JP6629852B2

JP6629852B2 - 電磁波のアライメントを用いた無線エネルギー伝送

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Publication number: JP6629852B2
Application number: JP2017522676A
Authority: JP
Inventors: ジェームズスチュアートワイト; ロニーエヴァリルドアマヤ; ツェザーリポールスラビー
Original assignee: テスロニクスインコーポレイテッド
Priority date: 2014-10-31
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2020-01-15
Anticipated expiration: 2035-10-27
Also published as: JP2018501754A; CN107078561A; US10439444B2; EP3213390A1; WO2016067100A1; KR20170060116A; EP3213390A4; US20160126753A1; KR101949963B1

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１４年１０月３１日に出願された「ＤＩＳＴＡＮＣＥＷＩＲＥＬＥＳＳＣＨＡＲＧＩＮＧＵＳＩＮＧＣＨＡＲＧＩＮＧＳＴＡＴＩＯＮＳ」と題する、同時係属中の米国仮出願第６２／０７３，４４８号、２０１４年１１月２８日に出願された「ＷＩＲＥＬＥＳＳＰＯＷＥＲＴＲＡＮＳＦＥＲＡＳＡＰＰＬＩＥＤＴＯＳＯＬＡＲＰＡＮＥＬＳ」と題する、同時係属中の米国仮出願第６２／０８５，４５０号、２０１５年３月６日に出願された「ＷＩＲＥＬＥＳＳＰＯＷＥＲＴＲＡＮＳＦＥＲＵＳＩＮＧＥＬＥＣＴＲＯＭＡＧＮＥＴＩＣＷＡＶＥＳＡＬＩＧＮＭＥＮＴ」と題する、同時係属中の米国仮出願第６２／１２９，３２５号、および２０１５年３月２０日に出願された「ＷＩＲＥＬＥＳＳＰＯＷＥＲＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ」と題する、同時係属中の米国仮出願第６２／１３６，１４２号の優先権を主張する実用出願であり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、概して、無線エネルギー伝送に関し、より詳細には、電磁波のアライメントを用いたエネルギーの無線伝送のための効率的なシステムおよび方法に関する。

ポータブルデバイスの処理および接続性ケイパビリティの向上により、これらのデバイスのエネルギー消費が対応して増加する結果をもたらしている。さらには、ポータブルデバイスが蓄積可能なエネルギーの量に関して実際の物理的な制限があり、したがって、これらのデバイスを頻繁に充電することが必要となる。ポータブルデバイスに電力供給することに対するケーブル接続式の解決手段は、電力ケーブルとデバイスの間のコネクタが標準化されていないこと、充電ケーブルの重量および信頼性、動作環境上の制限（例えば、水中または危険な場所）、ならびにケーブル接続式の解決手段が可動性に課す一般的な制約に一部起因して、制限される。
ポータブルデバイスのワイヤレス充電は、従来、誘導性結合または容量性結合などの近接場技術によって、近距離（例えば、センチメートルのオーダ）に制限されている。レーザまたはマイクロ波ビームを用いる遠方場技術は、特に人間が含まれる環境において、危険なほどの高い電力レベルを伴う。レーザおよびマイクロ波ビームは、また、典型的には見通し内の適用に限定される。

ポータブルデバイスのケイパビリティ向上は、デバイスの大規模かつ高密度な展開によって集合的に情報共有することが可能な、モノのインターネット（ＩｏＴ）環境を可能にする助けにもなっている。一方、従来の解決手段は、デバイスが可動性を必要とし、著しく異なる電力消費要件を有するＩｏＴ環境において、デバイスに効率的に電力供給する能力に制限がある。同様に、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグの使用の増加によって、ケーブル接続すること、危険なほど高レベルの電力を使用すること、またはＲＦＩＤタグを充電するために使用される充電ステーションの配置に過度の制約を課すことなく、モバイル環境でデバイスに電力供給する効率的な方法が必要とされる。

理解されるように、本明細書で開示される実施形態は、少なくとも下記を含む。一実施形態では、無線エネルギー伝送のためのシステムは、エネルギービーム入射に対する通電可能デバイスのデバイス応答を判断するように構成される追跡モジュールであって、エネルギービームが、１つまたは複数の電磁（ＥＭ）波を含む、追跡モジュールを含む。第１のビームフォーミングモジュールは、通電可能デバイスに電力供給するために、１つまたは複数のＥＭ波のうちの第１のＥＭ波を方向付けるように構成される。第２のビームフォーミングモジュールは、第１のビームフォーミングモジュールと物理的に分離しており、通電可能デバイスに電力供給するために、１つまたは複数のＥＭ波のうちの第２のＥＭ波を方向付けるように構成され、第１のＥＭ波は、第２のＥＭ波の第２の基本周波数と等しい第１の基本周波数を有する。位相アライメントモジュールは、デバイスにおいて、第１のＥＭ波の第１の位相を、第２のＥＭ波の第２の位相とアライメントするように構成される。処理モジュールは、追跡モジュール、第１のビームフォーミングモジュール、第２のビームフォーミングモジュール、および位相アライメントモジュールのうちの少なくとも１つと通信して、デバイス応答に従って、通電可能デバイスによって受信される受信電力レベルを最大化するように構成される。受信電力レベルは、第１のＥＭ波を含む第１のエネルギービームおよび第２のＥＭ波を含む第２のエネルギービームから形成されるエネルギービームの送信電力レベルに比例する。

無線エネルギー伝送のためのシステムの代替的な実施形態は、以下の特徴のうちの１つ、またはそれらの任意の組み合わせを含む。周波数管理モジュールは、無線注入同期（ＷＩＬ）を使用して、第１の基本周波数と等しくなるように、第２の基本周波数をアライメントするように構成される。極性アライメントモジュールは、第１のＥＭ波の第１の極性を、第２のＥＭ波の第２の極性とアライメントするように構成される。第１のエネルギービームおよび第２のエネルギービームのそれぞれは、狭角ビームである。第１のエネルギービームおよび第２のエネルギービームのそれぞれは、第１の基本周波数および第２の基本周波数それぞれに合理的に関連している複数の周波数をさらに含む。処理モジュールは、受信信号強度指標（ＲＳＳＩ）を通電可能デバイスから受信するように構成され、処理モジュールは、ＲＳＳＩ値を最大化するように、追跡モジュール、第１のビームフォーミングモジュール、第２のビームフォーミングモジュール、および位相アライメントモジュールのうちの１つまたは複数を調整するように構成される。処理モジュールは、テレメトリデータを通電可能デバイスから受信するように構成される。処理モジュールは、第１のビームフォーミングモジュールと通信するように構成され、第２の処理モジュールは、第２のビームフォーミングモジュールと通信するように構成され、処理モジュールは、第２の処理モジュールと通信するように構成される。

別の実施形態では、無線エネルギー伝送のための方法は、複数のエネルギービームを形成することであって、各エネルギービームが、エネルギービームのうちの別のエネルギービームの別のＥＭ波の基本周波数と同一の基本周波数を有する、１つまたは複数の電磁（ＥＭ）波を含むことを含む。複数のエネルギービーム入射に対する、通電可能デバイスのデバイス応答が追跡される。複数のエネルギービームのそれぞれについての１つまたは複数のＥＭ波が、通電可能デバイスに電力供給するために、方向付けられる。エネルギービームのうちの少なくとも１つについての１つまたは複数のＥＭ波のそれぞれの位相が、エネルギービームの別のＥＭ波の別の位相にアライメントされる。通電可能デバイスによって受信される受信電力レベルは、エネルギービームのうちの少なくとも１つについて最適化すること、１つまたは複数のＥＭ波を方向付けること、および１つまたは複数のＥＭ波の位相をアライメントすることによって、デバイス応答に従って最大化される。

無線エネルギー伝送のための方法の代替的な実施形態は、以下の特徴のうちの１つ、またはそれらの任意の組み合わせを含む。無線注入同期（ＷＩＬ）を使用して、各エネルギービームについての各ＥＭ波の同一の基本周波数を互いに同期させる。ＷＩＬは、共振回路のバイアス電流を変更するために、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の基板電圧を変調することを含む。エネルギービームのうちの少なくとも１つについての１つまたは複数のＥＭ波のそれぞれの極性を、エネルギービームのうちの別のエネルギービームの別のＥＭ波の別の極性にアライメントする。デバイス応答は、通電可能デバイスから後方散乱されたＥＭ波を、受信信号強度指標（ＲＳＳＩ）として受信することを含む。エネルギービームのうちの少なくとも１つについてのＥＭ波のそれぞれの極性を、エネルギービームのうちの別のエネルギービームのＥＭ波にアライメントする。通電可能デバイスからテレメトリデータを受信して、エネルギービームのそれぞれの送信電力レベルを調整する。

別の実施形態では、無線通信のための方法は、複数のエネルギービームを形成することであって、各エネルギービームが、１つまたは複数の電磁（ＥＭ）波を含むことを含む。エネルギービームのうちの少なくとも１つについてのＥＭ波のそれぞれの基本周波数が、エネルギービームのうちの別のエネルギービームのＥＭ波の基本周波数に、無線注入同期（ＷＩＬ）で整合される。複数のエネルギービーム入射に対する、複数の通電可能デバイスのそれぞれについてのデバイス応答が追跡される。複数のエネルギービームのそれぞれについての１つまたは複数のＥＭ波は、少なくとも１つの通電可能デバイスに電力供給するために、方向付けられる。エネルギービームのうちの少なくとも１つについてのＥＭ波のそれぞれの位相が、エネルギービームのうちの別のエネルギービームの別のＥＭ波の別の位相にアライメントされる。通電可能デバイスのそれぞれによって受信される受信電力レベルは、エネルギービームのうちの少なくとも１つについてのＥＭ波のそれぞれの位相をアライメントすることを最適化することによって、それぞれのデバイス応答に従って最大化される。

無線通信のための方法の代替的な実施形態は、以下の特徴のうちの１つ、またはそれらの任意の組み合わせを含む。電力アクセスポイントにおいて、通電可能デバイスのうちの少なくとも１つからテレメトリデータを受信することであって、電力アクセスポイントは、デバイス応答のうちの１つを追跡すること、複数のエネルギービームのうちの１つを形成すること、およびエネルギービームのうちの少なくとも２つについてのＥＭ波のそれぞれの位相をアライメントすることのうちの少なくとも１つが可能である。エネルギービームのうちの少なくとも１つについての１つまたは複数のＥＭ波のそれぞれの極性を、エネルギービームのうちの別のエネルギービームの別のＥＭ波の別の極性にアライメントする。少なくとも１つのエネルギービームは、時分割で通電可能デバイスのうちの１つ以上に方向付けられる。少なくとも１つのエネルギービームは、複数の通電可能デバイスのうちの１つの移転に応じて、新たな通電可能デバイスに方向付けられる。

本発明は、添付図面によって、例として説明され、限定はされない。添付図面では、同様の参照符号は、類似の要素を示す。図面中の要素は、簡潔かつ明確にするために説明され、必ずしも縮尺通りに描かれていない。

無線エネルギー伝送のためのシステムの実施形態の概略図である。複数の通電可能デバイスを含む、無線エネルギー伝送のためのシステムの概略図である。複数のエネルギービームが通電可能デバイスの変化に適合するように再構成される、図２のシステムの概略図である。エネルギービームのサブセットが、複数の通電可能デバイス間で時分割される、図３のシステムの概略図である。電力アクセスポイントの機能ブロック図である。電力アクセスポイントの概略図である。電力アクセスポイントの通信部の概略図である。無線注入同期用の直交信号を通信する１組の電力アクセスポイントの概略図である。注入同期周波数からの基本周波数のオフセットのグラフである。無線注入同期用回路の概略図である。通電可能デバイスの概略図である。受信機コントローラの概略図である。無線エネルギー伝送のための方法のフローチャート表現である。

