JP2024506142A - インバンド仮想化有線通信を伴うワイヤレス電力伝送 - Google Patents
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Classifications
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- H04B5/72—
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- H—ELECTRICITY
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- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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-
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-
- H04B5/77—
-
- H04B5/79—
Abstract
開示されるワイヤレス電力伝送システムは、ワイヤレス送電システム及びワイヤレス受電システムを含む。ワイヤレス送電システムは、交流（ＡＣ）ワイヤレス信号を受信機アンテナに送信するために受信機アンテナと結合するように構成されている送信アンテナを含む。アンテナ結合は、誘導性であってもよく、ワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルに準拠して動作してもよい。送信コントローラは、動作周波数で送信アンテナを駆動し、ワイヤレス送電システム又はワイヤレス受電システムのいずれかは、シリアル非同期データ信号を含むデータ信号を作成するためにワイヤレス送電をダンプしてもよい。
Description
本出願は、
(1) 米国非仮出願No. 第17／161，249号（2021年1月28日出願）、発明の名称は "WIRELESS POWER TRANSFER WITH IN-BAND VIRTUALIZED WIRED COMMUNICATIONS"、である。
(2) 2021年1月28日に出願され、"WIRELESS POWER RECEIVER WITH IN-BAND VIRTUALIZED WIRED COMMUNICATIONS "と題された米国非仮出願第17/161,251号。
(3) 2021年1月28日に出願され、"WIRELESS POWER TRANSFER WITH IN-BAND VIRTUALIZED WIRED COMMUNICATIONS "と題された米国非仮出願第17/161,255号。
(4) 2021年1月28日に出願され、"WIRELESS POWER TRANSFER SYSTEM WITH DATA-PRIORITY AND POWER-PRIORITY TRANSFER MODES "と題されている。
(5)2021年1月28日に出願され、"WIRELESS POWER TRANSFER SYSTEM WITH DATA VERSUS POWER PRIORITY OPTIMIZATION "と題された米国非仮出願第17/161,262号。
(6)2021年1月28日出願の米国非仮出願第17/161,263号、発明の名称は「WIRELESS POWER TRANSFER SYSTEM WITH MODE SWITCHING USING SELECTIVE QUALITY FACTOR ALTERATION（選択的品質係数変換を使用したモード切替を伴う無線電力伝送システム）」である。
(7) 2021年1月28日に出願され、"HIGH SPEED DATA COMMUNICATIONS SYSTEM FOR INDUSTRIAL USE IN PACKAGED GOODS "と題された米国非仮出願第17／161，266号。
の優先権を主張し、これらの明細書は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
(1) 米国非仮出願No. 第17／161，249号（2021年1月28日出願）、発明の名称は "WIRELESS POWER TRANSFER WITH IN-BAND VIRTUALIZED WIRED COMMUNICATIONS"、である。
(2) 2021年1月28日に出願され、"WIRELESS POWER RECEIVER WITH IN-BAND VIRTUALIZED WIRED COMMUNICATIONS "と題された米国非仮出願第17/161,251号。
(3) 2021年1月28日に出願され、"WIRELESS POWER TRANSFER WITH IN-BAND VIRTUALIZED WIRED COMMUNICATIONS "と題された米国非仮出願第17/161,255号。
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(5)2021年1月28日に出願され、"WIRELESS POWER TRANSFER SYSTEM WITH DATA VERSUS POWER PRIORITY OPTIMIZATION "と題された米国非仮出願第17/161,262号。
(6)2021年1月28日出願の米国非仮出願第17/161,263号、発明の名称は「WIRELESS POWER TRANSFER SYSTEM WITH MODE SWITCHING USING SELECTIVE QUALITY FACTOR ALTERATION（選択的品質係数変換を使用したモード切替を伴う無線電力伝送システム）」である。
(7) 2021年1月28日に出願され、"HIGH SPEED DATA COMMUNICATIONS SYSTEM FOR INDUSTRIAL USE IN PACKAGED GOODS "と題された米国非仮出願第17／161，266号。
の優先権を主張し、これらの明細書は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本開示は、一般に、電力と電気データ信号のワイヤレス伝送のためのシステムおよび方法に関し、より詳細には、帯域内仮想有線通信を伴うワイヤレス電力伝送に関する。
ワイヤレス接続システムは、電気エネルギー、電力、電磁エネルギー、電気データ信号、その他の既知のワイヤレス伝送可能な信号のワイヤレス伝送のために、様々な用途で使用されている。このようなシステムでは、送信素子によって生成された磁界が受信素子に電界、ひいては電流を誘導するときに発生する誘導無線電力伝送を使用することが多い。このような送受信素子は、コイル状ワイヤなどのアンテナの形をとることが多い。
このようなコイル状アンテナの1つから別のアンテナへの電気エネルギー、電力、電磁エネルギーおよび／または電子データ信号の1つ以上の伝送は、一般に、動作周波数および／または動作周波数範囲で動作する。動作周波数は、特に、電力伝達効率特性、電力レベル特性、自己共振周波数抑制、設計要件、標準化団体の要求特性（例えば、電磁干渉（EMI）要件、比吸収率（SAR）要件など）への準拠、部品表（BOM）、および／またはフォームファクタ制約などの様々な理由のいずれか（ただし、これらに限定されない）のために選択され得る。当業者に知られているように、「自己共振周波数」とは、一般に、部品の寄生特性に起因する受動部品（例えば、インダクタ）の共振周波数を指すことに留意されたい。
このようなシステムがアンテナを介して送信システムから受信システムへ電力をワイヤレスで転送するように動作している場合、システム間で電子データを同時に通信することが望まれることが多い。いくつかの例示的なシステムでは、ワイヤレス電力関連の通信（例えば、ワイヤレス電力伝送に関連する他のデータ通信のうち、検証手順、電子特性データ通信、電圧データ、電流データ、デバイスタイプデータ）は、帯域内通信を使用して実行される。
ワイヤレス接続システムは、電気エネルギー、電力、電磁エネルギー、電気データ信号、その他の既知のワイヤレス伝送可能な信号のワイヤレス伝送のために、様々な用途で使用されている。このようなシステムでは、送信素子によって生成された磁界が受信素子に電界、ひいては電流を誘導するときに発生する誘導無線電力伝送を使用することが多い。これらの送受信素子は、コイル状のワイヤおよび／またはアンテナの形をとることが多い。
このようなコイル状アンテナの1つから別のアンテナへの電気エネルギー、電力、電磁エネルギーおよび／または電子データ信号の1つ以上の伝送は、一般に、動作周波数および／または動作周波数範囲で動作する。動作周波数は、特に、電力伝達特性、電力レベル特性、自己共振周波数抑制、設計要件、標準化団体の要求特性（特に、電磁干渉（EMI）要件、比吸収率（SAR）要件など）への準拠、部品表（BOM）、および／またはフォームファクタ制約などの様々な理由で選択され得るが、これらに限定されない。当業者に知られているように、「自己共振周波数」とは、一般に、部品の寄生特性に起因する受動部品（例えば、インダクタ）の共振周波数を指すことに留意されたい。
このようなシステムが、コイルおよび／またはアンテナを介して、送信システムから受信システムへワイヤレスで電力を転送するように動作する場合、一方のシステムから他方のシステムへ同時にまたは断続的に電子データを通信することが望まれることが多い。そのために、ワイヤレス電力とワイヤレスデータ転送を組み合わせた様々な通信システム、方法、および／または装置が利用されてきた。いくつかの例示的なシステムにおいて、ワイヤレス電力転送関連通信（例えば、検証手順、電子特性データ通信、電圧データ、電流データ、デバイスタイプデータ、とりわけ、他の想定されるデータ通信）は、他の既知の通信回路および／またはアンテナの中でも、ワイヤレス電力システムを補完するために利用されるオプションの近距離無線通信（NFC）アンテナ、および／またはデータ通信のための追加のブルートゥースチップセットなどの他の回路を使用して実行される。
しかしながら、追加のアンテナおよび／または回路を使用することは、いくつかの欠点を生じさせる可能性がある。例えば、追加のアンテナおよび／または回路を使用することは、非効率的であり得、および／またはワイヤレスパワーシステムのBOMを増加させ得、これは、ワイヤレスパワーを電子デバイスに入れるためのコストを上昇させる。さらに、いくつかのそのようなシステムでは、そのような追加のアンテナによって引き起こされる帯域外通信が、そのようなアンテナ間の帯域外クロストークなどの干渉をもたらす可能性がある。さらにさらに、そのような追加のアンテナおよび／または回路を含めると、ワイヤレス電力信号とデータ信号の両方が同じチャネル内にあるシステムと比較して、追加のシステムの導入がより大きな高調波歪みを引き起こすため、EMIが悪化する可能性がある。さらに、通信のために追加のアンテナおよび／または回路ハードウェアを含めると、ワイヤレス電力システムおよび／またはそのコンポーネントが存在するデバイス内の領域が増大し、最終製品の製造が複雑になる可能性がある。
これらの問題を回避するために、市販デバイスにおける最新の NFC ダイレクトチャージ（NFC-DC）システ ムおよび／または NFC ワイヤレスチャージングシステムで説明されているように、レガシーハード ウェアおよび／またはレガシーデバイスに基づくハードウェアを活用して、ワイヤレス給 電とデータ転送の両方を同時にまたは交互に実施することができる。しかし、現在の高周波通信用の通信アンテナおよび／または回路は、ワイヤレス給電に利用される場合、ワイヤレスパワーコンソーシアムのQi標準デバイスのような低周波ワイヤレス給電システムよりもはるかに低い電力レベルの能力を有する。現在の高周波回路で高い電力レベルを利用すると、レガシー機器に損傷を与える可能性がある。
さらに、レガシーシステムに見られるような高周波システムで高い電力転送能力を利用する場合、ワイヤレス電力転送が低電力レベル（例えば、300mW転送以下）を超えると、ワイヤレス通信が劣化する可能性がある。しかし、明確に通信可能で歪みのないデータ通信ができなければ、ワイヤレス電力転送は実現できない可能性がある。
そのため、所望の標準データ・プロトコル以下に通信を劣化させることなく、より高い電力転送（300mW以上）を可能にする新しい回路を利用した、新しい高周波無線電力伝送システムが望まれている。さらに、より高い電力は通信速度をより容易に劣化させるため、無線転送モードの電力レベルとデータ速度の動的割り当てを含む、動作モード間の切り替えのためのシステムと方法が望まれている。
さらに、データ通信、システム、方法、および／またはプロトコルを利用し、そのようなデバイス関連データおよび／またはワイヤレス電力関連データを通信するための有線接続を置き換えるワイヤレス電力転送システムが望まれている。このようなシステムでは、有線通信で利用されるレガシー通信プロトコルの使用を無線接続で継続することが望まれるか、または要求される場合がある。本明細書に開示されるシステムおよび方法は、ワイヤレス電力システムの動作中に、より高速の、一方向および／または双方向の、データ転送を容易にするために利用され得る。いくつかの例では、ワイヤレス電力転送システムは、そのようなデータ転送を実行するための有線接続に取って代わる役割を果たすことができる。デバイス関連データには、ワイヤレス電力関連データの領域外の任意の他のタイプのデータのうち、動作ソフトウェアまたはファームウェアの更新、デジタル媒体、電子デバイスの動作命令などが含まれるが、これらに限定されない。
このようなデータ通信のためのシステムおよび方法は、ワイヤレス・パワーとワイヤレス・データを組み合わせたシステムの一部として利用される場合、ワイヤレス・パワー・インバンド通信のための従来のシステムおよび方法と比較して、はるかに高速なデータ通信を提供することができる。
いくつかの例では、無線通信システムは、システムが通信の準備ができたと判断するまでデータを1つ以上のバッファに保持することができるバッファ通信方式を利用することができる。例えば、一方のトランシーバが大量のデータを送信しようとしている場合、他方がデータを送信する必要がない時点までそのようなデータをバッファリングし、その時点でデータを送信することができ、これにより、誘導接続によって作成された仮想の「ワイヤ」を介して「一方通行」で送信できるため、通信を加速できる可能性がある。したがって、このような電磁波通信は、2本の電線を利用した文字通り「双方向」通信ではないが、送信機と受信機の間の単一の誘導接続を介して、仮想的な双方向通信が実行可能である。
バッファを利用し、送信機と受信機の両方が、それぞれのアンテナ間の誘導接続を介して送信されるワイヤレス電力信号にデータをエンコードする能力を利用することにより、ハードウェアとソフトウェアのこのような組み合わせは、2線接続をシミュレートすることができる。したがって、本明細書に開示されるシステムおよび方法は、ワイヤレス電力転送中のデータ転送のために、仮想シリアルおよび／または仮想ユニバーサル非同期受信機-送信機（UART）データ通信システム、方法、またはプロトコルを提供するように実装され得る。
UARTのような有線シリアルデータ伝送システムとは対照的に、本明細書に開示されるシステムおよび方法は、有利なことに、通信デバイス間の有線接続の必要性を排除する一方で、UARTのような既知のデータプロトコルを利用するレガシーシステムによって解釈可能なデータ通信を可能にする。さらに、いくつかの例では、本明細書に開示されるシステムおよび方法は、そのようなレガシー互換システムの製造業者が、データプロトコルを完全に再プログラムする必要なく、および／またはデバイス間の相互運用性を妨げることなく、デバイス間に無線データおよび／または電力接続を迅速に導入することを可能にし得る。
本開示の一側面に従って、ワイヤレス電力伝送システムが開示される。ワイヤレス電力転送システムは、ワイヤレス電力送信システムおよびワイヤレス電力受信システムを含む。ワイヤレス電力伝送システムは、送信アンテナおよび送信コントローラを含み、ワイヤレス受信システムは、少なくとも1つの受信アンテナ、電力調整システム、および受信コントローラを含む。送信アンテナは、少なくとも1つの受信アンテナと結合し、ワイヤレス交流（AC）信号を少なくとも1つの受信アンテナに送信するように構成される。送信コントローラは、ワイヤレス電力転送システムの動作周波数に基づいて送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供するように構成され、送信アンテナは、駆動信号に従って送信を発するように構成され、駆動信号は、ワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに従って電力信号および第1の非同期シリアルデータ信号を生成し、電力信号をデコードしてワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに準拠する第2のデータ信号を抽出し、第2のデータ信号をデコードして第2の非同期シリアルデータ信号を抽出するように構成される。少なくとも1つの受信アンテナは、送信アンテナと誘導結合し、送信アンテナからの送信を受信するように構成され、少なくとも1つの受信アンテナは、ワイヤレス電力転送システムの動作周波数に基づいて動作する。電力調整システムは、少なくとも1つの受信アンテナから送信を受信し、受信した送信を直流（DC）電力信号に変換し、DC電力信号を少なくともワイヤレス電力受信システムに関連する負荷に供給するように構成される。受信コントローラは、伝送をデコードしてワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに準拠した第1のデータ信号を抽出し、ワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに準拠した第1のデータ信号をデコードして第1の非同期シリアルデータ信号を抽出し、第2の非同期シリアルデータ信号をワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに準拠した第2のデータ信号としてエンコードし、電源信号を選択的に変更してワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに準拠した第2のデータ信号を電源信号にエンコードするように構成される。
より詳細には、第1および第2の非同期シリアル・データ信号は、ユニバーサル非同期レシーバ・トランスミッタ（UART）に準拠した信号である。
さらなる改良として、無線電力およびデータ転送プロトコルは近距離無線通信（NFC）プロトコルである。
さらなる改良において、送信コントローラおよび受信コントローラは、同期コマンドおよび長さコマンドを有するヘッダを有する同期NFCデータストリーム内の第1および第2のUART準拠データ信号をパケット化することにより、NFCデータ転送プロトコルに従ってUART準拠の第1および第2のデータ信号を生成するようにさらに構成される。
別のさらなる改良では、送信制御装置および受信制御装置は、UART 準拠のデータ信号の後に少なくとも 1 つのエラーチェック要素を含めることにより、NFC データ転送プロトコルに従って UART 準拠の第 1 および第 2 のデータ信号を生成するようにさらに構成される。
さらなる改良では、送信制御装置および受信制御装置は、UART 準拠のデータ信号の後に少なくとも 1 つのエラーチェック要素を含めることにより、NFC データ転送プロトコルに従って UART 準拠の第 1 および第 2 のデータ信号を生成するようにさらに構成される。
別のさらなる改良では、送信コントローラおよび受信コントローラは、エラーチェック要素の処理がUART準拠データ信号の誤受信を示す場合に送信される否定応答（NACK）を生成するようにさらに構成される。
別のさらなる改良において、ワイヤレス送電システムは、ワイヤレス送電システム内の1つまたは複数のバッファの第1のセットと、ワイヤレス受電システム内の1つまたは複数のバッファの第2のセットとを備えることをさらに含む。
さらなる改良では、1つまたは複数のバッファの第1のセットは、ワイヤレス電力送信システムによる送受信のために通信データを順序付けるように構成され、1つまたは複数のバッファの第2のセットは、ワイヤレス電力受信システムによる送受信のために通信データを順序付けるように構成される。
さらなる改良では、ワイヤレス電力送信システムの1つまたは複数のバッファの第1のセットまたはワイヤレス電力受信システムの1つまたは複数のバッファの第2のセットのいずれかまたは両方の出力は、送信のためにバッファリングされたデータをトリガするためにクロックされる。
別のさらなる改良では、ワイヤレス電力送信システムの1つまたは複数のバッファの第1のセットは、1つまたは複数の送信通信ウィンドウの間に出力するようにトリガされ、ワイヤレス電力受信システムの1つまたは複数のバッファの第2のセットは、1つまたは複数の受信通信ウィンドウの間に出力するようにトリガされる。
さらなる改良として、1つの送信通信ウィンドウと1つの受信通信ウィンドウは、送信通信ウィンドウと受信通信ウィンドウのペアの期間内に含まれる。
さらなる改良では、1つまたは複数の送信通信ウィンドウのそれぞれは、それぞれの第1の長さを有し、1つまたは複数の受信通信ウィンドウのそれぞれは、それぞれの第2の長さを有し、第1の長さのそれぞれおよび第2の長さのそれぞれは、送信および通信ウィンドウの期間内の第1の長さおよび第2の長さのそれぞれの組が、期間以下となるように組み合わされるように、動的に変更され得る。
より詳細には、動作周波数は約13.553MHzから約13.567MHzの範囲である。
本開示の別の態様によれば、ワイヤレス電力伝送システムが開示される。ワイヤレス電力伝送システムは、送信アンテナと、送信コントローラとを含む。送信アンテナは、少なくとも1つの受信アンテナと結合し、ワイヤレス交流（AC）信号を少なくとも1つの受信アンテナに送信するように構成される。送信コントローラは、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づいて送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供するように構成され、送信アンテナは、駆動信号に従って送信を発するように構成され、駆動信号は、ワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに従って電力信号および第1の非同期シリアルデータ信号を生成し、電力信号をデコードしてワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに準拠する第2のデータ信号を抽出し、第2のデータ信号をデコードして第2の非同期シリアルデータ信号を抽出するように構成される。
改良型では、無線電力およびデータ転送プロトコルは NFC データ転送プロトコルを含む。
さらなる改良として、第1および第2の非同期シリアル・データ信号は、UART準拠（universal asynchronous receiver-transmitter-compliant）のデータ信号である。
本開示のさらに別の態様に従って、ワイヤレス電力受信システムが開示される。ワイヤレス電力受信システムは、少なくとも1つの受信アンテナ、電力調整システム、および受信コントローラを含む。少なくとも1つの受信アンテナは、送信アンテナと誘導結合し、送信アンテナからの送信を受信するように構成され、少なくとも1つの受信アンテナは、ワイヤレス電力転送システムの動作周波数に基づいて動作する。電力調整システムは、少なくとも1つの受信アンテナから送信を受信し、受信した送信を直流（DC）電力信号に変換し、DC電力信号を少なくともワイヤレス電力受信システムに関連する負荷に供給するように構成される。受信コントローラは、伝送をデコードしてワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに準拠した第1のデータ信号を抽出し、ワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに準拠した第1のデータ信号をデコードして第1の非同期シリアルデータ信号を抽出し、第2の非同期シリアルデータ信号をワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに準拠した第2のデータ信号としてエンコードし、電源信号を選択的に変更してワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに準拠した第2のデータ信号を電源信号にエンコードするように構成される。
より詳細には、ワイヤレス電力受信システムは、処理のために受信通信データを順序付けるように構成された1つ以上のバッファをさらに含む。
より詳細には、動作周波数は約13.553MHzから約13.567MHzの範囲である。
本開示のさらに別の態様に従って、ワイヤレス電力伝送システムが開示される。ワイヤレス電力伝送システムは、ワイヤレス電力送信システムおよびワイヤレス電力受信システムを含む。ワイヤレス電力伝送システムは、送信アンテナと、送信コントローラとを含む。送信アンテナは、少なくとも1つの受信アンテナと結合し、ワイヤレス交流（AC）信号を少なくとも1つの受信アンテナに送信するように構成される。送信コントローラは、ワイヤレス電力転送システムの動作周波数に基づいて送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供するように構成され、送信アンテナは、駆動信号に従って送信を発するように構成され、駆動信号は、ワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに従って電力信号および第1の非同期シリアルデータ信号を生成するように構成される。ワイヤレス電力受信システムは、少なくとも1つの受信アンテナ、電力調整システム、および受信コントローラを含む。少なくとも1つの受信アンテナは、送信アンテナと誘導結合し、送信アンテナからの送信を受信するように構成され、少なくとも1つの受信アンテナは、ワイヤレス電力転送システムの動作周波数に基づいて動作する。電力調整システムは、少なくとも1つの受信アンテナから送信を受信し、受信した送信を直流（DC）電力信号に変換し、DC電力信号を少なくともワイヤレス電力受信システムに関連する負荷に供給するように構成される。受信コントローラは、ワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに準拠した第1のデータ信号を抽出するために伝送をデコードし、第1の非同期シリアルデータ信号を抽出するためにワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに準拠した第1のデータ信号をデコードするように構成される。
より詳細には、第1および第2の非同期シリアル・データ信号は、ユニバーサル非同期レシーバ・トランスミッタ（UART）に準拠した信号である。
さらなる改良として、無線電力およびデータ転送プロトコルは近距離無線通信（NFC）プロトコルである。
さらなる改良では、送信コントローラは、同期コマンドおよび長さコマンドを有するヘッダを有する同期NFCデータストリーム内のUART準拠データ信号をパケット化することにより、NFCデータ転送プロトコルに従ってUART準拠データ信号を生成するように構成される。
別のさらなる改良では、送信コントローラはさらに、UART 準拠データ信号の後に少なくとも1 つのエラーチェック要素を含めることにより、NFC データ転送プロトコルに従ってUART 準拠データ信号を生成するように構成される。
さらなる改良において、送信コントローラは、エラーチェック要素の処理がUART準拠データ信号のエラーなし受信を示す場合に送信される確認応答（ACK）を生成するようにさらに構成される。
別のさらなる改良では、受信コントローラは、エラーチェック要素の処理がUART準拠データ信号の誤受信を示す場合に送信される否定応答（NACK）を生成するようにさらに構成される。
別のさらなる改良では、システムはさらに、ワイヤレス電力送信システムおよびワイヤレス電力受信システムのそれぞれに1つ以上のそれぞれのバッファを含む。
さらなる改良では、ワイヤレス電力送信システムおよびワイヤレス電力受信システムの各々における1つまたは複数のそれぞれのバッファは、それぞれ送信および受信のために通信データを順序付けるように構成される。
さらなる改良として、ワイヤレス電力伝送システムの1つ以上のバッファの出力は、伝送のためにバッファされたデータをトリガーするためにクロックされる。
より詳細には、動作周波数は約13.553MHzから約13.567MHzの範囲である。
本開示のさらに別の態様に従って、ワイヤレス電力伝送システムが開示される。ワイヤレス電力伝送システムは、送信アンテナと、送信コントローラとを含む。送信アンテナは、少なくとも1つの受信アンテナと結合し、ワイヤレス交流（AC）信号を少なくとも1つの受信アンテナに送信するように構成される。送信コントローラは、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づいて送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供するように構成され、送信アンテナは、駆動信号に従って送信を発するように構成され、駆動信号は、ワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに従って電力信号および第1の非同期シリアルデータ信号を生成するように構成される。
改良型では、無線電力およびデータ転送プロトコルは NFC データ転送プロトコルを含む。
さらなる改良として、非同期シリアルデータ信号はUART準拠（universal asynchronous receiver-transmitter- compliant）のデータ信号である。
さらなる改良では、駆動信号には、同期コマンドおよび長さコマンドを伴う NFC ヘッダーの後、少なくとも 1 つの NFC エラーチェック要素の前に、UART 準拠の非同期シリアル・データ信号が含まれる。
より詳細には、システムは、送信のために通信データを順序付けるように構成された1つ以上のバッファをさらに含み、1つ以上のバッファの出力は、送信のためにバッファリングされたデータをトリガするようにクロックされる。
より詳細には、動作周波数は約13.553MHzから約13.567MHzの範囲である。
本開示のさらに別の態様に従って、ワイヤレス電力受信システムが開示される。ワイヤレス電力受信システムは、少なくとも1つの受信アンテナ、電力調整システム、および受信コントローラを含む。少なくとも1つの受信アンテナは、送信アンテナと誘導結合し、送信アンテナからの送信を受信するように構成され、少なくとも1つの受信アンテナは、ワイヤレス電力転送システムの動作周波数に基づいて動作する。電力調整システムは、少なくとも1つの受信アンテナから送信を受信し、受信した送信を直流（DC）電力信号に変換し、DC電力信号を少なくともワイヤレス電力受信システムに関連する負荷に供給するように構成される。受信コントローラは、ワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに準拠した第1のデータ信号を抽出するために伝送をデコードし、第1の非同期シリアルデータ信号を抽出するためにワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに準拠した第1のデータ信号をデコードするように構成される。
より詳細には、システムはさらに、受信する通信データを処理のために順序付けるように構成された1つ以上のバッファを含む。
より詳細には、動作周波数は約13.553MHzから約13.567MHzの範囲である。
本開示のさらに別の態様に従って、ワイヤレス電力伝送システムが開示される。ワイヤレス電力伝送システムは、ワイヤレス電力送信システムおよびワイヤレス電力受信システムを含む。ワイヤレス電力伝送システムは、送信アンテナと、送信コントローラとを含む。送信アンテナは、少なくとも1つの受信アンテナと結合し、ワイヤレス交流（AC）信号を少なくとも1つの受信アンテナに送信するように構成される。送信コントローラは、ワイヤレス電力転送システムの動作周波数に基づいて送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供するように構成され、送信アンテナは、駆動信号に従って送信を発するように構成され、駆動信号は、電力信号を生成し、電力信号をデコードしてワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに準拠するデータ信号を抽出し、データ信号をデコードして非同期シリアルデータ信号を抽出するように構成される。ワイヤレス電力受信システムは、少なくとも1つの受信アンテナ、電力調整システム、および受信コントローラを含む。少なくとも1つの受信アンテナは、送信アンテナと誘導結合し、送信アンテナからの送信を受信するように構成され、少なくとも1つの受信アンテナは、ワイヤレス電力転送システムの動作周波数に基づいて動作する。電力調整システムは、少なくとも1つの受信アンテナから送信を受信し、受信した送信を直流（DC）電力信号に変換し、DC電力信号を少なくともワイヤレス電力受信システムに関連する負荷に供給するように構成される。受信コントローラは、非同期シリアルデータ信号をワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに準拠したデータ信号としてエンコードし、電力信号を選択的に変更してワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに準拠したデータ信号を電力信号にエンコードするように構成される。
さらに改良され、非同期シリアル・データ信号はユニバーサル非同期レシーバー・トランスミッター（UART）準拠の信号となった。
さらなる改良として、無線電力およびデータ転送プロトコルは近距離無線通信（NFC）プロトコルである。
さらなる改良では、受信コントローラは、同期コマンドおよび長さコマンドを有するヘッダを有する同期NFCデータストリーム内のUART準拠データ信号をパケット化することにより、NFCデータ転送プロトコルに従ってUART準拠データ信号を生成するように構成される。
別のさらなる改良では、受信コントローラはさらに、UART 準拠データ信号の後に少なくとも1 つのエラーチェック要素を含めることにより、NFC データ転送プロトコルに従って UART 準拠データ信号を生成するように構成される。
別のさらなる改良において、送信コントローラは、エラーチェック要素の処理がUART準拠データ信号のエラーなし受信を示す場合に送信される確認応答（ACK）を生成するようにさらに構成される。
別のさらなる改良において、送信コントローラは、エラーチェック要素の処理がUART準拠データ信号の誤受信を示す場合に送信される否定応答（NACK）を生成するようにさらに構成される。
別のさらなる改良では、システムはさらに、ワイヤレス電力受信システムに1つ以上のバッファを含む。
さらなる改良では、ワイヤレス電力送信システムおよびワイヤレス電力受信システムの各々における1つまたは複数のそれぞれのバッファは、それぞれ送信および受信のために通信データを順序付けるように構成される。
さらなる改良として、ワイヤレス電力伝送システムの1つ以上のバッファの出力は、伝送のためにバッファされたデータをトリガーするためにクロックされる。
より詳細には、動作周波数は約13.553MHzから約13.567MHzの範囲である。
本開示のさらに別の態様に従って、ワイヤレス電力伝送システムが開示される。ワイヤレス電力伝送システムは、送信アンテナと、送信コントローラとを含む。送信アンテナは、少なくとも1つの受信アンテナと結合し、ワイヤレス交流（AC）信号を少なくとも1つの受信アンテナに送信するように構成される。送信コントローラは、ワイヤレス電力転送システムの動作周波数に基づいて送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供するように構成され、送信アンテナは、駆動信号に従って送信を発するように構成され、駆動信号は、電力信号を生成し、電力信号をデコードしてワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに準拠するデータ信号を抽出し、データ信号をデコードして非同期シリアルデータ信号を抽出するように構成される。
改良型では、無線電力およびデータ転送プロトコルは NFC データ転送プロトコルを含む。
さらなる改良として、非同期シリアルデータ信号はUART準拠（universal asynchronous receiver-transmitter- compliant）のデータ信号である。
さらなる改良では、駆動信号には、同期コマンドおよび長さコマンドを伴う NFC ヘッダーの後、少なくとも 1 つの NFC エラーチェック要素の前に、UART 準拠の非同期シリアル・データ信号が含まれる。
より詳細には、システムは、受信のために通信データを順序付けるように構成された1つ以上のバッファをさらに含み、1つ以上のバッファの出力は、受信のためにバッファリングされたデータをトリガするようにクロックされる。
より詳細には、動作周波数は約13.553MHzから約13.567MHzの範囲である。
本開示のさらに別の態様に従って、ワイヤレス電力受信システムが開示される。ワイヤレス電力受信システムは、少なくとも1つの受信アンテナ、電力調整システム、および受信コントローラを含む。少なくとも1つの受信アンテナは、送信アンテナと誘導結合し、送信アンテナからの送信を受信するように構成され、少なくとも1つの受信アンテナは、ワイヤレス電力転送システムの動作周波数に基づいて動作する。電力調整システムは、少なくとも1つの受信アンテナから送信を受信し、受信した送信を直流（DC）電力信号に変換し、DC電力信号を少なくともワイヤレス電力受信システムに関連する負荷に供給するように構成される。受信コントローラは、非同期シリアルデータ信号をワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに準拠したデータ信号としてエンコードし、電力信号を選択的に変更してワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに準拠したデータ信号を電力信号にエンコードするように構成される。
より詳細には、システムはさらに、受信する通信データを処理のために順序付けるように構成された1つ以上のバッファを含む。
より詳細には、動作周波数は約13.553MHzから約13.567MHzの範囲である。
本開示のさらに別の態様に従って、ワイヤレス電力伝送システムが開示される。ワイヤレス電力転送システムは、ワイヤレス電力送信システムおよびワイヤレス電力受信システムを含む。ワイヤレス電力伝送システムは、送信アンテナ、送信コントローラ、および増幅器を含む。送信アンテナは、少なくとも1つの他のアンテナと結合し、交流（AC）ワイヤレス信号を少なくとも1つのアンテナに送信するように構成され、交流ワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号およびワイヤレスデータ信号を含む。送信コントローラは、（i）ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数およびACワイヤレス信号の送信のための動作モードに基づいて、送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供し、（ii）ワイヤレスデータ信号の符号化、ワイヤレスデータ信号の復号化、ワイヤレスデータ信号の受信、ワイヤレスデータ信号の送信、またはそれらの組み合わせのうちの1つ以上を実行し、（iii）ACワイヤレス信号の送信のための動作モードを選択するように構成される。動作モードは、複数の送信モードから選択され、複数の送信モードは、第1の送信モードおよび第2の送信モードを含み、第1の送信モードは、ワイヤレスデータ信号の第1のデータレートおよびワイヤレス電力信号の第1の電力レベルを含み、第2の送信モードは、ワイヤレスデータ信号の第2のデータレートおよびワイヤレス電力信号の第2の電力レベルを含み、第1のデータレートは、第2のデータレートよりも小さく、第1の電力レベルは、第2の電力レベルよりも大きい。増幅器は、少なくとも1つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信し、直接電力（DC）入力電力信号を反転して動作周波数でACワイヤレス信号を生成するように構成された少なくとも1つのトランジスタを含む。ワイヤレス電力受信システムは、受信アンテナ、電力調整システム、および受信コントローラを含む。受信アンテナは、送信アンテナと結合し、送信アンテナから交流無線信号を受信するように構成され、受信アンテナは動作周波数に基づいて動作する。電力調整システムは、（i）ワイヤレス電力信号を受信し、（ii）ワイヤレス電力信号をACワイヤレス電力信号からDCワイヤレス電力信号に変換し、（iii）DC電力信号を少なくともワイヤレス電力受信システムに関連する負荷に供給するように構成される。受信機コントローラは、ワイヤレスデータ信号の符号化、ワイヤレスデータ信号の復号化、ワイヤレスデータ信号の受信、またはワイヤレスデータ信号の送信のうちの1つ以上を実行するように構成される。
より詳細には、送信コントローラによるACワイヤレス信号の送信のための動作モードの選択は、ワイヤレス電力受信システムから提供される指示に少なくとも部分的に基づく。
より詳細には、第1の送信モードは電力優先送信モードである。
より詳細には、第2の送信モードはデータ優先送信モードである。
さらに詳細には、送信機コントローラによる、交流無線信号の送信のための動作モードの選択は、少なくとも部分的に、少なくとも1つの受信機動作条件（無線電力受信システムに関連する少なくとも1つの受信機動作条件）に基づく。
さらなる改良として、少なくとも1つの受信機動作条件は、無線受信機システムに動作可能に関連付けられた負荷の充電レベルを含む。
別のさらなる改良では、少なくとも1つの受信機動作条件は、送信アンテナと受信アンテナとの間の結合、送信アンテナと受信アンテナとの間の変位、およびそれらの組み合わせのうちの1つ以上を含む。
改良において、無線送信システムは、無線データ信号の送信中に交流無線信号を減衰させるように構成される減衰回路をさらに含み、減衰回路は、無線データ信号の送信中に減衰を制御するためにトランジスタを切り替えるための減衰信号を送信コントローラから受信するように構成される少なくとも減衰トランジスタを含む。
より詳細には、複数の伝送モードは第3の伝送モードを含み、第3の伝送モードは第3の電力レベルと第3のデータレートを含み、第3の電力レベルは第1の電力レベルより大きく、第3の電力レベルは第2の電力レベルより小さい。
より詳細には、動作周波数は約13.553MHzから約13.567MHzの範囲である。
さらなる改良では、第1の電力レベルは0.5ワット（W）から1.5Wの範囲から選択され、第1のデータレートは約700Kbpsから約1000Kbpsの範囲にあり、第2の電力レベルは3.5Wから約6.5Wの範囲から選択され、第2のデータレートは約80キロビット/秒（Kbps）から約120Kbpsの範囲にある。
さらなる改良では、複数の送信モードは第3の送信モードを含み、第3の送信モードは第3の電力レベルと第3のデータレートを含み、第3の電力レベルは1.5Wから3.5Wの範囲にあり、第3のデータレートは約120Kbpsから約700Kbpsの範囲にある。
本開示のさらに別の態様に従って、ワイヤレス電力転送システムを動作させる方法が開示される。ワイヤレス電力転送システムは、ワイヤレス電力送信システムおよびワイヤレス電力受信システムを含み、ワイヤレス電力送信システムは、ワイヤレス電力受信システムと結合し、交流（AC）ワイヤレス信号をワイヤレス電力受信システムに送信するように構成され、ACワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号およびワイヤレスデータ信号を含む。本方法は、ワイヤレス電力伝送システムのコントローラを使用して、複数の伝送モードから動作モードを選択することを含み、この動作モードは、少なくとも、第1の電力レベルと第1のデータレートとを有する第1の動作モードと、第2の電力レベルと第2の電力レートとを有する第2の動作モードとを含み、第1のデータレートは第2のデータレートよりも大きく、第1の電力レベルは第2の電力レベルよりも小さい。本方法は、ワイヤレス電力伝送システムのコントローラを使用して、ワイヤレスデータ信号を符号化すること、ワイヤレスデータ信号を復号化すること、ワイヤレスデータ信号を受信すること、ワイヤレスデータ信号を送信すること、またはそれらの組み合わせのうちの1つ以上を実行することをさらに含む。本方法は、ワイヤレス電力伝送システムのコントローラを使用して、ワイヤレス電力伝送システムの増幅器に駆動信号を提供することをさらに含み、駆動信号は、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数および動作モードに基づいている。本方法はさらに、駆動信号に基づいて、増幅器によって、ワイヤレス電力伝送システムの送信アンテナを駆動することを含む。
さらに、本方法は、ワイヤレス電力伝送システムのコントローラによって、ワイヤレス電力受信システムからの指示を受信することをさらに含み、複数の送信ノードから動作モードを選択することは、ワイヤレス電力受信システムからの指示に少なくとも部分的に基づく。
さらなる改良において、動作モードを選択することは、無線受信機システムに関連する少なくとも1つの受信機動作条件に少なくとも部分的に基づいて、選択のための送信動作モードを決定することを含み、無線電力受信機システムからの指示は、少なくとも1つの受信機動作条件を含む。
より詳細には、動作モードを選択することは、無線受信機システムに関連する少なくとも1つの受信機動作条件に少なくとも部分的に基づいて、選択のための送信動作モードを決定することを含む。
より詳細には、複数の送信ノードから動作モードを選択することは、電力優先モードまたはデータ優先モードのいずれかを選択することを含む。
より詳細には、複数の伝送モードは第3の伝送モードを含み、第3の伝送モードは第3の電力レベルと第3のデータレートを含み、第3の電力レベルは第1の電力レベルより大きく、第3の電力レベルは第2の電力レベルより小さい。
より詳細には、本方法は、動作周波数を約13.553MHzから約13.567MHzの範囲から選択することを含む。
本開示のさらに別の態様に従って、ワイヤレス電力伝送システムが開示される。ワイヤレス電力伝送システムは、送信アンテナと、送信コントローラと、増幅器と、ダンピング回路とを含む。送信アンテナは、少なくとも1つの他のアンテナと結合し、交流（AC）ワイヤレス信号を少なくとも1つのアンテナに送信するように構成され、ACワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号およびワイヤレスデータ信号を含む。送信コントローラは、（i）ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数およびACワイヤレス信号の送信のための動作モードに基づいて、送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供し、（ii）ワイヤレスデータ信号の符号化、ワイヤレスデータ信号の復号化、ワイヤレスデータ信号の受信、ワイヤレスデータ信号の送信、またはそれらの組み合わせのうちの1つ以上を実行し、（iii）ACワイヤレス信号の送信のための動作モードを選択するように構成される。動作モードは、複数の送信モードから選択され、複数の送信モードは、第1の送信モードおよび第2の送信モードを含み、第1の送信モードは、ワイヤレスデータ信号の第1のデータレートおよびワイヤレス電力信号の第1の電力レベルを含み、第2の送信モードは、ワイヤレスデータ信号の第2のデータレートおよびワイヤレス電力信号の第2の電力レベルを含み、第1のデータレートは、第2のデータレートよりも小さく、第1の電力レベルは、第2の電力レベルよりも大きい。増幅器は、少なくとも1つのトランジスタを含み、少なくとも1つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信し、直接電力（DC）入力電力信号を反転させて、動作周波数でACワイヤレス信号を生成するように構成される。ダンピング回路は、ワイヤレスデータ信号の送信中にACワイヤレス信号を減衰させるように構成され、ダンピング回路は、送信コントローラから、ワイヤレスデータ信号の送信中にダンピングを制御するためにトランジスタを切り替えるためのダンピング信号を受信するように構成された少なくとも1つのダンピングトランジスタを含む。
本開示のさらに別の態様に従って、ワイヤレス電力伝送システムが開示される。ワイヤレス電力伝送システムは、ワイヤレス電力送信システムおよびワイヤレス電力受信システムを含む。ワイヤレス電力伝送システムは、送信アンテナ、送信コントローラ、および増幅器を含む。送信アンテナは、少なくとも1つの他のアンテナと結合し、交流（AC）ワイヤレス信号を少なくとも1つのアンテナに送信するように構成され、交流ワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号およびワイヤレスデータ信号を含む。送信コントローラは、ワイヤレス電力転送システムの動作周波数およびACワイヤレス信号の送信のための動作モードに基づいて送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供し、ワイヤレスデータ信号の符号化、ワイヤレスデータ信号の復号化、ワイヤレスデータ信号の受信、またはワイヤレスデータ信号の送信のうちの1つ以上を実行し、ACワイヤレス信号の送信のための動作モードを決定するように構成される、ここで、動作モードは、ワイヤレス電力信号の電力レベルとワイヤレスデータ信号のデータレートとを含み、電力レベルは一連の利用可能な電力レベルから選択され、データレートは一連の利用可能なデータレートから選択され、一連の利用可能な電力レベルの各々は一連の利用可能なデータレートのうちの1つに対応し、対応する組の利用可能な電力レベルと利用可能なデータレートとは反比例の関係にある。増幅器は、少なくとも1つのトランジスタを含み、少なくとも1つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信し、直接電力（DC）入力電力信号を反転して動作周波数でACワイヤレス信号を生成するように構成される。ワイヤレス電力受信システムは、受信アンテナ、電力調整システム、および受信コントローラを含む。受信アンテナは、送信アンテナと結合し、送信アンテナから交流無線信号を受信するように構成され、受信アンテナは動作周波数に基づいて動作する。電力調整システムは、（i）ワイヤレス電力信号を受信し、（ii）ワイヤレス電力信号をACワイヤレス電力信号からDCワイヤレス電力信号に変換し、（iii）DC電力信号を少なくともワイヤレス電力受信システムに関連する負荷に供給するように構成される。受信機コントローラは、ワイヤレスデータ信号の符号化、ワイヤレスデータ信号の復号化、ワイヤレスデータ信号の受信、またはワイヤレスデータ信号の送信のうちの1つ以上を実行するように構成される。
より詳細には、送信コントローラによるACワイヤレス信号の送信のための動作モードの決定は、ワイヤレス電力受信システムから提供される指示に少なくとも部分的に基づく。
より詳細には、送信機コントローラによって、ACワイヤレス信号の送信のための動作モードを決定することは、選択された電力レベルに基づいて動作モードのための電力レベルを決定することを含み、選択された電力レベルは、電力レベルの系列の対応するメンバーに対応し、対応するデータレートに基づいて動作モードのためのデータレートを決定することを含み、対応するデータレートは、電力レベルの系列の選択されたメンバーに対応するデータレートの系列のメンバーである。
より詳細には、送信機コントローラによって、ACワイヤレス信号の送信のための動作モードを決定することは、選択されたデータレートに基づいて動作モードのためのデータレートを決定することを含み、選択されたデータレートは、一連のデータレートの対応するメンバーに対応し、対応する電力レベルに基づいて動作モードのための電力レベルを決定することを含み、対応する電力レベルは、一連のデータレートの対応するメンバーに対応する一連の電力レベルのメンバーである。
