RU2652168C1 - Устройство для преобразования электромагнитного излучения в постоянный ток - Google Patents

Устройство для преобразования электромагнитного излучения в постоянный ток Download PDF

Info

Publication number
RU2652168C1
RU2652168C1 RU2017131462A RU2017131462A RU2652168C1 RU 2652168 C1 RU2652168 C1 RU 2652168C1 RU 2017131462 A RU2017131462 A RU 2017131462A RU 2017131462 A RU2017131462 A RU 2017131462A RU 2652168 C1 RU2652168 C1 RU 2652168C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
antenna element
electromagnetic radiation
direct current
energy
radiation
Prior art date
Application number
RU2017131462A
Other languages
English (en)
Inventor
Михаил Николаевич Макурин
Артем Рудольфович Виленский
Original Assignee
Самсунг Электроникс Ко., Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Самсунг Электроникс Ко., Лтд. filed Critical Самсунг Электроникс Ко., Лтд.
Priority to RU2017131462A priority Critical patent/RU2652168C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2652168C1 publication Critical patent/RU2652168C1/ru
Priority to PCT/KR2018/010476 priority patent/WO2019050319A2/ko
Priority to EP18853609.8A priority patent/EP3654489B1/en
Priority to CN201880054976.3A priority patent/CN111052537B/zh
Priority to US16/636,716 priority patent/US11128178B2/en
Priority to KR1020180107402A priority patent/KR102661805B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/20—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using microwaves or radio frequency waves
    • H02J50/27—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using microwaves or radio frequency waves characterised by the type of receiving antennas, e.g. rectennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/40—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
    • H02J50/402—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices the two or more transmitting or the two or more receiving devices being integrated in the same unit, e.g. power mats with several coils or antennas with several sub-antennas

Abstract

Изобретение относится к области беспроводной подачи энергии, более конкретно к устройствам для преобразования электромагнитного излучения в постоянный ток, которые могут быть использованы, в частности, в беспроводных зарядных системах. Устройство содержит по меньшей мере два приемных элемента, каждый из которых соединен с по меньшей мере двумя выпрямителями, выполненными с возможностью преобразовывать принятое приемным элементом электромагнитное излучение в постоянный ток; причем приемные элементы выполнены в виде планарного щелевого антенного элемента, сконфигурированного для приема электромагнитного излучения в диапазоне углов, близких к нулю относительно плоскости антенного элемента, при этом антенный элемент содержит по меньшей мере две щели, причем один антенный элемент повернут относительно другого на угол от 80 до 100 градусов. Технический результат заключается в обеспечении возможности принимать электромагнитное излучение с любой поляризацией, приходящего с любого направления, что обеспечивает эффективное преобразование падающего электромагнитного излучения в постоянный ток. 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области беспроводной подачи энергии, более конкретно, к устройствам для преобразования электромагнитного излучения в постоянный ток, которые могут быть использованы, в частности, в беспроводных зарядных системах.
Уровень техники
Известны беспроводные зарядные устройства на основе явления электромагнитной индукции, которое заключается в возникновении электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур. Система, обеспечивающая такой тип зарядки, состоит из первичной катушки L1 (источника) и вторичной катушки L2 (приемника). Катушки образуют систему с индуктивной связью. Переменный ток, протекая в обмотке первичной катушки, создает магнитное поле, индуцирующее напряжение в приемной катушке, которое может быть использовано как для зарядки аккумулятора, так и для питания мобильного телефона. По мере удаления вторичной катушки от первичной все большая часть магнитного поля рассеивается и не достигает вторичной катушки. Однако даже при относительно малых расстояниях индуктивная связь становится неэффективной.
Известна система для приема и преобразования электромагнитной энергии (см. US4943811, опубл. 24 июля 1990), в которой используется антенная решетка для приема электромагнитных волн с двойной поляризацией, состоящая из первой тонкопленочной печатной схемы ректенны (1) (устройства, представляющего собой антенну с выпрямителем, которые предназначены для преобразования электромагнитной энергии, падающей на антенну, в энергию постоянного тока), имеющей множество линейных полуволновых дипольных антенн (5А), ориентированных в первом направлении для приема первого компонента волн с двойной поляризацией, и второй тонкопленочной печатной схемы ректенны (2), параллельной первой ректенне и имеющей множество линейных полуволновых дипольных антенн (5B), ориентированных во втором направлении для приема второй ортогональной составляющей электромагнитных волн. Система также содержит экран отражателя (4), расположенный параллельно ректеннам и позади второй ректенны, для отражения падающих электромагнитных волн, передаваемых через первую и вторую ректенны, назад к первой и второй ректеннам для осуществления приема. Дипольные антенны первой ректенны расположены по заданному шаблону относительно дипольной антенны второй ректенны, и первая, и вторая ректенны расположены на по существу нулевом расстоянии от друг друга или разнесены на расстояние, кратное длине полуволны, причем вторая ректенна и отражающий экран также разнесены на заданное расстояние. Однако в данном решении прием осуществляется лишь в направлении, по существу перпендикулярном плоскости, в которой расположена антенна (поперечном направлении, как показано на фиг.1).