本明細書で説明するシステムおよび方法の実施形態は、例えば、ＲＦＩＤタグ、スマートフォン、およびゲームコントローラを含む複数の通電可能デバイスに、エネルギー源から効率的にエネルギーを伝送する（例えば、電力供給する）ために提供される。一実施形態では、複数の通電可能デバイスは、複数のエネルギービーム内の電磁（ＥＭ）波の方向、周波数、および位相をアライメントすることによって、最大５メートルの距離から電力供給される。別の実施形態では、エネルギーは、５メートルより遠くのデバイスに伝送される。デバイスは、デバイス動作用のエネルギーを提供するために放出されたＥＭ波を受信することが可能であるとき、通電可能であると考えられる。いくつかの実施形態では、デバイスが、受信したエネルギーの少なくとも一部を蓄積することとなるが、デバイスは、受信したエネルギーを蓄積する必要はない。

通電可能デバイスのそれぞれにおいて受信されたエネルギーは、通電可能デバイスのうちの少なくとも１つと、エネルギービーム送信機（例えば、電力アクセスポイント）のうちの１つとの間の通信によって、最適化される。このエネルギーの効率的な伝送によって、多様な通電可能デバイス（および／または複数の同種のデバイス）が、互いに通信し、最小限の空間的制約または各デバイスの移動についての制限を伴って電力供給され続ける、ＩｏＴシステムの実現が可能となる。
図１を参照すると、無線エネルギー伝送のためのシステムの実施形態１０は、例えば、携帯電話１４ａ、タブレット１４ｂ、スマートウォッチ１４ｃ、ステレオ１４ｄ、およびコンピュータ１４ｅを含むＩｏＴ１２に、エネルギー（例えば、「電力」）を提供する。通電可能デバイス１４ａ〜１４ｅ（全体として１４）は、単なる例示であり、ＩｏＴ１２を含む可能性のあるデバイスを制限するように考えられるべきではない。一例では、デバイス１４の全ては、同じ種類のものである。別の例では、デバイス１４は、ＲＦＩＤタグなどの低出力デバイスである。別の例では、デバイス１４は、電動車椅子などの高出力デバイスである。様々な実施形態が、ＩｏＴ１２を、互いに関連付けられる必要も、互いに通信する必要もない１つまたは複数のデバイス１４と置き換える。

ＩｏＴ１２のデバイス１４は、複数の電力アクセスポイント１６ａ、１６ｂ、および１６ｃ（全体として１６）からエネルギーを受信する。各電力アクセスポイント１６ａ、１６ｂ、および１６ｃは、それぞれのエネルギービーム１８ａ、１８ｂ、および１８ｃ（全体として１８）を放射し、そこでは、エネルギービームのそれぞれが、少なくとも１つのＥＭ波を有する。少なくとも２つのエネルギービームのＥＭ波のそれぞれは、１つのデバイスによって受信されるエネルギーを最適化するために、デバイス１４のうちの１つの受信位置に方向付けられる（例えば、焦点を合わせる）。受信位置に焦点を合わせた各エネルギービームの各ＥＭ波の周波数および位相の両方をさらにアライメントすることによって、コヒーレントエネルギーバブル２０ａが形成される。別の実施形態では、各エネルギービームの各ＥＭ波の周波数、位相、および極性をアライメントすることで、エネルギーバブル２０ａが形成される。極性のアライメントを含むことで、コヒーレントエネルギーバブル２０ａ内のエネルギーがさらに増加し、したがって、その中に位置するデバイスについての受信電力レベルがさらに増加する。

様々な実施形態において、エネルギービームは、狭角ビームである。本開示の文脈内で使用される「狭角ビーム」という用語は、ペンシルビームおよびファンビームを含む。ペンシルビームは、狭い（ビーム長と比較して）円錐形または円筒形の断面を有する。ファンビームは、方位方向に狭い幅を有し、仰角方向に比較的広い幅を有する。
各ＥＭ波の周波数をアライメントすることは、例えば、マスタによって生成される、別の基準周波数と「等しく」なるように、各ＥＭ波の基本周波数をアライメントする（例えば、一致させる）ことを意味する。基本周波数は、振動によって生じる最も低い周波数であり、その高調波とは異なる。ＥＭ波の基本周波数が、制御方法または回路（例えば、ＷＩＬ）を通じて、別の周波数と等しくなるようにアライメントされるとき、基本周波数が、「同期」されると考えられる。ＥＭ波の基本周波数が同期されないとき、それは、「自走」であると考えられる。２つ以上のＥＭ波がそれぞれ、それらのそれぞれの基本周波数に合理的に関連する複数の周波数を含む、様々な実施形態では、別のマスタ周波数に同期する基本周波数は、１つのＥＭ波の基本周波数成分および合理的に関連する周波数成分を、別のＥＭ波の基本周波数成分および合理的に関連する周波数成分それぞれに効果的に同期させることになる。

周波数、位相、または極性それぞれが、「実質的に等しい」か、または合理的な製造および環境許容誤差もしくは相互の範囲内にあるとき、基本周波数の周波数、位相、または極性は、別の基本周波数の周波数、位相、または極性それぞれと「等しい」と考えられる。１つの非限定的な実施形態では、製造および環境許容誤差の組み合わせによる、それぞれの周波数、位相、または極性のうちの１つまたは複数における２パーセントのアライメント誤差が、合理的である。

説明を明確にするため、図１のコヒーレントエネルギーバブル２０ａは、ＩｏＴ１２環境に近接して示され、３つのエネルギービーム１８によって形成される。実際には、各コヒーレントエネルギーバブルは、少なくとも２つのエネルギービームによって形成され、１つのデバイスによる受信電力を最大化するために、デバイス１４のうちの１つにおける一点に（例えば、受信アンテナ）に焦点を合わせる。一実施形態では、１つ以上のコヒーレントエネルギーバブルが形成され、各コヒーレントエネルギーバブルは、異なるデバイス上に焦点を合わせる。別の実施形態では、少なくとも１つのコヒーレントエネルギーバブルが、数個のデバイス間で時分割される。

通電可能デバイス１４に十分なエネルギーレベルを送信するための電力アクセスポイント１６の範囲２２は、デバイス１４が受信する必要がある要求電力、コヒーレントエネルギーバブルを形成するのに使用されるエネルギービーム１８の数、エネルギービーム１８のそれぞれの電力の（例えば、生物の安全動作レベルに基づくＦＣＣの制限に起因する）制限、およびエネルギーが送信される送信媒体の吸収特性に一部依存する。一実施形態では、５メートルの範囲２２が、エネルギービームごとに１００ｍＷの送信電力を使用して達成される。他の実施形態では、範囲２２は、コヒーレントエネルギーバブルを形成するために、追加的なエネルギービーム１８を結合することによって５メートルより大きい。

一実施形態では、エネルギービーム１８のそれぞれによって供給されるエネルギーは、通信媒体２４を通じた通信によって調整される。通信媒体２４は、パス２８を介してＩｏＴ１２内の１つまたは複数のデバイス１４を、パス２６ａ、２６ｂ、および２６ｃ（全体として２６）それぞれを介して、電力アクセスポイント１６ａ、１６ｂ、および１６ｃの１つまたは複数に接続する。様々な実施形態では、通信媒体２４は、バックプレーンなどの物理構造である。他の実施形態では、通信媒体は、エネルギービーム１８によって使用される同一の媒体である。一例では、通信媒体は、大気（例えば、地上環境）である。別の例では、通信媒体は、軌道高度または宇宙空間にあるものとして、少なくとも部分的に真空である。別の例では、通信媒体は、淡水または塩水のいずれかである。別の実施形態では、通信媒体は、家の屋根材であり、電力アクセスポイントは、家の外装上のソーラパネルからエネルギーを収集し、デバイス１４は、家の中のさらなる配電用の屋根材を通じてエネルギーを受信する。
様々な実施形態では、各エネルギービーム１８内の各ＥＭ波は、各デバイスによって受信されるエネルギーを増加させるために、単一の基本周波数にアライメントされる。様々な実施形態では、通信媒体２４が、送信周波数と比較して著しいエネルギー吸収特性を有し、１つ以上の周波数が、各ビーム内で使用され、その場合に、ビーム内の各周波数は、基本周波数に合理的に関連する。

様々な実施形態では、デバイス１４と電力アクセスポイント１６との間の通信は、マスタとして動作する１つもしくは複数のデバイスによって、マスタとして動作する１つもしくは複数の電力アクセスポイントによって、またはマスタのないシナリオ（例えば、反復解法が得られる）において、制御される。デバイス１４と電力アクセスポイント１６との間の通信は、電力アクセスポイント１６からデバイス１４への電力の伝送を最適化（例えば、最大化）するために使用される。例えば、ビーム１８のそれぞれは、それぞれのデバイスから電力アクセスポイント１６のうちの少なくとも１つへ通信されるものとして、それぞれのデバイスにおける受信エネルギーレベルを最大化するために、１つまたは複数のデバイスに向けて方向付けられる（例えば、誘導される）。同様に、エネルギービーム１８のそれぞれについての位相は、それぞれのデバイスにおける受信エネルギーレベルを最大化するために、電力アクセスポイント１６によって調整される。いくつかの実施形態では、エネルギービーム１８のそれぞれの極性もまた、それぞれのデバイスにおける受信エネルギーを最大化するためにアライメントされる。パス２６および２８を介し、媒体２４を通じた通信は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３のイーサネット標準のうちの１つもしくは複数、ＩＥＥＥ８０２．１１のＷｉＦｉ（登録商標）標準のうちの１つもしくは複数、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）標準のうちの１つもしくは複数、ＩＥＥＥ８０２．１５．４のＺｉｇＢｅｅ（登録商標）標準のうちの１つもしくは複数、独自仕様通信プロトコル、任意の有線もしくは無線通信プロトコル、または前述したものの任意の組み合わせの使用を含む。

デバイスに電力供給するためにエネルギービーム１８の周波数、位相、方向をアライメントすることの利点が、以下の例としての実施形態を用いてさらに例証される。本実施形態は、単一の通電可能デバイスから６つの電力アクセスポイントへの平均距離が５メートルである、部屋を仮定する。本開示の利点がない場合に、デバイスは、各電力アクセスポイントから「Ｐ_rx」ワットの電力を受信するものとする。デバイスにおいて受信される電力は、以下の等式によって定義される。ここで、「Ｐ_tx」は、ワットでの送信電力であり、「Ｇ_tx」は、送信アンテナ線形利得であり、「Ｇ_rx」は、受信アンテナ線形利得であり、「λ」は、ＥＭ波のメートルでの波長であり、「Ｒ」は、送信機（例えば、電力アクセスポイント内の）と受信機（例えば、デバイス内の）との間の、メートルでの距離である。
Ｐ_rx＝［Ｐ_tx＊Ｇ_tx＊Ｇ_rx＊λ²］／［４πＲ］²

この例としての実施形態では、送信アンテナは、約６ｄＢの利得で、（単一のダイポールアンテナによって提供されるものとして）垂直方向がヌルの、方位全方向性パターンを提供する。受信アンテナは、単位利得で、３つの物理的次元全てにおいて全方位性パターンを有する。送信機は、０．１２５メートルの波長で２．４ＧＨｚで動作し、０．５Ｗの電力を送信する。この例としての実施形態は、したがって、各電力アクセスポイントから、デバイスにおいて８μＷの受信電力、または６つの非コヒーレント電力アクセスポイントから、４８μＷの合計電力「Ｐ_total」を提供する。