より詳細には、動作モードの決定には、動作モードについて、電力レベルとデータレートの一方または両方を決定することが含まれ、一連の利用可能な電力レベルと一連の利用可能なデータレートの対応するペアのルックアップテーブルを参照することによって実行される。
より詳細には、動作モードの決定には、選択された電力レベルに基づいて電力レベルを決定することと、選択された電力レベルおよび一連の利用可能な電力レベルと利用可能なデータレートとの間の逆関係に基づいてデータレートを決定することが含まれる。
より詳細には、動作モードの決定には、選択された電力レベルに基づいて電力レベルを決定することと、選択された電力レベルおよび一連の利用可能な電力レベルと利用可能なデータレートとの間の逆関係に基づいてデータレートを決定することが含まれる。
詳細には、送信機コントローラによる、交流無線信号の送信のための動作モードの決定は、少なくとも部分的に、少なくとも1つの受信機動作条件（無線電力受信システムに関連する少なくとも1つの受信機動作条件）に基づく。
さらなる改良として、少なくとも1つの受信機動作条件は、無線受信機システムに動作可能に関連付けられた負荷の充電レベルを含む。
さらなる改良では、少なくとも1つの受信機動作条件は、送信アンテナと受信アンテナ間の結合、送信アンテナと受信アンテナ間の変位、およびそれらの組み合わせのうちの1つ以上を含む。
改良において、無線送信システムは、無線データ信号の送信中に交流無線信号を減衰させるように構成された減衰回路をさらに含み、減衰回路は、無線データ信号の送信中に減衰を制御するためにトランジスタを切り替えるための減衰信号を送信コントローラから受信するように構成された少なくとも減衰トランジスタを含む。
より詳細には、動作周波数は約13.553MHzから約13.567MHzの範囲である。
本開示のさらに別の態様に従って、ワイヤレス電力転送システムを動作させる方法が開示される。ワイヤレス電力転送システムは、ワイヤレス電力送信システムおよびワイヤレス電力受信システムを含み、ワイヤレス電力送信システムは、ワイヤレス電力受信システムと結合し、交流（AC）ワイヤレス信号をワイヤレス電力受信システムに送信するように構成され、ACワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号およびワイヤレスデータ信号を含む。本方法は、ワイヤレス電力伝送システムのコントローラを使用して、ACワイヤレス信号の伝送のための動作モードを決定することを含み、動作モードは、ワイヤレス電力信号のための電力レベルおよびワイヤレスデータ信号のためのデータレートを含み、電力レベルは、一連の利用可能な電力レベルから選択され、データレートは、一連の利用可能なデータレートから選択され、一連の利用可能な電力レベルの各々は、一連の利用可能なデータレートのうちの1つに対応し、対応する組の利用可能な電力レベルおよび利用可能なデータレートは、逆相関する。本方法は、ワイヤレス電力伝送システムのコントローラを使用して、ワイヤレスデータ信号を符号化すること、ワイヤレスデータ信号を復号化すること、ワイヤレスデータ信号を受信すること、ワイヤレスデータ信号を送信すること、またはそれらの組み合わせのうちの1つ以上を実行することをさらに含む。本方法は、ワイヤレス電力伝送システムのコントローラを使用して、ワイヤレス電力伝送システムの増幅器に駆動信号を提供することをさらに含み、駆動信号は、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数および動作モードに基づいている。本方法はさらに、駆動信号に基づいて、増幅器によって、ワイヤレス電力伝送システムの送信アンテナを駆動することを含む。
より詳細には、動作モードを決定することは、選択された電力レベルに基づいて動作モードの電力レベルを決定することをさらに含み、選択された電力レベルは、一連の電力レベルの対応するメンバーに対応し、動作モードのデータレートは、対応するデータレートに基づいて決定することを含み、対応するデータレートは、一連の電力レベルの選択されたメンバーに対応する一連のデータレートのメンバーである。
より詳細には、動作モードを決定することは、選択されたデータレートに基づいて動作モードのデータレートを決定することをさらに含み、選択されたデータレートは一連のデータレートの対応するメンバーに対応し、動作モードの電力レベルを対応する電力レベルに基づいて決定することを含み、対応する電力レベルは一連のデータレートの対応するメンバーに対応する一連の電力レベルのメンバーである。
より詳細には、動作モードの決定には、動作モードについて、電力レベルとデータレートの一方または両方を決定することが含まれ、一連の利用可能な電力レベルと一連の利用可能なデータレートの対応するペアのルックアップテーブルを参照することによって実行される。
より詳細には、動作モードを決定することは、選択された電力レベルに基づいて電力レベルを決定することと、選択された電力レベルおよび一連の利用可能な電力レベルと利用可能なデータレートとの間の逆関係に基づいてデータレートを決定することとを含む。
詳細には、送信機コントローラによる、交流無線信号の送信のための動作モードの決定は、少なくとも部分的に、少なくとも1つの受信機動作条件（無線電力受信システムに関連する少なくとも1つの受信機動作条件）に基づく。
さらに、この方法は、動作周波数を約13.553MHzから約13.567MHzの範囲から選択することを含む。
本開示のさらに別の態様に従って、ワイヤレス電力伝送システムが開示される。ワイヤレス電力伝送システムは、送信アンテナ、送信コントローラ、および増幅器を含む。送信アンテナは、少なくとも1つの他のアンテナと結合し、交流（AC）ワイヤレス信号を少なくとも1つのアンテナに送信するように構成され、ACワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号およびワイヤレスデータ信号を含む。送信コントローラは、ワイヤレス電力転送システムの動作周波数およびACワイヤレス信号の送信のための動作モードに基づいて送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供し、ワイヤレスデータ信号の符号化、ワイヤレスデータ信号の復号化、ワイヤレスデータ信号の受信、またはワイヤレスデータ信号の送信のうちの1つ以上を実行し、ACワイヤレス信号の送信のための動作モードを決定するように構成される、ここで、動作モードは、ワイヤレス電力信号の電力レベルとワイヤレスデータ信号のデータレートとを含み、電力レベルは一連の利用可能な電力レベルから選択され、データレートは一連の利用可能なデータレートから選択され、一連の利用可能な電力レベルの各々は一連の利用可能なデータレートのうちの1つに対応し、対応する組の利用可能な電力レベルと利用可能なデータレートとは反比例の関係にある。増幅器は、少なくとも1つのトランジスタを含み、少なくとも1つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信し、直接電力（DC）入力電力信号を反転して動作周波数でAC無線信号を生成するように構成される。
本開示のさらに別の態様に従って、ワイヤレス電力伝送システムが開示される。ワイヤレス電力伝送システムは、送信アンテナと、送信コントローラと、増幅器と、可変抵抗器とを含む。送信アンテナは、少なくとも1つの他のアンテナと結合し、交流（AC）ワイヤレス信号を少なくとも1つのアンテナに送信するように構成され、ACワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号およびワイヤレスデータ信号を含む。送信コントローラは、（i）ワイヤレス電力転送システムの動作周波数に基づいて送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供し、（ii）ワイヤレスデータ信号の符号化、ワイヤレスデータ信号の復号化、ワイヤレスデータ信号の受信、またはワイヤレスデータ信号の送信のうちの1つ以上を実行するように構成される。増幅器は、少なくとも1つのトランジスタとダンピング回路とを含む。少なくとも1つのトランジスタは、少なくとも1つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信し、直接電力（DC）入力電力信号を反転して、動作周波数でACワイヤレス信号を生成するように構成される。ダンピング回路は、ワイヤレスデータ信号の送信中にACワイヤレス信号を減衰させるように構成され、ダンピング回路は、送信コントローラから、ワイヤレスデータ信号の送信中にダンピングを制御するためにトランジスタを切り替えるためのダンピング信号を受信するように構成されたダンピングトランジスタを少なくとも含む。可変抵抗器は、送信アンテナと電気的に接続され、送信アンテナの品質係数（Q）を変更するように構成され、可変抵抗器によるQの変更は、無線電力伝送システムの動作モードを変更する。
より詳細には、可変抵抗器は、送電制御装置からの指示を受信するデジタル電位差計であり、送電制御装置は、無線電力伝送システムの動作モードを決定し、動作モードを容易にするためにQを変更する指示を可変抵抗器に提供するようにさらに構成される。
さらなる改良において、動作モードは、複数の送信モードから選択され、複数の送信モードは、第1の送信モードおよび第2の送信モードを含み、第1の送信モードは、無線データ信号のための第1のデータレートおよび無線電力信号のための第1の電力レベルを含み、第2の送信モードは、無線データ信号のための第2のデータレートおよび無線電力信号のための第2の電力レベルを含み、第1のデータレートは、第2のデータレートよりも小さく、第1の電力レベルは、第2の電力レベルよりも大きい。
さらなる改良として、第1の送信モードは電力優先送信モードである。
さらに別の改良として、第2の送信モードはデータ優先送信モードである。
さらに詳細には、送信コントローラによる、交流無線信号の送信のための動作モードの選択は、少なくとも部分的に、少なくとも1つの受信機動作条件（無線電力受信システムに関連する少なくとも1つの受信機動作条件）に基づく。
さらなる改良として、少なくとも1つの受信機動作条件は、無線受信機システムに動作可能に関連付けられた負荷の充電レベルを含む。
別のさらなる改良では、少なくとも1つの受信機動作条件は、送信アンテナと受信アンテナとの間の結合、送信アンテナと受信機との間の変位のうちの1つ以上を含む。
さらなる改良において、動作モードは、ワイヤレス電力信号の電力レベルおよびワイヤレスデータ信号のデータレートを含み、電力レベルは一連の利用可能な電力レベルから選択され、データレートは一連の利用可能なデータレートから選択され、一連の利用可能な電力レベルの各々は一連の利用可能なデータレートの1つに対応し、対応する組の利用可能な電力レベルおよび利用可能なデータレートは逆相関する。
さらなる改良において、送信コントローラによって、ACワイヤレス信号の送信のための動作モードを決定することは、選択された電力レベルに基づいて動作モードのための電力レベルを決定することを含み、選択された電力レベルは、一連の電力レベルの対応するメンバーに対応し、対応するデータレートに基づいて動作モードのためのデータレートを決定することを含み、対応するデータレートは、一連の電力レベルの選択されたメンバーに対応する一連のデータレートのメンバーである。
別のさらなる改良において、送信コントローラによって、ACワイヤレス信号の送信のための動作モードを決定することは、選択されたデータレートに基づいて動作モードのためのデータレートを決定することを含み、選択されたデータレートは、一連のデータレートの対応するメンバーに対応し、対応する電力レベルに基づいて動作モードのための電力レベルを決定することを含み、対応する電力レベルは、一連のデータレートの対応するメンバーに対応する一連の電力レベルのメンバーである。
別のさらなる改良では、動作モードの決定は、動作モードについて、電力レベルとデータレートの一方または両方を決定することを含み、一連の利用可能な電力レベルと一連の利用可能なデータレートの対応するペアのルックアップテーブルを参照することによって実行される。
より詳細には、動作周波数は約13.553MHzから約13.567MHzの範囲である。
本開示のさらに別の態様に従って、ワイヤレス電力転送システムを動作させる方法が開示される。ワイヤレス電力伝送システムは、ワイヤレス電力伝送システムおよびワイヤレス電力受信システムを含み、ワイヤレス電力伝送システムは、ワイヤレス電力受信システムと結合し、交流（AC）ワイヤレス信号をワイヤレス電力受信システムに送信するように構成され、ACワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号およびワイヤレスデータ信号を含む。本方法は、ワイヤレス電力伝送システムのコントローラを使用して、ワイヤレス電力伝送システムの動作モードを決定することを含む。本方法はさらに、無線電力伝送システムの動作モードを設定するために、伝送アンテナと電気的に接続された可変抵抗器を使用して、無線電力伝送システムの伝送アンテナの品質係数（Q）を変更することを含む。本方法はさらに、ワイヤレス電力伝送システムのコントローラを使用して、ワイヤレスデータ信号を符号化すること、ワイヤレスデータ信号を復号化すること、ワイヤレスデータ信号を受信すること、ワイヤレスデータ信号を送信すること、またはそれらの組み合わせのうちの1つ以上を実行することを含む。本方法は、ワイヤレス電力伝送システムのコントローラを使用して、ワイヤレス電力伝送システムの増幅器に駆動信号を提供することをさらに含み、駆動信号は、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数および動作モードに基づいている。本方法はさらに、駆動信号に基づいて、増幅器によって、ワイヤレス電力伝送システムの送信アンテナを駆動することを含む。
詳細には、動作モードを決定することは、複数の送信モードから動作モードを選択することを含み、この動作モードは、少なくとも、第1の電力レベルと第1のデータレートとを有する第1の動作モードと、第2の電力レベルと第2の電力レートとを有する第2の動作モードとを含み、第1のデータレートは第2のデータレートよりも大きく、第1の電力レベルは第2の電力レベルよりも小さい。
さらなる改良として、複数の送信ノードから動作モードを選択することは、電力優先モードまたはデータ優先モードのいずれかを選択することを含む。
より詳細には、動作モードは、ワイヤレス電力信号の電力レベルとワイヤレスデータ信号のデータレートを含み、電力レベルは一連の利用可能な電力レベルから選択され、データレートは一連の利用可能なデータレートから選択され、一連の利用可能な電力レベルの各々は一連の利用可能なデータレートの1つに対応し、対応する組の利用可能な電力レベルと利用可能なデータレートは逆相関する。
さらに、本方法は、ワイヤレス電力伝送システムのコントローラによって、ワイヤレス電力受信システムからの指示を受信することをさらに含み、複数の送信ノードから動作モードを選択することは、ワイヤレス電力受信システムからの指示に少なくとも部分的に基づく。
さらなる改良において、動作モードを選択することは、無線受信機システムに関連する少なくとも1つの受信機動作条件に少なくとも部分的に基づいて、選択のための送信動作モードを決定することを含み、無線電力受信機システムからの指示は、少なくとも1つの受信機動作条件を含む。
より詳細には、動作モードを選択することは、無線受信機システムに関連する少なくとも1つの受信機動作条件に少なくとも部分的に基づいて、選択のための送信動作モードを決定することを含む。
本開示のさらに別の態様に従って、電子デバイスを提供する方法が開示される。本方法は、製造場所において電子デバイスを製造することを含み、電子デバイスを製造することは、無線受信機システムを電子デバイスに接続することを含む。本方法はさらに、包装場所において電子デバイスを包装することを含む。本方法は、データ送信場所において電子デバイスにデータを無線送信することをさらに含み、電子デバイスへのデータの無線送信は、無線送信システムを利用した近接場磁気誘導を介してデータを転送することによって実行され、無線送信システムは、電子デバイスに関連する無線受信システムと磁気的に接続するように構成される。
より詳細には、製造場所と包装場所の一方または両方は、データ送信場所とは独立した場所である。
洗練されたものでは、データは、ソフトウェアアップデート、ファームウェアアップデート、ソフトウェアアプリケーション、ファームウェア、またはそれらの組み合わせのうちの1つ以上である。
さらに詳しく言えば、データは、電子機器が設置されている地域に特定される。
別のさらなる改良では、データは無線データ転送プロトコルに従った非同期シリアルデータ信号として転送される。
さらなる改良として、本方法は、無線送信システムと無線受信システムとの間の接続を利用して、電子機器に関連する負荷に電力を供給するための電力信号を無線送信することをさらに含む。
本開示のさらに別の態様に従って、無線接続システムが開示される。無線接続システムは、無線送信システムと無線受信システムとを含む。無線送信システムは、送信アンテナと、送信コントローラとを含む。送信アンテナは、少なくとも1つの受信アンテナと結合し、ワイヤレス交流（AC）信号を少なくとも1つの受信アンテナに送信するように構成され、一方、少なくとも1つの受信アンテナは、電子デバイスに関連するパッケージ内に存在する。送信コントローラは、ワイヤレス電力転送システムの動作周波数に基づいて送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供するように構成され、送信アンテナは、駆動信号に従って送信を発するように構成され、駆動信号は、ワイヤレスデータ転送プロトコルに従って非同期シリアルデータ信号を生成するように構成される。無線受信システムは、少なくとも1つの受信アンテナと受信コントローラとを含む。少なくとも1つの受信アンテナは、送信アンテナと誘導結合し、送信アンテナからの送信を受信するように構成され、少なくとも1つの受信アンテナは、ワイヤレス電力転送システムの動作周波数に基づいて動作する。受信コントローラは、ワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに準拠した第1のデータ信号を抽出するために送信をデコードし、第1の非同期シリアルデータ信号を抽出するためにワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに準拠した第1のデータ信号をデコードするように構成される。
より詳細には、第1および第2の非同期シリアル・データ信号は、ユニバーサル非同期レシーバ・トランスミッタ（UART）に準拠した信号である。
さらなる改良として、無線データ転送プロトコルは近距離無線通信（NFC）プロトコルである。
さらなる改良では、送信コントローラは、同期コマンドおよび長さコマンドを有するヘッダを有する同期NFCデータストリーム内のUART準拠データ信号をパケット化することにより、NFCデータ転送プロトコルに従ってUART準拠データ信号を生成するように構成される。
さらに別のさらなる改良では、送信コントローラはさらに、UART 準拠データ信号の後に少なくとも 1 つのエラーチェック要素を含めることにより、NFC データ転送プロトコルに従って UART 準拠データ信号を生成するように構成される。
さらなる改良において、送信コントローラは、エラーチェック要素の処理がUART準拠データ信号のエラーなし受信を示す場合に送信される確認応答（ACK）を生成するようにさらに構成される。
別のさらなる改良では、受信コントローラは、エラーチェック要素の処理がUART準拠データ信号の誤受信を示す場合に送信される否定応答（NACK）を生成するようにさらに構成される。
別のさらなる改良では、システムはさらに、ワイヤレス送信システムおよびワイヤレス受信システムのそれぞれに1つまたは複数のそれぞれのバッファを含む。
さらなる改良では、ワイヤレス送信システムおよびワイヤレス受信システムのそれぞれの1つまたは複数のそれぞれのバッファは、それぞれ送信および受信のために通信データを順序付けるように構成される。
さらなる改良として、ワイヤレス電力伝送システムの1つ以上のバッファの出力は、伝送のためにバッファされたデータをトリガーするためにクロックされる。
より詳細には、動作周波数は約13.553MHzから約13.567MHzの範囲である。
本開示のさらに別の態様に従って、無線伝送システムが開示される。無線送信システムは、送信アンテナと、送信コントローラとを含む。送信アンテナは、少なくとも1つの受信アンテナと結合し、ワイヤレス交流（AC）信号を少なくとも1つの受信アンテナに送信するように構成され、少なくとも1つの受信アンテナは、電子デバイスに関連するパッケージ内に存在する。送信コントローラは、ワイヤレス電力転送システムの動作周波数に基づいて送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供するように構成され、送信アンテナは、駆動信号に従って送信を発するように構成され、駆動信号は、ワイヤレスデータ転送プロトコルに従って非同期シリアルデータ信号を生成するように構成される。
改良型では、無線電力およびデータ転送プロトコルは NFC データ転送プロトコルを含む。
さらなる改良として、非同期シリアルデータ信号はUART準拠（universal asynchronous receiver-transmitter- compliant）のデータ信号である。
本開示のこれらおよび他の態様および特徴は、添付の図面と併せて読めば、よりよく理解されるであろう。
以下の詳細な説明は、特定の例示的な実施形態に関して行われるが、図面は必ずしも縮尺通りではなく、開示された実施形態は、時には図式的に、部分的に図示されていることを理解されたい。加えて、特定の例では、開示された主題の理解に必要でない詳細、または他の詳細の知覚を困難にする詳細が省略されている場合がある。したがって、本開示は、本明細書に開示され図示された特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、本開示全体および特許請求の範囲、ならびにそれらの均等物を公正に読み取るためのものであることが理解されるべきである。追加の、異なる、またはより少ない構成要素および方法が、システムおよび方法に含まれてもよい。
以下の説明では、関連する教示の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細を例として示す。しかしながら、本教示は、そのような詳細がなくても実施され得ることは、当業者には明らかであろう。他の例では、よく知られた方法、手順、構成要素、および／または回路は、本教示の態様を不必要に曖昧にすることを避けるために、詳細な説明なしに、比較的高いレベルで記載されている。例えば、上述のように、UART は例示的な非同期通信方式として本明細書で使用され、NFC プロトコルは例示的な同期通信方式として使用される。しかしながら、本開示の原理を具現化しつつ、他の有線および無線通信技術を使用することもできる。
ここで図面を参照し、図1を具体的に参照すると、ワイヤレス電力伝送システム10が図示されている。ワイヤレス電力転送システム10は、電気エネルギー、電力、電力信号、電磁エネルギー、および電子的に送信可能なデータ（「電子データ」）などの電気信号のワイヤレス伝送を提供するが、これらに限定されない。本明細書で使用する場合、「電力信号」という用語は、負荷を充電および／または直接電力供給するために意味のある電気エネルギーを提供するために特に送信される電気信号を指し、「電子データ信号」という用語は、媒体を介してデータを伝達するために利用される電気信号を指す。
ワイヤレス電力伝送システム10は、近接場磁気結合を介した電気信号のワイヤレス伝送を提供する。図1の実施形態に示すように、ワイヤレス電力伝送システム10は、ワイヤレス送信システム20とワイヤレス受信システム30とを含む。ワイヤレス受信システムは、少なくとも、ワイヤレス送信システム20から電気信号を受信するように構成される。ワイヤレス電力転送システムが、NFC-DC（Near Field Communications Direct Charge）またはNFC WC（Near Field Communications Wireless Charging）のドラフトまたは受け入れられた規格を介したワイヤレス電力転送のために構成される例などのいくつかの例では、ワイヤレス送信システム20は、NFC-DCワイヤレス転送システム20の「リスナ」として参照されることがあり、ワイヤレス受信システム30は、NFC-DCワイヤレス転送システムの「ポーラ」として参照されることがある。
図示されるように、ワイヤレス送信システム20およびワイヤレス受信システム30は、少なくとも、分離距離またはギャップ17を横切って電気信号を送信するように構成され得る。システム10のような無線電力伝送システムの文脈における、ギャップ17のような分離距離またはギャップは、有線接続のような物理的接続を含まない。分離距離または隙間には、空気、カウンタトップ、電子デバイスのケーシング、プラスチックフィラメント、絶縁体、機械壁など（ただし、これらに限定されない）のような中間物体が配置されている可能性があるが、このような分離距離または隙間には物理的、電気的接続は存在しない。
したがって、ワイヤレス送信システム20とワイヤレス受信システム30との組み合わせは、物理的な接続を必要とせずに電気的な接続を作り出す。本明細書で使用される場合、「電気的接続」という用語は、第1の場所、デバイス、構成要素、および／またはソースから第2の場所、デバイス、構成要素、および／または宛先への電流、電圧、および／または電力の転送の任意の促進を指す。電気的接続」は、第1の場所、デバイス、構成要素、および／またはソースと第2の場所、デバイス、構成要素、および／または宛先とを接続する、他の物理的な電気的接続の中でも、ワイヤ、トレース、ビアなどの物理的接続であってもよいが、これらに限定されない。加えて、または代替的に、「電気的接続」は、第1の場所、デバイス、構成要素、および／またはソースと第2の場所、デバイス、構成要素、および／または宛先とを接続する、他の無線電力および／またはデータ転送の中でも、磁気、電磁場、共振場、および／または誘導場などの無線電力および／またはデータ転送であってもよいが、これらに限定されない。
場合によっては、ギャップ17は、「Z-距離」としても参照され得るが、これは、アンテナ21、31の各々が実質的にそれぞれの共通のX-Y平面に沿って配置されると考えるならば、アンテナ21、31を分離する距離が、「Z」又は「深さ」方向におけるギャップであるからである。しかしながら、可撓性及び／又は非平面コイルが、本開示の実施形態によって確実に企図され、従って、ギャップ17が、アンテナ21、31間の接続距離の包絡線にわたって、均一でない場合があることが企図される。様々なチューニング、構成、および／または他のパラメータが、無線送信システム20から無線受信システム30への電気送信が依然として可能であるように、ギャップ17の可能な最大距離を変更し得ることが企図される。
ワイヤレス電力伝送システム10は、ワイヤレス送信システム20とワイヤレス受信システム30とが結合されたときに動作する。本明細書で使用される場合、「結合」、「カップリング」、および「カップリング」という用語は、一般に、送信機および／またはその任意の構成要素と、受信機および／またはその任意の構成要素とが磁界を介して互いに結合されるときに生じる磁界結合を指す。このような結合は、送信機からの誘導電力信号が受信機によって利用されるのに少なくとも十分な結合係数（k）によって表される結合を含み得る。システム10における、無線送信システム20および無線受信システム30の結合は、システム10の共振結合係数によって表されることがあり、無線電力伝送の目的のために、システム10の結合係数は、約0.01～0.9の範囲内であることがある。
図示されるように、無線伝送システム20は、入力電源12から電力を受け取ることができるホスト装置11と関連付けられることができる。ホスト装置11は、電気的に動作する任意の装置、回路基板、電子アセンブリ、専用充電装置、または他の任意の想定される電子装置であってよい。無線伝送システム20が関連付けられるホスト装置11の例としては、集積回路を含む装置、ウェアラブル電子装置用ケース、電子装置用レセプタクル、ポータブルコンピューティング装置、電子装置で構成された衣類、電子装置用記憶媒体、1つまたは複数の電子装置用充電装置、専用電気充電装置、活動またはスポーツ関連装置、物品、および／またはデータ収集装置など、他の想定される電子装置が挙げられるが、これらに限定されない。
図示されるように、無線伝送システム20およびホスト装置11の一方または両方は、入力電源12と動作可能に関連付けられる。入力電源12は、電気化学セル、バッテリパック、および／またはキャパシタなどの、1つまたは複数の蓄電デバイスであってもよく、または他の蓄電デバイスを含んでもよい。加えてまたは代替的に、入力電源12は、任意の電気入力源（例えば、任意の交流（AC）または直流（DC）送出ポート）であってもよく、当該電気入力源から無線伝送システム20への接続装置（例えば、変圧器、調整器、導電性導管、トレース、ワイヤ、または機器、物品、コンピュータ、カメラ、携帯電話、および／または他の電気デバイス接続ポートおよび／またはアダプタ、例えば、USBポートおよび／またはアダプタなどであるが、これらに限定されない、他の企図される電気構成要素）を含んでもよい。
無線送信システム20によって受信された電気エネルギーは、無線送信システム20の内部構成要素に電力を供給するためと、送信アンテナ21に電力を供給するためという、少なくとも2つの目的に使用される。送信アンテナ21は、近接場磁気結合（NFMC）を介して、無線送信システム20によって無線送信用に調整および変更された電気信号を無線送信するように構成される。近接場磁気結合は、送信アンテナ21と、ワイヤレス受信システム30の、またはワイヤレス受信システム30に関連する受信アンテナ31との間の磁気誘導による信号のワイヤレス伝送を可能にする。近接場磁気結合は、本明細書で使用されるように、2つのアンテナ間で電気エネルギーを転送するために交流電磁界を利用する無線電力伝送技術である「誘導結合」と呼ばれることがある。このような誘導結合は、同様の周波数で共振するように同調された2つの磁気的に結合されたコイル間の磁気エネルギーの近接場無線伝送である。従って、このような近接場磁気結合は、閉じ込められた磁界の共振伝送による効率的なワイヤレス電力伝送を可能にする可能性がある。さらに、このような近接場磁気結合は、本明細書で定義するように、第1の回路に磁気的に結合された第2の回路における電流の変化による回路内の起電力の生成である「相互インダクタンス」を介した接続を提供することができる。
つまたは複数の実施形態において、送信アンテナ21または受信アンテナ31のいずれかのインダクタコイルは、近接場磁気誘導によって無線転送される電気信号の受信および／または送信を容易にするように戦略的に配置される。アンテナの動作周波数は、比較的高い動作周波数範囲を構成することができ、その例としては、6.78MHz（例えば、Rezenceおよび／またはAirfuelインターフェース規格、および／または6.78MHzの周波数で動作する他の任意の専有インターフェース規格に準拠）、13.56MHz（例えば、ISO/IEC規格18092によって定義されるNFC規格に準拠）、27MHz、および／または他の専有動作モードの動作周波数が挙げられるが、これらに限定されない。アンテナ21、31の動作周波数は、6.78MHz、13.56MHz、および27MHzに限定されない、産業、科学、および医療（ISM）周波数帯域の国際電気通信連合（ITU）によって指定された動作周波数であってもよく、これらはワイヤレス電力転送での使用に指定されている。ワイヤレス給電システム10がNFC-DC規格および／またはドラフト規格内で動作しているシステムでは、動作周波数は約13.553MHzから約13.567MHzの範囲内であってもよい。
本開示の送信アンテナ及び受信アンテナは、約10ミリワット（mW）から約500ワット（W）の範囲の大きさを有する電力を送信及び／又は受信するように構成され得る。つまたは複数の実施形態において、送信アンテナ21のインダクタコイルは、送信アンテナ共振周波数で、または送信アンテナ共振周波数帯域内で共振するように構成される。
当業者に知られているように、「共振周波数」または「共振周波数帯域」は、アンテナの振幅応答が相対的に最大となる周波数または周波数を指し、あるいは、追加的または代替的に、容量性リアクタンスが誘導性リアクタンスの大きさと実質的に同様の大きさを有する周波数または周波数帯域を指す。つ以上の実施形態において、送信アンテナの共振周波数は、ワイヤレス電力伝送の当業者に知られているように、高周波数である。
無線受信機システム30は、少なくとも1つの電子デバイス14に関連付けられてもよく、電子デバイス14は、任意の機能のために、および／または電力貯蔵のために（例えば、バッテリおよび／またはキャパシタを介して）電力を必要とする任意のデバイスであってもよい。さらに、電子デバイス14は、電子的に送信可能なデータを受信することができる任意のデバイスであってよい。例えば、デバイスは、ハンドヘルドコンピューティングデバイス、モバイルデバイス、ポータブル電化製品、集積回路、識別可能なタグ、台所用ユーティリティデバイス、電子ツール、電気自動車、ゲーム機、ロボットデバイス、ウェアラブル電子デバイス（例えば、電子時計、電子改造メガネ、ARメガネ、VRメガネなど）、携帯型スキャン装置、携帯型識別装置、スポーツ用品、組み込みセンサー、モノのインターネット（IoT）センサー、IoT対応衣類、IoT対応娯楽機器、産業機器、医療機器、医療装置、タブレット型コンピューティング装置、携帯型制御装置、電子機器用リモートコントローラー、ゲームコントローラーなど。
開示された実施形態の特徴および特性を説明する目的で、転送可能および／または通信可能な信号を例示するために矢印付きの線が利用され、電力伝送を意図する電気信号、およびデータおよび／または制御命令の伝送を意図する電気信号を例示するために様々なパターンが利用される。実線は、最終的に、無線送信システム20から無線受信システム30への無線電力伝送に利用される電力信号の形態で、物理的および／または無線電力伝送を介した電気エネルギーの信号伝送を示す。さらに、点線は、最終的にワイヤレス送信システム20からワイヤレス受信システム30へワイヤレス送信され得る、電子的に送信可能なデータ信号を示すために利用される。
本明細書に開示されるシステムおよび方法は、ワイヤレス送信エネルギー、ワイヤレス電力信号、ワイヤレス送信電力、ワイヤレス送信電磁エネルギー、および／または電子的に送信可能なデータの送信を例示しているが、本明細書に開示されるシステム、方法、および装置が、1つの信号のみの送信に利用されてもよいことは確かに企図されている、２つの信号の様々な組み合わせ、または2つ以上の信号、さらに、本明細書に開示されるシステム、方法、および装置は、上述の1つ以上の信号に加えて、または一意に組み合わせて、他の電気信号の無線伝送に利用され得ることが企図される。いくつかの例では、実線または点線の信号経路は機能的な信号経路を表す場合があるが、実際の応用では、実際の信号は、指示された宛先への経路の途中で追加の構成要素を経由する。例えば、データ信号が通信装置から別の通信装置へ経路をたどることが示されている場合があるが、実際の応用では、データ信号は増幅器を経由し、送信アンテナを経て受信アンテナへ経路をたどり、受信側でデータ信号が受信機の各通信装置によって復号化される。
次に図2に目を向けると、無線接続システム10は、無線送信システム20と無線受信システム30の両方の例示的なサブシステムを含むブロック図として図示されている。無線送信システム20は、少なくとも、電力調整システム40、送信制御システム26、送信同調システム24、および送信アンテナ21を含み得る。入力電源12から入力される電気エネルギーの第1の部分は、送信制御システム26などの無線送信システム20の構成要素に電気的に電力を供給するように構成されるが、これに限定されない。入力電源12から入力される電気エネルギーの第2の部分は、送信アンテナ21を介して、無線受信システム30への、無線電力送信のために調整および／または変更される。したがって、入力エネルギーの第2の部分は、電力調整システム40によって変更および／または調整される。図示されていないが、入力電気エネルギーの第1および第2の部分の一方または両方が、電力調整システム40および／または送電制御システム26によって受信される前に、さらなる企図されたサブシステム（例えば、電圧調整器、電流調整器、スイッチングシステム、故障システム、安全調整器、とりわけ）によって、修正され、調整され、変更され、および／または他の方法で変更され得ることが確実に企図される。
次に図3を参照すると、図1および図2を引き続き参照しながら、変速機制御システム26のサブコンポーネントおよび／またはシステムが図示されている。トランスミッション制御システム26は、感知システム50、トランスミッションコントローラ28、通信システム29、ドライバ48、およびメモリ27を含むことができる。
送信コントローラ28は、演算を実行し、制御アルゴリズムを実行し、データを記憶し、データを検索し、データを収集し、無線送信システム20に関連する他の構成要素および／またはサブシステムとの通信を制御および／または提供し、および／または所望の他の演算タスクまたは制御タスクを実行するプロセッサを少なくとも含む任意の電子コントローラまたはコンピューティングシステムであってよい。送信コントローラ28は、単一のコントローラであってもよいし、無線送信システム20の様々な機能および／または特徴を制御するように配置された複数のコントローラを含んでもよい。送信コントローラ28の機能は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアで実装されてもよく、無線送信システム20の動作に関する1つまたは複数のデータマップに依存してもよい。そのために、送信コントローラ28は、メモリ27と動作可能に関連付けられ得る。メモリは、内部メモリ、外部メモリ、および／またはリモートメモリ（例えば、インターネットなどのネットワークを介して送信コントローラ28に動作可能に接続されたデータベースおよび／またはサーバであるが、これらに限定されない）のうちの1つ以上を含み得る。内部メモリおよび／または外部メモリは、プログラマブルリードオンリーメモリ（PROM）、消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ（EPROM、またはEROMと表示されることもあるが、稀である）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ（EEPROM）を含むリードオンリーメモリ（ROM）、ランダムアクセスメモリ（RAM）、ダイナミックRAM（DRAM）を含むランダムアクセスメモリ（RAM）のうちの1つまたは複数を含み得るが、これらに限定されない、ダイナミックRAM（DRAM）、スタティックRAM（SRAM）、シンクロナスダイナミックRAM（SDRAM）、シングルデータレートシンクロナスダイナミックRAM（SDR SDRAM）、ダブルデータレートシンクロナスダイナミックRAM（DDR SDRAM、DDR2、DDR3、DDR4）、グラフィックスダブルデータレートシンクロナスダイナミックRAM（GDDR SDRAM、GDDR2、GDDR3、GDDR4、GDDR5）、フラッシュメモリ、ポータブルメモリなどを含む。このようなメモリ媒体は、非一過性の機械可読メモリ媒体および／またはコンピュータ可読メモリ媒体の一例である。
送信制御システム26の特定の要素は、送信制御システム26の独立した構成要素および／または回路（例えば、ドライバ48、メモリ27、通信システム29、感知システム50、とりわけ、他の想定される要素）として図示されているが、そのような構成要素は、送信コントローラ28と統合されていてもよい。いくつかの例では、送信コントローラ28は、概して、送信コントローラ28および無線送信システム20の一方または両方の機能要素を含むように構成された集積回路であってもよい。
データ送受信の詳細を提供する前に、無線送信システム20および無線受信システム30のいずれかが、どちらのエンティティが電力を無線送信または無線受信しているかに関係なく、開示された原理内で他方にデータを送信することができることに留意すべきである。図示されるように、送信コントローラ28は、データ送信、受信、および／または通信の目的のために、少なくとも、メモリ27、通信システム29、電力調整システム40、ドライバ48、および検知システム50と動作可能に関連付けられる。ドライバ48は、電力調整システム40の動作を少なくとも部分的に制御するように実施されてもよい。いくつかの実施例では、ドライバ48は、送電制御装置28から、生成されたパルス幅変調（PWM）信号を生成および／または電力調整システム40に出力する指示を受信することができる。いくつかのそのような例では、PWM信号は、PWM信号によって定義される動作周波数を有する交流信号として電力を出力するように電力調整システム40を駆動するように構成されてもよい。いくつかの例では、PWM信号は、パワーコンディショニングシステム40によって出力される交流電力信号のデューティサイクルを生成するように構成されてもよい。いくつかのそのような例では、デューティサイクルは、交流電力信号の所与の周期の約50％になるように構成されてもよい。
感知システムは、1つまたは複数のセンサを含み得、各センサは、無線伝送システム20の1つまたは複数の構成要素に動作可能に関連付けられ、情報および／またはデータを提供するように構成され得る。「センサ」という用語は、無線送信システム20、無線受信システム30、入力電源12、ホストデバイス11、送信アンテナ21、受信アンテナ31のうちの1つまたは複数の機能、状態、電気的特性、動作、および／または動作特性を感知するように動作する、無線送信システム20に動作可能に関連付けられた1つまたは複数の構成要素を、その任意の他の構成要素および／またはサブ構成要素とともに定義するために、最も広い解釈で使用される。再び、実施例は特定の構成を例示する場合があるが、無線送信システム20および無線受信システム30のいずれかが、どちらのエンティティが電力を無線送信または無線受信しているかに関係なく、開示された原理内で他方にデータを送信することができることを理解されたい。
図4の実施形態に示されているように、感知システム50は、熱感知システム52、物体感知システム54、受信機感知システム56、および／または他の任意のセンサー58を含むことができるが、これらに限定されない。これらのシステム内には、アプリケーションによって要求される特定の感知態様に対処する、さらに具体的なオプションの追加または代替の感知システムが存在してもよく、例えば、状態に基づく保守感知システム、性能最適化感知システム、充電状態感知システム、温度管理感知システム、部品加熱感知システム、IoT感知システム、エネルギーおよび／または電力管理感知システム、衝撃検出感知システム、電気状態感知システム、速度検出感知システム、デバイス健全性感知システムなどが挙げられるが、これらに限定されない。物体検知システム54は、異物検知（FOD）システムであってもよい。
熱感知システム52、物体感知システム54、受信機感知システム56、および／または、オプションの追加システムもしくは代替システムを含む他のセンサ（複数可）58の各々は、送信コントローラ28に動作可能および／または通信可能に接続される。熱感知システム52は、無線伝送システム20または無線伝送システム20の近くの他の要素内の周囲温度および／または構成要素温度を監視するように構成される。熱感知システム52は、無線送信システム20内の温度を検出し、検出された温度が閾値温度を超える場合、送信コントローラ28が無線送信システム20の動作を阻止するように構成されてもよい。そのような閾値温度は、安全上の考慮、動作上の考慮、効率上の考慮、および／またはそれらの任意の組み合わせのために構成されてもよい。非限定的な例では、熱感知システム52からの入力を介して、送電コントローラ28が、無線送電システム20内の温度が許容可能な動作温度から望ましくない動作温度（例えば、非限定的な例では、内部温度が約20℃（C）から約50℃に上昇する）に上昇したと判定した場合、送電コントローラ28は、無線送電システム20の動作を防止し、および／または無線送電システム20からの電力出力のレベルを低減する。いくつかの非限定的な例では、熱感知システム52は、熱電対、サーミスタ、負温度係数（NTC）抵抗器、抵抗温度検出器（RTD）、および／またはそれらの任意の組み合わせのうちの1つ以上を含み得る。
図4に描かれているように、送信検知システム50は、物体検知システム54を含み得る。物体検知システム54は、無線受信機システム30および／または受信機アンテナ31のうちの1つまたは複数を検知するように構成されてもよく、したがって、受信機システム30が無線送信システム20に近接していることを送信コントローラ28に示す。追加的または代替的に、物体検知システム54は、無線送信システム20に接触または近接する不要な物体の存在を検知するように構成され得る。いくつかの例では、物体検知システム54は、望ましくない物体の存在を検知するように構成される。いくつかのそのような例では、物体感知システム54によって提供される情報を介して、送信コントローラ28が、望ましくない物体の存在を検出した場合、送信コントローラ28は、無線送信システム20の動作を防止するか、または他の方法で変更する。いくつかの例では、物体検知システム54は、インピーダンス変化検知スキームを利用し、送信コントローラ28は、既知の許容可能な電気インピーダンス値または電気インピーダンス値の範囲に対して送信アンテナ20によって観測された電気インピーダンスの変化を分析する。
さらに、または代替的に、物体検知システム54は、送信コントローラ28が、受信アンテナ31などの検知される物体の既知の品質係数値または品質係数値の範囲からの変化を分析する品質係数（Q）変化検知方式を利用することができる。インダクタの "品質係数 "または "Q "は、（周波数（Hz）×インダクタンス（H））／抵抗（Ω）として定義することができ、ここで、周波数は回路の動作周波数であり、インダクタンスはインダクタのインダクタンス出力であり、抵抗はインダクタに内蔵される放射抵抗と反応抵抗の組み合わせである。本明細書で定義される "品質係数 "は、アンテナ、回路、共振器のような装置の効率を測定する指標（数値）として一般に受け入れられている。いくつかの例では、物体検知システム54は、光学センサ、電気光学センサ、ホール効果センサ、近接センサ、および／またはそれらの任意の組み合わせのうちの1つ以上を含み得る。
受信機感知システム56は、無線送信システム20と結合可能であり得る任意の無線受信システムの存在を検出するように構成された任意のセンサ、回路、および／またはそれらの組み合わせである。いくつかの例では、受信機感知システム56および物体感知システム54は、組み合わされてもよく、構成要素を共有してもよく、および／または1つ以上の共通構成要素によって具現化されてもよい。いくつかの例では、そのような無線受信システムの存在が検出されると、無線送信システム20による電気エネルギー、電力、電磁エネルギー、および／またはデータの当該無線受信システムへの無線送信が可能になる。いくつかの実施例では、無線受信システムの存在が検出されない場合、電気エネルギー、電力、電磁エネルギー、および／またはデータの継続的な無線伝送は、発生が阻止される。したがって、受信機検知システム56は、無線送信システム20の環境内または無線送信システム20に近接する環境内の電気的特性を分析し、電気的特性に基づいて、無線受信機システム30の存在を判定するように構成された1つまたは複数のセンサを含み、および／または1つまたは複数のセンサと動作可能に関連付けられることができる。
ここで図5を参照し、引き続き図1～4を参照すると、電力調整システム40の一実施形態を示すブロック図が示されている。電力調整システム40において、電力は、一般に、入力電源12自体または介在する電力変換器を介して、直流電源として、交流電源を直流電源（図示せず）に変換して受け取られる。電圧調整器46は、入力電源12から電力を受け取り、アンテナ21による送信のために電力を供給し、無線送信システム21の構成要素に電力を供給するために電力を供給するように構成される。従って、電圧調整器46は、受け取った電力を、各々がそれぞれの下流側構成要素の動作に適切な電圧である少なくとも2つの電力信号、すなわち、無線伝送システム20の任意の構成要素に電力を供給するための第1の電力信号と、無線受信システム30への無線伝送用に調整および変更された第2の部分とに変換するように構成される。図3に示されるように、このような第1の部分は、少なくとも、感知システム50、送信コントローラ28、および通信システム29に送信されるが、第1の部分は、これらの構成要素だけへの送信に限定されず、無線送信システム20の任意の電気的構成要素に送信され得る。
電力の第2の部分は、電力調整システム40の増幅器42に供給され、この増幅器は、アンテナ21による無線送信のために電力を調整するように構成される。増幅器は、電圧調整器46から入力DC電力信号を受け取り、送信制御システム26からのPWM入力に少なくとも部分的に基づいて、出力としてのACを生成するインバータとして機能することができる。増幅器42は、例えば、二重電界効果トランジスタ電力段反転器または四重電界効果トランジスタ電力段反転器などの電力段反転器であるか、またはそれを含むことができる。電力調整システム40内、ひいては無線伝送システム20内での増幅器42の使用は、そのような増幅器なしで伝送される場合よりもはるかに大きな振幅を有する電気信号の無線伝送を可能にする。例えば、増幅器42の追加は、ワイヤレス送信システム20が、約10mW～約500Wの電力を有する電力信号として電気エネルギーを送信することを可能にし得る。いくつかの例では、増幅器42は、1つ以上のクラスE電力増幅器であるか、またはそれを含み得る。クラス-E電力増幅器は、高周波数（例えば、約1MHz～約1GHzの周波数）で使用するように設計された効率的に調整されたスイッチング電力増幅器である。一般に、E級増幅器は、単極スイッチング素子と、スイッチと出力負荷（例えば、アンテナ21）との間の同調リアクタンス・ネットワークを採用している。E級増幅器は、スイッチング素子をゼロ電流（例えば、オンからオフへのスイッチング）またはゼロ電圧（オフからオンへのスイッチング）のポイントでのみ動作させることにより、高周波数で高い効率を達成することができる。このようなスイッチング特性は、デバイスのスイッチング時間が動作周波数に比べて長い場合でも、スイッチで失われる電力を最小限に抑えることができる。しかしながら、増幅器42は、確かに、E級電力増幅器であることに限定されず、増幅器42の一部として含まれ得る他の増幅器の中でも、D級増幅器、EF級増幅器、Hインバータ増幅器、および／またはプッシュプルインバータのうちの1つまたは複数であってもよいし、それらを含んでもよい。
次に図6および図7に目を向けると、無線伝送システム20が図示されており、特に電力調整システム40、増幅器42、同調システム24の要素がさらに詳細に示されている。ワイヤレス伝送システム20のブロック図は、1つまたは複数の電気信号と、そのような信号の調整、そのような信号の変更、そのような信号の変換、そのような信号の反転、そのような信号の増幅、およびそれらの組み合わせを示す。図6において、直流電力信号は、図6および即席出願の他の図における他の実線よりも線が著しく太くなるように、大きく太線で図示され、交流信号は、直流電力信号の太線の太さよりも著しく太くない太さを有する実質的に正弦波状の波形として図示され、データ信号は、点線で表される。AC信号は必ずしも実質的に正弦波である必要はなく、以下に説明する目的に適した任意のAC波形（例えば、他の波形の中でもハーフサイン波、矩形波、ハーフ矩形波）であってもよいことに留意されたい。図7は、無線伝送システムの要素、およびそのサブコンポーネントのためのサンプル電気コンポーネントを簡略化して示している。図7は、無線伝送システム20のための概略図の1つのブランチまたはサブセクションを表すことがあり、および／または無線伝送システム20の構成要素は、明確にするために図7に図示された概略図から省略されることがあることに留意されたい。