Известно также выбранное в качестве прототипа устройство для преобразования электромагнитного излучения в постоянный ток (US2016/0094091, опубл. 31 марта 2016), в котором ректенна содержит полосковую антенну с круговой поляризацией, имеющую двойные щели, питаемые микрополосковой линией, сконфигурированную для приема и вывода радиочастотного (RF) сигнала, и схему выпрямления, сконфигурированную для преобразования радиочастотного сигнала, принятого посредством полосковой антенны с круговой поляризацией, в сигнал постоянного тока (DC) и для передачи сигнала постоянного тока от антенны к нагрузке. Однако в данном решении прием осуществляется лишь в направлении, по существу перпендикулярном плоскости, в которой расположена антенна (то есть только в поперечном направлении, как показано на фиг.1).
Между тем, в реальных условиях пользователю, как правило, неудобно располагать заряжаемое телекоммуникационное устройство, например, мобильный телефон с антенной, принимающей электромагнитное излучение для зарядки, в таком положении, чтобы излучение падало на антенну в перпендикулярном к экрану мобильного телефона направлении. Поэтому есть необходимость создания устройства, которое может принимать электромагнитное излучение не только в поперечном направлении, но и в продольном направлении, то есть в направлении, по существу параллельном плоскости антенны, расположенной в плоскости экрана телефона, и, соответственно, плоскости самого телефона.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном аспекте изобретения раскрыто устройство для преобразования электромагнитного излучения в постоянный ток, содержащее:
по меньшей мере два приемных элемента, каждый из которых соединен с по меньшей мере двумя выпрямителями, выполненными с возможностью преобразовывать принятое приемным элементом электромагнитное излучение в постоянный ток,
причем приемные элементы выполнены в виде планарного щелевого антенного элемента, сконфигурированного для приема электромагнитного излучения в диапазоне углов, близких к нулю относительно плоскости антенного элемента, при этом антенный элемент содержит по меньшей мере две щели,
причем один антенный элемент повернут относительно другого на угол от 80 до 100 градусов.
В дополнительных аспектах раскрыто, что по меньшей мере один антенный элемент повернут относительно другого на угол, равный приблизительно 90 градусам; корпус является металлическим или металлизированным по периметру; устройство дополнительно содержит блок управления и набор переключателей для управления съемом энергии с выпрямителей, имеющих выходные конденсаторы; блок управления и набор переключателей сконфигурированы с возможностью осуществлять съем энергии с выпрямителей каждого антенного элемента последовательно во времени; блок управления и набор переключателей сконфигурированы с возможностью задавать время, в течение которого осуществляется съем энергии, согласно величине энергии, накопленной в выходном конденсаторе выпрямителя энергии; блок управления и набор переключателей сконфигурированы с возможностью осуществлять съем энергии только с выпрямителя с наибольшей накопленной в выходном конденсаторе энергией; устройство может дополнительно содержать по меньшей мере один приемный элемент, выполненный в виде планарного антенного элемента, сконфигурированного для приема излучения в диапазоне углов от 0 до 40 градусов от перпендикуляра к плоскости устройства; устройство для преобразования электромагнитного излучения в постоянный ток может быть встроено в элемент корпуса телекоммуникационного устройства или выполнено в отдельной крышке, обложке или чехле, размещаемых на телекоммуникационном устройстве и имеющих соединительное средство с телекоммуникационным устройством; антенный элемент может быть соединен с металлическим или металлизированным корпусом, который служит для отражения излучения, падающего с направления, противоположного стороне соединения с выпрямителями; планарный щелевой антенный элемент может быть выполнен в виде оптически прозрачной антенной решетки, представляющей собой металлическую сетку, нанесенную на экран телекоммуникационного устройства.
