的带外串扰。此外，与其中无线功率信号和数据信号都在同一信道内的系统相比，由于引入附加系统将引起更大的谐波失真，所以包括这种附加天线和/或电路系统会导致EMI恶化。更进一步，包括用于通信的额外天线和/或电路系统硬件可增加设备内的无线功率系统和/或其组件驻留的面积，从而使最终产品的构建复杂化。
为了避免这些问题，如商业设备中的现代NFC直流充电(NFC-DC)系统和/或NFC无线充电系统所解说的，可利用传统硬件和/或基于传统设备的硬件来同时或以交替方式实现无线功率传递和数据传递两者。然而，用于高频通信的当前通信天线和/或电路在被用于无线功率传递时具有比低频无线功率传递系统(例如，无线功率联盟的Q1标准设备)低得多的功率电平能力。在当前高频电路中使用较高功率电平可能导致对传统设备的损坏。
另外，当在此类高频系统(诸如传统系统中发现的那些高频系统)中利用较高功率传递能力时，当无线功率传递超过低功率电平(例如，传输的300mW及以下)时，无线通信可能降级。然而，在没有清晰地可通信和非失真数据通信的情况下，无线功率传递可能不可行。
发明内容
为此，需要新的高频无线功率传递系统，其利用新电路以允许更高的功率传递(大于300mW)，而不使通信降级到低于所需的标准数据协议。此外，由于较高功率可更容易使通信速率降级，所以需要用于在操作模式之间切换的系统和方法，其包括用于诸无线传递模式的功率电平和数据速率的动态指派。此外，需要利用数据通信、系统、方法和/或协议来代替用于传达此类设备相关数据和/或无线功率相关数据的有线连接的无线功率传递系统。在此类系统中，可能期望或需要在无线连接上继续使用在有线通信中利用的传统通信协议。本文中所公开的系统和方法可用以促进无线功率系统的操作期间的较高速度、单向和/或双向数据传递。在一些示例中，无线功率传递系统可用以代替有线连接以用于执行此类数据传递。设备相关数据可包括但不限于包括操作软件或固件更新、数字媒体、用于电子设备的操作指令、以及无线功率相关数据领域之外的任何其他类型的数据。
当与用于无线功率带内通信的传统系统和方法相比，用于数据通信的此类系统和方法在用作组合的无线功率和无线数据系统的一部分时可提供快得多的数据通信。
在一些示例中，无线通信系统可以利用缓冲的通信方法，其中数据可以被保持在一个或多个缓冲器中，直到系统认为其准备好进行通信。例如，如果一个收发器尝试传递大量数据，则它可以缓冲这种数据直到另一侧不需要发送数据的时刻并且然后在该时刻发送数据，这可以允许通信加速，因为它们可以通过由电感连接创建的虚拟“电线”被“单向”发送。因此，虽然这种电磁通信不是利用两条导线的字面上的“双向”通信，但是在发送器与接收器之间的单个电感连接上可执行虚拟双向通信。
通过利用缓冲器以及发射器和接收器两者将数据编码成经由其相应天线之间的电感连接发射的无线功率信号的能力，硬件和软件的此些组合可模拟双线连接。由此，本文公开的系统和方法可被实现以提供虚拟串行和/或虚拟通用异步接收器-发射器(UART)数据通信系统、方法或协议用于在无线功率传递期间的数据传送。
与诸如UART之类的有线串行数据传递系统相比，本文所公开的系统和方法有利地消除了对通信设备之间的有线连接的需要，同时实现可利用已知数据协议(诸如UART)的传统系统解释的数据通信。此外，在一些示例中，本文中所公开的系统和方法可使得此类传统兼容系统的制造商能够快速地引入设备之间的无线数据和/或功率连接，而不需要完全重新编程其数据协议和/或不必阻碍设备之间的互操作性。根据本公开的一方面，公开了一种无线功率传递系统。该无线功率传递系统包括无线功率传递系统和无线功率接收器系统。该无线功率传递系统包括发射器天线和传输控制器，且无线接收器系统包括至少一个接收器天线、功率调节系统和接收器控制器。发射器天线被配置成与至少一个接收器天线耦合且将无线交流(AC)信号传送给至少一个接收器天线。传输控制器被配置成基于无线功率传递系统的操作频率来提供用于驱动发射器天线的驱动信号，其中发射器天线被配置成根据驱动信号来发射传输，并且其中驱动信号被配置成根据无线功率和数据传递协议来生成功率信号和第一异步串行数据信号，对功率信号进行解码以提取兼容无线功率和数据传递协议的第二数据信号，以及解码第二数据信号以提取第二异步串行数据信号。至少一个接收器天线被配置成与发射器天线电感耦合且从发射器天线接收传输，至少一个接收器天线基于无线功率传递系统的操作频率来操作。功率调节系统被配置成从至少一个接收器天线接收传输，将所接收的传输转换成直流(DC)功率信号，且将DC功率信号至少提供给与无线功率接收器系统相关联的负载。接收器控制器被配置成解码该传输以提取兼容无线功率和数据传递协议的第一数据信号，并解码兼容无线功率和数据传递协议的所述第一数据信号以提取第一异步串行数据信号，将第二异步串行数据信号编码成兼容无线功率和数据传递协议的所述第二数据信号，以及选择性地更改功率信号以将兼容无线功率和数据传递协议的所述第二数据信号编码到功率信号中。
在一种改进中，第一和第二异步串行数据信号是通用异步接收器-发射器(UART)兼容信号。
在另一改进中，无线功率和数据传递协议是近场通信(NFC)协议。
在又一种改进中，传输控制器和接收器控制器还被配置成通过将第一和第二UART兼容的数据信号分组化(packetizing)在具有带同步命令和长度命令的头部的同步NFC数据流中来根据NFC数据传递协议生成UART兼容的第一和第二数据信号。
在另一进一步改进中，传输控制器和接收器控制器还被配置成通过在UART兼容的数据信号之后包括至少一个错误校验元素来根据NFC数据传递协议生成UART兼容的第一和第二数据信号。
在另一改进中，传输控制器和接收器控制器还被配置成通过在UART兼容的数据信号之后包括至少一个错误校验元素来根据NFC数据传递协议生成UART兼容的第一和第二数据信号。
在另一进一步改进中，传输控制器和接收器控制器还被配置成当错误校验元素的处理指示错误地接收到UART兼容的数据信号时生成要传送的否定确认(NACK)响应。
在另一进一步改进中，无线传输系统还包括无线功率传递系统中的一个或多个缓冲器的第一集合以及无线功率接收器系统中的一个或多个缓冲器的第二集合。
在另一改进中，一个或多个缓冲器的第一集合被配置成将通信数据排序以供无线功率输送系统传输和接收，且一个或多个缓冲器的第二集合被配置成将通信数据排序以供无线功率接收器系统传输和接收。在又一改进中，对无线功率传递系统中的一个或多个缓冲器的第一集合或无线功率接收器系统中的一个或多个缓冲器的第二集合中的一者或两者的输出进行计时(clocked)，以触发经缓冲数据以供传输。
在另一进一步改进中，无线功率传递系统的一个或多个缓冲器的第一集合被触发以在一个或多个传输通信窗口期间输出，且无线功率接收器系统的一个或多个接收器的第二集合被触发以在一个或多个接收器通信窗口期间输出。
在另一改进中，在一对传输和接收器通信窗口的时间段内包含了一个传输通信窗口和一个接收器通信窗口。
在又一改进中，一个或多个传输通信窗口中的每个传输通信窗口具有相应的第一长度，一个或多个接收器通信窗口中的每个接收器通信窗口具有相应的第二长度，并且第一长度中的每一者和第二长度中的每一者可以被动态地更改，使得在传输和通信窗口的时间段内相应的一对第一和第二长度组合以小于或等于该时间段。
在一改进中，操作频率在约13.553MHz到约13.567MHz的范围中。
根据本公开的另一方面，公开了一种无线功率传递系统。该无线功率传递系统包括无线发射器天线和传输控制器。发射器天线被配置成与至少一个接收器天线耦合且将无线交流(AC)信号传送给至少一个接收器天线。传输控制器被配置成基于无线功率传递系统的操作频率来提供用于驱动发射器天线的驱动信号，其中发射器天线被配置成根据驱动信号来发射传输，并且其中驱动信号被配置成根据无线功率和数据传递协议生成功率信号和第一异步串行数据信号，对功率信号进行解码以提取兼容无线功率和数据传递协议的第二数据信号，以及解码第二数据信号以提取第二异步串行数据信号。
在一种改进中，无线功率和数据传递协议包括NFC数据传递协议。在另一改进中，第一和第二异步串行数据信号是UART兼容(通用异步接收器-发射器兼容)数据信号。
根据本公开的又一方面，公开了一种无线功率接收器系统。无线功率接收器系统包括至少一个接收器天线、功率调节系统、以及接收器控制器。至少一个接收器天线被配置成与发射器天线电感耦合且从发射器天线接收传输，至少一个接收器天线基于无线功率传递系统的操作频率来操作。功率调节系统被配置成从至少一个接收器天线接收传输，将所接收的传输转换成直流(DC)功率信号，且将DC功率信号至少提供给与无线功率接收器系统相关联的负载。接收器控制器被配置成解码该传输以提取兼容无线功率和数据传递协议的第一数据信号，并解码兼容无线功率和数据传递协议的所述第一数据信号以提取第一异步串行数据信号，将第二异步串行数据信号编码成兼容无线功率和数据传递协议的所述第二数据信号，以及选择性地更改功率信号以将兼容无线功率和数据传递协议的所述第二数据信号编码到功率信号中。
在一种改进中，无线功率接收器系统还包括一个或多个缓冲器，其被配置成对传入的通信数据排序以供处理。在一种改进中，操作频率在约13.553MHz到约13.567MHz的范围中。
根据本公开的又一方面，公开了一种无线功率传递系统。该无线功率传递系统包括无线功率传递系统和无线功率接收器系统。该无线功率传递系统包括无线发射器天线和传输控制器。发射器天线被配置成与至少一个接收器天线耦合且将无线交流(AC)信号传送给至少一个接收器天线。传输控制器被配置成基于无线功率传递系统的操作频率来提供用于驱动发射器天线的驱动信号，其中发射器天线被配置成根据该驱动信号发射传输，并且其中该驱动信号被配置成根据无线功率和数据传递协议生成功率信号和第一异步串行数据信号。无线功率接收器系统包括至少一个接收器天线、功率调节系统、以及接收器控制器。至少一个接收器天线被配置成与发射器天线电感耦合且从发射器天线接收传输，至少一个接收器天线基于无线功率传递系统的操作频率来操作。功率调节系统被配置成从至少一个接收器天线接收传输，将所接收的传输转换成直流(DC)功率信号，且将DC功率信号至少提供给与无线功率接收器系统相关联的负载。接收器控制器被配置成解码传输以提取与无线功率和数据传递协议兼容的第一数据信号，以及解码与无线功率和数据传递协议兼容的第一数据信号以提取第一异步串行数据信号。
在一种改进中，第一和第二异步串行数据信号是通用异步接收器-发射器(UART)兼容信号。
在另一改进中，无线功率和数据传递协议是近场通信(NFC)协议。
在又一改进中，传输控制器被配置成通过将UART兼容的数据信号分组化在具有带同步命令和长度命令的头部的同步NFC数据流中来根据NFC数据传递协议生成UART兼容的数据信号。
在另一进一步改进中，传输控制器还被配置成通过在UART兼容的数据信号之后包括至少一个错误校验元素来根据NFC数据传递协议生成UART兼容的数据信号。
在又一进一步改进中，传输控制器还被配置成当错误校验元素的处理指示无错地接收到UART兼容的数据信号时生成要传送的确认(ACK)响应。
在另一进一步改进中，接收器控制器和接收器控制器还被配置成当错误校验元素的处理指示错误地接收到UART兼容的数据信号时生成要传输的否定确认响应(NACK)。
在另一进一步改进中，系统还包括在无线功率传递系统和无线功率接收器系统的每一者中的一个或多个相应缓冲器。
在又一改进中，无线功率传递系统和无线功率接收器系统中的每一者中的一个或多个相应缓冲器被配置成对通信数据排序以供分别传输和接收。在又一进一步改进中，对无线功率传递系统中的一个或多个缓冲器的输出进行计时，以触发经缓冲数据以供传输。
在一种改进中，操作频率在约13.553MHz到约13.567MHz的范围中。
根据本公开的又一方面，公开了一种无线功率传递系统。该无线功率传递系统包括无线发射器天线和传输控制器。发射器天线被配置成与至少一个接收器天线耦合且将无线交流(AC)信号传送给至少一个接收器天线。传输控制器被配置成基于无线功率传递系统的操作频率来提供用于驱动发射器天线的驱动信号，其中发射器天线被配置成根据该驱动信号发射传输，并且其中该驱动信号被配置成根据无线功率和数据传递协议生成功率信号和第一异步串行数据信号。
在一种改进中，无线功率和数据传递协议包括NFC数据传递协议。
在另一改进中，异步串行数据信号是UART兼容的(通用异步接收器-发射器兼容的)数据信号。在又一进一步改进中，驱动信号包括在具有同步命令和长度命令的NFC头部之后并且在至少一个NFC错误校验元素之前的UART兼容的异步串行数据信号。
在一种改进中，系统还包括一个或多个缓冲器，其被配置成对通信数据排序以供传输，其中一个或多个缓冲器的输出被计时以触发经缓冲数据以供传输。
在一种改进中，操作频率在约13.553MHz到约13.567MHz的范围中。
根据本公开的又一方面，公开了一种无线功率接收器系统。无线接收器系统包括至少一个接收器天线、功率调节系统、以及接收器控制器。至少一个接收器天线被配置成与发射器天线电感耦合且从发射器天线接收传输，至少一个接收器天线基于无线功率传递系统的操作频率来操作。功率调节系统被配置成从至少一个接收器天线接收传输，将所接收的传输转换成直流(DC)功率信号，且将DC功率信号至少提供给与无线功率接收器系统相关联的负载。接收器控制器被配置成解码传输以提取与无线功率和数据传递协议兼容的第一数据信号，以及解码与无线功率和数据传递协议兼容的第一数据信号以提取第一异步串行数据信号。
在一种改进中，该系统还包括一个或多个缓冲器，其被配置成对传入的通信数据排序以供处理。
在一种改进中，操作频率在约13.553MHz到约13.567MHz的范围中。
根据本公开的又一方面，公开了一种无线功率传递系统。该无线功率传递系统包括无线功率传递系统和无线功率接收器系统。该无线功率传递系统包括无线发射器天线和传输控制器。发射器天线被配置成与至少一个接收器天线耦合且将无线交流(AC)信号传送给至少一个接收器天线。传输控制器被配置成基于无线功率传递系统的操作频率来提供用于驱动发射器天线的驱动信号，其中发射器天线被配置成根据该驱动信号发射传输，并且其中该驱动信号被配置成生成功率信号、解码功率信号以提取与无线功率和数据传递协议兼容的数据信号、以及解码数据信号以提取异步串行数据信号。无线功率接收器系统包括至少一个接收器天线、功率调节系统、以及接收器控制器。至少一个接收器天线被配置成与发射器天线电感耦合且从发射器天线接收传输，至少一个接收器天线基于无线功率传递系统的操作频率来操作。功率调节系统被配置成从至少一个接收器天线接收传输，将所接收的传输转换成直流(DC)功率信号，且将DC功率信号至少提供给与无线功率接收器系统相关联的负载。接收器控制器被配置成将异步串行数据信号解码成与无线功率和数据传递协议兼容的数据信号，并且选择性地更改功率信号以将于无线功率和数据传递协议兼容的数据信号编码到功率信号中。
在一种改进中，异步串行数据信号是通用异步接收器-发射器(UART)兼容的数据信号。
在另一改进中，无线功率和数据传递协议是近场通信(NFC)协议。
在又一改进中，接收器控制器被配置成通过将UART兼容的数据信号分组化在具有带同步命令和长度命令的头部的同步NFC数据流中来根据NFC数据传递协议生成UART兼容的数据信号。
在另一进一步改进中，接收器控制器还被配置成通过在UART兼容的数据信号之后包括至少一个错误校验元素来根据NFC数据传递协议生成UART兼容的数据信号。
在另一进一步改进中，传输控制器还被配置成当错误校验元素的处理指示无错地接收到UART兼容的数据信号时生成要传送的确认(ACK)响应。
在另一进一步改进中，传输控制器和接收器控制器还被配置成当错误校验元素的处理指示错误地接收到UART兼容的数据信号时生成要传输的否定确认响应(NACK)。
在另一进一步改进中，系统还包括在无线功率接收器系统中的一个或多个缓冲器。
在又一改进中，无线功率传输系统和无线功率接收器系统中的每一者中的一个或多个相应缓冲器被配置成对通信数据排序以供分别传输和接收。
在又一进一步改进中，对无线功率传输系统中的一个或多个缓冲器的输出进行计时，以触发经缓冲数据以供传输。
在一种改进中，操作频率在约13.553MHz到约13.567MHz的范围中。
根据本公开的又一方面，公开了一种无线功率传输系统。该无线功率传输系统包括无线发射器天线和传输控制器。发射器天线被配置成与至少一个接收器天线耦合且将无线交流(AC)信号传送给至少一个接收器天线。传输控制器被配置成基于无线功率传递系统的操作频率来提供用于驱动发射器天线的驱动信号，其中发射器天线被配置成根据该驱动信号发射传输，并且其中该驱动信号被配置成生成功率信号、解码功率信号以提取与无线功率和数据传递协议兼容的数据信号、以及解码数据信号以提取异步串行数据信号。
在一种改进中，无线功率和数据传递协议包括NFC数据传递协议。
在另一改进中，异步串行数据信号是UART兼容的(通用异步接收机-发射器兼容的)数据信号。
在又一进一步改进中，驱动信号包括在具有同步命令和长度命令的NFC头部之后并且在至少一个NFC错误校验元素之前的UART兼容的异步串行数据信号。
在一种改进中，系统还包括一个或多个缓冲器，其被配置成对通信数据排序以供接收，其中一个或多个缓冲器的输出被计时以触发经缓冲数据以供接收。
在一种改进中，操作频率在约13.553MHz到约13.567MHz的范围中。
根据本公开的又一方面，公开了一种无线功率接收器系统。无线接收器系统包括至少一个接收器天线、功率调节系统、以及接收器控制器。至少一个接收器天线被配置成与发射器天线电感耦合且从发射器天线接收传输，至少一个接收器天线基于无线功率传递系统的操作频率来操作。功率调节系统被配置成从至少一个接收器天线接收传输，将所接收的传输转换成直流(DC)功率信号，且将DC功率信号至少提供给与无线功率接收器系统相关联的负载。接收器控制器被配置成将异步串行数据信号解码成与无线功率和数据传递协议兼容的数据信号，并且选择性地更改功率信号以将于无线功率和数据传递协议兼容的数据信号编码到功率信号中。
在一种改进中，该系统还包括一个或多个缓冲器，其被配置成对传入的通信数据排序以供处理。
在一种改进中，操作频率在约13.553MHz到约13.567MHz的范围中。
