CN112994753A

CN112994753A - 无线电力传送中的通信***

Info

Publication number: CN112994753A
Application number: CN202011486289.4A
Authority: CN
Inventors: 约翰·斯图尔特·沃利
Original assignee: Avago Technologies General IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2021-06-18
Also published as: DE102020133178A1

Abstract

本申请案涉及无线电力传送中的通信***。描述一种无线电力接收器，其包括接收器，其被配置成响应于通过来自无线电力发射器的电磁波接收到电力而产生电流；第一通信信道，其处于所述无线电力接收器和所述无线电力发射器之间；和第二通信信道，其处于所述无线电力接收器和所述无线电力发射器之间。所述第一通信信道和所述第二通信信道是不同的通信信道。进一步描述一种无线电力发射器，其被配置成与所述无线电力接收器、无线电力***以及包括所述无线电力接收器和所述无线电力发射器的无线电力装置协作。

Description

无线电力传送中的通信***

技术领域

本发明的描述大体上涉及无线电力传送***，且更具体地说，涉及无线电力传送***中的通信***。

背景技术

无线电力传送(WPT)使得能够通过气隙供应电力，而不需要承载电流的电线。WPT可在无需物理连接器或电线的情况下将电力从AC源提供到兼容装置。WPT可为多个装置再充电，例如便携式通信装置，包含移动电话、平板计算机和其它电子装置。无线电力传送***可包含被配置成通过气隙传送数据的通信***。

结合无线电力传送的数据通信通常会遇到相对较不佳的通信速度问题。

可能需要改进无线电力传送***中的数据通信。

发明内容

可以通过根据权利要求书独立项的标的物来满足这种需求。通过权利要求书附属项描述本发明的有利实施例。

根据本发明的第一方面，提供一种无线电力接收器，其包括(i)接收器，其被配置成响应于通过来自无线电力发射器的电磁波接收到电力而产生电流；(ii)第一通信信道，其处于所述无线电力接收器和所述无线电力发射器之间；和(iii)第二通信信道，其处于所述无线电力接收器和所述无线电力发射器之间。所述第一通信信道和所述第二通信信道是不同的通信信道。

所描述的无线电力接收器是基于如下构思：当不仅经由单个通信信道而且经由至少两个不同通信信道执行数据通信时，可改进无线电力传送(WPT)***内在无线电力发射器和无线电力接收器之间的数据通信。进而，每一信道可基于不同通信协议。这可允许取决于特定通信情境，组合不同通信协议的优点。此外，当具有针对每一数据通信使用不同通信协议的可能性时，可基于特定数据通信的给定约束条件和要求，选择允许具有高可靠性和/或高通信速度的数据通信的适当通信信道/协议。

所描述的电流产生是与来自无线电力发射器的电磁能的相应电磁电力到所描述的无线电力接收器的传送相关联。此传送的电力/能量可供无线电力接收器用于提供操作无线电力接收器的模块所必需的电力/能量，所述模块提供至少一个预给定功能性。从无线电力接收器的角度，WPT通常被称为“能量采集”。

根据本发明的实施例，第二通信信道是蓝牙低能耗信道。

由于蓝牙标准是广泛使用的通信协议，特定地用于消费者电子装置之间的数据通信，因此所描述的无线电力接收器可以有利方式用于广泛领域的可能WPT应用中。

根据本发明的另一实施例，第二通信信道是近场通信信道。

根据蓝牙，所谓的近场通信(NFC)标准广泛用于许多类型的无线数据通信。在此上下文中，射频识别(RFID)仅为一个普遍使用的类型的NFC。因此，根据本文中描述的技术的具有NFC功能的无线电力接收器也可以有利方式用于广泛领域的可能WPT应用中。

根据本发明的另一实施例，第二通信信道使用独立于用以从无线电力发射器接收电力的电感耦合的电感耦合。

电感耦合可在发射器侧和接收器侧两者，以相对较简单的电路***实现，所述电路***包括具有适当电感的天线或连接到所述天线。此电感可以简单的次级电磁线圈实现。

所描述的独立或额外电感耦合表示用于数据通信的电感式旁侧信道。此旁侧信道可以简单且有效的方式实现，可允许显著地增加数据(通信)速率。取决于特定配置和具体通信情境，与不具有这类旁侧信道的技术相比，此增加可高达1000倍。

根据本发明的另一实施例，第二通信信道使用经由天线的电容耦合。

电容耦合可特定地用于其中无线电力发射器与无线电力接收器之间的空间距离相对较小的应用中，也可以简单且有效的方式实现。具体地，为了实现所描述的(额外)电容式旁侧信道，必须在发射器侧和接收器侧两者设置具有适当电容的天线。

如所提及，根据发明人进行的模拟研究，例如52Mbps的高速数据速率应为可能的。

根据本发明的另一实施例，无线电力接收器另外包括(a)第一数据通信模块，其用于处理经由所述第一通信信道传送的数据，和(b)第二数据通信模块，其用于处理经由所述第二通信信道传送的数据。所述第一数据通信模块不同于所述第二数据通信模块。

使用不同数据通信模块用于处理经由两个不同通信信道传送的数据可允许个别地针对每一通信信道，选择/设计适当(类型的)硬件处理电路***和/或适当类型的软件处理例程。这意味着可特定地针对每一通信信道给定的要求定制每一数据通信模块的配置。此外，每一通信模块可针对其相应信道特性经优化。举例来说，在下文描述的具有不同电感式通信信道的实施例中，一个通信模块可针对电力传送经优化且另一通信模块可针对通信速度经优化。