ここで、６個の電力アクセスポイントのそれぞれが単一の周波数に一致され、デバイスにおいて同相到着である、修正された実施形態を参照すると、デバイスにおいて受信される電力は、以下の等式によって与えられる。
Ｐ_total＝［（Ｐ_rx1）^0.5＋（Ｐ_rx2）^0.5＋（Ｐ_rx3）^0.5＋（Ｐ_rx4）^0.5＋（Ｐ_rx5）^0.5＋（Ｐ_rx6）^0.5］²

一致された周波数および位相を有する、修正された実施形態は、デバイスに２８８μＷの合計電力を提供する。一致された周波数および位相を有する、別の修正された実施形態では、フェーズドアレイアンテナが、各エネルギービームをデバイスに対して方向付ける６つの素子と共に使用され、合計受信電力は、以下の等式で与えられる。
Ｐ_total＝Ｎ²＊［（Ｐ_rx1）^0.5＋（Ｐ_rx2）^0.5＋（Ｐ_rx3）^0.5＋（Ｐ_rx4）^0.5＋（Ｐ_rx5）^0.5＋（Ｐ_rx6）^0.5］²
６素子のフェーズドアレイ送信機、ならびにデバイスにおいて一致した周波数および位相についての合計受信電力は、したがって、１０．３６ｍＷであり、これは、方向付けされず（例えば、全方向）、周波数および位相において一致されていないエネルギービームを用いて受信される電力の２１６倍の改善である。

図２、図３、および図４は、３つの実施形態を示し、そこでは、エネルギービーム１８は、複数のデバイスの位置変更を追跡するコヒーレントエネルギーバブルを形成するように再構成される。図１および図２を参照すると、図２の実施形態３０は、コヒーレントエネルギーバブル２０ａを形成するためにエネルギービーム１８ａ、１８ｂ、および１８ｃそれぞれを送信する、図１の３つの電力アクセスポイント１６ａ、１６ｂ、および１６ｃを含む。４つめの電力アクセスポイント１６ｄは、コヒーレントエネルギーバブル２０ａに向かってエネルギービーム１８ｄを送信する。図１の前述の説明と同様に、エネルギーバブル２０ａは、通電可能デバイスの受信アンテナと完全に一致する。各エネルギービーム１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、および１８ｄのエネルギーは、コヒーレントエネルギーバブル２０ａにおいて受信される同じ必要合計エネルギーに対し、図１の同じビーム１８ａ、１８ｂ、および１８ｃのそれぞれについてのエネルギーよりも低い。一実施形態では、エネルギービーム１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、および１８ｄのうちの少なくとも１つのエネルギーは、互いのエネルギービームとは異なり、同じ合計エネルギーが、コヒーレントエネルギーバブル２０ａにおいて受信される。別の実施形態では、エネルギービーム１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、および１８ｄの合計エネルギーは、コヒーレントエネルギーバブル２０ａからエネルギーを受信するデバイスの要件に合致させるために、増加または減少される。

図２は、また、コヒーレントエネルギーバブル２０ｂに向けてエネルギービーム１８ｅおよび１８ｆそれぞれを送信する電力アクセスポイント１６ｅおよび１６ｆによって形成される、第２のコヒーレントエネルギーバブル２０ｂの位置を示す。コヒーレントエネルギーバブル２０ａおよび２０ｂを形成するためのエネルギービーム１８の割り当ては、１つまたは複数のデバイス１４と１つまたは複数の電力アクセスポイント１６との間の通信に基づく。一実施形態では、コヒーレントエネルギーバブル２０ａおよび２０ｂに関連付けられるそれぞれのデバイスは、マスタとして動作する電力アクセスポイント１６ａに、それらのエネルギー要件を通信する。電力アクセスポイント１６ａは、残りの電力アクセスポイントと通信し、コヒーレントエネルギービーム２０ａおよび２０ｂに関連付けられるそれぞれのデバイスに向けて、それぞれのエネルギービームを方向付ける。具体的には、エネルギービーム１８ｄは、それぞれのデバイスの短期的なエネルギー要件、それぞれのデバイスへの距離、または他の要因に基づいて、コヒーレントエネルギーバブル２０ｂではなく、コヒーレントエネルギーバブル２０ａに向けて方向付けられる。コヒーレントエネルギーバブル２０ａに関連付けられるデバイスが、エネルギーを蓄積するケイパビリティを含む一例では、コヒーレントエネルギーバブル２０ａに関連付けられるデバイスが十分に充電されているとき、エネルギービーム１８ｄは、コヒーレントエネルギーバブル２０ｂに向かって方向を変えることになる。
様々な実施形態によれば、リーダ選択アルゴリズムなどの選択アルゴリズム、ランダムまたは疑似ランダム選択、電力アクセスポイントのサブセットのどれが、ＲＳＳＩによる測定などで、デバイスのうちの特定の１つに最も近いかについての決定、電力アクセスポイントのサブセットのどれが、電力アクセスポイントのサブセットの重心に最も近いかについての決定、およびマスタを決定するための他の技術のうちの１つまたは複数に従って、電力アクセスポイントのサブセットのうちの１つが、電力アクセスポイントのサブセットのうちのマスタとして選択される。いくつかの実施形態では、電力アクセスポイントのサブセットのうちの１つが特定のデバイスに最も近くなるように、マスタ電力アクセスポイントを選択することによって、電力アクセスポイントのうちの新たな１つをマスタとして選択する必要性を判断する可能性が低下する。他の実施形態では、電力アクセスポイントのサブセットのうちの１つが、電力アクセスポイントのサブセットの重心に最も近くなるように、マスタ電力アクセスポイントを選択することによって、電力アクセスポイントのサブセットが共通の基本周波数を使用する（例えば、基本周波数を同期させる）ことを可能にする信号を無線送信する、中心位置が提供される。

電力アクセスポイントの第１のサブセットが、デバイスのうちのそれぞれの第１のデバイスに電力供給することが可能であり、電力アクセスポイントの第２のサブセットが、デバイスのうちのそれぞれの第２のデバイスに電力供給することが可能である、いくつかの実施形態では、電力アクセスポイントの第１のサブセットおよび電力アクセスポイントの第２のサブセットのそれぞれが、それぞれのマスタ電力アクセスポイントを選択する。マスタ電力アクセスポイントは、それぞれのサブセット内の他の電力アクセスポイント（例えば、スレーブ）に信号を送信して、スレーブ電力アクセスポイントのそれぞれの基本周波数をマスタ電力アクセスポイントの周波数に同期させる。その際、サブセット内の各電力アクセスポイントは、互いに一致された、同期した基本周波数で動作する。いくつかの実施形態では、電力アクセスポイントの第１のサブセットおよび電力アクセスポイントの第２のサブセットは、独立して動作し、それぞれの同期した基本周波数を使用することを含む。他の実施形態では、電力アクセスポイントの全てが、単一のマスタ電力アクセスポイントを選択することによって、単一の同期した基本周波数で動作するように構成される。

電力アクセスポイントの第１のサブセットおよび電力アクセスポイントの第２のサブセットがそれぞれの同期した基本周波数を使用して動作する、いくつかの実施形態では、同期した基本周波数のそれぞれが、同一周波数帯、例えば、産業科学医療用（ＩＳＭ）バンドのうちの１つにある。さらなる実施形態では、電力アクセスポイントの第１のサブセットのそれぞれの同期した基本周波数、および電力アクセスポイントの第２のサブセットのそれぞれの同期した基本周波数は、選択的に、複数チャネルのうちの異なるチャネルなど、帯域のうちの異なる部分にある。

電力アクセスポイントの第１のサブセットおよび電力アクセスポイントの第２のサブセットが、それぞれの同期した基本周波数を使用して動作する、様々な実施形態では、電力アクセスポイントの第１のサブセットのそれぞれの同期した基本周波数および電力アクセスポイントの第２のサブセットのそれぞれの同期した基本周波数が、ＩＳＭバンドのうちの異なる帯域など、異なる帯域にある。

電力アクセスポイントの第１のサブセットおよび電力アクセスポイントの第２のサブセットが、それぞれの同期した基本周波数を使用して動作する、いくつかの実施形態では、電力アクセスポイントの第１のサブセットのそれぞれの同期した基本周波数および電力アクセスポイントの第２のサブセットのそれぞれの同期した基本周波数が、選択的に、デバイスそれぞれの平均ＲＳＳＩを最大化することなどによって、デバイスそれぞれの電力供給における干渉を最小化するように選択される。
ここで、図３を参照すると、コヒーレントエネルギーバブル２０ｂに関連付けられるデバイスが移転され、２０ｃと示されるコヒーレントエネルギーバブルが対応して移転する、実施形態４０が示される。別の実施形態では、コヒーレントエネルギーバブル２０ｂは、非アクティブ化されたデバイス（またはスリープモードにあり、したがってこれ以上電力を必要としないデバイス）と関連付けられ、コヒーレントエネルギーバブル２０ｃは、新たにアクティブ化されたデバイスに対応付けられる。電力アクセスポイント１６ａがマスタである、図２における実施形態３０の例としての通信プロトコルを用いて続けると、コヒーレントエネルギーバブル２０ｃに関連付けられたデバイスは、電力アクセスポイント１６ａに通信し、電力アクセスポイント１６ａは、次いで、エネルギービーム１８ａの方向を変える。電力アクセスポイント１６ａは、また、電力アクセスポイント１６ｅおよび１６ｆと通信し、それぞれのエネルギービーム１８ｅおよび１８ｆの方向を変え、したがって、コヒーレントエネルギーバブル２０ｃを形成する。一例では、コヒーレントエネルギーバブル２０ａにおける合計電力が、エネルギービーム１８ａの方向変更によって変化されないように、電力アクセスポイント１６ａは、また、電力アクセスポイント１６ｂ、１６ｃ、および１６ｄのうちの少なくとも１つと通信し、それらのそれぞれの送信エネルギーを増加させる。

図４は、コヒーレントエネルギーバブル２０ｂおよび２０ｃに関連付けられるデバイス両方が、受信されるべきエネルギーを必要とする、実施形態５０を示す。実施形態５０では、エネルギーを必要とする様々なデバイスの数およびエネルギー需要には不十分な数の電力アクセスポイントが存在する。この例では、コヒーレントエネルギーバブル２０ａに関連付けられたデバイスは、４つのエネルギービームを必要とする。それに応じて、電力アクセスポイント１６ｅおよび１６ｆは、それらのエネルギービームを時分割方式で共有して、エネルギービーム１８ｅおよび１８ｆを伴うコヒーレントエネルギーバブル２０ｂを形成し、エネルギービーム１８ｇ、１８ｈを伴うコヒーレントエネルギーバブル２０ｃを形成する。エネルギービームがコヒーレントエネルギーバブル２０ｂおよび２０ｃの間で共有される時間の割合は、例えば、それぞれのデバイスのエネルギー要件を満たすように、または、それぞれのデバイスの充電率の均衡を保つように、調整される。

いくつかの実施形態では、電力アクセスポイントのそれぞれが、それぞれの電力モードで動作することが可能である。様々な実施形態によれば、それぞれの電力モードは、オフ、スリープ、スタンバイ、アクティブ、およびその他の電力モードのうちの１つまたは複数を含む。以下は、それぞれの電力モードの動作または振る舞いの実施形態の、例としての説明である。電力アクセスポイントのうちの１つのそれぞれの電力モードがオフであるとき、電力アクセスポイントは、アクティブではなく、動作していない。