根据本公开的又一方面，公开了一种无线功率传递系统。该无线功率传递系统包括无线功率传输系统和无线功率接收器系统。该无线功率传输系统包括无线发射器天线、发射器控制器和放大器。该发射器天线被配置成与至少一个其他天线耦合且将交流(AC)无线信号传送至至少一个天线，该AC无线信号包括无线功率信号和无线数据信号。发射器控制器被配置成(i)基于无线功率传递系统的操作频率及用于AC无线信号的传输的操作模式来提供用于驱动发射器天线的驱动信号，(ii)执行对无线数据信号进行编码、对无线数据信号进行解码、接收无线数据信号、传送无线数据信号或其组合中的一者或多者，及(iii)选择用于AC无线信号的传输的操作模式。操作模式选自多种传输模式，并且多种传输模式包括第一传输模式和第二传输模式，其中第一传输模式包括无线数据信号的第一数据速率和无线功率信号的第一功率电平，第二传输模式包括无线数据信号的第二数据速率和无线功率信号的第二功率电平，第一数据速率小于第二数据速率，并且第一功率电平大于第二功率电平。放大器包括至少一个晶体管，其被配置成在至少一个晶体管的栅极处接收驱动信号，并将直流功率(DC)输入功率信号反转以在操作频率下生成AC无线信号。该无线功率接收器系统包括接收器天线、功率调节系统、以及接收器控制器。该接收器天线被配置成与发射器天线耦合并且从发射器天线接收AC无线信号，该接收器天线基于操作频率进行操作。功率调节系统被配置成(i)接收无线功率信号，(ii)将无线功率信号从AC无线功率信号转换成DC无线功率信号，以及(iii)将DC功率信号至少提供给与无线功率接收器系统相关联的负载。接收器控制器被配置成执行以下中的一者或多者：对无线数据信号进行编码、对无线数据信号进行解码、接收无线数据信号或传送无线数据信号。
在一种改进中，由发射器控制器选择用于AC无线信号的传输的操作模式是至少部分地基于由无线功率接收器系统提供的指令的。
在一种改进中，第一传输模式是功率优先传输模式。
在一种改进中，第二传输模式是数据优先传输模式。
在一种改进中，由发射器控制器选择用于AC无线信号的传输的操作模式是至少部分基于至少一个接收器操作条件，该至少一个接收器操作条件与无线功率接收器系统相关联。
在另一改进中，至少一个接收器操作条件包括与无线接收器系统可操作地相关联的负载的充电电平。
在另一进一步改进中，至少一个接收器操作条件包括发射器天线与接收器天线之间的耦合、发射器天线与接收器天线之间的位移及其组合中的一者或多者。
在一种改进中，无线传输系统还包括阻尼电路，该阻尼电路被配置成在无线数据信号的传输期间阻尼AC无线信号，其中该阻尼电路至少包括阻尼晶体管，该阻尼晶体管被配置成从该发射器控制器接收用于切换该晶体管以在无线数据信号的传输期间控制阻尼的阻尼信号。
在一种改进中，该多种传输模式包括第三传输模式，第三传输模式包括第三功率电平和第三数据速率，并且第三功率电平大于第一功率电平并且第三功率电平小于第二功率电平。
在一种改进中，操作频率在约13.553MHz到约13.567MHz的范围中。
在另一改进中，第一功率电平选自0.5瓦特(W)到1.5W的范围且第一数据速率在约700Kbps到约1000Kbps的范围中且第二功率电平选自3.5W到约6.5W的范围且第二数据速率在约80kb/s(Kbps)到约120Kbps的范围中。
在另一改进中，多种传输模式包括第三传输模式，第三传输模式包括第三功率电平和第三数据速率，第三功率电平在1.5W至3.5W的范围中，并且第三数据速率在约120Kbps至约700Kbps的范围中。
根据本公开的又一方面，公开了一种用于操作无线功率传递系统的方法。无线功率传递系统包括无线功率传输系统和无线功率接收器系统，无线功率传输系统被配置成与无线功率接收器系统耦合并且向无线功率接收器系统传送交流(AC)无线信号，AC无线信号包括无线功率信号和无线数据信号。该方法包括使用无线功率传递系统的控制器从多种传输模式中选择操作模式，该操作模式至少包括具有第一功率电平和第一数据速率的第一操作模式和具有第二功率电平和第二功率速率的第二操作模式，其中第一数据速率大于第二数据速率，且第一功率电平小于第二功率电平。该方法还包括使用无线功率传输系统的控制器执行以下各项中的一者或多者：对无线数据信号进行编码、对无线数据信号进行解码、接收无线数据信号、传送无线数据信号或其组合。该方法还包括使用无线功率传输系统的控制器将驱动信号提供给无线功率传输系统的放大器，该驱动信号基于无线功率传输系统的操作频率和操作模式。该方法还包括基于驱动信号通过放大器来驱动无线功率传输系统的发射器天线。
在一种改进中，该方法还包括由无线功率传输系统的控制器从无线功率接收器系统接收指令，并至少部分地基于来自无线功率接收器系统的指令来从多种传输模式中选择操作模式。
在另一改进中，选择操作模式包括至少部分地基于与无线接收器系统相关联的至少一个接收器操作条件来确定供选择的传输操作模式，并且来自无线功率接收器系统的指令包括至少一个接收器操作条件。
在一种改进中，选择操作模式包括至少部分地基于与无线接收机系统相关联的至少一个接收机操作条件来确定供选择的传输操作模式。在一种改进中，从多种传输模式中选择操作模式包括选择功率优先模式或数据优先模式。
在一种改进中，该多种传输模式包括第三传输模式，第三传输模式包括第三功率电平和第三数据速率，并且第三功率电平大于第一功率电平并且第三功率电平小于第二功率电平。
在一种改进中，该方法包括从约13.553MHz到约13.567MHz的范围选择操作频率。
根据本公开的又一方面，公开了一种无线功率传输系统。该无线功率传输系统包括无线发射器天线、发射器控制器、放大器和阻尼电路。该发射器天线被配置成与至少一个其他天线耦合且将交流(AC)无线信号传送至至少一个天线，该AC无线信号包括无线功率信号和无线数据信号。发射器控制器被配置成(i)基于无线功率传递系统的操作频率及用于AC无线信号的传输的操作模式来提供用于驱动发射器天线的驱动信号，(ii)执行对无线数据信号进行编码、对无线数据信号进行解码、接收无线数据信号、传送无线数据信号或其组合中的一者或多者，及(iii)选择用于AC无线信号的传输的操作模式。操作模式选自多种传输模式，并且多种传输模式包括第一传输模式和第二传输模式，其中第一传输模式包括无线数据信号的第一数据速率和无线功率信号的第一功率电平，第二传输模式包括无线数据信号的第二数据速率和无线功率信号的第二功率电平，第一数据速率小于第二数据速率，并且第一功率电平大于第二功率电平。放大器包括至少一个晶体管，其被配置成在至少一个晶体管的栅极处接收驱动信号，并将直流功率(DC)输入功率信号反转以在操作频率下生成AC无线信号。该阻尼电路被配置成在无线数据信号的传输期间衰减AC无线信号，其中阻尼电路包括至少阻尼晶体管，其被配置成从发射器控制器接收用于切换晶体管以在无线数据信号的传输期间控制阻尼的阻尼信号。
根据本公开的又一方面，公开了一种无线功率传递系统。该无线功率传递系统包括无线功率传输系统和无线功率接收器系统。该无线功率传输系统包括无线发射器天线、传输控制器和放大器。该发射器天线被配置成与至少一个其他天线耦合且将交流(AC)无线信号传送至至少一个天线，该AC无线信号包括无线功率信号和无线数据信号。发射器控制器被配置成基于无线功率传递系统的操作频率和用于AC无线信号的传输的操作模式来提供用于驱动发射器天线的驱动信号；执行对无线数据信号的编码、对无线数据信号的解码、接收无线数据信号或传送无线数据信号中的一者或多者；并且确定用于传输AC无线信号的操作模式，其中操作模式包括无线功率信号的功率电平和无线数据信号的数据速率，功率电平选自一系列可用功率电平并且数据速率选自一系列可用数据速率，一系列可用功率电平中的每个可用功率电平对应于一系列可用数据速率之一，其中相应的一对可用功率电平和可用数据速率是逆相关的。放大器包括至少一个晶体管，其被配置成在至少一个晶体管的栅极处接收驱动信号，并将直流功率(DC)输入功率信号反转以在操作频率下生成AC无线信号。该无线功率接收器系统包括接收器天线、功率调节系统、以及接收器控制器。该接收器天线被配置成与发射器天线耦合并且从发射器天线接收AC无线信号，该接收器天线基于操作频率进行操作。功率调节系统被配置成(i)接收无线功率信号，(ii)将无线功率信号从AC无线功率信号转换成DC无线功率信号，以及(iii)将DC功率信号至少提供给与无线功率接收器系统相关联的负载。接收器控制器被配置成执行以下中的一者或多者：对无线数据信号进行编码、对无线数据信号进行解码、接收无线数据信号或传送无线数据信号。
在一种改进中，由发射器控制器确定选择用于AC无线信号的传输的操作模式是至少部分地基于由无线功率接收器系统提供的指令的。
在一种改进中，由发射器控制器确定用于AC无线信号的发射的操作模式包括基于所选功率电平来确定用于操作模式的功率电平，所选功率电平对应于该系列功率电平中的对应成员，并且基于对应数据速率来确定用于操作模式的数据速率，对应数据速率是该系列数据速率中的、与该系列功率电平中的所选成员相对应的成员。
在一种改进中，由发射器控制器确定用于AC无线信号的传输的操作模式包括基于所选数据速率来确定用于操作模式的数据速率，所选数据速率对应于该系列数据速率中的相应成员；以及基于相应的功率电平来确定用于操作模式的功率电平，该相应的功率电平是该系列功率电平中的、与该系列数据速率中的相应成员相对应的成员。
在一种改进中，确定该操作模式包括确定用于该操作模式的功率电平和数据速率中的一者或两者是通过参考该系列可用功率电平和该系列可用数据速率的相应对的查询表来执行的。
在一种改进中，确定操作模式包括：基于所选功率电平来确定功率电平以及基于所选功率电平以及该系列可用功率电平与这些可用数据速率之间的逆关系来确定该数据速率。
在一种改进中，确定操作模式包括：基于所选功率电平来确定功率电平以及基于所选功率电平以及该系列可用功率电平与这些可用数据速率之间的逆关系来确定该数据速率。
在一种改进中，由发射器控制器确定用于AC无线信号的传输的操作模式是至少部分基于至少一个接收器操作条件，该至少一个接收器操作条件与无线功率接收器系统相关联。
在另一改进中，至少一个接收器操作条件包括与无线接收器系统可操作地相关联的负载的充电电平。
在又一进一步改进中，至少一个接收器操作条件包括发射器天线与接收器天线之间的耦合、发射器天线与接收器天线之间的位移及其组合中的一者或多者。
在一种改进中，无线传输系统还包括阻尼电路，该阻尼电路被配置成在无线数据信号的传输期间阻尼AC无线信号，其中该阻尼电路至少包括阻尼晶体管，该阻尼晶体管被配置成从该发射器控制器接收用于切换该晶体管以在无线数据信号的传输期间控制阻尼的阻尼信号。
在一种改进中，操作频率在约13.553MHz到约13.567MHz的范围中。
根据本公开的又一方面，公开了一种用于操作无线功率传递系统的方法。无线功率传递系统包括无线功率传输系统和无线功率接收器系统，无线功率传输系统被配置成与无线功率接收器系统耦合并且向无线功率接收器系统传送交流(AC)无线信号，AC无线信号包括无线功率信号和无线数据信号。该方法包括：使用无线功率传递系统的控制器确定用于传输AC无线信号的操作模式，其中该操作模式包括无线功率信号的功率电平和无线数据信号的数据速率；功率电平是从一系列可用功率电平中选择的以及数据速率是从一系列可用数据速率中选择的，该一系列可用功率电平各自对应于该系列可用数据速率之一，其中相应的可用功率电平对可用数据速率是逆相关的。该方法还包括使用无线功率传输系统的控制器执行以下各项中的一或多者：对无线数据信号进行编码、对无线数据信号进行解码、接收无线数据信号、传送无线数据信号或其组合。该方法还包括使用无线功率传输系统的控制器将驱动信号提供给无线功率传输系统的放大器，该驱动信号基于无线功率传输系统的操作频率和操作模式。该方法还包括基于驱动信号通过放大器来驱动无线功率传输系统的发射器天线。
在改进中，确定操作模式还包括基于所选功率电平来确定该操作模式的功率电平，所选功率电平对应于该系列功率电平中的对应成员，并且基于对应的数据速率来确定该操作模式的数据速率，该对应的数据速率是该系列数据速率中的、与该系列功率电平中的所选成员相对应的成员。
在一种改进中，确定操作模式还包括基于所选数据速率来确定该操作模式的数据速率，所选数据速率对应于该系列数据速率中的对应成员，并且基于对应的功率电平来确定该操作模式的功率电平，该对应的功率电平是该系列功率电平中的、与该系列数据速率中的所选成员相对应的成员。
在一种改进中，确定该操作模式包括确定用于该操作模式的功率电平和数据速率中的一者或两者是通过参考该系列可用功率电平和该系列可用数据速率的相应对的查询表来执行的。
在一种改进中，确定操作模式包括：基于所选功率电平来确定功率电平以及基于所选功率电平以及该系列可用功率电平与这些可用数据速率之间的逆关系来确定该数据速率。
在一种改进中，由发射器控制器确定用于AC无线信号的传输的操作模式是至少部分基于至少一个接收器操作条件，该至少一个接收器操作条件与无线功率接收器系统相关联。
在一种改进中，该方法还包括从约13.553MHz到约13.567MHz的范围选择操作频率。
根据本公开的又一方面，公开了一种无线功率传输系统。该无线功率传输系统包括无线发射器天线、传输控制器和放大器。该发射器天线被配置成与至少一个其他天线耦合且将交流(AC)无线信号传送至至少一个天线，该AC无线信号包括无线功率信号和无线数据信号。发射器控制器被配置成基于无线功率传递系统的操作频率和用于AC无线信号的传输的操作模式来提供用于驱动发射器天线的驱动信号；执行对无线数据信号的编码、对无线数据信号的解码、接收无线数据信号或传送无线数据信号中的一者或多者；并且确定用于传输AC无线信号的操作模式，其中操作模式包括无线功率信号的功率电平和无线数据信号的数据速率，功率电平选自一系列可用功率电平并且数据速率选自一系列可用数据速率，一系列可用功率电平中的每个可用功率电平对应于一系列可用数据速率之一，其中相应的一对可用功率电平和可用数据速率是逆相关的。放大器包括至少一个晶体管，其被配置成在至少一个晶体管的栅极处接收驱动信号，并将直流功率(DC)输入功率信号反转以在操作频率下生成AC无线信号。
根据本公开的又一方面，公开了一种无线功率传输系统。该无线功率传输系统包括无线发射器天线、传输控制器、放大器和可变电阻器。该发射器天线被配置成与至少一个其他天线耦合且将交流(AC)无线信号传送至至少一个天线，该AC无线信号包括无线功率信号和无线数据信号。传输控制器被配置成(i)基于无线功率传递系统的操作频率提供用于驱动发射器天线的驱动信号，以及(ii)执行对无线数据信号进行编码、对无线数据信号进行解码、接收无线数据信号或传送无线数据信号中的一者或多者。放大器包括至少一个晶体管和阻尼电路。至少一个晶体管被配置成在至少一个晶体管的栅极处接收驱动信号，并将直流功率(DC)输入功率信号反转以在操作频率下生成AC无线信号。该阻尼电路被配置成在无线数据信号的传输期间衰减AC无线信号，其中阻尼电路包括至少阻尼晶体管，其被配置成从传输控制器接收用于切换晶体管以在无线数据信号的传输期间控制阻尼的阻尼信号。可变电阻器与发射器天线处于电连接，并且被配置成更改发射器天线的质量因子(Q)，其中可变电阻器对Q的更改改变无线功率传输系统的操作模式。
在一种改进中，可变电阻器是从传输控制器接收指令的数字电位器，并且传输控制器还被配置成确定无线功率传输系统的操作模式并且将指令提供给可变电阻器以更改Q以促进操作模式。
在另一操作模式中，操作模式选自多种传输模式，并且多种传输模式包括第一传输模式和第二传输模式，第一传输模式包括无线数据信号的第一数据速率和无线功率信号的第一功率电平，第二传输模式包括无线数据信号的第二数据速率和无线功率信号的第二功率电平，其中第一数据速率小于第二数据速率，并且其中第一功率电平大于第二功率电平。
在又一进一步改进中，第一传输模式是功率优先传输模式。
在又另一进一步改进中，第二传输模式是数据优先传输模式。
在一种改进中，由传输控制器选择用于AC无线信号的传输的操作模式是至少部分基于至少一个接收器操作条件，该至少一个接收器操作条件与无线功率接收器系统相关联。
在另一改进中，至少一个接收器操作条件包括与无线接收器系统可操作地相关联的负载的充电电平。
在另一进一步改进中，至少一个接收器操作条件包括发射器天线与接收器天线之间的耦合、发射器天线与接收器之间的位移中的一者或多者。
在另一改进中，操作模式包括无线功率信号的功率电平和无线数据信号的数据速率，该功率电平选自一系列可用功率电平并且该数据速率选自一系列可用数据速率，该系列可用功率电平中的每一者对应于该系列可用数据速率中的一者，其中对应一对可用功率电平和可用数据速率是逆相关的。
在又一进一步改进中，由传输控制器确定用于AC无线信号的发射的操作模式包括基于所选功率电平来确定用于操作模式的功率电平，所选功率电平对应于该系列功率电平中的对应成员，并且基于对应数据率来确定用于操作模式的数据率，对应数据率是该系列数据率中的、与该系列功率电平中的所选成员相对应的成员。
在另一进一步改进中，由传输控制器确定用于AC无线信号的传输的操作模式包括基于所选数据速率来确定用于操作模式的数据速率，所选数据速率对应于该系列数据速率中的相应成员；以及基于相应的功率电平来确定用于操作模式的功率电平，该相应的功率电平是该系列功率电平中的、与该系列数据速率中的相应成员相对应的成员。
在另一进一步改进中，确定该操作模式包括确定用于该操作模式的功率电平和数据速率中的一者或两者是通过参考该系列可用功率电平和该系列可用数据速率的相应对的查询表来执行的。
在一种改进中，操作频率在约13.553MHz到约13.567MHz的范围中。
根据本公开的又一方面，公开了一种用于操作无线功率传递系统的方法。无线功率传递系统包括无线功率传输系统和无线功率接收器系统，无线功率传输系统被配置成与无线功率接收器系统耦合并且向无线功率接收器系统传送交流(AC)无线信号，AC无线信号包括无线功率信号和无线数据信号。该方法包括使用无线功率传输系统的控制器来确定无线功率传输系统的操作模式。该方法还包括使用与传输天线电连接的可变电阻器来更改无线功率传输系统的传输天线的质量因子(Q)以设定无线功率传输系统的操作模式。该方法还包括使用无线功率传输系统的控制器执行以下各项中的一或多者：对无线数据信号进行编码、对无线数据信号进行解码、接收无线数据信号、传送无线数据信号或其组合。该方法还包括使用无线功率传输系统的控制器将驱动信号提供给无线功率传输系统的放大器，该驱动信号基于无线功率传输系统的操作频率和操作模式。该方法还包括基于驱动信号通过放大器来驱动无线功率传输系统的发射器天线。在一种改进中，确定操作模式包括从多种传输模式中选择操作模式，多种传输模式至少包括具有第一功率电平和第一数据速率的第一操作模式和具有第二功率电平和第二功率速率的第二操作模式，其中第一数据速率大于第二数据速率，且第一功率电平小于第二功率电平。