应指出，在多个实施例中，且特定来说，在优选实施例中，第一数据通信模块和/或第二数据通信模块被配置成用于实现双向通信。这意味着所描述的无线电力接收器既能(i)用于从无线电力发射器接收数据也能(ii)用于将数据发射到无线电力发射器。在后一种情况下，这意味着无线电力接收器不仅是无线数据接收器而且是无线数据发射器。因此，提及的无线电力发射器可不仅是无线数据发射器而且是无线数据接收器。

根据本发明的另一实施例，所述第一通信模块被配置成用于动态地改变用于处理经由所述第一通信信道传送的数据包的调制和/或解调方案。

进而，取决于第一通信信道的质量，可使用更深或更浅调制和/或解调方案。换句话说，在此实施例中，可动态地改变每符号位数。这意味着与已知***相比，可至少在支持较高水平调制译码/解码的某些时间窗内去除迄今为止通常使用的曼彻斯特译码/解码。

在一些实施例中，可在以下方案中的至少两个之间改变调制方案：二进制频移键控(BFSK)、三级频移键控(TFSK)、正交频移键控(QPSK)，以及任何较高级频移键控(n-FSK)。在这方面，应指出，对于较高级频移键控(FSK)信号的接收(RX)，应使用具有良好选择性(即，具有尖锐边缘)的带通滤波器以便将所要信号部分与非所要信号部分区分开。替代地或以组合方式，应使用仅产生极小振荡的AC到DC转换单元。所述AC到DC转换单元提供仅存在极少或不存在可错误地解释为数据的振荡的优点。因此，可维持良好信噪比(SNR)。

应进一步指出，对于较高级频移键控(FSK)信号的发射(TX)，(还)可使用脉冲整形技术以便减少带外信号发出。替代地或以组合方式，可采用低抖动发射器和/或高频率分辨率发射器。

在其它实施例中，可在以下方案中的至少两个之间改变调制方案：二进制幅移键控(BASK)、三级幅移键控(TASK)、正交幅移键控(QASK)，以及任何较高级幅移键控(n-ASK)。在一些实施例中，甚至在FSK方案中的任一个和上述ASK方案之间可存在改变。

应指出，对于较高级幅移键控(ASK)信号的接收(RX)，应使用具有高信噪比(SNR)的调制解调器以便获得可靠的ASK通信。应进一步指出，对于较高级幅移键控(ASK)信号的发射(TX)，可使用所发射的波包的信号强度的动态电力控制。动态电力控制可通过将电容器与相应RF电路接通和断开来实现。在此上下文中，还可接通和断开串联和/或并联电阻器以便实现额外的负载组合。此外，也可使用具有额外电力消耗的动态负载镇流器。

根据本发明的另一实施例，第一通信模块包括均衡功能性和/或脉冲整形功能性。这可允许通过减小符号间干扰(ISI)来改进通信速度和/或通信可靠性。

根据本发明的另一实施例，所述第一通信模块被配置成用于动态地调整波特率时钟。这可为改变经由第一通信信道的通信的波特率的非常简单且有效的方式。可在无线电力接收器和以通信方式耦合的无线电力发射器之间的成功协商之后进行恰当波特率调整。当然，在无线电力发射器是不具有波特率调整的功能性的装置的情况下，这类协商将不成功。然而，通过这类传统装置，仍可以对应传统波特率进行经由第一通信信道的数据通信。

根据本发明的另一实施例，所述第一通信模块被配置成用于动态地改变用于经由所述第一通信信道传送的数据信号的载波频率。

根据振幅和/或频率调制的基础原理，改变载波频率将改变可得通信带宽。因此，这允许以尤其有效的方式改变每符号位的相应波特率。

根据本发明的另一实施例，所述第一通信模块被配置成用于动态地改变用于将射频信号滤波的谐振电路的品质因数，所述射频信号是用于经由所述第一通信信道发射数据。

根据高频率信号处理的相应AC的已知原理，品质因数(Q因数)还对可得带宽具有强烈影响。取决于第一通信模块的特定配置，谐振电路可为LC、RC或RLC电路。进而，L是电感器，C是电容器，且R是欧姆电阻器。

在一些实施例中，第一通信模块可改变其自身的第一通信信道的通信性质。替代地或以组合方式，第一通信模块也可被配置成/允许改变另一第二通信信道的通信性质。第二通信模块可既定具有相同功能性。此灵活性可适用于所有通信性质，如波特率、Q因数、包大小、载波频率……等。

根据本发明的另一实施例，所述第一通信模块被配置成用于动态地修改经由所述第一通信信道传送的数据包的数据包大小和/或数据包结构。

可使用包括原有数据(压缩)率下的标头部分和较高数据(压缩)率下的有效负载部分的混合式数据包来实现数据包的所描述修改。这可以意味着包括经修改数据包的前导和标头的第一数据包部分可兼容由无线电力协会(WPC)定义的当前标准。随后的第二数据包部分可为包括有效负载数据子部分(例如7到10字节)和校验和子部分的专属部分。可根据本文中描述的技术的上文呈现的措施来调整有效负载数据的调制、波特率等。在一些实施例中，数据包可包括具有用于整个包的专属格式的所谓的“独立包”。