Сущность изобретения заключается в том, что в предложенном устройстве для преобразования электромагнитного излучения используется по меньшей мере два планарных щелевых антенных элемента, каждый из которых выполнен с возможностью принимать излучение в диапазоне углов, близких к нулю относительно плоскости антенного элемента (излучение продольного направления, см. фиг.1), причем предложенное устройство выполнено с возможностью принимать излучение с любой поляризацией, в частности, как с горизонтальной, так и с вертикальной поляризацией, при этом антенные элементы повернуты относительно друг друга на заданный угол, который составляет от 80 до 100 градусов, в частности, должен быть близок к 90 градусам.
Прием излучения с горизонтальной поляризацией (параллельной плоскости антенны) осуществляется за счет возбуждения высшей (EH1) моды микрополосковой линии, причем фазовая скорость этой моды должна быть выше скорости света в вакууме (так называемая вытекающая мода и антенна вытекающей волны (см. раздел «Leaky-wave antennas» авторов A.A. Oliner, D.R. Jackson, в книге Antenna Engineering Handbook, под ред. J. L. Volakis, часть 11, McGraw-Hill, Нью Йорк, 4-е издание, 2007), причем угол максимума приема относительно нормали к антенне (theta) определяется согласно формуле sin(theta)=c0/cfast, где c0 - скорость света в вакууме, сfast - скорость высшей моды.
Прием излучения с вертикальной поляризации осуществляется за счет щелей в полоске, при этом возбуждается медленная основная мода EH0 микрополосковой линии.
Такое решение позволяет охватить все углы вплоть до 360 градусов, с которых может приходить излучение на предложенное устройство в продольном направлении. При этом, как показано на фиг. 1, продольным направлением является направление, лежащее в плоскости телекоммуникационного устройства или параллельное этой плоскости, а поперечным направлением является направление перпендикулярное плоскости телекоммуникационного устройства, в частности, перпендикулярное плоскости его экрана.
Решаемая проблема заключается в том, что, когда заряжаемое беспроводное телекоммуникационное устройство (например, сотовый телефон или планшетный компьютер), содержащее предложенное устройство для преобразования электромагнитного излучения в постоянный ток, лежит на какой-либо поверхности, излучение от излучателя, подающего электромагнитное излучение, чаще всего падает на него под углом, близким к нулю относительно плоскости экрана беспроводного телекоммуникационного устройства (приходит по существу с продольного направления), и почти не принимается устройством для преобразования электромагнитного излучения в постоянный ток. Это связано с тем, что используемые в уровне техники антенны не подходят для приема излучения с этого направления.
Другой проблемой является то, что заряжаемое беспроводное устройство может иметь произвольную ориентацию относительно источника излучения, при этом под ориентацией следует понимать угол между продольной осью устройства и направлением, с которого приходит излучение, в продольной плоскости, а ориентация беспроводного устройства относительно источника излучения напрямую влияет на прием электромагнитной энергии от источника излучения.
В этой связи появляется необходимость обеспечить такое устройство для преобразования электромагнитного излучения в постоянный ток, которое будет принимать излучение, приходящее в продольном направлении, при любой ориентации заряжаемого беспроводного устройства относительно источника излучения.
Технический результат заключается в обеспечении возможности принимать электромагнитное излучение с любой поляризацией, приходящего с любого направления, в частности, приходящего с продольного направления, при любой ориентации беспроводного заряжаемого устройства относительно направления падающего электромагнитного излучения, что обеспечивает эффективное преобразование падающего электромагнитного излучения в постоянный ток, служащий для зарядки беспроводного телекоммуникационного устройства, которое может быть расположено в любой пространственной ориентации. Кроме того, предложенное устройство преобразования электромагнитного излучения в постоянный ток обладает малой толщиной, что также является преимуществом с учетом ограничений размеров беспроводных телекоммуникационных устройств.
Этот результат достигается благодаря наличию в заявленном устройстве по меньшей мере двух антенных элементов, которые повернуты относительно друг друга на угол от 80 до 100 градусов, предпочтительно расположенных приблизительно перпендикулярно относительно друг друга и выполненных с возможностью принимать излучение продольного направления независимо от его поляризации и ориентации относительно направления принимаемого электромагнитного излучения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 показывает продольное и поперечное направления относительно корпуса беспроводного телекоммуникационного устройства.
Фиг.2 показывает направления и расположения беспроводного телекоммуникационного устройства уровня техники, при которых осуществляется и не осуществляется зарядка.
Фиг.3 показывает вид антенного элемента с выпрямителями согласно изобретению.
Фиг.4 схематично показывает, как принимается излучение с разной поляризацией.
Фиг.5 схематично показывает размещение двух перпендикулярно расположенных относительно друг друга антенных элементов согласно изобретению.
Фиг.6 показывает вариант выполнения, в котором дополнительно содержится антенный элемент для приема электромагнитного излучения в поперечном направлении.