在另一改进中，从多种传输模式中选择操作模式包括选择功率优先模式或数据优先模式。
在一种改进中，操作模式包括无线功率信号的功率电平和无线数据信号的数据速率，该功率电平选自一系列可用功率电平并且该数据速率选自一系列可用数据速率，该系列可用功率电平中的每一者对应于该系列可用数据速率中的一者，其中对应一对可用功率电平和可用数据速率是逆相关的。
在一种改进中，该方法还包括由无线功率传输系统的控制器从无线功率接收器系统接收指令，并至少部分地基于来自无线功率接收器系统的指令来从多种传输模式中选择操作模式。
在另一改进，选择操作模式包括至少部分地基于与无线接收器系统相关联的至少一个接收器操作条件来确定供选择的传输操作模式，并且来自无线功率接收器系统的指令包括至少一个接收器操作条件。
在一种改进中，选择操作模式包括至少部分地基于与无线接收机系统相关联的至少一个接收机操作条件来确定用于选择的传输操作模式。
根据本公开的又一方面，公开了一种用于提供电子设备的方法。该方法包括在制造地点制造电子设备，其中制造电子设备包括将无线接收器系统连接至电子设备。该方法还包括在封装地点封装电子设备。该方法还包括在数据传输点处将数据无线传送给电子设备，其中将数据无线传送给电子设备是通过利用无线传输系统经由近场磁感应传递数据来执行的，无线传输系统被配置成与关联于电子设备的无线接收器系统磁连接。
在一种改进中，制造地点和封装地点中的一者或两者是独立于数据传输点的地点。
在一种改进中，数据是软件更新、固件更新、软件应用、固件或其组合中的一者或多者。
在另一改进中，数据因在其中提供电子设备的区域而异。
在另一进一步改进中，数据根据无线数据传递协议作为异步串行数据信号来传递。
在又进一步改进中，该方法还包括利用无线传输系统与无线接收器系统之间的无线传输来无线传送用于向与电子设备相关联的负载供电的电功率信号。根据本公开的又一方面，公开了一种无线连接系统。该无线连接系统包括无线传输系统和无线功率接收器系统。该无线传输系统包括无线发射器天线和传输控制器。发射器天线被配置成与至少一个接收器天线耦合且将无线交流(AC)信号传送给至少一个接收器天线，而至少一个接收器天线驻留在与电子设备相关联的封装内。传输控制器被配置成基于无线功率传输系统的操作频率来提供用于驱动发射器天线的驱动信号，其中发射器天线被配置成根据该驱动信号发射传输，并且其中该驱动信号被配置成根据无线数据传递协议生成异步串行数据信号。无线接收器系统包括至少一个接收器天线和接收器控制器。至少一个接收器天线被配置成与发射器天线电感耦合且从发射器天线接收传输，至少一个接收器天线基于无线功率传递系统的操作频率来操作。接收器控制器被配置成解码传输以提取与无线功率和数据传递协议兼容的第一数据信号，以及解码与无线功率和数据传递协议兼容的第一数据信号以提取第一异步串行数据信号。
在一种改进中，第一和第二异步串行数据信号是通用异步接收器-发射器(UART)兼容信号。
在另一改进中，无线数据传递协议是近场通信(NFC)协议。
在又一改进中，传输控制器被配置成通过将UART兼容的数据信号分组化在具有带同步命令和长度命令的头部的同步NFC数据流中来根据NFC数据传递协议生成UART兼容的数据信号。
在又一进一步改进中，传输控制器还被配置成通过在UART兼容的数据信号之后包括至少一个错误校验元素来根据NFC数据传递协议生成UART兼容的数据信号。
在又一进一步改进中，传输控制器还被配置成当错误校验元素的处理指示无错地接收到UART兼容的数据信号时生成要传送的确认(ACK)响应。
在另一进一步改进中，接收器控制器和接收器控制器还被配置成当错误校验元素的处理指示错误地接收到UART兼容的数据信号时生成要传输的否定确认响应(NACK)。
在另一进一步改进中，系统还包括在无线传输系统和无线接收器系统的每一者中的一个或多个相应缓冲器。
在又一改进中，无线传输系统和无线接收器系统中的每一者中的一个或多个相应缓冲器被配置成对通信数据排序以供分别传输和接收。
在又一进一步改进中，对无线功率传输系统中的一个或多个缓冲器的输出进行计时，以触发经缓冲数据以供传输。
在一种改进中，操作频率在约13.553MHz到约13.567MHz的范围中。
根据本公开的又一方面，公开了一种无线传输系统。该无线传输系统包括无线发射器天线和传输控制器。发射器天线被配置成与至少一个接收器天线耦合且将无线交流(AC)信号传送给至少一个接收器天线，而至少一个接收器天线驻留在与电子设备相关联的封装内。传输控制器被配置成基于无线功率传输系统的操作频率来提供用于驱动发射器天线的驱动信号，其中发射器天线被配置成根据该驱动信号发射传输，并且其中该驱动信号被配置成根据无线数据传递协议生成异步串行数据信号。
在一种改进中，无线功率和数据传递协议包括NFC数据传递协议。
在另一改进中，异步串行数据信号是UART兼容的(通用异步接收机-发射机兼容的)数据信号。
当结合附图阅读时，将更好地理解本发明的这些和其他方面和特征。
附图的简要说明
图1是根据本公开的用于无线传递电能、电功率信号、电功率、电磁能、电子数据及其组合中的一者或多者的系统的实施例的框图。
图2是解说根据图1和本公开的、图1的系统的无线传输系统和图1的系统的无线接收器系统的各组件的框图。
图3是解说根据图1、图2和本公开的、图2的无线传输系统的传输控制系统的各组件的框图。
图4是解说根据图1-3和本公开的、图3的传输控制系统的感测系统的各组件的框图。
图5是解说根据图1、图2和本公开的、图2的无线传输系统的功率调节系统的各组件的框图。
图6是根据图1-5和本公开的、图1-5的无线传输系统的各元件的框图，其还解说了图5的功率调节系统的放大器的各组件以及无线功率传输的信号特性。
图7是根据图1-6以及本公开的、图1-6的无线传输系统的各元件的电气示意图，还解说了图5-6的功率调节系统的放大器的各组件。
图8是解说当信号具有经由开-关键控的带内通信时的“开”和“关”调节的上升和下降的示例性绘图。
图9是根据图1-8和本公开的、用于操作无线传输系统的方法的流程图。
图10根据图1-9和本公开的、用于选择用于无线功率和数据传输的操作模式的图9的方法的子方法的流程图。
图11根据图1-9和本公开的、用于选择用于无线功率和数据传输的操作模式的图9的方法的替换子方法的流程图。
图12是根据图1-11和本公开的、针对图9-11的(诸)方法的三个示例操作模式的示例性时序图的三个绘图。
图13根据图1-9和本公开的、用于选择用于无线功率和数据传输的操作模式的图9的方法的另一子方法的流程图。
图14根据图1-9和本公开的、用于选择用于无线功率和数据传输的操作模式的图9的方法的另一子方法的流程图。
图15A是根据本公开的参考图9、13和14讨论的操作模式的数据速率和功率电平之间的逆关系的第一示例绘图。
图15B是根据本公开的参考图9、13和14讨论的操作模式的数据速率和功率电平之间的逆关系的第二示例绘图。
图15C是根据本公开的示例性查找表(LUT)，其包括一系列数据速率和一系列功率电平的相关值，该相关值根据参考图9、图13和图14讨论的操作模式的数据速率和功率电平之间的逆关系而相关。
图16是解说根据图1、图2和本公开的、图2的无线接收器系统的接收器控制系统和接收器功率调节系统的各组件的框图。
图17是以背景方式覆盖有示例性通信的UART串行有线组件的示意性功能图。
图18是以背景方式示出UART串行有线通信上的分组通信的时序图。
图19是示出根据本公开的无线传送的数据的封装的时序图。
图20是示出根据本公开的接收器和发射器定时功能的时序图。
图21A是示出根据本公开的当无线传输系统和无线接收器系统两者均使用虚拟双向通信进行通信时通信的窗口化的时序图。
图21B是示出根据本公开的当无线传输系统和无线接收器系统两者均使用虚拟双向通信进行通信时通信的可变长度窗口化的时序图。
图22是根据本公开的用于缓冲经由近场磁耦合传输和接收的数据通信的系统区段的示意图。
图23是根据本公开的反映经缓冲数据通信的垂直配准的时序图。
图24是根据本公开的用作这里公开的系统、方法或装置的传输天线和接收器天线中的一者或两者的非限制示例性天线的俯视图。
图25是根据图1-24和本公开的、用于提供利用穿过封装的数据传输的电子设备的方法的流程图。
图26是根据图1-25和本公开的、用于在电子设备保持在封装中时将数据传递给电子设备的系统的侧视图。
虽然下面的详细描述将针对某些解说性实施例给出，但是应理解，附图不一定按比例绘制，并且有时图解地和以局部视图解说所公开的实施例。另外，在某些情况下，可以省略对于理解所公开的主题而言不必要的细节或者使得其他细节太难察觉的细节。因此，应理解，本公开不限于本文所公开和示出的特定实施例，而是对整个公开和权利要求及其任何等效物的公平阅读。这些系统和方法中可包含额外、不同或更少的组件和方法。
详细描述
在以下描述中，通过这些示例阐述了众多具体细节以便提供对相关教导的透彻理解。然而，对于本领域技术人员而言应当显而易见的是，可以在没有此类细节的情况下实践本教导。在其他示例中，为了避免不必要地模糊本教导的各方面，在相对较高的层次上描述了公知的方法、进程、组件、和/或电路，而不提供太多细节。例如，如上所述，UART在这里被用作示例异步通信方案，并且NFC协议被用作示例同步通信方案。然而，可以使用其他有线和无线通信技术，同时体现本公开的原则。
现在参考附图并且具体参考图1，解说了无线功率传递系统10。该无线功率传递系统10提供电信号(诸如但不限于，电能、电功率、电功率信号、电磁能、以及电子可传送数据(“电子数据”)的无线传输。如本文中所使用的，术语“电功率信号”是指具体地传送以提供用于对负载进行充电和/或直接供电的有意义的电能的电信号，而术语“电子数据信号”是指用于跨介质传达数据的电信号。
无线功率传递系统10经由近场磁耦合提供电信号的无线传输。如图1的实施例中所示，无线功率传递系统10包括无线传输系统20和无线接收器系统30。无线接收器系统被配置成至少从无线传输系统20接收电信号。在一些示例中，诸如其中无线功率传递系统被配置成经由近场通信直接充电(NFC-DC)或近场通信无线充电(NFC WC)草案或已接受标准进行无线功率传递的示例，无线传输系统20可以被称作NFC-DC无线传输系统20的“监听者”，并且无线接收器系统30可以被称作NFC-DC无线传输系统的“轮询者”。
如所解说的，无线传输系统20和无线接收器系统30可以被配置成在至少间隔距离或间隙17上传送电信号。在诸如系统10之类的无线功率传递系统的上下文中，诸如间隙17之类的间隔距离或间隙不包括诸如有线连接之类的物理连接。可存在位于间隔距离或间隙中的中间对象，诸如但不限于空气、台面、电子设备的外壳、塑料细丝、绝缘体、机械壁等；然而，在这样的间隔距离或间隙处没有物理电连接。
因此，无线传输系统20和无线接收器系统30的组合创建了电连接而不需要物理连接。如本文所使用的，术语“电连接”是指电流、电压和/或功率从第一位置、设备、组件和/或源到第二位置、设备、组件和/或目的地的传递的任何便利。“电连接”可以是物理连接，诸如但不限于将第一位置、设备、组件和/或源连接到第二位置、设备、组件和/或目的地的导线、迹线、通孔以及其他物理电连接。另外地或替换地，“电连接”可以是将第一位置、设备、组件和/或源连接至第二位置、设备、组件和/或目的地的无线功率和/或数据传递，诸如但不限于磁场、电磁场、谐振场和/或感应场，以及其他无线功率和/或数据传递。
在一些情况下，间隙17可被称为“Z-距离”，因为如果认为天线21、31各自基本上沿着相应的共同X-Y平面布置，那么分开天线21、31的距离是在“Z”或“深度”方向上的间隙。然而，本公开的实施例确实设想了柔性和/或非平面线圈，并且因此，设想了跨天线21、31之间的连接距离的包络，间隙17可能不均匀。设想各种调谐、配置和/或其他参数可改变间隙17的可能的最大距离，使得从无线传输系统20到无线接收器系统30的电传输保持可能。
无线功率传递系统10在无线发射系统20和无线接收器系统30耦合时操作。如本文所使用的，术语“耦合至”、“被耦合至”和“耦合”通常是指当发射器和/或其任何组件和接收器和/或其任何组件通过磁场彼此耦合时发生的磁场耦合。这种耦合可包含由耦合系数(k)表示的耦合，该耦合系数至少足以供接收器利用来自发射器的感应功率信号。系统10中的无线传输系统20和无线接收器系统30的耦合可以由系统10的谐振耦合系数表示，并且为了无线功率传递的目的，系统10的耦合系数可以在约0.01和0.9的范围内。
如所解说的，无线传输系统20可以与可以从输入功率源12接收功率的主机设备11相关联。主机设备11可以是任何电操作的设备、电路板、电子组装件、专用充电设备或任何其他所设想的电子设备。无线传输系统20可以与其相关联的示例主机设备11包括但不限于：包括集成电路的设备、用于可穿戴电子设备的壳体、用于电子设备的容器、便携式计算设备、配置有电子设备的衣服、用于电子设备的存储介质、用于一个或多个电子设备的充电设备、专用充电设备、活动或运动相关装备、商品、和/或数据收集设备、以及其他所设想的电子设备。
如所解说的，无线传输系统20和主机设备11中的一者或两者与输入功率源12在操作上相关联。输入功率源12可以是或者可以包括一个或多个储电设备，诸如电化学电池、电池组和/或电容器，以及其他储电设备。另外地或替换地，输入功率源12可以是任何电输入源(例如，任何交流(AC)或直流(DC)递送端口)并且可以包括从所述电输入源到无线传输系统20的连接装置(例如，变压器、调节器、导电导管、迹线、电线、或装备、商品、计算机、相机、移动电话、和/或其他电气装置连接端口和/或适配器，诸如但不限于USB端口和/或适配器、以及其他设想的电气组件)。
由无线传输系统20接收的电能然后被用于至少两个目的：向无线传输系统20的内部组件提供电功率和向发射器天线21提供电功率。发射器天线21被配置成无线地发射被调节和修改以用于由无线传输系统20经由近场磁耦合(NFMC)进行无线传输的电信号。近场磁耦合使得能够通过在发射器天线21和无线接收器系统30的或与无线接收器系统30相关联的接收天线31之间的磁感应来无线地传递信号。近场磁耦合可以是和/或可被称为“感应耦合”，如本文所使用的，感应耦合是利用交变电磁场来在两个天线之间传递电能的无线功率传输技术。这样的感应耦合是被调谐成以类似频率谐振的两个磁耦合线圈之间的磁能的近场无线传输。因而，此类近场磁耦合可实现经由受约束磁场的谐振发射的高效无线功率传输。此外，这种近场磁耦合可以经由“互感”提供连接，如在此定义的，“互感”是通过磁耦合至第一电路的第二电路中的电流变化在电路中产生电动势。
在一个或多个实施例中，发射器天线21或接收器天线31的电感器线圈策略性地定位成促进通过近场磁感应接收和/或传输无线传递的电信号。天线操作频率可以包括相对高的操作频率范围，其示例可以包括但不限于6.78MHz(例如，根据Rezence和/或Airouel接口标准和/或在6.78MHz的频率下操作的任何其他专有接口标准)、13.56MHz(例如，根据由ISO/IEC标准18092定义的NFC标准)、27MHz和/或另一专有操作模式的操作频率。天线21、31的操作频率可为由工业、科学和医疗(iSM)频带中的国际电信联盟(iTU)指定的操作频率，其包含但不限于6.78MHz、13.56MHz和27MHz，其被指定用于无线功率传递。在无线功率传送系统10在NFC-DC标准和/或草案标准内操作的系统中，操作频率可在约13.553MHz到约13.567MHz的范围中。
本公开的发射天线和接收天线可被配置成发送和/或接收具有从约10毫瓦(mW)至约500瓦(W)范围的幅值的电功率。在一个或多个实施例中，发射天线21的电感器线圈被配置成以发射天线谐振频率或在发射天线谐振频带内谐振。
如本领域技术人员已知的，“谐振频率”或“谐振频带”是指其中天线的振幅响应处于相对最大值的频率或频率，或者另外地或替换地，其中电容电抗具有与感应电抗的幅值基本上相似的幅值的频率或频带。在一个或多个实施例中，发射天线谐振频率是高频，如无线功率传递领域中的技术人员所知。
无线接收器系统30可与至少一个电子设备14相关联，其中电子设备14可以是需要电功率以用于任何功能和/或用于功率储存(例如，经由电池和/或电容器)的任何设备。另外，电子设备14可以是能够接收电子可传输数据的任何设备。例如，该设备可以是但不限于手持式计算设备、移动设备、便携式电器、集成电路、可识别标签、厨房实用设备，电子工具、电动车辆、游戏控制台、机器人设备、可穿戴电子设备(例如，电子手表、电子修改眼镜、变更现实(AR)眼镜、虚拟现实(vR)眼镜等)，便携式扫描设备、便携式识别设备、体育用品、嵌入式传感器、物联网(IoT)传感器、启用IoT的服装、启用IoT的休闲装备、工业装备、医疗装备，医疗设备、平板计算设备、便携式控制设备、用于电子设备的遥控器、游戏控制器等。
出于解说所公开的实施例的特征和特性的目的，箭头端线被用于解说可传递和/或通信信号，并且不同图案被用于解说旨在用于功率传输的电信号和旨在用于传输数据和/或控制指令的电信号。实线指示以功率信号的形式在物理和/或无线功率传递上的电能的信号传输，该功率信号最终在从无线传输系统20到无线接收器系统30的无线功率传输中使用。此外，虚线被用于解说可电子传输的数据信号，其最终可以从无线传输系统20无线传送至无线接收器系统30。
虽然本文中的系统和方法解说了无线传送的能量、无线功率信号、无线传送的功率、无线传送的电磁能量和/或可电子传送的数据的传输，但是确实设想本文公开的系统、方法和装置可被用于仅一个信号、两个信号或两个以上的信号的各种组合的传输，并且还设想本文公开的系统、方法和装置可被用于除上述信号中的一者或多者之外或与上述信号中的一者或多者唯一地组合的其他电信号的无线传输。在一些示例中，实线或虚线的信号路径可表示功能信号路径，而在实际应用中，实际信号通过路由到其所指示的目的地的附加组件来路由。例如，可以指示数据信号从通信装置路由到另一通信装置，然而，在实际应用中，数据信号可以通过放大器，然后通过发射天线路由到接收器天线，其中在接收器端，数据信号由接收器的各个通信设备解码。