図6に示され、上述されたように、入力電源11は入力直流電圧（VDC ）を供給する。この電圧は、増幅器42で調整される前に、電圧レギュレータ46によってその電圧レベルが変更される可能性がある。一部の例では、図7に示されているように、増幅器42は、チョークインダクタLCHOKE を含むことがある。このインダクタは、VDC の無線周波数干渉を遮断するために利用される一方で、VDC の直流電力信号が増幅器42の増幅トランジスタ48に向かって継続することを可能にすることがある。VCHOKE は、当該技術分野で知られている任意の適切なチョークインダクタとして構成することができる。
増幅器48は、VDC を変化および／または反転させて交流無線信号VAC を生成するように構成される。この交流無線信号V は、以下でさらに詳細に説明するように、受信データ信号および送信データ信号（図6では「データ」と表記）の一方または両方を伝送するように構成される場合がある。増幅器トランジスタ48は、電界効果トランジスタ（FET）、窒化ガリウム（GaN）FETS、バイポーラ接合トランジスタ（BJT）、および／またはワイドバンドギャップ（WBG）半導体トランジスタなど（ただし、これらに限定されない）、DC電力信号をAC電力信号に反転、変換、および／または調整することが可能な、当該技術分野で公知の任意のスイッチングトランジスタであってよい。増幅器トランジスタ48は、増幅器トランジスタ48のゲート（図6では「G」と表記）から駆動信号（図6では「PWM」と表記）を受信し、DC信号VDC を反転して、無線電力伝送システム20の動作周波数および／または動作周波数帯域でAC無線信号を生成するように構成される。駆動信号は、ワイヤレス電力伝送システム20の動作周波数及び／又は動作周波数帯域においてこのような反転を行うように構成されたPWM信号であってもよい。
駆動信号は、上述し開示したように、伝送制御システム26および／またはその中の伝送コントローラ28によって生成され出力される。送信制御装置26、28は、駆動信号を提供するように構成され、無線データ信号（図6において「データ」と表記される）の符号化、無線データ信号（図6において「データ」と表記される）の復号化、およびそれらの任意の組み合わせのうちの1つ以上を実行するように構成される。いくつかの例では、電気データ信号は、ACワイヤレス電力信号の帯域内信号であってもよい。いくつかのそのような例では、そのような帯域内信号は、ACワイヤレス電力信号の帯域内オンオフキー（OOK）信号であってもよい。例えば、NFC規格に記載されているType-A通信はOOKの一形態であり、約13.553MHzから約13.567MHzの範囲の動作周波数で動作するキャリアACワイヤレス電力信号においてデータ信号がオン・オフ・キーされる。
しかし、AC電力信号の電力、電流、インピーダンス、位相、および／または電圧レベルが、高周波無線電力伝送（約500mWを超える送信）に現在および／またはレガシーハードウェアで使用されているレベルを超えて変更されると、そのようなレガシーハードウェアは、通信機能に必要な忠実度で帯域内データ信号を適切に符号化および／または復号化できない可能性がある。AC出力電力信号におけるこのようなより高い電力は、OOK立ち上がりにおける立ち上がり時間の増加、OOK立ち下がりにおける立ち下がり時間の増加、OOK立ち上がりにおける必要な電圧のオーバーシュート、および／またはOOK立ち下がりにおける電圧のアンダーシュート、とりわけ、より高い電力、高周波無線電力伝送に適していないレガシー・ハードウェアによる信号への他の潜在的な劣化の原因となって、信号劣化を引き起こす可能性がある。したがって、増幅器42を、ワイヤレス電力転送中の帯域内データ信号からの立ち上がりおよび立ち下がり時間、オーバーシュート、アンダーシュート、および／または他の信号欠陥を制限および／または実質的に除去する方法で設計する必要性が存在する。このような欠陥を制限および／または実質的に除去する能力は、高周波無線電力伝送システムにおいてより高い電力の無線電力伝送を提供するために、即席の出願のシステムを可能にする。
さらに例示的な説明として、図8はOOK帯域内信号の立ち下がりと立ち上がりに関するプロットを示している。立ち下がり時間（t1 ）は、信号が意図された全電圧（V1 ）の90％の電圧（V4 ）にあるときから、V1 の約5％の電圧（V2 ）まで立ち下がるまでの時間として示されている。立ち上がり時間（t3 ）は、信号がV2 にあることを終えてから、V4 程度まで立ち上がるまでの時間として示されている。このような立ち上がり時間と立ち下がり時間は、信号の受信アンテナによって読み取られることがあり、適用可能なデータ通信プロトコルは、立ち上がり時間と立ち下がり時間に関する制限を含むことがあり、立ち上がり時間および/または立ち下がり時間が特定の範囲を超えた場合、データは受信機によって非準拠および/または判読不能となる。
ここで図6および図7に戻ると、前述の欠陥の制限および／または実質的な除去を達成するために、増幅器42はダンピング回路60を含む。ダンピング回路60は、ACワイヤレス信号および関連するデータ信号の送信中にACワイヤレス信号をダンピングするように構成される。ダンピング回路60は、OOK信号伝送中の立ち上がり時間および立ち下がり時間を短縮するように構成され、データ信号の速度が準拠および／または判読可能であるだけでなく、レガシーシステムと比較して、より高速なデータ速度および／または強化されたデータ範囲を達成することができる。AC無線電力信号を減衰させるために、減衰回路は、少なくとも、減衰トランジスタ63を含み、このトランジスタは、送信コントローラ62から減衰信号（Vdamp ）を受信するように構成されている。ダンピング信号は、ワイヤレスデータ信号の送信および／または受信中にACワイヤレス信号のダンピングを制御するためにダンピングトランジスタを（オン／オフ）スイッチングするように構成される。このようなACワイヤレス信号の送信は、送信コントローラ28によって実行されてもよく、および／または、このような送信は、アンテナ21、31間の結合磁界内で、ワイヤレス受信システム30からの送信を介して実行されてもよい。
データ信号がOOKを介して伝達される例では、ダンピング信号は、データ信号の状態に対して実質的に逆および／または逆であってもよい。これは、OOKデータ信号が「オン」状態である場合、ダンピング信号はダンピングトランジスタに「オフ」を指示し、したがって、ダンピング回路がグランドに設定されていないため、信号がダンピング回路60を介して放散されず、したがって、増幅回路からのショートおよび電流が実質的にダンピング回路60をバイパスすることを意味する。OOKデータ信号が「オフ」状態である場合、ダンピング信号は「オン」である可能性があり、したがって、ダンピングトランジスタ63は「オン」状態に設定され、VAC の流れる電流はダンピング回路によって減衰される。このように、「オン」のとき、ダンピング回路60は、システム内の効率が実質的に影響を受けず、そのような散逸がOOK信号の立ち上がりおよび／または立ち下がり時間を減少させるような、ちょうど十分な電力、電流、および／または電圧を散逸させるように構成され得る。さらに、ダンピング信号は、OOK信号が「オン」のときにダンピングトランジスタ63が「オフ」になるように指示することができるため、不必要に信号をダンピングすることはなく、ダンピングが不要なときにVAC からの効率損失を軽減することができる。OOK符号化を利用するように描かれているが、振幅シフトキーイング（ASK）などに限定されず、他の形態の帯域内符号化をデータ信号の符号化に利用してもよい。
図7に示されるように、ダンピング回路60を含み得る増幅器42の分岐は、増幅器トランジスタ48の出力ドレインに配置される。減衰回路60がここに配置される必要はないが、いくつかの実施例では、エネルギー散逸が望まれる回路内の最初のノードである増幅器トランジスタ48の出力ドレインに最も近いノードで減衰することができるため、これは出力AC無線信号を適切に減衰するのに役立つ可能性がある。このような例では、ダンピング回路は増幅器トランジスタ48のドレインと電気的に並列接続されている。しかしながら、減衰回路がアンテナ21に近接し、送信同調システム24に近接し、および／またはフィルタ回路24に近接するように接続されることも確かに可能である。
ダンピング回路60は、より高い電力の高周波無線電力伝送において適切な通信のためにAC無線信号を適切に減衰させるように機能することが可能であるが、いくつかの例では、ダンピング回路は、追加の構成要素を含むことができる。例えば、図示されているように、ダンピング回路60は、ダンピングダイオードDDAMP 、ダンピング抵抗RDAMP 、ダンピングコンデンサCDAMP 、および／またはそれらの任意の組み合わせのうちの1つ以上を含むことができる。RDAMP は、ダンピングトランジスタ63と電気的に直列であってもよく、RDAMP の値（オーム）は、電力信号から少なくともいくらかの電力を散逸させるように構成されてもよく、振幅シフトキーイング信号、OOK 信号、および／またはそれらの組み合わせにおける立ち上がり時間および立ち下がり時間を加速させる役割を果たす。いくつかの例では、RDAMP の値は、RDAMP が最小限の電力を消費して帯域内信号の最速の立ち上がり時間および/または立ち下がり時間を達成するように、および/または最小の立ち上がり時間および/または立ち下がり時間に関する規格の制限を満たすように、選択、構成、および/または設計される。これにより、最大効率でデータ忠実度が達成され（RDAMP に失われる電力が少なくなり）、システムが無負荷および/または最軽量の負荷条件下でもデータ忠実度が維持される。
CDAMP はまた、ダンピングトランジスタ63およびRDAMP の一方または両方と直列に接続されてもよい。 CDAMP は、帯域内信号における遷移点を平滑化し、そのような信号におけるオーバーシュートおよび／またはアンダーシュート状態を制限するように構成されてもよい。さらに、いくつかの例では、CDAMP は、ダンピング信号を介してトランジスタが活性化されるときに、実行されるダンピングがACワイヤレス電力信号と180度位相がずれていることを保証するように構成されることがある。
DDAMP はさらに、ダンピングトランジスタ63、RDAMP 、CDAMP 、および／またはそれらの任意の組み合わせのうちの1つ以上と直列に含まれていてもよい。DDAMP は、図示のように、ダンピングトランジスタ63がオフ状態のときに電流がダンピング回路60から流出しないように配置される。DDAMP を含めることで、ダンピング回路がアクティブまたは「オン」でないときの交流電力信号における電力効率の低下を防ぐことができる。実際、ダンピングトランジスタ63は、理想的なシナリオでは、"オフ "状態のときにダンピング回路を効果的に短絡させる役割を果たすように設計されているが、実用的には、一部の電流が依然としてダンピング回路に到達する可能性があり、および／または、一部の電流がダンピング回路60から逆方向に流れる可能性がある。したがって、DDAMP を含めることで、そのようなシナリオを防止し、電流、電力、および/または電圧がダンピングトランジスタ63に向かって放散されることのみを可能にすることができる。DACDAMP を含むこの構成は、制振回路60が増幅器トランジスタ48のドレイン・ノードに接続されている場合に望ましい。
減衰回路 60 を超えて、増幅器 42 は、いくつかの例では、シャントコンデンサ CSHUNT を含むことができる。 CSHUNT は、交流電力信号を接地へシャントし、交流電力信号の電圧を充電するように構成されることができる。したがって、CSHUNT は、約50％のデューティサイクルが維持されるように、および／または交流電力信号の形状が正電圧において実質的に正弦波であるように、交流電力信号の効率的で安定した波形を維持するように構成されることがある。
いくつかの例では、増幅器42はフィルタ回路65を含むことができる。フィルタ回路65は、無線送電システム20内の電磁干渉（EMI）を緩和および／またはフィルタリングするように設計されてもよい。フィルタ回路65の設計は、インピーダンス伝達および／または送信チューニングシステム24によって行われるチューニングの変更によるワイヤレス電力伝送20のインピーダンス伝達への影響を考慮して行われてもよい。そのために、フィルタ回路65は、少なくとも、無線電力伝送システム内のEMIを緩和するために構成される他のフィルタ回路のうち、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、および／またはバンドパスフィルタのうちの1つ以上であるか、またはそれらを含むことができる。
図示されるように、フィルタ回路65は、フィルタインダクタLo 、フィルタキャパシタCo 。フィルタ回路65は、複素インピーダンスを有することがあり、したがって、フィルタ回路65を通る抵抗は、Ro として定義されることがある。このようないくつかの例では、フィルタ回路65は、少なくとも、フィルタ品質係数に基づいて最適化するように設計および／または構成されることがある。 γフィルタ、として定義される：
[数１]
ローパスフィルタを含むかまたはローパスフィルタによって具現化されるフィルタ回路65において、ローパスフィルタのカットオフ周波数（ωo ）は、以下のように定義される：
[数２]
一部の無線電力伝送システム20では、カットオフ周波数をアンテナの動作周波数の約1.03～1.4倍にすることが望まれる。実験結果によると、一般に、カットオフ周波数は、アンテナの動作周波数の約1.03倍から1.4倍である。γフィルタは大きい方が好ましい。γフィルタが大きいほど電圧利得が向上し、システムの電圧リップルとタイミングが改善されるからである。したがって、上記の Lo と Co の値は、次のように設定することができる。γoL 、Co の値に対するカットオフ周波数の制約と使用可能なコンポーネントが与えられれば、フィルタ は最高で理想的なレベル（例えば、システム 10 のインピーダンスが最大電力伝達のために共役に整合されている場合）まで最適化することができる。
図7に示されるように、増幅器42からの調整された信号は、アンテナ21による送信に先立って、送信同調システム24によって受信される。送信同調システム24は、同調および／またはインピーダンス整合、フィルタ（例えば、他のフィルタの中でも、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、「π」または「Π」フィルタ、「T」フィルタ、「L」フィルタ、「LL」フィルタ、および／またはL-Cトラップフィルタ）、ネットワーク整合、感知、および／または無線送信システム20から無線受信システム30への信号の無線転送を最適化するように構成された調整要素を含み得る。さらに、送信チューニングシステム24は、インピーダンス整合回路を含むことができ、このインピーダンス整合回路は、電気エネルギー、電力、電磁エネルギー、および電子データのうちの1つまたは複数のワイヤレス送信のための所与の電力、電流、および／または電圧要件に対して、対応するワイヤレス受信機システム30とインピーダンスを整合させるように設計される。図示された送信チューニングシステム24は、少なくとも、CZ1 、CZ2 。および（アンテナ21と動作可能に関連付けられた）値を含み、これらはすべて、無線送信システム20およびブロードシステム10の一方または両方においてインピーダンス整合するように構成され得る。CTx は、アンテナ21の固有キャパシタンスを指すことに留意されたい。
図6および図7に示されるようないくつかの例では、ワイヤレス電力伝送システム20は、送信アンテナ21と電気的に接続された可変抵抗器70をさらに含むことができる。可変抵抗器70は、可変または変更可能な値を有する抵抗器として機能するように構成された任意の電気部品であってよく、このような可変抵抗器の例としては、他の既知の可変抵抗器の中でも、ポテンショメータ、デジタルポテンショメータ、分圧器を含むが、これらに限定されない。可変抵抗器70は、送信アンテナ21の品質係数（QTx ）を変更するように構成されており、可変抵抗器70による送信アンテナ21のQTx の変更は、無線電力伝送システム20の動作モードを変更する。"動作モード "は、本明細書で定義され、図9～図16を参照してより詳細に後述されるように、データレートおよび電力レベルの大きさが互いに影響し合うように、ワイヤレス電力伝送システム20を利用するワイヤレス電力伝送のデータレートおよび電力レベルの大きさのセットを指す。いくつかの実施例では、可変抵抗器は、送電制御器28から指示を受信することができるデジタル電位差計であり、送電制御器28は、システムの所望の動作モードを容易にするために、QTx を変更するように可変抵抗器70に前記指示を提供する。
上述したように、「品質係数」または「Q」は、アンテナ、回路、または共振器のような装置の効率を測定する指標（数値）として一般に受け入れられている。最適な効率は、送信アンテナ21を介した電力転送の最大電力転送効率及び／又は電力レートの大きさのために望まれるかもしれないが、上述したように、高い電力レベルでは、帯域内の振幅シフトキー信号の立ち上がり及び立ち下がり時間は当然長くなり、従って、潜在的に信号歪みの一因となるため、高いQのアンテナは、無線データ通信にとって不利であるかもしれない。したがって、以下により詳細に説明するように、ワイヤレス電力伝送システム20は、送信アンテナ21が、データレートよりも電力転送レベルを優先し得るモード、より高い電力レベルよりもより速いデータレートを優先し得るモード、および／または、電力レベルとデータレートの重要性を実質的に同様に重み付けする「ニュートラル」または中央モードで動作するように、QTx を変更することができるように、可変抵抗器70を用いて構成することができる。
QTx は、本明細書で定義するように、少なくとも、システムの動作周波数または共振周波数（ω0 ）、送信アンテナのインダクタンス（LTx ）、およびアンテナの抵抗またはインピーダンス（RTx ）に基づいている。可変抵抗器70の存在を考慮することなく、RTx は、等価直列抵抗（ESR）などに限定されるものではありませんが、インダクタに内蔵される1つ以上の放射抵抗および反応抵抗として定義することができる。したがって、可変抵抗器を含める前の QTx は、次のように定義することができる：
[数３]
ESRは一般的に、電気部品に関連する、電気部品を構成する材料の自然抵抗に起因して存在する可能性のある、推定または測定された抵抗を指し、したがって、ESRの起源は特にデバイスに依存する。送信アンテナ21のようなインダクタは、理想的にはESRのない純粋なインダクタンスとして捕捉されるが、これは一般的に物理的空間では実現不可能であり、したがってESRはインダクタと直列に接続された抵抗としてモデル化されることがある。
したがって、可変抵抗器70が送信アンテナ21と直列に含まれている場合、QTx は、送信アンテナ21のESRを仮想的に変更することによって可変することができ、したがって、所定の動作モードに対してQTx を選択的に減衰させることができる。そのために、可変抵抗器70の可変抵抗（RVAR ）をシステムに導入すると、システムの可変QTx は以下のように定義することができる。
[数４]
従って、RVAR 、最小抵抗値(RVARmin)と最大抵抗値RVARmaxの間で変化する可能性がある。可変抵抗器は物理空間内の物理部品であるため、ESR（RVAR_ESR）も有する。送信アンテナ21の最大品質係数（QTxMax ）が可能な限り低い直列抵抗を有することを考えると、Q TxMaxは以下のように定義することができる。
[数５]
なぜなら、RVAR＿ESRは、可変抵抗器70がその最低値またはヌル値に設定されたときのESRであるからである。代替的に、アンテナ21のための低い品質係数（QTxMin ）は、前記無線電力信号が受信機に有意な電気エネルギーを提供することができるか、または前記無線電力信号が判読可能な帯域内データ通信のために十分な電力しか提供することができないかにかかわらず、無線電力信号の帯域内でデータを送信するために利用可能な最速のデータレートのために可能な最低のQとして構成され得る。このような例では
[数６]
ここで、RVARmaxは、データ通信が高データレートに最適化されるように、可変抵抗器70を設定するための最大値である。
可変抵抗器70を利用することによって、送信コントローラ28は、無線送信システム20のための所望の動作モードを容易にするために、その送信アンテナ21を適切なQTx に設定するための単純かつ堅牢なメカニズムを有することができる。そのために、これは、以下で議論され、さらに定義される動作モードを変更するための1つのメカニズムであるが、無線送信システム20および／または送信コントローラ28は、無線送信システム20の動作モードを設定するために可変抵抗器70を使用することに限定されない。
図9は、ワイヤレス電力転送システム10を動作させる方法100および／またはワイヤレス電力伝送システム20を動作させる方法100のための例示的なフローチャートである。本方法は、ブロック110において開始されてもよく、またはブロック110によって開始されてもよく、無線受信機システム30は、無線送電システム20に指示を提供する。前記指示は、無線電力信号及び／又はアンテナ21、31の間に発せられる磁界の帯域で通信されてもよく、前記指示は、無線受信システム30が無線送電システム20からの無線電力転送を要求することを示す指示であってもよい。ブロック110の前記指示は、ループ制御として、送信コントローラ28によって、監視されてもよいし、無線受信システム30によって、無線送信システム20によって出力された信号によって励起されたときに、トリガされてもよい。
送信コントローラ28の動作はブロック120で始まり、送信コントローラは無線受信システム30から命令を受信および／またはデコードする。次に、方法100は、ワイヤレス電力およびデータ伝送のための動作モードを選択および／または決定すること（ブロック130）を含み、ここで、意味のあるワイヤレス電力は、ワイヤレス送信システム20からワイヤレス受信システム30に転送され、データ伝送は、以下でより詳細に議論されるように、一方向または双方向で起こり得る。動作モードは、少なくとも2つの伝送モードを含む複数の伝送モードから選択されてもよい。
ここで図10を参照し、引き続き図9を参照すると、図10は、システム10の動作のための動作モードを選択決定するサブ方法130Aのためのブロック図である。サブ方法130Aは、決定132から始まり、送信コントローラ28は、システム10が電力の無線送信とデータの無線送信とのいずれを優先すべきかを決定する。上述したように、より高い電力レベルは、ワイヤレスデータ信号の立ち上がり時間および立ち下がり時間を増加させる可能性があり、および／またはそのような立ち上がり時間および立ち下がり時間の増加によるデータ信号の歪みの影響をより受けやすい可能性がある。したがって、より高い電力信号は、より低い電力信号と比較すると、歪みの影響を受けやすく、および／または通信の忠実性に関する規制基準に合格しない可能性がある。そのため、より低い電力レベルではより高速なデータ通信速度を実現し、より高い電力レベルではクリアな通信を実現することができるが、より高い電力信号の通信速度のデータレートが低下する可能性がある。
本明細書で定義する「データレート」とは、データ信号のビットが転送媒体を介して転送される速度を指す。この例では、転送媒体はアンテナ21、31間の無線接続である。データレートは、ビット毎秒（bps）、キロビット毎秒（kbps）、メガビット毎秒（Mbps）、ギガビット毎秒（Gbps）などのビットレートの大きさで測定することができる。議論の目的上、データレートはkbpsの大きさの値で参照されるが、本開示の内容で利用されるビットレートは、kbpsの大きさの範囲のビットレートに限定されるものではない。本明細書で定義する「電力レベル」は、電力が転送媒体上で転送されるレートを指す。電力レベルは、一般にワットの尺度で参照され、P＝I2 *Vとして定義され得る。ここで、Pは信号の電力レベルであり、Iは信号の電流であり、Vは信号の電圧である。図式的に表されるように、および／または参考のために、電力レベルは、電流および／または電圧（またはその変化）の大きさとして図示される場合がある。図12の説明で参照されるように、ピーク電圧の大きさは、信号の電力レベルの変化を代表する場合がある。
ここで図10および決定132に戻ると、送信コントローラ132は、電力を優先するかデータを優先するかを決定し、決定に基づいて、複数の動作モードからシステム10の動作モードを選択する。複数の動作モードの各々は、無線データ信号のデータレートと、無線電力信号の電力レベルとを有する。複数の動作モードは、少なくとも1つの電力優先動作モードと少なくとも1つのデータ優先動作モードとを含む。少なくとも1つの電力優先動作モードの各々は、少なくとも1つのデータ優先動作モードの各々の電力レベルよりも大きい電力レベルを有する。少なくとも1つのデータ優先動作モードの各々は、電力優先動作モードの各々のデータレートよりも大きいデータレートを有する。送信コントローラ28が電力レベルを優先させると決定した場合、サブ方法130Aはブロック134に進み、少なくとも1つの電力優先動作モードのうちの1つがシステム10の動作のために選択される。あるいは、送信コントローラ28が、データレートを優先すると決定した場合、サブ方法130Aはブロック136に進み、少なくとも1つのデータ優先モードのうちの1つがシステム10の動作のために選択される。
システム10の動作モードを決定するステップのためのサブ方法130Bについての別の実施形態では、図11は、複数の「N」個の動作モード（動作モードA、B、...、N）から動作モードを決定する際にシステム10の動作条件が利用される、サブ方法130Bを図示する。このような実施例では、伝送制御装置28は、ブロック131に示されるように、システム10の動作のために、システム10の動作状態を受信または導出し、動作モードA～Nのいずれを選択するかを決定することができる。いくつかの例では、ブロック131の動作は、ブロック110のサブブロック112に示されるように、受信機システム30によって提供される受信機ベースの情報に少なくとも部分的に基づいてもよい。本明細書で定義される「受信機ベース情報」または「受信機動作条件」は、無線受信機システム30および／またはその動作に関連する任意の情報を指す場合がある。このような受信機ベースの情報または受信機動作条件には、ワイヤレス受信機システム30に関連する他の情報のうち、負荷16に電力を供給または充電するための所望の電力レベル、負荷16の充電レベル、受信機システム30が受信可能な最大電力レベル、受信機システム30の動作周波数、システムソフトウェアまたはファームウェア情報、ソフトウェアまたはファームウェアの再充電のステータスなどが含まれ得るが、これらに限定されない。本明細書で定義されるシステム10の「動作条件」とは、無線送信システム20と無線受信システム30との間の、データおよび電力の一方または両方の、現在または将来の無線転送のあらゆる動作特性である。このような動作条件は、システム10に関連する他の動作条件のうち、アンテナ21、31間の結合、アンテナ21、31間の二次元または三次元変位、アンテナ21、31間のワイヤレス電力および／またはワイヤレスデータの転送のための動作周波数、ワイヤレス送信システム20とワイヤレス受信システム30との間の電力転送制約を含み得るが、これらに限定されない。
次に、図11に示されるように、サブ方法130Bは、ブロック133に示されるように、ブロック131の受信されたまたは導出された動作条件に少なくとも部分的に基づいて、複数の動作モードA～Nから動作モードを選択し続けることができる。
図12は、図9～図11の方法100と共に利用され得る複数の動作モードのうちの3つの例示的な動作モードA、B、およびCによって出力される同一のデータ信号を示す。図示されているように、動作モードA、B、およびCにおける同一のデータ信号のプロットの各信号は、4ビットの2進データ "1010 "のオン・オフ・キーおよび／または振幅シフト・キー送信を表している。しかし、動作モードA、B、Cのそれぞれは、異なる電力レベルと異なるデータ・レートを有する。図示されているように、時間スケール上、動作モードAは動作モードCよりも大きいデータ・レートを有し、動作モードBのデータ・レートは動作モードAのデータ・レートよりも小さいが、動作モードCのデータ・レートよりも大きい。図示されているように、各信号のピーク電圧「V」の関数として、動作モードCの電力レベルは動作モードAの電力レベルよりも大きく、動作モードBの電力レベルは動作モードCの電力レベルよりも小さいが、動作モードAの電力レベルよりも大きい。このように、動作モードAは「データ優先」動作モードであってもよく、動作モードCは「電力優先」動作モードであってもよく、動作モードBは電力またはデータのいずれかを優先してもよく、あるいは、無線電力と無線データに実質的に等しい優先順位を与える中央値動作モードであってもよい。
いくつかの例では、動作モードAの電力レベルは約0.5ワット（W）から約1.5Wの範囲から選択され、動作モードAのデータレートは約700Kbpsから約1000Kbpsの範囲から選択される。いくつかのそのような例では、動作モードCの電力レベルは約3.5W～約6.5Wの範囲から選択され、動作モードCのデータレートは約80Kbps～約120Kbpsの範囲から選択され得る。さらにいくつかの例では、動作モードBの電力レベルは約1.5Wから約3.5Wの範囲から選択され、動作モードBのデータレートは約120Kbpsから約700Kbpsの範囲から選択される。この段落の例示的な大きさは、使用例を説明するための例示的なものであり、限定することを意図していない。したがって、各値のそのような大きさは、動作モードAのデータレートが動作モードBのデータレートよりも大きく、動作モードCのデータレートよりも大きく、動作モードCの電力レベルが動作モードBの電力レベルよりも大きく、動作モードAの電力レベルよりも大きくなるように、議論された値よりも任意の大きさ高くても低くてもよい。
図13は、図9のブロック130を実施するための別の代替サブ方法130Cである。サブ方法130Cの動作は、選択された電力レベルが送信コントローラ28によって受信されるか、または送信コントローラ28によって導出されるブロック127から始まる。いくつかの例では、ブロック127の動作は、ブロック110のサブブロック112に示されるように、受信機システム30によって提供される受信機ベースの情報に少なくとも部分的に基づくことができる。本明細書で定義される「受信機ベース情報」または「受信機動作条件」は、無線受信機システム30および／またはその動作に関連する任意の情報を指す場合がある。このような受信機ベースの情報または受信機動作条件には、ワイヤレス受信機システム30に関連する他の情報のうち、負荷16に電力を供給または充電するための所望の電力レベル、負荷16の充電レベル、受信機システム30が受信可能な最大電力レベル、受信機システム30の動作周波数、システムソフトウェアまたはファームウェア情報、ソフトウェアまたはファームウェアの再充電のステータス、が含まれ得るが、これらに限定されない。本明細書で定義されるシステム10の「動作条件」とは、無線送信システム20と無線受信システム30との間の、データおよび電力の一方または両方の、現在または将来の無線転送のあらゆる動作特性である。このような動作条件は、システム10に関連する他の動作条件のうち、アンテナ21、31間の結合、アンテナ21、31間の二次元または三次元変位、アンテナ21、31間のワイヤレス電力および／またはワイヤレスデータの転送のための動作周波数、ワイヤレス送信システム20とワイヤレス受信システム30との間の電力転送制約を含み得るが、これらに限定されない。
追加的または代替的に、ブロック127における電力レベルの受信または導出は、ブロック114によって例示されるように、送電制御装置28への任意の外部入力に基づいてもよい。そのために、「外部」とは、送電制御器28に提供される、送電制御器および／またはそのメモリもしくはコンポーネントによって予め定義されていない任意の情報を指す。そのような外部情報は、無線送信システム20の他の要素（例えば、感知システム50、電力調整システム40からのフィードバック、他の構成要素のデータのうちのアンテナ21に関連するデータ）からのデータまたはフィードバック、無線送信システム20の関連ホストデバイスを介した入力などの外部データソースから無線送信システム20に入力される情報、および／または送信コントローラ28またはその任意のファームウェア内で事前定義されていない任意の他の情報を含み得るが、それらに限定されない。
選択された電力レベルを使用して、サブ方法130Cは、選択された電力レベルに基づいて動作モードの電力レベルを決定し続けることができ、選択された電力レベルは、ブロック129に例示されるように、送信コントローラ28によって既知の電力レベルの系列の対応するメンバーに対応する。次に、送信コントローラ28は、ブロック135に示されるように、利用可能なデータレートの逆相関する系列を参照し、電力レベルの系列の選択されたメンバーに対応する対応するデータレートを決定してもよい。次に、送信コントローラ28は、動作モードのデータレートを、選択された電力レベルの対応するデータレートとして定義することによって、動作モードのデータレートを定義または選択することができる。
代替のサブ方法130Dでは、図14に示されるように、選択されたデータレートは、送信コントローラ28によって受信されるか、または送信コントローラ28によって導出される。いくつかの例では、ブロック142の動作は、ブロック110のサブブロック112に示されるように、受信機システム30によって提供される受信機ベースの情報に少なくとも部分的に基づいてもよい。さらに、または代替的に、ブロック132におけるデータレートの受信または導出は、ブロック114によって例示されるように、送信コントローラ28への任意の外部入力に基づいてもよい。選択されたデータレートを使用して、サブ方法130Dは、選択されたデータレートに基づいて動作モードのデータレートを決定し続けることができ、選択されたデータレートは、ブロック144に例示されるように、送信コントローラ28によって既知の一連のデータレートの対応するメンバに対応する。次に、送信コントローラ28は、利用可能な電力レベルの逆相関する系列を参照し、ブロック136に示されるように、データレートの系列の選択されたメンバーに対応する対応する電力レベルを決定することができる。次に、送信コントローラ28は、動作モードの電力レベルを、選択された電力データレートの対応する電力レベルとして定義することによって、動作モードの電力レベルを定義または選択することができる。
一連の利用可能な電力レベルと相関する一連のデータレートとの間の逆関係は、送信コントローラ28に相関データを提供する任意の関係、プロット、導出、またはルックアップテーブル（LUT）として機能的な形態をとることができる。例えば、図15A、図15Bに示されるように、前述の逆関係は、説明の目的のために、グラフプロットによって最もよく理解され得るような、関数表現であってもよい。例えば、図15Aに示されるように、利用可能な電力レベルの系列および利用可能なデータレートの系列は、互いに関して、実質的に線形の逆関係を有することができる。あるいは、図15Bに示されるように、一連の利用可能な電力レベルと一連の利用可能なデータレートは、互いに関して、曲線的な、または非線形の逆の関係を有することができる。しかしながら、図15A、15Bのプロットは単に例示のためのものであり、数学的導出および／または実験結果からの導出に基づく任意の線形または曲線形状が、前記逆関係の表現に適している可能性があることに留意されたい。
図15Cは、一連の利用可能な電力レベルと一連の利用可能なデータレートの相関ペアに対するルックアップテーブル （LUT）の視覚的表現である。図示されているように、一連の利用可能な電力レベル（P0 、...、PN ）の各々は、一連の利用可能な電力レベルの前の連続するメンバーよりも大きい。利用可能な電力レベルの系列の各々は、利用可能なデータレベルの系列のメンバ（D0 、...、DN ）と相関しており、P0 は D0 と相関しており、P1 は D1 、...と相関しており、PN は DN と相関している。LUTのデータは、逆関係の数学的導出に基づいてもよく、および／またはLUTのデータは、実験結果からの導出または直接データに基づいてもよい。したがって、伝送制御装置28は、システム10の動作モードを決定する際に、LUTを参照することができる。
ここで図9に戻ると、方法はブロック140に続き、送信コントローラ140は、少なくとも、ブロック130で決定された動作モード、システム10の動作周波数、および送信システム20から受信システム30への転送に望まれる任意のデータに基づいて、駆動信号を生成および／または提供する。送信制御装置120は、送信システム20の内部条件および／または無線受信システム30によって提供される指示もしくは情報のいずれかに基づいて、動作モードに影響を及ぼし得る指示を継続的に監視するように構成され得るので、方法100は、ブロック140からブロック120へと継続的にループし得る。次に、増幅器42は、ブロック150に図示されるように、駆動信号を受信し、駆動信号に少なくとも部分的に基づいて送信アンテナ21を駆動する。
ここで図16に目を向け、少なくとも図1および図2を引き続き参照すると、ワイヤレス受信機システム30がさらに詳細に図示されている。ワイヤレス受信機システム30は、送信アンテナ21を介して、ワイヤレス送信システム20から近接場磁気結合を介して、少なくとも、電気エネルギー、電力、電磁エネルギー、および／または電気的に送信可能なデータを受信するように構成される。図9に示されるように、無線受信機システム30は、少なくとも、受信機アンテナ31と、受信機チューニング・フィルタリングシステム34と、電力調整システム32と、受信機制御システム36とを含む。受信機同調及びフィルタリングシステム34は、無線送信システム20の電気インピーダンスに実質的に一致するように構成され得る。いくつかの例では、受信機チューニングおよびフィルタリングシステム34は、受信機アンテナ31の電気インピーダンスを、送信アンテナ20の駆動周波数における発電機または負荷の特性インピーダンスに動的に調整し、実質的に整合させるように構成され得る。
図示されているように、電力調整システム32は整流器33と電圧調整器35を含む。いくつかの例では、整流器33は受信チューニング・フィルタリングシステム34と電気的に接続されている。整流器33は、受信した電気エネルギーを交流電気エネルギー信号から直流電気エネルギー信号に変更するように構成されている。いくつかの例では、整流器33は少なくとも1つのダイオードで構成される。整流器33の非限定的な構成例としては、センタータップ付き全波整流器およびフィルタ付き全波整流器を含む全波整流器、フィルタ付き半波整流器を含む半波整流器、フィルタ付きブリッジ整流器を含むブリッジ整流器、スプリットサプライ整流器、単相整流器、三相整流器、電圧ダブラー、同期電圧整流器、制御整流器、非制御整流器、および半制御整流器が挙げられるが、これらに限定されない。電子デバイスは電圧に敏感な場合があるため、クリッパー回路またはデバイスによって電子デバイスの追加的な保護が提供される場合がある。この点で、整流器33はクリッパー回路またはクリッパーデバイスをさらに含んでもよく、これは入力交流信号の正半分（上半分）、負半分（下半分）、または正負両方の半分を除去する回路またはデバイスである。言い換えれば、クリッパーとは、入力交流信号の正振幅、負振幅、または正負両振幅を制限する回路または装置である。
電圧レギュレータ35のいくつかの非限定的な例には、直列線形電圧レギュレータ、降圧コンバータ、低ドロップアウト（LDO）レギュレータ、シャント線形電圧レギュレータ、昇圧スイッチング電圧レギュレータ、降圧スイッチング電圧レギュレータ、インバータ電圧レギュレータ、ツェナー制御トランジスタ直列電圧レギュレータ、チャージポンプレギュレータ、およびエミッタフォロワ電圧レギュレータが含まれるが、これらに限定されない。電圧レギュレータ35は、入力電圧の振幅（ピーク値）の2倍、3倍、またはそれ以上の振幅（ピーク値）を有する出力電圧を供給する電子回路またはデバイスとしての昇圧器をさらに含むことができる。電圧調整器35は整流器33と電気的に接続されており、整流器33による交流への変換後に、無線受信された電気エネルギー信号の電気電圧の振幅を調整するように構成されている。いくつかの例では、電圧調整器35はLDO線形電圧調整器であってもよいが、他の電圧調整回路および／またはシステムが企図される。図示されるように、電圧レギュレータ35によって出力された直流電気エネルギー信号は、電子デバイス14の負荷16で受信される。いくつかの例では、直流電気エネルギ信号の一部は、受信機制御システム36およびその任意の構成要素に電力を供給するために利用されてもよいが、受信機制御システム36およびその任意の構成要素が、負荷16（例えば、負荷16が電池および／または他の電源である場合）および／または電子デバイス14の他の構成要素から電力を供給され、および／または信号を受信してもよいことは確かである。
受信機制御システム36は、受信機コントローラ38、通信システム39、およびメモリ37を含むことができるが、これらに限定されるものではない。受信機コントローラ38は、演算を実行し、制御アルゴリズムを実行し、データを記憶し、データを検索し、データを収集し、無線受信機システム30に関連する他のコンポーネントおよび／またはサブシステムを制御し、および／または他のコンポーネントおよび／またはサブシステムとの通信を提供するプロセッサを少なくとも含む任意の電子コントローラまたはコンピューティングシステムであってよい。受信機コントローラ38は、単一のコントローラであってもよいし、無線受信機システム30の様々な機能および／または特徴を制御するように配置された複数のコントローラを含んでもよい。受信機コントローラ38の機能は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアで実装されてもよく、無線受信機システム30の動作に関連する1つまたは複数のデータマップに依存してもよい。そのために、受信機コントローラ38は、メモリ37と動作可能に関連付けられることがある。メモリは、内部メモリ、外部メモリ、および／またはリモートメモリ（例えば、インターネットなどのネットワークを介して受信コントローラ38に動作可能に接続されたデータベースおよび／またはサーバであるが、これらに限定されない）のうちの1つまたは両方を含み得る。内部メモリおよび／または外部メモリは、プログラマブルリードオンリーメモリ（PROM）、消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ（EPROM、まれにEROMと表示されることもあるが）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ（EEPROM）を含むリードオンリーメモリ（ROM）、ランダムアクセスメモリ（RAM）、ダイナミックRAM（DRAM）を含むランダムアクセスメモリ（RAM）のうちの1つまたは複数を含み得るが、これらに限定されない、ダイナミックRAM（DRAM）、スタティックRAM（SRAM）、シンクロナスダイナミックRAM（SDRAM）、シングルデータレートシンクロナスダイナミックRAM（SDR SDRAM）、ダブルデータレートシンクロナスダイナミックRAM（DDR SDRAM、DDR2、DDR3、DDR4）、グラフィックスダブルデータレートシンクロナスダイナミックRAM（GDDR SDRAM、GDDR2、GDDR3、GDDR4、GDDR5）、フラッシュメモリ、ポータブルメモリなどを含む。このようなメモリ媒体は、非一過性のコンピュータ可読メモリ媒体の一例である。
さらに、受信機制御システム36の特定の要素が、受信機制御システム36のサブコンポーネントおよび／または回路（例えば、メモリ37、通信システム39、とりわけ他の想定される要素）として図示されているが、そのようなコンポーネントは、受信機コントローラ38の外部にあってもよい。いくつかの例では、受信機コントローラ38は、一般に、受信機コントローラ38および無線受信機システム30の一方または両方の機能要素を含むように構成された1つまたは複数の集積回路である、および／またはそれを含むことができる。本明細書で使用される場合、「集積回路」という用語は、一般に、回路素子のすべてまたは一部が分離不能に関連付けられ、電気的に相互接続されている回路であって、構造上および商業上、不可分であると見なされる回路を指す。このような集積回路には、薄膜トランジスタ、厚膜技術、および／またはハイブリッド集積回路が含まれるが、これらに限定されるものではない。
一部の例では、受信コントローラ38は、所定の動作周波数でデータを送受信するように構成された専用回路であってもよい。たとえば、受信コントローラ38は、NFCタグおよび／またはラベリング集積回路などのタグ付け集積回路または識別子集積回路であってもよいが、これらに限定されない。このようなNFCタグおよび／またはラベリング集積回路の例には、NXP Semiconductors N.V.によって製造される集積回路のNTAG（商標登録）ファミリが含まれる。しかしながら、通信システム39は、確かに、これらの例示的な構成要素に限定されず、いくつかの例では、通信システム39は、他の集積回路（例えば、受信コントローラ38と一体化された）で実装されてもよく、および／または、他の企図される通信システムおよび／または装置のうち、電子デバイス14および無線受信システム30の一方または両方の別のトランシーバであってもよく、または一方または両方と動作可能に関連付けられる。さらに、いくつかの例では、通信システム39の機能は、コントローラがアンテナ21、31間の誘導電界を修正してワイヤレス電力転送動作周波数の周波数帯域で通信するように、受信コントローラ38と統合されてもよい。
図17に目を向けると、この図は、物理的に、電気的に接続された（例えば、有線接続された）双方向データ通信コンポーネント（別称、トランシーバ）の概略的な機能プロットであり、例示的な通信が重ねられている。このような双方向有線データ通信コンポーネント間の通信は、シリアルおよび／またはユニバーサル非同期受信機-送信機（UART）ベースのプロトコルに準拠したデータ通信および／または接続を含むことができるが、これに限定されない；しかしながら、このような双方向有線データ通信、および／またはその任意のシミュレーションは、確かに、UARTベースのプロトコルのデータ通信および／または接続に限定されない。
UART は、UART トランシーバー間の有線（人体に触れる物理的な電気的）接続を介してシリアル・データ通信を利用する有線シリアル接続を提供する。UART トランシーバーは、非同期、つまり同期クロックなしで、有線接続を介してデータを送信する。送信するUARTトランシーバー（例えば、図示のように第1のUARTトランシーバー41）は送信するデータをパケット化し、データパケットにスタートビットとストップビットを付加し、それぞれ受信するUARTトランシーバー（例えば、第2のUARTトランシーバー44）のデータパケットの開始と終了を定義する。順次、開始ビットを検出すると、受信UARTトランシーバ44は、合意されたボーレートのような共通の周波数で受信ビットを読み取る。この合意されたボーレートは、同期クロック信号がない場合にUART通信を成功させるものである。
図示された実施例では、第1のUARTトランシーバ41は、UART通信を介して、第2のUARTトランシーバ44にマルチビットデータシーケンス（図11のデータ図に示されるような）を送信してもよく、同様に、第2のUARTトランシーバ44は、第1のUARTトランシーバ41にマルチビットデータ要素を送信してもよい。例えば、マルチビットデータ要素を表すUARTエンコード信号は、第1のUARTトランシーバ41と第2のUARTトランシーバ44との間の2線式接続45を介して送信されてもよい。図示の例に示すように、2線式接続45の第1のワイヤ46は一方向の通信に使用され、2線式接続45の第2のワイヤ47は他方向の通信に使用される。
図18は、図10に示すような標準的な有線UART接続を介したマルチビットデータ要素のパケット化通信を示すタイミング図である。図示の例では、第1のUARTトランシーバ41から第2のUARTトランシーバ44への送信のための第1のマルチビットデータ要素は、第1の4ビット数B B B0123 である。 B見てわかるように、この番号は、UART接続を介した送信およびその後の受信のために、単一のビットストリームとして直列化される。一番上のデータストリーム1011は、第1のUARTトランシーバ41から出力されるシリアルデータストリームの例を示し、第2のデータストリーム1013は、トランシーバ44でUART接続を介して受信されるデータストリーム1011を示す。同様に、データ・ストリーム1015および1017は、第2のUARTトランシーバ44による第2の4ビット数B B B4567 Bの送信と、第1のUARTトランシーバ41によるそのデータの受信を表す。
有線2線同時双方向通信は、2つのデバイス間の通信の通常の手段であるが、UARTおよび／または他のデータ伝送プロトコルに準拠するシリアル有線通信に限定されないが、そのような有線双方向通信を介して今日達成されるデータ伝送をシミュレートおよび／または実質的に複製しながら、そのような有線接続の必要性を排除することが所望される。そのために、図19～23は、ワイヤレス電力転送システム10を介してワイヤレスでそのようなシリアル双方向通信を実施するために利用されるシステム、方法、および／またはプロトコル構成要素を示す。
図16に目を向けると、この図は、本開示に従って、時間の関数として、ワイヤレス接続を介したデータおよび関連する通信のワイヤレス交換に関連する、垂直方向に登録された信号タイミング図のセットを示す。例えば、本明細書におけるワイヤレス接続は、上述したワイヤレス送信システム20およびワイヤレス受信システム30のそれぞれの送信アンテナ21および受信アンテナ31の磁気結合であってもよい。この状況では、無線送信システム20と無線受信システム30との間でデータの無線交換が行われる。ワイヤレス接続を介して転送されるデータは、送信コントローラ28および受信コントローラ38の一方または両方によって生成、符号化、および／または他の方法で提供され得ることに留意されたい。そのようなデータは、電気エネルギーのワイヤレス伝送に関連するデータ、ワイヤレス送信システム20またはワイヤレス受信システム30の一方に関連するホストデバイスに関連するデータ、またはそれらの組み合わせなど、任意のデータであってよいが、これらに限定されない。図12には、進行中の図面とともに、ワイヤレス送信システム20からワイヤレス受信システム30へのデータの転送として図示されているが、前述のように、システム20、30間の模擬シリアル通信は、両方のシステム20、30が送信、受信、符号化、復号化、他の双方向通信機能、またはそれらの組み合わせが可能であるように、双方向（すなわち、双方向）であってもよい。
発信データ信号1201は、無線送信システム20への例示的なUART入力であり、例えば、無線送信システム20および／または送信コントローラ28へのUARTデータ入力として、および／または無線受信システム30および／または受信コントローラ38へのUARTデータ入力としてである。図には、無線送信システム20／送信コントローラ28で発信され、送信されるデータが示されているが、送信コントローラ28および／または受信コントローラ38は、アンテナ21、31間の誘導電界を変調して、無線電力伝送動作周波数の周波数帯域で通信することにより、電力信号内でデータを通信してもよい。
図19の無線シリアルデータ信号1203は、カプセル化された送信として発信データ信号1201のデータを伝達する結果データストリームを示す。図19に示される確認応答信号1205は、受信コントローラ38による、ワイヤレスシリアルデータ信号1203の受信の確認応答または非確認応答時に、受信コントローラ38によって、近接場磁気接続を介して通信される、送信カプセル化確認応答（ACK）または非確認応答（NACK）信号を表す。