根据本发明的另一实施例，所述第一通信模块和/或所述第二通信模块被配置成用于控制经由所述第一通信信道转发到所述无线电力发射器的电磁数据信号的电力。

通过所描述的数据信号电力控制，可响应于第一通信信道的电流品质(的改变)而改变所发射的数据信号的电力。在经由此第一通信信道的链路为弱的情况下，可以增加的RF电力发射数据信号。在经由此第一通信信道的链路为强的情况下，可以减小的RF电力发射数据信号。RF电力的减少可具有无线电力接收器的能量消耗至少略微更小的优点。

如所提及，第一通信模块的上述特征/特性表示对所描述的无线电力接收器的所谓的带内调制解调器的显著改进并且当然还表示对可以通信方式与所描述的无线电力接收器耦合的对应无线电力发射器的显著改进。根据发明人进行的大量模拟研究，第一通信模块的上述特征/特性可允许与根据目前WPC标准的现有最大数据发射速度相比使数据发射速度增加十倍或更多。在此上下文中，如所提及，对于此实施例还可采用上述均衡功能性/技术以便使数据发射速度增加明显高于十倍。

根据本发明的另一实施例，第一通信信道特定来说是无线局域网信道。

由于无线局域网(WLAN)标准(也)是广泛使用的通信协议，特定地用于消费者电子装置之间的数据通信，因此所描述的无线电力接收器可以有利方式用于广泛领域的可能WPT应用中。

根据本发明的另一实施例，所述第一通信信道和所述第二通信信道以双无线电架构实现，其中第一无线电硬件组件分配给所述第一通信信道且第二无线电硬件组件分配给所述第二通信信道。

使用不同硬件组件用于不同通信信道可允许针对每一通信信道，使用最适合地经设计和/或配置的组件。

根据本发明的另一实施例，至少一个第一无线电硬件组件和至少一个第二无线电硬件组件实现于一个单芯片内。

使用同一个芯片用于不同无线电硬件组件可允许以紧凑和/或合理价格的方式实现所描述的无线电力接收器。

根据本发明的另一实施例，所述第一通信信道和所述第二通信信道以共享无线电架构实现，其中至少一个无线电硬件组件共同用于所述第一通信信道和所述第二通信信道两者。

共同使用的无线电硬件组件可为例如天线元件或数个天线元件的布置。替代地或以组合方式，共同使用的无线电硬件组件可为至少一个(半导体)模块，其可具有以下组件中的至少一个的功能性：整流器、反相器、调制器/编码器、解调器/解码器、射频(RF)放大器(例如低噪声放大器(LNA))和/或控制器。

当提供共同使用或共同拥有的无线电硬件组件时，应确保经由两个不同通信信道传送的数据包不同于彼此。具体地，应确保分配给第一通信信道的第一数据包不“进入”第二通信信道且反之亦然。这可通过已知多路复用技术(例如时间多路复用、频率多路复用、代码多路复用和这些多路复用方法的组合)实现。

根据本发明的另一实施例，所述无线电力接收器(的第二数据通信模块)被配置成用于动态地改变用于所述第二通信信道的连接事件的重复率。

通过用于第二通信信道(即用于蓝牙低能耗信道或用于近场通信信道)的连接事件的重复率的所描述改变，可减小应所述第二通信信道传送的第二数据包的时延。可不仅针对周期性连接事件序列而且在逐个情况基础上进行重复率改变。后一情况可意味着在连接丢失(特定来说，在连接时间间隔，即安排的两个连接事件之间的时间间隔的开头的连接丢失)的情况下，尽快进行“未安排的”连接事件。进而，在断开连接之前接收到的数据可与在下一个成功(重新)连接事件之后接收到的数据组合。在此上下文中，在成功(重新)连接事件之后接收到的数据可视为数据更新。以其它更具描述性词语，可提供清空“旧数据”并且使用在成功(重新)连接事件之后接收到的数据包的所附加“当前数据”的能力。

可作为响应并且依据第二通信信道的电流品质进行所描述的重复率改变。这可允许以在通信速度和通信可靠性之间达成良好折中的方式对第二通信信道的品质改变做出快速反应。

如所提及，使用WLAN标准用于第一通信信道的所描述无线电力接收器的实施例的上述特征/特性允许可实现的通信速度的显著增加。根据发明人进行的大量模拟研究，这些特征/特性可允许与根据目前WPC标准的现有最大数据发射速度相比使数据发射速度增加百倍。

根据本发明的另一实施例，无线电力接收器另外包括(a)主级线圈，其分配给所述第一通信信道，其中所述主级线圈被配置成用于从所述无线电力发射器接收所述电力，且用于经由所述第一通信信道从所述无线电力发射器接收第一数据包和/或用于经由所述第一通信信道将第一数据包发射到所述无线电力发射器；和(b)次级线圈，其分配给所述第二通信信道，其中所述次级线圈被配置成用于经由所述第二通信信道从所述无线电力发射器接收第二数据包和/或用于经由所述第二通信信道将第二数据包发射到所述无线电力发射器。

次级线圈可将并联或次级高速调制解调器信道添加到WPT。此信道可被称为旁侧信道，其允许与已知WPT发射器和接收器相比可使总数据速率增加高达1000倍的额外旁侧信道通信。