電力アクセスポイントのうちの１つのそれぞれの電力モードがスリープであるとき、電力アクセスポイントは、最も少ない量の電力を使用している。電力アクセスポイントのそれぞれの電力送信回路の電力増幅器は、スリープ解除中の他の無線デバイスへの干渉（例えば、スペクトル再生）を回避するためのペデスタルのように、かろうじてオン状態を保っている。電力アクセスポイントは、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどの通信インターフェース上の活動を周期的に待ち受けしており、他の電力アクセスポイントのうちの他の電力アクセスポイントまたはデバイスとの通信のために必要と判断される場合、それぞれの電力モードのうちの、より高い電力のモードへ移行することが可能である。

電力アクセスポイントのうちの１つのそれぞれの電力モードがスタンバイであるとき、電力アクセスポイントは、電力アクセスポイントのそれぞれの電力モードがスリープである場合よりも多くの量の電力を使用している。いくつかの実施形態および／または利用シナリオでは、電力アクセスポイントの電力増幅器は、通常電力の５パーセントより少ないなど、極めて低下された電力レベルで動作し続ける。他の実施形態または利用シナリオでは、電力アクセスポイントの電力増幅器は、決定された時間間隔後に、電力増幅器が必要とされない場合に、かろうじてオン状態に置かれる。さらなる実施形態または利用シナリオでは、電力アクセスポイントの１つまたは複数の他の通信インターフェースは、オフにされるか、または決定された時間間隔後に、他の通信インターフェースが必要とされない場合に、周期的に動作される。様々な実施形態または利用シナリオでは、電力アクセスポイントは、例えば、無線で電力供給することが必要と判断された場合に、それぞれの電力モードのうちのより高い電力のモードに移行することが可能であり、または、決定された期間後に、例えば、無線で電力供給する必要がないと判断された場合、それぞれの電力モードのうちのより低い電力のモードに移行することが可能である。

電力アクセスポイントのうちの１つのそれぞれの電力モードがアクティブであるとき、電力アクセスポイントは、完全に動作状態にある。電力アクセスポイントは、例えば、無線で電力供給する必要がないと、指定された期間判断された場合、それぞれの電力モードのうちのより低い電力のモードに遷移することが可能である。
それぞれの電力モードのうちの異なるモードにおける電力アクセスポイントの動作または振る舞いの多くの変形が、それぞれの電力モードの数と同様、考えられている。第１の例としての実施形態または利用シナリオでは、電力アクセスポイントの電力増幅器は、それぞれのスリープモードにおいて、全体的または周期的のいずれかで、オフにされる。第２の例としての実施形態では、オフ、スリープ、およびアクティブの３つそれぞれの電力モードだけがある。

図５は、例としての実施形態に従って、電力アクセスポイント６０の機能ブロックを示す。電力アクセスポイント６０は、ビームフォーミングおよび方向付けモジュール６２、周波数同期モジュール６４、追跡モジュール６６、位相アライメントモジュール６８、処理モジュール７０、および電力管理モジュール７２を含む。様々な実施形態は、図５に示す機能ブロックのうちの１つまたは複数を、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせで実装する。他の実施形態では、図５の機能ブロックのうちの２つ以上が、それらのそれぞれの機能を実装するために、ハードウェアまたはソフトウェアリソースを共有する。
いくつかの実施形態では、ビームフォーミングおよび方向付けモジュール６２は、少なくとも８個のアンテナ素子を有するフェーズドアレイアンテナもしくは切換えビームアンテナ、または別の種類のアンテナを含む。各アンテナ素子は、全てのアンテナ素子の集団放射によって形成されるビームが、形成され、デバイスに向かって方向付けられることを可能にするために、調整可能な位相遅延を有する。

周波数同期モジュール６４は、形成されたビームそれぞれの（アンテナ素子に対応する）ＥＭ波それぞれの周波数を、製造および環境誤差に関する合理的な許容誤差の範囲内にアライメントする。一例では、２パーセントの許容誤差が合理的であり、一方、一致していないシステム上で本開示により教示される利益を維持しつつ、２パーセントより大きいかまたは小さい許容誤差が依然として実現可能である。様々な実施形態では、注入同期（例えば、有線または無線）が、各エネルギービームの範囲内、および各エネルギービーム間でＥＭ波の周波数をアライメントするために使用される。
追跡モジュールは、デバイス（または、図４に示されるように、時分割による複数デバイス）に向かってエネルギービームのそれぞれを誘導して、ビームフォーミングおよび方向付けモジュール６２を支援するために、通電可能デバイスのうちの１つまたは複数の位置を判断する。様々な実施形態では、通電可能デバイスの位置を取得することは、ビームフォーミングおよび方向付けモジュール６２からエネルギービームをスキャンすること、ならびにデバイスによって受信されるエネルギーが最大化されるスキャン方向を発見することを含む。他の実施形態では、通電可能デバイスの位置を取得することは、コンパスもしくはＧＰＳ信号、または他の技術を使用することを含む。

位相アライメントモジュール６８は、ビームフォーミングおよび方向付けモジュール６２によって放射される各電力ビームからの各ＥＭ波の位相をアライメントする。様々な実施形態では、位相アライメントモジュール６８は、ビームフォーミングおよび方向付けモジュール６２の同一の位相遅延素子を使用する。ビームフォーミングおよび方向付けモジュール６２が、エネルギービームを狭いビームに成形し、エネルギービームをデバイスに向けて方向付ける一方、位相アライメントモジュール６８は、多経路伝搬に一部起因する位相誤差、電力アクセスポイントおよびデバイス間の送信媒体からの歪み、デバイスの移動によってもたらされるドップラー誤差、または飛行時間型誤差を補償することなどによって、複数の電力アクセスポイントの位相アライメントを可能にする。

処理モジュール７０は、他の電力アクセスポイントおよび１つまたは複数の通電可能デバイスと通信して、デバイスによって受信されるエネルギーを最大化する。様々な実施形態では、処理モジュール７０は、マスタとして動作し、他の電力アクセスポイントと通信して１つまたは複数のデバイスへのエネルギーの配信を協調させる。他の実施形態では、処理モジュール７０は、スレーブとして動作し、他の電力アクセスポイントから通信を受信して、電力アクセスポイント６０の様々な前述した機能を制御する。別の実施形態では、処理モジュール７０は、マスタなしモードで（例えば、優先投票によって、または問題解決手法の繰り返しによって）、他の電力アクセスポイントと通信および対話する。いくつかの実施形態では、処理モジュール７０がマスタの場合、処理モジュールは、デバイスから受信信号強度指標（ＲＳＳＩ）を受信し、以前にデバイスから受信したＲＳＳＩとＲＳＳＩを比較し、ビームフォーミングおよび方向付けモジュール６２ならびに追跡モジュール６６のうちの１つを用いてビーム方向、ならびに、ビームフォーミングおよび方向付けモジュール６２ならびに位相アライメントモジュール６８のうちの１つを用いてエネルギービーム中の少なくとも１つのＥＭ波の位相、のうちの１つまたは複数を調整する。他の実施形態では、各エネルギービームについての各ＥＭ波の極性もまた、デバイスによって受信されるＲＳＳＩレベルに基づいて、他のＥＭ波の極性と同じになるようにアライメントされる。

電力管理モジュール７２は、電力アクセスポイント６０の他の機能による使用のための、電源からの電力を調節するために使用される。一実施形態では、電力を調節することは、電力アクセスポイント６０に１つまたは複数の電源を提供するために、電源を整流すること、ブーストすること（例えば、電圧もしくは電流を増加させること）、またはバッキングすること（例えば、電圧もしくは電流を減少させること）のうちの少なくとも１つを含む。様々な実施形態では、電源は、建物内の電気取出口からのライン電力、発電機の出力、ソーラパネルの出力、およびバッテリのうちの１つである。本開示の範囲および思想の範囲内において、他の電源が想定される。

図６は、電力アクセスポイントの例としての実施形態８０のさらなる詳細を示す。実施形態８０は、エネルギービーム部８２、無線注入同期（ＷＩＬ）部８４、および通信部８６を含む。図５および図６を参照すると、ＷＩＬ部８４は、周波数同期モジュール６４を実装する。エネルギービーム部８２は、ビームフォーミングおよび方向付けモジュール６２、ならびに位相アライメントモジュール６８を実装する。通信部８６は、追跡モジュール６６、および処理モジュール７０を実装する。他の実施形態では、図５の機能ブロックは、本開示の思想および範囲から逸脱することなく、図６に示されるものとは異なる部分に分類される。例えば、一実施形態では、追跡モジュール６６は、エネルギービーム部８２と統合される。

図６を参照すると、エネルギービーム部８２は、エネルギービームアンテナ９０を用いてエネルギービームを送信する。一例では、エネルギービームは、５．８ＧＨｚの基本周波数を有し、ＩＳＭ無線バンドのうちの１つの中央にある。様々な実施形態では、基本周波数が、１つの他のＩＳＭバンドの中央にある（例えば、９１５ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚ、２４．１２５ＧＨｚ、および６１．２５ＧＨｚ）。様々な実施形態では、デバイスから受信されるＲＳＳＩの指数移動平均が、干渉を検出するのに使用され、基本周波数が、干渉に応じて別のＩＳＭバンドに変更される。例えば、部屋を通って歩く人などの短期的効果は、短期的な干渉を表すだけとなる。一方、動かされた書類棚は、十分な期間にわたる干渉を引き起こし、基本周波数を別のＩＳＭバンドに変更することを必要とすることとなる。

エネルギービーム部８２は、接続９６によって移相器９４に接続される発振器９２（例えば、５．８ＧＨｚの発振器）を含む。移相器９４は、発振器９２によって生成されるＥＭ波の位相を調整し、通電可能デバイスに到達する他のＥＭ波との位相コヒーレンスを実現する。移相器９４は、接続１００によって送信電力増幅器（ＰＡ）９８に接続する。送信ＰＡは、接続１０２によってエネルギービームアンテナ９０に接続する。送信ＰＡは、移相器９４からのＥＭ波を増幅する。いくつかの実施形態では、送信ＰＡの前に前置増幅器が置かれ、前置増幅器は、移相器９４からのＥＭ波を事前調節する。一例では、前置増幅器は、移相器９４からのＥＭ波を（例えば、歪みの逆で）事前調節し、送信ＰＡ９８によってもたらされる歪みをヌルアウトする。
いくつかの実施形態では、エネルギービーム部によって形成されるエネルギービームは、１つのＥＭ波を含む。他の実施形態では、フェーズドアレイアンテナを有し、エネルギービームが複数のＥＭ波によって形成され、そこでは、各ＥＭ波は、複数の移相器９４のそれぞれの移相器、複数の送信電力増幅器９８のそれぞれの送信電力増幅器、および複数のエネルギービームアンテナ９０のそれぞれのエネルギービームアンテナによって調節される。複数のＥＭ波のそれぞれが、単一の発振器９２、ＷＩＬ部８４、および通信部８６を共有する。

