TW201729513A

TW201729513A - 用於調整無線功率接收器中的天線回應的系統和方法

Info

Publication number: TW201729513A
Application number: TW106100397A
Authority: TW
Inventors: 威廉亨利馮諾維克三世; 鄭成憲
Original assignee: 高通公司
Priority date: 2016-02-03
Filing date: 2017-01-06
Publication date: 2017-08-16
Also published as: US20170222491A1; WO2017136095A1

Abstract

一種無線功率接收器包括：第一接收線圈和第二接收線圈，第一接收線圈被配置成回應於由發射線圈產生的第一外部磁場而產生電流，第二接收線圈被配置成回應於第二磁場而產生電流，該第二磁場是回應於第一外部磁場由無線功率接收器的金屬部分中感應的渦電流產生的。

Description

用於調整無線功率接收器中的天線回應的系統和方法

本專利申請案主張2016年2月3日提出申請的題為「System And Method For Adjusting An Antenna Response In A Wireless Power Receiver（用於調整無線功率接收器中的天線回應的系統和方法）」的美國臨時專利申請案第62/290,537的權益，其內容經由援引整體納入於此。

本案大體而言係關於無線功率。更特定言之，本案係關於調整無線功率接收器中的天線回應。

越來越多數量和種類的電子設備經由可再充電電池來供電。該等設備包括行動電話、可攜式音樂播放機、膝上型電腦、平板電腦、電腦周邊設備、通訊設備（例如，藍芽設備）、數位相機、助聽器等。儘管電池技術已經改良，但用電池供電的電子設備越來越多地需要和消耗更多的電量，由此經常需要再充電。可再充電設備往往經由需要實體地連接到電源的電纜或其他類似連接器的有線連接來充電。電纜和類似連接器有時可能是不方便或麻煩的且具有其他缺點。能夠在自由空間中傳輸功率以用於為可再充電電子設備充電的無線充電系統可克服有線充電解決方案的某些缺陷。由此，高效且安全地傳輸用於為可再充電電子設備充電的功率的無線充電系統和方法是合乎需要的。為了高效且安全地傳輸用於為可再充電電子設備充電的功率，各種大小、形狀和形狀因數的無線功率接收器能從無線功率傳輸器獲得充足的電荷是合乎需要的。

所附請求項的範疇內的系統、方法和設備的各種實現各自具有若干態樣，不是僅靠其中任何單一態樣來得到本文中所描述的期望屬性。本文中描述一些突出特徵，但其並不限定所附請求項的範疇。

本說明書中所描述的標的的一或多個實現的細節在附圖及下文描述中闡述。其他特徵、態樣和優點將從該描述、附圖和申請專利範圍中變得明瞭。注意，以下附圖的相對尺寸可能並非按比例繪製。

本案的一個態樣提供了一種無線功率接收器，其包括第一接收線圈和第二接收線圈，第一接收線圈被配置成回應於由傳輸線圈產生的第一外部磁場而產生電流，第二接收線圈被配置成回應於第二磁場而產生電流，該第二磁場是回應於第一外部磁場由無線功率接收器的金屬部分中感應的渦電流產生的。

本案的另一態樣提供了一種用於調整無線功率接收器中的磁耦合位準的方法，該方法包括以下步驟：回應於由傳輸線圈產生的第一外部磁場而在第一接收線圈中產生第一電流；及回應於第二磁場而在第二接收線圈中產生第二電流，該第二磁場是回應於第一外部磁場由無線功率接收器的金屬部分中感應的渦電流產生的。

本案的另一態樣提供了一種用於調整無線功率接收器中的磁耦合位準的設備，該設備包括：用於回應於由傳輸線圈產生的第一外部磁場而產生電流的第一構件；及用於回應於第二磁場而產生電流的第二構件，該第二磁場是回應於第一外部磁場由無線功率接收器的金屬部分中感應的渦電流產生的。

本案的另一態樣提供了一種無線功率接收器裝置，其包括第一接收線圈、電耦合至第一接收線圈的接收電路，以及放置在朝向該裝置的外部的區域中的第二接收線圈，該接收電路被配置成回應於接收和控制在存在第一外部磁場的情況下在第一接收線圈中產生的電流來為負載供電或充電，其中一或多個渦電流被配置成在該裝置的位於由第一接收線圈定義的區域的外部的一或多個金屬部分中產生。

下文結合附圖闡述的詳細描述意欲作為對本發明的示例性實施例的描述，而非意欲代表可在其中實踐本發明的僅有實施例。貫穿本描述使用的術語「示例性」意指「用作示例、實例或說明」，並且不應當一定要解釋成優於或勝過其他示例性實施例。本詳細描述包括具體細節以提供對本發明的示例性實施例的透徹理解。在一些實例中，一些設備以方塊圖形式圖示。

在本描述中，術語「應用」亦可包括具有諸如：物件代碼、腳本、位元組碼、標記語言檔案和補片之類的可執行內容的檔案。此外，本文中引述的應用亦可包括本質上不可執行的檔案，諸如可能需要打開的文件或需要存取的其他資料檔案。

如在本描述中所使用的，術語「元件」、「資料庫」、「模組」、「系統」和類似術語意欲引述電腦相關實體，任其是硬體、韌體、硬體與軟體的組合、軟體，還是執行中的軟體。例如，元件可以是但不限於在處理器上執行的程序、處理器、物件、可執行件、執行的執行緒、程式，及/或電腦。作為說明，計算設備上執行的應用程式和計算設備兩者皆可以是元件。一或多個元件可常駐在程序及/或執行的執行緒內，並且元件可局部化在一台電腦上及/或分佈在兩台或兩台以上電腦之間。另外，該等元件可從其上儲存有各種資料結構的各種電腦可讀取媒體來執行。各元件可借助於本端及/或遠端程序來通訊，諸如根據具有一或多個資料封包的信號（例如，來自經由該信號與本端系統、分散式系統中的另一元件互動及/或跨諸如網際網路之類的網路與其他系統互動的一個元件的資料）。

無線地傳輸功率可以指在不使用實體電導體的情況下將與電場、磁場、電磁場或其他場相關聯的任何形式的能量從傳輸器傳輸到接收器（例如，功率可以經由自由空間傳輸）。輸出到無線場（例如，磁場）中的功率可由「接收天線」接收、擷取或耦合以實現功率傳輸。

具有高效且安全地傳輸功率來為各種大小、形狀和形狀因數的可再充電電子設備無線充電的能力是合乎需要的。一些無線接收器設備具有可使得無線充電困難的屬性。例如，包含金屬板的大型接收器或者具有位於接收器的金屬板中心附近的小型接收天線的接收器可引起被用於傳輸功率的無線充電場的不一致性。此類不一致性有時可被稱為無線充電場中的「孔」或「峰」，並且結果得到的磁耦合將由於來自接收器中的金屬板的渦電流效應而比預期更高或更低。此情形導致磁耦合和功率傳輸的較大變化，該變化使得接收器天線設計複雜化。

圖1是根據本發明的示例性實施例的示例性無線功率傳輸系統100的功能方塊圖。輸入功率102可從電源（未圖示）提供給傳輸器104以產生用於提供能量傳輸的場105（例如，磁場或各類別的電磁場）。接收器108可耦合至場105並且產生輸出功率110以供耦合至輸出功率110的設備（未圖示）儲存或消耗。傳輸器104和接收器108兩者分隔開一距離112。在一個示例性實施例中，傳輸器104和接收器108根據互諧振關係來配置。當接收器108的諧振頻率與傳輸器104的諧振頻率基本相同或非常接近時，傳輸器104和接收器108之間的傳輸損耗被減少。由此，與可能要求大線圈非常靠近（例如，以毫米計）的純電感解決方案形成對比，可以在更長的距離上提供無線功率傳輸。諧振電感耦合技術因此可允許在各種距離上以及在各種電感線圈配置下改良的效率及功率傳輸。

在接收器108位於由傳輸器104產生的能量場105中時，接收器108可接收功率。場105對應於其中由傳輸器104輸出的能量可由接收器108擷取的區域。傳輸器104可包括用於輸出能量傳輸的傳輸天線114（在本文中亦可被稱為線圈）。接收器108進一步包括用於從該能量傳輸中接收或擷取能量的接收天線118（在本文中亦可被稱為線圈）。在一些情形中，場105可對應於傳輸器104的「近場」。近場可對應於其中存在由傳輸天線114中的電流和電荷產生的、最小程度地將功率從傳輸天線114輻射開去的強反應場的區域。在一些情形中，近場可對應於在傳輸天線114的大約一個波長（或其分數）內的區域。當位於該場105中時，可在傳輸天線114與接收天線118之間形成「耦合模式」。傳輸天線114和接收天線118周圍可發生此種耦合的區域可被稱為耦合模式區域。