図19の各信号の具体的な内容に目を向けると、発信データ信号1201は、バイトTx0 ...Txn-1 、Txn で構成されるnバイトのデータエレメント1207を含む。無線シリアルデータ信号1203において、データストリームは、本実施例で使用される特定の伝送プロトコルに従って、コマンドヘッダ1209およびチェックサム1211を含むことができる。"n "は、本明細書で定義される、データ要素のための任意のバイト数を示す。例えば、コマンドヘッダ1209は、制御バイト（「CB」）、書込みコマンド（「Wr CMD」）および長さコード（「Length」）を含み得る。制御バイトは、例えば、ブロックのデータ伝送を制御するために必要な情報を含む。Writeコマンドは、カプセル化されたデータが受信側で書き込まれることを指定する情報を含むことができる。Lengthコードは、nバイトのデータ要素1207の長さを示す情報を含んでよい。チェックサム1211は、エラーを検出する目的で使用されるデータムであってよく、チェックサムアルゴリズムによって決定されるか、またはチェックサムアルゴリズムから生成されてよい。受信機からのACK信号1213も同様に、CB1215とチェックサム1217との間にカプセル化される。
図20は、本開示による受信タイミング機能および送信タイミング機能を示すタイミング図である。例えば、受信機タイミング機能は、受信機コントローラ38におけるデータ送信／受信のタイミングであってもよく、送信機タイミング機能は、送信コントローラ28におけるデータ送信／受信のタイミングであってもよい。この例では、受信機および送信機のタイミングは、送信アンテナ21と受信アンテナ31との間のワイヤレス電力信号の帯域内データ通信として、データ送信のために特定の時間スロットが利用可能であるスロット付きプロトコルを利用する。このようなタイミングおよび／またはプロトコルを利用することにより、送信コントローラ28および受信コントローラ38の両方がアンテナ21、31間の磁界の振幅（電圧／電流）を変化させることができるため、送信コントローラ28と受信コントローラ38との間で実質的に同時のデータ転送を提供することができる。"実質的に同時のデータ転送 "とは、実際には同時でなくてもよいが、通信が実際の同時のデータ転送に匹敵するユーザ体験を提供するような速度で、かつデータのアクティブな送信機（例えば、無線送信システム20または無線受信システム30）の規則的な切り替えで実行されるデータ転送を指す。
図示の実施形態では、最初の行1301は、送信コントローラ28へのバイトB0 、B1 、B2 、B3 の受信ストリームを示す。 送信コントローラ28が、タイムスロットでデータを送信するように構成されている場合、受信バイトはわずかに遅延され、利用可能になると順次スロットに配置される。 言い換えると、あるタイムスロット中に到着した（または、そのタイムスロット中に到着した部分がある）データは、送信のために後続のタイムスロットに配置される。 これは、無線リンク、例えば、無線電力及びデータ接続を介して送信されるデータを示す第2の線1303に示されている。分かるように、各バイトのアナログは、データが、例えば、無線伝送システム20に関連するデータソースから、伝送コントローラ28に到着した後、後続のスロットで送信される。さらに、第3のライン1305は、受信コントローラ38へのバイトB5 、B6 、B7 、B8 の受信ストリームを示す。 受信コントローラ38がタイムスロットでデータを送信するように構成されている場合、受信バイトはわずかに遅延され、利用可能になると順次スロットに配置される。 言い換えると、あるタイムスロット中に到着する（または、そのタイムスロット中に到着する部分がある）データは、送信のために後続のタイムスロットに配置される。 これは、無線リンク、例えば、無線電力およびデータリンクを介して送信されるデータを示す第4の線1307に示されている。分かるように、各バイトのアナログは、データが、例えば、ワイヤレス受信機システム30に関連するデータソースから受信機コントローラ38に到着した後、後続のスロットで送信される。
バッファード・システムでは、通信は、後続の処理要素が通信の準備ができるまで、1つ以上のバッファに保持することができる。そのため、一方が大量のデータを渡そうとしているが、他方にはデータを送る必要がない場合、誘導接続によって作られた仮想の「ワイヤ」を介して「一方通行」で送ることができるため、通信を高速化することができる。したがって、このような電磁波通信は、文字通り2本のワイヤを利用した「双方向」通信ではないが、送信機と受信機の間の単一の誘導接続を介して、仮想的な双方向UART通信が実行可能である。
そのために、図21に示されるように、双方向通信は、無線送信システム20および無線受信システム30のそれぞれが、アンテナ21、31の間に発せられる電力信号／磁界にデータを符号化する期間をウィンドウ化することによって達成され得る。図21Aは、タイミング図を示しており、システム20、30それぞれにおけるデータ320、330は、それぞれの送信通信ウィンドウ321および受信通信ウィンドウ331の間に、送信のために準備され、続いて信号に符号化される。図示されるように、システム20、30および／またはコントローラ28、38は、データ320、330を格納し、送信し、アンテナ21、31の間で発せられる結果の信号に符号化するように構成されてもよい。このようなコントローラ28、38は、所定の既知の（コントローラ28、38の両方による）期間（T）内に、ウィンドウ321、331内に前記データ320、330をエンコードするように構成されてもよい。このように、図21の時間スケールには、垂直点線で示されるように、その時間の反復期間がラベル付けされている。さらに、ウィンドウ321、331は、信号の全期間Tを消費するように図示されているが、ウィンドウ321、331は、必ずしも全期間Tを消費する必要はなく、期間Tのほんの一部であるが、期間Tの間隔で反復して開始するように構成されてもよい。
送信コントローラ28および受信コントローラ38の各々は、データ320A～N、330A～Nのストリームを、順次、それぞれのウィンドウ321、331内で、それぞれ、他方のコントローラ28、38に送信するように構成され得る。期間Tおよび／またはウィンドウ321、331は、使用されるデータ通信動作に適した任意の時間長であってよい。しかしながら、送信側（コントローラ28、38）の切り替えがシステムのユーザによって知覚されないように、短い期間およびウィンドウを有することが有益であり得る。従って、短いウィンドウ及び期間で高いデータレートを達成するために、電力信号は高い動作周波数（例えば、約1MHz～約20MHzの範囲）であってもよい。そのため、利用されるデータレートは、最大で毎秒約1メガビット（Mbps）を超えることがあり、その結果、小さな期間とウィンドウが達成可能である。
さらに、図21Aのウィンドウは比較的等しいものとして図示されているが、そのようなウィンドウサイズは等しくない場合がある。例えば、図21Bに図示されるように、ウィンドウ321、331の長さは、例えば、必要とされる所望のデータ操作に基づいて動的に変更され得る。したがって、各スロット内のウィンドウ321、331の長さは、動作条件に基づいて、互いに対して、長くなったり、短くなったりすることがある。例えば、ウィンドウ321B、331Bに示されるように、送信通信ウィンドウ321Bは、受信通信ウィンドウ331Bよりもかなり大きくてもよい。このような構成は、送信システム20が大量のデータ（例えば、他のソフトウェアおよび／またはファームウェアのうち、ファームウェアの更新、電子デバイス14用の新しいソフトウェア）を送信することを望む一方で、受信システム30が通常のワイヤレス電力関連情報を送信するだけでよい場合に有利であり得る。
逆に、ウィンドウ321C、331Cによって図示されているようないくつかの例では、受信システム30は送信システム20よりもはるかに多くのデータを送信する必要がある場合があり、したがって、ウィンドウ321C、331Cは、送信通信ウィンドウに対して、受信通信ウィンドウ331Cがより大きくなるように動的に変更される。このような構成は、受信システムが送信システム20および／またはそれに関連するデバイスに大量のデータを送信したい場合に有利である。このシナリオが存在し得る例示的な状況には、ワイヤレス受信システム30からワイヤレス送信システム20に関連付けられたデバイスへのデバイスデータのダウンロードが含まれるが、これらに限定されない。
ウインドウ321D、331Dによって例示される例では、送信通信ウインドウ321Dは、受信通信ウインドウ331Dよりも非常に大きく、受信通信ウインドウ331Dが、事実上、存在しないようなものであってもよい。したがって、これは、送信システム20を仮想的な一方向データ転送に置くことができ、送信システム20に送り返される唯一のデータは、単純なACK信号1213と、いくつかの例では、CB1215および／またはチェックサム1217などの関連データである。このような構成は、送信システム20がデータを送信しており、受信システム30が負荷16を充電するために大きな電力を受信する必要がない場合（例えば、負荷16が全負荷状態または完全充電状態にあり、したがって、受信システム30が多くの電力関連データを送信する必要がない場合）に有利であり得る。
いくつかの例では、図示されるように、いくつかのデータ320、330は、確認応答データ342、343によって先行されてもよく、この確認応答データ342、343は、少なくともACK信号1213を含むが、これに限定されず、いくつかの例では、CB1215および／またはチェックサム1217をさらに含んでもよく、これらのそれぞれは、上記でさらに詳細に説明される。確認応答データ342、343は、データ320A～N、330A～Nのストリームの以前に送信されたメンバーの後続のウィンドウ内での、データ320A～N、330A～Nのストリームの以前に送信されたメンバーの受信の確認応答と関連付けられ得る。例えば、第1の送信通信ウィンドウ321において、第1のデータ320Aが符号化され、第1の期間［t＝0：T］の間に送信されると考える。次に、第2の期間［t＝T：2T］の間に、第2の受信通信ウィンドウ331内で、受信機コントローラ38によって、受信確認データ343Aが符号化されて送信される。
したがって、データ320、330、342、343を順次、アンテナ21、31の電力信号の時間的な交互のウィンドウ内で符号化することにより、データの交互の通過をほとんど目立たなくすることができ、したがって、ユーザ体験が交互の送信者として登録されないので、通信は実質的に同時に双方向である。
図22は、ワイヤレス送電システム20およびワイヤレス受電システム30のそれぞれの送電コントローラ28および受電コントローラ38を含む、ワイヤレス電力伝送システム10の1つまたは複数の構成要素の概略図110である。図110は、仮想双方向通信を容易にするためにデータをバッファリングすることができるシステム10の構成を示す。送信コントローラ28は、ワイヤレス送信システム20に関連する第1のデータソース／受信者1433Aからデータを受信することができるが、送信コントローラ28のためのデータのソースが、送信コントローラ28および／またはワイヤレス送信システム20の任意のデータ収集／提供要素、それ自体であることは確かに企図される。データソース／受信者1433Aは、ワイヤレス伝送システム20をホストする、または他の方法で利用するホストデバイス11と動作可能に関連付けられる場合がある。データソース／受信者1433Aによって提供されたデータは、送信コントローラ28によって処理され、送信アンテナ21から受信アンテナ31に送信され、受信コントローラ38によって処理され、最終的に、第2のデータソース／受信者1433Bによって受信され得る。
第2のデータソース／受信者1433Bは、ワイヤレス受信機システム30をホストするか、または他の方法で利用する電子デバイス14に関連付けられることがある。受信機コントローラ38は、ワイヤレス受信機システム30に関連付けられた第1のデータソース／受信者1433Bからデータを受信することができるが、受信機コントローラ38のためのデータのソースは、受信機コントローラ38および／またはワイヤレス受信機システム30自体の任意のデータ収集／提供要素であることが確実に企図される。データソース／受信者1433Bは、ワイヤレス受信機システム30をホストする、または他の方法で利用する電子デバイス14に動作可能に関連付けられることがある。データソース／受信者1433Bによって提供されるデータは、受信コントローラ38によって処理され、送信アンテナ21と受信アンテナ31との間の接続によって生成されるフィールドを介して送信され、送信コントローラ28によって処理され、最終的に、第2のデータソース／受信者1433Aによって受信され得る。第2のデータソース／受信者1433Aは、無線伝送システム20をホストするか、または他の方法で利用するホスト装置11に関連付けられることがある。
図示のように、図示の実施例は、各々が送信コントローラ28または受信コントローラ38のうちの1つに関連付けられた一連のバッファ1405、1407、1409、1411、1423、1425、1427、1429を含む。バッファ1405、1407、1409、1411、1423、1425、1427、1429は、特に、ワイヤレス送信システム20とワイヤレス受信システム30との間の通信が、図10のUARTトランシーバのような、2線式の、物理的な、シリアル化されたデータ通信システムに通常関連付けられるタイプのデータを含む場合に、送信および受信のためのデータを適切に順序付けるために使用され得る。一実施形態では、ワイヤレス電力伝送システム内の1つまたは複数のバッファ1405、1407、1409、1411、1423、1425、1427、1429の出力は、送信のためにバッファリングされたデータをトリガするようにクロックされ、つまり、コントローラ28、38は、バッファリングされたデータを、規則的な、繰り返しの、クロックされたタイミングで出力するように構成され得る。
図示の例では、送信コントローラ28は、発信通信をバッファリングするための2つの発信バッファ1405、1407と、着信通信をバッファリングするための2つの着信バッファ1409、1411とを含む。同様に、受信コントローラ28は、着信通信をバッファリングするための2つの着信バッファ1429、1427と、発信通信をバッファリングするための2つの発信バッファ1423、1425とを含む。
一実施形態では、これらの2つのバッファセットの目的は、満杯になったときにチェーン内の第1のバッファを第2のバッファにミラーリングすることによってオーバーフローを管理し、今クリアされた第1のバッファに後続のデータを蓄積することを可能にすることである。 したがって、例えば、データソース1433Aからバッファ1405に入るデータは、バッファ1405が満杯になるか、ある所定のレベルの容量に達するまで蓄積される。 その時点で、バッファ1405がデータソース1433Aから来るデータを再び蓄積できるように、蓄積されたデータはバッファ1407に転送される。同様に、例えば、データソース1433Bからバッファ1423に入るデータは、バッファ1423が満杯になるか、ある所定のレベルの容量に達するまで蓄積される。 その時点で、バッファ1423がデータソース1433Bから来るデータを再び蓄積できるように、蓄積されたデータはバッファ1425に転送される。この図では、一例として、2つのバッファセットが使用されているが、単一のバッファが使用されてもよく、あるいは、代替的に、3つのバッファまたはより大きなバッファセットが使用されてもよいことが理解されよう。 同様に、図示された2つのバッファセットを使用する態様は、すべての実施形態において必要ではなく、他の蓄積スキームが代わりに使用されてもよい。
図23は、図14に示すような構成における、初期データ入力（線1501、1513）、バッファリング（線1501、1503、1513、1515）、および無線送信（線1505、1507、1517、1519）、ならびに受信（線1509、1521）、バッファリング（線1509、1511、1521、1523）、およびデータ出力（線1511、1523）を示すタイミング図である。各データ転送の最初の3行（行1501、1503、1505、1511、1513、1515）は、無線接続を介してUARTデータなどの非同期受信データを送信するための一連のデータ転送を示す。各データ転送の最後の3行（1507、1509、1511、1519、1521、1523）は、無線伝送における埋め込みデータの受信と処理を示す。
分かるように、最初の2つのライン1501、1503のデータストリームは、送信コントローラ28で受信され、バッファリングされた受信データを表す。バッファリングされたデータは、次に、例えば、伝送帯域幅の非常に小さい部分をカバーすることができる、ライン1505の所定の無線データスロット1513n内で送信される。ワイヤレスデータスロット1513nは、コントローラ28、38内のデータ受信／内部転送のタイミングには関係しないが、データの送信に利用されるアンテナ21、31間の誘導電界の変調のタイミングをとるために利用され得ることに留意されたい。
図23の非限定的な例では、行1501は、第1の送出バッファ1405（Buff0 ）に順次入力される送信システム20からの一連のデータパケット（TX0 ...TXn ）を示す。そして、送信アンテナ21を介した送信に先立ち、一連のデータパケット（TX0 ...TXn ）は、行1503に示されるように、第2の送出バッファ1407（Buff1 ）に入力される。次に、送信コントローラ21は、一連のデータパケット（TX0 ...TXn ）を送信アンテナ21用の駆動信号に順次符号化し（ライン1505）、この駆動信号は、無線受信システム30において、アンテナアンテナ21，31間の磁界で受信および／または検出される（ライン1507）。
上述したように、最後の3行1507、1509、1511は、ワイヤレス伝送における埋め込みデータの受信および処理を示し、特に、データのワイヤレス受信（1507）、受信データのバッファリング（1509、1511）、およびバッファリングされたデータの出力（1511）を示す。ここでも、無線電力伝送システム内の1つまたは複数のバッファの出力は、伝送のためにバッファリングされたデータをトリガするためにクロックされ得る。
図23の非限定的な例では、線1507は、送信システム20から発信され（TX0 ...TXn ）、受信アンテナ31で受信された一連のデータパケット（TX0 ...TXn ）が受信コントローラ38の第1の入力バッファ1427（Buff3 ）に順次入力され、アンテナ21，31間の磁界の検出によって受信コントローラ38が一連のデータパケット（TX ...TX ）を順次復号化する際に、一連のデータパケット（TX ...TX ）が第2の入力バッファ1429（Buff ）に入力されることを示している。次に、データ受信者1433Bへのデータの出力に先立って、一連のデータパケット（TX0 ...TXn ）は、行1511に示されるように、第1の入力バッファ（Buff3 ）から第2の入力バッファ1429（Buff4 ）に入力される。
図20の非限定的な例では、ライン1501は、第1の送出バッファ1423（Buff0 ）に順次入力される一連のデータパケット（RX0 ...RXn ）を示す。次に、受信アンテナ31と送信アンテナ21との間の電界を変更して送信する前に、行1503に示されるように、一連のデータパケット（RX0 ...RXn ）が第2の送出バッファ1425（Buff1 ）に入力される。次に、受信コントローラ38は、一連のデータパケット（RX0 ...RXn ）を、アンテナ21，31間の無線電力伝送の帯域内に順次符号化し（ライン1505）、その信号は、無線伝送システム20において、アンテナアンテナ21，31間の磁界内で受信および／または検出される（ライン1507）。
上述したように、線1507、1509、1511は、ワイヤレス伝送における埋め込みデータの受信および処理を示し、特に、データのワイヤレス受信（1507）、受信データのバッファリング（1509、1511）、およびバッファリングされたデータの出力（1511）を示す。ここでも、無線電力伝送システム内の1つまたは複数のバッファの出力は、伝送のためにバッファリングされたデータをトリガするためにクロックされ得る。
分かるように、ライン1513、1515のデータストリームは、受信コントローラ38で受信されバッファリングされた受信データを表す。バッファリングされたデータは、次に、例えば、伝送帯域幅の非常に小さい部分をカバーすることができる、ライン1517内の所定のワイヤレスデータスロット1513n内で送信される。ワイヤレスデータスロット1513nは、コントローラ28、38内のデータ受信／内部転送のタイミングには関係しないが、データの送信に利用されるアンテナ21、31間の誘導電界の変調のタイミングをとるために利用され得ることに留意されたい。
図23の非限定的な例では、ライン1513は、受信システム30で発信され、第3の発信バッファ1423（Buff5 ）に順次入力される一連のデータパケット（RX0 ...RXn ）を示す。次に、受信アンテナ31と送信アンテナ21との間の電界を変化させて送信する前に、一連のデータパケット（RX0 ...RXn ）は、行1515に示されるように、第4の送出バッファ1425（Buff6 ）に入力される。次に、受信コントローラ38は、一連のデータパケット（RX0 ...RXn ）をアンテナ21，31間の無線電力転送の帯域で順次符号化し（ライン1517）、その信号は、無線伝送システム20において、アンテナアンテナ21，31間の磁界で受信および／または検出される（ライン1519）。
上述したように、3つの線1519、1521、1523は、ワイヤレス伝送における埋め込みデータの受信および処理を示し、特に、データのワイヤレス受信（1519）、受信データのバッファリング（1521、1523）、およびバッファリングされたデータの出力（1523）を示す。この場合も、ワイヤレス電力伝送システム内の1つまたは複数のバッファの出力は、送信のためにバッファリングされたデータをトリガするためにクロックされてもよい。
図23の非限定的な例において、ライン1519は、一連のデータパケット（RX0 ...RXn ）が送信制御装置28の第3の入力バッファ1409（Buff7 ）に順次入力され、アンテナ21，31間の磁界の送信制御装置28検出による一連のデータパケット（RX0 ...RXn ）の順次復号時に、一連のデータパケット（RX ...RX ）が送信制御装置28の第4の入力バッファ1411（Buff ）に入力されることを示している。次に、データ受信者1433Aへのデータの出力に先立って、一連のデータパケット（RX0 ...RXn ）は、行1523に示されるように、第3の入力バッファ（Buff7 ）から第4の入力バッファ1411（Buff8 ）に入力される。
図22に最もよく示されているように、バッファと、アンテナ21、31間の接続を介して送信されるワイヤレス電力信号にデータをエンコードする送信コントローラ28および受信コントローラ38の両方の能力とを利用することによって、ハードウェアおよびソフトウェアのそのような組み合わせは、図14において点線の矢印で描かれている2線式接続（図10、11）をシミュレートすることができる。したがって、本明細書で開示されるシステムおよび方法は、無線送信システム20と無線受信システム30との間、および／またはそのホストデバイス間のデータ転送のための、「仮想有線」シリアルおよび／または「仮想有線」UARTデータ通信システム、方法、またはプロトコルを提供するために実装され得る。本明細書で定義される「仮想有線」は、有線接続の機能をシミュレートし、前記有線接続の代わりに利用され得る、2つのデバイス間の無線データ接続を指す。
図17および図18を参照して説明したようなUARTのような有線シリアルデータ伝送システムとは対照的に、本明細書で開示するシステムおよび方法は、通信デバイス間の有線接続の必要性を排除する一方で、UARTのような既知のデータプロトコルを利用するレガシーシステムによって解釈可能なデータ通信を可能にする。さらに、いくつかの例では、このようなレガシー互換システムにより、製造業者は、データ・プロトコルを完全に再プログラムする必要なく、および／またはデバイス間の相互運用性を妨げることなく、デバイス間に無線データおよび／または電力接続を迅速に導入することができる。
さらに、あるいは代替的に、このようなデータ通信のためのシステムおよび方法は、ワイヤレス電力とワイヤレスデータを組み合わせたシステムの一部として利用される場合、帯域内通信のためのレガシーシステムおよび方法と比較して、誘導ワイヤレス電力接続を介してはるかに高速なレガシーデータ通信を提供することができる。
図24は、本明細書に開示されるシステム、方法、および／または装置のいずれかと共に使用され得る送信アンテナ21および受信アンテナ31のうちの1つまたは複数の例示的な非限定的な実施形態を示す。図示された実施形態では、アンテナ21、31は、平坦なスパイラルコイル構成である。非限定的な例は、米国特許第Peraltaらに対する第9，941，743号、第9，960，628号、第9，941，743号全て、Singhらに対する第9，948，129号、第10，063，100号、Luzinskiに対する第9，941590号、Rajagopalanらに対する第9，960，629号、及び米国特許App．Peraltaらに対する2017/0040107号、2017/0040105号、2017/0040688号；これらはすべて、本出願の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に完全に組み込まれる。
さらに、アンテナ21、31は、少なくとも1つの絶縁体が複数の導体の間に配置される多層-多ターン（MLMT）構造を有するように構成されてもよい。ワイヤレス送信システム（単数または複数）20および／またはワイヤレス受信システム（単数または複数）30内に組み込まれ得るMLMT構造を有するアンテナの非限定的な例は、U.S. Pat.号に記載されている。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からSingh et al.,本出願の譲受人に譲渡されたこれら全ての出願は、本明細書に完全に組み込まれる。これらは単に例示的なアンテナ例であるが、アンテナ21、31は、前述の高出力、高周波無線電力伝送が可能な任意のアンテナであってもよいことが企図されている。
次に図面を参照し、図25および図26を具体的に参照すると、電子デバイスを提供するための方法200のフローチャートが図25に示され、方法200の一部を実行するためのシステム210が図26に示されている。本方法はブロック202から開始され、ここで電子装置14、それ自体が製造される。当該電子デバイス14の製造は、当該電子デバイス14を、図1～図24に関して上記でより詳細に説明した内部または外部の無線受信機システム30と設置、統合、または他の方法で接続することを含み得る。電子デバイス14の製造は、当該技術分野で公知の特定のデバイスを製造する任意の公知の方法またはステップであってよい。電子デバイス202の製造は、世界中の任意の場所における工場、施設、研究室、および／または製造のための任意の他の既知の場所であってよい製造場所で行われてよい。
電子装置14は、電子的に送信可能なデータを受信できる任意の装置であってよい。例えば、デバイスは、ハンドヘルドコンピューティングデバイス、モバイルデバイス、ポータブル電化製品、集積回路、識別可能なタグ、台所用ユーティリティデバイス、電子ツール、電気自動車、ゲーム機、ロボットデバイス、ウェアラブル電子デバイス（例えば、電子時計、電子改造メガネ、AR（仮想現実）メガネ、VR（仮想現実）メガネなど）、携帯型スキャン装置、携帯型識別装置、スポーツ用品、組み込みセンサー、IoT（モノのインターネット）センサー、IoT対応衣類、IoT対応娯楽機器、産業機器、医療機器、医療装置、タブレット型コンピューティング装置、携帯型制御装置、電子機器用リモートコントローラー、ゲームコントローラーなど。
デバイスが製造された後、電子デバイス14は、ブロック204に示されるように、包装材料210に包装されることができる。包装材料210は、箱、袋、成形プラスチック、成形段ボールまたは他の紙製品、デバイスレセプタクル、レセプタクル内の支持構造など、当技術分野で公知の包装材料であってよいが、これらに限定されない。電子デバイス14の包装は、包装場所で行うことができる。パッケージング場所は、製造場所と同じか、製造場所に近接していてもよく、あるいは、パッケージング場所は、外国にある場所や製造場所から遠く離れた場所にある場所など、製造場所とは独立した場所であってもよい。
いくつかの例では、パッケージ化された電子デバイス14は、その後、ブロック206に図示されるように、データ送信場所に輸送されることがある。しかしながら、ブロック206は任意であり、データ送信場所は、製造場所および包装場所の一方または両方に関して、共通の場所または近接した場所であってもよい。
ブロック208は、図1～24に関して上述したように、データ送信機220に関連する無線伝送システム20を利用することによって、パッケージ210を介して、電子デバイス14にデータを伝送するステップである。データ送信機220は、パッケージ210を介して、ソフトウェアまたはファームウェアを電子デバイス14に提供できる任意のコンピューティングデバイスであってよい。電子デバイス14は、データ送信機220のワイヤレス送信システムによって送信されるワイヤレスデータ信号として、ソフトウェア／ファームウェアを、電子デバイス14の、または電子デバイス14に関連するワイヤレス受信機システム30に受信する。システム10、ワイヤレス送信システム20、およびワイヤレス受信システム30のさらなる説明を以下に提供する。
システム20、30を利用してソフトウェア／ファームウェアを包装210を通して無線伝送することにより、本明細書で開示するシステムおよび方法は、様々な製造および／または物流の利点のために利用することができる。例えば、製品が中央の場所で製造されパッケージングされる場合、製品はその後複数の地域に送ることができ、複数の地域は複数の、それぞれの、ソフトウェア／ファームウェアの経験を必要とする。このような例では、スルーパッケージデータ転送を利用することで、現地の流通業者において、販売地域または販売国向けに製品を更新することができ、その結果、製造／包装された製品を地域ごとに整理する必要がないため、出荷元の施設では物流が簡素化される。
さらに、または代替的に、前述のシステムおよび方法を利用することは、電子機器14のエンドユーザのユーザエクスペリエンスを向上させる上で有用である。多くの場合、電子機器は、古いソフトウェアまたはファームウェアと共にエンドユーザに提供され、ユーザは、使用前または最適な使用前に、更新のためにデバイスをネットワークに接続する必要がある。あるいは、本明細書で開示されるシステムおよび方法を利用することにより、電子機器14のソフトウェア／ファームウェアは、電子機器14のサプライチェーンにおける他の既知の流通地点のうち、発信元施設、地域の倉庫または保管施設、電子機器14を販売する地域の店舗の1つ以上において、パッケージ内データ転送を介して、最新の状態に保つことができる。
本明細書に開示されるデータ伝送システムのいずれに関しても、ワイヤレス電力送信器およびワイヤレス電力受信器のいずれか一方または両方が、帯域内レガシーデータをワイヤレスで送信することができることを理解されたい。さらに、本明細書に開示されるシステム、方法、および装置は、様々な動作条件および環境条件を満たすように、効率的で安定した信頼性の高い方法で動作するように設計される。本明細書で開示されるシステム、方法、および／または装置は、データおよび／または電気エネルギーが効率的かつ最小限の損失で伝送されるように、広範囲の熱的および機械的ストレス環境で動作するように設計される。加えて、システム10は、スケーラビリティを可能にする製造技術を使用して、開発者および採用者に従順なコストで、小さなフォームファクタで設計され得る。さらに、本明細書で開示するシステム、方法、および装置は、広範囲のアプリケーションの要件を満たすために、広範囲の周波数で動作するように設計することができる。
実施形態では、アンテナ性能を向上させるために、アンテナ構造内にフェライトシールドを組み込むことができる。フェライトシールド材料の選択は、複素透磁率（μ＝μ′-j＊μ″）が周波数に依存するため、動作周波数に依存する場合がある。材料は、ポリマー、焼結フレキシブルフェライトシート、リジッドシールド、またはハイブリッドシールドとすることができ、ハイブリッドシールドはリジッド部分とフレキシブル部分から構成される。さらに、磁気シールドは様々な材料組成で構成することができる。材料の例としては、マンガン-亜鉛、ニッケル-亜鉛、銅-亜鉛、マグネシウム-亜鉛、およびそれらの組み合わせなどのフェライト材料を構成する亜鉛が挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書で使用する場合、「および」または「または」という用語で項目のいずれかを区切り、一連の項目に先行する「少なくとも1つの」という語句は、リストの各メンバー（すなわち、各項目）ではなく、リスト全体を修飾する。の少なくとも1つ」という語句は、リストされた各項目の少なくとも1つを選択することを要求するものではなく、むしろ、この語句は、項目のいずれか1つの少なくとも1つ、および／または項目の任意の組み合わせの少なくとも1つ、および／または各項目の少なくとも1つを含む意味を許容する。一例として、「A、B、およびCの少なくとも1つ」または「A、B、またはCの少なくとも1つ」という表現はそれぞれ、Aのみ、Bのみ、またはCのみ、A、B、およびCの任意の組み合わせ、および／またはA、B、およびCのそれぞれの少なくとも1つを指す。
に構成される」、「～に動作可能である」、及び「～にプログラムされる」という述語は、対象の特定の有形又は無形の変更を意味するものではなく、むしろ、互換的に使用されることが意図される。つまたは複数の実施形態において、動作または構成要素を監視および制御するように構成されたプロセッサは、プロセッサが動作を監視および制御するようにプログラムされていること、またはプロセッサが動作を監視および制御するように動作可能であることも意味し得る。同様に、コードを実行するように構成されたプロセッサは、コードを実行するようにプログラムされたプロセッサ又はコードを実行するように動作可能なプロセッサと解釈することができる。
ある態様」などの表現は、当該態様が対象技術に必須であること、または当該態様が対象技術のすべての構成に適用されることを意味するものではない。ある側面に関する開示は、すべての構成に適用される場合もあれば、1つ以上の構成に適用される場合もある。態様は、本開示の1つ以上の例を提供する場合がある。態様」などの語句は、1つ以上の態様を指す場合があり、その逆もまた同様である。実施形態」などの表現は、そのような実施形態が対象技術に必須であること、またはそのような実施形態が対象技術のすべての構成に適用されることを意味するものではない。実施形態に関する開示は、全ての実施形態に適用される場合もあれば、1つ以上の実施形態に適用される場合もある。実施形態は、開示の1つまたは複数の例を提供する場合がある。実施形態」などの語句は、1つまたは複数の実施形態を指す場合があり、その逆もまた同様である。構成」などの表現は、当該構成が対象技術に必須であること、または当該構成が対象技術の全ての構成に適用されることを意味するものではない。構成に関する開示は、全ての構成に適用される場合もあれば、1つ以上の構成に適用される場合もある。構成は、開示の1つ以上の例を提供することができる。構成」などの語句は、1つまたは複数の構成を指す場合があり、その逆もまた同様である。
本明細書において、「例示的」という語は、「例、実例、または説明として役立つ」という意味で使用される。本明細書において「例示的」または「例」として記載される実施形態は、必ずしも、他の実施形態よりも好ましいまたは有利であると解釈されるものではない。さらに、「含む（include）」、「有する（have）」などの用語が本明細書または特許請求の範囲において使用される限りにおいて、このような用語は、特許請求の範囲において経過的な単語として採用される場合に解釈される「comprise（構成する）」という用語と同様の方法で包括的であることを意図している。さらに、「含む（include）」、「有する（have）」などの用語が明細書または特許請求の範囲において使用される限り、この用語は、特許請求の範囲において経過的な単語として採用される場合に解釈される「comprise」と同様の方法で、「comprise」という用語と同様に包括的であることを意図している。
当業者に公知であるか、または後に公知となる、本開示を通じて記載される様々な態様の要素に対する構造的および機能的等価物はすべて、参照により本明細書に明示的に組み込まれ、特許請求の範囲に包含されることが意図される。さらに、本明細書に開示されたものは、そのような開示が特許請求の範囲に明示的に記載されているか否かにかかわらず、一般に専用されることを意図したものではない。クレームのいかなる要素も、その要素が "means for "というフレーズを用いて明示的に記載されていない限り、または方法クレームの場合には、その要素が "step for "というフレーズを用いて記載されていない限り、35 U.S.C. § 112の第6項の規定に基づいて解釈されない。
単数形の要素への言及は、特に断りのない限り、"1つだけ "を意味するものではなく、"1つ以上 "を意味するものである。特に断りのない限り、"some "という用語は1つ以上を指す。男性代名詞（例：his）は、女性代名詞および中性代名詞（例：her および its）を含み、逆もまた同様である。見出しおよび小見出しがある場合は、便宜上使用されているだけであり、本開示の主題を限定するものではない。
本明細書には多くの具体的事項が記載されているが、これらは、特許請求され得るものの範囲に対する制限として解釈されるべきではなく、むしろ主題の特定の実施態様に関する説明として解釈されるべきである。別個の実施形態の文脈で本明細書に記載されている特定の特徴は、単一の実施形態において組み合わせて実施することもできる。逆に、単一の実施形態の文脈で説明される様々な特徴は、複数の実施形態において別々に、または任意の適切なサブコンビネーションで実施することもできる。さらに、特徴は、特定の組み合わせで作用するものとして上述され、当初はそのようにクレームされることさえあるが、クレームされた組み合わせからの1つまたは複数の特徴は、場合によっては組み合わせから切除され得、クレームされた組み合わせは、サブの組み合わせまたはサブの組み合わせのバリエーションに向けられ得る。さらなる例として、本明細書ではUARTおよびNFCプロトコルが具体的な例示的通信方式として使用されているが、本開示の原理を具体化しつつ適切な場合には他の有線および無線通信技術を使用することができることが理解されよう。
（関連出願）
本出願は、（１）２０２１年１月２８日に出願され、「ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＰＯＷＥＲ ＴＲＡＮＳＦＥＲ ＷＩＴＨ ＩＮ－ＢＡＮＤ ＶＩＲＴＵＡＬＩＺＥＤ ＷＩＲＥＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ」と題された、米国非仮出願第１７／１６１，２４９号と、（２）２０２１年１月２８日に出願され、「ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＰＯＷＥＲ ＲＥＣＥＩＶＥＲ ＷＩＴＨ ＩＮ－ＢＡＮＤ ＶＩＲＴＵＡＬＩＺＥＤ ＷＩＲＥＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ」と題された、米国非仮出願第１７／１６１，２５１号と、（３）２０２１年１月２８日に出願され、「ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＰＯＷＥＲ ＴＲＡＮＳＦＥＲ ＷＩＴＨ ＩＮ－ＢＡＮＤ ＶＩＲＴＵＡＬＩＺＥＤ ＷＩＲＥＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ」と題された、米国非仮出願第１７／１６１，２５５号と、（４）２０２１年１月２８日に出願され、「ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＰＯＷＥＲ ＴＲＡＮＳＦＥＲ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＤＡＴＡ－ＰＲＩＯＲＩＴＹ ＡＮＤ ＰＯＷＥＲ－ＰＲＩＯＲＩＴＹ ＴＲＡＮＳＦＥＲ ＭＯＤＥＳ」と題された、米国非仮出願第１７／１６１，２５８号と、（５）２０２１年１月２８日に出願され、「ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＰＯＷＥＲ ＴＲＡＮＳＦＥＲ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＤＡＴＡ ＶＥＲＳＵＳ ＰＯＷＥＲ ＰＲＩＯＲＩＴＹ ＯＰＴＩＭＩＺＡＴＩＯＮ」と題された、米国非仮出願第１７／１６１，２６２号と、（６）２０２１年１月２８日に出願され、「ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＰＯＷＥＲ ＴＲＡＮＳＦＥＲ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＭＯＤＥ ＳＷＩＴＣＨＩＮＧ ＵＳＩＮＧ ＳＥＬＥＣＴＩＶＥ ＱＵＡＬＩＴＹ ＦＡＣＴＯＲ ＡＬＴＥＲＡＴＩＯＮ」と題された、米国仮出願第１７／１６１，２６３号と、（７）２０２１年１月２８日に出願され、「ＨＩＧＨ ＳＰＥＥＤ ＤＡＴＡ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＵＳＥ ＩＮ ＰＡＣＫＡＧＥＤ ＧＯＯＤＳ」と題された、米国非仮出願第１７／１６１，２６６号とに対する優先権を主張し、これらの各々は、参照によりその全体が本明細書に援用される。
本出願は、（１）２０２１年１月２８日に出願され、「ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＰＯＷＥＲ ＴＲＡＮＳＦＥＲ ＷＩＴＨ ＩＮ－ＢＡＮＤ ＶＩＲＴＵＡＬＩＺＥＤ ＷＩＲＥＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ」と題された、米国非仮出願第１７／１６１，２４９号と、（２）２０２１年１月２８日に出願され、「ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＰＯＷＥＲ ＲＥＣＥＩＶＥＲ ＷＩＴＨ ＩＮ－ＢＡＮＤ ＶＩＲＴＵＡＬＩＺＥＤ ＷＩＲＥＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ」と題された、米国非仮出願第１７／１６１，２５１号と、（３）２０２１年１月２８日に出願され、「ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＰＯＷＥＲ ＴＲＡＮＳＦＥＲ ＷＩＴＨ ＩＮ－ＢＡＮＤ ＶＩＲＴＵＡＬＩＺＥＤ ＷＩＲＥＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ」と題された、米国非仮出願第１７／１６１，２５５号と、（４）２０２１年１月２８日に出願され、「ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＰＯＷＥＲ ＴＲＡＮＳＦＥＲ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＤＡＴＡ－ＰＲＩＯＲＩＴＹ ＡＮＤ ＰＯＷＥＲ－ＰＲＩＯＲＩＴＹ ＴＲＡＮＳＦＥＲ ＭＯＤＥＳ」と題された、米国非仮出願第１７／１６１，２５８号と、（５）２０２１年１月２８日に出願され、「ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＰＯＷＥＲ ＴＲＡＮＳＦＥＲ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＤＡＴＡ ＶＥＲＳＵＳ ＰＯＷＥＲ ＰＲＩＯＲＩＴＹ ＯＰＴＩＭＩＺＡＴＩＯＮ」と題された、米国非仮出願第１７／１６１，２６２号と、（６）２０２１年１月２８日に出願され、「ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＰＯＷＥＲ ＴＲＡＮＳＦＥＲ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＭＯＤＥ ＳＷＩＴＣＨＩＮＧ ＵＳＩＮＧ ＳＥＬＥＣＴＩＶＥ ＱＵＡＬＩＴＹ ＦＡＣＴＯＲ ＡＬＴＥＲＡＴＩＯＮ」と題された、米国仮出願第１７／１６１，２６３号と、（７）２０２１年１月２８日に出願され、「ＨＩＧＨ ＳＰＥＥＤ ＤＡＴＡ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＵＳＥ ＩＮ ＰＡＣＫＡＧＥＤ ＧＯＯＤＳ」と題された、米国非仮出願第１７／１６１，２６６号とに対する優先権を主張し、これらの各々は、参照によりその全体が本明細書に援用される。
本開示は、概して、電力及び電気データ信号のワイヤレス伝送のためのシステム及び方法に関し、より詳細には、インバンド仮想有線通信を伴うワイヤレス電力伝送に関する。
ワイヤレス接続システムは、他の既知のワイヤレスに送信可能な信号の中でも、電気エネルギー、電力、電磁エネルギー、電気データ信号のワイヤレス伝送のための様々なアプリケーションにおいて使用される。そのようなシステムはしばしば、誘導ワイヤレス電力伝送を使用し、誘導ワイヤレス電力伝送は、送信素子によって生成された磁界が、電界、したがって、電流を受信素子に誘導するときに発生する。これらの送受信素子はしばしば、コイル状ワイヤなどの、アンテナの形態をとり得る。
概して、そのようなコイル状アンテナの１つから別のアンテナへの、電気エネルギー、電力、電磁エネルギー、及び／又は電子データ信号のうちの１つ又は複数の送信は、動作周波数及び／又は動作周波数範囲で動作する。動作周波数は、とりわけ、電力伝送効率特性、電力レベル特性、自己共振周波数抑制、設計要件、標準化団体の要求特性（例えば、とりわけ、電磁干渉（ＥＭＩ）要件、比吸収率（ＳＡＲ）要件）への順守、部品表（ＢＯＭ）、及び／又はフォームファクタ制約などであるが、それらに限定されない任意の様々な理由のために選択され得る。当業者に知られているように、概して、「自己共振周波数」は、部品の寄生特性に起因した受動部品（例えば、インダクタ）の共振周波数を指すことに留意されたい。
そのようなシステムが、アンテナを介して送信システムから受信機システムに、電力をワイヤレスに伝送するように動作しているとき、しばしば、システム間で電子データを同時に通信することが所望される。いくつかの例示的なシステムでは、ワイヤレス電力関連通信（例えば、ワイヤレス電力伝送に関連する他の企図されたデータ通信の中でも、検証手順、電子特性データ通信、電圧データ、電流データ、デバイスタイプデータ）は、インバンド通信を使用して実行される。
ワイヤレス接続システムは、他の既知のワイヤレスに送信可能な信号の中でも、電気エネルギー、電力、電磁エネルギー、電気データ信号のワイヤレス伝送のために様々なアプリケーションにおいて使用される。そのようなシステムはしばしば、誘導ワイヤレス電力伝送を使用し、誘導ワイヤレス電力伝送は、送信素子によって生成された磁界が電界、したがって、電流を受信素子に誘導するときに発生する。これらの送受信素子はしばしば、コイル状ワイヤ及び／又はアンテナの形態をとり得る。
概して、そのようなコイル状アンテナの１つから別のアンテナへの、電気エネルギー、電力、電磁エネルギー、及び／又は電子データ信号のうちの１つ又は複数の送信は、動作周波数及び／又は動作周波数範囲で動作する。動作周波数は、とりわけ、電力伝送特性、電力レベル特性、自己共振周波数抑制、設計要件、標準化団体の要求特性（例えば、とりわけ、電磁干渉（ＥＭＩ）要件、比吸収率（ＳＡＲ）要件）への順守、部品表（ＢＯＭ）、及び／又はフォームファクタ制約などであるが、それらに限定されない任意の様々な理由のために選択され得る。当業者に知られているように、概して、「自己共振周波数」は、部品の寄生特性に起因する受動部品（例えば、インダクタ）の共振周波数を指すことに留意されたい。
そのようなシステムが、コイル及び／又はアンテナを介して送信システムから受信機システムに、電力をワイヤレスに伝送するように動作するとき、しばしば、一方のシステムから他方のシステムへ電子データを同時に或いは断続的に通信することが所望される。そのために、様々な通信システム、方法、及び／又は装置は、組み合わされたワイヤレス電力及びワイヤレスデータ転送のために利用されてきた。いくつかの例示的なシステムでは、ワイヤレス電力伝送関連通信（例えば、他の企図されたデータ通信の中でも、検証手順、電子特性データ通信、電圧データ、電流データ、デバイスタイプデータ）は、他の既知の通信回路及び／又はアンテナの中でも、ワイヤレス電力システムを補完するために利用される任意の近距離無線通信（ＮＦＣ）アンテナ、及び／又はデータ通信のための追加のブルートゥース（登録商標）チップセットなどの、他の回路を使用して実行される。
しかしながら、追加のアンテナ及び／又は回路を使用することは、いくつかの不利な点を生じさせ得る。例えば、追加のアンテナ及び／又は回路を使用することは、非効率的であることがあり、且つ／或いはワイヤレス電力システムのＢＯＭを増加させることがあり、ワイヤレス電力を電子デバイスに入れるためのコストを上げる。さらに、いくつかのそのようなシステムでは、そのような追加のアンテナによって引き起こされるアウトオブバンド通信が、そのようなアンテナ間のアウトオブバンドクロストークなどの、干渉をもたらし得る。さらに、そのような追加のアンテナ及び／又は回路の包含は、追加のシステムの導入が、ワイヤレス電力信号及びデータ信号の両方が同じチャネル内であるシステムと比較して、より大きい高調波歪みを引き起こし得るので、悪化させるＥＭＩをもたらし得る。さらに、通信のための、追加のアンテナ及び／又は回路ハードウェアの包含は、ワイヤレス電力システム及び／又はそのコンポーネントが存在するデバイス内の面積を増大させ、最終製品の製造を複雑にし得る。
これらの問題を回避するために、市販デバイスにおける最新のＮＦＣダイレクトチャージ（ＮＦＣ－ＤＣ）システム及び／又はＮＦＣワイヤレスチャージングシステムで示されるように、レガシーハードウェア及び／又はレガシーデバイスに基づくハードウェアは、活用され、ワイヤレス電力伝送及びデータ転送の両方を、同時に或いは交互の方法でのいずれかで実装し得る。しかしながら、現在の高周波通信のための通信アンテナ及び／又は回路は、ワイヤレス電力伝送に利用されるとき、ワイヤレスパワーコンソーシアムのＱｉ標準デバイスなどの、より低い周波数のワイヤレス電力伝送システムよりもはるかに低い電力レベルの能力を有する。現在の高周波回路において、より高い電力レベルを利用することは、レガシー機器への損傷をもたらし得る。
さらに、レガシーシステムにおいて見られるものなどの、そのような高周波システムにおいて、より高い電力伝送能力を利用するとき、ワイヤレス電力伝送が低い電力レベル（例えば、３００ｍＷ伝送及びそれを下回る）を超えるとき、ワイヤレス通信は、劣化され得る。しかしながら、明確に通信可能で歪みのないデータ通信なしに、ワイヤレス電力伝送は、実現可能でないことがある。
そのために、所望の標準データプロトコルを下回る通信を劣化させることなく、より高い電力伝送（３００ｍＷよりも大きい）を可能にするための新しい回路を利用する、新しい高周波ワイヤレス送電システムは、所望される。さらに、より高い電力が、通信レートをより容易に劣化させ得るので、ワイヤレス伝送モードの電力レベル及びデータレートの動的な割り当てを含む、動作モード間で切り替えるためのシステム及び方法は、所望される。
さらに、そのようなデバイス関連データ及び／又はワイヤレス電力関連データを通信するための有線接続を置き換えるために、データ通信、システム、方法、及び／又はプロトコルを利用するワイヤレス電力伝送システムは、所望される。そのようなシステムでは、ワイヤレス接続を介して、有線通信において利用されるレガシー通信プロトコルの使用を継続することが所望され、或いは要求され得る。本明細書に開示されるシステム及び方法は、ワイヤレス電力システムの動作中に、より高速の、一方向且つ／或いは双方向の、データ転送を容易にするために利用され得る。いくつかの実施例では、ワイヤレス電力伝送システムは、そのようなデータ転送を実行するための有線接続に置き換えるように機能してもよい。デバイス関連データは、ワイヤレス電力関連データのレルム（realm）外の任意の他のタイプのデータの中でも、動作ソフトウェア又はファームウェアの更新、デジタル媒体、電子デバイスの動作命令を含んでもよいが、それらに限定されない。