例えば、８素子のフェーズドアレイアンテナを有する実施形態では、発振器９２の出力９６は、８つの移相器９４に同一のＥＭ波を提供する。８つの移相器９４のそれぞれの出力１００は、それぞれの送信ＰＡ９８によって増幅され、次いで、それぞれのエネルギービームアンテナ９０によって放出される。８つのＥＭ波のそれぞれの相対位相を調整することによって、それぞれのエネルギービームアンテナ９０によって放出される８つのＥＭ波は、デバイスに向かって誘導され得る狭いエネルギービームを形成する。８つのＥＭ波のそれぞれの位相は、同じ８つのそれぞれの移相器９４によってさらに修正されて、単一のエネルギービームを形成する８つのＥＭ波の位相コヒーレンスを保証し、他のＥＭ波は、デバイス上の他のエネルギービーム入射に含まれる。様々な実施形態では、エネルギービームの方向は、ＲＳＳＩを最大化する最適なビーム方向を決定するためにデバイスからＲＳＳＩを受信する間に、固定の角速度で、円の中でエネルギービームの方向をスイープすることによって決定される。

ＷＩＬ部８４は、各エネルギービーム中のＥＭ波のそれぞれの基本周波数を、同一周波数（例えば、製造および環境許容誤差の範囲内にある）を有するようにアライメントする。ＷＩＬ部８４は、各ＥＭ波の周波数を他のＥＭ波とアライメントする（例えば、同期させる）ために、マスタモードまたはスレーブモードのいずれかで動作する。ＷＩＬ部８４は、通信部が、電力アクセスポイントおよびデバイスと通信するために、マスタまたはスレーブとして動作するかどうかとは独立して、周波数合わせを実行するためにマスタモードまたはスレーブモードで動作する。電力アクセスポイントは、通信部８６のモードと同一のモード（例えば、マスタまたはスレーブ）で動作すると考えられる。

ＷＩＬ部８４がマスタとして動作するとき、発振器９２は、基準クロックを提供する。基準クロックは、ＷＩＬアンテナ１１０によって他の電力アクセスポイントに送信される。具体的には、発振器９２の出力９６は、バッファリングされ、ドライバ１１２によって運ばれる。モードスイッチ１１４は、ドライバ１１２の出力をマスタ端子１１６に接続する。マスタ端子１１６は、キャリア符号化器／復号器１２０に接続し、符号化モードで動作する。キャリア符号化器／復号器１２０の出力１２４は、周波数スケーラ１２２に接続する。周波数スケーラ１２２の出力１２６は、ＷＩＬアンテナ１１０を動作させる。
一実施形態では、ＷＩＬ部８４が、マスタとして（例えば、マスタモードで）動作しているとき、キャリア符号化器／復号器１２０は、その入力１１６からその出力１２４へ、信号を変更なしに伝送する。別の実施形態では、ＷＩＬ部８４が、マスタとして動作しているとき、キャリア符号化器／復号器１２０は、疑似ランダム（ＰＮ）系列を符号化する。一例では、ＰＮ系列は、確実な周波数同期のために、クロック系列を符号化および復号するための同期ヘッダとして使用される。

ＷＩＬ部８４がマスタとして動作しているとき、周波数スケーラ１２２は、発振器９２からの基本周波数を低下させ、エネルギービームについての周波数と干渉しない基準クロック周波数をＷＩＬアンテナに提供する。実施形態８０では、発振器９２は、基本周波数をもたらす。基本周波数は、０．５倍に縮小されて、２．９ＧＨｚの基準クロック周波数を作り出す。電力アクセスポイントの全てが周波数同期される前には、基本周波数付近のスペクトルは雑音が多くなるものであり、したがって、発振器９２からの基本周波数を周波数スケールして、他の電力アクセスポイントとの周波数同期のための信頼できる基準クロック周波数を生成することが望ましい。他の実施形態では、発振器９２は、ＷＩＬに適した周波数（例えば、２．９ＧＨｚ）で動作し、エネルギービーム部８２は、発振器の周波数をスケールしてエネルギービームに適した周波数（例えば、５．８ＧＨｚ）を生成する。

例としての実施形態を続けると、ＷＩＬ部８４がスレーブとして動作するとき、２．９ＧＨｚの基準クロックは、ＷＩＬアンテナ１１０において受信され、周波数スケーラ１２２によってスケールアップされて、マスタモードで動作している電力アクセスポイントの基本周波数と等しい基本周波数を生成する。一実施形態では、キャリア符号化器／復号器１２０は、スレーブモードで動作しており、注入同期信号として周波数スケーラ１２２の出力１２４を使用して、端子１１８において注入同期周波数を生成する。別の実施形態では、キャリア符号化器／復号器１２０は、まず、周波数スケーラ１２２の出力１２４からのＰＮ系列を復号し、次いで、端子１１８において注入同期周波数を生成する。生成された（または、復号された）基本周波数は、バッファリングされ、局部発振器（ＬＯ）ドライバ１３０によって運ばれる。

ＷＩＬ部８４がマスタモードで動作するとき、モードスイッチ１３２は、バイアスレベル１４４に接続される送信水晶基準１４２を、発振器の入力１４０に接続する。一実施形態では、発振器９２は、送信水晶基準によって決定される周波数で、基本周波数を生成する。他の実施形態では、送信水晶基準は、周波数基準を提供する他のソース（例えば、電圧制御発振器、電流制御発振器、位相同期ループ、クロック分周回路、またはクロック逓倍回路）によって置き換えられる。ＷＩＬ部８４がスレーブモードで動作するとき、ＬＯドライバ１３０は、生成された（または、復号された）基本周波数を、発振器９２の入力１４０へ運ぶ。一実施形態では、ＷＩＬ部８４がスレーブモードで動作するとき、発振器９２は、入力１４０から出力９６へ、基本周波数を変更なしで渡すことになる。

通信部８６は、スレーブモードでの動作時に、通信アンテナ１５０上で別の電力アクセスポイントまたはデバイスから通信を受信する。通信部８６は、マスタモードでの動作時に、通信アンテナ１５０上で別の電力アクセスポイントまたはデバイスに通信を送信する。マスタモードまたはスレーブモードのいずれかにおいて、通信部８６は、通信プロトコルの一部として、他の電力アクセスポイントへ情報を送信し、または他の電力アクセスポイントから情報を受信する。様々な実施形態では、マイクロプロセッサ１５２は、接続１５６によって通信モジュール１５４に接続され、通信モジュール１５４は、接続１５８によって通信アンテナ１５０に接続される。様々な実施形態では、マイクロプロセッサ１５２は、電力アクセスポイントのうちの１つについての、図５に示される機能モジュールのそれぞれを制御し、少なくとも１つの他の電力アクセスポイントまたはデバイスを方向付けるか、または少なくとも１つの他の電力アクセスポイントまたはデバイスから方向を受信するかのいずれかを行う。別の実施形態では、通信モジュール１５４は、エネルギービームを送信するのに使用される同一のエネルギービームアンテナ９０上で、注入同期に使用されるＷＩＬアンテナ１１０上で、またはエネルギービームアンテナ９０およびＷＩＬアンテナ１１０の両方の上で、のいずれかで、通信データを送信および受信する。

ここで、マイクロプロセッサ１５２の動作について、マスタモードで動作する電力アクセスポイントの実施形態８０を用いて説明する。マイクロプロセッサ１５２は、デバイスにおいて受信電力を示すＲＳＳＩをデバイスから受信する。一例では、ＲＳＳＩは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号として通信アンテナにおいて受信され、通信モジュール１５４によってマイクロプロセッサ１５２のための信号に変換される。マイクロプロセッサ１５２は、受信したＲＳＳＩレベルを、以前に受信したＲＳＳＩレベルと比較し、他の電力アクセスポイントに通信して、受信したＲＳＳＩレベルを最大化するように、位相またはビーム方向のうちの少なくとも１つを調整する。デバイスは、ポーリング、割り込み、または連続のうちの少なくとも１つによって、新たなＲＳＳＩレベルを電力アクセスポイント８０に通信する。マイクロプロセッサ１５２は、端子１６２でのマスタまたはスレーブモードのいずれかにおけるＷＩＬ部８４の動作を、接続１６０で制御する。端子１６２は、モードスイッチ１１４およびモードスイッチ１３２の両方を制御する（明確にするため、端子１６２の例のみを図６に示す）。マイクロプロセッサ１５２は、また、符号化または復号のいずれかを行うためのキャリア符号化器／復号器１２０、および符号化または復号に使用されるプロトコルを、接続１６０で制御する。マイクロプロセッサ１５２は、また、周波数によって使用されるスケーリング因子（例えば、ＷＩＬ部８４が、マスタまたはスレーブとして動作しているとき、それぞれ２／３または３／２）を、接続１６０で制御する。マイクロプロセッサ１５２は、接続１６６でデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）１６４を制御して接続１６８で移相器９４の位相を調整し、接続１７２でＤＡＣ１７０を制御して接続１７４で送信ＰＡ９８の増幅を調整する。様々な実施形態では、マイクロプロセッサ１５２は、熱センサ、状態指標、エネルギービームの極性を、デバイス上の別のエネルギービーム入射の極性と同じになるように調整する回路、デバイスに送信され、またはデバイスから受信されるテレメトリデータを含むが限定はされない、他の機能および要素を制御する。

図７は、通信部１８０の別の実施形態を示す。通信部１８０は、電力アクセスポイントの様々な機能を制御するため、ならびに他の電力アクセスポイントおよび少なくとも１つのデバイスと通信するための、マイクロプロセッサ１８２を含む。マイクロプロセッサ１８２は、接続１８６を介して通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路１８４と通信する。一実施形態では、通信Ｉ／Ｆ回路１８４は、接続１８８を介して、アンテナでＢｌｕｅｔｏｏｔｈ通信を提供する。本開示の範囲内で、他の通信プロトコルが想定される。マイクロプロセッサ１８２は、接続１９２を介してランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１９０と、接続１９６を介して読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）１９４と通信する。ＲＡＭ１９０およびＲＯＭ１９４は、データおよびプログラムコードの組み合わせを記憶することが可能である。マイクロプロセッサは、接続２００を介してＩ／Ｆ回路１９８とさらに通信する。一実施形態では、Ｉ／Ｆ回路１９８は、接続２０２を介して移相器を制御するＤＡＣである。

図８は、無線注入同期を実行するために互いに通信する２つの電力アクセスポイントを有する無線エネルギー伝送のためのシステム２１０を示す。他の実施形態では、１つの電力アクセスポイントがマスタであり、１つ以上の他の電力アクセスポイントがスレーブである。実施形態２１０について説明する動作は、マスタからスレーブのそれぞれに直交信号２２０をブロードキャストすることによって、スレーブとして動作する複数の電力アクセスポイントを有するシステムに拡張される。別の実施形態では、直交信号２２０は、マスタと各スレーブとの間の有線接続に置き換えられる。
図６および図８を参照すると、システム２１０は、マスタモードで動作するＷＩＬ部を有する電力アクセスポイント２１２と、スレーブモードで動作するＷＩＬ部を有する電力アクセスポイント２１４とを含む。電力アクセスポイント２１２は、直交信号２２０を電力アクセスポイント２１４に通信して、ＷＩＬ法を使用することによって、電力アクセスポイント２１４が電力アクセスポイント２１２と同一の基本周波数を有するようにする。例えば、電力アクセスポイント２１４の基本周波数は、電力アクセスポイント２１２の基本周波数に同期される。本文脈における「直交信号」という用語は、エネルギービームと干渉することがない信号である。