Фиг.7 показывает возможные схемы подключения для съема энергии с выпрямителей.
Фиг.8 показывает графики усиления антенного элемента в зависимости от поляризации и ориентации устройства.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Как указывалось выше и как показано на фиг.2, когда телекоммуникационное устройство 202 лежит на какой-либо поверхности 201, то излучение 204 от излучателя 205, подающего электромагнитное излучение, чаще всего, падает на него под углом, близким к нулю относительно плоскости экрана беспроводного телекоммуникационного устройства, то есть приходит с продольного направления, и при этом зарядки батареи телекоммуникационного устройства не происходит, и зарядка устройства 202 осуществляется, только если оно расположено к направлению излучения 203 под углом, близким к 90 градусам, то есть излучение приходит с перпендикулярного направления.
Данная проблема решается путем использования в конструкции заявленного устройства для преобразования электромагнитного излучения в постоянный ток по меньшей мере двух приемных элементов, каждый из которых содержит микрополосковый планарный щелевой антенный элемент 302 (см. фиг.3) над землей, который имеет по меньшей мере две щели 303 и соединен с четырьмя выпрямителями 301, которые преобразуют принятое приемным элементом излучение в постоянный ток. При этом на фиг. 4 проиллюстрировано, что заявленное устройство способно принимать электромагнитное излучение как с горизонтальной поляризацией (кромкой микрополоскового электрода 302), так и с вертикальной поляризацией (щелями 303).
Поперечный размер антенного элемента 302 должен быть больше минимального размера, соответствующего частоте отсечки EH1 моды, что приблизительно соответствует половине длины волны в материале подложки. Для излучения частотой 5.8 ГГц и диэлектрической проницаемости материала подложки, равной 2, поперечный размер антенного элемента 302 составляет около 18 мм. Длина антенного элемента минимально составляет около одной длины волны излучения в вакууме, то есть около 50 мм.
В направлении, близком к горизонтальной плоскости (то есть к продольному направлению), диаграмма направленности антенного элемента (ДН) для вертикальной поляризации имеет паразитный максимум, что используется для приема излучения с помощью щелей 303, длина которых составляет приблизительно половину длины волны излучения в диэлектрике. При этом для угла theta от нормали к плоскости антенны выполняется соотношение: sin(theta)=(c0/c1)-(lambda/d), где c0 - скорость света в вакууме, с1 - скорость распространения излучения в диэлектрике микрополосковой антенны (основная мода EH0), lambda - длина волны в вакууме, d - расстояние между щелями, которые размещают равномерно по длине антенного элемента.
Как показано на фиг. 5, в заявленном устройстве по меньшей мере один соединенный с выпрямителями 501 антенный элемент 502, также имеющий по меньшей мере две щели 503 и размещенный в пределах корпуса 504 устройства, может быть повернут относительно другого или других антенных элементов на угол от 80 до 100 градусов, преимущественно повернут на угол, близкий к 90 градусам, то есть антенные элементы расположены так, что их центральные продольные оси образуют угол, приблизительно равный 90 градусам. Такое решение обеспечивает прием излучения со всех направлений.
В одном из вариантов реализации заявленного устройства, показанном на фиг. 6, для обеспечения лучшего охвата всех углов приема электромагнитного излучения дополнительно к предложенным планарным щелевым антенным элементам 602 устройство может также содержать по меньшей мере один соединенный с выпрямителями приемный элемент 601, содержащий антенный элемент, способный принимать электромагнитное излучение в диапазоне углов, близких к перпендикуляру к плоскости антенного элемента, то есть способный осуществлять прием в поперечном направлении.
В отличие от известных из уровня техники устройств, заявленная ректенна совместима с металлическим корпусом телекоммуникационного устройства. В случае четырехпортового устройства подключение выпрямителей осуществляется между микрополосковым планарным антенным элементом и землей (металлической рамкой). В двухпортовом устройстве одна из сторон микрополоскового планарного антенного элемента замыкается на металлическую рамку устройства, тем самым сигнал, принятый с направления, противоположного замыканию на рамку, отражаясь, попадает в порты антенного элемента. В данном варианте выполнения антенный элемент является микрополосковым, но в нем также выполнены по меньшей мере две щели, и в этом варианте выполнения, несмотря на наличие металлического корпуса, также обеспечивается прием электромагнитного излучения в диапазоне углов, близких к нулю относительно плоскости антенного элемента. Излучение с вертикальной поляризацией преимущественно принимается посредством щелей, а излучение с горизонтальной поляризацией преимущественно принимается микрополосковой структурой.