现在转向图2，无线连接系统10被解说成包括无线传输系统20和无线接收器系统30两者的示例子系统的框图。无线传输系统20可以至少包括功率调节系统40、传输控制系统26、传输调谐系统24、和发射天线21。来自输入功率源12的电能输入的第一部分被配置成对无线传输系统20的组件(诸如但不限于传输控制系统26)进行供电。来自输入功率源12的电能输入的第二部分被调节和/或修改以用于经由发射天线21向无线接收器系统30进行无线功率传输。因此，输入能量的第二部分由功率调节系统40修改和/或调节。虽然未解说，但当然设想，输入电能的第一和第二部分中的一者或两者可在由功率调节系统40和/或传输控制系统26接收之前由另外的设想子系统(例如，电压调节器、电流调节器、开关系统、故障系统、安全调节器等)修改、调节、更改和/或以其他方式改变。
现在参考图3，继续参考图1和2，解说了传输控制系统26的子组件和/或系统。传输控制系统26可以包括感测系统50、传输控制器28、通信系统29、驱动器48和存储器27。
传输控制器28可以是任何电子控制器或计算系统，其至少包括执行操作、执行控制算法、存储数据、检索数据、收集数据、控制和/或提供与无线传输系统20相关联的其他组件和/或子系统的通信、和/或执行所需的任何其他计算或控制任务的处理器。传输控制器28可以是单个控制器，或者可以包括一个以上的控制器，其被设置成控制无线传输系统20的各种功能和/或特征。传输控制器28的功能可以在硬件和/或软件中实现，并且可以依赖于与无线传输系统20的操作相关的一个或多个数据映射。为此，传输控制器28在操作上与存储器27相关联。存储器可以包括内部存储器、外部存储器和/或远程存储器中的一者或多者(例如，经由网络(诸如但不限于互联网)在操作上连接到传输控制器28的数据库和/或服务器)。内部存储器和/或外部存储器可以包括但不限于包括只读存储器(ROM)(包括可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或有时但很少标记的EROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM))、随机存取存储器(RAM)(包括动态RAM(DRAM)、静态RAM(SRAM)、同步动态RAM(SDRAM)、单数据速率同步动态RAM(SDR SDRAM)、双数据速率同步动态RAM(DDR SDRAM、DDR2、DDR3、DDR4)、以及图形双数据速率同步动态RAM(GDDR SDRAM、GDDR2、GDDR3、GDDR4、GDDR5、闪存、便携式存储器)等中的一者或多者。此类存储介质是非暂态机器可读和/或计算机可读存储介质的示例。
虽然传输控制系统26的特定元件被解说成传输控制系统26的独立组件和/或电路(例如，驱动器48、存储器27、通信系统29、感测系统50等所设想元件)，但这些组件可以与传输控制器28集成。在一些示例中，传输控制器28通常可以是配置成包括传输控制器28和无线传输系统20中的一个或两者的功能元件的集成电路。
在提供数据传输和接收细节之前，应该注意到，无线传输系统20和无线接收器系统30中的任一者可在所公开的原则内将数据发送给另一者，而不管哪个实体正无线发送或无线接收功率。如所解说的，出于数据传输、接收和/或通信的目的，传输控制器28至少与存储器27、通信系统29、功率调节系统40、驱动器48和感测系统50处于操作关联。驱动器48可被实现成至少部分地控制功率调节系统40的操作。在一些示例中，驱动器48可以从传输控制器28接收指令，以生成脉宽调制(PWM)信号和/或将所生成的脉宽调制信号输出到功率调节系统40。在一些这样的示例中，PWM信号可被配置成驱动功率调节系统40以将电功率作为交流电信号输出，其操作频率由PWM信号定义。在一些示例中，PWM信号可被配置成生成由功率调节系统40的AC功率信号输出的占空比。在一些此类示例中，占空比可被配置成AC功率信号的给定时段的约50％。
感测系统可包括一个或多个传感器，其中每个传感器可在操作上与无线传输系统20的一个或多个组件相关联，并配置成提供信息和/或数据。术语“传感器”在其最广泛的解释中被用于定义与无线传输系统20操作性相关联的一个或多个组件，其操作以感测无线传输系统20、无线接收系统30、输入功率源12、主机设备11、发射天线21、接收器天线31以及其任何其他组件和/或子组件中的一者或多者的功能、条件、电气特性、操作和/或操作特性。再者，尽管各示例可以解说某种配置，但应领会，无线传输系统20和无线接收器系统30中的任一者可在所公开的原则内将数据发送给另一者，而不管哪个实体正无线发送或无线接收功率。
如图4的实施例中所解说的，感测系统50可包括但不限于包括热感测系统52、对象感测系统54、接收器感测系统56和/或任何其他(诸)传感器58。在这些系统内，可存在解决应用所需的特定感测方面的甚至更具体的可任选的附加或替换的感测系统，诸如但不限于：基于条件的维护感测系统、性能优化感测系统、充电状态感测系统、温度管理感测系统、组件加热感测系统、IoT感测系统、能量和/或功率管理感测系统、冲击检测感测系统、电气状态感测系统、速度检测感测系统、设备健康感测系统等。对象感测系统54可以是异物检测(FOD)系统。
热感测系统52、对象感测系统54、接收器感测系统56和/或其他(诸)传感器58(包括可任选的附加或替换系统)中的每一者在操作上和/或通信地连接至传输控制器28。热感测系统52被配置成监测无线传输系统20内或无线传输系统20附近的其他元件内的环境温度和/或组件温度。热感测系统52可被配置成检测无线传输系统20内的温度，并且如果所检测到的温度超过阈值温度，则传输控制器28阻止无线传输系统20操作。这种阈值温度可以出于安全考虑、操作考虑、效率考虑和/或它们的任何组合来被配置。在非限制性示例中，如果传输控制器28经由来自热感测系统52的输入确定无线传输系统20内的温度已经从可接受的操作温度提升至不合需的操作温度(例如，在非限制性示例中，内部温度从约20℃(C)提升至约50℃)，则传输控制器28阻止无线传输系统20的操作和/或降低从无线传输系统20的功率输出电平。在一些非限制性示例中，热感测系统52可包括热电偶、热敏电阻、负温度系数(NTC)电阻器、电阻温度检测器(RTD)和/或其任何组合中的一者或多者。
如图4中所描绘的，传输感测系统50可包括对象感测系统54。对象感测系统54可被配置成检测无线接收器系统30和/或接收器天线31中的一者或多者，由此向传输控制器28指示接收器系统30靠近无线传输系统20。另外或替换地，对象感测系统54可被配置成检测与无线传输系统20接触的或靠近无线传输系统20的不想要的对象的存在。在一些示例中，对象感测系统54被配置成检测不合需的对象的存在。在一些这种示例中，如果传输控制器28经由对象感测系统54提供的信息检测到不合需的对象的存在，则传输控制器28阻止或以其他方式修改无线传输系统20的操作。在一些示例中，对象感测系统54利用阻抗变化检测方案，其中传输控制器28针对已知的、可接受的电阻抗值或电阻抗值的范围来分析由传输天线20观察到的电阻抗的变化。
另外地或替换地，对象感测系统54可利用质量因子(Q)变化检测方案，其中传输控制器28分析来自诸如接收器天线31之类的被检测对象的已知质量因子值或质量因子值范围的变化。电感器的“质量因子”或“Q”可以被定义为(频率(Hz)×电感(H))/电阻(欧姆)，其中频率是电路的操作频率，电感是电感器的电感输出，并且电阻是电感器内部的辐射电阻和无功电阻的组合。如本文所定义的，“质量因子”通常被接受为测量像天线、电路或谐振器那样的装置的效率的指数(测量图)。在一些示例中，对象感测系统54可包括光学传感器、电光传感器、霍尔效应传感器、接近传感器和/或其任何组合中的一者或多者。
接收器感应系统56是被配置成检测可与无线传输系统20耦合的任何无线接收系统的存在的任何传感器、电路和/或其组合。在一些示例中，接收器感测系统56和对象感测系统54可被组合、可共享组件和/或可由一个或多个公共组件来体现。在一些示例中，如果检测到任何这种无线接收系统的存在，则无线传输系统20启用到所述无线接收系统的电能、电功率、电磁能和/或数据的无线传输。在一些示例中，如果未检测到无线接收器系统的存在，则阻止发生电能、电功率、电磁能和/或数据的继续无线传输。因此，接收器感测系统56可以包括一个或多个传感器和/或可以在操作上与一个或多个传感器相关联，这些传感器被配置成分析无线传输系统20的环境内或附近的电气特性，并且基于这些电气特性来确定无线接收器系统30的存在。
现在参照图5，并继续参照图1-4，解说了示出功率调节系统40A的实施例的框图。在电功率调节系统40处，通常经由输入功率源12本身或中间功率转换器(将AC源转换成DC源(未示出))接收电功率作为DC电源。电压调节器46从输入功率源12接收电功率，并且被配置成提供用于通过天线21进行传输的电功率并且提供用于为无线传输系统21的组件供电的电功率。因此，电压调节器46被配置成将接收到的电功率转换成至少两个电功率信号，每个电功率信号处于用于各个下游组件的操作适当电压：第一电功率信号，对无线传输系统20的任何组件供电；以及第二部分，被调节和修改以用于无线传输到无线接收器系统30。如图3中所解说的，这种第一部分至少传送给感测系统50、传输控制器28和通信系统29；然而，第一部分不限于仅传输至这些组件，并且可传送给无线传输系统20的任何电组件。
电功率的第二部分被提供给功率调节系统40的放大器42，该放大器42被配置成调节用于由天线21进行无线传输的电功率。放大器可以充当逆变器，该逆变器从电压调节器46接收输入DC功率信号并且至少部分地基于来自传输控制系统26的PWM输入来生成AC作为输出。放大器42可以是或者包括例如功率级逆变器，诸如双场效应晶体管功率级逆变器或四重场效应晶体管功率级逆变器。在功率调节系统40内并且进而无线传输系统20中使用放大器42使得能够无线传输具有比在没有这种放大器的情况下传输时大得多的幅值的电信号。例如，放大器42的添加可以使无线传输系统20能够传送作为具有从约10mW至约500W的电功率的电功率信号的电能。在一些示例中，放大器42可以是或者可以包括一个或多个E类功率放大器。E类功率放大器是被设计成用于高频(例如，从约1MHz至约1GHz的频率)的高效调谐的开关功率放大器。通常，E类放大器采用单极开关元件和开关和输出负载(例如，天线21)之间的调谐无功(reactive)网络。E类放大器可通过仅在零电流(例如，导通到关断切换)或零电压(关断到导通切换)的点处操作开关元件来在高频率处实现高效率。即使当设备的切换时间与操作频率相比较长时，这些切换特性也可使开关中的功率损耗最小化。然而，放大器42当然不限于是E类功率放大器，并且可以是或者可以包括D类放大器、EF类放大器、H逆变器放大器、和/或推挽逆变器以及可被包括作为放大器42的一部分的其他放大器中的一者或多者。
现在转向图6和7，解说了无线传输系统20，还细化了功率调节系统40的元件、放大器42、调谐系统24以及其他。无线传输系统20的框图解说了一个或多个电信号以及此类信号的调节、此类信号的更改、此类信号的变换、此类信号的反转、此类信号的放大、以及其组合。在图6中，DC功率信号用重粗体线解说，使得这些线显著粗于图6和本申请的其他图中的其他实线，AC信号被解说成基本上正弦波形式，其粗度显著小于DC功率信号粗体的粗体，并且数据信号用虚线表示。要注意的是，AC信号不必是大致正弦波，并且可以是适合于下面描述的目的的任何AC波形(例如，半正弦波、方波、半方波以及其他波形)。图7以简化形式解说了用于无线传输系统的元件的样本电气组件及其子组件。注意，图7可表示无线传输系统20的示意图的一个分支或子区段，和/或为清楚起见，从图7中解说的示意图中省略无线传输系统20的组件。
如图6中所解说的并且如上所讨论的，输入功率源11提供输入直流电压(VDC)，在放大器42处调节之前，输入直流电压的电压电平可以由电压调节器46改变。在一些示例中，如图7中所解说的，放大器42可包括扼流电感器LCHOKE，其可被用于阻挡VDC中的射频干扰，同时允许VDC的DC功率信号继续朝向放大器42的放大器晶体管48。VCHOKE可被配置成本领域已知的任何合适的扼流电感器。
放大器48被配置成更改和/或反转VDC以生成AC无线信号VAC，如下面更详细讨论的，AC无线信号VAC可以被配置成携带入站和出站数据信号(在图6中表示为“数据”)中的一者或两者。放大器晶体管48可以是本领域已知的能够将DC功率信号反转、转换和/或调节成AC功率信号的任何开关晶体管，诸如但不限于场效应晶体管(FET)、氮化镓(GaN)FET、双极结型晶体管(BJT)和/或广带隙(WBG)半导体晶体管，以及其他已知的开关晶体管。放大器晶体管48被配置成从放大器晶体管48(在图6中表示为“G”)的栅极接收驱动信号(在图6中表示为“PWM”)，并且反转DC信号VDC以在无线功率传输系统20的操作频率和/或操作频带生成AC无线信号。驱动信号可以是被配置成用于无线功率传输系统20的操作频率和/或操作频带处的此反转的PWM信号。
驱动信号由其中的传输控制系统26和/或传输控制器28生成和输出，如上文讨论和公开的。传输控制器26、28被配置成提供驱动信号，并且被配置成执行编码无线数据信号(在图6中表示为“数据”)、解码无线数据信号(在图6中表示为“数据”)及其任意组合中的一者或多者。在一些示例中，电数据信号可以在AC无线功率信号的频带信号中。在一些此类示例中，此类带内信号可以是AC无线功率信号的带内开关键控(OOK)信号。例如，如NFC标准中所描述的，A型通信是OOK的形式，其中数据信号被开关键控在载波AC无线功率信号中，该载波AC无线功率信号以在约13.553MHz至约13.567MHz的范围中的操作频率进行操作。
然而，当AC功率信号的功率、电流、阻抗、相位和/或电压电平改变超过在用于高频无线功率传递的电流和/或传统硬件中使用的电平(超过大约500mW被传送)时，这样的传统硬件可能不能以通信功能的所需保真适当地编码和/或解码带内数据信号。AC输出功率信号中的此类较高功率可引起信号降级，这归因于OOK上升的增加的上升时间、OOK下降的增加的下降时间、OOK上升中的所需电压过冲和/或OOK下降中的电压下冲，以及归因于传统硬件未针对更高功率、高频无线功率传递进行配备而导致的对信号的其他潜在降级。由此，需要以如下方式设计放大器42：限制和/或基本上移除在无线功率传递期间来自带内数据信号的上升和下降时间、过冲、下冲和/或其他信号缺陷。限制和/或大体上移除此类缺陷的此能力允许本申请的系统在高频无线功率传递传输系统中提供更高功率无线功率传递。
为了进一步的示例性解说，图8解说了OOK带内信号的下降和上升的曲线图。下降时间(t1)被示出为在信号处于预期全电压(V1)的90％电压(V4)与下降至V1的约5％电压(V2)之间的时间。上升时间(t3)被示为当信号在V2处结束并上升到约V4之间的时间。此类上升时间和下降时间可以由信号的接收天线读取，并且适用的数据通信协议可以包括对上升时间和下降时间的限制，使得如果上升时间和/或下降时间超过某些界限，则接收器对数据是不兼容的和/或不可读的。
现在返回图6和7，为了实现对所提及的缺陷的限制和/或大量消除，放大器42包括阻尼电路60。阻尼电路60被配置成用于在AC无线信号和相关联数据信号的传输期间阻尼AC无线信号。阻尼电路60可被配置成减少在OOK信号传输期间的上升时间和下降时间，从而使得当与传统系统相比较时，数据信号的速率不仅可以是顺应的和/或易读的，而且还可以实现更快的数据速率和/或增强的数据范围。为了阻尼AC无线功率信号，阻尼电路至少包括阻尼晶体管63，其被配置成用于从传输控制器62接收阻尼信号(Vdamp)。阻尼信号被配置成用于在无线数据信号的传输和/或接收期间切换阻尼晶体管(开/关)以控制AC无线信号的阻尼。AC无线信号的这种传输可以由传输控制器28执行，和/或这种传输可以经由来自无线接收器系统30的传输，在天线21、31之间的耦合磁场内。
在其中经由OOK传达数据信号的示例中，阻尼信号可实质上与数据信号的状态相对和/或相反。这意味着如果OOK数据信号处于“开”状态，则阻尼信号指令阻尼晶体管以“关闭”并且因此信号不经由阻尼电路60耗散，因为阻尼电路不被设置为接地并且因此从放大器电路短路且电流基本上绕过该阻尼电路。如果OOK数据信号处于“关”状态，则阻尼信号可以的“开”，并且因此阻尼晶体管63被设置成“开”状态并且VAC电流流动被阻尼电路阻尼。因此，当“开”时，阻尼电路60可被配置成耗散刚好足够的功率、电流和/或电压，使得系统中的效率实质上不受影响，并且此种耗散降低了OOK信号中的上升和/或下降时间。此外，因为阻尼电路可在OOK信号“开”时指令阻尼晶体管63以“关闭”，则它将不会不必要地阻尼信号，由此当不需要阻尼时缓解来自VAC的任何效率损失。虽然被描绘成利用OOK编码，但是其他形式的带内编码可以被用于对数据信号进行编码，诸如但不限于幅移键控(ASK)。
如图7中所解说的，可包括阻尼电路60的放大器42的分支位于放大器晶体管48的输出漏极处。虽然阻尼电路60不必定位在此，但是在一些示例中，这可以帮助适当地阻尼输出AC无线信号，因为它将能够在最靠近放大器晶体管48输出漏极的节点处阻尼，该节点是电路中需要能量耗散的第一节点。在此种示例中，阻尼电路与放大器晶体管48的漏极处于电并联连接。然而，阻尼电路当然可以靠近天线21、靠近传输调谐系统24和/或靠近滤波器电路24连接。
虽然阻尼电路60能够起到适当地阻尼AC无线信号的作用，以便在更高功率的高频无线功率传输下进行适当的通信，但是在一些示例中，阻尼电路可以包括额外的组件。例如，如所解说的，阻尼电路60可以包括阻尼二极管DDAMP、阻尼电阻器RDAMP、阻尼电容器CDAMP和/或其任意组合中的一者或多者。RDAMP可以与阻尼晶体管63电串联，并且RDAMP的值(欧姆)可以被配置成使得其从功率信号中耗散至少一些功率，这可以用于加速幅度移位键控信号、OOK信号和/或其组合中的上升和下降时间。在一些示例中，RDAMP的值被选择、配置和/或设计成使得RDAMP耗散最小功率量以实现带内信号中可允许的最快上升和/或下降时间和/或满足最小上升和/或下降时间的标准限制；从而实现最大效率下的数据保真(RDAMP损失的功率较小)以及当系统卸除负载时和/或在最轻负载条件下维持数据保真。