電力アクセスポイント２１２は、エネルギービーム部２２２を含み、エネルギービーム部２２２は、移相器２２６を動作させる発振器２２４を含む。移相器２２６は、電力増幅器２２８を動作させる。電力増幅器２２８は、エネルギービームアンテナ２３０を動作させる。電力アクセスポイント２１２は、マスタモードで動作するＷＩＬ部２３２をさらに含み、発振器２２４によって動作するキャリア符号化器２３４を含む。キャリア符号化器２３４は、一実施形態では発振器２２４からのクロックに基づいて、ＲＮ系列、または別の決定論的な系列を符号化する。別の実施形態では、キャリア符号化器２３４は、発振器２２４からのクロックを通じて渡す。キャリア符号化器２３４は、周波数スケーラ２３６を動作させ、周波数スケーラ２３６は、アンテナ２３８から直交信号２２０を送信する。周波数スケーラ２３６は、「ｎ」で割った「ｍ」の因数によって、発振器からの周波数をスケールする。一例では、ｍ／ｎの因数は、３／２と等しい。

電力アクセスポイント２１４は、エネルギービーム部２４２を含み、エネルギービーム部２４２は、移相器２４６を動作させる発振器２４４を含む。移相器２４６は、電力増幅器２４８を動作させる。電力増幅器２４８は、エネルギービームアンテナ２５０を動作させる。電力アクセスポイント２１４は、スレーブモードで動作するＷＩＬ部２５２をさらに含み、図６で説明されたようにＷＩＬから派生する、復号されたクロックで発振器２４４を動作させるキャリア復号器２５４を含む。キャリア復号器２５４は、一実施形態では周波数スケーラ２５６から受信する、ＰＮ系列を復号する。別の実施形態では、キャリア復号器２５４は、周波数スケーラ２５６の出力によって決定された周波数で、注入同期クロックを生成する。周波数スケーラ２５６は、「ｍ」で割った「ｎ」の因数によって、ＷＩＬアンテナ２５８によって受信された直交信号２２０の周波数をスケールする。一例では、ｎ／ｍの因数は、２／３と等しい。

図９は、自走基本周波数２６４をもつ自走基本周波数スペクトル２６２を有する実施形態２６０のプロットを示す。自走基本周波数２６４は、周波数オフセット２６８による所望の注入同期周波数２６６からのオフセットである。一例では、所望の注入同期周波数２６６は、スレーブモードで動作中の図６のキャリア符号化器／復号器１２０の出力１１８である。ＷＩＬの使用によって、少ない電力消費で安定した高周波数同期が可能となる。注入同期を実行するために必要なエネルギー量は、周波数オフセット２６８に比例し、したがって、図６の周波数スケーラ１２２が、ＷＩＬアンテナ１１０での受信周波数を、マスタとして動作している電力アクセスポイントの基本周波数により近い周波数にスケールした後で、注入同期を実行することが望ましい。典型的には、注入同期周波数２６６の振幅は、受信基本周波数２６４の振幅より数桁大きい。

図１０は、図９に示される注入同期を実行するためのＷＩＬ回路の、例としての実施形態２７０を示す。実施形態２７０は、バイアスタップ２７４を有するインダクタ２７２で形成される、共振ＬＣタンク回路を含む。インダクタ２７２は、キャパシタ２７６と並列に接続される。インダクタ２７２およびキャパシタ２７６の値は、実施形態２７０が、所望の注入同期周波数に近い周波数で共振するように選択される。実施形態２７０は、ドレイン２８２、ゲート２８４、ソース２８６、および本体接続２８８を有する第１のトランジスタ２８０を含む。第２のトランジスタ２９０は、第１のトランジスタ２８０に交差結合される。第２のトランジスタ２９０は、ドレイン２８４、ゲート２８２、ソース２９６、および本体接続２９８を有する。第１のトランジスタ２８０のソース２８６と、第２のトランジスタ２９０のソース２９６とは、接地電位３００にそれぞれ接続される。一実施形態では、図６のキャリア符号化器／復号器１２０によって受信される、受信基本周波数２６４は、本体接続２９８に適用され、それによって、第２のトランジスタ２９０がオフにされ、第１のトランジスタ２８０がオンにされる。出力３０２は、キャパシタ３０４を通じて第２のトランジスタのドレイン２８４に連結され、その結果、受信基本周波数に同期する周波数を有する、出力３０２における注入同期クロックを生じ、その周波数は、マスタモードの電力アクセスポイントの基本周波数と実質的に同一である。

ＷＩＬを実行するため、または少なくとも２つの電力アクセスポイントのそれぞれの基本周波数を同期させるための他の回路および方法が、本開示の範囲および思想から逸脱することなく想定される。例えば、発振器９２（図６）は、一実施形態ではデジタル領域で実装され、別の実施形態ではアナログ領域で実装される。いくつかの実施形態では、ＷＩＬは、少なくとも２つのＥＭ波の周波数を同期させるために使用される。別の実施形態では、ＷＩＬは、少なくとも２つのＥＭ波の位相を同期させるために使用される。別の実施形態では、ＷＩＬは、少なくとも２つのＥＭ波の周波数および位相の両方を同期させるために使用される。様々な実施形態では、ＷＩＬは、高Ｑ水晶源（例えば、１０，０００よりも大きいＱ値を有する）を使用してＧａＮ発振器の注入同期を実行する。別の実施形態では、各電力アクセスポイントの基本周波数は、位相同期ループ（ＰＬＬ）で同期され、そこでは、ＰＬＬは、マスタ電力アクセスポイントから得られ、場合によっては、マスタ電力アクセスポイントから無線送信されてもよいクロックなどの、共通の基準クロックを共有する。

図１１は、無線伝送を通じてエネルギーを受信するように構成される通電可能デバイスの、例としての実施形態３１０を示す。図１、図６、および図１０を参照して、実施形態３１０は、エネルギービームアンテナ３１２においてコヒーレントエネルギーバブル２０を形成する複数の電力アクセスポイントから、エネルギーを受信する。受信したエネルギーは、接続３１６によりエネルギービームアンテナ３１２に接続される帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）２１４によってフィルタリングされる。ＢＰＦ２１４は、基本周波数の中心（例えば、５．８ＧＨｚ）にある。ＢＰＦ２１４のフィルタリングされた出力３２０は、接続３２４によってＲＦ信号をＲＦ−ＤＣ変換器３２２に提供するために、２０ｄＢカプラ３１８で分割される。カプリングされた出力３３２は、実施形態３１０に電力供給するのに必要なエネルギーを過度に除去することなく、信頼できる測定に対し十分大きいという程度までは、本開示の範囲内において、他のレベルのカプリングが想定される。

ＲＦ−ＤＣ変換器３２２は、接続３２８によって、ＤＣ電力をマイクロプロセッサ３２６に供給する。２０ｄＢカプラ３１８もまた、接続３３２によって信号をＲＳＳＩ３３０に供給する。アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）３３４は、ＲＳＳＩ３３０によって出力されるアナログ信号３３６を変換して、マイクロプロセッサ３２６にデジタル信号３３８を提供する。マイクロプロセッサ３２６は、ＲＳＳＩレベルおよび様々なテレマティック情報（例えば、温度センサ情報）を含む情報を、接続３４２によって通信モジュール３４０に通信する。通信モジュール３４０は、接続３４６を介して通信アンテナ３４４で情報を送信する。一実施形態では、通信モジュール３４０は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈプロトコルを使用する。送信されたＲＳＳＩレベルは、マスタとして動作している電力アクセスポイントによって受信され、デバイスにおいて受信される電力を最適化するために、それぞれの電力アクセスポイントからのエネルギービームを調整するフィードバックを提供する。様々な実施形態では、テレマティック情報もまた、マスタとして動作している電力アクセスポイントと共有され、いくつかの実施形態では、ＩｏＴ環境の他のデバイスに中継される。他の実施形態では、テレマティック情報は、中央サーバまたはＲＦＩＤリーダに送信される。

図１２は、通電可能デバイスの別の実施形態によって使用される受信機コントローラ３５０の実施形態を示す。受信機コントローラ３５０は、通電可能デバイスの様々な機能を制御するため、およびマスタとして動作している電力アクセスポイントと通信するための、マイクロプロセッサ３５２を含む。マイクロプロセッサ３５２は、接続３５６を介して、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路３５４と通信する。一実施形態では、通信Ｉ／Ｆ回路３５４は、接続３５８を介して、アンテナでＢｌｕｅｔｏｏｔｈ通信を提供する。本開示の範囲内で、他の通信プロトコルが想定される。マイクロプロセッサ３５２は、接続３６２を介してランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３６０と、接続３５６を介して読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）３６４と通信する。ＲＡＭ３６０およびＲＯＭ３６４は、データおよびプログラムコードの組み合わせを記憶することが可能である。マイクロプロセッサは、接続３７０を介してＩ／Ｆ回路３６８とさらに通信する。一実施形態では、Ｉ／Ｆ回路３６８は、ＲＳＳＩであり、ＲＳＳＩは、接続３７２において受信される、コヒーレントエネルギーバブル２０から受信されるエネルギーレベルを測定する。図１１および図１２を参照して、いくつかの実施形態では、マイクロプロセッサ３２６は、マイクロプロセッサ３５２、ＲＡＭ３６０、およびＲＯＭ３６４を含み、通信Ｉ／Ｆ回路３５４は、通信モジュール３４０および通信アンテナ３４４を含み、Ｉ／Ｆ回路３６８は、ＡＤＣ３３４を含む。

図１３は、本開示の様々な実施形態による、無線エネルギー伝送のための方法についての、例としての実施形態３８０のフローチャートである。３８２において、１つまたは複数のＥＭ波を有する複数のエネルギービームが形成される。３８４において、各エネルギービームの各ＥＭ波の基本周波数が同期される。３８６において、エネルギービーム入射に対する、通電可能デバイスのデバイス応答の追跡が開始される。３８８において、各エネルギービームについてのＥＭ波が、通電可能デバイスに電力供給するように方向付けられる。３９０において、各エネルギービームの各ＥＭ波の位相がアライメントされる。３９２において、通電可能デバイスにおけるエネルギーレベルが、デバイス応答に従って、最大化される。

追加的な例としての実施形態
以下は、例としての実施形態であり、「ＥＣ」（例の組み合わせ）として少なくともいくつかの明示的に列挙されたものを含み、本明細書で述べた概念による多様な実施形態の種類の追加的な説明を提供する。これらの例は、相互に排他的、網羅的、また限定的であることを意味しない。本発明は、これらの例としての実施形態に限定されず、全ての考えられる修正および変形を、発行された特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内に包含する。追加的な例としての実施形態における「無線電力送信機」および「受信機」への参照は、「電力アクセスポイント」および「通電可能デバイス」とそれぞれ等価である。

ＥＣ１．
複数の無線電力送信機のうちの特定の１つから、複数の無線電力送信機のうちの他の送信機へ、基準クロック信号を無線送信することであって、無線電力送信機のそれぞれが、それぞれの基準クロック生成器を含むことと、
無線電力送信機のうちの他の送信機のそれぞれにおいて、無線送信された基準クロック信号を受信することと、
無線電力送信機のうちの他の送信機のそれぞれにおいて、受信した無線送信された基準クロック信号に従って、それぞれの基準クロック生成器の周波数を同期させることと、
無線電力送信機のそれぞれにおいて、それぞれの基準クロック生成器の周波数に従って、それぞれの無線電力信号を受信機に送信することと、を含む方法。
ＥＣ２．
同期させることは、注入同期である、ＥＣ１の方法。