В одном варианте осуществления планарный щелевой антенный элемент является прозрачной, нанесенной на экран антенной решеткой, то есть в этом варианте выполнения сплошной металлический (например, медный) электрод заменяется оптически прозрачной металлической сеткой, в которой также выполнены щели. Тем самым возможно расположить оптически прозрачный антенный элемент, например, на дисплее мобильного телекоммуникационного устройства.
Заявленное устройство для преобразования электромагнитного излучения в постоянный ток может быть получено традиционными методами изготовления планарных антенных элементов, например, традиционными методами изготовления печатных плат. При этом плоские щелевые антенные элементы могут размещаться как в одном слое, так и в разных последовательно расположенных друг над другом слоях многослойной печатной платы.
В одном варианте осуществления для изготовления антенного элемента используется стандартная двухслойная печатная плата с диэлектриком, имеющим проницаемость 2-4, покрытым, например, медью.
Размеры антенного элемента и его щелей выбираются исходя из параметров электромагнитного излучения и характеристик используемых материалов. Минимальная длина антенного элемента, то есть его наибольший размер вдоль его центральной продольной оси, равен приблизительно длине волны излучения в вакууме, в частности, около 50 мм (для частоты сигнала 5.8 ГГц). Поперечный размер, то есть размер антенного элемента в плоскости антенного элемента вдоль оси, перпендикулярной его центральной продольной оси, должен составлять больше половины длины волны в материале подложки. Например, для излучения с частотой 5.8 ГГц и проницаемостью материала подложки около 2 поперечный размер антенного элемента составляет около 18 мм.
При этом устройство для преобразования электромагнитного излучения в постоянный ток может быть встроено в корпус или в элемент корпуса телекоммуникационного устройства, например, устройство может быть выполнено достаточно компактным и тонким и расположено в съемной задней крышке корпуса телекоммуникационного устройства, например, в съемной задней крышке мобильного телефона. В другом варианте выполнения заявленное устройство для преобразования электромагнитного излучения в постоянный ток может быть выполнено в отдельной крышке, обложке или чехле, размещаемых на телекоммуникационном устройстве и имеющих соединительное средство с телекоммуникационным устройством.
Для съема энергии, принятой антенным элементом, используется набор выпрямителей, присоединенных к выходам антенных элементов через элемент согласования. В зависимости от конструкции антенного элемента может использоваться 2 или 4 выпрямителя. Поскольку на каждом выпрямителе свой уровень накопленной энергии и своя величина напряжения, то осуществлять съем энергии со всех выпрямителей одновременно затруднительно. В способах, известных из уровня техники, для съема энергии соединяют все выпрямители последовательно (крайняя левая схема на фиг.7) или параллельно (вторая слева схема на фиг.7), однако данные способы имеют недостатки, заключающиеся во взаимном влиянии выпрямителей друг на друга, что приводит к тому, что выпрямители с текущими плохими характеристиками (в силу текущей поляризации и ориентации), сильно ухудшают характеристики всей схемы съема энергии.
В заявленном решении было предложено использовать блок управления, выполненный с возможностью определять выпрямитель с наибольшей энергией и подключать только его к нагрузке (как показано на фиг.7), что проиллюстрировано на третьей слева схеме на фиг.7, такое решение позволяет использовать выпрямитель с самыми лучшими характеристиками и не задействует остальные выпрямители.
В другом варианте осуществления блок управления посредством переключателей последовательно подключает каждый выпрямитель к нагрузке, но время подключения задает в зависимости от величины энергии, накопленной в выходном конденсаторе выпрямителя, - чем больше энергии накоплено в выпрямителе, тем дольше время подключения.
В другом варианте блок управления сначала определяет антенный элемент, который принимает большую часть падающей энергии, а затем задействует для съема энергии только его переключатели.
Блок управления может быть реализован на базе микроконтроллера, специализированной схемы ASIC, интегральной схемы или иного подходящего аппаратного обеспечения.
Результаты моделирования работы предложенного антенного элемента показаны на фиг.8, на которой представлены зависимости усиления антенного элемента при разных углах падения излучения. На верхнем графике на фиг.8 показан случай горизонтальной поляризации, а на нижнем - вертикальной. Углы по горизонтальной оси относятся к углам между направлением падения излучения и плоскостью телефона. Как видно на фиг.8, при углах падения излучения, близких к плоскости экрана телекоммуникационного устройства, например, телефона, усиление предложенного антенного элемента наибольшее, что говорит об эффективности приема излучения с этого направления.