因此根據上文，根據更具體的實施例，傳輸器104可被配置成輸出具有與傳輸天線114的諧振頻率相對應的頻率的時變磁場105。當接收器位於場105內時，時變磁場105可在接收天線118中感應出使得電流流經接收天線118的電壓。如前述，若接收天線118被配置成以傳輸天線114的頻率諧振，則可以高效地傳輸能量。接收天線118中感應出的AC信號可被整流以產生可被提供用於為負載充電或供電的DC信號。

圖2是根據本發明的各種示例性實施例的可以在圖1的無線功率傳輸系統100中使用的示例性元件的功能方塊圖200。傳輸器204可包括傳輸電路系統206，其可包括振盪器222、驅動器電路224，以及濾波器和匹配電路226。振盪器222可被配置成以可回應於頻率控制信號223來調整的期望頻率（諸如468.75 KHz、6.78 MHz或13.56 MHz）產生信號。振盪器信號可被提供給驅動器電路224，驅動器電路224被配置成以例如傳輸天線214的諧振頻率來驅動傳輸天線214。驅動器電路224可以是被配置成從振盪器222接收方波並輸出正弦波的開關放大器。例如，驅動器電路224可以是E類放大器。亦可包括濾波器和匹配電路226以濾除諧波或其他不想要的頻率，並且將傳輸器204的阻抗匹配至傳輸天線214。作為驅動傳輸天線214的結果，傳輸器204可以按足夠為電子設備充電或供電的位準無線地輸出功率。作為一個實例，所提供的功率可以是例如300毫瓦到5瓦或者5瓦到40瓦的數量級，以便為具有不同功率需求的不同設備供電或充電。亦可提供更高或更低的功率位準。

接收器208可包括接收電路系統210，其可包括匹配電路232以及整流器和開關電路234，以便從AC功率輸入產生DC功率輸出來為如圖2所示的電池236充電或為耦合至接收器108的設備（未圖示）供電。可包括匹配電路232以將接收電路系統210的阻抗匹配至接收天線218。接收器208和傳輸器204可以另外地在分開的通訊通道219（例如，藍芽、zigbee、蜂巢等）上通訊。接收器208和傳輸器204可替換地使用無線場205的特性經由帶內信號傳遞來通訊。

接收器208最初可具有可選擇性地禁用的相關聯負載（例如，電池236），並且可被配置成決定由傳輸器204傳輸並由接收器208接收的功率量是否適於為電池236充電。此外，接收器208可被配置成在決定功率量合適之後啟用負載（例如，電池236）。

圖3是根據本發明的示例性實施例的圖2中包括傳輸或接收天線352的傳輸電路系統206或接收電路系統210的一部分的示意圖。如圖3所圖示的，示例性實施例（包括下文描述的彼等）中所使用的傳輸或接收電路系統350可包括天線352。天線352亦可被稱為或配置為「環形」天線352。天線352在本文亦可被稱為或配置為「磁性」天線或電感線圈。術語「天線」一般代表可以無線地輸出或接收能量以耦合到另一「天線」的元件。天線亦可被稱為配置成無線地輸出或接收功率的類型的線圈。如本文所使用的，天線352是被配置成無線地輸出及/或接收功率的類型的「功率傳輸元件」的實例。天線352可被配置成包括氣磁心或實體磁心，諸如鐵氧體磁心（未圖示）。

天線352可形成配置成以諧振頻率諧振的諧振電路的一部分。環形或磁性天線352的諧振頻率基於電感和電容。電感可以簡單地是由天線352建立的電感，而電容可被添加以建立期望諧振頻率處的諧振結構（例如，電容器可串聯或並聯地電連接至天線352）。作為非限定性實例，電容器354和電容器356可被添加到傳輸或接收電路系統350以便建立以期望操作頻率諧振的諧振電路。對於直徑較大的天線，維持諧振所需的電容大小可隨著環直徑或環電感增大而減小。隨著天線直徑增大，近場的高效能量傳輸區域可以增大。使用其他元件來形成的其他諧振電路亦是可能的。作為另一非限定性實例，電容器（未圖示）可並聯地放置在天線352的兩個端子之間。對於傳輸天線，具有基本上與天線352的諧振頻率相對應的頻率的信號358可以是天線352的輸入。對於接收天線，信號358可以是可被整流並用來為負載供電或充電的輸出。

圖4是根據本發明的示例性實施例的可以在圖1的無線功率傳輸系統中使用的傳輸器404的功能方塊圖。傳輸器404可包括傳輸電路系統406和傳輸天線414。傳輸天線414可以是如圖3所示的天線352。傳輸天線414可被配置為如上文參照圖2所描述的傳輸天線214。在一些實現中，傳輸天線414可以是線圈（例如，電感線圈）。在一些實現中，傳輸天線41可與較大結構（諸如平板、桌子、墊子、燈或其他固定配置）相關聯。傳輸電路系統406可經由提供振盪信號來向傳輸天線414提供功率，從而在傳輸天線414周圍產生能量（例如，磁通量）。傳輸器404可以在任何合適的頻率上操作。作為實例，傳輸器404可以在6.78 MHz ISM頻帶上操作。

傳輸電路系統406可包括：用於將傳輸電路系統406的阻抗（例如，50歐姆）匹配到傳輸天線414的固定阻抗匹配電路409，以及被配置成將諧波輻射減少至防止對耦合到接收器108（圖1）的設備的干擾和自擾亂的位準的低通濾波器（LPF）408。其他示例性實施例可包括不同的濾波器拓撲結構（包括但不限於衰減特定頻率同時使其他頻率通過的陷波濾波器），並且可包括可基於可量測傳輸度量（諸如到傳輸天線414的輸出功率或由傳輸器驅動器電路424汲取的DC電流）而變化的自我調整阻抗匹配。傳輸電路系統406進一步包括被配置成驅動如由振盪器423決定的信號的驅動器電路424。傳輸電路系統406可由離散設備或電路組成，或替換地可由整合組裝件組成。

傳輸電路系統406可進一步包括控制器415，該控制器用於針對特定接收器在傳輸階段（或工作循環）期間選擇性地啟用振盪器423、用於調整振盪器423的頻率或相位，以及用於調整輸出功率位準以便實現用於經由其附連的接收器來與鄰設備互動的通訊協定。注意，控制器415在本文亦可被稱為處理器。控制器415可耦合至記憶體470。傳輸路徑中的振盪器相位和相關電路系統的調整可允許減少帶外輻射，尤其是在從一個頻率轉變至另一頻率時。

傳輸電路系統406可進一步包括用於偵測在由傳輸天線414產生的近場附近是否存在活躍接收器的負載感測電路416。作為實例，負載感測電路416監視流向傳輸器驅動器電路424的電流，該電流可受到在由傳輸天線414產生的場附近是否存在活躍接收器的影響，如將在下文中進一步描述的。對傳輸器驅動器電路424上的負載變化的偵測由控制器415監視，以用於決定是否啟用振盪器423來傳輸能量並與活躍接收器通訊。如下文更全面地描述的，在傳輸器驅動器電路424處量測的電流可被用於決定無效設備是否位於傳輸器404的無線功率傳輸區域內。

傳輸天線414可以用Litz線纜來實現或者被實現為具有為了將阻抗損失保持為低而選擇的厚度、寬度和金屬類型的天線條帶。

傳輸器404可收集並追蹤關於可以與傳輸器404相關聯的接收器設備的行蹤和狀態的資訊。因此，傳輸電路系統406可包括連接到控制器415（在本文亦被稱為處理器）的存在性偵測器480、封閉偵測器460或其組合。控制器415可回應於來自存在性偵測器480和封閉偵測器460的存在性信號來調整由傳輸器驅動器電路424遞送的功率量。傳輸器404可經由數個電源（諸如舉例而言，用於轉換建築物內存在的AC功率的AC-DC轉換器（未圖示）、用於將DC電源轉換成適於傳輸器404的電壓的DC-DC轉換器（未圖示））接收功率，或者直接從DC電源（未圖示）接收功率。