可例如通过用于具有例如20Mbps的数据速率的低复杂性解决方案的QPSK调制/解调方案并且通过用于具有显著大于20Mbps的数据速率的中等复杂性解决方案的OFDM译码/解码来实现经由第二通信信道的边带通信。

根据本发明的另一实施例，所述主级线圈通过主级导体迹线实现且所述次级线圈通过次级导体迹线实现，其中所述主级导体迹线和所述次级导体迹线形成于一个共同衬底处。

共同衬底可以是适用于在其上形成导体迹线的任何支撑结构。在优选实施例中，支撑结构可为印刷电路板(PCB)且两个导体迹线是借助于经图案化导电层结构形成，所述经图案化导电层结构是表示PCB的层合层堆叠的外部层或替代地内部层。这可提供可通过行之有效的PCB制造技术以简单且有效的方式实现两个线圈的优点。

根据本发明的另一实施例，所述次级线圈包括布置成围绕所述主级线圈的主级绕组的次级绕组。此线圈配置可允许以紧凑方式实现两个线圈。

根据本发明的另一实施例，所述主级线圈包括布置成围绕所述次级线圈的次级绕组的主级绕组。根据上文所描述的替代性实施例，此配置也可允许以紧凑方式实现两个线圈。

根据本发明的另一实施例，所述主级绕组的至少一部分的形状为主级圆环的至少一部分，且所述次级绕组的至少一部分的形状为次级圆环的至少一部分。进而，所述主级圆环和所述次级圆环布置于相对于彼此的空间同心配置中。这可允许进一步缩小所描述的线圈布置的大小。

根据本发明的另一实施例，(a)所述主级线圈和与所述主级线圈连接的主级信号处理电路被配置成用于在处于100KHz和300KHz之间的范围内的载波频率下操作，且/或(b)所述次级线圈和与所述次级线圈连接的次级信号处理电路被配置成用于在处于15MHz和30MHz之间的范围内的载波频率下操作。

第二通信信道的此频率范围可提供5MHz到15MHz的(额外)带宽，可允许减小以下各项之间的非所需干扰效应：(i)第二通信信道和(ii)第一通信信道和“电力信道”两者，根据当前WPC标准，其具有到所描述的第二通信信道的显著频率间隙。

根据本发明的另一实施例，所述次级信号处理电路被配置成用于通过正交频分多路复用调制方案控制所述无线电力发射器和所述无线电力接收器之间的数据包发射。这可允许以高效方式使用可得频带频谱。如在上文已顺带提及，使用正交频分多路复用(OFDM)可允许实现扩展到显著超出20Mbps的尤其高的数据传送速率。

此外，使用尤其高数目的OFDM子载波频率用于第二通信信道可允许第二数据包对可能的脉冲干扰和/或在频率尺度上对(第二通信信道的)非平坦信道响应具高鲁棒性。

根据本发明的另一实施例，所述正交频分多路复用调制方案以如下方式设计：频率子频道在频率尺度上位于(i)从所述无线电力发射器传播到所述无线电力接收器并且(ii)供所述无线电力接收器用以产生电流的所述电磁波的频率谐波之间。这可允许进一步减小用于WPT的“电力信号”和用于经由第二通信信道传送的第二数据包的数据信号之间的非所需干扰。

优选地，频率子频道至少大致位于用于WPT的WPT“电力信号”的频率谐波之间的中点。

根据本发明的另一实施例，所述次级信号处理电路被配置成用于动态地调适所述正交频分多路复用调制方案的所述频率子频道的数目。这可允许取决于第二通信信道的所请求带宽和/或无线电力接收器的所要(最大)电力消耗来调适可得数据速率的相应通信速度。在此上下文中，应指出，OFDM***的功率消耗随着所使用的频率子频道的数目而增加。因此，对于每一通信情境，可在可得数据速率和电力消耗之间发现良好折中。

根据本发明的另一实施例，所述次级信号处理电路被配置成用于动态地调适所述正交频分多路复用调制方案的个别频率子频道的信号强度。这可例如借助于适当的预失真实现，所述适当的预失真仅促进那些需要额外电力来达成或维持所要信噪比(SNR)的频率子频道。

根据本发明的另一实施例，无线电力接收器另外包括可控输出阻抗，其被配置成用于控制经由所述第二通信信道从所述无线电力接收器发射到所述无线电力发射器的数据信号的信号强度。这可允许响应于通过无线电力发射器发射并且由无线电力接收器接收的WPT电磁波的电力而动态改变第二数据包的“电磁电力”。通过此特性，可以有效方式减小用于WPT的“电力信号”与经由第二通信信道发射的第二数据包的“数据信号”之间的叉号耦合。

根据本发明的另一实施例，(用于第二通信信道的)天线是以至少部分地防止在天线内形成涡电流的方式塑形的电容式天线结构。

涡电流的形成不仅引起非所需的欧姆损耗而且还降低天线充当将无线电力接收器与无线电力发射器连接的电容器的电极的行为。因此，通过所描述的“涡电流减小”，可达成第二通信信道的高数据速率。

为了抑止或至少减小涡电流，可使用电容式天线结构的任何空间设计。在这方面，如所提及，适当的空间设计可为所属领域的技术人员例如从金属电磁性干扰(EMI)保护结构和/或从多年来例如在智能手机中普遍使用的触摸检测装置已知的设计。