В конкретном варианте осуществления заявленное устройство для преобразования электромагнитного излучения в постоянный ток встроено в телекоммуникационное устройство (либо в корпус, либо в заднюю крышку, либо в дисплей в случае оптически прозрачного исполнения антенной решетки) или выполнено в отдельной крышке, обложке или чехле, размещаемых на телекоммуникационном устройстве и имеющих соединительное средство с телекоммуникационным устройством в виде, например, кабеля или шлейфа.
Возможные варианты осуществления не ограничиваются описанными здесь вариантами осуществления, и специалисту в данной области техники на основе информации, изложенной в описании, а также знаний уровня техники, станут очевидны и другие варианты осуществления изобретения, не выходящие за пределы сущности и объема данного изобретения.
Элементы, упомянутые в единственном числе, не исключают множественности элементов, если отдельно не указано иное.
Все элементы заявленного устройства функционально связаны, и под функциональной связью элементов следует понимать связь, обеспечивающую корректное взаимодействие этих элементов друг с другом и реализацию той или иной функциональности элементов. Частными примерами функциональной связи могут быть связь с возможностью обмена информацией, связь с возможностью передачи электрического тока, связь с возможностью передачи механического движения, связь с возможностью передачи света, звука, электро-магнитных или механических колебаний и т.д. Конкретный вид функциональной связи определяется характером взаимодействия упомянутых элементов, и, если не указано иное, обеспечивается широко известными средствами, используя общеизвестные в технике принципы.
В заявке не указано конкретное программное и аппаратное обеспечение для реализации блоков, раскрытых в описании и показанных на чертежах, но специалисту в области техники должно быть понятно, что сущность изобретения не ограничена конкретной программной или аппаратной реализацией, и поэтому для осуществления изобретения могут быть использованы любые программные и аппаратные средства, известные в уровне техники. Так аппаратные средства могут быть реализованы в одной или нескольких специализированных интегральных схемах, цифровых сигнальных процессорах, устройствах цифровой обработки сигналов, программируемых логических устройствах, программируемых пользователем вентильных матрицах, процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, электронных устройствах, других электронных модулях, выполненных с возможностью осуществлять описанные в данном документе функции, компьютерах либо комбинациях вышеозначенного.
Хотя отдельно не упомянуто, но очевидно, что, когда речь идет о хранении данных, программ и т.п., подразумевается наличие машиночитаемого носителя данных; примеры машиночитаемых носителей данных включают в себя постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство, регистр, кэш-память, полупроводниковые запоминающие устройства, магнитные носители, такие как внутренние жесткие диски и съемные диски, магнитооптические носители и оптические носители, такие как диски CD-ROM и цифровые универсальные диски (DVD), а также любые другие известные в уровне техники носители данных.
Несмотря на то, что примерные варианты осуществления были подробно описаны и показаны на сопроводительных чертежах, следует понимать, что такие варианты осуществления являются лишь иллюстративными и не предназначены ограничивать изобретение, и что данное изобретение не должно ограничиваться конкретными показанными и описанными компоновками и конструкциями, поскольку различные другие модификации могут быть очевидны специалистам в соответствующей области.
Признаки, упомянутые в различных зависимых пунктах формулы, а также варианты реализации, раскрытые в различных частях описания, могут быть скомбинированы с достижением полезных эффектов, даже если возможность такого комбинирования не раскрыта явно.

Claims (14)

1. Устройство для преобразования электромагнитного излучения в постоянный ток, содержащее:
по меньшей мере два приемных элемента, каждый из которых соединен с по меньшей мере двумя выпрямителями, выполненными с возможностью преобразовывать принятое приемным элементом электромагнитное излучение в постоянный ток,
причем приемные элементы выполнены в виде планарного щелевого антенного элемента, сконфигурированного для приема электромагнитного излучения в диапазоне углов, близких к нулю относительно плоскости антенного элемента, при этом антенный элемент содержит по меньшей мере две щели,
причем один антенный элемент повернут относительно другого на угол от 80 до 100 градусов.
2. Устройство по п.1, в котором по меньшей мере один антенный элемент повернут относительно другого на угол приблизительно 90 градусов.
3. Устройство по п.2, в котором корпус является металлическим или металлизированным по периметру.
4. Устройство по п.1, дополнительно содержащее блок управления и набор переключателей для управления съемом энергии с выпрямителей, имеющих выходные конденсаторы.
5. Устройство по п.4, в котором блок управления и набор переключателей сконфигурированы с возможностью осуществлять съем энергии с выпрямителей каждого антенного элемента последовательно во времени.