作為非限定性實例，存在性偵測器480可以是用於感測被插入傳輸器404的覆蓋區域內的待充電設備的初始存在的運動偵測器。在偵測之後，傳輸器404可被打開，並且該設備所接收到的RF功率可用於以預定方式切換接收設備上的開關，此舉進而導致傳輸器404的驅動點阻抗變化。

作為另一非限定性實例，存在性偵測器480可以是能夠例如經由紅外偵測、運動偵測或其他合適的手段來偵測人的偵測器。在一些示例性實施例中，可能存在限制傳輸天線414在特定頻率上可以傳輸的功率量的規定。在某些情況下，該等規定意在保護人免遭電磁輻射。然而，可能存在其中傳輸天線414被放置在未被人佔據或者不會頻繁地被人佔據的區域（諸如舉例而言車庫、車間、商店等）內的環境。若該等環境中沒有人，則可准許將傳輸天線414的功率輸出增加至高於普通功率限制規定。換言之，控制器415可回應於有人存在而將傳輸天線414的功率輸出調整至規定位準或更低位準，並且當人在離傳輸天線414的無線充電場的規定距離之外時將傳輸天線414的功率輸出調整至高於規定位準的位準。

作為非限定性實例，封閉偵測器460（在本文亦可被稱為封閉隔室偵測器或封閉空間偵測器）可以是用於決定外殼處於封閉還是打開狀態的設備，諸如感測開關。當傳輸器在處於封閉狀態的外殼中時，可增加傳輸器的功率位準。

在示例性實施例中，可使用一種方法，使得傳輸器404不會無期限地保持打開。在此種情況下，傳輸器404可被程式設計為在使用者決定的時間量之後關閉。該特徵防止傳輸器404（尤其是傳輸器驅動器電路424）在其周界內的無線設備充滿電後長時間執行。該事件可能是由於該電路無法偵測到發自中繼器或接收天線218的指示設備已充滿電的信號。為了防止傳輸器404在另一設備被放置在其周界內的情況下自動關閉，傳輸器404自動關閉特徵可以僅在其周界內未偵測到運動達設定時段後才被啟用。使用者能夠決定無活動時間區間，並在需要時改變該時間區間。作為非限定性實例，該時間區間可以長於在假定特定類型的無線設備最初被完全放電的情況下為該設備充滿電所需的時間。

圖5是根據本發明的示例性實施例的可以在圖1的無線功率傳輸系統中使用的接收器508的功能方塊圖。接收器508包括接收電路系統510，該接收電路系統510可包括接收天線518。接收器508亦耦合到設備550以便向設備550提供接收到的功率。應注意，接收器508被示為在設備550外部，但可被整合到設備550中。能量可被無線地傳播到接收天線518並且隨後經由接收電路系統510的其餘部分耦合到設備550。作為實例，充電設備可包括諸如以下設備：行動電話、可攜式音樂播放機、膝上型電腦、平板電腦、電腦周邊設備、通訊設備（例如，藍芽設備）、數位相機、助聽器（和其他醫療設備）、可穿戴設備等。

接收天線518可被調諧以便以與傳輸天線414（圖4）相同的頻率或者在指定頻率範圍內諧振。接收天線518可以與傳輸天線414有類似的尺寸或者可基於相關聯的設備550的尺寸來不同地調整大小。作為實例，設備550可以是具有比傳輸天線414的直徑或長度更小的直徑或長度尺寸的可攜式電子設備。在此實例中，接收天線518可被實現為多匝線圈以降低調諧電容器（未圖示）的電容值並增加接收線圈的阻抗。作為實例，接收天線518可被放置在設備550的實質周界的周圍以最大化天線直徑並減少接收天線518的環匝（亦即，繞組）的數量以及繞組間電容。

接收電路系統510可以向接收天線518提供阻抗匹配。接收電路系統510包括用於將接收到的RF能量源轉換成供設備550使用的充電功率的功率轉換電路系統506。功率轉換電路系統506包括RF至DC轉換器520並且亦可包括DC至DC轉換器522。RF至DC轉換器520將在接收天線518處接收到的RF能量信號整流成具有輸出電壓的非交流功率。DC至DC轉換器522（或其他功率調節器）將經整流的RF能量信號轉換成與設備550相容的具有輸出電壓和輸出電流的能量電位（例如，電壓）。構想了各種RF至DC轉換器，包括部分及完全整流器、調節器、橋接器、倍頻器以及線性和開關轉換器。

接收電路系統510亦包括RX匹配和開關電路系統512，其用於將接收天線518連接到功率轉換電路系統506或者替換地用於斷開功率轉換電路系統506。將接收天線518從功率轉換電路系統506斷開不僅暫停設備550的充電，而且改變傳輸器404（圖2）所「看見」的「負載」。

當多個接收器508存在於傳輸器的近場中時，可能希望調整一或多個接收器的載入和卸載以使得其他接收器能夠更高效地耦合到傳輸器。接收器508亦可被遮蓋以免耦合到其他附近接收器或者減少附近傳輸器上的負載。接收器的此「卸載」在本文亦被稱為「遮蓋」。此外，由接收器508控制且由傳輸器404偵測的在卸載和載入之間的此切換可提供從接收器508到傳輸器404的通訊機制。另外，可將允許將訊息從接收器508發送到傳輸器404的協定與該切換相關聯。作為實例，切換速度可以在100微秒的數量級上。

在一示例性實施例中，傳輸器404與接收器508之間的通訊可經由單獨的「帶外」通訊通道/天線或者經由「帶內」通訊進行，該「帶內」通訊可經由對用於功率傳輸的場的調制進行。

接收電路系統510亦可包括信號傳遞偵測器和信標電路系統514，其用於標識可以與從傳輸器到接收器的資訊信號傳遞相對應的所收到的能量波動。此外，信號傳遞和信標電路系統514亦可用於偵測減少的RF信號能量（亦即，信標信號）的傳輸並且將減少的RF信號能量整流成標稱功率，以用於喚醒接收電路系統510內無功率或功率耗盡的電路以便將接收電路系統510配置成進行無線充電。

接收電路系統510進一步包括控制器516，其用於協調本文描述的接收器508的程序，包括本文描述的開關電路系統512的控制。注意，控制器516在本文亦可被稱為處理器。接收器508的遮蓋亦可以在出現其他事件之後進行，包括偵測到向設備550提供充電功率的外部有線充電源（例如，牆上/USB電源）。除了控制接收器的遮蓋之外，控制器516亦可監視信標電路系統514以決定信標狀態並提取自傳輸器404發送的訊息。控制器516亦可調整DC至DC轉換器522以改良效能。

圖6是可以在圖4的傳輸電路系統406中使用的傳輸電路系統600的一部分的示意圖。傳輸電路系統600可包括如上文圖4中所描述的驅動器電路624。如前述，驅動器電路624可以是開關放大器，該放大器被配置為接收方波和輸出提供給傳輸電路650的正弦波。在一些情形中，驅動器電路624可被稱為放大器電路。驅動器電路624被示為E類放大器，然而，根據本發明的實施例可以使用任何合適的驅動器電路624。驅動器電路624可由來自如圖4中所示的振盪器423的輸入信號602驅動。驅動器電路624亦可由驅動電壓V_D 提供驅動，該驅動電壓被配置為控制可經由傳輸電路650遞送的最大功率。為了消除或減少諧波，傳輸電路系統600可包括濾波電路626。濾波電路626可以是三極（電容器634、電感器632和電容器636）低通濾波電路626。

濾波電路626的信號輸出可被提供給包括天線614的傳輸電路650。傳輸電路650可包括具有電容620和電感的串聯諧振電路（例如，可能是由於天線的電感或電容或由於外加的電容元件），該串聯諧振電路可在驅動電路624提供的經過濾波的信號的頻率上諧振。傳輸電路650的負載可以被表示為可變電阻器622。負載可以是無線功率接收器508的一個功能，該功能被定位成從傳輸電路650處接收功率。