CDAMP也可以与阻尼晶体管63和RDAMP中的一个或两个串联连接。CDAMP可以被配置成平滑带内信号中的过渡点，并限制这种信号中的过冲和/或下冲条件。此外，在一些示例中，CDAMP可以被配置成用于当晶体管经由阻尼信号被激活时，确保所执行的阻尼与AC无线功率信号相位相差180度。
DDAMP可以还被包括成与阻尼晶体管63、RDAMP、CDAMP和/或其组合中的一者或多者串联连接。如图所示，DDAMP被定位成使得当阻尼晶体管63处于关状态时，电流不能流出阻尼电路60。当阻尼电路未激活或“开”时，DDAMP的加入可防止交流电源信号中的功率效率损失。事实上，虽然阻尼晶体管63的设计使得在理想情况下，当阻尼电路处于“关”状态时，它用于高效地使阻尼电路短路，但在实际情况下，一些电流仍可能到达阻尼电路和/或一些电流可能在相反方向上流出阻尼电路60。因此，包含DDAMP可以防止这种情况，并且仅允许电流、功率和/或电压向阻尼晶体管63耗散。当阻尼电路60连接在放大器晶体管48的漏极节点处时，包括DDAMP的这种配置可能是合需的，因为信号可以是半波正弦波电压，并且因此VAC的电压总是正的。
在一些示例中，除了阻尼电路60之外，放大器42可以包括分流电容器CSHUNT。CSHUNT可以被配置成将AC功率信号分流到地并对AC功率信号的电压充电。因此，CSHUNT可以被配置成保持AC功率信号的有效和稳定波形，从而保持约50％的占空比和/或使得AC功率信号在正电压下的形状基本上是正弦的。
在一些示例中，放大器42可以包括滤波器电路65。滤波器电路65可以被设计成减轻和/或滤除无线传输系统20内的电磁干扰(EMI)。滤波器电路65的设计可以考虑到阻抗传递和/或由于传输调谐系统24进行的调谐的改变而对无线功率传输20的阻抗传递的影响来执行。为此，滤波器电路65可以是或包括低通滤波器、高通滤波器和/或带通滤波器中的一者或多者，以及被配置成用于至少减轻无线功率传输系统中的EMI的其他滤波器电路。
如所解说的，滤波器电路65可包括滤波器电感器Lo和滤波器电容器Co。滤波器电路65可以具有复数阻抗，并且因此通过滤波器电路65的电阻可以被定义为Ro。在一些示例中，滤波器电路65可被设计和/或配置成至少基于如下定义的滤波器质量因子γFILTER来优化：
在其中包括低通滤波器或由其来体现的滤波器电路65中，低通滤波器的截止频率(ωo)被定义为：
在一些无线功率传输系统20中，期望截止频率比天线的操作频率大大约1.03-1.4倍。实验结果已经确定，通常，较大的γFILTER是优选的，因为较大的γFILTER能改善电压增益并且改善系统电压纹波和定时。因此，可以设定Lo和Co的以上值，从而使得在给定截止频率限制和Lo和Co的值的可用组成的情况下，可以将γFILTER优化到其最高、理想水平(例如，当系统10阻抗共轭匹配以用于最大功率传递时)。
如图7中所解说的，在由天线21传输之前，来自放大器42的经调节的(诸)信号随后由传输调谐系统24接收。传输调谐系统24可包括调谐和/或阻抗匹配滤波器(例如，低通滤波器、高通滤波器、“pi”或“Π”滤波器、“T”滤波器、“L”滤波器、“LL”滤波器和/或L-C陷波滤波器以及其他滤波器)、网络匹配、感测和/或调节元件，其被配置成优化信号从无线传输系统20到无线接收器系统30的无线传递。此外，传输调谐系统24可包括阻抗匹配电路，该阻抗匹配电路被设计成与针对电能、电功率、电磁能和电子数据中的一者或多者的无线传输的给定功率、电流和/或电压要求而与对应无线接收器系统30匹配阻抗。所解说的传输调谐系统24至少包括CZ1、CZ2并且(在操作上与天线21相关联)的值，所有这些值都可以被配置成在无线传输系统20和较宽系统10中的一个或两者中进行阻抗匹配。注意，CTx是指天线21的固有电容。
在一些示例中，诸如图6和7中解说的那些示例，无线功率传输系统还可包括与发射天线21电连接的可变电阻器70。可变电阻器70可以是被配置成用作具有可变或可改变值的电阻器的任何电气组件；除了其他已知的可变电阻器之外，此类可变电阻器的示例包括但不限于包括电位计、数字电位计、分压器。可变电阻器70被配置成更改发射器天线21的质量因子(QTx)，使得通过可变电阻器70来更改发射器天线21的QTx将改变无线功率传输系统20的操作模式。如本文定义且在下文参照图9-16更详细论述的，“操作模式”是指利用无线功率传输系统20的无线功率传递的数据速率和功率电平的一组量值，使得数据速率和功率电平的量值彼此影响。在一些示例中，可变电阻器是能够从传输控制器28接收指令的数字电位计，并且传输控制器28将所述指令提供给可变电阻器70以更改QTx以促成系统的所需操作模式。
如以上所讨论的，“质量因子”或“Q”通常被接受为测量像天线、电路或谐振器那样的装置的效率的指数(测量图)。尽管对于经由发射天线21进行功率传输的最大功率传输效率和/或功率速率的幅度而言可能需要最佳效率，但是高Q天线可能对于无线数据通信是不利的，因为如上所讨论的，在较高功率电平处，带内的幅移键控信号的上升时间和下降时间将自然地更长，并且因此潜在地有助于信号失真。因此，如以下将更详细地讨论的，无线功率传输系统20可以配置有可变电阻器70，使得QTx可以被更改，使得发射天线21将在以下模式中操作：可以使功率传递电平优先于数据速率的模式、可以使更快的数据速率优先于更高的功率电平的模式、和/或对功率电平和数据速率的重要性进行加权的“中性”或中值模式，以及如基本上类似的。
如本文所定义的QTx至少部分基于系统的操作频率或谐振频率(ω0)、传输天线的电感(LTx)以及天线的电阻或阻抗(RTx)。在没有计入可变电阻器70的存在的情况下，RTx可被定义为电感器内部的一个或多个辐射电阻和无功电阻，诸如但不限于等效串联电阻(ESR)。也因此，在包括可变电阻器之前，QTx可被定义为：
ESR通常是指所估计的或测得的与电气组件相关联的电阻，该电阻可能由于包括电气组件的材料中的自然电阻而存在，因此，ESR的来源具体取决于设备。作为电感器，诸如发射天线21，被理想地捕获为不具有ESR的纯电感，这通常不能在物理空间中实现，因此，ESR可被建模为与电感器串联的电阻器。
因此，如果可变电阻器70被包括成与发射天线21串联，则QTx可以通过虚拟地更改传输天线ESR并且因此针对给定操作模式选择性地阻尼QTx而是可变的。为此，将可变电阻器的可变电子(RVAR)引入到系统，系统的可变QTx可被定义为
因此，RVAR可在最小电阻(RVARmin)和最大电阻RVARmax之间变化。因为可变电阻器是物理空间中的物理组件，还将具有ESR(RVAR_ESR)。给定针对发射天线21的最大质量因子(QTxMax)将具有最低可能系列的电阻，QTxMax可被定义为
因为当可变电阻器70被设为其最低值或零值时，RVAR_ESR是ESR。替换地，天线21的较低质量因子(QTxMin)可被配置成在无线功率信号的频带中发送数据的最快可用数据速率的最低Q，无论该无线功率信号能够向接收器提供显著电能还是无线功率信号仅能够为易读的带内数据通信提供足够的电功率。在此类示例中，
其中RVARmax是用于设定可变电阻器70的最大值，使得数据通信针对高数据速率被优化。
通过利用可变电阻器70，传输控制器28可具有用于将发射天线21设定成适当QTx的简单且稳健的机制，以促进用于无线传输系统20的所需操作模式。为此，虽然这是用于更改操作模式的一种机制，这将在下面讨论和进一步定义，但是无线传输系统20和/或传输控制器28不限于使用可变电阻器70来设定无线传输系统20的操作模式。
图9是用于操作无线功率传递系统10和/或用于操作无线功率传递系统20的方法100的示例流程图。该方法可以在框110处开始或可以在框110处发起，其中无线接收器系统30向无线传输系统20提供指令。指令可在无线功率信号的频带中传送和/或在天线21、31之间发出的磁场中传送，且指令可以是无线接收器系统30请求来自无线传输系统20的无线功率传递的指示。框110的所述指令可以由传输控制器28作为环路控制来检测，或者可以在无线接收器系统30由无线传输系统20输出的信号激发时由无线接收器系统30触发。
传输控制器28的操作开始于框120，其中传输控制器接收和/或解码来自无线接收器系统30的指令。接着，方法100包括选择和/或确定用于无线功率和数据传输的操作模式(框130)，其中有意义的无线功率从无线传输系统20传递到无线接收器系统30，且数据传输可在一个方向上或双向地发生，如下文更详细论述。操作模式可选自多种传输模式，其包括至少两种传输模式。
现参考图10，并且继续参考图9，图10是选择用于确定系统10的操作的操作模式的子方法130A的框图。子方法130A在判定132处开始，其中传输控制器28确定系统10应该优先化功率的无线传输还是数据的无线传输。如上所讨论的，更高的功率电平可增加无线数据信号的上升和下降时间和/或由于上升和下降时间的此类增加而对数据信号中的失真更敏感。因此，当与较低功率信号相比时，较高功率信号可更易受失真影响和/或可能不能通过用于通信保真度的规章标准。为此，可实现在较低功率电平具有更快的数据通信速度，而在较高功率电平仍可实现清楚的通信，但在较高功率信号中具有降低的通信速率的数据速率。
如本文中定义的“数据速率”是指通过传递介质传输数据信号的比特的速度。对于我们的示例而言，传递介质是天线21、31之间的无线连接。数据速率可按比特率的量级来测量，诸如每秒比特(bps)、每秒千比特(kbps)、每秒兆比特(Mbps)、每秒千兆比特(Gbps)、以及其他比特率的量级。为了我们讨论的目的，数据速率以kbps量级被引用；然而，与本公开内容的内容一起使用的比特率当然不限于kbps量级范围中的比特速率。如在此定义的，“功率电平”是指通过传递介质传递功率的速率。功率电平通常以瓦特的标度指代，瓦特的标度可定义为P＝I2*V，其中P是信号的功率电平，I是信号的电流，且V是信号的电压。如图形地和/或对于参考所表示的，功率电平可以被解说成电流和/或电压的幅值(或其变化)。如将在图12的描述中引用的，峰值电压幅度可以表示信号的功率电平的变化。
现在返回图10和判定132，传输控制器132将确定是优先考虑功率还是优先考虑数据，并且基于该判定，将从多个操作模式选择系统10的操作模式。多个操作模式中的每一者具有无线数据信号的数据速率以及无线功率信号的功率电平。所述多个操作模式包括至少一个功率优先操作模式和至少一个数据优先操作模式。至少一个功率优先操作模式中的每一者具有比至少一个数据优先操作模式中的每一者的功率电平更大的功率电平。至少一个数据优先操作模式中的每一者具有比功率优先操作模式中的每一者的数据速率更大的数据速率。如果传输控制器28决定优先考虑功率电平，那么子方法130A继续进入框134，在框134中，为系统10的操作选择至少一个功率优先模式中的一者。替换地，如果传输控制器28决定优先化数据速率，那么子方法130A继续进入框136，在框136中，为系统10的操作选择至少一个数据优先模式中的一者。
在用于确定系统10的操作模式的步骤的子方法130B的另一实施例中，图11说明子方法130B，其中在从多个“N”个操作模式(操作模式A、B、……、N)中决定操作模式时利用系统10的操作条件。在这样的示例中，传输控制器28可以接收或导出系统10的操作条件，并决定选择操作模式A-N中的哪个操作模式来用于系统10的操作，如框131中所解说。在一些示例中，框131的操作可至少部分基于由接收器系统30提供的基于接收器的信息，如框110的子框112中所解说。如本文所定义的，“基于接收器的信息”或“接收器操作条件”可以指与无线接收器系统30和/或其操作相关联的任何信息。此类基于接收器的信息或接收器操作条件可包括但不限于包括用于对负载16供电或充电的所需功率电平、负载16的充电电平、接收器系统30能够接收的最大功率电平、接收器系统30的操作频率、系统软件或固件信息、软件或固件新近度的状态以及与无线接收器系统30相关联的其他信息。如本文中定义的系统10的“操作条件”是无线传输系统20与无线接收器系统30之间的数据和功率中的一者或两者的当前或预期无线传输的任何操作特性。这样的操作条件可以包括但不限于包括天线21、31之间的耦合、天线21、31之间的二维或三维位移、用于在天线21、31之间传输无线功率和/或无线数据的操作频率、无线传输系统20和无线接收器系统30之间的功率传输约束、以及与系统10相关联的其他操作条件。
然后，如图11中所解说，子方法130B可至少部分基于框131的接收或导出的操作条件从多个操作模式A-N中继续选择操作模式，如框133中所解说。
图12解说了通过多个操作模式中的三个示例操作模式A、B和C输出的相同的数据信号，其可以与图9-11的方法100一起使用。如所解说，操作模式A、B和C中的相同数据信号的曲线图的每个信号表示四位二进制数据“1010”的开-关键控和/或幅移键控传输。然而，操作模式A、B和C中的每一者具有不同的功率电平和不同的数据速率。如所解说，在时间标度上，操作模式A具有比操作模式C更大的数据速率，并且操作模式B的数据速率小于操作模式A的数据速率，但是大于操作模式C的数据速率。如所解说，根据每个信号的峰值电压“V”，操作模式C具有大于操作模式A的功率电平的功率电平，并且操作模式B的功率电平小于操作模式C的功率电平，但是大于操作模式A的功率电平。因此，操作模式A可以是“数据优先”操作模式，操作模式C可以是“功率优先”操作模式，而操作模式B可以没有偏好功率或数据，并且可替换地，可以是中值操作模式，对无线功率和无线数据给予基本上相等的优先级。
在一些示例中，操作模式A的功率电平可选自约0.5瓦(W)至约1.5W的范围，且操作模式A的数据速率可选自约700Kbps至约1000Kbps的范围。在一些此类示例中，操作模式C的功率电平可选自约3.5W至约6.5W的范围，且操作模式C的数据速率可选自约80Kbps至约120Kbps的范围。在一些另外示例中，操作模式B的功率电平可选自约1.5W至约3.5W的范围，且操作模式B的数据速率可选自约120Kbps至约700Kbps的范围。本段的示例幅值是示例性的，用于解说用例并且不旨在限制；因此，每个值的此类幅值可以是高于或低于所讨论的值的任何幅值，从而使得操作模式A的数据速率大于操作模式B的数据速率(其大于操作模式C的数据速率)，并且操作模式C的功率电平大于操作模式B的功率电平(其大于操作模式A的功率电平)。
图13是用于实现图9的框130的另一替换子方法130C。子方法130C的操作在框127处开始，其中传输控制器28接收或导出所选功率电平。在一些示例中，框127的操作可至少部分基于由接收器系统30提供的基于接收器的信息，如框110的子框112中所解说。如本文所定义的，“基于接收器的信息”或“接收器操作条件”可以指与无线接收器系统30和/或其操作相关联的任何信息。此类基于接收器的信息或接收器操作条件可包括但不限于包括用于对负载16供电或充电的所需功率电平、负载16的充电电平、接收器系统30能够接收的最大功率电平、接收器系统30的操作频率、系统软件或固件信息、软件或固件新近度的状态以及与无线接收器系统30相关联的其他信息。如本文中定义的系统10的“操作条件”是无线传输系统20与无线接收器系统30之间的数据和功率中的一者或两者的当前或预期无线传输的任何操作特性。这样的操作条件可以包括但不限于包括天线21、31之间的耦合、天线21、31之间的二维或三维位移、用于在天线21、31之间传输无线功率和/或无线数据的操作频率、无线传输系统20和无线接收器系统30之间的功率传输约束、以及与系统10相关联的其他操作条件。
另外或替换地，框127处的功率电平的接收或导出可基于对传输控制器28的任何外部输入，如框114所解说。为此，“外部”是指提供给传输控制器28的、不是由传输控制器和/或其任何存储器或组件预定义的任何信息。这样的外部信息可以包括但不限于包括：来自无线传输系统20的其他元件的数据或反馈(例如，感测系统50、来自功率调节系统40的反馈、与天线21相关联的数据、以及其他组件数据)，可以是从外部数据源输入到无线传输系统20的信息，例如经由无线传输系统20的相关联的主机设备的输入，和/或在传输控制器28或其任何固件内未预定义的任何其他信息。
使用所选功率电平，子方法130C可基于所选功率电平继续确定操作模式的功率电平，其中所选功率电平对应于传输控制器28已知的一系列功率电平中的对应成员，如框129中所解说。然后，传输控制器28可参考逆相关的可用数据速率序列，并确定对应于该系列功率电平中所选成员的相应数据速率，如框135所解说。然后，传输控制器28可以通过将用于操作模式的数据速率限定成所选功率电平的相应数据速率来限定或选择用于操作模式的数据速率。
在可替换的子方法130D中，如图14中所解说，由传输控制器28接收或者导出所选数据速率。在一些示例中，框142的操作可至少部分基于由接收器系统30提供的基于接收器的信息，如框110的子框112中所解说。另外或替换地，框132处的数据速率的接收或导出可基于对传输控制器28的任何外部输入，如框114所解说。使用所选数据速率，子方法130D可基于所选数据速率继续确定操作模式的数据速率，其中所选数据速率对应于传输控制器28已知的一系列数据速率中的对应成员，如框144中所解说。然后，传输控制器28可参考逆相关的可用功率电平序列，并确定对应于该系列数据速率中所选成员的相应功率电平，如框136所解说。然后，传输控制器28可以通过将用于操作模式的功率电平限定成所选功率数据速率的相应功率电平来限定或选择用于操作模式的功率电平。
该系列可用功率电平与相关系列的数据速率之间的逆关系可采用作为向传输控制器28提供相关数据的任何关系、绘图、导出、或查找表(LUT)的功能形式。例如，如图15A、15B中所解说的，上述逆关系可以是功能表示，使得该逆关系可出于说明目的通过图形绘图更好地理解。例如，如图15A中所解说的，该系列的可用功率电平和该系列的可用数据速率可相对于彼此具有基本上线性的逆关系。替换地，如图15B中所解说的，该系列的可用功率电平和该系列的可用数据速率可相对于彼此具有曲线的非线性的逆关系。然而，应注意，图15A、15B的绘图仅是出于示例目的并且基于数学推导和/或来自实验结果的推导的任何线性或曲线形状对于所述逆关系的表示是适合的。