6. Устройство по п.5, в котором блок управления и набор переключателей сконфигурированы с возможностью задавать время, в течение которого осуществляется съем энергии, согласно величине энергии, накопленной в выходном конденсаторе выпрямителя энергии.
7. Устройство по п.4, в котором блок управления и набор переключателей сконфигурированы с возможностью осуществлять съем энергии только с выпрямителя с наибольшей накопленной в выходном конденсаторе энергией.
8. Устройство по п.1, дополнительно содержащее по меньшей мере один приемный элемент, выполненный в виде планарного антенного элемента, сконфигурированного для приема излучения в диапазоне углов от 0 до 40 градусов от перпендикуляра к плоскости устройства.
9. Устройство по п.1, при этом устройство для преобразования электромагнитного излучения в постоянный ток встроено в элемент корпуса телекоммуникационного устройства или выполнено в отдельной крышке, обложке или чехле, размещаемых на телекоммуникационном устройстве и имеющих соединительное средство с телекоммуникационным устройством.
10. Устройство по п.3, в котором антенный элемент соединен с металлическим или металлизированным корпусом, который служит для отражения излучения, падающего с направления, противоположного стороне соединения с выпрямителями.
11. Устройство по п.1, в котором планарный щелевой антенный элемент выполнен в виде оптически прозрачной антенной решетки, представляющей собой металлическую сетку, нанесенную на экран телекоммуникационного устройства.
RU2017131462A 2017-09-07 2017-09-07 Устройство для преобразования электромагнитного излучения в постоянный ток RU2652168C1 (ru)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017131462A RU2652168C1 (ru) 2017-09-07 2017-09-07 Устройство для преобразования электромагнитного излучения в постоянный ток
PCT/KR2018/010476 WO2019050319A2 (ko) 2017-09-07 2018-09-07 무선 전력 수신 장치 및 이를 이용하는 무선 전력 수신 방법
EP18853609.8A EP3654489B1 (en) 2017-09-07 2018-09-07 Wireless power receiving device and wireless power receiving method using same
CN201880054976.3A CN111052537B (zh) 2017-09-07 2018-09-07 无线电力接收设备及其无线电力接收方法
US16/636,716 US11128178B2 (en) 2017-09-07 2018-09-07 Wireless power receiving device and wireless power receiving method using same
KR1020180107402A KR102661805B1 (ko) 2017-09-07 2018-09-07 무선 전력 수신 장치 및 이를 이용하는 무선 전력 수신 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017131462A RU2652168C1 (ru) 2017-09-07 2017-09-07 Устройство для преобразования электромагнитного излучения в постоянный ток

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2652168C1 true RU2652168C1 (ru) 2018-04-25

Family

ID=62045846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017131462A RU2652168C1 (ru) 2017-09-07 2017-09-07 Устройство для преобразования электромагнитного излучения в постоянный ток

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11128178B2 (ru)
EP (1) EP3654489B1 (ru)
CN (1) CN111052537B (ru)
RU (1) RU2652168C1 (ru)
WO (1) WO2019050319A2 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7400253B2 (en) * 2005-08-04 2008-07-15 Mhcmos, Llc Harvesting ambient radio frequency electromagnetic energy for powering wireless electronic devices, sensors and sensor networks and applications thereof
US8362745B2 (en) * 2010-01-07 2013-01-29 Audiovox Corporation Method and apparatus for harvesting energy
RU124852U1 (ru) * 2012-07-19 2013-02-10 Александр Викторович Атаманов Беспроводная зарядная система для маломощных потребителей электрической энергии
US20160094091A1 (en) * 2014-09-25 2016-03-31 Agency For Defense Development Wideband rectenna and rectifying apparatus for rectenna

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4943811A (en) 1987-11-23 1990-07-24 Canadian Patents And Development Limited Dual polarization electromagnetic power reception and conversion system
CA1307842C (en) 1988-12-28 1992-09-22 Adrian William Alden Dual polarization microstrip array antenna
JP2990083B2 (ja) 1996-12-27 1999-12-13 静岡日本電気株式会社 移動通信用アンテナ装置
JP3815108B2 (ja) 1999-03-19 2006-08-30 株式会社デンソー レクテナ装置