圖7是圖示位於無線充電表面702上的示例性接收器508的示意圖700。無線充電表面702可包括平板、桌子、墊子、燈，或其他結構，並且可包括圖4的傳輸器404中所描述的一些或全部元件。在圖7中所示的實施例中，接收器508在面積上小於無線充電表面702。在圖7中所示的實施例中，接收器508包括主接收天線518，並且與主接收天線518的大小相比較而言相對較大。如本文所使用的，術語「天線」可與術語「線圈」互換地使用，並且在用電容器來實現時可包括諧振結構且被稱為「諧振器」。如圖7中所示，接收器508包括相對於主接收天線518的大小而言可能較大的外殼或其他金屬結構704。在此類實例中，較大的金屬板導致較大的電抗偏移並且亦導致耦合的減小，由此在金屬結構704中感應的被稱為渦電流I_E 的通量在主接收天線518中產生與主接收天線518中的充電電流I_RX 相對的電流I_CE 。電流I_CE 指的是在主接收天線518中由渦電流I_E 感應的反渦電流。此情形可在接收器508位於無線充電表面702中心時導致從傳輸器404到接收器508的電磁耦合減小，因為金屬結構704覆蓋傳輸天線（圖7中未圖示）的最大區域並且由此在金屬結構704中產生最大渦電流I_E 並且因此在主接收天線518中產生與充電電流I_RX 相對的最大電流I_CE 。

在使用具有相對較小的主接收天線的較大金屬接收器時，具有均勻場的傳輸天線（未圖示）將呈現寬於預期範圍的電磁耦合。由於寬電壓範圍，此情形使得接收器和接收天線設計變得困難，及/或使得接收器不能在無線充電表面702上的許多位置處接受電荷或者可接受減少的電荷。結果，傳輸天線（未圖示）與主接收天線518之間的整體電磁耦合減小，從而導致接收器508處可用的電壓減小（此情形可導致電壓太低以至於不能使用）以及接收器508中的整流器之後的負載的有效源阻抗增大，由此可能減小可用功率。

圖8是圖示位於無線充電表面802上的示例性接收器508的示意圖800。無線充電表面802可包括平板、桌子、墊子、燈，或其他結構，並且可包括圖4的傳輸器404中所描述的一些或全部元件。在圖8中所示的實施例中，接收器508在面積上大於無線充電表面802並且懸伸出無線充電表面802。在圖8中所示的實施例中，接收器508包括主接收天線518，並且與主接收天線518的大小相比較而言相對較大。如本文所使用的，術語「天線」可與術語「線圈」互換地使用，並且在用電容器來實現時可包括諧振結構並且被稱為「諧振器」。如圖8中所示，接收器508包括相對於主接收天線518的大小而言可能較大的外殼或其他金屬結構804。

在此類實例中，較大的金屬板導致較大的電抗偏移並且亦導致耦合的增大，由此在金屬結構804中感應的被稱為渦電流I_E 的通量在接收天線518中產生加強接收天線中的充電電流I_RX 的電流I_CE 。此情形意味著在接收器508位於無線充電表面802中心時從傳輸器404到接收器508的電磁耦合增大。

當此種情形發生時，在金屬結構804中產生的渦電流I_E 在與圖7中所描述的方向相反的方向上，因為金屬結構804的邊緣延伸到「反向場」區域中（無線充電表面802的充電區域以外的區域，其中電磁場環繞無線充電表面802的傳輸天線（未圖示）並且呈現反極性）。此舉在接收天線518中感應加強由收到場產生的電流I_RX 的電流I_CE 。結果，傳輸天線（未圖示）與主接收天線518之間的整體電磁耦合增大。在一些實例中，接收電壓可增大超過接收器508能夠處置的限制。此情形可損壞接收器508及/或導致昂貴、較大且低效的設計。

圖9是圖示具有接收天線的接收器的示例性實施例的示意圖900。接收器508包括主接收天線518。接收器508亦包括示例性副接收天線902、904、906和908。副接收天線902、904、906和908亦可被稱為「線圈」並且在與電容元件耦合時可被配置成建立可被稱為「諧振器」的諧振電路。

在一示例性實施例中，副接收天線902、904、906和908可位於接收器508的周邊上。在一示例性實施例中，與主接收天線518相比，副接收天線902、904、906和908可以相對較小，只要副接收天線902、904、906和908在其中產生上文提及的渦電流的區域中相對接近於接收器508的邊緣。副接收天線902、904、906和908可經由直接耦合（亦被稱為「直接電耦合」）；或者經由磁耦合（亦可被稱為變壓器耦合，諸如電感耦合）來電或磁耦合至主接收天線518。儘管在圖9中圖示四個副接收天線902、904、906和908，但是可以實現更多或更少的副接收天線。

直接耦合

圖10是圖示具有接收天線的接收器的示例性實施例的示意圖1000。在圖10中所示的實施例中，具有金屬結構704的接收器508位於無線充電表面702上。無線充電表面702可包括平板、桌子、墊子、燈，或其他結構，並且可包括圖4的傳輸器404中所描述的一些或全部元件。在圖10中所示的實施例中，接收器508小於無線充電表面702並且主接收天線518小於金屬結構704。在圖10中所示的實例中，副接收天線1002經由導電耦合1005直接耦合至主接收天線518。導電耦合1005可以是導線或者其他導電元件，該等其他導電元件亦可以是與從其形成主接收天線518和副接收天線1002的材料相同的材料。為了使說明簡化起見，圖10中僅圖示一個副接收天線1002。多於一個副天線可在一般而言朝向金屬結構704的周邊的各種位置處耦合至主接收天線518。在一示例性實施例中，導電耦合1005可以是永久的有線連接；或者在其他情形中，可以經由一或多個開關來形成主接收天線518與副接收天線1002之間的連接以取決於主接收天線518中的電壓和電流是高於還是低於期望、基於上文提及的電流效應來選擇性地啟用或禁用主接收天線518與副接收天線1002之間的連接。例如，主接收天線518與副接收天線1002之間的開關連接可在不希望磁場補償時導致較低的電阻損耗。

在圖10中所示的實施例中，接收器508被放置在大於接收器508的無線充電表面702上。因此，渦電流I_E 在與主接收電流I_RX 相同的方向上，以使得電流I_CE 與主接收電流I_RX 相反（並且由此減小主接收電流I_RX ），並且從傳輸天線（未圖示）到主接收天線518的耦合（和電壓）減小。

為了補償減小主接收電流I_RX 的電流I_CE ，主接收天線518連接至一或多個副接收天線，圖10中圖示一示例性副接收天線1002。由於副接收天線1002暴露於與主接收天線518相同方向的場（電流I_RX ），因而副接收天線1002產生與電流I_RX 相同方向上的電流I_SEC ，以使得副接收天線1002以與主接收天線518相同的相位接收功率。此舉具有增大主接收天線518處的電壓的效果，從而部分地或完全地補償由渦電流I_E 和反渦電流I_CE 導致的電磁耦合的減小。附加效果為：副接收天線1002將趨於部分地遮罩金屬結構704以及減小渦電流。儘管圖10中圖示單個副接收天線1002，但是通常將實現至少兩個副接收天線。

圖11是圖示具有接收天線的接收器的示例性實施例的示意圖1100。在圖11中所示的實施例中，具有金屬結構804的接收器508位於無線充電表面802上。無線充電表面802可包括平板、桌子、墊子、燈，或其他結構，並且可包括圖4的傳輸器404中所描述的一些或全部元件。在圖11中所示的實施例中，接收器508大於無線充電表面802並且主接收天線518小於金屬結構804。在圖11中所示的實例中，副接收天線1102經由導電耦合1105直接耦合至主接收天線518。導電耦合1105可以是導線或者其他導電元件，該等其他導電元件亦可以是與從其形成主接收天線518和副接收天線1102的材料相同的材料。為了使說明簡化起見，圖11中僅圖示一個副接收天線1102。多於一個副天線可在一般而言朝向金屬結構804的周邊的各種位置處耦合至主接收天線518。在一示例性實施例中，導電耦合1105可以是永久的有線連接；或者在其他情形中，可以經由一或多個開關、取決於主接收天線518中的電壓和電流是高於還是低於期望、基於上文提及的電流效應來形成主接收天線518與副接收天線1102之間的連接。例如，主接收天線518與副接收天線1102之間的開關連接可在不需要磁場補償時導致較低的電阻損耗。

在圖11中所示的實施例中，接收器508被放置在小於接收器508的無線充電表面802上。因此，渦電流I_E 在與主接收電流I_RX 的方向相反的方向上，以使得在此示例性實施例中，電流I_E 加強（並且由此增大）主接收電流I_RX ，並且從傳輸天線（未圖示）到主接收天線518的耦合（和電壓）增大。