データ通信のためのそのようなシステム及び方法は、組み合わされたワイヤレス電力及びワイヤレスデータシステムの一部として利用されるとき、ワイヤレス電力インバンド通信のためのレガシーシステム及び方法と比較して、はるかに速いデータ通信を提供し得る。
いくつかの実施例では、ワイヤレス通信システムは、バッファされた通信方法を利用してもよく、データは、システムが通信の準備ができたとみなすまで１つ又は複数のバッファにおいて保持され得る。例えば、一方のトランシーバが大量のデータを渡そうとしている場合、他方がデータを送信する必要性を有しない時点までそのようなデータをバッファし、次いで、その時点でデータを送信してもよく、誘導接続によって作成された仮想「ワイヤ」を介して「一方通行」で送信され得るので、通信が加速されることを可能にし得る。したがって、そのような電磁通信は、２本のワイヤを利用する文字通り「双方向」通信でないが、仮想的な双方向通信は、送信機と受信機との間の単一の誘導接続を介して実行可能である。
バッファと、送信機及び受信機の両方がそれぞれのアンテナ間の誘導接続を介して送信されるワイヤレス電力信号にデータを符号化する能力とを利用することによって、ハードウェア及びソフトウェアのそのような組み合わせは、２線式接続をシミュレートし得る。したがって、本明細書に開示されるシステム及び方法は、ワイヤレス電力伝送中のデータ転送のための、仮想シリアル及び／又は仮想汎用非同期送受信機（ＵＡＲＴ）データ通信システム、方法、又はプロトコルを提供するように実装され得る。
ＵＡＲＴなどの有線シリアルデータ送信システムとは対照的に、有利には、本明細書に開示されるシステム及び方法は、ＵＡＲＴなどの、既知のデータプロトコルを利用するレガシーシステムによって解釈可能であるデータ通信を可能にする一方、通信デバイス間の有線接続の必要性を排除する。さらに、いくつかの実施例では、本明細書に開示されるシステム及び方法は、そのようなレガシー互換システムの製造業者が、データプロトコルを完全に再プログラムする必要なく、且つ／或いはデバイス間の相互運用性を妨げる必要なく、デバイス間にワイヤレスデータ及び／又は電力接続を迅速に導入することを可能にし得る。
本開示の一態様によれば、ワイヤレス電力伝送システムは、開示される。ワイヤレス電力伝送システムは、ワイヤレス送電システム及びワイヤレス受電システムを含む。ワイヤレス送電システムは、送信機アンテナ及び送信コントローラを含み、ワイヤレス受信機システムは、少なくとも１つの受信機アンテナ、パワーコンディショナ、及び受信機コントローラを含む。送信機アンテナは、少なくとも１つの受信機アンテナと結合し、ワイヤレス交流（ＡＣ）信号を少なくとも１つの受信機アンテナに送信するように構成されている。送信コントローラは、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づいて、送信機アンテナを駆動するための駆動信号を供給することであって、送信機アンテナは、駆動信号に従って送信を発するように構成されており、駆動信号は、ワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルに従って電力信号及び第１の非同期シリアルデータ信号を生成するように構成されている、供給すること、ワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルに準拠した第２のデータ信号を抽出するために、電力信号を復号化すること、及び第２の非同期シリアルデータ信号を抽出するために、第２のデータ信号を復号化することを行うように構成されている。少なくとも１つの受信機アンテナは、送信機アンテナと誘導結合し、送信を送信機アンテナから受信するように構成されており、少なくとも１つの受信機アンテナは、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づいて動作する。パワーコンディショナは、送信を少なくとも１つの受信機アンテナから受信すること、受信された送信を直流（ＤＣ）電力信号に変換すること、及びＤＣ電力信号を、ワイヤレス受電システムと関連付けられた少なくとも負荷に供給することを行うように構成されている。受信機コントローラは、ワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルに準拠した第１のデータ信号を抽出するために、送信を復号化すること、第１の非同期シリアルデータ信号を抽出するために、ワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルに準拠した第１のデータ信号を復号化すること、第２の非同期シリアルデータ信号をワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルに準拠した第２のデータ信号として符号化すること、及びワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルに準拠した第２のデータ信号を電力信号に符号化するために、電力信号を選択的に変更することを行うように構成されている。
改良において、第１及び第２の非同期シリアルデータ信号は、汎用非同期送受信機（ＵＡＲＴ）準拠信号である。
さらなる改良において、ワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルは、近距離無線通信（ＮＦＣ）プロトコルである。
さらにさらなる改良において、送信コントローラ及び受信機コントローラは、第１及び第２のＵＡＲＴ準拠データ信号を、同期コマンド及び長さコマンドを有するヘッダを有する同期ＮＦＣデータストリームにおいてパケット化することによって、ＮＦＣのデータ転送プロトコルに従ってＵＡＲＴ準拠の第１及び第２のデータ信号を生成するようにさらに構成されている。
別のさらなる改良において、送信コントローラ及び受信機コントローラは、ＵＡＲＴ準拠データ信号の後に少なくとも１つのエラーチェック要素を含むことによって、ＮＦＣのデータ転送プロトコルに従ってＵＡＲＴ準拠の第１及び第２のデータ信号を生成するようにさらに構成されている。
さらなる改良において、送信コントローラ及び受信機コントローラは、ＵＡＲＴ準拠データ信号の後に少なくとも１つのエラーチェック要素を含むことによって、ＮＦＣのデータ転送プロトコルに従ってＵＡＲＴ準拠の第１及び第２のデータ信号を生成するようにさらに構成されている。
別のさらなる改良において、送信コントローラ及び受信機コントローラは、エラーチェック要素の処理がＵＡＲＴ準拠データ信号の誤受信を示すときに送信される否定応答（ＮＡＣＫ）を生成するようにさらに構成されている。
別のさらなる改良において、ワイヤレス送信システムは、ワイヤレス送電システムにおける１つ又は複数のバッファの第１のセットと、ワイヤレス受電システムにおける１つ又は複数のバッファの第２のセットとを含むことをさらに含む。
さらなる改良において、１つ又は複数のバッファの第１のセットは、ワイヤレス送電システムによって送信及び受信のための通信データを順序付けるように構成されており、１つ又は複数のバッファの第２のセットは、ワイヤレス受電システムによって送信及び受信のための通信データを順序付けるように構成されている。
さらにさらなる改良において、ワイヤレス送電システムにおける１つ又は複数のバッファの第１のセット、又はワイヤレス受電システムにおける１つ又は複数のバッファの第２のセットのいずれか又は両方の出力は、送信のためのバッファされたデータをトリガするようにクロックされる。
別のさらなる改良において、ワイヤレス送電システムの１つ又は複数のバッファの第１のセットは、１つ又は複数の送信通信ウィンドウ中に出力するようにトリガされ、ワイヤレス受電システムの１つ又は複数のバッファの第２のセットは、１つ又は複数の受信機通信ウィンドウ中に出力するようにトリガされる。
さらなる改良において、１つの送信通信ウィンドウ及び１つの受信機通信ウィンドウは、送信通信ウィンドウ及び受信機通信ウィンドウのペアの期間内に含まれる。
さらにさらなる改良において、１つ又は複数の送信通信ウィンドウの各々は、それぞれの第１の長さを有し、１つ又は複数の受信機通信ウィンドウの各々は、それぞれの第２の長さを有し、第１の長さの各々及び第２の長さの各々は、送信及び通信ウィンドウの期間内の、第１及び第２の長さのそれぞれのペアが、期間よりも短く、或いは期間に等しいように組み合わせるように、動的に変更され得る。
改良において、動作周波数は、約１３．５５３ＭＨｚ－約１３．５６７ＭＨｚの範囲内である。
本開示の別の態様によれば、ワイヤレス送電システムは、開示される。ワイヤレス送電システムは、送信機アンテナ及び送信コントローラを含む。送信機アンテナは、少なくとも１つの受信機アンテナと結合し、ワイヤレス交流（ＡＣ）信号を少なくとも１つの受信機アンテナに送信するように構成されている。送信コントローラは、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づいて、送信機アンテナを駆動するための駆動信号を供給することであって、送信機アンテナは、駆動信号に従って送信を発するように構成されており、駆動信号は、ワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルに従って電力信号及び第１の非同期シリアルデータ信号を生成するように構成されている、供給すること、ワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルに準拠した第２のデータ信号を抽出するために、電力信号を復号化すること、及び第２の非同期シリアルデータ信号を抽出するために、第２のデータ信号を復号化することを行うように構成されている。
改良において、ワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルは、ＮＦＣのデータ転送プロトコルを含む。
さらなる改良において、第１及び第２の非同期シリアルデータ信号は、ＵＡＲＴ準拠（汎用非同期送受信機準拠）データ信号である。
本開示のさらに別の態様によれば、ワイヤレス受電システムは、開示される。ワイヤレス受電システムは、少なくとも１つの受信機アンテナ、パワーコンディショナ、及び受信機コントローラを含む。少なくとも１つの受信機アンテナは、送信機アンテナと誘導結合し、送信を送信機アンテナから受信するように構成されており、少なくとも１つの受信機アンテナは、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づいて動作する。パワーコンディショナは、送信を少なくとも１つの受信機アンテナから受信すること、受信された送信を直流（ＤＣ）電力信号に変換すること、及びＤＣ電力信号を、ワイヤレス受電システムと関連付けられた少なくとも負荷に供給することを行うように構成されている。受信機コントローラは、ワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルに準拠した第１のデータ信号を抽出するために、送信を復号化すること、第１の非同期シリアルデータ信号を抽出するために、ワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルに準拠した第１のデータ信号を復号化すること、第２の非同期シリアルデータ信号をワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルに準拠した第２のデータ信号として符号化すること、及びワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルに準拠した第２のデータ信号を電力信号に符号化するために、電力信号を選択的に変更することを行うように構成されている。
改良において、ワイヤレス受電システムは、処理のための受信通信データを順序付けるように構成されている１つ又は複数のバッファをさらに含む。
改良において、動作周波数は、約１３．５５３ＭＨｚ－約１３．５６７ＭＨｚの範囲内である。
本開示の一態様によれば、ワイヤレス電力伝送システムは、開示される。ワイヤレス電力伝送システムは、ワイヤレス送電システム及びワイヤレス受電システムを含む。ワイヤレス送電システムは、送信機アンテナ及び送信コントローラを含む。送信機アンテナは、少なくとも１つの受信機アンテナと結合し、ワイヤレス交流（ＡＣ）信号を少なくとも１つの受信機アンテナに送信するように構成されている。送信コントローラは、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づいて、送信機アンテナを駆動するための駆動信号を供給することであって、送信機アンテナは、駆動信号に従って送信を発するように構成されており、駆動信号は、ワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルに従って電力信号及び第１の非同期シリアルデータ信号を生成するように構成されている、供給することを行うように構成されている。ワイヤレス受電システムは、少なくとも１つの受信機アンテナ、パワーコンディショナ、及び受信機コントローラを含む。少なくとも１つの受信機アンテナは、送信機アンテナと誘導結合し、送信を送信機アンテナから受信するように構成されており、少なくとも１つの受信機アンテナは、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づいて動作する。パワーコンディショナは、送信を少なくとも１つの受信機アンテナから受信すること、受信された送信を直流（ＤＣ）電力信号に変換すること、及びＤＣ電力信号を、ワイヤレス受電システムと関連付けられた少なくとも負荷に供給することを行うように構成されている。受信機コントローラは、ワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルに準拠した第１のデータ信号を抽出するために、送信を復号化すること、及び第１の非同期シリアルデータ信号を抽出するために、ワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルに準拠した第１のデータ信号を復号化することを行うように構成されている。
改良において、第１及び第２の非同期シリアルデータ信号は、汎用非同期送受信機（ＵＡＲＴ）準拠信号である。
さらなる改良において、ワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルは、近距離無線通信（ＮＦＣ）プロトコルである。
さらにさらなる改良において、送信コントローラは、ＵＡＲＴ準拠データ信号を、同期コマンド及び長さコマンドを有するヘッダを有する同期ＮＦＣデータストリームにおいてパケット化することによって、ＮＦＣのデータ転送プロトコルに従ってＵＡＲＴ準拠データ信号を生成するように構成されている。
別のさらなる改良において、送信コントローラは、ＵＡＲＴ準拠データ信号の後に少なくとも１つのエラーチェック要素を含むことによって、ＮＦＣのデータ転送プロトコルに従ってＵＡＲＴ準拠データ信号を生成するようにさらに構成されている。
さらにさらなる改良において、送信コントローラは、エラーチェック要素の処理がＵＡＲＴ準拠データ信号のエラーなし受信を示すときに送信される確認（ＡＣＫ）応答を生成するようにさらに構成されている。
別のさらなる改良において、受信機コントローラは、エラーチェック要素の処理がＵＡＲＴ準拠データ信号の誤受信を示すときに送信される否定応答（ＮＡＣＫ）を生成するようにさらに構成されている。
別のさらなる改良において、システムは、ワイヤレス送電システム及びワイヤレス受電システムの各々における１つ又は複数のそれぞれのバッファをさらに含む。
さらなる改良において、ワイヤレス送電システム及びワイヤレス受電システムの各々における１つ又は複数のそれぞれのバッファは、それぞれ、送信及び受信のための通信データを順序付けるように構成されている。
さらにさらなる改良において、ワイヤレス送電システムにおける１つ又は複数のバッファの出力は、送信のためのバッファされたデータをトリガするようにクロックされる。
改良において、動作周波数は、約１３．５５３ＭＨｚ－約１３．５６７ＭＨｚの範囲内である。
本開示のさらに別の態様によれば、ワイヤレス送電システムは、開示される。ワイヤレス送電システムは、送信機アンテナ及び送信コントローラを含む。送信機アンテナは、少なくとも１つの受信機アンテナと結合し、ワイヤレス交流（ＡＣ）信号を少なくとも１つの受信機アンテナに送信するように構成されている。送信コントローラは、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づいて、送信機アンテナを駆動するための駆動信号を供給することであって、送信機アンテナは、駆動信号に従って送信を発するように構成されており、駆動信号は、ワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルに従って電力信号及び第１の非同期シリアルデータ信号を生成するように構成されている、供給することを行うように構成されている。
改良において、ワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルは、ＮＦＣのデータ転送プロトコルを含む。
さらなる改良において、非同期シリアルデータ信号は、ＵＡＲＴ準拠（汎用非同期送受信機準拠）データ信号である。
さらにさらなる改良において、駆動信号は、同期コマンド及び長さコマンドを有するＮＦＣヘッダの後、及び、少なくとも１つのＮＦＣエラーチェック要素の前に、ＵＡＲＴ準拠の非同期シリアルデータ信号を含む。
改良において、システムは、送信のための通信データを順序付けるように構成されている１つ又は複数のバッファをさらに含み、１つ又は複数のバッファの出力は、送信のためのバッファされたデータをトリガするようにクロックされる。
改良において、動作周波数は、約１３．５５３ＭＨｚ－約１３．５６７ＭＨｚの範囲内である。
本開示のさらに別の態様によれば、ワイヤレス受電システムは、開示される。ワイヤレス受電システムは、少なくとも１つの受信機アンテナ、パワーコンディショナ、及び受信機コントローラを含む。少なくとも１つの受信機アンテナは、送信機アンテナと誘導結合し、送信を送信機アンテナから受信するように構成されており、少なくとも１つの受信機アンテナは、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づいて動作する。パワーコンディショナは、送信を少なくとも１つの受信機アンテナから受信すること、受信された送信を直流（ＤＣ）電力信号に変換すること、及びＤＣ電力信号を、ワイヤレス受電システムと関連付けられた少なくとも負荷に供給することを行うように構成されている。受信機コントローラは、ワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルに準拠した第１のデータ信号を抽出するために、送信を復号化すること、及び第１の非同期シリアルデータ信号を抽出するために、ワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルに準拠した第１のデータ信号を復号化することを行うように構成されている。
改良において、システムは、処理のための受信通信データを順序付けるように構成されている１つ又は複数のバッファをさらに含む。
改良において、動作周波数は、約１３．５５３ＭＨｚ－約１３．５６７ＭＨｚの範囲内である。
本開示のさらに別の態様によれば、ワイヤレス電力伝送システムは、開示される。ワイヤレス電力伝送システムは、ワイヤレス送電システム及びワイヤレス受電システムを含む。ワイヤレス電力伝送システムは、送信機アンテナ及び送信コントローラを含む。送信機アンテナは、少なくとも１つの受信機アンテナと結合し、ワイヤレス交流（ＡＣ）信号を少なくとも１つの受信機アンテナに送信するように構成されている。送信コントローラは、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づいて、送信機アンテナを駆動するための駆動信号を供給することであって、送信機アンテナは、駆動信号に従って送信を発するように構成されており、駆動信号は、電力信号を生成するように構成されている、供給すること、ワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルに準拠したデータ信号を抽出するために、電力信号を復号化すること、及び非同期シリアルデータ信号を抽出するために、データ信号を復号化することを行うように構成されている。ワイヤレス受電システムは、少なくとも１つの受信機アンテナ、パワーコンディショナ、及び受信機コントローラを含む。少なくとも１つの受信機アンテナは、送信機アンテナと誘導結合し、送信を送信機アンテナから受信するように構成されており、少なくとも１つの受信機アンテナは、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づいて動作する。パワーコンディショナは、送信を少なくとも１つの受信機アンテナから受信すること、受信された送信を直流（ＤＣ）電力信号に変換すること、及びＤＣ電力信号を、ワイヤレス受電システムと関連付けられた少なくとも負荷に供給することを行うように構成されている。受信機コントローラは、非同期シリアルデータ信号をワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルに準拠したデータ信号として符号化すること、及びワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルに準拠したデータ信号を電力信号に符号化するために、電力信号を選択的に変更することを行うように構成されている。
改良において、非同期シリアルデータ信号は、汎用非同期送受信機（ＵＡＲＴ）準拠信号である。
さらなる改良において、ワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルは、近距離無線通信（ＮＦＣ）プロトコルである。
さらにさらなる改良において、受信機コントローラは、ＵＡＲＴ準拠データ信号を、同期コマンド及び長さコマンドを有するヘッダを有する同期ＮＦＣデータストリームにおいてパケット化することによって、ＮＦＣのデータ転送プロトコルに従ってＵＡＲＴ準拠データ信号を生成するように構成されている。
別のさらなる改良において、受信機コントローラは、ＵＡＲＴ準拠データ信号の後に少なくとも１つのエラーチェック要素を含むことによって、ＮＦＣのデータ転送プロトコルに従ってＵＡＲＴ準拠データ信号を生成するようにさらに構成されている。
別のさらなる改良において、送信コントローラは、エラーチェック要素の処理がＵＡＲＴ準拠データ信号のエラーなし受信を示すときに送信される確認（ＡＣＫ）応答を生成するようにさらに構成されている。
別のさらなる改良において、送信コントローラは、エラーチェック要素の処理がＵＡＲＴ準拠データ信号の誤受信を示すときに送信される否定応答（ＮＡＣＫ）を生成するようにさらに構成されている。
別のさらなる改良において、システムは、ワイヤレス受電システムにおいて１つ又は複数のバッファをさらに含む。
さらにさらなる改良において、ワイヤレス送電システム及びワイヤレス受電システムの各々における１つ又は複数のそれぞれのバッファは、それぞれ、送信及び受信のための通信データを順序付けるように構成されている。
さらにさらなる改良において、ワイヤレス送電システムにおける１つ又は複数のバッファの出力は、送信のためのバッファされたデータをトリガするようにクロックされる。
改良において、動作周波数は、約１３．５５３ＭＨｚ－約１３．５６７ＭＨｚの範囲内である。
本開示のさらに別の態様によれば、ワイヤレス送電システムは、開示される。ワイヤレス送電システムは、送信機アンテナ及び送信コントローラを含む。送信機アンテナは、少なくとも１つの受信機アンテナと結合し、ワイヤレス交流（ＡＣ）信号を少なくとも１つの受信機アンテナに送信するように構成されている。送信コントローラは、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づいて、送信機アンテナを駆動するための駆動信号を供給することであって、送信機アンテナは、駆動信号に従って送信を発するように構成されており、駆動信号は、電力信号を生成するように構成されている、供給すること、ワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルに準拠したデータ信号を抽出するために、電力信号を復号化すること、及び非同期シリアルデータ信号を抽出するために、データ信号を復号化することを行うように構成されている。
改良において、ワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルは、ＮＦＣのデータ転送プロトコルを含む。
さらなる改良において、非同期シリアルデータ信号は、ＵＡＲＴ準拠（汎用非同期送受信機信号準拠）データ信号である。
さらにさらなる改良において、駆動信号は、同期コマンド及び長さコマンドを有するＮＦＣヘッダの後、及び、少なくとも１つのＮＦＣエラーチェック要素の前に、ＵＡＲＴ準拠の非同期シリアルデータ信号を含む。
改良において、システムは、受信のための通信データを順序付けるように構成されている１つ又は複数のバッファをさらに含み、１つ又は複数のバッファの出力は、受信のためのバッファされたデータをトリガするようにクロックされる。
改良において、動作周波数は、約１３．５５３ＭＨｚ－約１３．５６７ＭＨｚの範囲内である。
本開示のさらに別の態様によれば、ワイヤレス受電システムは、開示される。ワイヤレス受電システムは、少なくとも１つの受信機アンテナ、パワーコンディショナ、及び受信機コントローラを含む。少なくとも１つの受信機アンテナは、送信機アンテナと誘導結合し、送信を送信機アンテナから受信するように構成されており、少なくとも１つの受信機アンテナは、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づいて動作する。パワーコンディショナは、送信を少なくとも１つの受信機アンテナから受信すること、受信された送信を直流（ＤＣ）電力信号に変換すること、及びＤＣ電力信号を、ワイヤレス受電システムと関連付けられた少なくとも負荷に供給することを行うように構成されている。受信機コントローラは、非同期シリアルデータ信号をワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルに準拠した第２のデータ信号として符号化すること、及びワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルに準拠したデータ信号を電力信号に符号化するために、電力信号を選択的に変更することを行うように構成されている。
改良において、システムは、処理のための受信通信データを順序付けるように構成されている１つ又は複数のバッファをさらに含む。
改良において、動作周波数は、約１３．５５３ＭＨｚ－約１３．５６７ＭＨｚの範囲内である。
本開示のさらに別の態様によれば、ワイヤレス電力伝送システムは、開示される。ワイヤレス電力伝送システムは、ワイヤレス送電システム及びワイヤレス受電システムを含む。ワイヤレス送電システムは、送信機アンテナ、送信コントローラ、及び増幅器を含む。送信機アンテナは、少なくとも１つの他のアンテナと結合し、交流（ＡＣ）ワイヤレス信号を少なくとも１つのアンテナに送信するように構成されており、ＡＣワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号及びワイヤレスデータ信号を含む。送信コントローラは、（ｉ）ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数及びＡＣワイヤレス信号の送信に関する動作モードに基づいて、送信機アンテナを駆動するための駆動信号を供給すること、（ｉｉ）ワイヤレスデータ信号を符号化すること、ワイヤレスデータ信号を復号化すること、ワイヤレスデータ信号を受信すること、ワイヤレスデータ信号を送信すること、又はそれらの組み合わせのうちの１つ又は複数を実行すること、及び（ｉｉｉ）ＡＣワイヤレス信号の送信に関する動作モードを選択することを行うように構成されている。動作モードは、複数の送信モードから選択され、複数の送信モードは、第１の送信モード及び第２の送信モードを含み、第１の送信モードは、ワイヤレスデータ信号の第１のデータレート及びワイヤレス電力信号の第１の電力レベルを含み、第２の送信モードは、ワイヤレスデータ信号の第２のデータレート及びワイヤレス電力信号の第２の電力レベルを含み、第１のデータレートは、第２のデータレートよりも小さく、第１の電力レベルは、第２の電力レベルよりも大きい。増幅器は、少なくとも１つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信し、動作周波数でＡＣワイヤレス信号を生成するために直流（ＤＣ）入力電力信号を反転するように構成されている少なくとも１つのトランジスタを含む。ワイヤレス受電システムは、受信機アンテナ、パワーコンディショナ、及び受信機コントローラを含む。受信機アンテナは、送信機アンテナと結合し、ＡＣワイヤレス信号を送信機アンテナから受信するように構成されており、受信機アンテナは、動作周波数に基づいて動作する。パワーコンディショナは、（ｉ）ワイヤレス電力信号を受信すること、（ｉｉ）ワイヤレス電力信号をＡＣワイヤレス電力信号からＤＣワイヤレス電力信号に変換すること、及び（ｉｉｉ）ＤＣ電力信号を、ワイヤレス受電システムと関連付けられた少なくとも負荷に供給することを行うように構成されている。受信機コントローラは、ワイヤレスデータ信号を符号化すること、ワイヤレスデータ信号を復号化すること、ワイヤレスデータ信号を受信すること、又はワイヤレスデータ信号を送信することうちの１つ又は複数を実行するように構成されている。
改良において、送信コントローラによって、ＡＣワイヤレス信号の送信に関する動作モードを選択することは、ワイヤレス受電システムによって提供される命令に少なくとも部分的に基づいている。
改良において、第１の送信モードは、電力優先送信モードである。
改良において、第２の送信モードは、データ優先送信モードである。
改良において、送信コントローラによって、ＡＣワイヤレス信号の送信に関する動作モードを選択することは、少なくとも１つの受信機動作条件、ワイヤレス受電システムと関連付けられた少なくとも１つの受信機動作条件に少なくとも部分的に基づいている。
さらなる改良において、少なくとも１つの受信機動作条件は、ワイヤレス受信機システムと動作可能に関連付けられた負荷の充電レベルを含む。
別のさらなる改良において、少なくとも１つの受信機動作条件は、送信機アンテナ及び受信機アンテナの間の結合と、送信機アンテナ及び受信機アンテナの間の変位と、それらの組み合わせとのうちの１つ又は複数を含む。
改良において、ワイヤレス送信システムは、ワイヤレスデータ信号の送信中にＡＣワイヤレス信号をダンプさせるように構成されているダンピング回路をさらに含み、ダンピング回路は、トランジスタを切り替えて、ワイヤレスデータ信号の送信中にダンピングを制御するためのダンピング信号を送信コントローラから受信するように構成されている少なくとも１つのダンピングトランジスタを含む。
改良において、複数の送信モードは、第３の送信モードを含み、第３の送信モードは、第３の電力レベル及び第３のデータレートを含み、第３の電力レベルは、第１の電力レベルよりも大きく、第３の電力レベルは、第２の電力レベルよりも小さい。
改良において、動作周波数は、約１３．５５３ＭＨｚ－約１３．５６７ＭＨｚの範囲内である。
さらなる改良において、第１の電力レベルは、０．５Ｗａｔｔｓ（Ｗ）－１．５Ｗの範囲から選択され、第１のデータレートは、約７００Ｋｂｐｓ－約１０００Ｋｂｐｓの範囲内であり、第２の電力レベルは、３．５Ｗ－約６．５Ｗの範囲から選択され、第２のデータレートは、約８０キロビット毎秒（Ｋｂｐｓ）－約１２０Ｋｂｐｓの範囲内である。
さらなる改良において、複数の送信モードは、第３の送信モードを含み、第３の送信モードは、第３の電力レベル及び第３のデータレートを含み、第３の電力レベルは、１．５Ｗ－３．５Ｗの範囲内であり、第３のデータレートは、約１２０Ｋｂｐｓ－約７００Ｋｂｐｓの範囲内である。
本開示のさらに別の態様によれば、ワイヤレス電力伝送システムを動作するための方法は、開示される。ワイヤレス電力伝送システムは、ワイヤレス送電システム及びワイヤレス受電システムを含み、ワイヤレス送電システムは、ワイヤレス受電システムと結合し、交流（ＡＣ）ワイヤレス信号をワイヤレス受電システムに送信するように構成されており、ＡＣワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号及びワイヤレスデータ信号を含む。方法は、ワイヤレス送電システムのコントローラを使用して、動作モードを複数の送信モードから選択することを含み、動作モードは、少なくとも、第１の電力レベル及び第１のデータレートを有する第１の動作モードと、第２の電力レベル及び第２の電力レートを有する第２の動作モードとを含み、第１のデータレートは、第２のデータレートよりも大きく、第１の電力レベルは、第２の電力レベルよりも小さい。方法は、ワイヤレス送電システムのコントローラを使用して、ワイヤレスデータ信号を符号化すること、ワイヤレスデータ信号を復号化すること、ワイヤレスデータ信号を受信すること、ワイヤレスデータ信号を送信すること、又はそれらの組み合わせのうちの１つ又は複数を実行することをさらに含む。方法は、ワイヤレス送電システムのコントローラを使用して、駆動信号をワイヤレス送電システムの増幅器に供給することであって、駆動信号は、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数及び動作モードに基づいている、供給することをさらに含む。方法は、駆動信号に基づいて、増幅器によって、ワイヤレス送電システムの送信機アンテナを駆動することをさらに含む。
改良において、方法は、ワイヤレス送電システムのコントローラによって、命令をワイヤレス受電システムから受信することをさらに含み、動作モードを複数の送信ノードから選択することは、ワイヤレス受電システムからの命令に少なくとも部分的に基づいている。
さらなる改良において、動作モードを選択することは、ワイヤレス受信機システムと関連付けられた少なくとも１つの受信機動作条件に少なくとも部分的に基づいて、選択に関する送信動作モードを判定することを含み、ワイヤレス受電システムからの命令は、少なくとも１つの受信機動作条件を含む。
改良において、動作モードを選択することは、ワイヤレス受信機システムと関連付けられた少なくとも１つの受信機動作条件に少なくとも部分的に基づいて、選択に関する送信動作モードを判定することを含む。
改良において、動作モードを複数の送信ノードから選択することは、電力優先モード又はデータ優先モードのいずれかを選択することを含む。
改良において、複数の送信モードは、第３の送信モードを含み、第３の送信モードは、第３の電力レベル及び第３のデータレートを含み、第３の電力レベルは、第１の電力レベルよりも大きく、第３の電力レベルは、第２の電力レベルよりも小さい。
改良において、方法は、動作周波数を約１３．５５３ＭＨｚ－約１３．５６７ＭＨｚの範囲から選択することを含む。
本開示のさらに別の態様によれば、ワイヤレス送電システムは、開示される。ワイヤレス送電システムは、送信機アンテナ、送信コントローラ、増幅器、及びダンピング回路を含む。送信機アンテナは、少なくとも１つの他のアンテナと結合し、交流（ＡＣ）ワイヤレス信号を少なくとも１つのアンテナに送信するように構成されており、ＡＣワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号及びワイヤレスデータ信号を含む。送信コントローラは、（ｉ）ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数及びＡＣワイヤレス信号の送信に関する動作モードに基づいて、送信機アンテナを駆動するための駆動信号を供給すること、（ｉｉ）ワイヤレスデータ信号を符号化すること、ワイヤレスデータ信号を復号化すること、ワイヤレスデータ信号を受信すること、ワイヤレスデータ信号を送信すること、又はそれらの組み合わせのうちの１つ又は複数を実行すること、及び（ｉｉｉ）ＡＣワイヤレス信号の送信に関する動作モードを選択することを行うように構成されている。動作モードは、複数の送信モードから選択され、複数の送信モードは、第１の送信モード及び第２の送信モードを含み、第１の送信モードは、ワイヤレスデータ信号の第１のデータレート及びワイヤレス電力信号の第１の電力レベルを含み、第２の送信モードは、ワイヤレスデータ信号の第２のデータレート及びワイヤレス電力信号の第２の電力レベルを含み、第１のデータレートは、第２のデータレートよりも小さく、第１の電力レベルは、第２の電力レベルよりも大きい。増幅器は、少なくとも１つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信し、動作周波数でＡＣワイヤレス信号を生成するために直流（ＤＣ）入力電力信号を反転するように構成されている少なくとも１つのトランジスタを含む。ダンピング回路は、ワイヤレスデータ信号の送信中にＡＣワイヤレス信号をダンプさせるように構成されており、ダンピング回路は、トランジスタを切り替えて、ワイヤレスデータ信号の送信中にダンピングを制御するためのダンピング信号を送信コントローラから受信するように構成されている少なくとも１つのダンピングトランジスタを含む。
本開示のさらに別の態様によれば、ワイヤレス電力伝送システムは、開示される。ワイヤレス電力伝送システムは、ワイヤレス送電システム及びワイヤレス受電システムを含む。ワイヤレス電力伝送システムは、送信機アンテナ、送信コントローラ、及び増幅器を含む。送信機アンテナは、少なくとも１つの他のアンテナと結合し、交流（ＡＣ）ワイヤレス信号を少なくとも１つのアンテナに送信するように構成されており、ＡＣワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号及びワイヤレスデータ信号を含む。送信コントローラは、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数及びＡＣワイヤレス信号の送信に関する動作モードに基づいて、送信機アンテナを駆動するための駆動信号を供給すること；ワイヤレスデータ信号を符号化すること、ワイヤレスデータ信号を復号化すること、ワイヤレスデータ信号を受信すること、又はワイヤレスデータ信号を送信することのうちの１つ又は複数を実行すること；及びＡＣワイヤレス信号の送信に関する動作モードを判定することを行うように構成されており、動作モードは、ワイヤレス電力信号の電力レベル及びワイヤレスデータ信号のデータレートを含み、電力レベルは、一連の利用可能な電力レベルから選択され、データレートは、一連の利用可能なデータレートから選択され、一連の利用可能な電力レベルの各々は、一連の利用可能なデータレートのうちの１つに対応し、利用可能な電力レベル及び利用可能なデータレートの対応するペアは、逆相関する。増幅器は、少なくとも１つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信し、動作周波数でＡＣワイヤレス信号を生成するために直流（ＤＣ）入力電力信号を反転するように構成されている少なくとも１つのトランジスタを含む。ワイヤレス受電システムは、受信機アンテナ、パワーコンディショナ、及び受信機コントローラを含む。受信機アンテナは、送信機アンテナと結合し、ＡＣワイヤレス信号を送信機アンテナから受信するように構成されており、受信機アンテナは、動作周波数に基づいて動作する。パワーコンディショナは、（ｉ）ワイヤレス電力信号を受信すること、（ｉｉ）ワイヤレス電力信号をＡＣワイヤレス電力信号からＤＣワイヤレス電力信号に変換すること、及び（ｉｉｉ）ＤＣ電力信号を、ワイヤレス受電システムと関連付けられた少なくとも負荷に供給することを行うように構成されている。受信機コントローラは、ワイヤレスデータ信号を符号化すること、ワイヤレスデータ信号を復号化すること、ワイヤレスデータ信号を受信すること、又はワイヤレスデータ信号を送信することのうちの１つ又は複数を実行するように構成されている。
改良において、送信コントローラによって、ＡＣワイヤレス信号の送信に関する動作モードを判定することは、ワイヤレス受電システムによって提供される命令に少なくとも部分的に基づいている。
改良において、送信コントローラによって、ＡＣワイヤレス信号の送信に関する動作モードを判定することは、選択された電力レベルに基づいて、動作モードの電力レベルを判定することであって、選択された電力レベルは、一連の電力レベルの対応するメンバーに対応する、判定することと、対応するデータレートに基づいて、動作モードのデータレートを判定することであって、対応するデータレートは、一連の電力レベルの選択されたメンバーと対応する一連のデータレートのメンバーである、判定することとを含む。
改良において、送信コントローラによって、ＡＣワイヤレス信号の送信に関する動作モードを判定することは、選択されたデータレートに基づいて、動作モードのデータレートを判定することであって、選択されたデータレートは、一連のデータレートの対応するメンバーに対応する、判定することと、対応する電力レベルに基づいて、動作モードの電力レベルを判定することであって、対応する電力レベルは、一連のデータレートの対応するメンバーと対応する一連の電力レベルのメンバーである、判定することとを含む。
改良において、動作モードを判定することは、動作モードの、電力レベル及びデータレートの一方又は両方を判定することを含み、一連の利用可能な電力レベル及び一連の利用可能なデータレートの対応するペアのルックアップテーブルを参照することによって実行される。
改良において、動作モードを判定することは、選択された電力レベルに基づいて、電力レベルを判定することと；選択された電力レベルと、一連の利用可能な電力レベル及び利用可能なデータレートの間の逆関係とに基づいて、データレートを判定することとを含む。
改良において、動作モードを判定することは、選択された電力レベルに基づいて、電力レベルを判定することと；選択された電力レベルと、一連の利用可能な電力レベル及び利用可能なデータレートの間の逆関係とに基づいて、データレートを判定することとを含む。
改良において、送信コントローラによって、ＡＣワイヤレス信号の送信に関する動作モードを判定することは、少なくとも１つの受信機動作条件、ワイヤレス受電システムと関連付けられた少なくとも１つの受信機動作条件に少なくとも部分的に基づいている。
さらなる改良において、少なくとも１つの受信機動作条件は、ワイヤレス受信機システムと動作可能に関連付けられた負荷の充電レベルを含む。
さらにさらなる改良において、少なくとも１つの受信機動作条件は、送信機アンテナ及び受信機アンテナの間の結合と、送信機アンテナ及び受信機アンテナの間の変位と、それらの組み合わせとのうちの１つ又は複数を含む。
改良において、ワイヤレス送信システムは、ワイヤレスデータ信号の送信中にＡＣワイヤレス信号をダンプさせるように構成されているダンピング回路をさらに含み、ダンピング回路は、トランジスタを切り替えて、ワイヤレスデータ信号の送信中にダンピングを制御するためのダンピング信号を送信コントローラから受信するように構成されている少なくとも１つのダンピングトランジスタを含む。
改良において、動作周波数は、約１３．５５３ＭＨｚ－約１３．５６７ＭＨｚの範囲内である。
本開示のさらに別の態様によれば、ワイヤレス電力伝送システムを動作するための方法は、開示される。ワイヤレス電力伝送システムは、ワイヤレス送電システム及びワイヤレス受電システムを含み、ワイヤレス送電システムは、ワイヤレス受電システムと結合し、交流（ＡＣ）ワイヤレス信号をワイヤレス受電システムに送信するように構成されており、ＡＣワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号及びワイヤレスデータ信号を含む。方法は、ワイヤレス送電システムのコントローラを使用して、ＡＣワイヤレス信号の送信に関する動作モードを判定することであって、動作モードは、ワイヤレス電力信号の電力レベル及びワイヤレスデータ信号のデータレートを含み、電力レベルは、一連の利用可能な電力レベルから選択され、データレートは、一連の利用可能なデータレートから選択され、一連の利用可能な電力レベルの各々は、一連の利用可能なデータレートのうちの１つに対応し、利用可能な電力レベル及び利用可能なデータレートの対応するペアは、逆相関する、判定することを含む。方法は、ワイヤレス送電システムのコントローラを使用して、ワイヤレスデータ信号を符号化すること、ワイヤレスデータ信号を復号化すること、ワイヤレスデータ信号を受信すること、ワイヤレスデータ信号を送信すること、又はそれらの組み合わせのうちの１つ又は複数を実行することをさらに含む。方法は、ワイヤレス送電システムのコントローラを使用して、駆動信号をワイヤレス送電システムの増幅器に供給することであって、駆動信号は、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数及び動作モードに基づいている、供給することをさらに含む。方法は、駆動信号に基づいて、増幅器によって、ワイヤレス送電システムの送信機アンテナを駆動することをさらに含む。
改良において、動作モードを判定することは、選択された電力レベルに基づいて、動作モードの電力レベルを判定することであって、選択された電力レベルは、一連の電力レベルの対応するメンバーに対応する、判定することと、対応するデータレートに基づいて、動作モードのデータレートを判定することであって、対応するデータレートは、一連の電力レベルの選択されたメンバーと対応する一連のデータレートのメンバーである、判定することとをさらに含む。
改良において、動作モードを判定することは、選択されたデータレートに基づいて、動作モードのデータレートを判定することであって、選択されたデータレートは、一連のデータレートの対応するメンバーに対応する、判定することと、対応する電力レベルに基づいて、動作モードの電力レベルを判定することであって、対応する電力レベルは、一連のデータレートの対応するメンバーと対応する一連の電力レベルのメンバーである、判定することとをさらに含む。
改良において、動作モードを判定することは、動作モードの、電力レベル及びデータレートの一方又は両方を判定することを含み、一連の利用可能な電力レベル及び一連の利用可能なデータレートの対応するペアのルックアップテーブルを参照することによって実行される。
改良において、動作モードを判定することは、選択された電力レベルに基づいて、電力レベルを判定することと；選択された電力レベルと、一連の利用可能な電力レベル及び利用可能なデータレートの間の逆関係とに基づいて、データレートを判定することとを含む。
改良において、送信コントローラによって、ＡＣワイヤレス信号の送信に関する動作モードを判定することは、少なくとも１つの受信機動作条件、ワイヤレス受電システムと関連付けられた少なくとも１つの受信機動作条件に少なくとも部分的に基づいている。
改良において、方法は、動作周波数を約１３．５５３ＭＨｚ－約１３．５６７ＭＨｚの範囲から選択することを含むことをさらに含む。
本開示のさらに別の態様によれば、ワイヤレス送電システムは、開示される。ワイヤレス送電システムは、送信機アンテナ、送信コントローラ、及び増幅器を含む。送信機アンテナは、少なくとも１つの他のアンテナと結合し、交流（ＡＣ）ワイヤレス信号を少なくとも１つのアンテナに送信するように構成されており、ＡＣワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号及びワイヤレスデータ信号を含む。送信コントローラは、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数及びＡＣワイヤレス信号の送信に関する動作モードに基づいて、送信機アンテナを駆動するための駆動信号を供給すること；ワイヤレスデータ信号を符号化すること、ワイヤレスデータ信号を復号化すること、ワイヤレスデータ信号を受信すること、又はワイヤレスデータ信号を送信することのうちの１つ又は複数を実行すること；及びＡＣワイヤレス信号の送信に関する動作モードを判定することを行うように構成されており、動作モードは、ワイヤレス電力信号の電力レベル及びワイヤレスデータ信号のデータレートを含み、電力レベルは、一連の利用可能な電力レベルから選択され、データレートは、一連の利用可能なデータレートから選択され、一連の利用可能な電力レベルの各々は、一連の利用可能なデータレートのうちの１つに対応し、利用可能な電力レベル及び利用可能なデータレートの対応するペアは、逆相関する。増幅器は、少なくとも１つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信し、動作周波数でＡＣワイヤレス信号を生成するために直流（ＤＣ）入力電力信号を反転するように構成されている少なくとも１つのトランジスタを含む。
本開示のさらに別の態様によれば、ワイヤレス送電システムは、開示される。ワイヤレス送電システムは、送信機アンテナ、送信コントローラ、増幅器、及び可変レジスタを含む。送信機アンテナは、少なくとも１つの他のアンテナと結合し、交流（ＡＣ）ワイヤレス信号を少なくとも１つのアンテナに送信するように構成されており、ＡＣワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号及びワイヤレスデータ信号を含む。送信コントローラは、（ｉ）ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づいて、送信機アンテナを駆動するための駆動信号を供給すること、及び（ｉｉ）ワイヤレスデータ信号を符号化すること、ワイヤレスデータ信号を復号化すること、ワイヤレスデータ信号を受信すること、又はワイヤレスデータ信号を送信することのうちの１つ又は複数を実行することを行うように構成されている。増幅器は、少なくとも１つのトランジスタ及びダンピング回路を含む。少なくとも１つのトランジスタは、少なくとも１つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信し、動作周波数でＡＣワイヤレス信号を生成するために直流（ＤＣ）入力電力信号を反転するように構成されている。ダンピング回路は、ワイヤレスデータ信号の送信中にＡＣワイヤレス信号をダンプさせるように構成されており、ダンピング回路は、トランジスタを切り替えて、ワイヤレスデータ信号の送信中にダンピングを制御するためのダンピング信号を送信コントローラから受信するように構成されている少なくとも１つのダンピングトランジスタを含む。可変レジスタは、送信機アンテナと電気的に接続され、送信機アンテナの品質係数（Ｑ）を変更するように構成されており、可変レジスタによるＱの変更は、ワイヤレス送電システムの動作モードを変化する。
改良において、可変レジスタは、命令を送信コントローラから受信するデジタルポテンショメータであり、送信コントローラは、ワイヤレス送電システムに関する動作モードを判定し、命令を可変レジスタに提供し、Ｑを変更し、動作モードを容易にするようにさらに構成されている。
さらなる改良において、動作モードは、複数の送信モードから選択され、複数の送信モードは、第１の送信モード及び第２の送信モードを含み、第１の送信モードは、ワイヤレスデータ信号の第１のデータレート及びワイヤレス電力信号の第１の電力レベルを含み、第２の送信モードは、ワイヤレスデータ信号の第２のデータレート及びワイヤレス電力信号の第２の電力レベルを含み、第１のデータレートは、第２のデータレートよりも小さく、第１の電力レベルは、第２の電力レベルよりも大きい。
さらにさらなる改良において、第１の送信モードは、電力優先送信モードである。
さらに別のさらなる改良において、第２の送信モードは、データ優先送信モードである。
改良において、送信コントローラによって、ＡＣワイヤレス信号の送信に関する動作モードを選択することは、少なくとも１つの受信機動作条件、ワイヤレス受電システムと関連付けられた少なくとも１つの受信機動作条件に少なくとも部分的に基づいている。
さらなる改良において、少なくとも１つの受信機動作条件は、ワイヤレス受信機システムと動作可能に関連付けられた負荷の充電レベルを含む。
別のさらなる改良において、少なくとも１つの受信機動作条件は、送信機アンテナ及び受信機アンテナの間の結合と、送信機アンテナ及び受信機の間の変位とのうちの１つ又は複数を含む。