图15C是针对该系列的可用功率电平和该系列的可用数据速率的相关对的查找表(LUT)的视觉表示。如所解说，该系列可用功率电平(P0、……、PN)中的每一者大于可用系列的功率电平中的前一顺序成员。该系列可用功率电平中的每一者与可用数据等级(D0、……、DN)中的成员相关，使得P0与D0相关，P1与D1相关以及PN与DN相关。LUT的数据可以基于逆关系的数学推导和/或LUT的数据可以基于来自实验结果的推导或直接数据。由此，传输控制器28可以在确定系统10的操作模式时参考LUT。
现在返回至图9，方法继续至框140，其中传输控制器140至少基于在框130处确定的操作模式、系统10的操作频率以及从传输系统20传输至接收器系统30所需的任何数据生成和/或提供驱动信号。方法100可连续地从框140循环到框120，因为传输控制器120可被配置成基于传输系统20的内部条件和/或由无线接收器系统30提供的指令或信息而持续地监测可影响操作模式的指令。然后，放大器42接收驱动信号并且至少部分地基于驱动信号来驱动发射天线21，如框150中所解说。
现在转向图16，并至少继续参照图1和2，更详细地解说了无线接收器系统30。无线接收器系统30被配置成经由发射天线21从无线传输系统20接收至少电能、电功率、电磁能、和/或经由近场磁耦合的可电传送数据。如图9中所解说的，无线接收器系统30至少包括接收器天线31、接收器调谐和滤波系统34、功率调节系统32和接收器控制系统36。接收器调谐和滤波系统34可被配置成基本上匹配无线传输系统20的电阻抗。在一些示例中，接收器调谐和滤波系统34可被配置成在传输天线20的驱动频率下动态地调整接收器天线31的电阻抗且使其与发电机或负载的特性阻抗实质上匹配。
如所解说的，功率调节系统32包括整流器33和电压调节器35。在一些示例中，整流器33与接收器调谐和滤波系统34电连接。整流器33被配置成将所接收的电能从交流电能信号修改成直流电能信号。在一些示例中，整流器33包括至少一个二极管。整流器33的一些非限制性示例配置包括但不限于包括：全波整流器，包括中心抽头的全波整流器和具有滤波器的全波整流器；半波整流器，包括具有滤波器的半波整流器；桥式整流器，包括具有滤波器的桥式整流器；分体供电整流器；单相整流器；三相整流器；电压加倍器；同步电压整流器；受控整流器；非受控整流器；以及半受控整流器。由于电子设备可能对电压敏感，因此可以由限幅电路或设备提供电子设备的附加保护。在这方面，整流器33还可包括限幅器电路或限幅器设备，其是去除输入AC信号的正半部分(上半部分)、负半部分(下半部分)、或正半部分和负半部分两者的电路或设备。换言之，限幅器是限制输入AC信号的正振幅、负振幅、或正振幅和负振幅两者的电路或设备。
电压调节器35的一些非限制性示例包括但不限于，包括串联线性电压调节器、降压转换器、低压差(LDO)调节器、分流线性电压调节器、升压切换电压调节器、降压切换电压调节器、逆变器电压调节器、齐纳受控晶体管串联电压调节器、电荷泵调节器、以及发射极跟随器电压调节器。电压调节器35还可包括电压倍增器，其作为电子电路或设备，其传送具有比输入电压的幅度(峰值)大两倍、三倍或更多倍的幅度(峰值)的输出电压。电压调节器35与整流器33电连接，并且被配置成在由整流器33转换成AC之后调节无线接收的电能信号的电压的振幅。在一些示例中，电压调节器35可以是LDO线性电压调节器；然而，设想了其他电压调节电路和/或系统。如所解说的，由电压调节器35输出的直流电能信号在电子设备14的负载16处被接收。在一些示例中，直流电功率信号的一部分可被用于向接收器控制系统36及其任何组件供电；然而，当然可能的是，接收器控制系统36及其任何组件可以从负载16(例如，当负载16是电池和/或其他电源时)和/或电子设备14的其他组件被供电和/或接收信号。
接收器控制系统36可包括但不限于包括接收器控制器38、通信系统39和存储器37。接收器控制器38可以是任何电子控制器或计算系统，其至少包括执行操作、执行控制算法、存储数据、检索数据、收集数据、控制和/或提供与无线接收器系统30相关联的其他组件和/或子系统的通信、和/或执行所需的任何其他计算或控制任务、和/或执行期望的任何其他计算或控制任务的处理器。接收器控制器38可以是单个控制器，或者可以包括一个以上的控制器，其被设置成控制无线接收器系统30的各种功能和/或特征。接收器控制器38的功能可以在硬件和/或软件中实现，并且可以依赖于与无线接收器系统30的操作相关的一个或多个数据映射。为此，接收器控制器38可在操作上与存储器37相关联。存储器可以包括内部存储器、外部存储器和/或远程存储器中的一者或两者(例如，经由网络(诸如但不限于互联网)在操作上连接到接收器控制器38的数据库和/或服务器)。内部存储器和/或外部存储器可以包括但不限于包括只读存储器(ROM)(包括可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或有时但很少标记的EROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM))、随机存取存储器(RAM)(包括动态RAM(DRAM)、静态RAM(SRAM)、同步动态RAM(SDRAM)、单数据速率同步动态RAM(SDR SDRAM)、双数据速率同步动态RAM(DDR SDRAM、DDR2、DDR3、DDR4)、以及图形双数据速率同步动态RAM(GDDR SDRAM、GDDR2、GDDR3、GDDR4、GDDR5、闪存、便携式存储器)等中的一者或多者。此类存储介质是非暂态计算机可读存储器介质的示例。
此外，虽然接收器控制系统36的特定元件被解说成接收器控制系统36的子组件和/或电路(例如，存储器37、通信系统39、以及其他所设想元件)，但这些组件可以在接收器控制器38的外部。在一些示例中，接收器控制器38通常可以是配置成包括接收器控制器38和无线接收器系统30中的一者或多者的功能元件的集成电路。如本文所使用的，术语“集成电路”通常是指这样的电路，其中电路元件的全部或一些是不可分离地关联并且电互连的，从而使得其被认为是出于构造和商务的目的而不可分的。这样的集成电路可以包括但不限于包括薄膜晶体管、厚膜技术和/或混合集成电路。
在一些示例中，接收器控制器38可以是被配置成在给定操作频率发送和接收数据的专用电路。例如，接收器控制器38可以是标签或标识符集成电路，诸如但不限于NFC标签和/或标记集成电路。这种NFC标签和/或标记集成电路的示例包括由NXP半导体N.V.制造的集成电路系列。然而，通信系统39当然不限于这些示例组件，并且在一些示例中，通信系统39可用另一集成电路(例如，与接收器控制器38集成)来实现，和/或可以是电子设备14和无线接收器系统30中的一者或两者的另一收发器或与之可在操作上相关联、以及其他所设想的通信系统和/或装置。此外，在一些示例中，通信系统39的功能可与接收器控制器38集成，使得控制器修改天线21、31之间的感应场以在无线功率传递操作频率的频带中通信。
转向图17，该附图是物理电连接(例如有线连接)的双向数据通信组件的示意性功能绘图，另行称为收发器，其覆盖有示例通信。此类双向有线数据通信组件之间的通信可包括但不限于包括：数据通信和/或与串行和/或基于通用异步接收器/发射器(UART)协议兼容的数据通信和/或连接；然而，此类双向有线数据通信和/或其任何仿真当然并不限于基于UART协议的数据通信和/或连接。
UART提供利用通过UART收发器之间的有线(人类有形物理电气)连接的串行数据通信的有线串行连接，其采用两线连接的形式。UART收发器在有线连接上异步地(即，没有同步时钟)传送数据。发送UART收发器(例如，如所解说的第一UART收发器41)将要发送的数据分组化，并将开始和停止比特添加到数据分组，为接收UART收发器(例如，第二UART收发器44)分别定义数据分组的开始和结束。进而，在检测到开始比特之际，接收UART收发器44以常规频率(诸如约定的波特率)读取传入比特。该约定的波特率是允许在缺少同步时钟信号的情况下成功进行UART通信的波特率。
在所解说的示例中，第一UART收发器41可经由UART通信将多比特数据序列(诸如图11的数据图中所示)传送给第二UART收发器，并且同样地，第二UART收发器44可将多比特数据元素传送给第一UART收发器41.例如，表示多比特数据元素的UART编码的信号可在第一UART收发器41和第二UART收发器44之间的两线连接上传送。如该解说的示例中所示，两线连接45的第一线46可被用于一个方向上的通信，而两线连接45的第二线47可被用于另一方向上的通信。
图18是示出标准有线UART连接(诸如图10中示出)上多比特数据元素的分组化通信的时序图。在所解说的示例中，用于从第一UART收发器41到第二UART收发器44的传输的第一多比特元素是第一4比特数字B0B1B2B3。可以看出，这个数字被串行化成单个比特流，用于通过UART连接传输和随后接收。顶部数据流1011示出了从第一UART收发器41输出的串行数据流的示例，而第二数据流1013示出了随后在收发器44处通过UART连接接收的数据流1011。类似地，数据流1015和1017表示由第二UART收发器44传输第二4位数字B4B5B6B7和由第一UART收发器41接收该数据。
虽然有线的、双线的、同时的双向通信是两个设备之间的常规通信方式，但是期望消除对这样的有线连接的需要，同时模拟和/或基本复制当今通过有线双向通信实现的数据传输，例如但不限于兼容UART和/或其他数据传输协议的串行有线通信。为此，图19-23解说用于经由无线功率传递系统10无线地实现此类串行双向通信的系统、方法和/或协议组件。
转向图16，该附图示出了根据本公开作为时间的函数的一组垂直配准的信号时序图，该组垂直配准的信号时序图与无线连接上的数据交换和相关联的通信相关联。例如，这里的无线连接可以是上面讨论的无线传输系统20和无线接收器系统30各自的发射器天线21和接收器天线31的磁耦合。在这种情况下，在无线传输系统20与无线接收器系统30之间发生数据的无线交换。应注意，通过无线连接传递的数据可由传输控制器28和接收器控制器38中的一者或两者产生、编码和/或以其他方式提供。这样的数据可以是任何数据，诸如但不限于与电能的无线传输相关联的数据、与和无线传输系统20或无线接收器系统30之一相关联的主机设备相关联的数据、或其组合。虽然在图12中连同前面的附图一起解说，作为从无线传输系统20到无线接收器系统30的数据的传递，如上所述，系统20、30之间的模拟的串行通信可以是双向的(即，双向)，使得系统20、30都能够传输、接收、编码、解码、其他双向通信功能、或其组合。
始发(originating)数据信号1201是输入至无线传输系统20的示例UART，例如，作为输入至无线传输系统20和/或传输控制器28的UART数据和/或作为输入至无线接收器系统30和/或接收器控制器38的UART数据。虽然图示出了源自无线传输系统20/传输控制器28并且由无线传输系统20/传输控制器28传输的数据，但是传输控制器28和/或接收器控制器38可以通过调制天线21、31之间的感应场以在无线功率传递操作频率的频带中进行通信来在功率信号内传达数据。
图19中的无线串行数据信号1203示出了传递始发数据信号1201的数据作为封装传输的所得数据流。图19中示出的确认信号1205表示在由接收器控制器38接收到无线串行数据信号1203的确认或否定确认时，由接收器控制器38在近场磁连接上传达的传输封装的确认(ACK)或否定确认(NACK)信号。
转向图19中的每个信号的具体内容，始发数据信号1201包括由字节Tx0、……Txn-1、Txn组成的n字节数据元素1207。在无线串行数据信号1203中，根据在该示例中使用的特定传输协议，数据流可以包括命令报头1209以及校验和1211。“n”指示本文中定义的数据元素的任何数量的字节。例如，命令报头1209可以包括控制字节(“CB”)、写命令(“Wr CMD”)和长度代码(“长度”)。控制字节例如包含控制块的数据传输所需的信息。写命令可以包括指定要在接收端写入封装数据的信息。长度代码可包括指示n字节数据元素1207的长度的信息。校验和1211可以是用于检测错误的目的的数据，并且可以通过校验和算法确定或者从校验和算法生成。来自接收器的ACK信号1213被类似地封装在CB1215和校验和1217之间。
图20是示出根据本公开的接收器和发射器定时功能的时序图。例如，接收器定时功能可以是在接收器控制器38处的数据传输/接收的定时，并且发射器定时功能可以是在传输控制器28处的数据传输/接收的定时。在此示例中，接收器和发射器定时利用时隙化协议，其中某些时隙可用于数据传输，如发射天线21与接收器天线31之间的无线功率信号的带内数据通信。利用这种定时和/或协议可提供传输控制器28与接收器控制器38之间的几乎同时的数据传输，因为传输控制器28与接收器控制器38两者都能够改变天线21、31之间的磁场的振幅(电压/电流)。“几乎同时的数据传输”是指实际上可能不是同时的，而是以一定速度执行并且具有数据的活跃发射器(例如，无线传输系统20或无线接收器系统30)的这种定期切换的数据传输，从而使得通信提供与实际同时数据传输相当的用户体验。
在所解说的实施例中，第一线1301示出到传输控制器28的字节B0、B1、B2、B3的输入流。如果传输控制器28被配置成在时隙中传送数据，则传入的字节被稍微延迟并且在它们变得可用时被置于顺序时隙中。换句话说，在某个时隙期间到达的数据(或者具有在该时隙期间到达的任何部分)将被放置到随后的时隙中用于传输。这在第二线1303中示出，其示出了通过无线链路(例如，无线功率和数据连接)传输的数据。如可以看到的，每个字节的模拟在数据从例如与无线传输系统20相关联的数据源到达传输控制器28之后在随后的时隙中被发送。此外，第三线1305显示至接收器控制器38的传入字节流B5、B6、B7、B8。如果接收器控制器38被配置成在时隙中传送数据，则传入的字节被稍微延迟并且在它们变得可用时被置于顺序的时隙中。换句话说，在某个时隙期间到达的数据(或者具有在该时隙期间到达的任何部分)将被放置到随后的时隙中用于传输。这在第四线1307中示出，其示出了通过无线链路(例如，无线功率和数据链路)传输的数据。如可以看到的，每个字节的模拟在数据从例如与无线接收器系统30相关联的数据源到达接收器控制器38之后在随后的时隙中被发送。
在缓冲系统中，通信可被保持在一个或多个缓冲器中，直到随后的处理元素准备好通信。为此，如果一侧尝试传递大量数据而另一侧没有需要发送数据，则通信可被加速，因为它们可通过由感应连接创建的虚拟“有线”被“单向”发送。因此，虽然这种电磁通信不是利用两条导线的字面上的“双向”通信，但是在发送器与接收器之间的单个电感连接上可执行虚拟双向UART通信。
为此，如图21中所解说的，双向通信可通过将一时间段窗口化来实现，在该时间段内，无线传输系统20和无线接收器系统30中的每一者将其数据编码进在天线21、31之间捕获的信号/磁场中。图21A示出了时序图，其中系统20、30处的数据320、330分别准备好传输并且随后在相应的传输通信窗口321和接收器通信窗口331期间编码进信号。如所解说，系统20、30和控制器28、38可被配置成存储、传送、和编码数据进在天线21、31之间捕获的结果信号中。此类控制器28、38可被配置成在给定和已知(两个控制器28、38两者)的时间段(T)内将所述数据320、330编码进窗口321、331内。如此，图21中的时间标度用重复时间段来标记，如由垂直虚线所指示的。此外，尽管窗口321、331被解说成占用信号的整个时段T，窗口321、331不必然占用整个时段T，并且可被配置成时段T的一部分，但是以时段T的区间重复和开始。
传输控制器28和接收器控制器38中的每一者可被配置成以顺序的方式并且在相应的窗口321、331内将数据流320A-N、330A-N分别传送给另一控制器28、38。时段T和/或窗口321、331可以具有适合于所使用的数据通信操作的任何时长。然而，具有短的时段和窗口可能是有益的，使得发送方(控制器28、38)的切换不被系统的用户感知到。由此，为了用短窗口和时段实现高数据速率，功率信号可具有高操作频率(例如，在约1MHz至约20MHz的范围中)。为此，所使用的数据速率可高达或超过大约1兆比特每秒(Mbps)，因此，可实现其中的小时段和窗口。
此外，虽然图21A中的窗口被解说成相对相等，但是这样的窗口大小可以不相等。例如，如图21B中所解说，窗口321、331的长度可以基于例如所需的期望数据操作而动态地改变。由此，窗口321、331在每个时隙(slot)内的长度可以基于操作条件相对于彼此延长或收缩。例如，如窗口321B、331B处所解说，传输通信窗口321B可以显著大于接收器通信窗口331B。当传输系统20期望发送大量数据(例如，固件更新、用于电子设备14的新软件、以及其他软件和/或固件)，而接收器系统30仅需要传输常规无线功率相关信息时，这种配置可以是有利的。相反，在一些示例中，诸如窗口321C、331C所解说的那些示例中，接收器系统30可能需要发送比传输系统20多得多的数据，并且因此窗口321C、331C被动态地改变，从而使得接收器通信窗口331C相对于传输通信窗口更大。当接收器系统期望将大量数据发送给传输系统20和/或与其相关联的设备时，这种配置可能是有利的。可存在该情形的示例情形包括但不限于包括将设备数据从无线接收器系统30下载到与无线传输系统20相关联的设备。在窗口321D、331D例示化的示例中，传输通信窗口321D可以比接收器通信窗口331D大得多，使得接收器通信窗口331D实际上不存在。因此，这可以将传输系统20置于虚拟单向数据传递中，其中传送回传输系统20的仅有数据是简单的ACK信号1213，并且在一些示例中，是相关联的数据，诸如CB1215和/或校验和1217。当传输系统20正在传送数据并且接收器系统30不需要接收显著电功率来对负载16进行充电时(例如，当负载16处于满负载或完全充电状态时，并且因此，接收器系统30可能不需要发送很多与电功率相关的数据时)，这种配置可以是有利的。在一些示例中，如所解说的，一些数据320、330可在确认数据342、343之前，确认数据342、343包含(但不限于)至少包含ACK信号1213，且在一些示例中，还可包含CB1215和/或校验和1217，上文更详细地论述CB1215和/或校验和1217中的每一者。确认数据342、343可以与对数据流320A-N、330A-N的先前传送的成员的后续窗口内的数据流320A-N、330A-N的先前传送的成员的接收的确认相关联。例如，考虑第一传输通信窗口321中，在第一时间段[t＝0:T]期间对第一数据320A进行编码和传送。然后，接收器确认数据343A将由接收器控制器38在第二时间段[t＝T:2T]期间在第二接收器通信窗口331内被编码和传送。因此，通过在天线21、31的功率信号中顺序地并且在定时的、交替的窗口内对数据320、330、342、343进行编码，这可以使得数据通道的交替几乎不可注意到，并且因此，通信实际上是同时双向的，因为用户体验没有注意到交替的发送方。