ＥＣ３．
無線電力送信機のうちの他の送信機のそれぞれにおいて、注入同期を実行するために、受信した無線送信された基準クロック信号の関数を、それぞれの基準クロック生成器のそれぞれの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の基板ポートに適用することをさらに含む、ＥＣ２の方法。
ＥＣ４．
ＦＥＴは、ＧａＮＦＥＴである、ＥＣ３の方法。
ＥＣ５．
無線電力送信機のうちの他の送信機のそれぞれにおいて、受信した無線送信された基準クロック信号を、整数または有理数により周波数逓倍することによって、受信した無線送信された基準クロック信号の関数を導出することをさらに含む、ＥＣ３の方法。

ＥＣ６．
それぞれの基準クロック生成器のそれぞれが、それぞれの発振器を含む、ＥＣ２の方法。
ＥＣ７．
無線電力送信機のうちの他の送信機のそれぞれにおいて、受信した無線送信された基準クロック信号から、それぞれの所望のクロックを導出することをさらに含む、ＥＣ６の方法。
ＥＣ８．
それぞれの所望のクロックは、それぞれの発振器の自走周波数の周波数としてプラスマイナス２パーセント以内である、ＥＣ７の方法。
ＥＣ９．
導出することは、受信した無線送信された基準クロック信号を、整数または有理数により周波数逓倍することを含む、ＥＣ７の方法。

ＥＣ１０．
それぞれの基準クロック生成器のそれぞれは、それぞれの位相同期ループ（ＰＬＬ）を含む、ＥＣ１の方法。
ＥＣ１１．
同期させることは、少なくとも部分的に、ＰＬＬによって実行される、ＥＣ１０の方法。
ＥＣ１２．
特定の無線電力送信機のそれぞれの基準クロック生成器から基準クロック信号を提供することをさらに含む、ＥＣ１の方法。
ＥＣ１３．
無線電力送信機のそれぞれは、それぞれの無線電力信号を共通周波数で送信することが可能である、ＥＣ１の方法。

ＥＣ１４．
共通周波数は、特定の無線電力送信機のそれぞれの基準クロック生成器の周波数である、ＥＣ１３の方法。
ＥＣ１５．
無線電力送信機のうちの少なくともいくつかは、それぞれの無線電力信号の全てが、受信機において位相が揃っているように、送信のそれぞれの位相を調整することをさらに含む、ＥＣ１の方法。
ＥＣ１６．
無線電力送信機のうちの少なくともいくつかは、受信機からそれぞれの位相フィードバックを受信することと、それぞれの位相フィードバックを使用してそれぞれの位相の調整を制御することと、をさらに含む、ＥＣ１５の方法。

ＥＣ１７．
無線電力送信機のうちの少なくとも１つは、無線電力送信機のうちの１つまたは複数について、それぞれの位相フィードバックの生成を協調させるために、受信機と通信することをさらに含む、ＥＣ１６の方法。
ＥＣ１８．
無線電力送信機のうちの少なくとも１つは、特定の無線電力送信機である、ＥＣ１７の方法。
ＥＣ１９．
無線電力送信機のうちの少なくともいくつかは、それぞれの無線電力信号が受信機に向かって方向付けられるように、送信のそれぞれの方向を調整することをさらに含む、ＥＣ１の方法。

ＥＣ２０．
無線電力送信機のうちの少なくともいくつかは、受信機からそれぞれの方向フィードバックを受信することと、それぞれの方向フィードバックを使用してそれぞれの方向の調整を制御することと、をさらに含む、ＥＣ１９の方法。
ＥＣ２１．
無線電力送信機のうちの少なくとも１つは、無線電力送信機のうちの１つまたは複数について、それぞれの方向フィードバックの生成を協調させるために、受信機と通信することをさらに含む、ＥＣ２０の方法。

ＥＣ２２．
無線電力送信機のうちの少なくとも１つは、特定の無線電力送信機である、ＥＣ２１の方法。
ＥＣ２３．
特定の無線送信器のそれぞれの基準クロック生成器を、マスタモードで動作させることをさらに含む、ＥＣ１の方法。
ＥＣ２４．
無線送信機のうちの他の送信機のそれぞれの基準クロック生成器を、スレーブモードで動作させることをさらに含む、ＥＣ２３の方法。

ＥＣ２５．
基準クロック生成器のうちの特定の１つから、基準クロック生成器のうちのその他の基準クロック生成器へ、基準クロック信号を無線送信することと、
基準クロック生成器のうちの他の基準クロック生成器のそれぞれにおいて、無線送信された基準クロック信号を受信することと、
基準クロック生成器のうちの他の基準クロック生成器のそれぞれにおいて、受信した無線送信された基準クロック信号に従って、基準クロック生成器を同期させることと、を含む、２つ以上の基準信号生成器を同期させる方法。
ＥＣ２６．
同期させることは、注入同期である、ＥＣ２５の方法。
ＥＣ２７．
基準クロック生成器のそれぞれは、それぞれの位相同期ループ（ＰＬＬ）を含む、ＥＣ２５の方法。
ＥＣ２８．
基準クロック生成器のそれぞれは、それぞれの発振器を含む、ＥＣ１の方法。

ＥＣ２９．
２つ以上の送信機を備え、送信機のそれぞれは、それぞれの基準クロック生成器、それぞれのコントローラ、およびそれぞれのアンテナを含む送信機を含み、
送信機のうちの特定の１つは、基準クロック信号を、送信機のうちの他の送信機に無線送信するように構成され、
送信機のうちの他の送信機のそれぞれは、送信された基準クロック信号を無線受信するように構成され、
送信機のうちの他の送信機のそれぞれは、受信した基準クロック信号を使用して、送信機のそれぞれの基準クロック生成器を同期させるように構成される、システム。
ＥＣ３０．
同期させることは、注入同期である、ＥＣ２９のシステム。

ＥＣ３１．
送信機のうちの他の送信機のそれぞれにおいて、注入同期は、受信した基準クロック信号の関数を、それぞれの基準クロック生成器のＦＥＴの基板ポートに適用することを含む、ＥＣ３０のシステム。
ＥＣ３２．
ＦＥＴは、ＧａＮＦＥＴである、ＥＣ３１のシステム。
ＥＣ３３．
関数は、整数または有理数による周波数逓倍である、ＥＣ３１のシステム。
ＥＣ３４．
それぞれの基準クロック生成器のそれぞれは、それぞれの位相同期ループ（ＰＬＬ）を含む、ＥＣ２９のシステム。

ＥＣ３５．
送信機のうちの他の送信機のそれぞれは、ＰＬＬによって、送信機のそれぞれの基準クロック生成器を同期させるように構成される、ＥＣ３４のシステム。
ＥＣ３６．
それぞれの基準クロック生成器のそれぞれは、それぞれの発振器を含む、ＥＣ２９のシステム。
ＥＣ３７．
送信機は、無線電力送信機である、ＥＣ２９のシステム。
ＥＣ３８．
送信機は、送信機のそれぞれの基準クロック生成器の動作周波数に従って、それぞれのアンテナによって送信するように構成される、ＥＣ２９のシステム。

ＥＣ３９．
送信機は、送信機のそれぞれの基準クロック生成器の動作周波数に従って、それぞれのアンテナによって電力を無線送信するように構成される、ＥＣ２９のシステム。
ＥＣ４０．
基準クロック信号は、特定の送信機のそれぞれの基準クロック生成器の動作周波数に対して、周波数において直交である、ＥＣ３８またはＥＣ３９のいずれかのシステム。
ＥＣ４１．
基準クロック信号の周波数は、特定の送信機のそれぞれの基準クロック生成器の動作周波数の整数除数である、ＥＣ４０のシステム。
ＥＣ４２．
それぞれのアンテナは、指向性アンテナである、ＥＣ２９のシステム。
ＥＣ４３．
それぞれのアンテナは、フェーズドアレイアンテナである、ＥＣ４２のシステム。

ＥＣ４４．
それぞれのアンテナは、切換えビームアンテナである、ＥＣ４２のシステム。
ＥＣ４５．
それぞれのアンテナは、ビームフォーミングを使用する、ＥＣ４２のシステム。
ＥＣ４６．
送信機のそれぞれは、それぞれの電力管理回路およびそれぞれの電力送信回路のうちの１つまたは複数をさらに含む、ＥＣ２９のシステム。
ＥＣ４７．
それぞれの電力管理回路は、壁ソケットから電力を受信することが可能である、ＥＣ４６のシステム。

ＥＣ４８．
それぞれの電力送信回路は、それぞれの電力管理回路とそれぞれのアンテナとの間に連結される、ＥＣ４６のシステム。
ＥＣ４９．
それぞれのコントローラは、マイクロプロセッサである、ＥＣ２９のシステム。
ＥＣ５０．
それぞれのコントローラは、関連する送信機の動作を制御することが可能である、ＥＣ２９のシステム。
ＥＣ５１．
送信機のそれぞれは、それぞれの通信インターフェースをさらに含む、ＥＣ２９のシステム。

ＥＣ５２．
それぞれのコントローラは、それぞれの通信インターフェースにより、送信機間で通信することが可能である、ＥＣ４９のシステム。
ＥＣ５３．
それぞれのコントローラは、システムを制御するために協調するように構成される、ＥＣ２９のシステム。

ＥＣ５４．
送信機のそれぞれは、それぞれの無線電力信号を受信機に送信するように構成され、
それぞれのコントローラが、
送信機のうちの１つの存在を検出することと、
受信機の存在を検出することと、
送信機のうちのマスタ送信機を選択することであって、特定の送信機がマスタ送信機であることと、
マスタ送信機が、基準クロック信号を送信機のうちの他の送信機に無線送信することを可能にすることと、
送信機のうちの他の送信機が、送信された基準クロック信号を無線受信することを可能にすることと、
送信機のうちの他の送信機が、受信した基準クロック信号を使用して、送信機のそれぞれの基準クロック生成器を同期させることを可能にすることと、
受信機に電力を無線送信するために、送信機のうちの１つまたは複数を割り当てることと、
１つまたは複数の送信機のそれぞれにおいて、受信機に対するそれぞれの方位を判断することと、
１つまたは複数の送信機のそれぞれにおいて、それぞれの方位に従って、それぞれのアンテナを方向付けることと、
１つまたは複数の送信機のうちの少なくともいくつかのそれぞれにおいて、受信機において１つまたは複数の送信機のそれぞれの無線電力信号の全ての位相を揃えるように、それぞれの無線電力信号のそれぞれの送信位相を判断することと、
１つまたは複数の送信機のうちの少なくともいくつかのそれぞれにおいて、それぞれの無線電力信号の位相をそれぞれの送信位相に設定することと、
１つまたは複数の送信機のそれぞれが、受信機に電力を無線送信することを可能にすることと、
受信機において見られるそれぞれの無線電力信号のＲＳＳＩをモニタリングすることと、
モニタリングされるＲＳＳＩに従って、システムのパラメータを調整することと、
周期的に、および／またはモニタリングされるＲＳＳＩに従って、および／またはシステムの他の変化に従って、上記のうちの任意の１つまたは複数を繰り返すことと、
システムの正常性をモニタリングすることと、
送信機間でハートビートを通信することと、
送信機のうちの１つがシステムを離れるかどうかを判断することと、
受信機のうちの１つがシステムを離れるかどうかを判断することと、
新たな送信機がシステムに入るかどうかを判断することと、
新たな受信機がシステムに入るかどうかを判断することと、
他のシステム活動と、のうちの１つまたは複数を含むそれぞれの動作を、個々におよび／または協調して実行するように構成される、ＥＣ５３のシステム。

ＥＣ５５．
それぞれのコントローラのそれぞれは、それぞれのマイクロプロセッサと、マイクロプロセッサがそれぞれの動作を実行することを可能にする命令を含むそれぞれの非一時的コンピュータ可読媒体と、を含む、ＥＣ５４のシステム。
ＥＣ５６．
非一時的コンピュータ可読媒体は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）である、ＥＣ５５のシステム。