さらなる改良において、動作モードは、ワイヤレス電力信号の電力レベル及びワイヤレスデータ信号のデータレートを含み、電力レベルは、一連の利用可能な電力レベルから選択され、データレートは、一連の利用可能なデータレートから選択され、一連の利用可能な電力レベルの各々は、一連の利用可能なデータレートのうちの１つに対応し、利用可能な電力レベル及び利用可能なデータレートの対応するペアは、逆相関する。
さらにさらなる改良において、送信コントローラによって、ＡＣワイヤレス信号の送信に関する動作モードを判定することは、選択された電力レベルに基づいて、動作モードの電力レベルを判定することであって、選択された電力レベルは、一連の電力レベルの対応するメンバーに対応する、判定することと、対応するデータレートに基づいて、動作モードのデータレートを判定することであって、対応するデータレートは、一連の電力レベルの選択されたメンバーと対応する一連のデータレートのメンバーである、判定することとを含む。
別のさらなる改良において、送信コントローラによって、ＡＣワイヤレス信号の送信に関する動作モードを判定することは、選択されたデータレートに基づいて、動作モードのデータレートを判定することであって、選択されたデータレートは、一連のデータレートの対応するメンバーに対応する、判定することと、対応する電力レベルに基づいて、動作モードの電力レベルを判定することであって、対応する電力レベルは、一連のデータレートの対応するメンバーと対応する一連の電力レベルのメンバーである、判定することとを含む。
別のさらなる改良において、動作モードを判定することは、動作モードの、電力レベル及びデータレートの一方又は両方を判定することを含み、一連の利用可能な電力レベル及び一連の利用可能なデータレートの対応するペアのルックアップテーブルを参照することによって実行される。
改良において、動作周波数は、約１３．５５３ＭＨｚ－約１３．５６７ＭＨｚの範囲内である。
本開示のさらに別の態様によれば、ワイヤレス電力伝送システムを動作するための方法は、開示される。ワイヤレス電力伝送システムは、ワイヤレス送電システム及びワイヤレス受電システムを含み、ワイヤレス送電システムは、ワイヤレス受電システムと結合し、交流（ＡＣ）ワイヤレス信号をワイヤレス受電システムに送信するように構成されており、ＡＣワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号及びワイヤレスデータ信号を含む。方法は、ワイヤレス送電システムのコントローラを使用して、ワイヤレス送電システムに関する動作モードを判定することを含む。方法は、ワイヤレス送電システムに関する動作モードを設定するために、送信機アンテナと電気的に接続された可変レジスタを使用して、ワイヤレス送電システムの送信機アンテナの品質係数（Ｑ）を変更することをさらに含む。方法は、ワイヤレス送電システムのコントローラを使用して、ワイヤレスデータ信号を符号化すること、ワイヤレスデータ信号を復号化すること、ワイヤレスデータ信号を受信すること、ワイヤレスデータ信号を送信すること、又はそれらの組み合わせのうちの１つ又は複数を実行することをさらに含む。方法は、ワイヤレス送電システムのコントローラを使用して、駆動信号をワイヤレス送電システムの増幅器に供給することであって、駆動信号は、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数及び動作モードに基づいている、供給することをさらに含む。方法は、駆動信号に基づいて、増幅器によって、ワイヤレス送電システムの送信機アンテナを駆動することをさらに含む。
改良において、動作モードを判定することは、動作モードを複数の送信モードから選択することを含み、動作モードは、少なくとも、第１の電力レベル及び第１のデータレートを有する第１の動作モードと、第２の電力レベル及び第２の電力レートを有する第２の動作モードとを含み、第１のデータレートは、第２のデータレートよりも大きく、第１の電力レベルは、第２の電力レベルよりも小さい。
さらなる改良において、動作モードを複数の送信ノードから選択することは、電力優先モード又はデータ優先モードのいずれかを選択することを含む。
改良において、動作モードは、ワイヤレス電力信号の電力レベル及びワイヤレスデータ信号のデータレートを含み、電力レベルは、一連の利用可能な電力レベルから選択され、データレートは、一連の利用可能なデータレートから選択され、一連の利用可能な電力レベルの各々は、一連の利用可能なデータレートのうちの１つに対応し、利用可能な電力レベル及び利用可能なデータレートの対応するペアは、逆相関する。
改良において、方法は、ワイヤレス送電システムのコントローラによって、命令をワイヤレス受電システムから受信することをさらに含み、動作モードを複数の送信ノードから選択することは、ワイヤレス受電システムからの命令に少なくとも部分的に基づいている。
さらなる改良において、動作モードを選択することは、ワイヤレス受信機システムと関連付けられた少なくとも１つの受信機動作条件に少なくとも部分的に基づいて、選択に関する送信動作モードを判定することを含み、ワイヤレス受電システムからの命令は、少なくとも１つの受信機動作条件を含む。
改良において、動作モードを選択することは、ワイヤレス受信機システムと関連付けられた少なくとも１つの受信機動作条件に少なくとも部分的に基づいて、選択に関する送信動作モードを判定することを含む。
本開示のさらに別の態様によれば、電子デバイスを提供するための方法は、開示される。方法は、製造場所において電子デバイスを製造することを含み、電子デバイスを製造することは、ワイヤレス受信機システムを電子デバイスに接続することを含む。方法は、パッケージング場所において電子デバイスをパッケージングすることをさらに含む。方法は、データ送信場所においてデータを電子デバイスにワイヤレスに送信することをさらに含み、データを電子デバイスにワイヤレスに送信することは、ワイヤレス送信システムを利用する近接場磁気誘導を介してデータを転送することによって実行され、ワイヤレス送信システムは、電子デバイスと関連付けられたワイヤレス受信機システムと磁気的に接続するように構成されている。
改良において、製造場所及びパッケージング場所の一方又は両方は、データ送信場所とは独立した場所である。
改良において、データは、ソフトウェア更新、ファームウェア更新、ソフトウェアアプリケーション、ファームウェア、又はそれらの組み合わせのうちの１つ又は複数である。
さらなる改良において、データは、電子デバイスが提供される領域に特有である。
別のさらなる改良において、データは、ワイヤレスデータ転送プロトコルに従って、非同期シリアルデータ信号として転送される。
さらにさらなる改良において、方法は、ワイヤレス送信システムとワイヤレス受信機システムとの間の接続を利用して、電子デバイスと関連付けられた負荷に電力供給するための電力信号をワイヤレスに送信することをさらに含む。
本開示のさらに別の態様によれば、ワイヤレス接続システムは、開示される。ワイヤレス接続システムは、ワイヤレス送信システム及びワイヤレス受信機システムを含む。ワイヤレス送信システムは、送信機アンテナ及び送信コントローラを含む。送信機アンテナは、少なくとも１つの受信機アンテナと結合し、ワイヤレス交流（ＡＣ）信号を少なくとも１つの受信機アンテナに送信するように構成されており、少なくとも１つの受信機アンテナは、電子デバイスと関連付けられたパッケージ内に存在する。送信コントローラは、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づいて、送信機アンテナを駆動するための駆動信号を供給することであって、送信機アンテナは、駆動信号に従って送信を発するように構成されており、駆動信号は、ワイヤレスデータ転送プロトコルに従って非同期シリアルデータ信号を生成するように構成されている、供給することを行うように構成されている。ワイヤレス受信機システムは、少なくとも１つの受信機アンテナ及び受信機コントローラを含む。少なくとも１つの受信機アンテナは、送信機アンテナと誘導結合し、送信を送信機アンテナから受信するように構成されており、少なくとも１つの受信機アンテナは、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づいて動作する。受信機コントローラは、ワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルに準拠した第１のデータ信号を抽出するために、送信を復号化すること、及び第１の非同期シリアルデータ信号を抽出するために、ワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルに準拠した第１のデータ信号を復号化することを行うように構成されている。
改良において、第１及び第２の非同期シリアルデータ信号は、汎用非同期送受信機（ＵＡＲＴ）準拠信号である。
さらなる改良において、ワイヤレスデータ転送プロトコルは、近距離無線通信（ＮＦＣ）プロトコルである。
さらにさらなる改良において、送信コントローラは、ＵＡＲＴ準拠データ信号を、同期コマンド及び長さコマンドを有するヘッダを有する同期ＮＦＣデータストリームにおいてパケット化することによって、ＮＦＣのデータ転送プロトコルに従ってＵＡＲＴ準拠データ信号を生成するように構成されている。
さらに別のさらなる改良において、送信コントローラは、ＵＡＲＴ準拠データ信号の後に少なくとも１つのエラーチェック要素を含むことによって、ＮＦＣのデータ転送プロトコルに従ってＵＡＲＴ準拠データ信号を生成するようにさらに構成されている。
送信コントローラは、エラーチェック要素の処理がＵＡＲＴ準拠データ信号のエラーなし受信を示すときに送信される確認（ＡＣＫ）応答を生成するようにさらに構成されている。
別のさらなる改良において、受信機コントローラは、エラーチェック要素の処理がＵＡＲＴ準拠データ信号の誤受信を示すときに送信される否定応答（ＮＡＣＫ）を生成するようにさらに構成されている。
別のさらなる改良において、システムは、ワイヤレス送電システム及びワイヤレス受電システムの各々における１つ又は複数のそれぞれのバッファをさらに含む。
さらにさらなる改良において、ワイヤレス送信システム及びワイヤレス受信機システムの各々における１つ又は複数のそれぞれのバッファは、それぞれ、送信及び受信のための通信データを順序付けるように構成されている。
さらにさらなる改良において、ワイヤレス送電システムにおける１つ又は複数のバッファの出力は、送信のためのバッファされたデータをトリガするようにクロックされる。
改良において、動作周波数は、約１３．５５３ＭＨｚ－約１３．５６７ＭＨｚの範囲内である。
本開示のさらに別の態様によれば、ワイヤレス送信システムは、開示される。ワイヤレス送信システムは、送信機アンテナ及び送信コントローラを含む。送信機アンテナは、少なくとも１つの受信機アンテナと結合し、ワイヤレス交流（ＡＣ）信号を少なくとも１つの受信機アンテナに送信するように構成されており、少なくとも１つの受信機アンテナは、電子デバイスと関連付けられたパッケージ内に存在する。送信コントローラは、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づいて、送信機アンテナを駆動するための駆動信号を供給することであって、送信機アンテナは、駆動信号に従って送信を発するように構成されており、駆動信号は、ワイヤレスデータ転送プロトコルに従って非同期シリアルデータ信号を生成するように構成されている、供給することを行うように構成されている。
改良において、ワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルは、ＮＦＣのデータ転送プロトコルを含む。
さらなる改良において、非同期シリアルデータ信号は、ＵＡＲＴ準拠（汎用非同期送受信機準拠）データ信号である。
本開示の、これらと、他の態様及び特徴とは、添付の図面と併せて読むとき、より良く理解され得る。
以下の詳細な説明は、特定の例示的な実施形態に関して与えられ得るが、図面が、必ずしも縮尺通りでなく、開示された実施形態が時々、ダイアグラム的に、部分的な図で示されることを理解されたい。さらに、特定の例では、開示された主題の理解に必要でない詳細、又は他の詳細を知覚するのを困難にする詳細は、省略されてもよい。したがって、本開示が、本明細書に開示され、示された特定の実施形態に限定されず、むしろ、本開示全体及び特許請求の範囲、ならびにそれらの任意の均等物の公正な読み取りのためのものであることを理解されたい。追加の、異なる、或いはより少ないコンポーネント及び方法は、システム及び方法に含まれてもよい。
以下の説明では、多数の具体的な詳細は、関連する教示の完全な理解を提供するために、実施例として示される。しかしながら、本教示がそのような詳細なしに実施されてもよいことは、当業者には明らかであろう。他の例では、周知の方法、手順、コンポーネント、及び／又は回路は、本教示の態様を不必要に不明瞭にすることを避けるために、詳細なしに、比較的高いレベルで説明されている。例えば、上述されたように、ＵＡＲＴは、例示的な非同期通信スキームとして本明細書で使用され、ＮＦＣプロトコルは、例示的な同期通信スキームとして使用される。しかしながら、他の有線及び無線通信技術は、本開示の原理を具現化しつつ、使用されてもよい。
ここで、図面を参照し、図１への具体的な参照と共に、ワイヤレス電力伝送システム１０は、示される。ワイヤレス電力伝送システム１０は、電気エネルギー、電力、電力信号、電磁エネルギー、及び電子的に送信可能なデータ（「電子データ」）などであるが、それらに限定されない電気信号のワイヤレス送信を提供する。本明細書で使用されるように、用語「電力信号」は、特に、負荷を充電し、且つ／或いは直接的に電力供給するための意味のある電気エネルギーを供給するために送信される電気信号を指し、用語「電子データ信号」は、媒体を介してデータを伝達するために利用される電気信号を指す。
ワイヤレス電力伝送システム１０は、近接場磁気結合を介した電気信号のワイヤレス送信を提供する。図１の実施形態に示されるように、ワイヤレス電力伝送システム１０は、ワイヤレス送信システム２０及びワイヤレス受信機システム３０を含む。ワイヤレス受信機システムは、電気信号を、少なくともワイヤレス送信システム２０から受信するように構成されている。ワイヤレス電力伝送システムが、ＮＦＣ－ＤＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｈａｒｇｅ）又はＮＦＣ ＷＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｈａｒｇｉｎｇ）ドラフト又は受け入れられた規格を介したワイヤレス電力伝送のために構成されている実施例などの、いくつかの実施例では、ワイヤレス送信システム２０は、ＮＦＣ－ＤＣワイヤレス伝送システム２０の「リスナ（listener)」として参照されてもよく、ワイヤレス受信機システム３０は、ＮＦＣ－ＤＣワイヤレス伝送システムの「ポーラ（poller）」として参照されてもよい。
示されるように、ワイヤレス送信システム２０及びワイヤレス受信機システム３０は、少なくとも、分離距離又はギャップ１７を超えて電気信号を送信するように構成され得る。システム１０などの、ワイヤレス電力伝送システムのコンテキストにおける、ギャップ１７などの、分離距離又はギャップは、有線接続などの、物理的接続を含まない。とりわけ、空気、カウンタトップ、電子デバイスのためのケーシング、プラスチックフィラメント、絶縁体、メカニカルウォールなどであるが、それらに限定されない分離距離又はギャップに位置する中間オブジェクトが存在してもよい。しかしながら、そのような分離距離又はギャップにおいて、物理的、電気的接続は存在しない。
したがって、ワイヤレス送信システム２０とワイヤレス受信機システム３０との組み合わせは、物理的接続の必要性なしに、電気的接続を作り出す。本明細書で使用されるように、用語「電気的接続」は、第１の場所、デバイス、コンポーネント、及び／又はソースから、第２の場所、デバイス、コンポーネント、及び／又はデスティネーションへの、電流、電圧、及び／又は電力の伝送の任意の促進を指す。「電気的接続」は、他の物理的な電気的接続の中でも、ワイヤ、トレース、ビアなどであるが、それらに限定されない物理的接続であってもよく、第１の場所、デバイス、コンポーネント、及び／又はソースを、第２の場所、デバイス、コンポーネント、及び／又はデスティネーションに接続する。追加的に或いは代替的に、「電気的接続」は、他のワイヤレス電力及び／又はデータ転送の中でも、磁界、電磁場、共振場、及び／又は誘導電界などであるが、それらに限定されないワイヤレス電力及び／又はデータ転送であってもよく、第１の場所、デバイス、コンポーネント、及び／又はソースを、第２の場所、デバイス、コンポーネント、及び／又はデスティネーションに接続する。
いくつかのケースでは、アンテナ２１、３１の各々が実質的にそれぞれの共通のＸ－Ｙ平面に沿って配置されると考える場合、アンテナ２１、３１を分離する距離は、「Ｚ」又は「深さ」方向のギャップであるので、ギャップ１７はまた、「Ｚ－距離」として参照されてもよい。しかしながら、可撓性且つ／或いは非平面コイルは、本開示の実施形態によって確実に企図され、したがって、ギャップ１７は、アンテナ２１、３１間の接続距離の包絡線にわたって、均一でないことがあることが企図される。様々なチューニング、構成、及び／又は他のパラメータが、ワイヤレス送信システム２０からワイヤレス受信機システム３０への電気的送信が依然として可能であるように、ギャップ１７の可能な最大距離を変更してもよいことが企図される。
ワイヤレス電力伝送システム１０は、ワイヤレス送信システム２０とワイヤレス受信機システム３０とが結合されているときに動作する。本明細書で使用されるように、概して、用語「結合する（couples）」、「結合された（coupled）」、及び「結合（coupling）」は、送信機及び／又はそれらの任意のコンポーネントと、受信機及び／又はそれらの任意のコンポーネントとが、磁界を介して互いに結合されるときに発生する、磁界結合を指す。そのような結合は、送信機からの誘導電力信号が受信機によって利用されるのに少なくとも十分である結合係数（ｋ）によって表される、結合を含み得る。システム１０における、ワイヤレス送信システム２０及びワイヤレス受信機システム３０の結合は、システム１０の共振結合係数によって表されることがあり、ワイヤレス電力伝送の目的のために、システム１０の結合係数は、約０．０１－０．９の範囲内であってもよい。
示されるように、ワイヤレス送信システム２０は、電力を入力電源１２から受け取り得る、ホストデバイス１１と関連付けられ得る。ホストデバイス１１は、任意の電気的に動作されたデバイス、回路基板、電子アセンブリ、専用充電デバイス、又は任意の他の企図される電子デバイスであってもよい。ワイヤレス送信システム２０が関連付けられ得る、例示的なホストデバイス１１は、他の企図される電子デバイスの中でも、集積回路を含むデバイス、ウェアラブル電子デバイスのためのケース、電子デバイスのためのレセプタクル、ポータブルコンピューティングデバイス、電子デバイスで構成されている衣服、電子デバイスのための記憶媒体、１つ又は複数の電子デバイスのための充電器具、専用電気充電デバイス、活動又はスポーツ関連機器、物品、及び／又はデータ収集デバイスを含むが、それらに限定されない。
示されるように、ワイヤレス送信システム２０及びホストデバイス１１の一方又は両方は、入力電源１２と動作可能に関連付けられる。入力電源１２は、他のストレージデバイスの中でも、電気化学セル、バッテリパック、及び／又はコンデンサなどの、１つ又は複数の電気ストレージデバイスであってもよく、或いは含んでもよい。追加的に或いは代替的に、入力電源１２は、任意の電気入力源（例えば、任意の交流（ＡＣ）又は直流（ＤＣ）デリバリポート）であってもよく、前記電気入力源からワイヤレス送信システム２０への接続装置（例えば、変圧器、レギュレータ、導電性導管、トレース、ワイヤ、又は機器、物品、コンピュータ、カメラ、携帯電話、及び／又は他の企図された電気コンポーネントの中でも、ＵＳＢポート及び／又はアダプタなどであるが、それらに限定されない他の電気デバイス接続ポート及び／又はアダプタ）を含んでもよい。
次いで、ワイヤレス送信システム２０によって受信された電気エネルギーは、電力をワイヤレス送信システム２０の内部コンポーネントに供給するためと、電力を送信機アンテナ２１に供給するためとの、少なくとも２つの目的のために使用される。送信機アンテナ２１は、近接場磁気結合（ＮＦＭＣ）を介して、ワイヤレス送信システム２０によってワイヤレス送信のために調整され、変更された電気信号をワイヤレスに送信するように構成されている。近接場磁気結合は、送信機アンテナ２１と、ワイヤレス受信機システム３０の受信機アンテナ３１、又はワイヤレス受信機システム３０と関連付けられた受信機アンテナ３１との間の磁気誘導を介してワイヤレスに信号の伝送を可能にする。近接場磁気結合は、本明細書で使用されるように、電気エネルギーを２つのアンテナ間で伝送するために交流電磁界を利用するワイヤレス電力伝送技術である、「誘導結合」であることがあり、且つ／或いは「誘導結合」と呼ばれることがある。そのような誘導結合は、同様の周波数で共振するようにチューニングされる２つの磁気的に結合されたコイル間の磁気エネルギーの近接場ワイヤレス伝送である。したがって、そのような近接場磁気結合は、閉じ込められた磁界の共振送信を介した効率的なワイヤレス送電を可能にし得る。さらに、そのような近接場磁気結合は、「相互インダクタンス」を介した接続を提供してもよく、相互インダクタンスは、本明細書で規定されるように、第１の回路と磁気的に結合された第２の回路における電流の変化による回路の起電力の生成である。
１つ又は複数の実施形態では、送信機アンテナ２１又は受信機アンテナ３１のいずれかのインダクタコイルは、近接場磁気誘導を介してワイヤレスに伝送される電気信号の受信及び／又は送信を容易にするように戦略的に配置される。アンテナの動作周波数は、６．７８ＭＨｚ（例えば、Ｒｅｚｅｎｃｅ及び／又はＡｉｒｆｕｅｌインタフェース規格、及び／又は６．７８ＭＨｚの周波数で動作する任意の他のプロプライエタリ（proprietary）インタフェース規格に準拠）、１３．５６ＭＨｚ（例えば、ＩＳＯ／ＩＥＣ規格１８０９２によって規定される、ＮＦＣ規格に準拠）、２７ＭＨｚ、及び／又は別のプロプライエタリ動作モードの動作周波数を含んでもよいが、それらに限定されない比較的高い動作周波数範囲を含んでもよい。アンテナ２１、３１の動作周波数は、６．７８ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、及び２７ＭＨｚを含むが、それらに限定されない産業、科学、及び医療（ＩＳＭ）周波数帯域における国際電気通信連合（ＩＴＵ）によって指定された動作周波数であってもよく、ワイヤレス電力伝送における使用のために指定される。ワイヤレス電力伝送システム１０がＮＦＣ－ＤＣ規格及び／又はドラフト規格内で動作しているシステムでは、動作周波数は、約１３．５５３ＭＨｚ－約１３．５６７ＭＨｚの範囲内であってもよい。
本開示の送信機アンテナ及び受信機アンテナは、約１０ｍｉｌｌｉｗａｔｔｓ（ｍＷ）－約５００ｗａｔｔｓ（Ｗ）に及ぶ大きさを有する電力を送信し、且つ／或いは受信するように構成され得る。１つ又は複数の実施形態では、送信機アンテナ２１のインダクタコイルは、送信機アンテナ共振周波数で、或いは送信機アンテナ共振周波数帯域内で共振するように構成されている。
当業者に知られているように、「共振周波数」又は「共振周波数帯域」は、アンテナの振幅応答が相対的に最大である１つ又は複数の周波数、又は、追加的に或いは代替的に、容量性リアクタンスが誘導性リアクタンスの大きさと実質的に同様の大きさを有する周波数又は周波数帯域を指す。１つ又は複数の実施形態では、送信機アンテナ共振周波数は、ワイヤレス電力伝送の当業者に知られているように、高周波数である。
ワイヤレス受信機システム３０は、少なくとも１つの電子デバイス１４と関連付けられることがあり、電子デバイス１４は、任意の機能のために、且つ／或いは電力ストレージのために（例えば、バッテリ及び／又はコンデンサを介して）、電力を必要とする任意のデバイスであってもよい。さらに、電子デバイス１４は、電子的に送信可能なデータを受信できる任意のデバイスであってもよい。例えば、デバイスは、とりわけ、ハンドヘルドコンピューティングデバイス、モバイルデバイス、ポータブル電化製品、集積回路、識別可能なタグ、キッチンユーティリティデバイス、電子ツール、電気自動車、ゲーム機、ロボットデバイス、ウェアラブル電子デバイス（例えば、とりわけ、電子時計、電子的に変更された（electronically modified）メガネ、拡張現実（ＡＲ）メガネ、仮想現実（ＶＲ）メガネ）、ポータブルスキャニングデバイス、ポータブル識別デバイス、スポーツ用品、組み込みセンサ、モノのインターネット（ＩｏＴ）センサ、ＩｏＴ対応衣服、ＩｏＴ対応娯楽機器、産業機器、医療機器、医療デバイス、タブレットコンピューティングデバイス、ポータブル制御デバイス、電子デバイスのためのリモートコントローラ、ゲームコントローラであってもよいが、それらに限定されない。
開示された実施形態の特徴及び特性を示す目的のために、矢印付きの線は、伝送可能且つ／或いは通信可能な信号を示すために利用され、様々なパターンは、電力送信を対象とする電気信号と、データ及び／又は制御命令の送信を対象とする電気信号とを示すために使用される。実線は、最終的に、ワイヤレス送信システム２０からワイヤレス受信機システム３０へのワイヤレス送電に利用される電力信号の形態で、物理的且つ／或いはワイヤレス電力伝送を介した電気エネルギーの信号送信を示す。さらに、点線は、最終的に、ワイヤレス送信システム２０からワイヤレス受信機システム３０にワイヤレスに送信され得る、電子的に送信可能なデータ信号を示すために利用される。
本明細書のシステム及び方法は、ワイヤレス送信エネルギー、ワイヤレス電力信号、ワイヤレス送信電力、ワイヤレス送信電磁エネルギー、及び／又は電子的に送信可能なデータの送信を示すが、本明細書に開示されるシステム、方法、及び装置は、１つの信号のみ、２つの信号、又は２つよりも多い様々な組み合わせの送信において利用されてもよいことが確実に企図され、さらに、本明細書に開示されるシステム、方法、及び装置は、上述された信号のうちの１つ又は複数に加えて、或いは一意に組み合わせて、他の電気信号のワイヤレス送信のために利用されてもよいことが企図される。いくつかの実施例では、実線又は点線の信号経路は、機能的な信号経路を表してもよいが、実際のアプリケーションでは、実際の信号は、示されたデスティネーションへの経路の途中で追加のコンポーネントを介してルーティングされる。例えば、データ信号が通信装置から別の通信装置へルーティングすることを示され得る。しかしながら、実際のアプリケーションでは、データ信号は、増幅器を介して、次いで、送信機アンテナを介して、受信機アンテナにルーティングされることがあり、受信側で、データ信号は、受信機のそれぞれの通信デバイスによって復号化される。
ここで、図２に目を向けると、ワイヤレス接続システム１０は、ワイヤレス送信システム２０とワイヤレス受信機システム３０との両方の例示的なサブシステムを含むブロックダイアグラムとして示される。ワイヤレス送信システム２０は、少なくとも、パワーコンディショナ４０、送信制御システム２６、送信チューニングシステム２４、及び送信機アンテナ２１を含み得る。入力電源１２から入力される電気エネルギーの第１の部分は、送信制御システム２６などであるが、それに限定されないワイヤレス送信システム２０のコンポーネントに電気的に電力供給するように構成されている。入力電源１２から入力される電気エネルギーの第２の部分は、送信機アンテナ２１を介して、ワイヤレス受信機システム３０への、ワイヤレス電力送信のために調整され、且つ／或いは変更される。したがって、入力エネルギーの第２の部分は、パワーコンディショナ４０によって変更され、且つ／或いは調整される。示されないが、入力電気エネルギーの第１及び第２の部分の一方又は両方は、パワーコンディショナ４０及び／又は送信制御システム２６による受信の前に、さらなる企図されたサブシステム（例えば、とりわけ、電圧レギュレータ、電流レギュレータ、スイッチングシステム、故障システム、安全レギュレータ）によって、変更され（modified）、調整され、変更され（altered）、且つ／或いは他の方法で変更され（changed）てもよいことが確実に企図される。
ここで、図３を参照し、引き続き図１及び図２を参照すると、送信制御システム２６のサブコンポーネント及び／又はシステムは、示される。送信制御システム２６は、センシングシステム５０と、送信コントローラ２８と、通信システム２９と、ドライバ４８と、メモリ２７とを含み得る。
送信コントローラ２８は、演算を実行し、制御アルゴリズムを実行し、データを格納し、データを検索し、データを収集し、ワイヤレス送信システム２０と関連付けられた他のコンポーネント及び／又はサブシステムを有する通信を制御し且つ／或いは提供し、且つ／或いは所望の任意の他の演算タスク又は制御タスクを実行する少なくとも１つのプロセッサを含む、任意の電子コントローラ又はコンピューティングシステムであってもよい。送信コントローラ２８は、単一のコントローラであってもよく、或いはワイヤレス送信システム２０の様々な機能及び／又は特徴を制御するように配置された２つ以上のコントローラを含んでもよい。送信コントローラ２８の機能性は、ハードウェア及び／又はソフトウェアにおいて実装されてもよく、ワイヤレス送信システム２０の動作に関する１つ又は複数のデータマップに依存してもよい。そのために、送信コントローラ２８は、メモリ２７と動作可能に関連付けられてもよい。メモリは、内部メモリ、外部メモリ、及び／又はリモートメモリ（例えば、インターネットなどであるが、それらに限定されないネットワークを介して送信コントローラ２８に動作可能に接続されたデータベース及び／又はサーバ）のうちの１つ又は複数を含んでもよい。内部メモリ及び／又は外部メモリは、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ、又は時々だが稀にＥＲＯＭと表示される）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）を含む、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）と、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、シンクロナスダイナミックＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、シングルデータレートシンクロナスダイナミックＲＡＭ（ＳＤＲ ＳＤＲＡＭ）、ダブルデータレートシンクロナスダイナミックＲＡＭ（ＤＤＲ ＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ２、ＤＤＲ３、ＤＤＲ４）、及びグラフィックスダブルデータレートシンクロナスダイナミックＲＡＭ（ＧＤＤＲ ＳＤＲＡＭ、ＧＤＤＲ２、ＧＤＤＲ３、ＧＤＤＲ４、ＧＤＤＲ５）、フラッシュメモリ、ポータブルメモリなどを含む、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、のうちの１つ又は複数を含んでもよいが、それらに限定されない。そのようなメモリ媒体は、非一時的機械可読メモリ媒体及び／又はコンピュータ可読メモリ媒体の例である。
送信制御システム２６の特定の要素は、送信制御システム２６の独立したコンポーネント及び／又は回路（例えば、他の企図された要素の中でも、ドライバ４８、メモリ２７、通信システム２９、センシングシステム５０）として示されるが、そのようなコンポーネントは、送信コントローラ２８と一体化されてもよい。いくつかの実施例では、概して、送信コントローラ２８は、送信コントローラ２８及びワイヤレス送信システム２０の一方又は両方の機能要素を含むように構成されている集積回路であってもよい。
データ送受信の詳細を提供する前に、ワイヤレス送信システム２０及びワイヤレス受信機システム３０のいずれかは、どちらのエンティティが電力をワイヤレスに送信しており、或いは電力をワイヤレスに受信しているかに関係なく、開示された原理内でデータを他方に送信し得ることに留意されたい。示されるように、送信コントローラ２８は、データ送信、受信、及び／又は通信の目的のために、少なくとも、メモリ２７、通信システム２９、パワーコンディショナ４０、ドライバ４８、及びセンシングシステム５０と動作可能に関連付けられている。ドライバ４８は、パワーコンディショナ４０の動作を少なくとも部分的に制御するように実装され得る。いくつかの実施例では、ドライバ４８は、送信コントローラ２８から、生成されたパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成し、且つ／或いはパワーコンディショナ４０に出力するように命令を受信してもよい。いくつかのそのような実施例では、ＰＷＭ信号は、パワーコンディショナ４０を駆動し、ＰＷＭ信号によって規定された動作周波数を有する交流信号として電力を出力するように構成されていてもよい。いくつかの実施例では、ＰＷＭ信号は、パワーコンディショナ４０によって出力されたＡＣ電力信号のデューティサイクルを生成するように構成されていてもよい。いくつかのそのような実施例では、デューティサイクルは、ＡＣ電力信号の所与の周期の約５０％であるように構成されていてもよい。
センシングシステムは、１つ又は複数のセンサを含んでもよく、各センサは、ワイヤレス送信システム２０の１つ又は複数のコンポーネントと動作可能に関連付けられ、情報及び／又はデータを提供するように構成されていてもよい。用語「センサ」は、ワイヤレス送信システム２０、ワイヤレス受信機システム３０、入力電源１２、ホストデバイス１１、送信機アンテナ２１、受信機アンテナ３１のうちの１つ又は複数の機能、状態、電気的特性、動作、及び／又は動作特性を感知するように動作するワイヤレス送信システム２０と動作可能に関連付けられた１つ又は複数のコンポーネントを、任意の他のコンポーネント及び／又はそれらのサブコンポーネントと共に規定するために、最も広い解釈において使用される。再度、実施例は、特定の構成を示してもよいが、ワイヤレス送信システム２０及びワイヤレス受信機システム３０のいずれかは、どちらのエンティティが電力をワイヤレスに送信しており、或いは電力をワイヤレスに受信しているかに関係なく、開示された原理内でデータを他方に送信し得ることを理解されたい。
図４の実施形態に示されるように、センシングシステム５０は、サーマルセンシングシステム５２、オブジェクトセンシングシステム５４、受信機センシングシステム５６、及び／又は任意の他のセンサ５８を含み得るが、それらに限定されない。これらのシステム内には、状態ベースのメンテナンスセンシングシステム、性能最適化センシングシステム、充電状態センシングシステム、温度管理センシングシステム、コンポーネント加熱センシングシステム、ＩｏＴセンシングシステム、エネルギー及び／又は電力管理センシングシステム、衝撃検出センシングシステム、電気ステータスセンシングシステム、速度検出センシングシステム、デバイス健全性センシングシステムなどであるが、それらに限定されないアプリケーションによって必要とされる特定のセンシング態様に対処する、さらに具体的な任意の追加或いは代替のセンシングシステムが存在してもよい。オブジェクトセンシングシステム５４は、異物検知（ＦＯＤ）システムであってもよい。
サーマルセンシングシステム５２、オブジェクトセンシングシステム５４、受信機センシングシステム５６、及び／又は、任意の追加或いは代替のシステムを含む他のセンサ５８の各々は、送信コントローラ２８に動作可能且つ／或いは通信可能に接続される。サーマルセンシングシステム５２は、ワイヤレス送信システム２０又はワイヤレス送信システム２０の近くの他の要素内の周囲温度及び／又はコンポーネント温度を監視するように構成されている。サーマルセンシングシステム５２は、ワイヤレス送信システム２０内の温度を検出するように構成されていてもよく、検出された温度が閾値温度を超える場合、送信コントローラ２８は、ワイヤレス送信システム２０が動作するのを防止する。そのような閾値温度は、安全上の考慮、動作上の考慮、効率上の考慮、及び／又はそれらの任意の組み合わせのために構成されていてもよい。非限定的な一実施例では、サーマルセンシングシステム５２からの入力を介して、送信コントローラ２８が、ワイヤレス送信システム２０内の温度が許容可能な動作温度から望ましくない動作温度に上昇したと判定する場合（例えば、非限定的な一実施例では、内部温度が摂氏約２０℃（Ｃ）から約５０℃に上昇する）、送信コントローラ２８は、ワイヤレス送信システム２０の動作を防止し、且つ／或いはワイヤレス送信システム２０からの電力出力のレベルを低減する。いくつかの非限定的な実施例では、サーマルセンシングシステム５２は、熱電対、サーミスタ、負温度係数（ＮＴＣ）レジスタ、測温抵抗体（ＲＴＤ）、及び／又はそれらの任意の組み合わせのうちの１つ又は複数を含んでもよい。
図４に描かれるように、送信センシングシステム５０は、オブジェクトセンシングシステム５４を含み得る。オブジェクトセンシングシステム５４は、ワイヤレス受信機システム３０及び／又は受信機アンテナ３１のうちの１つ又は複数を検出するように構成されていてもよく、したがって、受信機システム３０がワイヤレス送信システム２０に近接していることを送信コントローラ２８に示す。追加的に或いは代替的に、オブジェクトセンシングシステム５４は、ワイヤレス送信システム２０に接触し、或いは近接する不要なオブジェクトの存在を検出するように構成されていてもよい。いくつかの実施例では、オブジェクトセンシングシステム５４は、望ましくないオブジェクトの存在を検出するように構成されている。いくつかのそのような実施例では、送信コントローラ２８が、オブジェクトセンシングシステム５４によって提供される情報を介して、望ましくないオブジェクトの存在を検出する場合、送信コントローラ２８は、ワイヤレス送信システム２０の動作を防止し、或いは他の方法で変更する。いくつかの実施例では、オブジェクトセンシングシステム５４は、インピーダンス変化検出スキームを利用し、送信コントローラ２８は、既知の、許容可能な電気インピーダンス値又は電気インピーダンス値の範囲に対して、送信機アンテナ２１によって観測された電気インピーダンスの変化を分析する。
追加的に或いは代替的に、オブジェクトセンシングシステム５４は、送信コントローラ２８が、受信機アンテナ３１などの、検出されるオブジェクトの既知の品質係数値又は品質係数値の範囲からの変化を分析する、品質係数（Ｑ）変化検出スキームを利用してもよい。インダクタの「品質係数」又は「Ｑ」は、（周波数（Ｈｚ）×インダクタンス（Ｈ））／抵抗（オーム）として規定されることができ、周波数は、回路の動作周波数であり、インダクタンスは、インダクタのインダクタンス出力であり、抵抗は、インダクタの内部にある放射抵抗と反応抵抗との組み合わせである。本明細書で規定されるように、概して、「品質係数」は、アンテナ、回路、又は共振器のような装置の効率を測定する指標（尺度の数値）として受け入れられている。いくつかの実施例では、オブジェクトセンシングシステム５４は、光学センサ、電気光学センサ、ホール効果センサ、近接センサ、及び／又はそれらの任意の組み合わせのうちの１つ又は複数を含んでもよい。
受信機センシングシステム５６は、ワイヤレス送信システム２０と結合可能であり得る任意のワイヤレス受信機システムの存在を検出するように構成されている、任意のセンサ、回路、及び／又はそれらの組み合わせである。いくつかの実施例では、受信機センシングシステム５６及びオブジェクトセンシングシステム５４は、組み合わされてもよく、コンポーネントを共有してもよく、且つ／或いは１つ又は複数の共通のコンポーネントによって具現化されてもよい。いくつかの実施例では、任意のそのようなワイヤレス受信機システムの存在が検出される場合、前記ワイヤレス受信機システムへの、ワイヤレス送信システム２０による電気エネルギー、電力、電磁エネルギー、及び／又はデータのワイヤレス送信は、可能とされる。いくつかの実施例では、ワイヤレス受信機システムの存在が検出されない場合、電気エネルギー、電力、電磁エネルギー、及び／又はデータの継続的なワイヤレス送信は、発生することができない。したがって、受信機センシングシステム５６は、ワイヤレス送信システム２０の環境内、或いはワイヤレス送信システム２０に近接する環境内の電気的特性を分析し、電気的特性に基づいて、ワイヤレス受信機システム３０の存在を判定するように構成されている、１つ又は複数のセンサを含んでもよく、且つ／或いは１つ又は複数のセンサと動作可能に関連付けられてもよい。
ここで、図５を参照し、引き続き図１－図４を参照すると、パワーコンディショナ４０の一実施形態を示すブロックダイアグラムは、示される。パワーコンディショナ４０において、概して、電力は、入力電源１２自体又は介在するパワーコンバータを介して、ＡＣ源をＤＣ源（示さず）に変換する、ＤＣ電源として受け取られる。電圧レギュレータ４６は、電力を入力電源１２から受け取り、電力をアンテナ２１による送信のために供給し、ワイヤレス送信システム２０のコンポーネントに電力供給するための電力を供給するように構成されている。したがって、電圧レギュレータ４６は、受信された電力を、各々がそれぞれの下流コンポーネントの動作に適切な電圧である、少なくとも２つの電力信号：ワイヤレス送信システム２０の任意のコンポーネントに電気的に電力供給する第１の電力信号と、ワイヤレス受信機システム３０へのワイヤレス送信のために調整され、変更された第２の部分とに変換するように構成されている。図３に示されるように、そのような第１の部分は、少なくとも、センシングシステム５０、送信コントローラ２８、及び通信システム２９に送信される。しかしながら、第１の部分は、これらのコンポーネントだけへの送信に限定されず、ワイヤレス送信システム２０の任意の電気的コンポーネントに送信され得る。
電力の第２の部分は、パワーコンディショナ４０の増幅器４２に供給され、アンテナ２１によるワイヤレス送信の電力を調整するように構成されている。増幅器は、インバータとして機能してもよく、入力ＤＣ電力信号を電圧レギュレータ４６から受信し、送信制御システム２６からのＰＷＭ入力に少なくとも部分的に基づいて、ＡＣを出力として生成してもよい。増幅器４２は、例えば、デュアル（dual）電界効果トランジスタパワーステージインバータ又はクアドプル（quadruple）電界効果トランジスタパワーステージインバータなどの、パワーステージインバータであってもよく、或いは含んでもよい。パワーコンディショナ４０内、ひいてはワイヤレス送信システム２０内の増幅器４２の使用は、そのような増幅器なしで送信される場合よりもはるかに大きい振幅を有する電気信号のワイヤレス送信を可能にする。例えば、増幅器４２の追加は、ワイヤレス送信システム２０が、約１０ｍＷ－約５００Ｗの電力を有する電力信号として電気エネルギーを送信することを可能にし得る。いくつかの実施例では、増幅器４２は、１つ又は複数のＥ級電力増幅器であってもよく、或いは含んでもよい。Ｅ級電力増幅器は、高周波数（例えば、約１ＭＨｚ－約１ＧＨｚの周波数）での使用のために設計された効率的にチューニングされたスイッチング電力増幅器である。概して、Ｅ級増幅器は、単極スイッチング素子と、スイッチ及び出力負荷の間のチューニングされたリアクティブネットワーク（例えば、アンテナ２１）とを採用する。Ｅ級増幅器は、スイッチング素子をゼロ電流（例えば、オンからオフへのスイッチング）又はゼロ電圧（オフからオンへのスイッチング）のポイントで動作することのみによって、高周波で高効率を実現し得る。そのようなスイッチング特性は、デバイスのスイッチング時間が動作の周波数に比較して長いときでさえ、スイッチにおいて失われる電力を最小化し得る。しかしながら、増幅器４２は、Ｅ級電力増幅器であることに確実に限定されず、増幅器４２の一部として含まれ得る他の増幅器の中でも、Ｄ級増幅器、ＥＦ級増幅器、Ｈインバータ増幅器、及び／又はプッシュプルインバータのうちの１つ又は複数であってもよく、或いは含んでもよい。
ここで、図６及び図７に目を向けると、ワイヤレス送信システム２０は、示され、とりわけ、パワーコンディショナ４０、増幅器４２、チューニングシステム２４の要素をさらに詳述する。ワイヤレス送信システム２０のブロックダイアグラムは、１つ又は複数の電気信号と、そのような信号の調整と、そのような信号の変更と、そのような信号の変換と、そのような信号の反転と、そのような信号の増幅と、それらの組み合わせとを示す。図６では、ＤＣ電力信号は、線が、図６及び本願の他の図における他の実線よりもかなり太いように、大いにボールドされた線で示され、ＡＣ信号は、ＤＣ電力信号のボールドよりもかなり少なくボールドされた太さを有する実質的に正弦波状の波形として示され、データ信号は、点線として表される。ＡＣ信号は、必ずしも実質的に正弦波でなく、以下で説明される目的に適した任意のＡＣ波形（例えば、他の波形の中でも、正弦半波、矩形波、矩形半波）であってもよいことに留意されたい。図７は、ワイヤレス送信システムの要素と、それらのサブコンポーネントとのためのサンプル電気コンポーネントを簡略化された形式において示す。図７は、ワイヤレス送信システム２０のための概略図の１つの分岐又はサブセクションを表してもよく、且つ／或いはワイヤレス送信システム２０のコンポーネントは、明確のために図７に示された概略図から省略されてもよいことに留意されたい。
図６に示され、上で議論されたように、入力電源１２は、増幅器４２でのコンディショニングの前に、電圧レギュレータ４６によって変更されるその電圧レベルを有し得る、入力直流電圧（ＶＤＣ）を提供する。いくつかの実施例では、図７に示されるように、増幅器４２は、チョークインダクタＬＣＨＯＫＥを含むことがあり、チョークインダクタＬＣＨＯＫＥは、ＶＤＣのＤＣ電力信号が増幅器４２の増幅器トランジスタ４８に向かって継続することを可能にする一方、ＶＤＣにおける無線周波数干渉をブロックするために利用され得る。ＶＣＨＯＫＥは、当該技術分野で知られている任意の適切なチョークインダクタとして構成されていてもよい。
増幅器４８は、ＶＤＣを変更し、且つ／或いは反転し、ＡＣワイヤレス信号ＶＡＣを生成するように構成されており、ＡＣワイヤレス信号ＶＡＣは、より詳細に以下で議論されるように、受信データ信号及び送信データ信号の一方又は両方を搬送するように構成され得る（図６において「データ」として記される）。増幅器トランジスタ４８は、ＤＣ電力信号をＡＣ電力信号に反転し、変換し、且つ／或いは調整することができる、当該技術分野で知られている任意のスイッチングトランジスタであってもよく、他の既知のスイッチングトランジスタの中でも、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）ＦＥＴＳ、バイポーラジャンクショントランジスタ（ＢＪＴ）、及び／又はワイドバンドギャップ（ＷＢＧ）半導体トランジスタなどであるが、それらに限定されない。増幅器トランジスタ４８は、駆動信号（図６において「ＰＷＭ」と記される）を増幅器トランジスタ４８のゲート（図６において「Ｇ」として記される）から受信し、ＤＣ信号ＶＤＣを反転し、ＡＣワイヤレス信号をワイヤレス送電システム２０の動作周波数及び／又は動作周波数帯域で生成するように構成されている。駆動信号は、ワイヤレス送電システム２０の動作周波数及び／又は動作周波数帯域でそのような反転のために構成されているＰＷＭ信号であってもよい。
議論され、上に開示されたように、駆動信号は、送信制御システム２６及び／又はその中の送信コントローラ２８によって生成され、出力される。送信コントローラ２６、２８は、駆動信号を供給するように構成されており、ワイヤレスデータ信号（図６において「データ」と記される）を符号化することと、ワイヤレスデータ信号（図６において「データ」と記される）を復号化することと、それらの任意の組み合わせとのうちの１つ又は複数を実行するように構成されている。いくつかの実施例では、電気データ信号は、ＡＣワイヤレス電力信号のインバンド信号であってもよい。いくつかのそのような実施例では、そのようなインバンド信号は、ＡＣワイヤレス電力信号のインバンドのオンオフキーイング（ＯＯＫ）信号であってもよい。例えば、ＮＦＣ規格に説明されるように、タイプＡ通信は、ＯＯＫの一形態であり、データ信号は、約１３．５５３ＭＨｚ－約１３．５６７ＭＨｚの範囲における動作周波数で動作するキャリアＡＣワイヤレス電力信号においてオンオフキーされる。
しかしながら、ＡＣ電力信号の電力、電流、インピーダンス、位相、及び／又は電圧レベルが、高周波ワイヤレス電力伝送のために現在及び／又はレガシーハードウェアにおいて使用されるレベル（送信される約５００ｍＷ超え）を超えて変更されるとき、そのようなレガシーハードウェアは、通信機能の必要とされる忠実度でインバンドデータ信号を適切に符号化し、且つ／或いは復号化することができないことがある。ＡＣ出力電力信号におけるそのようなより高い電力は、ＯＯＫ立ち上がりに関する立ち上がり時間を増加させること、ＯＯＫ立ち下がりに関する立ち下がり時間を増加させること、ＯＯＫ立ち上がりにおける必要とされる電圧をオーバーシュートすること、及び／又はＯＯＫ立ち下がりにおける電圧をアンダーシュートすることに起因して、信号劣化を引き起こし得る。したがって、増幅器４２が、ワイヤレス電力伝送中のインバンドデータ信号から、立ち上がり及び立ち下がり時間、オーバーシュート、アンダーシュート、及び／又は他の信号欠陥を制限し、且つ／或いは実質的に除去するように設計される必要性が存在する。そのような欠陥を制限し、且つ／或いは実質的に除去する能力は、本願のシステムを可能にし、より高い電力のワイヤレス電力伝送を高周波ワイヤレス送電システムにおいて提供する。
さらに例示的な説明に関して、図８は、ＯＯＫインバンド信号の立ち下がり及び立ち上がりに関するプロットを示す。立ち下がり時間（ｔ１）は、信号が意図された全電圧（Ｖ１）の９０％電圧（Ｖ４）であるときと、Ｖ１の約５％の電圧（Ｖ２）に立ち下がるときとの間の時間として示される。立ち上がり時間（ｔ３）は、信号がＶ２で終わるときと、Ｖ４程度に立ち上がるときとの間の時間として示される。そのような立ち上がり及び立ち下がり時間は、信号の受信機アンテナによって読み取られてもよく、適用可能なデータ通信プロトコルは、データが立ち上がり及び／又は立ち下がり時間が特定の境界を超える場合、受信機によって非準拠し、且つ／或いは判読不可能であるように、立ち上がり及び立ち下がり時間に関する制限を含んでもよい。
ここで、図６及び図７に戻ると、言及された欠陥の制限及び／又は実質的な除去を実現するために、増幅器４２は、ダンピング回路６０を含む。ダンピング回路６０は、ＡＣワイヤレス信号及び関連付けられたデータ信号の送信中にＡＣワイヤレス信号をダンピングするように構成されている。ダンピング回路６０は、レガシーシステムと比較されるとき、データ信号のレートが準拠し、且つ／或いは判読可能であり得るだけでなく、より速いデータレート及び／又は改善されたデータ範囲をも実現し得るように、ＯＯＫ信号送信中の立ち上がり及び立ち下がり時間を短縮するように構成されていてもよい。ＡＣワイヤレス電力信号をダンプするために、ダンピング回路は、少なくとも、ダンピングトランジスタ６３を含み、ダンピングトランジスタ６３は、ダンピング信号（Ｖｄａｍｐ）を送信コントローラ６２から受信するように構成されている。ダンピング信号は、ダンピングトランジスタを切り替え（オン／オフ）、ワイヤレスデータ信号の送信及び／又は受信中にＡＣワイヤレス信号のダンピングを制御するように構成されている。ＡＣワイヤレス信号のそのような送信は、送信コントローラ２８によって実行されてもよく、且つ／或いは、そのような送信は、アンテナ２１、３１間の結合磁界内で、ワイヤレス受信機システム３０からの送信を介して実行されてもよい。
データ信号がＯＯＫを介して伝達される実施例では、ダンピング信号は、データ信号の状態と実質的に反対であり、且つ／或いは逆であってもよい。これは、ＯＯＫデータ信号が「オン」状態である場合、ダンピング信号は、ダンピングトランジスタに「オフ」するように命令し、したがって、ダンピング回路がグランドに設定されないので、信号は、ダンピング回路６０を介して散逸されず、したがって、増幅回路からの短絡及び電流は、実質的にダンピング回路６０をバイパスすることを意味する。ＯＯＫデータ信号が「オフ」状態である場合、ダンピング信号は、「オン」であってもよく、したがって、ダンピングトランジスタ６３は、「オン」状態に設定され、ＶＡＣの電流の流れは、ダンピング回路によってダンプされる。したがって、「オン」のとき、ダンピング回路６０は、システムの効率が実質的に影響されず、そのような散逸がＯＯＫ信号における立ち上がり及び／又は立ち下がり時間を短縮させるように、ちょうど十分な電力、電流、及び／又は電圧を散逸するように構成され得る。さらに、ダンピング信号は、ＯＯＫ信号が「オン」であるとき、ダンピングトランジスタ６３に「オフ」するように命令し得るので、不必要に信号をダンプすることはなく、したがって、ダンピングが必要とされないとき、ＶＡＣからの任意の効率損失を軽減し得る。ＯＯＫ符号化を利用するように描かれているが、インバンド符号化の他の形態は、振幅シフトキーイング（ＡＳＫ）などであるが、それに限定されないデータ信号を符号化するために利用されてもよい。