图22是无线功率传递系统10的一个或多个组件的示意图110，分别包括无线传输系统20和无线接收器系统30的传输控制器28和接收器控制器38。图110解说了能够缓冲数据以便于虚拟双向通信的系统10的配置。传输控制器28可接收来自与无线传输系统20相关联的第一数据源/接收器1433A的数据；然而，当然可以设想，传输控制器28的数据源是传输控制器28和/或无线传输系统20本身的任何数据收集/提供元件。数据源/接收器1433A可操作地与主存或以其他方式利用无线传输系统20的主机设备11相关联。由数据源/接收器1433A提供的数据可由传输控制器28处理，从发射天线21传送至接收器天线31，由接收器控制器38处理，并最终由第二数据源/接收器1433B接收。
第二数据源/接收器1433B可以与主存或另行利用无线接收器系统30的电子设备14相关联。接收器控制器38可接收来自与无线接收器系统30相关联的第一数据源/接收器1433B的数据；然而，当然可以设想，接收器控制器38的数据源是接收器控制器38和/或无线接收器系统30本身的任何数据收集/提供元件。数据源/接收器1433B可操作地与主存或以其他方式利用无线接收器系统30的电子设备14相关联。由数据源/接收器1433B提供的数据可以由接收器控制器38处理，通过由发射天线21和接收器天线31之间的连接生成的场传输，由传输控制器28处理，并最终由第二数据源/接收器1433A接收。第二数据源/接收器1433A可以与主存或另行利用无线传输系统20的主机设备11相关联。
如所示，所解说的示例包括一系列缓冲器1405、1407、1409、1411、1423、1425、1427、1429，每个缓冲器与传输控制器28或接收器控制器38之一相关联。缓冲器1405、1407、1409、1411、1423、1425、1427、1429可用于适当地排序用于传输和接收的数据，尤其在无线传输系统20与无线接收器系统30之间的通信包括通常与双线、物理、串行化数据通信系统(诸如图10的UART收发器)相关联的类型的数据时。在实施例中，对无线功率传输系统中的一个或多个缓冲器1405、1407、1409、1411、1423、1425、1427、1429的输出进行计时，以触发经缓冲数据以供传输，这意味着控制器28、38可以被配置成以规则的、重复的、计时的定时来输出经缓冲的数据。
在所解说示例中，传输控制器28包括缓冲传出通信的两个传出缓冲器1405、1407以及缓冲传入通信的两个传入缓冲器1409、1411。类似地，接收器控制器28包括缓冲传入通信的两个传入缓冲器1429、1427以及缓冲传出通信的两个传出缓冲器1423、1425。
在实施例中，这两个缓冲器集合的目的是通过当链中的第一缓冲器充满时将其镜像到第二缓冲器来管理溢出，从而允许在现在清空的第一缓冲器中累积后续数据。因此，例如，从数据源1433A进入缓冲器1405的数据被累积，直到缓冲器1405充满或达到某预定容量水平。此时，所累积的数据被传送到缓冲器1407中，从而使得缓冲器1405可以再次累积来自数据源1433A的数据。类似地，例如，从数据源1433B进入缓冲器1423的数据被累积，直到缓冲器1423充满或达到某预定容量水平。此时，所累积的数据被传送到缓冲器1425中，从而使得缓冲器1423可以再次累积来自数据源1433B的数据。虽然在这个图示中使用两个缓冲器集合，但是作为示例，将领会，可以使用单个缓冲器，或者可替换地，可以使用三个缓冲器或者更大的缓冲器集合。类似地，在每个实施例中不必需使用所解说的两个缓冲器集合的方式，且可替换地使用其他累积方案。
图23是示出在诸如图14中所示的配置的上下文中的初始数据输入(线1501、1513)、缓冲(线1501、1503、1513、1515)和无线传输(线1505、1507、1517、1519)以及接收(线1509、1521)、缓冲(线1509、1511、1521、1523)和数据输出(线1511、1523)的时序图。每个数据传递的前三条线(线1501、1503、1505、1511、1513、1515)示出用于在无线连接上发送诸如UART数据的异步传入数据的一系列数据传递。每个数据传递(1507、1509、1511、1519、1521、1523)的最后三条线示出了在无线传输中的嵌入数据的接收和处理。
如可以看到的，前两条线1501、1503中的数据流表示在传输控制器28处接收和缓冲的传入数据。经缓冲数据然后在线1505中在规定的无线数据时隙1513n内传送，其例如可以覆盖传输带宽的很小部分。注意，无线数据时隙1513n与控制器28、38内的数据接收/内部传递的定时无关，但可被用于对天线21、31之间的感应场的调制进行定时，其中感应场用于数据的传输。
在图23的非限制性示例中，线1501示出了从传输系统20(TX0…TXn)顺序输入至第一输出缓冲器1405(Buff0)的一系列数据分组。然后，在经由发射器天线21进行传输之前，将这一系列数据分组(TX0......TXn)输入至第二输出缓冲器1407(Buff1)，如线1503所解说。然后，传输控制器21将这一系列数据分组(TX0……TXn)顺序地编码成用于发射器天线21的驱动信号(线1505)，该信号然后在无线接收器系统30处在天线天线21、31之间的磁场(线1507)中被接收和/或检测到。
如上所提及的，最后三条线1507、1509、1511示出了无线传输中嵌入数据的接收和处理，并且特别示出了数据的无线接收(1507)、收到数据的缓冲(1509、1511)以及经缓冲数据的输出(1511)。再者，无线功率传输系统中的一个或多个缓冲器的输出可被计时以触发经缓冲数据以供传输。
在图23的非限制性示例中，在由接收器控制器38检测到天线21、31之间的磁场对一系列数据分组(TX0……TXn)进行顺序解码时，线1507示出了源自传输系统20并且在接收器天线31处接收的顺序输入到接收器控制器38的第一输入缓冲器1427(Buf)的一系列数据分组(TX0……TXn)。然后，在数据输出至数据接收器1433B之前，一系列数据分组(TX0……TXn)从第一输入缓冲器(Buf3)输入至第二输入缓冲器1429(Buf4)，如线1511中所解说。
在图20的非限制性示例中，线1501示出了从传输系统20(RX0……RXn)顺序输入至第一输出缓冲器1423(Buff0)的一系列数据分组。然后，在经由更改接收器天线31与发射器天线21之间的场进行传输之前，一系列数据分组(RX0……RXn)被输入到第二输出缓冲器1425(Buff1)，如线1503中所解说。然后，接收器控制器38将一系列数据分组(RX0……RXn)顺序地编码到天线21、31之间的无线功率传递的带内(线1505)，然后在无线传输系统20处在天线21、31之间的磁场(线1507)中接收和/或检测信号。
如上所提及的，线1507、1509、1511示出了无线传输中嵌入数据的接收和处理，并且特别示出了数据的无线接收(1507)、收到数据的缓冲(1509、1511)以及经缓冲数据的输出(1511)。同样，无线功率传输系统中的一个或多个缓冲器的输出可被计时以触发经缓冲数据以供传输。
如可以看到的，线1513、1515中的数据流表示在接收器控制器38处接收和缓冲的传入数据。经缓冲数据然后在线1517中在规定的无线数据时隙1513n内传送，其例如可以覆盖传输带宽的很小部分。注意，无线数据时隙1513n与控制器28、38内的数据接收/内部传递的定时无关，但可被用于对天线21、31之间的感应场的调制进行定时，其中感应场被用于数据的传输。在图23的非限制性示例中，线1513示出了起源于接收器系统30并且依次输入至第三输出缓冲器1423(Buff5)的一系列数据分组(RX0……RXn)。然后，在经由更改接收器天线31与发射器天线21之间的场进行传输之前，一系列数据分组(RX0……RXn)被输入到第四输出缓冲器1425(Buff6)，如线1515中所解说。然后，接收器控制器38将一系列数据分组(RX0……RXn)顺序地编码到天线21、31之间的无线功率传递的带内(线1517)，然后在无线传输系统20处在天线21、31之间的磁场(线1519)中接收和/或检测信号。
如上所述，三条线1519、1521、1523示出了无线传输中的嵌入数据的接收和处理，并且具体地示出了数据(1519)的无线接收、接收的数据(1521、1523)的缓冲以及所缓冲的数据(1523)的输出。同样，无线功率传输系统中的一个或多个缓冲器的输出可被计时以触发经缓冲数据以供传输。
在图23的非限定性示例中，线1519示出了在通过传输控制器28检测天线21、31之间的磁场对一系列数据分组(RX0……RXn)进行顺序解码时，一系列数据分组(RX0……RXn)顺序输入至传输控制器28的第三输入缓冲器1409(Buff7)。然后，在数据输出至数据接收器1433A之前，一系列数据分组(RX0……RXn)从第三输入缓冲器(Buf37)输入至第四输入缓冲器1411(Buf8)，如线1523中所解说。
如在图22中最佳地解说的，通过利用缓冲器和传输控制器28和接收器控制器38两者将数据编码成在天线21、31之间的连接上传输的无线功率信号的能力，硬件和软件的这种组合可以模拟两线连接(图10、图11)，如图14中的虚线箭头线所描绘的。因此，在本文中公开的系统和方法可以被实现成提供“虚拟有线”串行和/或“虚拟有线”UART数据通信系统、方法、或协议，用于在无线传输系统20与无线接收器系统30之间和/或其主机设备之间的数据传输。如本文所定义的，“虚拟有线”是指两个设备之间的无线数据连接，该无线数据连接模拟有线连接的功能并且可以用于代替所述有线连接。
与诸如UART之类的有线串行数据传输系统相比，如参考图17和图18所讨论的，本文公开的系统和方法消除了对通信设备之间的有线连接的需要，同时实现可利用已知数据协议(诸如UART)的传统系统可解释的数据通信。此外，在一些示例中，此类兼容传统的系统可使得制造商能够快速地引入设备之间的无线数据和/或功率连接，而不需要完全重新编程其数据协议和/或不必阻碍设备之间的互操作性。
另外或替换地，用于数据通信的此类系统和方法在用作组合的无线功率和无线数据系统的一部分时，与用于带内通信的传统系统和方法相比，可提供跨感应无线功率连接的快得多的传统数据通信。
图24解说了可以与在本文中公开的任何系统、方法和/或装置一起使用的发射天线21和接收器天线31中的一者或多者的示例性、非限制性实施例。在所解说的实施例中，天线21、31是平坦螺旋线圈配置。非限定性示例可在均是Peralta等人的美国专利号9,941,743、9,960,628、9,941,743、Singh等人的9,948,129、10,063,100；Luzinski的9,941,590；Rajagopalan等人的9,960,629；以及Peralta等人的美国专利申请号2017/0040107、2017/0040105、2017/0040688中找到，所有都转让给本申请的受让人，并通过引用完全并入于此。
另外，天线21、31可被构造成具有多层多匝(MLMT)结构，其中至少一个绝缘体位于多个导体之间。可被并入(诸)无线传输系统20和/或(诸)无线接收器系统30内的具有MLMT结构的天线的非限制性示例可在均为Singh等人的、转让给本申请受让人的美国专利号8,610,530、8,653,927、8,680,960、8,692,641、8,692,642、8,698,590、8,698,591、8,707,546、8,710,948、8,803,649、8,823,481、8,823,482、8,855,786、8,898,885、9,208,942、9,232,893、9,300,046中找到，其被全部并入本文。这些仅为示例性天线示例；然而，设想了天线21、31可以是能够进行前述较高功率、高频无线功率传递的任何天线。
现在参照附图并且具体参照图25和26，图25中解说了用于提供电子设备的方法200并且图26中解说了用于执行方法200的一部分的系统210。方法开始于框202，其中电子设备4本身被制造。所述电子设备14的制造可包括将电子设备14安装、集成、或另行与内部或外部无线接收器系统30连接，以上关于图1-24更为详细地描述了。电子设备14的制造可以是本领域已知的制造具体设备的任何已知方法或步骤。电子设备202的制造可在制造地点处执行，可以是工厂、设施、实验室和/或用于在世界范围的任何地点中生产的任何其他已知地方。
电子设备14可以是能够接收电子可传输数据的任何设备。例如，该设备可以是但不限于手持式计算设备、移动设备、便携式电器、集成电路、可识别标签、厨房实用设备，电子工具、电动车辆、游戏控制台、机器人设备、可穿戴电子设备(例如，电子手表、电子修改眼镜、变更现实(AR)眼镜、虚拟现实(vR)眼镜等)，便携式扫描设备、便携式识别设备、体育用品、嵌入式传感器、物联网(IoT)传感器、启用IoT的服装、启用IoT的休闲装备、工业装备、医疗装备，医疗设备、平板计算设备、便携式控制设备、用于电子设备的遥控器、游戏控制器等。
在制造设备之后，电子设备14随后可被封装到封装材料210中，如框204中所解说的。封装材料210可以是本领域已知的任何封装材料，诸如但不限于盒、袋、成型塑料、成型纸板或其他纸产品、设备容器、容器内的支撑结构、其他已知封装。电子设备14的封装可在封装地点处执行。封装地点可以与制造地点相同或靠近，或者替换地，封装地点可以是独立于制造地点的地点，诸如外国或远离制造地点的地点。
在一些示例中，经封装的电子设备14可被运输到数据传输地点，如框206中所解说的。然而，框206是可任选的，并且数据传输地点可以是相对于制造地点和封装地点中的一者或两者共用或邻近的地点。
框208是通过利用与数据发射器220相关联的无线传输系统、穿过封装210将数据传送给电子设备的步骤，如以上相对于图1-24所讨论的。数据发射器220可以是能够通过封装将软件或固件提供给电子设备14的任何计算设备。电子设备14接收软件/固件，如同由数据发射器220的无线传输系统传送给电子设备14的或与之相关联的无线接收器系统30的无线数据信号。以下提供系统10、无线传输系统20和无线接收器系统30的进一步描述。
通过利用系统20、30通过封装210进行无线传送软件/固件，本文公开的系统和方法可被用于各种制造和/或物流优势。例如，如果产品在中央地点被制造和封装，则产品可被发送给多个区域，其中多个区域需要多个相应的软件/固件经历。在此类示例中，穿过包装的数据传递的使用可被用于在本地分销商处针对销售区域或国家来更新产品，并且因此物流在起始设施处被简化，因为它们无需按区域来组织所制造/封装的产品。
另外或替换地，利用前述系统和方法在改进电子设备14的终端用户的用户体验中是有用的。通常，向终端用户提供具有过期软件或固件的电子设备，要求用户在使用之前或在最佳使用之前将该设备连接至网络用于更新。替换地，利用本文公开的系统和方法，电子设备14的软件/固件可经由封装内数据传递在始发设施、区域仓库或储存设施、销售电子设备14的本地商店、以及电子设备14的供应链中的其他已知分发点中的一者或多者处被保持最新。
相对于本文中所公开的任何数据传输系统，应领会，无线功率发送器和无线功率接收器中的任一者或两者可无线地发送带内传统数据。此外，本文够公开的系统、方法和装置被设计成以高效、稳定和可靠方式操作以满足各种操作和环境条件。本文公开的系统、方法和/或装置被设计为在广泛的热应力和机械应力环境中操作，以便高效且最小损耗地传送数据和/或电能。另外，系统10可以使用允许可扩展性的制造技术以具有小形状因子、并以对开发者和采用者有利的成本来设计。另外，本文公开的系统、方法和装置可被设计成在广泛的频率范围内操作，以满足广泛应用的要求。
在一实施例中，可将铁氧体屏蔽并入天线结构内以改善天线性能。铁氧体遮罩材料的选择可取决于操作频率，因为复磁导率(μ＝μ′-j*μ″)是频率相关的。该材料可以是聚合物、烧结柔性铁氧体片、刚性屏蔽或混合屏蔽，其中混合屏蔽包括刚性部分和柔性部分。另外，磁性屏蔽可由不同的材料成分组成。材料的示例可包括但不限于包含铁氧体材料的锌，诸如锰锌、镍锌、铜锌、镁锌及其组合。
如在此所使用，在一系列项目之前的短语“至少一个”(用术语“和”或“或”来分隔任何项目)，作为一个整体修改列表，而不是列表的每个成员(即，每个项目)。短语“至少一个”不要求在列出的每个项目中选择至少一项；相反，该短语的含义包括任意一个项目的至少一个，和/或项目的任意组合的至少一个，和/或每个项目的至少一个项目。例如，短语“A、B和C中的至少一者”或“A、B或C中的至少一者”各自指仅A、仅B或仅C；A、B和C的任意组合；和/或A、B和C中的每个的至少一个。
谓词“配置成”“可操作来”、和“编程成”并不意味着对主语进行任何具体的有形或无形的修改，而是旨在互换使用。在一个或多个实施例中，配置成监视和控制操作或组件的处理器也可以指被编程成监视和控制操作的处理器，或可操作来监视和控制操作的处理器。同样，配置成执行代码的处理器可以被解释为编程成执行代码或可操作来执行代码的处理器。