為了補償增大主接收電流I_RX 的電流I_CE ，主接收天線518連接至一或多個副接收天線，圖11中圖示一示例性副接收天線1102。副接收天線1102暴露於與主接收天線518反相的磁場，因為副接收天線1102顯著接近金屬結構804的周邊，並且出現關於圖10中圖示的實施例相反的場條件。因此，在圖11中所示的實施例中，在副接收天線1102中感應的電流I_SEC 減小主接收天線518的電位，由此減小主接收天線518中的總電壓。儘管圖11中圖示單個副接收天線1102，但是通常將實現至少兩個副接收天線。

關於圖10和圖11中所示的實施例，只要副接收天線大致位於其中在金屬結構704/804中感應渦電流的位置，就自動地發生場抵消並且不需要將副接收天線切換成與主接收天線518處於連接或者與主接收天線518斷開連接。在替換實施例中，經由例如基於耦合位準、耦合效率、傳輸器及/或接收器的類型或大小，或其他因素來將副接收天線切換成與主接收天線處於連接或者與主接收天線斷開連接的方式獲得對接收器電壓的較大控制是可能的。

電感耦合

圖12是圖示具有接收天線的接收器的示例性實施例的示意圖1200。在圖12中所示的實施例中，具有金屬結構704的接收器508位於無線充電表面702上。無線充電表面702可包括平板、桌子、墊子、燈，或其他結構，並且可包括圖4的傳輸器404中所描述的一些或全部元件。在圖12中所示的實施例中，接收器508小於無線充電表面702並且主接收天線518顯著小於金屬結構704。在圖12中所示的實例中，副接收天線1202經由電感耦合1210（諸如變壓器耦合）耦合至主接收天線518。下文將詳細地描述電感耦合1210。為了使說明簡化起見，圖12中僅圖示一個副接收天線1202。多於一個副接收天線可耦合至主接收天線518。

在一示例性實施例中，副接收天線1202被用於經由類變壓器結構來將產生為渦電流I_E 的通量的一部分耦合回到主接收天線518。此情形類似於圖10中所示的實施例，但是使用電感耦合1210來消除副接收天線1202與主接收天線518之間（具有隨之發生的電阻損耗）的直接連接。

在圖12中所示的實施例中，副接收天線1202在特定位置處（例如在圖12中被示為在區域1215中）耦合至主接收天線518。在圖12中所示的實施例中，由於渦電流I_E ，相對較大的無線充電表面702和相對較小的主接收天線518導致耦合的損失，從而使電流I_CE 與主接收電流I_RX 相反。副接收天線1202在副接收天線1202中感應加強主接收天線518中的電流I_RX 的電流I_SEC 。電感耦合1210包括第一變壓器部分和第二變壓器部分，其中術語「部分」被用於區分術語「主」和「副」，「主」和「副」被用於代表在主接收天線518與副接收天線（諸如副接收天線1202）之間建立的電感耦合。副接收天線1202以副接收天線1202（以及電感耦合1210的第二變壓器部分（未圖示））中的電流I_SEC 加強主接收天線518（以及電感耦合1210的第一變壓器部分）中的電流I_RX 的方式經由電感耦合1210耦合至主接收天線518。因此，原本將由電流I_CE 引起的低電壓和低耦合狀況被改良。儘管未圖示，但是相同的原理適用於其中接收器508大於無線充電表面702並且主接收天線518小於金屬結構704（諸如圖11中所示）的情況。

區域1215指示其中可實現不同類型的電感耦合的區劃或區域。在物理術語中，電感耦合1210的第一變壓器部分（未圖示）和第二變壓器部分（未圖示）的繞組應當在相反方向上捲繞。此情形被圖示為圖12中圖示的交叉1217。交叉1217圖示了因為變壓器將使電流信號的相位反相，所以為了使電流I_SEC 加強電流I_RX ，經由交叉1217的第二反相確保了I_SEC 和I_RX 的相位保持相同。

圖13是圖示作為圖10和圖11中所示的直接耦合的結果被建模為變壓器結構的耦合機制的示意圖1300。在圖13的左手側圖示主傳輸天線414，由變壓器結構1301圖示渦電流I_E ，主接收天線518被示為具有第一變壓器部分1304和第二變壓器部分1305，並且由變壓器結構1302表示副接收天線。獲得期望的耦合通常包括調整或控制至少兩個耦合機制。第一耦合機制是主傳輸天線414與主接收天線518之間的耦合。此耦合機制在圖13中被示為耦合1303。第二耦合機制是主傳輸天線414與在金屬結構中感應並且由變壓器結構1301表示的渦電流I_E 之間的耦合，以及由變壓器結構1301表示的渦電流I_E 與主接收天線518之間的耦合。此耦合機制在圖13中被共同示為耦合1311。第三耦合機制是主接收天線518與在圖13中被示為下部變壓器結構的副接收天線1302之間的耦合。此耦合機制在圖13中被示為耦合1313。取決於傳輸和接收天線的相對大小，耦合機制1311趨於增大或減小耦合機制1303的耦合。希望選擇變壓器耦合常數（K），以使得耦合機制1311（例如，主傳輸天線414與渦電流I_E 之間的耦合，以及渦電流I_E 與在圖13中被示為上部變壓器結構的主接收天線518之間的耦合）的影響被耦合機制1313（例如，主接收天線518與在圖13中被示為下部變壓器結構的副接收天線1302之間的耦合）的影響抵消。變壓器結構上的極性指示符（圓點）表示耦合方向。由於每個變壓（亦即，每個變壓器耦合）導致相位反轉，因而應當考慮變壓器極性。在圖10和圖11中所示的直接耦合實施例中，所有極性是「標準的」，其中圓點位於第一變壓器部分和第二變壓器部分兩者的頂部。圖13表示圖7中所示的實施例，其中接收器小於傳輸器。為了表示圖8中所示的實施例，其中接收器大於傳輸器，將顛倒變壓器結構1301（I_E ）和表示副接收天線1302變壓器的變壓器的左側上的極性標記。

圖14是圖示作為圖12中所示的電感耦合的結果被建模為變壓器結構的耦合機制的示意圖1400。在圖14的左手側圖示主傳輸天線414，由變壓器結構1401圖示渦電流I_E ，主接收天線518被示為具有第一變壓器部分1404和第二變壓器部分1405，並且由變壓器結構1402表示副接收天線。獲得期望的耦合通常包括調整或控制至少兩個耦合機制。第一耦合機制是主傳輸天線414與主接收天線518之間的耦合。此耦合機制在圖14中被示為耦合1403。第二耦合機制是主傳輸天線414與在金屬結構中感應並且由變壓器結構1401表示的渦電流I_E 之間的耦合，以及由變壓器結構1401表示的渦電流I_E 與主接收天線518之間的耦合。此耦合機制在圖14中被共同示為耦合1411。第三耦合機制是主接收天線518與在圖14中被示為下部變壓器結構的副接收天線1402之間的耦合。此耦合機制在圖14中被示為耦合1413。在圖14中所示的示例性實施例中，主接收天線518與副接收天線1402之間的耦合是電感耦合。因此，副接收天線1402被圖示為具有第一變壓器部分1421和第二變壓器部分1423的變壓器，並且主接收天線518被示為具有附加的變壓器部分1425。取決於傳輸和接收天線的相對大小，耦合機制1411趨於增大或減小耦合機制1403的耦合。希望選擇變壓器耦合常數（K），以使得耦合機制1411（例如，主傳輸天線414與渦電流I_E 之間的耦合，以及渦電流I_E 與在圖14中被示為上部變壓器結構的主接收天線518之間的耦合）的影響被耦合機制1413（例如，主接收天線518與在圖14中被示為底部變壓器結構的副接收天線1402之間的耦合）的影響抵消。