図７に示されるように、ダンピング回路６０を含み得る増幅器４２の分岐は、増幅器トランジスタ４８の出力ドレインに配置される。ダンピング回路６０がここに配置される必要はなく、いくつかの実施例では、エネルギー散逸が所望される回路における最初のノードである、増幅器トランジスタ４８出力ドレインに最も近いノードにおいてダンプすることができ得るので、これは、出力ＡＣワイヤレス信号を適切にダンプするのに役立ち得る。そのような実施例では、ダンピング回路は、増幅器トランジスタ４８のドレインと電気的に並列接続である。しかしながら、ダンピング回路は、アンテナ２１に近接して、送信チューニングシステム２４に近接して、且つ／或いはフィルタ回路６５に近接して接続されることが確実に可能である。
ダンピング回路６０は、より高い電力の高周波ワイヤレス送電において適切な通信のためにＡＣワイヤレス信号を適切にダンプするように機能することができ、いくつかの実施例では、ダンピング回路は、追加のコンポーネントを含んでもよい。例えば、示されるように、ダンピング回路６０は、ダンピングダイオードＤＤＡＭＰ、ダンピングレジスタＲＤＡＭＰ、ダンピングコンデンサＣＤＡＭＰ、及び／又はそれらの任意の組み合わせのうちの１つ又は複数を含んでもよい。ＲＤＡＭＰは、ダンピングトランジスタ６３と電気的に直列であってもよく、ＲＤＡＭＰの値（オーム）は、少なくともいくらかの電力を電力信号から散逸するように構成されていてもよく、振幅シフトキーイング信号、ＯＯＫ信号、及び／又はそれらの組み合わせにおける立ち上がり及び立ち下がり時間を加速する役割を果たし得る。いくつかの実施例では、ＲＤＡＭＰの値は、ＲＤＡＭＰが、許容可能なインバンド信号における最も速い立ち上がり及び／又は立ち下がり時間を実現し、且つ／或いは最小限の立ち上がり及び／又は立ち下がり時間に関する規格の制限を満たすために、最小限の電力量を散逸するように選択され、構成されており、且つ／或いは設計される。それによって、最大効率（ＲＤＡＭＰに失われる、より少ない電力）でデータ忠実度を実現し、ならびに、システムが負荷されないとき、且つ／或いは最も軽い負荷条件下でデータ忠実度を維持する。
ＣＤＡＭＰはまた、ダンピングトランジスタ６３及びＲＤＡＭＰの一方又は両方と直列に接続であってもよい。ＣＤＡＭＰは、インバンド信号の遷移点を平滑化し、そのような信号におけるオーバーシュート且つ／或いはアンダーシュート状態を制限するように構成されていてもよい。さらに、いくつかの実施例では、ＣＤＡＭＰは、トランジスタがダンピング信号を介してアクティベートされるとき、実行されるダンピングがＡＣワイヤレス電力信号と１８０度位相がずれていることを保証するように構成されていてもよい。
ＤＤＡＭＰはさらに、ダンピングトランジスタ６３、ＲＤＡＭＰ、ＣＤＡＭＰ、及び／又はそれらの任意の組み合わせのうちの１つ又は複数と直列に含まれてもよい。示されるように、ＤＤＡＭＰは、ダンピングトランジスタ６３がオフ状態であるとき、電流がダンピング回路６０から流出することができないように配置される。ＤＤＡＭＰの包含は、ダンピング回路がアクティブでなく、或いは「オン」でないとき、ＡＣ電力信号における電力効率損失を防ぎ得る。実際、ダンピングトランジスタ６３は、理想的なシナリオでは、「オフ」状態であるとき、ダンピング回路を効果的に短絡する役割を果たすように設計されるが、現実的には、いくらかの電流は、依然としてダンピング回路に到達することがあり、且つ／或いは、いくらかの電流は、ダンピング回路６０から反対方向に恐らく流れることがある。したがって、ＤＤＡＭＰの包含は、そのようなシナリオを防止し、電流、電力、及び／又は電圧がダンピングトランジスタ６３に向かって散逸されることのみを可能にし得る。ＤＤＡＭＰを含む、この構成は、ダンピング回路６０が増幅器トランジスタ４８のドレインノードで接続されるとき、信号が正弦半波電圧であってもよく、したがって、ＶＡＣの電圧が常に正であるので、望ましいことがある。
ダンピング回路６０を超えて、いくつかの実施例では、増幅器４２は、シャントコンデンサＣＳＨＵＮＴを含んでもよい。ＣＳＨＵＮＴは、ＡＣ電力信号をグランドへ分流し、ＡＣ電力信号の電圧を充電するように構成されていてもよい。したがって、ＣＳＨＵＮＴは、約５０％のデューティサイクルが維持されるように、且つ／或いは、ＡＣ電力信号の形状が正電圧において実質的に正弦波であるように、ＡＣ電力信号の効率的且つ安定した波形を維持するように構成されていてもよい。
いくつかの実施例では、増幅器４２は、フィルタ回路６５を含んでもよい。フィルタ回路６５は、ワイヤレス送信システム２０内の電磁干渉（ＥＭＩ）を緩和し、且つ／或いは除去するように設計されてもよい。フィルタ回路６５の設計は、インピーダンス伝送及び／又は送信チューニングシステム２４によって行われるチューニングの変更に起因するワイヤレス送信システム２０のインピーダンス伝送への影響を考慮して実行されてもよい。そのために、フィルタ回路６５は、少なくとも、ワイヤレス送電システムにおけるＥＭＩを緩和するように構成されている他のフィルタ回路の中でも、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、及び／又はバンドパスフィルタのうちの１つ又は複数であってもよく、或いは含んでもよい。
示されるように、フィルタ回路６５は、フィルタインダクタＬｏ及びフィルタコンデンサＣｏを含み得る。フィルタ回路６５は、複素インピーダンスを有してもよく、したがって、フィルタ回路６５を介した抵抗は、Ｒｏとして規定され得る。いくつかのそのような実施例では、フィルタ回路６５は、以下のように規定された、少なくとも、フィルタ品質係数γＦＩＬＴＥＲに基づいて、最適化のために設計され、且つ／或いは構成され得る。
ローパスフィルタを含み、或いはローパスフィルタによって具現化されるフィルタ回路６５では、ローパスフィルタのカットオフ周波数（ωｏ）は、以下のように規定される。
いくつかのワイヤレス送電システム２０では、カットオフ周波数は、アンテナの動作周波数よりも約１．０３－１．４倍大きいことが所望される。実験結果は、概して、より大きいγＦＩＬＴＥＲが電圧利得を改善し、システム電圧リップル及びタイミングを改善し得るので、より大きいγＦＩＬＴＥＲは、好ましいことがあることが判明している。したがって、上記のＬｏ及びＣｏの値は、Ｌｏ及びＣｏの値のカットオフ周波数の制約及び利用可能なコンポーネントが与えられると、γＦＩＬＴＥＲが最も高く、理想的なレベル（例えば、システム１０のインピーダンスが最大電力伝送のために共役的に整合されるとき）に最適化され得るように設定され得る。
図７に示されるように、次いで、増幅器４２からの調整された信号は、アンテナ２１による送信の前に、送信チューニングシステム２４によって受信される。送信チューニングシステム２４は、チューニング及び／又はインピーダンス整合、フィルタ（例えば、他のフィルタの中でも、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、「ｐｉ」又は「Π」フィルタ、「Ｔ」フィルタ、「Ｌ」フィルタ、「ＬＬ」フィルタ、及び／又はＬ－Ｃトラップフィルタ）、ネットワーク整合、センシング、及び／又はワイヤレス送信システム２０からワイヤレス受信機システム３０への信号のワイヤレス伝送を最適化するように構成されている調整要素を含み得る。さらに、送信チューニングシステム２４は、インピーダンス整合回路を含んでもよく、インピーダンス整合回路は、電気エネルギー、電力、電磁エネルギー、及び電子データのうちの１つ又は複数のワイヤレス送信のための所与の電力、電流、及び／又は電圧要件に関して、対応するワイヤレス受信機システム３０とインピーダンスを整合させるように設計される。示された送信チューニングシステム２４は、少なくとも、ＣＺ１、ＣＺ２、及び（アンテナ２１と動作可能に関連付けられた）値を含み、その全ては、ワイヤレス送信システム２０及びブローダ（broader）システム１０の一方又は両方においてインピーダンス整合するように構成され得る。ＣＴｘが、アンテナ２１の固有静電容量を指すことに留意されたい。
図６及び図７に示されるものなどの、いくつかの実施例では、ワイヤレス送電システム２０は、送信機アンテナ２１と電気的に接続された可変レジスタ７０をさらに含み得る。可変レジスタ７０は、可変或いは変更可能な値を有するレジスタとして機能するように構成されている任意の電気部品であってもよく、そのような可変レジスタの実施例は、他の既知の可変レジスタの中でも、ポテンショメータ、デジタルポテンショメータ、分圧器を含むが、それらに限定されない。可変レジスタ７０は、可変レジスタ７０による送信機アンテナ２１のＱＴｘの変更が、ワイヤレス送電システム２０の動作モードを変更し得るように、送信機アンテナ２１の品質係数（ＱＴｘ）を変更するように構成されている。本明細書で規定され、図９－図１６を参照して、より詳細に後で議論されるように、「動作モード」は、データレート及び電力レベルの大きさが互いに影響するように、ワイヤレス送電システム２０を利用するワイヤレス電力伝送のデータレート及び電力レベルの大きさのセットを指す。いくつかの実施例では、可変レジスタは、命令を送信コントローラ２８から受信することができるデジタルポテンショメータであり、送信コントローラ２８は、ＱＴｘを変更し、システムの所望の動作モードを容易にするために、前記命令を可変レジスタ７０に提供する。
上で議論されたように、概して、「品質係数」又は「Ｑ」は、アンテナ、回路、又は共振器のような装置の効率を測定する指標（数値）として受け入れられている。最適な効率は、送信機アンテナ２１を介した電力伝送の最大電力伝送効率及び／又は電力レートの大きさのために所望され得るが、上で議論されたように、より高い電力レベルでは、インバンドの振幅シフトキーされた信号の立ち上がり及び立ち下がり時間は、当然、より長くなり、したがって、潜在的に信号歪みの一因となり得るので、高いＱのアンテナは、ワイヤレスデータ通信にとって不利であり得る。したがって、より詳細に以下で議論され得るように、ワイヤレス送電システム２０は、送信機アンテナ２１がデータレートよりも電力伝送レベルを優先し得るモード、より高いレベルの電力よりも速いデータレートを優先し得るモード、及び／又は、電力レベル及びデータレートの重要性を実質的に同様に重み付けする「ニュートラル」又は中央値モードで動作し得るように、ＱＴｘが変更され得るように、可変レジスタ７０と共に構成され得る。
本明細書で規定されるように、ＱＴｘは、少なくとも、システムの動作周波数又は共振周波数（ω０）と、送信機アンテナのインダクタンス（ＬＴｘ）と、アンテナの抵抗又はインピーダンス（ＲＴｘ）とに基づいている。可変レジスタ７０の存在を考慮することなく、ＲＴｘは、等価直列抵抗（ＥＳＲ）などであるが、それに限定されないインダクタの内部にある１つ又は複数の放射抵抗及び反応抵抗として規定され得る。したがって、可変レジスタの包含の前に、ＱＴｘは、以下のように規定され得る。
概して、ＥＳＲは、電気部品と関連付けられた、推定され或いは測定された抵抗を指し、電気部品を含む材料における自然抵抗に起因して存在することがあり、したがって、ＥＳＲの発生は、特にデバイスに依存する。送信機アンテナ２１などの、インダクタが、理想的にはＥＳＲのない純粋なインダクタンスとして捕捉されるとき、概して、これは、物理的空間では実現不可能であり、したがって、ＥＳＲは、インダクタと直列のレジスタとしてモデル化され得る。
したがって、可変レジスタ７０が送信機アンテナ２１と直列に含まれる場合、ＱＴｘは、送信機アンテナ２１のＥＳＲを仮想的に変化することによって可変であることがあり、したがって、所与の動作モードに関して、ＱＴｘを選択的にダンプすることがある。そのために、可変レジスタ７０の可変抵抗（ＲＶＡＲ）をシステムに導入し、システムの可変ＱＴｘは、以下のように規定され得る。
したがって、ＲＶＡＲは、最小抵抗（ＲＶＡＲｍｉｎ）と最大抵抗（ＲＶＡＲｍａｘ）との間で変化し得る。可変レジスタが、物理的空間における物理的コンポーネントであるので、ＥＳＲ（ＲＶＡＲ＿ＥＳＲ）も有し得る。送信機アンテナ２１の最大品質係数（ＱＴｘＭａｘ）が最も低い可能な直列抵抗を有し得ることを考えると、ＱＴｘＭａｘは、以下のように規定され得る。
ＲＶＡＲ＿ＥＳＲは、可変レジスタ７０が最低値又はヌル値に設定されるときのＥＳＲであるからである。代替的に、アンテナ２１のより低い品質係数（ＱＴｘＭｉｎ）は、ワイヤレス電力信号のインバンドでデータを送信するための最も速い利用可能なデータレートにとって可能な最も低いＱとして構成されていてもよく、前記ワイヤレス電力信号は、顕著な電気エネルギーを受信機に供給することができるか、或いは前記ワイヤレス電力信号が判読可能であるインバンドデータ通信に十分な電力を供給することができるのみである場合かである。そのような実施例では、
ＲＶＡＲｍａｘは、データ通信が高いデータレートに最適化されるように、可変レジスタ７０を設定するための最大値である。
可変レジスタ７０を利用することによって、送信コントローラ２８は、ワイヤレス送信システム２０に関する所望の動作モードを容易にするために、その送信機アンテナ２１を適切なＱＴｘに設定するための単純且つロバストなメカニズムを有し得る。そのために、これは、以下で議論され、さらに規定される動作モードを変更するための１つのメカニズムであるが、ワイヤレス送信システム２０及び／又は送信コントローラ２８は、可変レジスタ７０を使用し、ワイヤレス送信システム２０に関する動作モードを設定することに限定されない。
図９は、ワイヤレス電力伝送システム１０を動作する方法１００及び／又はワイヤレス送電システム２０を動作するための方法１００の例示的なフローチャートである。方法は、ブロック１１０において、或いはブロック１１０によって開始され、或いは始められることができ、ワイヤレス受信機システム３０は、命令をワイヤレス送信システム２０に提供する。命令は、ワイヤレス電力信号及び／又はアンテナ２１、３１間に発する磁界のインバンドで通信されることがあり、命令は、ワイヤレス受信機システム３０がワイヤレス送信システム２０からのワイヤレス電力伝送を要求する命令であることがある。ブロック１１０の前記命令は、ループ制御として、送信コントローラ２８によって、監視され得るか、或いはワイヤレス送信システム２０によって出力された信号によって励起されるときに、ワイヤレス受信機システム３０によってトリガされ得るかのいずれかである。
送信コントローラ２８の動作は、ブロック１２０から開始し、送信コントローラは、命令をワイヤレス受信機システム３０から受信し、且つ／或いは復号化する。次いで、方法１００は、ワイヤレス電力及びデータ転送の動作モードを選択すること、及び／又判定すること（ブロック１３０）を含み、意味のあるワイヤレス電力は、ワイヤレス送信システム２０からワイヤレス受信機システム３０に伝送され、データ転送は、より詳細に以下で議論されるように、一方向或いは双方向に発生してもよい。動作モードは、少なくとも２つの送信モードを含む、複数の送信モードから選択されてもよい。
ここで、図１０を参照し、引き続き図９を参照すると、図１０は、システム１０の動作に関する動作モードを選択し、判定するサブ方法１３０Ａのためのブロックダイアグラムである。サブ方法１３０Ａは、決定１３２から開始し、送信コントローラ２８は、システム１０が電力のワイヤレス送信又はデータのワイヤレス送信を優先すべきか否かを判定する。上で議論されたように、より高い電力レベルは、ワイヤレスデータ信号の立ち上がり及び立ち下がり時間を増加させることがあり、且つ／或いはそのような立ち上がり及び立ち下がり時間の増加に起因して、データ信号の歪みの影響をより受けやすいことがある。したがって、より高い電力信号は、より低い電力信号と比較されるとき、歪みの影響をより受けやすいことがあり、且つ／或いは通信の忠実性に関する規制基準に合格しないことがある。そのために、より低い電力レベルで、より速いデータ通信速度を有することが実現可能であることがあり、明瞭な通信は、より高い電力レベルではあるが、より高い電力信号の通信速度に対する低減されたデータレートと共に、依然として実現され得る。
本明細書で規定されるように、「データレート」は、データ信号のビットが伝送媒体を介して転送される速度を指す。我々の実施例に関して、伝送媒体は、アンテナ２１、３１間のワイヤレス接続である。データレートは、ビットレートの他の大きさの中でも、ビット毎秒（ｂｐｓ）、キロビット毎秒（ｋｂｐｓ）、メガビット毎秒（Ｍｂｐｓ）、ギガビット毎秒（Ｇｂｐｓ）などの、ビットレートの大きさで測定され得る。我々の議論の目的のために、データレートは、ｋｂｐｓの大きさの値で参照される。しかしながら、本開示の内容で利用されるビットレートは、ｋｂｐｓの大きさの範囲におけるビットレートに確実に限定されない。本明細書で規定されるように、「電力レベル」は、電力が伝送媒体を介して転送されるレートを指す。概して、電力レベルは、Ｐ＝Ｉ２＊Ｖとして規定され得る、ワットのスケールで参照され、Ｐは、信号の電力レベルであり、Ｉは、信号の電流であり、Ｖは、信号の電圧である。グラフィカルに、且つ／或いは参照のために表されるように、電力レベルは、電流及び／又は電圧（又はその変化）の大きさとして示されてもよい。図１２の説明において参照され得るように、ピーク電圧の大きさは、信号に関して、電力レベルの変化を代表してもよい。
ここで、図１０及び決定１３２に戻ると、送信コントローラ２８は、電力を優先し、或いはデータを優先するか否かを判定し、判定に基づいて、システム１０に関する動作モードを複数の動作モードから選択し得る。複数の動作モードの各々は、ワイヤレスデータ信号のデータレート及びワイヤレス電力信号の電力レベルを有する。複数の動作モードは、少なくとも１つの電力優先動作モード及び少なくとも１つのデータ優先動作モードを含む。少なくとも１つの電力優先動作モードの各々は、少なくとも１つのデータ優先動作モードの各々の電力レベルよりも大きい電力レベルを有する。少なくとも１つのデータ優先動作モードの各々は、電力優先動作モードの各々のデータレートよりも大きいデータレートを有する。送信コントローラ２８が、電力レベルが優先されるべきであることを決定する場合、サブ方法１３０Ａは、ブロック１３４に進み、少なくとも１つの電力優先動作モードのうちの１つは、システム１０の動作のために選択される。代替的に、送信コントローラ２８が、データレートが優先されるべきであることを決定する場合、サブ方法１３０Ａは、ブロック１３６に進み、少なくとも１つのデータ優先モードのうちの１つは、システム１０の動作のために選択される。
システム１０の動作モードを判定するステップのためのサブ方法１３０Ｂに関する別の実施形態では、図１１は、サブ方法１３０Ｂを示し、システム１０の動作条件は、複数の「Ｎ」個の動作モード（動作モードＡ、Ｂ、．．．、Ｎ）から動作モードを決定するときに利用される。そのような一実施例では、ブロック１３１に示されるように、送信コントローラ２８は、システム１０の動作のために、システム１０の動作条件を受信し、或いは導出し、動作モードＡ－Ｎのいずれかを選択すべきかを決定し得る。いくつかの実施例では、ブロック１１０のサブブロック１１２に示されるように、ブロック１３１の動作は、受信機システム３０によって提供される受信機ベースの情報に少なくとも部分的に基づいていてもよい。本明細書で規定されるように、「受信機ベースの情報」又は「受信機動作条件」は、ワイヤレス受信機システム３０及び／又はその動作と関連付けられた任意の情報を指し得る。そのような受信機ベースの情報又は受信機動作条件は、ワイヤレス受信機システム３０と関連付けられた他の情報の中でも、負荷１６に電力供給し、或いは充電するための所望の電力レベル、負荷１６の充電レベル、受信機システム３０が受信することができる最大電力レベル、受信機システム３０の動作周波数、システムソフトウェア又はファームウェア情報、ソフトウェア又はファームウェアのリーセンシー（recency）のステータスを含んでもよいが、それらに限定されない。本明細書で規定されるように、システム１０の「動作条件」は、ワイヤレス送信システム２０とワイヤレス受信機システム３０との間の、データ及び電力の一方又は両方の、現在或いは将来のワイヤレス伝送の任意の動作特性である。そのような動作条件は、システム１０と関連付けられた他の動作条件の中でも、アンテナ２１、３１間の結合、アンテナ２１、３１間の２次元又は３次元変位、アンテナ２１、３１間のワイヤレス電力及び／又はワイヤレスデータの伝送の動作周波数、ワイヤレス送信システム２０とワイヤレス受信機システム３０との間の電力伝送制約を含んでもよいが、それらに限定されない。
次いで、図１１に示されるように、サブ方法１３０Ｂは、ブロック１３３に示されるように、ブロック１３１の、受信され、或いは導出された動作条件に少なくとも部分的に基づいて、動作モードを複数の動作モードＡ－Ｎから選択し続け得る。
図１２は、図９－図１１の方法１００と共に利用され得る、複数の動作モードのうちの３つの例示的な動作モードＡ、Ｂ、及びＣによって出力される同一のデータ信号を示す。示されるように、動作モードＡ、Ｂ、及びＣにおける同一のデータ信号のプロットの信号の各々は、４ビットのバイナリデータ「１０１０」の、オンオフキーされ、且つ／或いは振幅シフトキーされる送信を表す。しかしながら、動作モードＡ、Ｂ、及びＣの各々は、異なる電力レベル及び異なるデータレートを有する。示されるように、時間スケール上、動作モードＡは、動作モードＣよりも大きいデータレートを有し、動作モードＢのデータレートは、動作モードＡのデータレートよりも小さいが、動作モードＣのデータレートよりも大きい。示されるように、信号の各々のピーク電圧「Ｖ」の関数として、動作モードＣは、動作モードＡの電力レベルよりも大きい電力レベルを有し、動作モードＢの電力レベルは、動作モードＣの電力レベルよりも小さいが、動作モードＡの電力レベルよりも大きい。このように、動作モードＡは、「データ優先」動作モードであってもよく、動作モードＣは、「電力優先」動作モードであってもよく、動作モードＢは、電力又はデータのいずれかを優先してもよく、代替的に、ワイヤレス電力及びワイヤレスデータに実質的に等しい優先順位を与える中央値動作モードであってもよい。
いくつかの実施例では、動作モードＡの電力レベルは、約０．５Ｗａｔｔｓ（Ｗ）－約１．５Ｗの範囲から選択されてもよく、動作モードＡのデータレートは、約７００Ｋｂｐｓ－約１０００Ｋｂｐｓの範囲から選択されてもよい。いくつかのそのような実施例では、動作モードＣの電力レベルは、約３．５Ｗ－約６．５Ｗの範囲から選択されてもよく、動作モードＣのデータレートは、約８０Ｋｂｐｓ－約１２０Ｋｂｐｓの範囲から選択されてもよい。いくつかのさらなる実施例では、動作モードＢの電力レベルは、約１．５Ｗ－約３．５Ｗの範囲から選択されてもよく、動作モードＢのデータレートは、約１２０Ｋｂｐｓ－約７００Ｋｂｐｓの範囲から選択されてもよい。この段落の例示的な大きさは、ユースケースを示すために例示的であり、限定することが意図されず、したがって、各値のそのような大きさは、動作モードＡのデータレートが動作モードＢのデータレートよりも大きく、動作モードＣのデータレートよりも大きく、動作モードＣの電力レベルが動作モードＢの電力レベルよりも大きく、動作モードＡの電力レベルよりも大きいように、議論された値よりも高い或いは低い任意の大きさであってもよい。
図１３は、図９のブロック１３０を実装するための別の代替のサブ方法１３０Ｃである。サブ方法１３０Ｃの動作は、選択された電力レベルが送信コントローラ２８によって受信されるか、或いは送信コントローラ２８によって導出されるかのいずれかであるブロック１２７から開始する。いくつかの実施例では、ブロック１１０のサブブロック１１２に示されるように、ブロック１２７の動作は、受信機システム３０によって提供される受信機ベースの情報に少なくとも部分的に基づいていてもよい。本明細書で規定されるように、「受信機ベースの情報」又は「受信機動作条件」は、ワイヤレス受信機システム３０及び／又はその動作と関連付けられた任意の情報を指し得る。そのような受信機ベースの情報又は受信機動作条件は、ワイヤレス受信機システム３０と関連付けられた他の情報の中でも、負荷１６に電力供給し、或いは充電するための所望の電力レベル、負荷１６の充電レベル、受信機システム３０が受信することができる最大電力レベル、受信機システム３０の動作周波数、システムソフトウェア又はファームウェア情報、ソフトウェア又はファームウェアのリーセンシーのステータスを含んでもよいが、それらに限定されない。本明細書で規定されるように、システム１０の「動作条件」は、システム１０と関連付けられた他の動作条件の中でも、ワイヤレス送信システム２０とワイヤレス受信機システム３０との間の、データ及び電力の一方又は両方の、現在或いは将来のワイヤレス伝送の任意の動作特性である。そのような動作条件は、アンテナ２１、３１間の結合、アンテナ２１、３１間の２次元又は３次元変位、アンテナ２１、３１間のワイヤレス電力及び／又はワイヤレスデータの伝送の動作周波数、ワイヤレス送信システム２０とワイヤレス受信機システム３０との間の電力伝送制約を含んでもよいが、それらに限定されない。
追加的に或いは代替的に、ブロック１２７での電力レベルの受信又は導出は、ブロック１１４によって示されるように、送信コントローラ２８への任意の外部入力に基づいていてもよい。そのために、「外部」は、送信コントローラ及び／又はその任意のメモリ若しくはコンポーネントによって予め規定されない送信コントローラ２８に提供される任意の情報を指す。そのような外部情報は、ワイヤレス送信システム２０の他の要素からのデータ又はフィードバック（例えば、他のコンポーネントデータの中でも、センシングシステム５０、パワーコンディショナ４０からのフィードバック、アンテナ２１と関連付けられたデータ）を含んでもよいが、それらに限定されず、ワイヤレス送信システム２０の関連付けられたホストデバイスを介した入力などの、外部データソースからワイヤレス送信システム２０に入力される情報、及び／又は送信コントローラ２８又はその任意のファームウェア内で予め規定されない任意の他の情報であってもよい。
選択された電力レベルを使用して、サブ方法１３０Ｃは、選択された電力レベルに基づいて、動作モードの電力レベルを判定し続けることができ、ブロック１２９に示されるように、選択された電力レベルは、送信コントローラ２８によって既知の一連の電力レベルの対応するメンバーと対応する。次いで、ブロック１３５に示されるように、送信コントローラ２８は、逆相関する一連の利用可能なデータレートを参照し、一連の電力レベルの選択されたメンバーと対応する、対応するデータレートを判定し得る。次いで、送信コントローラ２８は、動作モードのデータレートを、選択された電力レベルの対応するデータレートとして規定することによって、動作モードのデータレートを規定し、或いは選択し得る。
代替のサブ方法１３０Ｄでは、図１４に示されるように、選択されたデータレートは、送信コントローラ２８によって受信されるか、或いは送信コントローラ２８によって導出されるかのいずれかである。いくつかの実施例では、ブロック１４２の動作は、ブロック１１０のサブブロック１１２に示されるように、受信機システム３０によって提供される受信機ベースの情報に少なくとも部分的に基づいていてもよい。追加的に或いは代替的に、ブロック１１４によって示されるように、ブロック１３２でのデータレートの受信又は導出は、送信コントローラ２８への任意の外部入力に基づいていてもよい。ブロック１４４に示されるように、選択されたデータレートを使用して、サブ方法１３０Ｄは、選択されたデータレートに基づいて、動作モードのデータレートを判定し続けることができ、選択されたデータレートは、送信コントローラ２８によって既知の一連のデータレートの対応するメンバーと対応する。次いで、ブロック１３６に示されるように、送信コントローラ２８は、逆相関する一連の利用可能な電力レベルを参照し、一連のデータレートの選択されたメンバーと対応する、対応する電力レベルを判定し得る。次いで、送信コントローラ２８は、動作モードの電力レベルを、選択された電力データレートの対応する電力レベルとして規定することによって、動作モードの電力レベルを規定し、或いは選択し得る。
一連の利用可能な電力レベルと、相関する一連のデータレートとの間の逆関係は、送信コントローラ２８に相関データを提供する任意の関係、プロット、導出、又はルックアップテーブル（ＬＵＴ）として機能的形態をとり得る。例えば、図１５Ａ、図１５Ｂに示されるように、前述された逆関係は、説明の目的のために、逆関係がグラフィカルプロットによって最も良く理解され得るように、関数表現であってもよい。例えば、図１５Ａに示されるように、一連の利用可能な電力レベル及び一連の利用可能なデータレートは、互いに関して、実質的に線形の逆関係を有してもよい。代替的に、図１５Ｂに示されるように、一連の利用可能な電力レベル及び一連の利用可能なデータレートは、互いに関して、曲線的な、或いは非線形の逆関係を有してもよい。しかしながら、図１５Ａ、１５Ｂのプロットは、単に例示の目的のためであり、数学的導出及び／又は実験結果からの導出に基づく、任意の線形或いは曲線形状は、前記逆関係の表現に適し得ることに留意されたい。
図１５Ｃは、一連の利用可能な電力レベル及び一連の利用可能なデータレートの相関ペアに関するルックアップテーブル（ＬＵＴ）の視覚的表現である。示されるように、一連の利用可能な電力レベル（Ｐ０、．．．、ＰＮ）の各々は、一連の利用可能な電力レベルの前の連続するメンバーよりも大きい。Ｐ０が、Ｄ０と相関され、Ｐ１が、Ｄ１、．．．と相関され、ＰＮが、ＤＮと相関されるように、一連の使用可能な電力レベルの各々は、一連の使用可能なデータレベル（Ｄ０、．．．、ＤＮ）のメンバーと相関される。ＬＵＴのためのデータは、逆相関の数学的導出に基づいていてもよく、且つ／或いはＬＵＴのためのデータは、実験結果からの導出又は直接データに基づいていてもよい。したがって、送信コントローラ２８は、システム１０の動作モードを判定するとき、ＬＵＴを参照し得る。
ここで、図９に戻ると、方法は、ブロック１４０に続き、送信コントローラ２８は、少なくとも、ブロック１３０で判定された動作モードと、システム１０の動作周波数と、送信システム２０から受信機システム３０への転送に所望される任意のデータとに基づいて、駆動信号を生成し、且つ／或いは供給する。送信コントローラ２８が、送信システム２０の内部条件、及び／又はワイヤレス受信機システム３０によって提供される命令若しくは情報のいずれかに基づいて、動作モードに影響し得る命令を継続的に監視するように構成され得るので、方法１００は、ブロック１４０からブロック１２０へと継続的にループし得る。次いで、ブロック１５０に示されるように、増幅器４２は、駆動信号を受信し、駆動信号に少なくとも部分的に基づいて、送信機アンテナ２１を駆動する。
ここで、図１６に目を向け、引き続き、少なくとも、図１及び図２を参照すると、ワイヤレス受信機システム３０は、さらなる詳細で示される。ワイヤレス受信機システム３０は、送信機アンテナ２１を介して、ワイヤレス送信システム２０から近接場磁気結合を介して、少なくとも、電気エネルギー、電力、電磁エネルギー、及び／又は電気的に送信可能なデータを受信するように構成されている。図９に示されるように、ワイヤレス受信機システム３０は、少なくとも、受信機アンテナ３１と、受信機チューニング及びフィルタリングシステム３４と、パワーコンディショナ３２と、受信機制御システム３６とを含む。受信機チューニング及びフィルタリングシステム３４は、ワイヤレス送信システム２０の電気インピーダンスに実質的に整合するように構成され得る。いくつかの実施例では、受信機チューニング及びフィルタリングシステム３４は、受信機アンテナ３１の電気インピーダンスを、送信機アンテナ２１の駆動周波数での発電機又は負荷の特性インピーダンスに動的に調整し、実質的に整合するように構成されていてもよい。
示されるように、パワーコンディショナ３２は、整流器３３及び電圧レギュレータ３５を含む。いくつかの実施例では、整流器３３は、受信機チューニング及びフィルタリングシステム３４と電気的に接続されている。整流器３３は、受信された電気エネルギーを交流電気エネルギー信号から直流電気エネルギー信号に変更するように構成されている。いくつかの実施例では、整流器３３は、少なくとも１つのダイオードで構成されている。整流器３３のいくつかの非限定的な例示的な構成は、センタータップ付き全波整流器及びフィルタ付き全波整流器を含む全波整流器、フィルタ付き半波整流器を含む半波整流器、フィルタ付きブリッジ整流器を含むブリッジ整流器、スプリットサプライ整流器、単相整流器、三相整流器、電圧ダブラ、同期電圧整流器、制御整流器、非制御整流器、及び半制御整流器を含むが、それらに限定されない。電子デバイスが、電圧に敏感であり得るので、電子デバイスのさらなる保護は、クリッパ回路又はデバイスによって提供されてもよい。この点で、整流器３３は、クリッパ回路又はクリッパデバイスをさらに含んでもよく、クリッパ回路又はクリッパデバイスは、入力ＡＣ信号の正半分（上半分）、負半分（下半分）、又は正負両方の半分のいずれかを除去する回路又はデバイスである。言い換えれば、クリッパは、入力ＡＣ信号の正半分（上半分）、負半分（下半分）、又は正負両方の半分を制限する回路又はデバイスである。
電圧レギュレータ３５のいくつかの非限定的な実施例は、シリーズリニア電圧レギュレータ、バックコンバータ、低ドロップアウト（ＬＤＯ）レギュレータ、シャントリニア電圧レギュレータ、ステップアップスイッチング電圧レギュレータ、ステップダウンスイッチング電圧レギュレータ、インバータ電圧レギュレータ、ツェナー制御トランジスタシリーズ電圧レギュレータ、チャージポンプレギュレータ、及びエミッタフォロワ電圧レギュレータを含むが、それらに限定されない。電圧レギュレータ３５は、倍率器（voltage multiplier）をさらに含んでもよく、倍率器は、入力電圧の振幅（ピーク値）よりも２倍、３倍、又はそれ以上大きい振幅（ピーク値）を有する出力電圧を供給する電子回路又はデバイスとしてである。電圧レギュレータ３５は、整流器３３と電気的に接続しており、整流器３３による交流への変換後に、ワイヤレスに受信された電気エネルギー信号の電気電圧の振幅を調整するように構成されている。いくつかの実施例では、電圧レギュレータ３５は、ＬＤＯリニア電圧レギュレータであってもよい。しかしながら、他の電圧調整回路及び／又はシステムは、企図される。示されるように、電圧レギュレータ３５によって出力された直流電気エネルギー信号は、電子デバイス１４の負荷１６で受信される。いくつかの実施例では、直流電力信号の一部分は、受信機制御システム３６及びその任意のコンポーネントに電力供給するために利用されてもよい。しかしながら、受信機制御システム３６及びその任意のコンポーネントは、負荷１６（例えば、負荷１６が電池及び／又は他の電源であるとき）及び／又は電子デバイス１４の他のコンポーネントから電力供給され、且つ／或いは信号を受信してもよいことが確実に可能である。
受信機制御システム３６は、受信機コントローラ３８、通信システム３９、及びメモリ３７を含み得るが、それらに限定されない。受信機コントローラ３８は、少なくとも、演算を実行し、制御アルゴリズムを実行し、データを格納し、データを検索し、データを収集し、ワイヤレス受信機システム３０と関連付けられた他のコンポーネント及び／又はサブシステムを有する通信を制御し且つ／或いは提供するプロセッサを含む任意の電子コントローラ又はコンピューティングシステムであってもよい。受信機コントローラ３８は、単一のコントローラであってもよく、或いはワイヤレス受信機システム３０の様々な機能及び／又は特徴を制御するように配置された２つ以上のコントローラを含んでもよい。受信機コントローラ３８の機能性は、ハードウェア及び／又はソフトウェアにおいて実装されてもよく、ワイヤレス受信機システム３０の動作に関する１つ又は複数のデータマップに依存してもよい。そのために、受信機コントローラ３８は、メモリ３７と動作可能に関連付けられてもよい。メモリは、内部メモリ、外部メモリ、及び／又はリモートメモリ（例えば、インターネットなどであるが、それらに限定されないネットワークを介して受信機コントローラ３８に動作可能に接続されたデータベース及び／又はサーバ）のうちの一方又は両方を含んでもよい。内部メモリ及び／又は外部メモリは、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ、又は時々だが稀にＥＲＯＭと表示される）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）を含む、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）と、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、シンクロナスダイナミックＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、シングルデータレートシンクロナスダイナミックＲＡＭ（ＳＤＲ ＳＤＲＡＭ）、ダブルデータレートシンクロナスダイナミックＲＡＭ（ＤＤＲ ＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ２、ＤＤＲ３、ＤＤＲ４）、及びグラフィックスダブルデータレートシンクロナスダイナミックＲＡＭ（ＧＤＤＲ ＳＤＲＡＭ、ＧＤＤＲ２、ＧＤＤＲ３、ＧＤＤＲ４、ＧＤＤＲ５）、フラッシュメモリ、ポータブルメモリなどを含む、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、のうちの１つ又は複数を含んでもよいが、それらに限定されない。そのようなメモリ媒体は、非一時的コンピュータ可読メモリ媒体の例である。
さらに、受信機制御システム３６の特定の要素は、受信機制御システム３６のサブコンポーネント及び／又は回路（例えば、他の企図された要素の中でも、メモリ３７、通信システム３９）として示されるが、そのようなコンポーネントは、受信機コントローラ３８の外部にあってもよい。いくつかの実施例では、概して、受信機コントローラ３８は、受信機コントローラ３８及びワイヤレス受信機システム３０の一方又は両方の機能要素を含むように構成されている１つ又は複数の集積回路であってもよく、且つ／或いは含んでもよい。本明細書で使用されるように、概して、用語「集積回路」は、建設及び商業の目的のために不可分であると考えられるように、回路要素の全て又はいくつかが分離不可能に関連付けられ、電気的に相互接続されている回路を指す。そのような集積回路は、薄膜トランジスタ、厚膜技術、及び／又はハイブリッド集積回路を含んでもよいが、それらに限定されない。
いくつかの実施例では、受信機コントローラ３８は、所与の動作周波数でデータを送受信するように構成されている専用回路であってもよい。例えば、受信機コントローラ３８は、ＮＦＣタグ及び／又はラベル付け集積回路などであるが、それらに限定されないタグ付け又は識別子集積回路であってもよい。そのようなＮＦＣタグ及び／又はラベル付け集積回路の実施例は、ＮＸＰセミコンダクターズＮ．Ｖ．によって製造される集積回路のＮＴＡＧ（登録商標）ファミリを含む。しかしながら、通信システム３９は、これらの例示的なコンポーネントに確実に限定されず、いくつかの実施例では、通信システム３９は、（例えば、受信機コントローラ３８と一体化された）別の集積回路で実装されてもよく、且つ／或いは、他の企図される通信システム及び／又は装置の中でも、電子デバイス１４及びワイヤレス受信機システム３０の一方又は両方の別のトランシーバであってもよく、或いは、電子デバイス１４及びワイヤレス受信機システム３０の一方又は両方と動作可能に関連付けられてもよい。さらに、いくつかの実施例では、通信システム３９の機能は、コントローラがアンテナ２１、３１間の誘導電界を変更し、ワイヤレス電力伝送動作周波数の周波数帯域において通信するように、受信機コントローラ３８と一体化されてもよい。
図１７に目を向けると、この図は、物理的に、電気的に接続された（例えば、有線接続された）双方向データ通信コンポーネント、さもなければトランシーバとして知られる、例示的な通信を重ね合わされる概略機能プロットである。そのような双方向有線データ通信コンポーネント間の通信は、シリアル及び／又は汎用非同期送受信機（ＵＡＲＴ）ベースのプロトコルに準拠したデータ通信及び／又は接続を含み得るが、それらに限定されない。しかしながら、そのような双方向有線データ通信、及び／又はその任意のシミュレーションは、ＵＡＲＴベースのプロトコルのデータ通信及び／又は接続に確実に限定されない。
ＵＡＲＴは、ＵＡＲＴトランシーバ間の有線（人間にとって有形、物理的電気的）接続を介してシリアルデータ通信を利用する有線シリアル接続を提供し、２線式接続の形態をとり得る。ＵＡＲＴトランシーバは、非同期、つまり、同期クロックなしで、有線接続を介してデータを送信する。送信ＵＡＲＴトランシーバ（例えば、示されるように、第１のＵＡＲＴトランシーバ４１）は、送信されるデータをパケット化し、スタートビット及びストップビットをデータパケットに付加し、それぞれ、受信ＵＡＲＴトランシーバ（例えば、第２のＵＡＲＴトランシーバ４４）のデータパケットの開始及び終了を規定する。次に、スタートビットを検出すると、受信ＵＡＲＴトランシーバ４４は、合意されたボーレートなどの、共通の周波数で受信ビットを読み取る。この合意されたボーレートは、同期クロック信号がない場合にＵＡＲＴ通信が成功することを可能にするものである。
示された実施例では、第１のＵＡＲＴトランシーバ４１は、ＵＡＲＴ通信を介して、マルチビットデータシーケンス（図１１のデータダイアグラムに示されるなど）を第２のＵＡＲＴトランシーバ４４に送信することがあり、同様に、第２のＵＡＲＴトランシーバ４４は、マルチビットデータ要素を第１のＵＡＲＴトランシーバ４１に送信することがある。例えば、マルチビットデータ要素を表すＵＡＲＴ符号化信号は、第１のＵＡＲＴトランシーバ４１と第２のＵＡＲＴトランシーバ４４との間の２線式接続４５を介して送信されてもよい。示された実施例に示されるように、２線式接続の第１のワイヤ４６は、一方向の通信のために使用されてもよく、２線式接続４５の第２のワイヤ４７は、他方向の通信のために使用されてもよい。
図１８は、図１０に示されるように、標準的な有線ＵＡＲＴ接続を介したマルチビットデータ要素のパケット化された通信を示すタイミングダイアグラムである。示された実施例では、第１のＵＡＲＴトランシーバ４１から第２のＵＡＲＴトランシーバ４４への送信のための、第１のマルチビットデータ要素は、第１の４ビット数Ｂ０Ｂ１Ｂ２Ｂ３である。見られ得るように、この数は、ＵＡＲＴ接続を介した送信及び後続の受信のための単一のビットストリームとしてシリアライズされる。一番上のデータストリーム１０１１は、第１のＵＡＲＴトランシーバ４１から出力されるシリアルデータストリームの一実施例を示し、第２のデータストリーム１０１３は、トランシーバ４４でＵＡＲＴ接続を介して受信されるデータストリーム１０１１を示す。同様に、データストリーム１０１５及び１０１７は、第２のＵＡＲＴトランシーバ４４による第２の４ビット数Ｂ４Ｂ５Ｂ６Ｂ７の送信と、第１のＵＡＲＴトランシーバ４１によるそのデータの受信とを表す。
有線２線式同時双方向通信は、２つのデバイス間の通信の通常の手段であるが、ＵＡＲＴ及び／又は他のデータ送信プロトコルに準拠したシリアル有線通信などであるが、それらに限定されない有線双方向通信を介して今日実現されるデータ送信をシミュレートし、且つ／或いは実質的に複製しつつ、そのような有線接続の必要性を排除することが所望される。そのために、図１９－図２３は、ワイヤレス電力伝送システム１０を介してワイヤレスにそのようなシリアル双方向通信を実行するために利用されるシステム、方法、及び／又はプロトコルコンポーネントを示す。
図１６に目を向けると、この図は、本開示に従って、時間の関数として、ワイヤレス接続を介したデータ及び関連付けられた通信のワイヤレス交換と関連付けられた、垂直方向に記録された信号タイミングダイアグラムのセットを示す。例えば、本明細書でのワイヤレス接続は、上で議論された、ワイヤレス送信システム２０及びワイヤレス受信機システム３０、それぞれの送信機アンテナ２１及び受信機アンテナ３１の磁気結合であってもよい。この状況では、データのワイヤレス交換は、ワイヤレス送信システム２０とワイヤレス受信機システム３０との間で発生する。ワイヤレス接続を介して転送されるデータは、送信コントローラ２８及び受信機コントローラ３８の一方又は両方によって生成され、符号化され、且つ／或いは他の方法で提供されてもよいことに留意されたい。そのようなデータは、電気エネルギーのワイヤレス送信と関連付けられたデータ、ワイヤレス送信システム２０又はワイヤレス受信機システム３０の一方と関連付けられたホストデバイスと関連付けられたデータ、又はそれらの組み合わせなどであるが、それらに限定されない任意のデータであってもよい。図１２では、進行する図面と共に、ワイヤレス送信システム２０からワイヤレス受信機システム３０へのデータの転送として示されるが、言及されるように、システム２０、３０間のシミュレートされたシリアル通信は、両方のシステム２０、３０が、送信、受信、符号化、復号化、他の双方向通信機能、又はそれらの組み合わせができるように、双方向（すなわち、双方向）であってもよい。
送信データ信号１２０１は、例えば、ワイヤレス送信システム２０及び／又は送信コントローラ２８に入力されるＵＡＲＴデータとして、且つ／或いはワイヤレス受信機システム３０及び／又は受信機コントローラ３８に入力されるＵＡＲＴデータとして、ワイヤレス送信システム２０に入力される例示的なＵＡＲＴである。図は、ワイヤレス送信システム２０／送信コントローラ２８において送信され、ワイヤレス送信システム２０／送信コントローラ２８によって送信されるデータを示すが、送信コントローラ２８及び／又は受信機コントローラ３８は、アンテナ２１、３１間の誘導電界を変調し、ワイヤレス電力伝送動作周波数の周波数帯域において通信することによって、電力信号内でデータを通信してもよい。
図１９のワイヤレスシリアルデータ信号１２０３は、カプセル化された送信として送信データ信号１２０１のデータを伝達する結果データストリームを示す。図１９に示される、確認応答信号１２０５は、送信カプセル化確認応答（ＡＣＫ）又は非確認応答（ＮＡＣＫ）信号を表し、受信機コントローラ３８によって、ワイヤレスシリアルデータ信号１２０３の受信の確認応答又は非確認応答時に、受信機コントローラ３８によって、近接場磁気接続を介して通信される。
図１９の各信号の具体的な内容に目を向けると、送信データ信号１２０１は、バイトＴｘ０．．．Ｔｘｎ－１、Ｔｘｎで構成されているｎバイトのデータ要素１２０７を含む。ワイヤレスシリアルデータ信号１２０３では、データストリームは、実施例の使用における特定の送信プロトコルに従って、コマンドヘッダ１２０９及びチェックサム１２１１を含み得る。「ｎ」は、本明細書で規定される、データ要素の任意のバイト数を示す。例えば、コマンドヘッダ１２０９は、制御バイト（「ＣＢ」）、書き込みコマンド（「Ｗｒ ＣＭＤ」）及び長さコード（「Ｌｅｎｇｔｈ」）を含み得る。例えば、制御バイトは、ブロックのデータ送信を制御するために必要とされる情報を含む。書き込みコマンドは、カプセル化されたデータが受信側で書き込まれることを指定する情報を含み得る。長さコードは、ｎバイトのデータ要素１２０７の長さを示す情報を含み得る。チェックサム１２１１は、エラーを検出する目的のために使用されるデータムであることがあり、チェックサムアルゴリズムによって判定され、或いはチェックサムアルゴリズムから生成されることがある。受信機からのＡＣＫ信号１２１３は同様に、ＣＢ１２１５とチェックサム１２１７との間にカプセル化される。
図２０は、本開示によれば、受信機及び送信機タイミング機能を示すタイミングダイアグラムである。例えば、受信機タイミング機能は、受信機コントローラ３８でのデータ送信／受信のタイミングであってもよく、送信機タイミング機能は、送信コントローラ２８でのデータ送信／受信のタイミングであってもよい。この実施例では、受信機及び送信機タイミングは、スロットされたプロトコルを利用し、特定のタイムスロットは、送信機アンテナ２１と受信機アンテナ３１との間のワイヤレス電力信号のインバンドデータ通信として、データ送信のために利用可能である。そのようなタイミング及び／又はプロトコルを利用することは、送信コントローラ２８と受信機コントローラ３８との両方がアンテナ２１、３１間の磁界の振幅（電圧／電流）を変更することができ得るので、送信コントローラ２８と受信機コントローラ３８との間で実質的に同時のデータ転送を提供し得る。「実質的に同時のデータ転送」は、実際には同時でないことがあるが、通信が実際の同時のデータ転送に相当するユーザエクスペリエンスを提供するように、速度で、且つ、データのアクティブな送信機の規則的な切り替え（例えば、ワイヤレス送信システム２０又はワイヤレス受信機システム３０）で実行されるデータ転送を指す。
示される実施形態では、第１のライン１３０１は、送信コントローラ２８へのバイトＢ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の受信ストリームを示す。送信コントローラ２８がタイムスロットにおいてデータを送信するように構成されている場合、受信バイトは、わずかに遅延され、利用可能になるにつれて逐次スロットに配置される。言い換えれば、特定のタイムスロット中に到着する（或いは、そのタイムスロット中に到着する任意の部分を有する）データは、送信のための後続のタイムスロットに配置され得る。これは、ワイヤレスリンク、例えば、ワイヤレス電力及びデータ接続を介して送信されるデータを示す、第２のライン１３０３に示される。見られ得るように、各バイトのアナログは、データが、例えば、ワイヤレス送信システム２０と関連付けられたデータソースから、送信コントローラ２８に到着した後、後続のスロットにおいて送信される。さらに、第３のライン１３０５は、受信機コントローラ３８へのバイトＢ５、Ｂ６、Ｂ７、Ｂ８の受信ストリームを示す。受信機コントローラ３８がタイムスロットにおいてデータを送信するように構成されている場合、受信バイトは、わずかに遅延され、利用可能になるにつれて逐次スロットに配置される。言い換えれば、特定のタイムスロット中に到着する（或いは、そのタイムスロット中に到着する任意の部分を有する）データは、送信のために後続のタイムスロットに配置され得る。これは、ワイヤレスリンク、例えば、ワイヤレス電力及びデータリンクを介して送信されるデータを示す、第４のライン１３０７に示される。見られ得るように、各バイトのアナログは、データが、例えば、ワイヤレス受信機システム３０と関連付けられたデータソースから受信機コントローラ３８に到着した後、後続のスロットにおいて送信される。
バッファされたシステムでは、通信は、後続の処理要素が通信の準備ができるまで１つ又は複数のバッファにおいて保持され得る。そのために、一方が大量のデータを渡そうとしているが、他方がデータを送信する必要性を有しない場合、通信は、誘導接続によって作成された仮想「ワイヤ」を介して「一方通行」で送信され得るので、加速され得る。したがって、そのような電磁通信は、２本のワイヤを利用する文字通り「双方向」通信でないが、仮想双方向ＵＡＲＴ通信は、送信機と受信機との間の単一の誘導接続を介して実行可能である。
そのために、図２１に示されるように、双方向通信は、ワイヤレス送信システム２０及びワイヤレス受信機システム３０の各々が、それらのデータを、アンテナ２１、３１間に発する電力信号／磁界に符号化する期間をウィンドウ化することによって実現され得る。図２１Ａは、タイミングダイアグラムを示し、システム２０、３０でのデータ３２０、３３０は、それぞれ、送信のために準備され、その後、それぞれの送信通信ウィンドウ３２１及び受信機通信ウィンドウ３３１中に信号に符号化される。示されるように、システム２０、３０及び／又はコントローラ２８、３８は、データ３２０、３３０をアンテナ２１、３１間に発する結果の信号に格納し、送信し、符号化するように構成され得る。そのようなコントローラ２８、３８は、（コントローラ２８、３８の両方による）所与の既知の期間（Ｔ）内に、ウィンドウ３２１、３３１内に前記データ３２０、３３０を符号化するように構成され得る。このように、図２１の時間スケールは、垂直点線によって示されるように、反復期間と共にラベル付けされる。さらに、ウィンドウ３２１、３３１は、信号の全期間Ｔを消費するものとして示されるが、ウィンドウ３２１、３３１は、必ずしも全期間Ｔを消費しなく、期間Ｔの端数として構成されていてもよいが、期間Ｔの間隔で反復し、開始する。