根据本发明的另一实施例，所述电容式天线结构包括间杂有间隙的连续区。在电容式天线结构内形成适当的间隙或槽口可允许以尤其容易且有效的方式减少或抑止涡电流的形成。

根据本发明的另一实施例，所述电容式天线结构包括(超长)导电元件图案。这可以意味着与完整二维导电板相比，天线包括至少部分地被超长导电元件环绕的多个凹部。(超长)导电元件可形成网格。天线的这类空间配置可允许尤其有效地减小涡电流。

根据本发明的另一实施例，所述导电元件通过形成于衬底处的导电结构实现。这可提供可以简单且有效的方式实现/制造天线元件的优点。所述衬底可为例如PCB。

根据本发明的另一实施例，所述第一通信信道使用经由所述无线电力接收器的电感天线结构的电感耦合。所述电感天线结构可为例如线圈。

使用用于两个通信信道的电感耦合和电容耦合的组合可致使取决于特定应用情境并且特定来说取决于所描述的无线电力接收器和无线电力发射器之间的“空中链路”的条件，针对每一数据包，从第一通信信道和第二通信信道选择恰当通信信道。举例来说，如果一个通信信道对于较重要数据包来说较适当或更可靠，那么所述较重要数据包可经由此通信信道传送。此外，如果举例来说，一个通信信道允许较高通信速度，那么此通信速度应用于“含有较紧急信息片段”的这些数据包。

根据本发明的另一实施例，所述电容式天线结构和所述电感天线结构形成于一个共同衬底处。

如上文针对供两个通信信道使用的电感耦合所提及，还是在此实施例中，共同衬底可以是适于在其上形成适当的导体迹线的任何支撑结构。在优选实施例中，支撑结构可为印刷电路板(PCB)且两个天线结构是借助于经图案化导电层结构形成，所述经图案化导电层结构可为表示PCB的层合层堆叠的外部层或替代地内部层。这可提供可通过行之有效的PCB制造技术以简单且有效的方式实现两个天线结构的优点。

根据本发明的另一实施例，所述电感天线结构布置成围绕所述电容式天线结构。此配置可允许以空间紧凑方式实现两个天线结构。

根据本发明的另一实施例，所述电容式天线结构布置成围绕所述电感天线结构。根据上文所描述的替代性实施例，此配置也可允许以空间紧凑方式实现两个天线结构。

根据本发明的另一实施例，所述电容式天线结构包括两个部分，即电容式内部部分和电容式外部部分。进而，所述电容式内部部分位于所述电感天线结构内，且所述电容式外部部分位于所述电感天线结构外部。

电容式天线结构的此描述的拆分配置可允许即使其仅占用衬底上或处的相对较小区域，仍可经由第二通信信道达成强电容耦合。

根据本发明的另一实施例，所述电容式内部部分具有(至少大体)圆形形状，且所述电容式外部部分具有(至少大体)环形形状。此配置可允许有效地使用衬底上或处既定的区域。因此，可(经由第二通信信道)达成相对较强电容耦合。

根据本发明的另一实施例，无线电力接收器另外包括电容式返回天线结构，其被配置成用于提供与所述无线电力发射器的另一电容式返回天线结构的电容耦合以用于在所述无线电力接收器和所述无线电力发射器之间提供电容式信号返回路径。

电容式天线结构可以是能够与另一电容式天线结构一起提供无线电力接收器和无线电力发射器之间的电容的任何导电(层)结构。电容式天线结构可为特定地专用于信号返回目的的结构。替代地，电容式天线结构还可用于其它目的。在一些实施例中，电容式天线结构是无线电力接收器的外壳的至少部分或一部分。

根据本发明的另一实施例，所述第一数据通信模块和/或所述第二数据通信模块被配置成用于将乒信号发射到所述无线电力发射器。

在本文档的上下文中，乒信号是可发送到另一侧(此处是无线电力发射器)的任何适当消息。在优选实施例中，所述消息刚好是一个位的信息。所描述的乒信号可针对极低能量/电力和/或针对容易的信号产生/接收经优化。乒信号可在两个方向上行进。乒信号可经由无线电力接收器和无线电力发射器之间的任何可用通信信道传送。具体地，用于电感式通信的上述主级信号处理电路和/或上述次级信号处理电路可用于乒信号发射。

乒信号可在从无线电力接收器到无线电力发射器的所描述方向上用以通知无线电力发射器苏醒并且经由电磁波提供电力。此信息可在例如无线电力接收器的电池耗尽的情况下发送。

如上文所提及，所描述的乒信号可仅具有极小信号强度。因此，所述乒信号可使用仅通过小电压(例如1.8伏特)或无线电力接收器的可得***供电电压操作的低电力专用驱动器产生。因此，可以有利方式通过小电力消耗进行所描述的乒通信。

为了发射乒信号，可使用分配给数据通信模块中的一个的专用次级乒发射器。

根据本发明的另一实施例，第一数据通信模块和/或第二数据通信模块被配置成用于从所述无线电力发射器接收乒信号。这意味着所描述的无线电力接收器能够参与经由“乒”和“乓”的双向乒通信。

乒接收功能性可通过低电力比较器加滤除乒信号的额外(逻辑)电路***实现。这可提供仅消耗少量电力的用于乒接收的解决方案。因此，乒功能性也可在无线电力接收器和无线电力发射器之间的主电力路径停用的情况下起作用。