诸如“一方面”之类的短语并不意味着该方面对主题技术是必要的，或者该方面适用于主题技术的所有配置。与方面有关的公开可适用于所有配置，或一个或多个配置。一个方面可以提供本公开的一个或多个示例。诸如“一方面”之类的短语可以指一个或多个方面，反之亦然。诸如“实施例”之类的短语并不意味着该实施例对主题技术是必要的，或者该实施例适用于主题技术的所有配置。与实施例有关的公开可适用于所有实施例，或一个或多个实施例。一实施例可以提供本公开的一个或多个示例。诸如“一实施例”之类的短语可以指一个或多个实施例，反之亦然。诸如“配置”之类的短语并不意味着该配置对主题技术是必要的，或者该配置适用于主题技术的所有配置。与配置有关的公开可适用于所有配置，或一个或多个配置。一个配置可以提供本公开的一个或多个示例。诸如“配置”之类的短语可以指一个或多个配置，反之亦然。
措辞“示例性”在本文中用于意指“用作示例、实例、或解说”。本文中描述为“示例性”或“作为示例”的任何实施例不必被解释为优于或胜过其他实施例。此外，在说明书或权利要求中使用术语“包括”、“具有”等的范围内，这种术语旨在是以类似于术语包括有(“comprise)”的方式包括，因为“包括有”(comprise)是当如在权利要求中被采用作衔接词时所解释的。此外，在说明书或权利要求中使用术语“包括”、“具有”等的范围内，这种术语旨在是以类似于术语包括有(“comprise)”的方式包括，因为“包括有”(comprise)是当如在权利要求中被采用作衔接词时所解释的。
本公开通篇描述的各个方面的要素为本领域普通技术人员当前或今后所知的所有结构上和功能上的等效方案通过引述被明确纳入于此，且旨在被权利要求所涵盖。此外，本文所公开的任何内容都不旨在捐献于公众，无论此类公开内容是否明确记载在权利要求书中。根据35U.S.C.§112的第六段的规定，不得对任何权项要素进行解释，除非该要素使用“用于……的装置”的短语明确陈述，或者在方法权项的情况下，该要素使用“用于……的步骤”短语陈述。
除非明确说明，否则对单数形式的要素的引用并不旨在意味着“一个且仅有一个”，而是意味着“一个或多个”。除非特别另外声明，否则术语“一些”指的是一个或多个。阳性代词(如他的)包括阴性和中性(如她的和它的)，反之亦然。标题和副标题(如有)仅用于方便，而不是限制主题披露。
尽管本说明书包含许多特定内容，但是特定内容不应被解读为是对可能要求保护的范围的限制，而应被解读为是对主题的特定实现的描述。也可将在本说明书中单独的各实施例的情境中所描述的某些特征以组合的形式实现在单个实施例中。相反，在单个实施例的情境下描述的各个特征也可以在多个实施例中被分开地或以任何合适的子组合的方式实施。此外，虽然诸特征在以上可被描述为以某些组合的方式起作用且甚至最初是如此要求保护的，但来自所要求保护的组合的一个或多个特征在一些情形中可从该组合被删去，且所要求保护的组合可以针对子组合、或子组合的变体。作为进一步的示例，要领会的是，虽然在本文中UART和NFC协议用作特定的示例通信方案，但是在体现本公开的原理的同时，在适当的情况下，可以使用其他有线和无线通信技术。

Claims (26)

1.一种无线功率传递系统，包括：
无线功率传输系统，包括：
发射器天线，被配置成与至少一个接收器天线耦合且将无线交流(AC)信号传送给所述至少一个接收器天线；
传输控制器，被配置成：
基于所述无线功率传递系统的操作频率来提供用于驱动所述发射器天线的驱动信号，其中所述发射器天线被配置成根据所述驱动信号发射传输，并且其中所述驱动信号被配置成根据无线功率和数据传递协议生成功率信号和第一异步串行数据信号，
解码所述功率信号以提取与所述无线功率和数据传递协议兼容的第二数据信号，以及
解码所述第二数据信号以提取第二异步串行数据信号；以及
无线功率接收器系统，包括：
所述至少一个接收器天线，被配置成与所述发射器天线电感耦合且从所述发射器天线接收所述传输，所述至少一个接收器天线基于所述无线功率传递系统的操作频率来操作；
功率调节系统，被配置成从所述至少一个接收器天线接收所述传输，将所接收的传输转换成直流(DC)功率信号，且将所述DC功率信号至少提供给与所述无线功率接收器系统相关联的负载；以及
接收器控制器，被配置成：
解码所述传输以提取与所述无线功率和数据传递协议兼容的第一数据信号，以及解码与所述无线功率和数据传递协议兼容的第一数据信号以提取所述第一异步串行数据信号，
将所述第二异步串行数据信号编码成与所述无线功率和数据传递协议兼容的所述第二数据信号，
选择性地更改所述功率信号以将与所述无线功率和数据传递协议兼容的所述第二数据信号编码到所述功率信号中。
2.如权利要求1所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述第一和第二异步串行数据信号是通用异步接收器-发射器(UART)兼容的信号。
3.如权利要求2所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述无线功率和数据传递协议是近场通信(NFC)协议。
4.如权利要求3所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述传输控制器和所述接收器控制器还被配置成通过将所述第一和第二UART兼容的数据信号分组化在具有带同步命令和长度命令的头部的同步NFC数据流中来根据所述NFC数据传递协议生成所述UART兼容的第一和第二数据信号。
5.如权利要求3所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述传输控制器和接收器控制器还被配置成通过在所述UART兼容的数据信号之后包括至少一个错误校验元素来根据所述NFC数据传递协议生成所述UART兼容的第一和第二数据信号。
6.如权利要求5所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述传输控制器和接收器控制器还被配置成当所述错误校验元素的处理指示无错地接收到所述UART兼容的数据信号时生成要被传送的确认(ACK)响应。
7.如权利要求3所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述传输控制器和接收器控制器还被配置成当所述错误校验元素的处理指示错误地接收到UART兼容的数据信号时生成要被传送的否定确认响应(ACK)。
8.如权利要求3所述的无线功率传递系统，其特征在于，还包括无线功率传输系统中的一个或多个缓冲器的第一集合以及所述无线功率接收器系统中的一个或多个缓冲器的第二集合。
9.如权利要求8所述的无线功率传递系统，其特征在于，一个或多个缓冲器的所述第一集合被配置成对通信数据排序以供由所述无线功率传输系统传输和接收，并且一个或多个缓冲器的所述第二集合被配置成对通信数据排序以供由所述无线功率接收器系统传输和接收。
10.如权利要求9所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述无线功率传输系统中的一个或多个缓冲器的所述第一集合或者所述无线功率接收器系统中的一个或多个缓冲器的所述第二集合中的任一者或两者的输出被计时以触发经缓冲数据以供传输。
11.如权利要求8所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述无线功率传输系统中的一个或多个缓冲器的所述第一集合被触发以在一个或多个传输通信窗口期间输出，并且所述无线功率接收器系统中的一个或多个缓冲器的所述第二集合被触发以在一个或多个接收器通信窗口期间输出。
12.如权利要求11所述的无线功率传递系统，其特征在于，一个传输通信窗口和一个接收器通信窗口被包含在一对传输和接收器通信窗口的时间段内。
13.如权利要求12所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述一个或多个传输通信窗口中的每一者具有相应的第一长度，并且所述一个或多个接收器通信窗口中的每一者具有相应的第二长度，以及
其中所述第一长度中的每一者以及所述第二长度中的每一者能被动态更改，使得用于所述传输和通信窗口的所述时间段内的相应一对第一和第二长度相组合以小于或等于所述时间段。
14.如权利要求1所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述操作频率在约13.553MHz到约13.567MHz的范围中。
15.一种无线功率传输系统，包括：
发射器天线，被配置成与至少一个接收器天线耦合且将交流(AC)无线信号传送给所述至少一个接收器天线；以及
传输控制器，被配置成：
基于所述无线功率传递系统的操作频率来提供用于驱动所述发射器天线的驱动信号，使得所述发射器天线根据所述驱动信号发射传输，其中所述驱动信号被配置成根据无线功率和数据传递协议生成功率信号和第一异步串行数据信号，
解码所述功率信号以提取与所述无线功率和数据传递协议兼容的第二数据信号，以及
解码与所述无线功率和数据传递协议兼容的所述第二数据信号以提取第二异步串行数据信号。
16.如权利要求15所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述无线功率和数据传递协议包括NFC数据传递协议。
17.如权利要求16所述的无线功率传递系统，其特征在于，所述第一和第二异步串行数据信号是UART兼容(通用异步接收器-发射器兼容)的数据信号。
18.一种无线功率接收器系统，包括：
至少一个接收器天线，被配置成用于与发射器天线电感耦合，并且根据无线功率和数据传递协议从所述发射器天线接收传输，所述至少一个接收器天线以一操作频率来操作；
功率调节系统，被配置成：(i)从所述至少一个接收器天线接收所述传输，(ii)将所接收的传输转换成DC功率信号，以及(iii)将所述DC功率信号至少提供给与所述无线功率接收器系统相关联的负载；以及
接收器控制器，被配置成：
解码所述传输以提取与所述无线功率和数据传递协议兼容的第一数据信号，以及解码与所述无线功率和数据传递协议兼容的所述第一数据信号以提取第一异步串行数据信号，
将第二异步串行数据信号编码成与所述无线功率和数据传递协议兼容的第二数据信号，以及
选择性地更改所述功率信号以将与所述无线功率和数据传递协议兼容的所述第二数据信号编码到所述功率信号中。
19.如权利要求18所述的无线功率接收器系统，其特征在于，还包括配置成对传入通信数据进行排序以供处理的一个或多个缓冲器。
20.如权利要求18所述的无线功率接收器系统，其特征在于，所述操作频率在约13.553MHz到约13.567MHz的范围中。
21.一种无线功率传递系统，包括：
无线功率传输系统，包括：
发射器天线，被配置成与至少一个接收器天线耦合且将无线交流(AC)信号传送给所述至少一个接收器天线；
传输控制器，被配置成：
基于所述无线功率传递系统的操作频率来提供用于驱动所述发射器天线的驱动信号，其中所述发射器天线被配置成根据所述驱动信号来发射传输，并且其中所述驱动信号被配置成根据无线功率和数据传递协议生成功率信号和第一异步串行数据信号，
无线功率接收器系统，包括：
所述至少一个接收器天线，其被配置成与所述发射器天线电感耦合且从所述发射器天线接收所述传输，所述至少一个接收器天线基于所述无线功率传递系统的操作频率来操作；
功率调节系统，被配置成从所述至少一个接收器天线接收所述传输，将所接收的传输转换成直流(DC)功率信号，且将所述DC功率信号至少提供给与所述无线功率接收器系统相关联的负载；以及
接收器控制器，被配置成：
解码所述传输以提取与所述无线功率和数据传递协议兼容的第一数据信号，以及解码与所述无线功率和数据传递协议兼容的所述第一数据信号以提取所述第一异步串行数据信号。
22.一种无线功率传递系统，包括：
无线功率传输系统，包括：
发射器天线，被配置成与至少一个接收器天线耦合且将无线交流(AC)信号传送给所述至少一个接收器天线；
传输控制器，被配置成：
提供驱动信号，所述驱动信号用于基于所述无线功率传递系统的操作频率来驱动所述发射器天线，其中所述发射器天线被配置成根据所述驱动信号来发射传输，并且其中所述驱动信号被配置成生成功率信号，
解码所述功率信号以提取与所述无线功率和数据传递协议兼容的数据信号，以及
解码所述数据信号以提取异步串行数据信号；以及
无线功率接收器系统，包括：
所述至少一个接收器天线，其被配置成与所述发射器天线电感耦合且从所述发射器天线接收所述传输，所述至少一个接收器天线基于所述无线功率传递系统的操作频率来操作；
功率调节系统，被配置成从所述至少一个接收器天线接收所述传输，将所接收的传输转换成直流(DC)功率信号，且将所述DC功率信号至少提供给与所述无线功率接收器系统相关联的负载；以及
接收器控制器，被配置成：
将第二异步串行数据信号编码成与所述无线功率和数据传递协议兼容的所述数据信号，
选择性地更改所述功率信号以将与所述无线功率和数据传递协议兼容的所述数据信号编码到所述功率信号中。
23.一种无线功率传递系统，包括：
无线功率传输系统，包括：
发射器天线，所述发射器天线被配置成与至少一个其他天线耦合且将交流(AC)无线信号传送至所述至少一个天线，所述AC无线信号包括无线功率信号和无线数据信号；
发射器控制器，被配置成：
(i)提供用于基于所述无线功率传递系统的操作频率来驱动所述发射器天线的驱动信号和用于所述AC无线信号的传输的操作模式，
(ii)执行对所述无线数据信号进行编码、解码所述无线数据信号、接收所述无线数据信号、传送所述无线数据信号或其任意组合中的一者或多者，以及
(iii)选择操作模式以供用于所述AC无线信号的传输，
其中所述操作模式选自多个传输模式，并且所述多个传输模式包括第一传输模式和第二传输模式，
所述第一传输模式包括所述无线数据信号的第一数据速率和所述无线功率信号的第一功率电平，
所述第二传输模式包括所述无线数据信号的第二数据速率和所述无线功率信号的第二功率电平，
其中所述第一数据速率小于所述第二数据速率，以及
其中所述第一功率电平大于所述第二功率电平；以及
放大器，所述放大器包括至少一个晶体管，其被配置成在所述至少一个晶体管的栅极处接收所述驱动信号，并将直流功率(DC)输入功率信号反转以在所述操作频率下生成所述AC无线信号；以及
无线功率接收器系统，包括：
接收器天线，所述接收器天线被配置成用于与所述发射器天线耦合并且从所述发射器天线接收所述AC无线信号，所述接收器天线基于所述操作频率来操作；
功率调节系统，所述功率调节系统被配置成(i)接收所述无线功率信号，(ii)将所述无线功率信号从所述AC无线功率信号转换成DC无线功率信号，以及(iii)将所述DC功率信号至少提供给与所述无线功率接收器系统相关联的负载；以及
接收器控制器，所述接收器控制器被配置成执行以下中的一者或多者：对所述无线数据信号进行编码、对所述无线数据信号进行解码、接收所述无线数据信号或传送所述无线数据信号。
24.一种无线功率传递系统，包括：
无线功率传输系统，包括：
发射器天线，所述发射器天线被配置成与至少一个其他天线耦合且将交流(AC)无线信号传送至所述至少一个天线，所述AC无线信号包括无线功率信号和无线数据信号；
传输控制器，被配置成：
(i)提供用于基于所述无线功率传递系统的操作频率来驱动所述发射器天线的驱动信号和用于所述AC无线信号的传输的操作模式，
(ii)执行对所述无线数据信号进行编码、解码所述无线数据信号、接收所述无线数据信号、或传送所述无线数据信号中的一者或多者，以及
(iii)确定所述操作模式以供用于所述AC无线信号的传输，其中所述操作模式包括所述无线功率信号的功率电平和所述无线数据信号的数据速率，所述功率电平选自一系列可用功率电平并且所述数据速率选自一系列可用数据速率，所述一系列可用功率电平中的每一者对应于所述一系列可用数据速率中的一者，其中对应的一对可用功率电平和可用数据速率是逆相关的；以及
放大器，所述放大器包括至少一个晶体管，其被配置成在所述至少一个晶体管的栅极处接收所述驱动信号，并将直流功率(DC)输入功率信号反转以在所述操作频率下生成所述AC无线信号；以及
无线功率接收器系统，包括：
接收器天线，所述接收器天线被配置成用于与所述发射器天线耦合并且从所述发射器天线接收所述AC无线信号，所述接收器天线基于所述操作频率来操作；
功率调节系统，所述功率调节系统被配置成(i)接收所述无线功率信号，(ii)将所述无线功率信号从所述AC无线功率信号转换成DC无线功率信号，以及(iii)将所述DC功率信号至少提供给与所述无线功率接收器系统相关联的负载；以及
接收器控制器，所述接收器控制器被配置成执行以下中的一者或多者：对所述无线数据信号进行编码、对所述无线数据信号进行解码、接收所述无线数据信号或传送所述无线数据信号。
25.一种无线功率传输系统，包括：
发射器天线，所述发射器天线被配置成与至少一个其他天线耦合且将交流(AC)无线信号传送至所述至少一个天线，所述AC无线信号包括无线功率信号和无线数据信号；
传输控制器，所述传输控制器被配置成(i)基于所述无线功率传递系统的操作频率来提供用于驱动所述发射器天线的驱动信号，以及(ii)执行对所述无线数据信号进行编码、对所述无线数据信号进行解码、接收所述无线数据信号或传送所述无线数据信号中的一者或多者；以及
放大器，所述放大器包括
至少一个晶体管，被配置成在所述至少一个晶体管的栅极处接收所述驱动信号，并将直流功率(DC)输入功率信号反转以在所述操作频率下生成AC无线信号，以及
阻尼电路，被配置成在所述无线数据信号的传输期间衰减所述AC无线信号，其中所述阻尼电路至少包括阻尼晶体管，其被配置成从所述传输控制器接收用于切换所述晶体管以在所述无线数据信号的传输期间控制阻尼的阻尼信号；以及
可变电阻器，与所述发射器天线电连接，并且被配置成更改所述发射器天线的质量因子(Q)，其中所述可变电阻器对所述Q的更改改变所述无线功率传输系统的操作模式。
26.一种用于提供电子设备的方法，所述方法包括：
在制造地点制造所述电子设备，其中制造所述电子设备包括将无线接收器系统连接至所述电子设备；
在封装地点封装所述电子设备；以及
在数据传输点处将数据无线传送给所述电子设备，其中将所述数据无线传送给所述电子设备是通过利用无线传输系统经由近场磁感应传递数据来执行的，所述无线传输系统被配置成与关联于所述电子设备的所述无线接收器系统磁连接。
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