送信コントローラ２８及び受信機コントローラ３８の各々は、データ３２０Ａ－Ｎ、３３０Ａ－Ｎのストリームを、それぞれ、逐次方法で、それぞれのウィンドウ３２１、３３１内で、他方のコントローラ２８、３８に送信するように構成され得る。期間Ｔ及び／又はウィンドウ３２１、３３１は、使用されるデータ通信動作に適した任意の時間長であってもよい。しかしながら、送信者（コントローラ２８、３８）の切り替えがシステムのユーザによって知覚可能でないように、短い期間及びウィンドウを有することが有益であり得る。したがって、短いウィンドウ及び期間で高いデータレートを実現するために、電力信号は、高い動作周波数（例えば、約１ＭＨｚ－約２０ＭＨｚの範囲）であってもよい。そのために、利用されるデータレートは、約１メガビット毎秒（Ｍｂｐｓ）まで、或いは約１メガビット毎秒を超えることがあり、したがって、小さい期間及びウィンドウは、実現可能である。
さらに、図２１Ａのウィンドウが比較的等しいものとして示されるが、そのようなウィンドウサイズは、等しくないことがある。例えば、図２１Ｂに示されるように、ウィンドウ３２１、３３１の長さは、例えば、必要とされる所望のデータ操作に基づいて動的に変更され得る。したがって、各スロット内のウィンドウ３２１、３３１の長さは、動作条件に基づいて、互いに関して、長くなり、或いは短くなり得る。例えば、ウィンドウ３２１Ｂ、３３１Ｂで示されるように、送信通信ウィンドウ３２１Ｂは、受信機通信ウィンドウ３３１Ｂよりもかなり大きいことがある。そのような構成は、送信システム２０が、大量のデータ（例えば、他のソフトウェア及び／又はファームウェアの中でも、ファームウェアの更新、電子デバイス１４のための新しいソフトウェア）を送信することを所望するが、受信機システム３０が、通常のワイヤレス電力関連情報のみを送信する必要があるときに有利であり得る。
逆に、ウィンドウ３２１Ｃ、３３１Ｃによって示されるものなどの、いくつかの実施例では、受信機システム３０は、送信システム２０よりもはるかに多くのデータを送信する必要があることがあり、したがって、ウィンドウ３２１Ｃ、３３１Ｃは、送信通信ウィンドウに関して、受信機通信ウィンドウ３３１Ｃがより大きいように動的に変更される。そのような構成は、受信機システムが、大量のデータを送信システム２０及び／又はそれと関連付けられたデバイスに送信することを所望するときに有利であり得る。このシナリオが存在し得る例示的な状況は、ワイヤレス受信機システム３０から、ワイヤレス送信システム２０と関連付けられたデバイスへのデバイスデータのダウンロードを含むが、それに限定されない。
ウィンドウ３２１Ｄ、３３１Ｄによって例示される一実施例では、送信通信ウィンドウ３２１Ｄは、受信機通信ウィンドウ３３１Ｄが、事実上存在しないように、受信機通信ウィンドウ３３１Ｄよりも非常に大きくてもよい。したがって、これは、送信システム２０を仮想的な一方向データ転送に置いてもよく、送信システム２０に送り返される唯一のデータは、単純なＡＣＫ信号１２１３であり、いくつかの実施例では、ＣＢ１２１５及び／又はチェックサム１２１７などの関連付けられたデータである。そのような構成は、送信システム２０がデータを送信しており、受信機システム３０が負荷１６を充電するためにかなりの電力を受信する必要がないとき（例えば、負荷１６が全負荷状態又は完全充電状態にあり、したがって、受信機システム３０が多くの電力関連データを送信する必要がないことがあるとき）に有利であり得る。
いくつかの実施例では、示されるように、いくつかのデータ３２０、３３０は、確認応答データ３４２、３４３によって先行されてもよく、確認応答データ３４２、３４３は、少なくともＡＣＫ信号１２１３を含むが、それに限定されず、いくつかの実施例では、ＣＢ１２１５及び／又はチェックサム１２１７をさらに含むことがあり、それらの各々は、より詳細に上で議論される。確認応答データ３４２、３４３は、データ３２０Ａ－Ｎ、３３０Ａ－Ｎのストリームの以前に送信されたメンバーの後続のウィンドウ内での、データ３２０Ａ－Ｎ、３３０Ａ－Ｎのストリームの以前に送信されたメンバーの受信の確認応答と関連付けられ得る。例えば、第１の送信通信ウィンドウ３２１において考えると、第１のデータ３２０Ａは、符号化され、第１の期間［ｔ＝０：Ｔ］中に送信される。次いで、受信機確認応答データ３４３Ａは、受信機コントローラ３８によって、第２の期間［ｔ＝Ｔ：２Ｔ］中に、第２の受信機通信ウィンドウ３３１内で符号化され、送信され得る。
したがって、データ３２０、３３０、３４２、３４３を逐次、アンテナ２１、３１の電力信号において、時間的に交互のウィンドウ内で符号化することによって、これは、データ通過の交互をほぼ気づかれないようにすることがあり、したがって、通信は、ユーザエクスペリエンスが交互の送信者として記録しないので、実質的に同時に双方向である。
図２２は、ワイヤレス送信システム２０及びワイヤレス受信機システム３０、それぞれの送信コントローラ２８及び受信機コントローラ３８を含む、ワイヤレス電力伝送システム１０の１つ又は複数のコンポーネントの概略ダイアグラム１１０である。ダイアグラム１１０は、仮想双方向通信を容易にするためにデータをバッファリングすることができるシステム１０の構成を示す。送信コントローラ２８は、ワイヤレス送信システム２０と関連付けられた第１のデータソース／受信者１４３３Ａからデータを受信し得る。しかしながら、送信コントローラ２８のためのデータのソースは、送信コントローラ２８、及び／又はワイヤレス送信システム２０自体の要素を収集／提供する任意のデータであることが確実に企図される。データソース／受信者１４３３Ａは、ワイヤレス送信システム２０をホストし、或いは他の方法で利用するホストデバイス１１と動作可能に関連付けられ得る。データソース／受信者１４３３Ａによって提供されるデータは、送信コントローラ２８によって処理され、送信機アンテナ２１から受信機アンテナ３１に送信され、受信機コントローラ３８によって処理され、最終的に、第２のデータソース／受信者１４３３Ｂによって受信され得る。
第２のデータソース／受信者１４３３Ｂは、電子デバイス１４と関連付けられてもよく、電子デバイス１４は、ワイヤレス受信機システム３０をホストし、或いは他の方法で利用する。受信機コントローラ３８は、ワイヤレス受信機システム３０と関連付けられた第１のデータソース／受信者１４３３Ｂからデータを受信し得る。しかしながら、受信機コントローラ３８のためのデータのソースは、受信機コントローラ３８、及び／又はワイヤレス受信機システム３０自体の要素を収集／提供する任意のデータであることが確実に企図される。データソース／受信者１４３３Ｂは、ワイヤレス受信機システム３０をホストし、或いは他の方法で利用する電子デバイス１４と動作可能に関連付けられ得る。データソース／受信者１４３３Ｂによって提供されるデータは、受信機コントローラ３８によって処理され、送信機アンテナ２１と受信機アンテナ３１との間の接続によって生成される電界を介して送信され、送信コントローラ２８によって処理され、最終的に、第２のデータソース／受信者１４３３Ａによって受信され得る。第２のデータソース／受信者１４３３Ａは、ホストデバイス１１と関連付けられてもよく、ホストデバイス１１は、ワイヤレス送信システム２０をホストし、或いは他の方法で利用する。
示されるように、示される実施例は、一連のバッファ１４０５、１４０７、１４０９、１４１１、１４２３、１４２５、１４２７、１４２９を含み、各々は、送信コントローラ２８又は受信機コントローラ３８のうちの１つと関連付けられる。バッファ１４０５、１４０７、１４０９、１４１１、１４２３、１４２５、１４２７、１４２９は、特に、ワイヤレス送信システム２０とワイヤレス受信機システム３０との間の通信が、図１０のＵＡＲＴトランシーバなどの、２線式の、物理的な、シリアル化されたデータ通信システムと典型的に関連付けられるタイプのデータを含むとき、送信及び受信のためのデータを適切に順序付けるために使用され得る。一実施形態では、ワイヤレス送電システムにおける１つ又は複数のバッファ１４０５、１４０７、１４０９、１４１１、１４２３、１４２５、１４２７、１４２９の出力は、送信のためのバッファされたデータをトリガするようにクロックされ、すなわち、コントローラ２８、３８は、バッファされたデータを、規則的な、繰り返しの、クロックされたタイミングで出力するように構成され得ることを意味する。
示された実施例では、送信コントローラ２８は、送信通信をバッファする２つの送信バッファ１４０５、１４０７と、受信通信をバッファする２つの受信バッファ１４０９、１４１１とを含む。同様に、受信機コントローラ３８は、受信通信をバッファする２つの受信バッファ１４２９、１４２７と、送信通信をバッファする２つの送信バッファ１４２３、１４２５とを含む。
一実施形態では、これらの２つのバッファセットの目的は、一杯のときにチェーンにおける第１のバッファを第２のバッファにミラーリングすることによってオーバーフローを管理することであり、今クリアされた第１のバッファにおける後続のデータの蓄積を可能にする。したがって、例えば、データソース１４３３Ａからバッファ１４０５に入るデータは、バッファ１４０５が一杯であり、或いはいくつかの所定のレベルの容量に到達するまで蓄積される。その時点で、蓄積されたデータは、バッファ１４０５がデータソース１４３３Ａから来るデータを再度蓄積し得るように、バッファ１４０７に転送される。同様に、例えば、データソース１４３３Ｂからバッファ１４２３に入るデータは、バッファ１４２３が一杯であり、或いはいくつかの所定のレベルの容量に到達するまで蓄積される。その時点で、蓄積されたデータは、バッファ１４２３がデータソース１４３３Ｂから来るデータを再度蓄積し得るように、バッファ１４２５に転送される。この図では、２つのバッファセットが実施例として使用されるが、単一のバッファが使用されてもよく、或いは代替的に、３つのバッファ又はより大きいバッファセットが使用されてもよいことを理解されよう。同様に、示された２つのバッファセットを使用する態様は、あらゆる実施形態において必要でなく、他の蓄積スキームは、代わりに使用されてもよい。
図２３は、図１４に示されるものなどの、構成のコンテキストにおける、初期データ入力（ライン１５０１、１５１３）、バッファリング（ライン１５０１、１５０３、１５１３、１５１５）、及びワイヤレス送信（ライン１５０５、１５０７、１５１７、１５１９）、ならびに受信（ライン１５０９、１５２１）、バッファリング（ライン１５０９、１５１１、１５２１、１５２３）、及びデータ出力（ライン１５１１、１５２３）を示すタイミングダイアグラムである。各データ転送の最初の３つのライン（ライン１５０１、１５０３、１５０５、１５１１、１５１３、１５１５）は、ワイヤレス接続を介してＵＡＲＴデータなどの非同期受信データを送信するための一連のデータ転送を示す。各データ転送の最後の３つのライン（１５０７、１５０９、１５１１、１５１９、１５２１、１５２３）は、ワイヤレス送信における埋め込まれたデータの受信及び処理を示す。
見られ得るように、最初の２つのライン１５０１、１５０３におけるデータストリームは、送信コントローラ２８で受信され、バッファされた受信データを表す。次いで、バッファされたデータは、例えば、送信帯域幅の非常に小さい部分をカバーし得る、ライン１５０５における所定のワイヤレスデータスロット１５１３ｎ内で送信される。ワイヤレスデータスロット１５１３ｎは、コントローラ２８、３８内のデータ受信／内部転送のタイミングに関係しないが、データの送信のために利用されるアンテナ２１、３１間の誘導電界の変調のタイミングをとるために利用され得ることに留意されたい。
図２３の非限定的な実施例では、ライン１５０１は、第１の送信バッファ１４０５（Ｂｕｆｆ０）に逐次入力される送信システム２０からの一連のデータパケット（ＴＸ０．．．ＴＸｎ）を示す。次いで、ライン１５０３に示されるように、送信機アンテナ２１を介した送信の前に、一連のデータパケット（ＴＸ０．．．ＴＸｎ）は、第２の送信バッファ１４０７（Ｂｕｆｆ１）に入力される。次いで、送信コントローラ２８は、一連のデータパケット（ＴＸ０．．．ＴＸｎ）を送信機アンテナ２１のための駆動信号に逐次符号化し（ライン１５０５）、ワイヤレス受信機システム３０で、アンテナ２１、３１間の磁界において受信され、且つ／或いは検出される（ライン１５０７）。
上述されたように、最後の３つのライン１５０７、１５０９、１５１１は、ワイヤレス送信における埋め込まれたデータの受信及び処理を示し、特に、データのワイヤレス受信（１５０７）と、受信されたデータのバッファリング（１５０９、１５１１）と、バッファリングされたデータの出力（１５１１）とを示す。再度、ワイヤレス送電システムにおける１つ又は複数のバッファの出力は、送信のためのバッファされたデータをトリガするようにクロックされ得る。
図２３の非限定的な実施例では、ライン１５０７は、送信システム２０から発信し（ＴＸ０．．．ＴＸｎ）、受信機アンテナ３１で受信された一連のデータパケットが、アンテナ２１、３１間の磁界の受信機コントローラ３８検出による一連のデータパケット（ＴＸ０．．．ＴＸｎ）の逐次復号時に、受信機コントローラ３８の第１の入力バッファ１４２７（Ｂｕｆｆ３）に逐次入力されることを示す。次いで、ライン１５１１に示されるように、データ受信者１４３３Ｂへのデータの出力の前に、一連のデータパケット（ＴＸ０．．．ＴＸｎ）は、第１の入力バッファ（Ｂｕｆｆ３）から第２の入力バッファ１４２９（Ｂｕｆｆ４）に入力される。
図２０の非限定的な実施例では、ライン１５０１は、第１の送信バッファ１４２３（Ｂｕｆｆ０）に逐次入力される一連のデータパケット（ＲＸ０．．．ＲＸｎ）を示す。次いで、ライン１５０３に示されるように、受信機アンテナ３１と送信機アンテナ２１との間の電界を変更することを介した送信の前に、一連のデータパケット（ＲＸ０．．．ＲＸｎ）は、第２の送信バッファ１４２５（Ｂｕｆｆ１）に入力される。次いで、受信機コントローラ３８は、一連のデータパケット（ＲＸ０．．．ＲＸｎ）を、アンテナ２１、３１間のワイヤレス電力伝送のインバンドに逐次符号化し（ライン１５０５）、次いで、信号は、ワイヤレス送信システム２０で、アンテナ２１、３１間の磁界において受信され、且つ／或いは検出される（ライン１５０７）。
上述されたように、ライン１５０７、１５０９、１５１１は、ワイヤレス送信における埋め込まれたデータの受信及び処理を示し、特に、データのワイヤレス受信（１５０７）と、受信されたデータのバッファリング（１５０９、１５１１）と、バッファされたデータの出力（１５１１）とを示す。再度、ワイヤレス送電システムにおける１つ又は複数のバッファの出力は、送信のためのバッファされたデータをトリガするようにクロックされ得る。
見られ得るように、ライン１５１３、１５１５におけるデータストリームは、受信機コントローラ３８で受信され、バッファされた受信データを表す。次いで、バッファされたデータは、例えば、送信帯域幅の非常に小さい部分をカバーし得る、ライン１５１７における所定のワイヤレスデータスロット１５１３ｎ内で送信される。ワイヤレスデータスロット１５１３ｎは、コントローラ２８、３８内のデータ受信／内部転送のタイミングに関係しないが、データの送信のために利用されるアンテナ２１、３１間の誘導電界の変調のタイミングをとるために利用され得ることに留意されたい。
図２３の非限定的な実施例では、ライン１５１３は、受信機システム３０で発信し、第３の送信バッファ１４２３（Ｂｕｆｆ５）に逐次入力される一連のデータパケット（ＲＸ０．．．ＲＸｎ）を示す。次いで、ライン１５１５に示されるように、受信機アンテナ３１と送信機アンテナ２１との間の電界を変更することを介した送信の前に、一連のデータパケット（ＲＸ０．．．ＲＸｎ）は、第４の送信バッファ１４２５（Ｂｕｆｆ６）に入力される。次いで、受信機コントローラ３８は、一連のデータパケット（ＲＸ０．．．ＲＸｎ）を、アンテナ２１、３１間のワイヤレス電力伝送のインバンドに逐次符号化し（ライン１５１７）、次いで、信号は、ワイヤレス送信システム２０で、アンテナ２１、３１間の磁界において受信され、且つ／或いは検出される（ライン１５１９）。
上述されたように、３つのライン１５１９、１５２１、１５２３は、ワイヤレス送信における埋め込まれたデータの受信及び処理を示し、特に、データのワイヤレス受信（１５１９）と、受信されたデータのバッファリング（１５２１、１５２３）と、バッファされたデータの出力（１５２３）とを示す。再度、ワイヤレス送電システムにおける１つ又は複数のバッファの出力は、送信のためのバッファされたデータをトリガするようにクロックされ得る。
図２３の非限定的な実施例では、ライン１５１９は、一連のデータパケット（ＲＸ０．．．ＲＸｎ）が、アンテナ２１、３１間の磁界の送信コントローラ２８検出による一連のデータパケット（ＲＸ０．．．ＲＸｎ）の逐次復号時に、送信コントローラ２８の第３の入力バッファ１４０９（Ｂｕｆｆ７）に逐次入力されることを示す。次いで、ライン１５２３に示されるように、データ受信者１４３３Ａへのデータの出力の前に、一連のデータパケット（ＲＸ０．．．ＲＸｎ）は、第３の入力バッファ（Ｂｕｆｆ７）から第４の入力バッファ１４１１（Ｂｕｆｆ８）に入力される。
図２２に最も良く示されるように、バッファと、送信コントローラ２８及び受信機コントローラ３８の両方の、アンテナ２１、３１間の接続を介して送信されるワイヤレス電力信号にデータを符号化する能力とを利用することによって、ハードウェア及びソフトウェアのそのような組み合わせは、図１４の点線の矢印として描かれる、２線式接続（図１０、図１１）をシミュレートし得る。したがって、本明細書に開示されるシステム及び方法は、ワイヤレス送信システム２０とワイヤレス受信機システム３０との間、且つ／或いはそのホストデバイス間のデータ転送のための、「仮想有線」シリアル及び／又は「仮想有線」ＵＡＲＴデータ通信システム、方法、又はプロトコルを提供するために実装され得る。本明細書で規定されるように、「仮想有線」は、有線接続の機能をシミュレートし、前記有線接続の代わりに利用され得る、２つのデバイス間のワイヤレスデータ接続を指す。
図１７及び図１８を参照して議論されるように、ＵＡＲＴなどの有線シリアルデータ送信システムとは対照的に、本明細書に開示されるシステム及び方法は、ＵＡＲＴなどの、既知のデータプロトコルを利用するレガシーシステムによって解釈可能であるデータ通信を可能にする一方、通信デバイス間の有線接続の必要性を排除する。さらに、いくつかの実施例では、そのようなレガシー互換システムは、製造業者が、データプロトコルを完全に再プログラムする必要なく、且つ／或いはデバイス間の相互運用性を妨げる必要なく、デバイス間にワイヤレスデータ及び／又は電力接続を迅速に導入することを可能し得る。
追加的に或いは代替的に、データ通信のためのそのようなシステム及び方法は、結合されたワイヤレス電力及びワイヤレスデータシステムの一部として利用されるとき、インバンド通信のためのレガシーシステム及び方法と比較して、誘導ワイヤレス電力接続を介してはるかに速いレガシーデータ通信を提供し得る。
図２４は、本明細書に開示されるシステム、方法、及び／又は装置の任意と共に使用され得る送信機アンテナ２１及び受信機アンテナ３１のうちの１つ又は複数の例示的な、非限定的な実施形態を示す。示された実施形態では、アンテナ２１、３１は、平坦なスパイラルコイル構成である。非限定的な実施例は、Ｐｅｒａｌｔａらに対する米国特許第９，９４１，７４３号、第９，９６０，６２８号、第９，９４１，７４３号全て、Ｓｉｎｇｈらに対する第９，９４８，１２９号、第１０，０６３，１００号、Ｌｕｚｉｎｓｋｉに対する第９，９４１５９０号、Ｒａｊａｇｏｐａｌａｎらに対する第９，９６０，６２９号、及びＰｅｒａｌｔａらに対する米国特許出願第２０１７／００４０１０７号、第２０１７／００４０１０５号、第２０１７／００４０６８８号に見出されることができ、これらの全ては、本出願の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に完全に援用される。
さらに、アンテナ２１、３１は、少なくとも１つの絶縁体が複数の導体間に配置されるマルチレイヤ－マルチターン（ＭＬＭＴ）構造を有するように構成されていてもよい。ワイヤレス送信システム２０及び／又はワイヤレス受信機システム３０内に援用され得るＭＬＭＴ構造を有するアンテナの非限定的な実施例は、Ｓｉｎｇｈらに対する米国特許第８，６１０，５３０号、第８，６５３，９２７号、第８，６８０，９６０号、第８，６９２，６４１号、第８，６９２，６４２号、第８，６９８，５９０号、第８，６９８，５９１号、第８，７０７，５４６号、第８，７１０，９４８号、第８，８０３，６４９号、第８，８２３，４８１号、第８，８２３，４８２号、第８，８５５，７８６号、第８，８９８，８８５号、第９，２０８，９４２号、第９，２３２，８９３号、及び第９，３００，０４６号に見出されることができ、これらの全ては、本出願の譲受人に譲渡され、本明細書に完全に援用される。これらは、単に例示的なアンテナ例であるが、アンテナ２１、３１は、前述された、より高い電力、高周波ワイヤレス電力伝送が可能な任意のアンテナであってもよいことが企図される。
ここで、図面を参照し、図２５及び図２６への具体的な参照と共に、電子デバイスを提供するための方法２００のフローチャートは、図２５に示され、方法２００の一部分を実行するためのシステム２１０は、図２６に示される。方法は、ブロック２０２から開始し、電子デバイス１４自体は、製造される。前記電子デバイス１４の製造は、電子デバイス１４を、図１－図２４に関して、より詳細に上で説明される内部或いは外部のワイヤレス受信機システム３０と共に設置すること、組み込むこと、又は他の方法で接続することを含んでもよい。電子デバイス１４の製造は、当該技術分野で知られている特定のデバイスを製造する任意の既知の方法又はステップであってもよい。電子デバイス２０２の製造は、工場、施設、研究室、及び／又は世界中の任意の場所における製造のための任意の他の既知の場所であり得る製造場所において実行されてもよい。
電子デバイス１４は、電子的に送信可能なデータを受信できる任意のデバイスであってもよい。例えば、デバイスは、とりわけ、ハンドヘルドコンピューティングデバイス、モバイルデバイス、ポータブル電化製品、集積回路、識別可能なタグ、キッチンユーティリティデバイス、電子ツール、電気自動車、ゲーム機、ロボットデバイス、ウェアラブル電子デバイス（例えば、とりわけ、電子時計、電子的に変更された眼鏡、拡張現実（ＡＲ）メガネ、仮想現実（ＶＲ）メガネ）、ポータブルスキャニングデバイス、ポータブル識別デバイス、スポーツ用品、組み込みセンサ、モノのインターネット（ＩｏＴ）センサ、ＩｏＴ対応衣服、ＩｏＴ対応娯楽機器、産業機器、医療機器、医療デバイス、タブレットコンピューティングデバイス、ポータブル制御デバイス、電子デバイスのためのリモートコントローラ、ゲームコントローラであってもよいが、それらに限定されない。
デバイスが製造された後、電子デバイス１４は、ブロック２０４に示されるように、パッケージング材料２１０においてパッケージされ得る。パッケージング材料２１０は、他の既知のパッケージングの中でも、箱、バッグ、成形プラスチック、成形段ボール又は他の紙製品、デバイスレセプタクル、レセプタクル内の支持構造などであるが、それらに限定されない当該技術分野で知られている任意のパッケージング材料であってもよい。電子デバイス１４のパッケージングは、パッケージング場所において実行されてもよい。パッケージング場所は、製造場所と同じ、或いは製造場所に近接していてもよく、或いは代替的に、パッケージング場所は、外国の場所又は製造場所から遠く離れた場所にある場所などの、製造場所とは独立した場所であってもよい。
いくつかの実施例では、次いで、ブロック２０６に示されるように、パッケージされた電子デバイス１４は、データ送信場所に輸送され得る。しかしながら、ブロック２０６は、任意であり、データ送信場所は、製造場所及びパッケージング場所の一方又は両方に関して、共通の或いは近接した場所であってもよい。
図１－図２４に関して上で議論されたように、ブロック２０８は、データ送信機２２０と関連付けられたワイヤレス送信システム２０を利用することによって、パッケージング２１０を介して、データを電子デバイス１４に送信するステップである。データ送信機２２０は、パッケージング２１０を介して、ソフトウェア又はファームウェアを電子デバイス１４に提供することができる任意のコンピューティングデバイスであってもよい。電子デバイス１４は、データ送信機２２０のワイヤレス送信システムによって送信されるワイヤレスデータ信号として、ソフトウェア／ファームウェアを、電子デバイス１４のワイヤレス受信機システム３０、或いは電子デバイス１４と関連付けられたワイヤレス受信機システム３０に受信する。システム１０、ワイヤレス送信システム２０、及びワイヤレス受信機システム３０のさらなる説明は、以下に提供される。
システム２０、３０を利用し、パッケージング２１０を介してソフトウェア／ファームウェアをワイヤレスに送信することによって、本明細書に開示されるシステム及び方法は、様々な製造及び／又は物流の利点のために利用され得る。例えば、製品が中央地で製造され、パッケージされる場合、製品は、複数の地域に送られることができ、複数の地域は、複数の、それぞれの、ソフトウェア／ファームウェアエクスペリエンスを必要とする。そのような実施例では、スルーパッケージデータ転送の使用は、地方流通業者において、販売地域又は販売国用の製品を更新するために利用されることがあり、したがって、物流は、製造された／パッケージされた製品を地域ごとに整理する必要がないので、発信施設で簡略化される。
追加的に或いは代替的に、前述されたシステム及び方法を利用することは、電子デバイス１４のエンドユーザのユーザエクスペリエンスを改善するのに有用である。しばしば、電子機器は、古いソフトウェア又はファームウェアと共にエンドユーザに提供され、ユーザに、使用前或いは最適な使用前に、更新のためにデバイスをネットワークに接続することを要求する。代替的に、本明細書に開示されたシステム及び方法を利用して、電子デバイス１４のソフトウェア／ファームウェアは、電子デバイス１４のサプライチェーンにおける他の既知の流通地点の中でも、発信施設、地域の倉庫又は保管施設、電子デバイス１４を販売する地域の店舗のうちの１つ又は複数にて、パッケージ内データ転送を介して、最新の状態に維持されてもよい。
本明細書に開示されるデータ送信システムの任意に関して、ワイヤレス電力送信機及びワイヤレス電力受信機のいずれか又は両方が、インバンドレガシーデータをワイヤレスに送信してもよいことを理解されたい。さらに、本明細書に開示されるシステム、方法、及び装置は、効率的で安定した信頼性の高い方法で動作するように設計され、様々な動作条件及び環境条件を満たす。本明細書に開示されるシステム、方法、及び／又は装置は、データ及び／又は電気エネルギーが効率的且つ最小限の損失で送信されるように、広範囲のサーマル且つメカニカルストレス環境において動作するように設計される。さらに、システム１０は、スケーラビリティを可能にする製造技術を使用して、開発者及び採用者に従順であるコストで、小さいフォームファクタで設計されてもよい。さらに、本明細書に開示されるシステム、方法、及び装置は、広範囲の周波数を介して動作するように設計され、広範囲のアプリケーションの要件を満たしてもよい。
一実施形態では、フェライトシールドは、アンテナ構造内に組み込まれ、アンテナ性能を改善し得る。複素透磁率（μ＝μ′－ｊ＊μ″）が、周波数依存するので、フェライトシールド材料の選択は、動作周波数に依存し得る。材料は、ポリマ、焼結フレキシブルフェライトシート、リジッドシールド、又はハイブリッドシールドであってもよく、ハイブリッドシールドは、リジッド部分及びフレキシブル部分を含む。さらに、磁気シールドは、様々な材料コンポーネントで構成されていてもよい。材料の実施例は、マンガン－亜鉛、ニッケル－亜鉛、銅－亜鉛、マグネシウム－亜鉛、及びそれらの組み合わせなどのフェライト材料を含む亜鉛を含んでもよいが、それらに限定されない。
本明細書で使用されるとき、句「の少なくとも１つ」は、リストの各メンバー（すなわち、各項目）でなく、任意の項目を区切り、リストを全体として修飾する、用語「及び（且つ）」又は「又は（或いは、若しくは）」と共に、一連の項目に先行する。句「の少なくとも１つ」は、リストされた各項目の少なくとも１つの選択を必要とせず、むしろ、項目のうちの任意の１つの少なくとも１つ、及び／又は項目の任意の組み合わせの少なくとも１つ、及び／又は項目の各々の少なくとも１つを含む意味を許容する。例として、句「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つ」又は「Ａ、Ｂ、又はＣのうちの少なくとも１つ」は各々、Ａのみ、Ｂのみ、又はＣのみ；Ａ、Ｂ、及びＣの任意の組み合わせ；及び／又は、Ａ、Ｂ、及びＣの各々の少なくとも１つを指す。
述語「ように構成されている（configured to）」、「ように動作可能である（operable to）」、及び「ようにプログラムされる（programmed to）」は、対象の任意の特定の有形或いは無形の変更を意味しなく、むしろ、互換的に使用されることが意図される。１つ又は複数の実施形態では、動作又はコンポーネントを監視し、制御するように構成されているプロセッサはまた、プロセッサが動作を監視し、制御するようにプログラムされていること、又はプロセッサが動作を監視し、制御するように動作可能であることを意味し得る。同様に、コードを実行するように構成されているプロセッサは、コードを実行するようにプログラムされたプロセッサ、又はコードを実行するように動作可能なプロセッサと解釈され得る。
「一態様」などの句は、そのような態様が対象技術に必須であり、或いはそのような態様が対象技術の全ての構成に適用することを意味しない。一態様に関する開示は、全ての構成、又は、１つ又は複数の構成に適用してもよい。一態様は、本開示の１つ又は複数の実施例を提供してもよい。「態様」などの句は、１つ又は複数の態様を指すことがあり、その逆もまた同様である。「実施形態」などの句は、そのような実施形態が対象技術に必須であり、或いはそのような実施形態が対象技術の全ての構成に適用することを意味しない。一実施形態に関する開示は、全ての実施形態、又は、１つ又は複数の実施形態に適用してもよい。一実施形態は、本開示の１つ又は複数の実施例を提供してもよい。「実施形態」などの句は、１つ又は複数の実施形態を指すことがあり、その逆もまた同様である。「構成」などの句は、そのような構成が対象技術に必須であり、或いはそのような構成が対象技術の全ての構成に適用することを意味しない。構成に関する開示は、全ての構成、又は、１つ又は複数の構成に適用してもよい。構成は、本開示の１つ又は複数の実施例を提供してもよい。「構成」などの句は、１つ又は複数の構成を指すことがあり、その逆もまた同様である。
単語「例示的」は、本明細書では、「実施例、例、又は説明として役立つ」を意味するように使用される。本明細書で「例示的な」又は「実施例」として説明される任意の実施形態は、必ずしも、他の実施形態よりも好ましい或いは有利であると解釈されるべきでない。さらに、用語「含む（include）」、「有する（have）」などが本明細書又は特許請求の範囲において使用される限り、そのような用語は、「含む（comprise）」が請求項において経過的な単語として採用されるときに解釈されるように、用語「含む（comprise）」と同様の方法で包括的であることが意図される。さらに、用語「含む（include）」、「有する（have）」などが本明細書又は特許請求の範囲において使用される限り、そのような用語は、「含む（comprise）」が請求項において経過的な単語として採用されるときに解釈されるように、用語「含む（comprise）」と同様の方法で包括的であることが意図される。
当業者に公知であり、或いは後に公知となる、本開示全体を通して説明された様々な態様の要素に対して、全ての構造的且つ機能的均等物は、参照により本明細書に明示的に援用され、特許請求の範囲によって包含されることが意図される。さらに、本明細書に開示されたものは、そのような開示が特許請求の範囲に明示的に列挙されているか否かにかかわらず、公衆に提供されることが意図されない。いかなるクレーム要素も、要素が句「のための手段（means for）」を使用して明示的に列挙されない限り、或いは方法クレームのケースでは、要素が句「のためのステップ（step for）」を使用して列挙されない限り、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２、第６項の規定に基づいて解釈されるべきでない。
単数形の要素への言及は、特に指定のない限り、「１つ及び１つのみ（one and only one）」を意味することが意図されず、むしろ「１つ又は複数（one or more）」を意味することが意図される。特に指定のない限り、用語「いくつか（some）」は、１つ又は複数を指す。男性代名詞（例えば、ｈｉｓ）は、女性代名詞及び中性代名詞（例えば、ｈｅｒ及びｉｔｓ）を含み、逆もまた同様である。見出し及び小見出しがある場合は、便宜上のみに使用され、主題の開示を制限しない。
本明細書は、多くの具体的事項を含むが、これらは、クレームされ得るものの範囲の制限として解釈されるべきでなく、むしろ、主題の特定の実装形態の説明として解釈されるべきである。別個の実施形態のコンテキストにおいて本明細書に説明される特定の特徴はまた、単一の実施形態において組み合わせて実装され得る。逆に、単一の実施形態のコンテキストにおいて説明される様々な特徴は、別個に複数の実施形態において、或いは任意の適切なサブコンビネーションにおいて実装され得る。さらに、特徴が、特定の組み合わせにおいて作用するものとして上で説明され、当初はそのようにクレームされることさえあり得るが、いくつかのケースでは、クレームされた組み合わせからの１つ又は複数の特徴は、組み合わせから削除されることがあり、クレームされた組み合わせは、サブコンビネーション又はサブコンビネーションのバリエーションを対象としてもよい。さらなる一実施例として、本明細書ではＵＡＲＴ及びＮＦＣプロトコルが特定の例示的な通信スキームとして使用されるが、他の有線及び無線通信技術は、本開示の原理を具現化しつつ、適切な場合には使用されてもよいことを理解されよう。
Claims (26)
- ワイヤレス給電システムであり、以下を含む無線電力伝送システム：
少なくとも1つの受信アンテナと結合し、無線交流（AC）信号を少なくとも1つの受信アンテナに送信するように構成された送信アンテナ；
以下のように構成された伝送制御装置：
ワイヤレス電力転送システムの動作周波数に基づいて送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供し、送信アンテナは、駆動信号に従って送信を発するように構成され、駆動信号は、ワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに従って電力信号および第1の非同期シリアルデータ信号を生成するように構成される、
電力信号をデコードして、ワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに準拠した第2のデータ信号を抽出するステップと
第2の非同期シリアルデータ信号を抽出するために、第2のデータ信号をデコードするステップと
を含むワイヤレス受電システム：
前記送信アンテナと誘導結合し、前記送信アンテナからの送信を受信するように構成された少なくとも1つの受信アンテナであって、前記無線電力伝送システムの動作周波数に基づいて動作する、少なくとも1つの受信アンテナ；
少なくとも1つの受信アンテナから送信を受信し、受信した送信を直流（DC）電力信号に変換し、DC電力信号を少なくとも無線電力受信システムに関連する負荷に供給するように構成された電力調整システム；および
以下のように構成された受信機コントローラ：
無線電力およびデータ転送プロトコルに準拠した第1のデータ信号を抽出するために伝送をデコードし、第1の非同期シリアルデータ信号を抽出するために無線電力およびデータ転送プロトコルに準拠した第1のデータ信号をデコードする、
無線電力およびデータ転送プロトコルに準拠した第2のデータ信号として、第2の非同期シリアルデータ信号をエンコードする、
無線電力・データ転送プロトコルに準拠した第2のデータ信号を電力信号にエンコードするように、電力信号を選択的に変更する。 - 第1および第2の非同期シリアルデータ信号が、ユニバーサル非同期レシーバ・トランスミッタ（UART）準拠の信号であることを特徴とする請求項1に記載のワイヤレス電力伝送システム。
- 請求項2に係るワイヤレス電力転送システムにおいて、ワイヤレス電力及びデータ転送プロトコルは、近距離無線通信（NFC）プロトコルであることを特徴とするワイヤレス電力転送システム。
- 前記送信コントローラおよび前記受信コントローラは、同期コマンドおよび長さコマンドを有するヘッダを有する同期NFCデータストリーム内の第1および第2のUART準拠データ信号をパケット化することにより、NFCデータ転送プロトコルに従ってUART準拠の第1および第2のデータ信号を生成するようにさらに構成される、請求項3に記載のワイヤレス電力転送システム。
- 送信コントローラおよび受信コントローラが、UART準拠データ信号の後に少なくとも1つのエラーチェック要素を含むことにより、NFCデータ転送プロトコルに従ってUART準拠の第1および第2のデータ信号を生成するようにさらに構成される、請求項3に記載の無線電力転送システム。
- 請求項5に係るワイヤレス電力転送システムにおいて、前記送信コントローラ及び前記受信コントローラは、前記エラーチェック要素の処理が前記UART準拠データ信号のエラーなし受信を示す場合に送信される確認応答（ACK）を生成するようにさらに構成されることを特徴とするワイヤレス電力転送システム。
- 送信コントローラおよび受信コントローラは、エラーチェック要素の処理がUART準拠データ信号の誤受信を示す場合に送信される否定応答（NACK）を生成するようにさらに構成される、請求項3に 記載のワイヤレス電力転送システム。
- 請求項3に係るワイヤレス電力伝送システムは、ワイヤレス電力送信システム内の1つ以上のバッファの第1のセットと、ワイヤレス電力受信システム内の1つ以上のバッファの第2のセットとをさらに含む。
- 請求項8に係るワイヤレス電力転送システムにおいて、1つ以上のバッファの第1のセットは、ワイヤレス電力送信システムによる送受信のために通信データを順序付けるように構成され、1つ以上のバッファの第2のセットは、ワイヤレス電力受信システムによる送受信のために通信データを順序付けるように構成されることを特徴とするワイヤレス電力転送システム。
- 請求項9に係るワイヤレス電力伝送システムにおいて、ワイヤレス電力送信システム内の1つ以上のバッファの第1のセットまたはワイヤレス電力受信システム内の1つ以上のバッファの第2のセットのいずれか一方または両方の出力は、送信のためのバッファリングされたデータをトリガするためにクロックされることを特徴とするワイヤレス電力伝送システム。
- ワイヤレス電力送信システムの1つ以上のバッファの第1のセットは、1つ以上の送信通信ウィンドウの間に出力するようにトリガされ、ワイヤレス電力受信システムの1つ以上のバッファの第2のセットは、1つ以上の受信通信ウィンドウの間に出力するようにトリガされる、請求項8に記載のワイヤレス電力転送システム。
- 1つの送信通信ウィンドウと1つの受信通信ウィンドウは、送信通信ウィンドウと受信通信ウィンドウの組の期間内に含まれる、請求項11に記載のワイヤレス電力転送システム。
- 請求項12に記載のワイヤレス電力転送システムであって、1つ以上の送信通信ウィンドウの各々は、それぞれの第1の長さを有し、1つ以上の受信通信ウィンドウの各々は、それぞれの第2の長さを有し、そして
ここで、第1の長さおよび第2の長さのそれぞれは、送信ウィンドウおよび通信ウィンドウの期間内で、第1の長さおよび第2の長さのそれぞれの組が、期間以下となるように、動的に変更され得る。 - 動作周波数が約13.553MHzから約13.567MHzの範囲である、請求項1に係る無線電力伝送システム。
- 無線電力伝送システムであって、
少なくとも1つの受信アンテナと結合し、少なくとも1つの受信アンテナに交流無線信号を送信するように構成された送信アンテナと
以下のように構成された伝送制御装置 ：
送信アンテナが駆動信号に従って送信を発するように、ワイヤレス電力転送システムの動作周波数に基づいて送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供し、駆動信号は、ワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに従って、電力信号および第1の非同期シリアルデータ信号を生成するように構成される、
無線電力およびデータ転送プロトコルに準拠した第2のデータ信号を抽出するために、電力信号をデコードするステップと
無線電力・データ転送プロトコルに準拠した第2のデータ信号をデコードし、第2の非同期シリアルデータ信号を抽出する。 - 前記無線電力およびデータ転送プロトコルは、NFCデータ転送プロトコルを含む、請求項15に記載の無線電力伝送システム。
- 請求項16に係る無線電力伝送システムにおいて、前記第1及び第2の非同期シリアルデータ信号は、UART準拠（universal asynchronous receiver-transmitter-compliant）データ信号であることを特徴とする無線電力伝送システム。
- ワイヤレス受電システム：
送信アンテナと誘導結合し、送信アンテナからのワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに従って送信を受信するように構成された少なくとも1つの受信アンテナであって、少なくとも1つの受信アンテナは動作周波数で動作する、少なくとも1つの受信アンテナ；
（i）少なくとも1つの受信アンテナから送信を受信し、（ii）受信した送信をDC電力信号に変換し、（iii）DC電力信号を少なくともワイヤレス電力受信システムに関連する負荷に供給するように構成された電力調整システム；および
以下のように構成された受信機コントローラ
無線電力およびデータ転送プロトコルに準拠した第1のデータ信号を抽出するために伝送をデコードし、第1の非同期シリアルデータ信号を抽出するために無線電力およびデータ転送プロトコルに準拠した第1のデータ信号をデコードする、
第2の非同期シリアルデータ信号を、無線電力およびデータ転送プロトコルに準拠した第2のデータ信号としてエンコードするステップと
無線電力・データ転送プロトコルに準拠した第2のデータ信号を電力信号にエンコードするように、電力信号を選択的に変更する。 - 請求項18に係るワイヤレス電力受信システムは、処理のために受信通信データを順序付けるように構成された1つ以上のバッファをさらに含む。
- 動作周波数が約13.553MHzから約13.567MHzの範囲である、請求項18に係る無線電力受信システム。
- 以下を含む無線電力伝送システム：
少なくとも1つの受信アンテナと結合し、無線交流（AC）信号を少なくとも1つの受信アンテナに送信するように構成された送信アンテナ；
以下のように構成された伝送制御装置：
ワイヤレス電力転送システムの動作周波数に基づいて送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供し、送信アンテナは、駆動信号に従って送信を発するように構成され、駆動信号は、ワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに従って電力信号および第1の非同期シリアルデータ信号を生成するように構成され、
以下を含むワイヤレス受電システム：
前記送信アンテナと誘導結合し、前記送信アンテナからの送信を受信するように構成された少なくとも1つの受信アンテナであって、前記無線電力伝送システムの動作周波数に基づいて動作する、少なくとも1つの受信アンテナ；
少なくとも1つの受信アンテナから送信を受信し、受信した送信を直流（DC）電力信号に変換し、DC電力信号を少なくとも無線電力受信システムに関連する負荷に供給するように構成された電力調整システム；および
以下のように構成された受信機コントローラ：
無線電力およびデータ転送プロトコルに準拠した第1のデータ信号を抽出するために伝送をデコードし、第1の非同期シリアルデータ信号を抽出するために無線電力およびデータ転送プロトコルに準拠した第1のデータ信号をデコードする。 - 以下を含む無線電力伝送システム：
少なくとも1つの受信アンテナと結合し、無線交流（AC）信号を少なくとも1つの受信アンテナに送信するように構成された送信アンテナ；
以下のように構成された伝送制御装置：
無線電力伝送システムの動作周波数に基づいて、送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供し、送信アンテナは、駆動信号に従って送信を発するように構成され、駆動信号は、電力信号を生成するように構成される、
電力信号をデコードして、ワイヤレス電力およびデータ転送プロトコルに準拠したデータ信号を抽出するステップと
データ信号をデコードし、非同期シリアルデータ信号を抽出する。
を含むワイヤレス受電システム：
前記送信アンテナと誘導結合し、前記送信アンテナからの送信を受信するように構成された少なくとも1つの受信アンテナであって、前記無線電力伝送システムの動作周波数に基づいて動作する、少なくとも1つの受信アンテナ；
少なくとも1つの受信アンテナから送信を受信し、受信した送信を直流（DC）電力信号に変換し、DC電力信号を少なくとも無線電力受信システムに関連する負荷に供給するように構成された電力調整システム；および
以下のように構成された受信機コントローラ：
無線電力およびデータ転送プロトコルに準拠したデータ信号として、非同期シリアルデータ信号をエンコードする、
無線電力・データ転送プロトコルに準拠したデータ信号を電力信号にエンコードするために、電力信号を選択的に変更する。 - 以下を含む無線電力伝送システム：
少なくとも1つの他のアンテナと結合し、少なくとも1つのアンテナに交流無線信号を送信するように構成された送信アンテナ；
以下のように構成された送信機コントローラ。
(i）無線電力伝送システムの動作周波数および交流無線信号の送信のための動作モードに基づいて、送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供する、
(ii）無線データ信号の符号化、無線データ信号の復号化、無線データ信号の受信、無線データ信号の送信、またはそれらの組み合わせのうちの1つ以上を実行するステップと
(iii) 交流無線信号の送信のための動作モードを選択する、
ここで、動作モードは、複数の送信モードから選択され、複数の送信モードは、第1の送信モードと第2の送信モードとを含み、
第1の送信モードは、無線データ信号の第1のデータレートと無線電力信号の第1の電力レベルを含み、
第2の送信モードは、無線データ信号の第2のデータレートと無線電力信号の第2の電力レベルを含み、
ここで、第1のデータレートは、第2のデータレートよりも小さく
ここで、第1のパワーレベルは、第2のパワーレベルよりも大きく；および
増幅器であって、少なくとも1つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信し、直接電力（DC）入力電力信号を反転して動作周波数でAC無線信号を生成するように構成された少なくとも1つのトランジスタを含む、増幅器と
以下を含むワイヤレス受電システム：
送信アンテナと結合し、送信アンテナから交流無線信号を受信するように構成された受信アンテナであって、動作周波数に基づいて動作する受信アンテナ；
(i)ワイヤレス電力信号を受信し、(ii)ワイヤレス電力信号をACワイヤレス電力信号からDCワイヤレス電力信号に変換し、(iii)DC電力信号を少なくともワイヤレス電力受信システムに関連付けられた負荷に供給するように構成された電力調整システム；および
ワイヤレスデータ信号の符号化、ワイヤレスデータ信号の復号化、ワイヤレスデータ信号の受信、ワイヤレスデータ信号の送信のうちの1つ以上を実行するように構成された受信機コントローラ。 - 以下を含む無線電力伝送システム：
少なくとも1つの他のアンテナと結合し、少なくとも1つのアンテナに交流無線信号を送信するように構成された送信アンテナ；
以下のように構成された伝送制御装置。
(i）無線電力伝送システムの動作周波数および交流無線信号の送信のための動作モードに基づいて、送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供する、
(ii）無線データ信号の符号化、無線データ信号の復号化、無線データ信号の受信、または無線データ信号の送信のうちの1つ以上を実行するステップと
(iii）ACワイヤレス信号の送信のための動作モードを決定するステップであって、動作モードは、ワイヤレス電力信号のための電力レベルおよびワイヤレスデータ信号のためのデータレートを含み、電力レベルは一連の利用可能な電力レベルから選択され、データレートは一連の利用可能なデータレートから選択され、一連の利用可能な電力レベルの各々は一連の利用可能なデータレートの1つに対応し、対応する組の利用可能な電力レベルおよび利用可能なデータレートは逆相関する、ステップと
増幅器であって、少なくとも1つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信し、直接電力（DC）入力電力信号を反転して動作周波数でAC無線信号を生成するように構成された少なくとも1つのトランジスタを含む、増幅器と
以下を含むワイヤレス受電システム：
送信アンテナと結合し、送信アンテナから交流無線信号を受信するように構成された受信アンテナであって、動作周波数に基づいて動作する受信アンテナ；
(i)ワイヤレス電力信号を受信し、(ii)ワイヤレス電力信号をACワイヤレス電力信号からDCワイヤレス電力信号に変換し、(iii)DC電力信号を少なくともワイヤレス電力受信システムに関連付けられた負荷に供給するように構成された電力調整システム；および
ワイヤレスデータ信号の符号化、ワイヤレスデータ信号の復号化、ワイヤレスデータ信号の受信、ワイヤレスデータ信号の送信のうちの1つ以上を実行するように構成された受信機コントローラ。 - 無線電力伝送システムであって、
少なくとも1つの他のアンテナと結合し、少なくとも1つのアンテナに交流無線信号を送信するように構成された送信アンテナ；
（i）ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づいて送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供し、（ii）ワイヤレスデータ信号の符号化、ワイヤレスデータ信号の復号化、ワイヤレスデータ信号の受信、またはワイヤレスデータ信号の送信のうちの1つまたは複数を実行するように構成された送信コントローラ；
増幅器であって
少なくとも1つのトランジスタであって、該少なくとも1つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信し、直接電力（DC）入力電力信号を反転させて、動作周波数でAC無線信号を生成するように構成された少なくとも1つのトランジスタと
前記無線データ信号の送信中に前記交流無線信号を減衰させるように構成された減衰回路であって、前記減衰回路は、前記無線データ信号の送信中に減衰を制御するために前記トランジスタを切り替えるための減衰信号を前記送信コントローラから受信するように構成された減衰トランジスタを少なくとも含む、減衰回路と
前記送信アンテナと電気的に接続され、前記送信アンテナの品質係数（Q）を変更するように構成された可変抵抗器であって、前記可変抵抗器による前記Qの変更が、前記ワイヤレス電力伝送システムの動作モードを変更する、可変抵抗器。 - 電子デバイスを提供する方法であって、以下を含む方法：
製造拠点で電子デバイスを製造する工程であって、電子デバイスを製造することは、無線受信システムを電子デバイスに接続することを含む工程；
電子デバイスを梱包場所で梱包するステップと
データ送信サイトにおいて電子機器にデータを無線送信することであって、電子機器にデータを無線送信することは、無線送信システムを利用した近接場磁気誘導によってデータを送信することによって実行され、無線送信システムは、電子機器に関連付けられた無線受信システムに磁気的に接続するように構成されること。
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