低电力比较器可以约0.5伏特的量值大小的电压操作。低电力比较器可具有大约十分之几微安培(μA)的空闲电流。可动态地校准比较器的阈值以便响应于所描述的无线电力接收器的一或多个组件的当前操作状态而进一步改进乒通信。

为了接收乒信号，可使用分配给数据通信模块中的一个的专用次级乒接收器。

根据本发明的另一实施例，所述乒信号包括数个数字脉冲的脉冲串，其中所述数字脉冲的数目介于2和10之间并且特定来说，介于3和5之间。

在发明人进行的模拟研究中，已发现可通过包括3或4个数字脉冲的乒/乓信号实现可靠且足够的乒或乒乓通信。

根据本发明的另一实施例，所述第一数据通信模块和/或所述第二数据通信模块被配置成用于动态地改变乒发射路径中和/或乒接收路径中的欧姆电阻。这可允许减少来自无线电力接收器的电力线圈和/或无线电力发射器的电力线圈的劣化环状效应，前提是所述电力线圈用于无线电力接收器和无线电力发射器之间的WPT并且对第一通信路径适用。通过选择用于欧姆电阻的适当值，可保证乒通信的高可靠性。

根据本发明的另一实施例，所述第一数据通信模块和/或所述第二数据通信模块被配置成用于通过离散地接入或断开至少一个欧姆电阻器来动态地改变欧姆电阻。所描述的离散交换可以容易方式通过任何适当的数字交换电路***实现。

根据本发明的另一实施例，所述第一数据通信模块和/或所述第二数据通信模块被配置成用于仅仅或唯一地在用于乒通信的时间窗内动态地改变所述欧姆电阻。这可提供如下优点：欧姆电阻改变仅在用于乒通信的那些时间段内有效，所述欧姆电阻改变可仅对乒通信有利并且有可能不利于WPT和/或经由第一通信信道的数据通信。

根据本发明的另一实施例，所述第一数据通信模块和/或所述第二数据通信模块被配置成用于以乒频率驱动所述乒信号，所述乒频率至少与用于接收和/或用于发射所述乒信号的天线电路***的谐振频率大致相同。这可允许显著增加特定地用于乒通信的增益。具体地，在(并联谐振电路的)所谓的并联谐振频率下，增益将具有其最大值。

根据本发明的另一实施例，所述无线电力接收器包括以下特征中的至少一个：(a)所述第一数据通信模块和/或所述第二数据通信模块被配置成用于将电磁正弦波发射到所述无线电力发射器；和(b)所述第一数据通信模块和/或所述第二数据通信模块被配置成用于从所述无线电力发射器接收电磁正弦波。

类似于上述使用乒信号的技术，所描述的正弦波还可用作简单的低电力信号，虽然仅承载少量信息，但可用于在无线电力接收器和无线电力发射器之间传送信息片段。应指出，相对于所描述的正弦波，可实现与上文针对乒信号描述的优点相同的优点。此外，定义上述具有或用于乒信号的实施例的特征加以必要的变通还可与正弦波一起使用。

根据本发明的另一方面，提供一种无线电力发射器，其包括

(a)发射器，其被配置成将电磁波发射到无线电力接收器，特定来说，是发射到在上文描述的无线电力接收器，其中所述电磁波包括能够在所述无线电力接收器处转换成电流的电力部分；

(b)第一通信信道，其处于所述无线电力接收器和所述无线电力发射器之间；和

(c)第二通信信道，其处于所述无线电力接收器和所述无线电力发射器之间。进而，所述第一通信信道和所述第二通信信道是不同的通信信道。

所描述的无线电力发射器还基于当执行不仅经由单个通信信道而且经由至少两个不同通信信道的数据通信时可改进无线电力传送(WPT)***内的数据通信的构思。在此上下文中，所属领域的技术人员应清楚，所描述的无线电力发射器可提供与上述无线电力接收器的优点相同的优点，在本文中阐明所述优点。

如所提及，根据本文中呈现的技术，所描述的无线电力发射器可在多个实施例中实现。进而，这些实施例的(额外)特征可对应于在无线电力接收器的附属权利要求项中指定的特征。为了将本文档的篇幅保持在可接受的限度内，不明确地公开无线电力发射器的实施例。然而，所属领域的技术人员将理解并且能够执行从“接收器侧”到“发射器侧”的所有必需修改或“转换”。

根据本发明的实施例，无线电力发射器另外包括通信控制器，其(i)用于控制经由所述第一通信信道和/或经由所述第二通信信道传送的数据包的传送，且(ii)用于监测可通过所述无线电力接收器转换成电流的电磁波电力。进而，所述通信控制器被配置成用于依据监测的电力调整通信速度。

具体地，在其中存在较高电力传送的时间段期间，可减小通信速度以便减少“电力信道”和相应通信信道之间的干扰效应。可例如通过以在传送的数据包中减小有效负载数据的部分的方式改变用于数据包的调制和/或译码方案来减小通信速度。对应地，在较小电力传送(甚至可为零电力传送)的情况下，可增加通信速度。

根据本发明的另一实施例，无线电力发射器针对所述第一通信信道另外包括多线圈***，其至少包括第一线圈和第二线圈；和多线圈控制器，其用于控制所述第一线圈和所述第二线圈的操作。进而，所述多线圈***和所述第一线圈被配置成用于将电力传送到无线电力接收器，特定来说，传送到如上文所描述的无线电力接收器并且与之通信，且所述多线圈***和所述第二线圈被配置成用于将电力传送到第二无线电力接收器，特定来说，传送到如上文所描述的无线电力接收器并且与之通信。