變壓器結構上的極性指示符（圓點）表示耦合方向。由於每個變壓（亦即，每個變壓器耦合）導致相位反轉，因而應當考慮變壓器極性。在圖12中所示的電感耦合實施例中，由於相位反轉被用於抵消來自渦電流耦合1411的貢獻，因而副接收天線1402與主接收天線518之間的耦合1413的第一變壓器部分或第二變壓器部分中的一者的極性被反轉（右手附加變壓器部分1425上的圓點在底部）。在物理術語中，此舉意味著與耦合1411和1413相關聯的每個變壓器的第一變壓器部分和第二變壓器部分的繞組應當在相反方向上捲繞。此情形被圖示為圖12中圖示的交叉1217。變壓器耦合的極性在傳輸器和接收器的相對大小改變時改變。在其中接收器小於傳輸器的實施例中，如圖14中所示的，標示代表副接收天線1402的變壓器和代表渦電流I_E 的變壓器的左側上的變壓器極性的圓點應當在頂部。在其中接收器大於傳輸器的實施例中，標示代表副接收天線1402的變壓器和代表渦電流I_E 的變壓器的左側上的變壓器極性的圓點應當在底部。

圖15是圖示主接收天線518與副接收天線1502之間的電感耦合的示例性實施例的示意圖1500。存在調整主接收天線518與副接收天線1502之間的耦合的各種方式。在圖15中所示的示例性實施例中，區域1215包括經由電感耦合1510來耦合的主接收天線518和副接收天線1502，該電感耦合1510在主接收天線518與副接收天線1502之間具有1匝（1T）相比於2匝（2T）的比值。然而，在替換實施例中，其他比值是可能的，並且主接收天線518可具有比副接收天線1502更多的匝數。

圖16是圖示主接收天線518與副接收天線1602之間的電感耦合的示例性實施例的示意圖1600。在圖16中所示的實施例中，主接收天線518上的匝數從圖15中所示的匝數增加。在圖16中所示的示例性實施例中，區域1215包括經由電感耦合1610來耦合的主接收天線1618和副接收天線1602，該電感耦合1610在主接收天線1618與副接收天線1602之間具有2匝（2T）相比於2匝（2T）的比值。一般而言，匝數越多，則耦合係數K越高。主匝數相比於副匝數的比值亦可被用於調整電感耦合1610兩側的相對阻抗以達成源與負載之間更好的匹配。

圖17是圖示主接收天線518與副接收天線1702之間的電感耦合的示例性實施例的示意圖1700。在圖17中所示的實施例中，高µ材料1720（例如，鐵氧體磁心）可被實現在電感耦合1710中並且被用於增大主接收天線518與副接收天線1702之間的電磁耦合。在圖17中所示的實施例中，區域1215包括經由電感耦合1710來耦合的主接收天線518和副接收天線1702，該電感耦合1710在主接收天線518與副接收天線1702之間具有1匝（1T）相比於1匝（1T）的比值。然而，高µ材料1720操作用於增大耦合係數K，而不增加導線長度並且由此不增加電阻。

圖18是圖示具有接收天線的接收器的替換示例性實施例的示例性實施例的示意圖1800。在圖18中所示的實施例中，具有金屬結構704的接收器508位於無線充電表面702上。無線充電表面702可包括平板、桌子、墊子、燈，或其他結構，並且可包括圖4的傳輸器404中所描述的一些或全部元件。在圖18中所示的實施例中，接收器508小於無線充電表面702並且主接收天線518顯著小於金屬結構704。在圖18中所示的實例中，副接收天線1802經由區域1815中的電感耦合1810耦合至主接收天線518。替換地，如上文所描述的，副接收天線1802可經由直接連接耦合至主接收天線518。

在一示例性實施例中，副接收天線1802顯著大於上文描述的副接收天線，並且在一示例性實施例中可被實現為單個副接收天線1802。在此實施例中，副接收天線1802充分大，以使得副接收天線1802基本上覆蓋金屬結構704上的在其中通常將感應渦電流I_E 的區域並且被用於擷取由渦電流I_E 產生的場。在副接收天線1802中產生的副電流I_SEC 在與渦電流I_E 相同的方向上出現，並且耦合至主接收天線518以增強主接收電流I_RX ，如上文所描述的。

圖19是圖示配置成減小渦電流的接收器的替換示例性實施例的示意圖1900。在圖19中所示的實施例中，具有金屬結構704的接收器508位於無線充電表面702上。無線充電表面702可包括平板、桌子、墊子、燈，或其他結構，並且可包括圖4的傳輸器404中所描述的一些或全部元件。在圖19中所示的實施例中，接收器508小於無線充電表面702並且主接收天線518小於金屬結構704。在圖19中所示的實施例中，磁性材料被用於減小金屬結構704中的渦電流。在一示例性實施例中，接收器508包括位於主接收天線518附近的磁性材料1932以及覆蓋金屬結構704的整個表面的磁性材料1935。在一示例性實施例中，磁性材料1932可具有(ur_zz =1)的各向異性性質。當傳輸磁場（未圖示）垂直於接收器508和金屬結構704入射時，接收器508和金屬結構704兩者上的渦電流I_E 在相同的方向上流動。然而，若在金屬結構704上較薄地覆蓋具有各向異性性質（ur_zz =-1）的磁性材料1935，則渦電流I_E 在相對於電流I_RX 相反的方向上流動，該電流I_RX 在與傳輸天線（未圖示）中的電流相同的方向上流動。存在覆蓋接收天線的正鐵氧體的懸伸，並且此懸伸可防止作為渦電流I_E 的相反方向的結果而發生接收電流I_RX 的減小。

圖20是圖示用於調整主接收天線的回應的方法的示例性實施例的流程圖2000。方法2000中的方塊可按所示次序或者非所示次序執行。

在方塊2002，在一示例性實施例中，在接收器中產生副電流I_SEC 。

在方塊2004，副電流I_SEC 被用於調整主接收電流I_RX 。副電流I_SEC 可在與主接收電流I_RX 相對的方向上產生或者在增強主接收電流I_RX 的方向上產生。

圖21是用於調整主接收天線的回應的裝置2100的功能方塊圖。

裝置2100包括用於在接收器中產生副電流I_SEC 的構件2102。在某些實施例中，用於在接收器中產生副電流I_SEC 的構件2102可被配置成執行在方法2000（圖20）的操作方塊2002中描述的一或多個功能。在一示例性實施例中，用於在接收器中產生副電流I_SEC 的構件2002可包括在圖9到圖19中的任一者中圖示的結構。

裝置2100進一步包括用於使用副電流I_SEC 來調整主接收電流I_RX 的構件2104。副電流I_SEC 可在與主接收電流I_RX 相對的方向上產生或者在增強主接收電流I_RX 的方向上產生。在某些實施例中，用於使用副電流I_SEC 來調整主接收電流I_RX 的構件2104可被配置成執行在方法2000（圖20）的操作方塊2004中描述的一或多個功能。在一示例性實施例中，用於使用副電流I_SEC 來調整主接收電流I_RX 的構件2004可包括在圖9到圖19中的任一者中圖示的結構。

上文描述的方法的各種操作可由能夠執行該等操作的任何合適的構件來執行，諸如各種硬體及/或軟體元件、電路，及/或模組。一般而言，在附圖中所圖示的任何操作可由能夠執行該等操作的相對應的功能性構件來執行。

鑒於上文揭示內容，程式設計領域的一般技術者能夠例如基於本說明書中的流程圖和相關聯的描述來編寫電腦代碼或標識合適的硬體及/或電路來實現所揭示的發明而沒有困難。因此，並不認為對特定程式碼指令集或詳細硬體設備的揭示是充分理解如何作出並使用本發明所必需的。所要求保護的電腦實現的程序的創新功能性在上文描述中結合可圖示各種程序流程的附圖更為詳細地進行了解釋。

在一或多個示例性態樣，所描述的功能可在硬體、軟體、韌體或其任何組合中實現。若在軟體中實現，則各功能可以作為一或多數指令或代碼儲存在電腦可讀取媒體上或藉其進行傳輸。電腦可讀取媒體包括電腦儲存媒體和通訊媒體兩者，該等媒體包括促進電腦程式從一地向另一地轉移的任何媒體。儲存媒體可以是能被電腦存取的任何可用媒體。作為實例而非限定，此類電腦可讀取媒體可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存、磁碟儲存或其他磁儲存設備，或者可用來攜帶或者儲存指令或資料結構形式的期望程式碼且可由電腦存取的任何其他媒體。

任何連接亦被正當地稱為電腦可讀取媒體。例如，若軟體是使用同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、數位用戶線（「DSL」），或諸如紅外、無線電，以及微波之類的無線技術從web網站、伺服器，或其他遠端源傳輸而來，則該同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、DSL，或諸如紅外、無線電，以及微波之類的無線技術就被包括在媒體的定義之中。