EP1880444A1 (en) 2005-05-13 2008-01-23 Fractus, S.A. Antenna diversity system and slot antenna component
US8682261B2 (en) 2009-02-13 2014-03-25 Qualcomm Incorporated Antenna sharing for wirelessly powered devices
TWI393291B (zh) 2009-03-27 2013-04-11 Acer Inc 一種單極槽孔天線
TWI495195B (zh) 2009-08-04 2015-08-01 Ind Tech Res Inst 太陽能光電轉換裝置
US8847824B2 (en) 2012-03-21 2014-09-30 Battelle Energy Alliance, Llc Apparatuses and method for converting electromagnetic radiation to direct current
US20150326143A1 (en) 2014-05-07 2015-11-12 Energous Corporation Synchronous Rectifier Design for Wireless Power Receiver
US9666357B2 (en) 2012-09-11 2017-05-30 Qualcomm Incorporated Apparatus system, and method for wirelessly receiving power using conductive structures
US9705183B2 (en) * 2013-06-19 2017-07-11 Intermec Ip Corp. Wirelessly reconfigurable antenna
GB2517907B (en) * 2013-08-09 2018-04-11 Drayson Tech Europe Ltd RF Energy Harvester
KR102280579B1 (ko) 2013-12-19 2021-07-22 삼성전자주식회사 충전 회로, 이를 포함하는 충전 시스템 및 무선전력 수신기
KR102152653B1 (ko) 2014-08-18 2020-09-08 엘지이노텍 주식회사 무선 전력 수신 장치
US10096887B2 (en) 2014-09-15 2018-10-09 Blackberry Limited Mobile device with tri-band antennas incorporated into a metal back side
WO2016063748A1 (ja) 2014-10-20 2016-04-28 株式会社村田製作所 無線通信モジュール

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7400253B2 (en) * 2005-08-04 2008-07-15 Mhcmos, Llc Harvesting ambient radio frequency electromagnetic energy for powering wireless electronic devices, sensors and sensor networks and applications thereof
US8362745B2 (en) * 2010-01-07 2013-01-29 Audiovox Corporation Method and apparatus for harvesting energy
RU124852U1 (ru) * 2012-07-19 2013-02-10 Александр Викторович Атаманов Беспроводная зарядная система для маломощных потребителей электрической энергии
US20160094091A1 (en) * 2014-09-25 2016-03-31 Agency For Defense Development Wideband rectenna and rectifying apparatus for rectenna

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190027769A (ko) 2019-03-15
EP3654489A4 (en) 2020-10-07
US11128178B2 (en) 2021-09-21
US20210152024A1 (en) 2021-05-20
WO2019050319A2 (ko) 2019-03-14
EP3654489A2 (en) 2020-05-20
CN111052537A (zh) 2020-04-21
CN111052537B (zh) 2023-11-14
EP3654489B1 (en) 2023-11-01
WO2019050319A3 (ko) 2019-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10177594B2 (en) Radiating metamaterial antenna for wireless charging
US11699847B2 (en) Power wave transmission techniques to focus wirelessly delivered power at a receiving device
US9899744B1 (en) Antenna for wireless charging systems
KR101696953B1 (ko) 이중 급전 이중 대역 안테나 어셈블리 및 연관 방법
Orr et al. Design method for circularly polarized Fabry–Perot cavity antennas
Karmakar Investigations into a cavity-backed circular-patch antenna
US9871301B2 (en) Integrated miniature PIFA with artificial magnetic conductor metamaterials
Lin et al. Electrically small Huygens CP rectenna with a driven loop element maximizes its wireless power transfer efficiency
EP1711980A2 (en) Multi frequency magnetic dipole antenna structures and methods of reusing the volume of an antenna
TWI375352B (en) Coplanar waveguide fed planar log-periodic antenna
CN106981717A (zh) 一种紧凑的宽功率输入的双极化整流天线
RU2643177C1 (ru) Микроволновое беспроводное зарядное устройство с фокусировкой микроволнового поля
Mahamuni Performance enhancement of microstrip patch antenna using metamaterial cover
Yang et al. A bandpass frequency selective surface with a low cross-polarization based on cavities with a hybrid boundary
CN1862881B (zh) 分布相位型圆偏振波天线、高频模块及便携式无线电设备
WO2011157172A2 (zh) 全向天线
JP7309033B2 (ja) アンテナ
RU2652168C1 (ru) Устройство для преобразования электромагнитного излучения в постоянный ток
US8994481B2 (en) Thin film resonator for wireless power transmission
CN105449354B (zh) 一种采用费马‑阿基米德螺旋槽线双过孔电磁带隙结构的低互耦天线阵
CN110600873B (zh) 一种利用地电位金属板辐射技术的圆极化天线及其设计方法
CN105789909B (zh) 一种极化器及谐振腔
JP5974057B2 (ja) 薄型アンテナ
Olokede A quasi-lumped element series array resonator antenna
JP4306691B2 (ja) 分布位相型円偏波アンテナ、高周波モジュール及び携帯無線機器