所描述的多线圈***结合多线圈控制器可允许在无线电力发射器和两个无线电力接收器之间建立同步连接。进而，可传送电力和数据包两者。取决于多线圈***的线圈的数目和多线圈控制器的“信道”的数目，对应数目个无线电力接收器可参与与所描述的无线电力发射器的WPT通信。具体地，相应地一个线圈允许与相应地一个无线电力接收器的这类WPT连接。

根据本发明的另一实施例，所述多线圈控制器被配置成用于个别地针对所述第一线圈并且个别地针对所述第二线圈，调整用于将电力和/或数据包传送到相应无线电力接收器的电磁波电力。这可允许减小分配给多线圈***的不同线圈的不同“数据和电力”信道之间的非所需同位干扰效应。通过恰当电力电平调整，可支持各种电力传送。

根据本发明的另一实施例，所述多线圈控制器被配置成用于个别地针对所述第一线圈并且个别地针对所述第二线圈，调整用于将电力和/或数据包传送到相应无线电力接收器的电磁波时隙。

根据时分双工(TDD)的基本原理使用(可辨认的)时隙可为用于减小分配给多线圈***的不同线圈的不同“数据和电力”信道之间的非所需同位干扰效应的进一步的并且尤其有效的措施。

如所提及，具有多线圈***结合多线圈控制器的特征/特性的上述实施例可允许可以所描述的无线电力发射器实现的通信速度的显著增加。根据发明人进行的大量模拟研究，这些特征/特性可允许与根据目前WPC标准的现有最大数据发射速度相比使数据发射速度增加一百(100)倍。

根据本发明的另一实施例，所述无线电力发射器针对第二通信信道另外包括另一多线圈***，其至少包括另一第一线圈和另一第二线圈；和另一多线圈控制器，其用于控制所述另一第一线圈和所述另一第二线圈的操作。进而，另一多线圈***和所述另一第一线圈被配置成用于与所述第一无线电力接收器通信，且所述另一多线圈***和所述另一第二线圈被配置成用于与所述第二无线电力接收器通信。

所描述的另一多线圈***结合另一多线圈控制器可允许在上文所提及的无线电力发射器和两个无线电力接收器之间建立同步连接。进而，仅可传送数据包。取决于另一多线圈***的线圈的数目和另一多线圈控制器的“信道的数目”，对应数目个无线电力接收器可参与与所描述的无线电力发射器的数据通信。具体地，相应地一个线圈允许与相应地一个无线电力接收器的这类数据连接。

如所提及，具有另一多线圈***和另一多线圈控制器的此实施例可在第一通信信道是WLAN信道且第二通信信道是NFC信道的情况下具有特定优点。

根据本发明的另一实施例，所述另一多线圈控制器被配置成用于个别地针对所述另一第一线圈并且个别地针对所述另一第二线圈，调整用于将数据包传送到相应无线电力接收器的电磁波电力。这可允许减小分配给另一多线圈***的不同的另外线圈的不同“数据”信道之间的非所需同位干扰效应。通过恰当电力电平调整，可支持各种可靠数据传送。

根据本发明的另一实施例，所述另一多线圈控制器被配置成用于个别地针对所述另一第一线圈并且个别地针对所述另一第二线圈，调整用于将数据包传送到相应无线电力接收器的电磁波时隙。这对于第二通信信道也意味着根据TDD的基本原理的(可辨认的)时隙可为用于减小在所描述的无线电力发射器的另一多线圈***的另外线圈中的相应一个与无线电力接收器中的相应一个之间经由各个第二通信信道的数据传输的非所需同位干扰效应的进一步的并且尤其有效的措施。

根据本发明的另一方面，提供一种无线电力***，其包括(a)如上文所描述的无线电力发射器，和(b)如上文所描述的无线电力接收器。

根据本发明的另一方面，提供一种无线通信装置，其包括(a)无线电力接收器和(b)无线电力发射器。

所述无线电力接收器包括(a1)接收器，其被配置成响应于通过来自外部无线电力发射器的电磁波接收到电力而产生电流；(a2)第一通信信道，其处于所述无线电力接收器和所述外部无线电力发射器之间；和(a3)第二通信信道，其处于所述无线电力接收器和所述外部无线电力发射器之间。进而，其中所述第一通信信道和所述第二通信信道是不同的通信信道。

所述无线电力发射器包括(b1)发射器，其被配置成将电磁波发射到外部无线电力接收器，其中所述电磁波包括能够在所述外部无线电力接收器处转换成电流的电力部分；(b2)另一第一通信信道，其处于所述外部无线电力接收器和所述无线电力发射器之间；和(b3)另一第二通信信道，其处于所述外部无线电力接收器和所述无线电力发射器之间。进而，所述另一第一通信信道和所述另一第二通信信道是不同的通信信道。

所描述的无线通信装置是基于本文中阐明的技术也可在单个通信装置内实现的构思。这可允许使用此通信装置不仅用于与(外部)通信装置的双向数据通信而且用于与(外部)通信装置的双向无线电力传送(WPT)。因此，取决于例如两个通信装置(即通信装置和外部通信装置)的电池状态，可进行从当前具有“较强”电池的通信装置到当前具有“较弱”电池的通信装置的WPT。