如本文中所使用的磁碟（disk）和光碟（disc）包括壓縮光碟（「CD」）、鐳射光碟、光碟、數位多功能光碟（「DVD」）、軟碟和藍光光碟，其中磁碟（disk）往往以磁的方式再現資料而光碟（disc）用鐳射以光學方式再現資料。上述的組合應當亦被包括在電腦可讀取媒體的範疇內。

儘管已詳細說明和描述了精選的態樣，但是將可理解，可在其中作出各種替換和變更而不會脫離本發明如所附請求項所定義的精神和範疇。

100‧‧‧無線功率傳輸系統
102‧‧‧輸入功率
104‧‧‧傳輸器
105‧‧‧場/時變磁場
108‧‧‧接收器
110‧‧‧輸出功率
112‧‧‧距離
114‧‧‧傳輸天線
118‧‧‧接收天線
200‧‧‧功能方塊圖
204‧‧‧傳輸器
205‧‧‧無線場
206‧‧‧傳輸電路系統
208‧‧‧接收器
210‧‧‧接收電路系統
214‧‧‧傳輸天線
218‧‧‧接收天線
219‧‧‧通訊通道
222‧‧‧振盪器
223‧‧‧頻率控制信號
224‧‧‧驅動器電路
226‧‧‧濾波器和匹配電路
232‧‧‧匹配電路
234‧‧‧整流器和開關電路
236‧‧‧電池
350‧‧‧傳輸或接收電路系統
352‧‧‧天線
354‧‧‧電容器
356‧‧‧電容器
358‧‧‧信號
404‧‧‧傳輸器
406‧‧‧傳輸電路系統
408‧‧‧低通濾波器（LPF）
409‧‧‧固定阻抗匹配電路
414‧‧‧傳輸天線
415‧‧‧控制器
416‧‧‧負載感測電路
423‧‧‧振盪器
424‧‧‧傳輸器驅動器電路
460‧‧‧封閉偵測器
470‧‧‧記憶體
480‧‧‧存在性偵測器
506‧‧‧功率轉換電路系統
508‧‧‧接收器
510‧‧‧接收電路系統
512‧‧‧開關電路系統
514‧‧‧信號傳遞和信標電路系統
516‧‧‧控制器
518‧‧‧主接收天線
520‧‧‧RF至DC轉換器
522‧‧‧DC至DC轉換器
550‧‧‧設備
600‧‧‧傳輸電路系統
602‧‧‧輸入信號
614‧‧‧天線
620‧‧‧電容
622‧‧‧可變電阻器
624‧‧‧驅動器電路
626‧‧‧濾波電路
632‧‧‧電感器
634‧‧‧電容器
636‧‧‧電容器
650‧‧‧傳輸電路
700‧‧‧示意圖
702‧‧‧無線充電表面
704‧‧‧金屬結構
800‧‧‧示意圖
802‧‧‧無線充電表面
804‧‧‧金屬結構
900‧‧‧示意圖
902‧‧‧副接收天線
904‧‧‧副接收天線
906‧‧‧副接收天線
908‧‧‧副接收天線
1000‧‧‧示意圖
1002‧‧‧副接收天線
1005‧‧‧導電耦合
1100‧‧‧示意圖
1102‧‧‧副接收天線
1105‧‧‧導電耦合
1200‧‧‧示意圖
1202‧‧‧副接收天線
1210‧‧‧電感耦合
1215‧‧‧區域
1217‧‧‧交叉
1300‧‧‧示意圖
1301‧‧‧變壓器結構
1302‧‧‧變壓器結構
1303‧‧‧耦合
1304‧‧‧第一變壓器部分
1305‧‧‧第二變壓器部分
1311‧‧‧耦合
1313‧‧‧耦合
1400‧‧‧示意圖
1401‧‧‧變壓器結構
1402‧‧‧變壓器結構
1403‧‧‧耦合
1404‧‧‧第一變壓器部分
1405‧‧‧第二變壓器部分
1411‧‧‧耦合
1413‧‧‧耦合
1421‧‧‧第一變壓器部分
1423‧‧‧第二變壓器部分
1425‧‧‧附加的變壓器部分
1500‧‧‧示意圖
1502‧‧‧副接收天線
1510‧‧‧電感耦合
1600‧‧‧示意圖
1602‧‧‧副接收天線
1610‧‧‧電感耦合
1618‧‧‧主接收天線
1700‧‧‧示意圖
1702‧‧‧副接收天線
1710‧‧‧電感耦合
1720‧‧‧高µ材料
1800‧‧‧示意圖
1802‧‧‧副接收天線
1810‧‧‧電感耦合
1815‧‧‧區域
1900‧‧‧示意圖
1932‧‧‧磁性材料
1935‧‧‧磁性材料
2000‧‧‧流程圖/方法
2002‧‧‧方塊
2004‧‧‧方塊
2100‧‧‧裝置
2102‧‧‧構件
2104‧‧‧構件

在附圖中，除非另行指出，否則相似的元件符號貫穿各視圖指示相似的部分。對於帶有字母字元標號的元件符號（諸如，「102a」或「102b」），該等字母字元標號可區分同一附圖中存在的兩個相似部件或元素。在意圖使一元件符號涵蓋所有附圖中具有相同元件符號的所有部件時，可略去元件符號的字母字元標號。

圖1是根據本發明的示例性實施例的示例性無線功率傳輸系統的功能方塊圖。

圖2是根據本發明的各示例性實施例的可以在圖1的無線功率傳輸系統中使用的示例性元件的功能方塊圖。

圖3是根據本發明的示例性實施例的圖2中包括傳輸或接收天線的傳輸電路系統或接收電路系統的一部分的示意圖。

圖4是根據本發明的示例性實施例的可以在圖1的無線功率傳輸系統中使用的傳輸器的功能方塊圖。

圖5是根據本發明的示例性實施例的可以在圖1的無線功率傳輸系統中使用的接收器的功能方塊圖。

圖6是可以在圖4的傳輸電路系統中使用的傳輸電路系統的一部分的示意圖。

圖7是圖示位於無線充電表面上的示例性接收器的示意圖。

圖8是圖示位於無線充電表面上的示例性接收器的示意圖。

圖9是圖示具有接收天線的接收器的示例性實施例的示意圖。

圖10是圖示具有接收天線的接收器的示例性實施例的示意圖。

圖11是圖示具有接收天線的接收器的示例性實施例的示意圖。

圖12是圖示具有接收天線的接收器的示例性實施例的示意圖。

圖13是圖示作為圖10和圖11中所示的直接耦合的結果被建模為變壓器結構的耦合機制的示意圖。

圖14是圖示作為圖12中所示的變壓器耦合的結果被建模為變壓器結構的耦合機制的示意圖。

圖15是圖示主接收天線與副接收天線之間的電感耦合的示例性實施例的示意圖。

圖16是圖示主接收天線與副接收天線之間的電感耦合的示例性實施例的示意圖。

圖17是圖示主接收天線與副接收天線之間的電感耦合的示例性實施例的示意圖。

圖18是圖示具有接收天線的接收器的替換示例性實施例的示例性實施例的示意圖。

圖19是圖示配置成減小渦電流的接收器的替換示例性實施例的示意圖。

圖20是圖示用於調整主接收天線的回應的方法的示例性實施例的流程圖。

圖21是用於調整主接收天線的回應的裝置的功能方塊圖。

各附圖中圖示的各種特徵可能並非按比例繪製。相應地，出於清晰起見，各個特徵的尺寸可能被任意放大或縮小。另外，一些附圖可能並不圖示給定系統、方法或設備的所有元件。最後，類似元件符號可被用於貫穿說明書和附圖標示類似特徵。