ＥＣ５７．
非一時的コンピュータ可読媒体は、フラッシュメモリを含む、ＥＣ５５のシステム。
ＥＣ５８．
特定の送信機は、連続的に、特定の送信機および送信機のうちの他の送信機の同期が望ましい期間の間、基準クロック信号を送信機のうちの他の送信機に無線送信するように構成される、ＥＣ２９のシステム。
ＥＣ５９．
送信機のうちの他の送信機のそれぞれは、受信した基準クロック信号を連続的に使用して、送信機のそれぞれの基準クロック生成器を同期させるように構成される、ＥＣ５８のシステム。

当業者によって理解されるように、本発明の態様は、システム、方法、またはコンピュータプログラム製品として具現化されてもよい。したがって、本発明の態様は、完全なハードウェア実施形態、完全なソフトウェア実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、または、全て概して、本明細書において「回路」、「モジュール」、もしくは「システム」と呼ばれ得るソフトウェアおよびハードウェア態様を組み合わせる実施形態の形式を取ってもよい。さらに、本発明の態様は、その上で具現化されるコンピュータ可読プログラムコードを有する、１つまたは複数のコンピュータ可読媒体において具現化されるコンピュータプログラム製品の形式を取ってもよい。

１つまたは複数のコンピュータ可読媒体の任意の組み合わせが利用されてもよい。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体またはコンピュータ可読記憶媒体であってもよい。コンピュータ可読記憶媒体は、例えば、電子、磁気、光学、電磁気、赤外線、または半導体のシステム、装置、もしくはデバイス、または前述したものの任意の適当な組み合わせであってもよいが、限定はされない。コンピュータ可読記憶媒体の、より具体的な例（非網羅的なリスト）は、以下、１つまたは複数の配線を有する電気接続、ポータブルコンピュータディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ、またはフラッシュメモリ）、光ファイバ、ポータブルコンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光記憶デバイス、磁気記憶デバイス、または前述したものの任意の適当な組み合わせを含むものとする。本文書の文脈において、コンピュータ可読記憶媒体は、命令実行システム、装置、もしくはデバイスによって、または命令実行システム、装置、もしくはデバイスと併せて、使用するプログラムを含み、または記憶することが可能な、任意の有形媒体であってもよい。

コンピュータ可読信号媒体は、例えば、ベースバンドにおいて、または搬送波の一部として、コンピュータ可読プログラムコードが具現化された伝搬データ信号を含んでもよい。そのような伝搬信号は、電磁気、光学、またはそれらの任意の適当な組み合わせを含むが限定はされない、多様な形式のいずれかを取ってもよい。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読記憶媒体ではなく、命令実行システム、装置、もしくはデバイスによって、または命令実行システム、装置、もしくはデバイスと併せて、使用するプログラムを通信し、伝搬し、または移送することが可能な、任意のコンピュータ可読媒体であってもよい。
コンピュータ可読媒体上に具現化されるプログラムコードは、無線、有線配線、光ファイバケーブル、ＲＦなど、または前述したものの任意の適当な組み合わせを含むが限定はされない、任意の適当な媒体を使用して送信されてもよい。

本発明の態様のための動作を実現するコンピュータプログラムコードは、Ｊａｖａ、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｃ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語、および、「Ｃ」プログラミング言語または類似のプログラミング言語などの従来の手続き型プログラミング言語を含む、１つまたは複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで書かれてもよい。プログラムコードは、ユーザのコンピュータ上で完全に、ユーザのコンピュータ上で部分的に、スタンドアロンソフトウェアパッケージとして、ユーザのコンピュータ上で部分的におよびリモートコンピュータで部分的に、またはリモートコンピュータもしくはサーバ上で完全に、実行してもよい。後者のシナリオでは、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、または広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意の種類のネットワークを通じて、ユーザのコンピュータに接続されてもよい。あるいは、接続は、（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用してインターネットを通じて）外部コンピュータに対して行われてもよい。

本発明の態様は、本発明の実施形態による、方法、装置（システム）、およびコンピュータプログラム製品のフローチャート図および／またはブロック図を参照して、以下で説明される。フローチャート図および／またはブロック図の各ブロック、ならびにフローチャート図および／またはブロック図におけるブロックの組み合わせは、コンピュータプログラム命令によって実装され得ると理解されたい。コンピュータまたは他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサによって実行する命令が、フローチャートおよび／またはブロック図のブロックにおいて指定される機能／動作を実装する手段を作り出すように、これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または機械を製造するための他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサに提供されてもよい。
コンピュータ可読媒体に記憶される命令が、フローチャートおよび／またはブロック図のブロックにおいて指定される機能／動作を実装する命令を含む製品を製造するように、これらのコンピュータプログラム命令は、また、コンピュータ、他のプログラマブルデータ処理装置、または他のデバイスが特定の方法で機能するように指示することが可能な、コンピュータ可読媒体に記憶されてもよい。

コンピュータまたは他のプログラマブル装置上で実行する命令が、フローチャートおよび／またはブロック図のブロックにおいて指定された機能／動作を実装するためのプロセスを提供するように、コンピュータプログラム命令は、また、コンピュータ、他のプログラマブル装置、または他のデバイス上で実行されるべき一連の動作ステップに、コンピュータ実装プロセスを生成させるように、コンピュータ、他のプログラマブルデータ処理装置、または他のデバイス上にロードされてもよい。

図面中のフローチャートおよびブロック図は、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法、およびコンピュータプログラム製品の考えられる実装の構造、機能性、および動作を例示する。この点に関して、フローチャートまたはブロック図内の各ブロックは、指定された論理機能を実装する１つまたは複数の実行可能命令を含む、モジュール、セグメント、またはコードの一部を表してもよい。いくつかの代替的な実装では、ブロック内に記載された機能は、図中に記載された順番を離れて発生してもよいことにも留意されたい。例えば、連続して示された２つのブロックが、実際には、実質的に同時に実行されてもよく、または、ブロックが、必要とされる機能性次第で、逆の順番で実行されることがあってもよい。ブロック図および／またはフローチャート図の各ブロック、ならびにブロック図および／またはフローチャート図のブロックの組み合わせが、指定された機能もしくは動作を実行する専用ハードウェアベースシステム、または専用ハードウェアおよびコンピュータ命令の組み合わせによって実装され得ることにも留意されたい。

本発明は、具体的な実施形態を参照して、本明細書で説明されるが、以下の特許請求の範囲に示される本発明の範囲から逸脱することなく、様々な修正および変更が行われることが可能である。したがって、明細書および図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味にみなされるべきであり、そのような修正の全てが、本発明の範囲内に含まれると意図される。具体的な実施形態に関連して本明細書で説明される任意の利益、利点、または問題に対する解決手段は、任意のまたは全ての請求項の重要な、必要な、または必須の特徴または要素として解釈されることを意図するものではない。
別段の記述がない限り、「第１の」および「第２の」などの用語は、そのような用語が説明する要素間を任意に区別するために使用される。したがって、これらの用語は、そのような要素の一時の、または他の優先順位付けを示すことを必ずしも意図するものではない。

Claims

複数のエネルギービームを形成することであって、各エネルギービームが、前記エネルギービームのうちの別のエネルギービームの別のＥＭ波の基本周波数と同一の基本周波数を有する、１つまたは複数の電磁（ＥＭ）波を含むことと、
前記複数のエネルギービーム入射に対する、通電可能デバイスのデバイス応答を追跡することと、
前記通電可能デバイスに電力供給するために、前記複数のエネルギービームのそれぞれについての前記１つまたは複数のＥＭ波を方向付けることと、
前記エネルギービームのうちの少なくとも１つについての前記１つまたは複数のＥＭ波のそれぞれの位相を、前記エネルギービームのうちの別のエネルギービームのＥＭ波の別の位相にアライメントすることと、
前記エネルギービームのうちの少なくとも１つについて最適化すること、前記１つまたは複数のＥＭ波を前記方向付けること、および前記１つまたは複数のＥＭ波の前記位相を前記アライメントすることによって、前記デバイス応答に従って、前記通電可能デバイスによって受信される受信電力レベルを最大化することと、を含み、
無線注入同期（ＷＩＬ）を使用して、各エネルギービームについての各ＥＭ波の同一の基本周波数を互いに同期させることをさらに含み、
ＷＩＬは、共振回路のバイアス電流を変更するために、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の基板電圧を変調することを含む、無線エネルギー伝送のための方法。
前記エネルギービームのうちの前記少なくとも１つについての前記１つまたは複数のＥＭ波のそれぞれの極性を、前記エネルギービームのうちの前記別のエネルギービームの前記別のＥＭ波の別の極性にアライメントすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記デバイス応答は、前記通電可能デバイスから後方散乱されたＥＭ波を、受信信号強度指標（ＲＳＳＩ）として受信することを含む、請求項１に記載の方法。
前記エネルギービームのうちの前記少なくとも１つについての前記ＥＭ波のそれぞれの極性を、前記エネルギービームのうちの別のエネルギービームの前記ＥＭ波にアライメントすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記通電可能デバイスからテレメトリデータを受信して、前記エネルギービームのそれぞれの送信電力レベルを調整することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
複数のエネルギービームを形成することであって、各エネルギービームが、１つまたは複数の電磁（ＥＭ）波を含むことと、
前記エネルギービームのうちの少なくとも１つについての前記ＥＭ波のそれぞれの基本周波数を、前記エネルギービームのうちの別のエネルギービームの前記ＥＭ波の基本周波数に、無線注入同期（ＷＩＬ）で整合させることと、
前記複数のエネルギービーム入射に対する、複数の通電可能デバイスのそれぞれについてのデバイス応答を追跡することと、
少なくとも１つの通電可能デバイスに電力供給するために、前記複数のエネルギービームのそれぞれについての前記１つまたは複数のＥＭ波を方向付けることと、
前記エネルギービームのうちの前記少なくとも１つについての前記ＥＭ波のそれぞれの位相を、前記エネルギービームのうちの前記別のエネルギービームの別のＥＭ波の別の位相にアライメントすることと、
前記エネルギービームのうちの少なくとも１つについての前記ＥＭ波のそれぞれの前記位相を前記アライメントすることを最適化することによって、前記通電可能デバイスのそれぞれによって受信される受信電力レベルを、それぞれのデバイス応答に従って最大化することと、を含み、
電力アクセスポイントにおいて、前記通電可能デバイスのうちの少なくとも１つからテレメトリデータを受信することをさらに含み、前記電力アクセスポイントは、前記デバイス応答のうちの１つを追跡すること、前記複数のエネルギービームのうちの１つを前記形成すること、および前記エネルギービームのうちの少なくとも２つについての前記ＥＭ波のそれぞれの前記位相を前記アライメントすることのうちの少なくとも１つが可能である、無線通信のための方法。
前記エネルギービームのうちの前記少なくとも１つについての前記１つまたは複数のＥＭ波のそれぞれの極性を、前記エネルギービームのうちの前記別のエネルギービームの前記別のＥＭ波の別の極性にアライメントすることをさらに含む、請求項６に記載の方法。
前記少なくとも１つのエネルギービームは、時分割で前記通電可能デバイスのうちの１つ以上に方向付けられる、請求項６に記載の方法。
前記少なくとも１つのエネルギービームは、前記複数の通電可能デバイスのうちの１つの移転に応じて、新たな通電可能デバイスに方向付けられる、請求項６に記載の方法。