國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無

國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

(請換頁單獨記載) 無

508‧‧‧接收器

518‧‧‧主接收天線

702‧‧‧無線充電表面

704‧‧‧金屬結構

1000‧‧‧示意圖

1002‧‧‧副接收天線

1005‧‧‧導電耦合

Claims

一種無線功率接收器，包括：一第一接收線圈，其被配置成回應於由一傳輸線圈產生的一第一外部磁場而產生電流；及一第二接收線圈，其被配置成回應於一第二磁場而產生電流，該第二磁場是回應於該第一外部磁場由該無線功率接收器的一金屬部分中感應的渦電流產生的。
如請求項1之無線功率接收器，其中該第二接收線圈調整該第一接收線圈中的一電流位準。
如請求項1之無線功率接收器，其中該第一接收線圈被放置成使得：當該第一外部產生的磁場的一相位在該第一接收線圈和該第二接收線圈兩者處相同時，該第一接收線圈中的電流的該方向與該第二接收線圈中的該電流的該方向相同，並且當該第一外部產生的磁場的該相位在該第一接收線圈處相比於該第二接收線圈而言基本上相反時，該第一接收線圈中的該電流的該方向與該第二接收線圈中的該電流的該方向相反。
如請求項1之無線功率接收器，其中該第二接收線圈中的該電流補償因由該等渦電流產生的該第二磁場而導致的該傳輸線圈與該無線功率接收器之間的耦合的一損失。
如請求項1之無線功率接收器，其中該第二接收線圈中的該電流補償因由該等渦電流產生的該第二磁場而導致的該傳輸線圈與該無線功率接收器之間的耦合的一增加。
如請求項1之無線功率接收器，其中該第一接收線圈與該第二接收線圈之間的一磁耦合更改該第一接收線圈與該傳輸線圈之間的一磁耦合。
如請求項1之無線功率接收器，其中：在該傳輸線圈與該第一接收線圈之間建立一第一磁耦合；在該傳輸線圈與該無線功率接收器的該金屬部分之間建立一第二磁耦合；在該第一接收線圈與該第二接收線圈之間建立一第三磁耦合；並且其中該第三磁耦合至少部分地抵消該第二磁耦合的一效果。
如請求項1之無線功率接收器，其中該第二接收線圈被放置在朝向該無線功率接收器的一外部的一區域中，其中該等渦電流被配置成在該無線功率接收器的在由該第一接收線圈定義的一區域的外部的一或多個金屬部分中產生。
如請求項1之無線功率接收器，其中該第二接收線圈經由一有線連接直接電連接至該第一接收線圈。
如請求項9之無線功率接收器，其中該第二接收線圈經由一開關電連接至該第一接收線圈，該開關回應於一控制器，該控制器被配置成基於該傳輸線圈與該無線功率接收器之間的一耦合來啟用和禁用該第二接收線圈。
如請求項1之無線功率接收器，其中該第二接收線圈被放置成與該第一接收線圈電感耦合。
如請求項11之無線功率接收器，其中電感耦合包括一變壓器耦合。
如請求項11之無線功率接收器，進一步包括從該第一接收線圈的一部分和該第二接收線圈的一部分形成的一變壓器。
如請求項12之無線功率接收器，其中該變壓器耦合包括該第一接收線圈的一第一匝數與該第二接收線圈的一第二匝數的一比值。
如請求項12之無線功率接收器，其中該變壓器耦合包括一第一匝數的該第一接收線圈與一第二匝數的該第二接收線圈之間的一高µ材料。
一種用於調整一無線功率接收器中的一磁耦合位準的方法，包括以下步驟：回應於由一傳輸線圈產生的一第一外部磁場而在一第一接收線圈中產生一第一電流；及回應於一第二磁場而在一第二接收線圈中產生一第二電流，該第二磁場是回應於該第一外部磁場由該無線功率接收器的一金屬部分中感應的渦電流產生的。
如請求項16之方法，其中當該第一外部產生的磁場的一相位與該第二產生的磁場的該相位相同時，該第一電流的該方向與該第二電流的該方向相同，並且當該第一外部產生的場的該相位與該第二產生的磁場的該相位基本上相反時，該第一電流的該方向與該第二電流的該方向相反。
如請求項16之方法，其中該第二電流補償因由該等渦電流產生的該第二磁場而導致的該傳輸線圈與該無線功率接收器之間的耦合的一損失。
如請求項16之方法，其中該第二電流補償因由該等渦電流產生的該第二磁場而導致的該傳輸線圈與該無線功率接收器之間的耦合的一增加。
如請求項16之方法，進一步包括以下步驟：更改該第一接收線圈與該傳輸線圈之間的一磁耦合。
如請求項16之方法，進一步包括以下步驟：在該傳輸線圈與該第一接收線圈之間建立一第一磁耦合；在該傳輸線圈與該無線功率接收器的該金屬部分之間建立一第二磁耦合；在該第一接收線圈與該第二接收線圈之間建立一第三磁耦合；並且其中該第三磁耦合至少部分地抵消該第二磁耦合的一效果。
如請求項16之方法，進一步包括以下步驟：將該第一接收線圈直接電耦合至該第二接收線圈。
如請求項22之方法，進一步包括以下步驟：基於該傳輸線圈與該無線功率接收器之間的一耦合來可開關地將該第二接收線圈耦合至該第一接收線圈。
如請求項16之方法，進一步包括以下步驟：將該第一接收線圈電感耦合至該第二接收線圈。
如請求項24之方法，其中將該第一接收線圈電感耦合至該第二接收線圈包括一變壓器耦合。
如請求項25之方法，其中該變壓器耦合包括該第一接收線圈的一第一匝數與該第二接收線圈的一第二匝數的一比值。
如請求項25之方法，其中該變壓器耦合包括一第一匝數的該第一接收線圈與一第二匝數的該第二接收線圈之間的一高µ材料。
一種用於調整一無線功率接收器中的一磁耦合位準的設備，包括：用於回應於由一傳輸線圈產生的一第一外部磁場而產生電流的第一構件；及用於回應於一第二磁場而產生電流的第二構件，該第二磁場是回應於該第一外部磁場由該無線功率接收器的一金屬部分中感應的渦電流產生的。
一種無線功率接收器裝置，包括：一第一接收線圈；一接收電路，其電耦合至該第一接收線圈並且配置成回應於接收和控制在存在一第一外部磁場的情況下在該第一接收線圈中產生的電流來為一負載供電或充電；及置於朝向該裝置的一外部的一區域中的一第二接收線圈，其中一或多個渦電流被配置成在該裝置的在由該第一接收線圈定義的一區域的外部的一或多個金屬部分中產生。
如請求項29之裝置，其中該一或多個渦電流在該第二接收線圈中產生一或多個副電流，該一或多個副電流被配置成更改該第一接收線圈中產生的該電流。
如請求項29之裝置，其中該第二接收線圈被放置成使得：當該第一外部磁場的一相位在該第一接收線圈和該第二接收線圈兩者處相同時，該第一接收線圈中的電流的該方向與該第二接收線圈中的該電流的該方向相同，並且當該第一外部磁場的該相位在該第一接收線圈處相比於該第二接收線圈而言基本上相反時，該第一接收線圈中的該電流的該方向與該第二接收線圈中的該電流的該方向相反。
如請求項29之裝置，其中該第二接收線圈中的該電流補償因由該等渦電流產生的一磁場而導致的一傳輸線圈與該無線功率接收器裝置之間的耦合的一損失。
如請求項29之裝置，其中該第二接收線圈中的該電流補償因由該等渦電流產生的一磁場而導致的一傳輸線圈與該無線功率接收器裝置之間的耦合的一增加。
如請求項29之裝置，其中該第一接收線圈與該第二接收線圈之間的一磁耦合更改該第一接收線圈與一傳輸線圈之間的一磁耦合。
如請求項29之裝置，其中：在一傳輸線圈與該第一接收線圈之間建立一第一磁耦合；在該傳輸線圈與該無線功率接收器裝置的該金屬部分之間建立一第二磁耦合；在該第一接收線圈與該第二接收線圈之間建立一第三磁耦合；並且其中該第三磁耦合至少部分地抵消該第二磁耦合的一效果。
如請求項29之裝置，其中該第二接收線圈經由一有線連接直接電連接至該第一接收線圈。
如請求項36之裝置，其中該第二接收線圈經由一開關電連接至該第一接收線圈，該開關回應於一控制器，該控制器被配置成基於一傳輸線圈與該無線功率接收器裝置之間的一耦合來啟用和禁用該第二接收線圈。
如請求項29之裝置，其中該第二線圈被放置成與該第一接收線圈電感耦合。
如請求項38之裝置，進一步包括從該第一接收線圈的一部分和該第二接收線圈的一部分形成的一變壓器。
如請求項39之裝置，其中該變壓器包括該第一接收線圈的一第一匝數與該第二接收線圈的一第二匝數的一比值。