被配置成受益于本文中阐明的技术的所描述通信装置可为例如移动电话、平板计算机和任何其它电子装置。

根据本发明的另一方面，提供一种用于在以下各项之间通信并且传送电力的方法：(i)无线电力发射器，特定来说，如上文所描述的无线电力发射器，和(ii)无线电力接收器，特定来说，如上文所描述的无线电力接收器。所提供的方法包括(a)通过所述无线电力接收器，响应于通过来自所述无线电力发射器的电磁波接收到电力而产生电流；(b)在所述无线电力接收器和所述无线电力发射器之间经由第一通信信道进行通信；和(c)在所述无线电力接收器和所述无线电力发射器之间经由第二通信信道进行通信。进而，所述第一通信信道和所述第二通信信道是不同的通信信道。

根据本发明的另一方面，提供一种上面存储有计算机程序的计算机可读媒体，所述计算机程序用于控制(i)无线电力发射器，特定来说，如上文所描述的无线电力发射器，和/或(ii)无线电力接收器，特定来说，如上文所描述的无线电力接收器的操作。计算机程序在由数据处理器执行时适于控制和/或进行如上文所描述的方法。

计算机可读媒体可由计算机或处理器读取。计算机可读媒体可为例如但不限于电子、磁性、光学、红外线或半导体***、装置或发射媒体。计算机可读媒体可包含以下媒体中的至少一个：计算机可分配媒体、程序存储媒体、记录媒体、计算机可读存储器、随机存取存储器、可擦除可编程只读存储器、计算机可读软件发布包、计算机可读信号、计算机可读电信信号、计算机可读印刷物，以及计算机可读经压缩软件包。

根据本发明的另一方面，提供一种用于控制(i)无线电力发射器，特定来说，如上文所描述的无线电力发射器，和/或(ii)无线电力接收器，特定来说，如上文所描述的无线电力接收器的操作的程序元素。所述程序元素当被数据处理器执行时适于控制和/或进行如上文所描述的方法。

所述程序元素可实施为任何适合编程语言(例如JAVA、C++)的计算机可读指令代码，并且可存储在计算机可读媒体(可装卸式磁盘、易失性或非易失性存储器、嵌入式存储器/处理器等)上。指令代码是可操作的，以对计算机或任何其它可编程装置进行编程从而实行既定功能。可以从例如万维网的网络中获得程序元素，可以从所述网络中下载所述程序元素。

可以借助于计算机程序相应软件来实现本发明的实施例。然而，还可以分别借助于一或多个特定电子电路或硬件来实现本发明。此外，还可以以混合形式，即以软件模块和硬件模块的组合，来实现本发明。

必须注意，已参考不同标的物描述本发明的实施例。特定来说，参***类的权利要求描述了一些实施例，同时参考方法类的权利要求描述了其它实施例。然而，本领域的技术人员将从上述内容和以下描述中得出，除非另有通知，否则除属于一种类型的标的物的特征的任何组合外，与不同标的物相关的特征间的任何组合，特别是设备类的权利要求的特征和方法类的权利要求的特征间的组合，也视为与本文档一起公开。

在所附权利要求书中阐述本发明技术的某些特征。然而，出于阐释的目的，在以下图式中陈述本发明技术的若干实施例。

附图说明

图1是说明根据本发明技术的方面的无线电力传送(WPT)电路的框图。

图2是说明其内可实施本发明技术的一或多个方面的无线通信装置的框图。

图3是说明已知无线电力***的框图，其中WPT电力传送信道以及WPT发射器和WPT接收器之间的一个通信信道在WPT发射器侧使用同一个发射线圈并且在WPT接收器侧使用同一个接收线圈。

图4示意性地说明包括WPC兼容第一数据包部分和专属第二数据包部分的数据包，所述WPC兼容第一数据包部分包括前序部分和标头部分，所述专属第二数据包部分包括有效负载消息部分和校验和部分。

图5是说明根据本发明技术的方面的无线电力***的实施例的框图，其中WPT电力传送信道和一个通信信道实施于WPT发射器和WPT接收器之间。

图6是说明根据本发明技术的方面的无线电力***的实施例的框图，其中WPT发射器包括多线圈***并且与数个WPT接收器连接，其中每一接收器经由多线圈***中的一个线圈相连接。

图7是说明根据本发明技术的方面的无线电力***的实施例的框图，其中WPT发射器包括(i)用于独立WPR并且用于与数个WPT接收器的独立主级数据通信的多线圈***，以及(ii)用于与数个WPT接收器的独立次级数据通信的另一多线圈***。

图8是说明根据本发明技术的方面的无线电力***的实施例的框图，其中WPT发射器和WPT接收器两者包括用于WPT和主级数据通信的主级线圈和用于次级(旁侧信道)数据通信的次级线圈。

图9说明具有主级线圈和环绕主级线圈的次级线圈的线圈布置。

图10是说明根据本发明技术的方面的无线电力***的实施例的框图，其中WPT发射器包括(i)用于WPT和电感式主级数据通信的主级线圈和(ii)用于电容式次级数据通信的电容式次级天线。

图11a和11b说明包括用于WPT和电感式主级数据通信的线圈和用于电容式次级数据通信的电容式天线结构的天线布置的不同空间配置。

图12示出具有用于WPT发射器和WPT接收器两者的堆叠式线圈/天线布置的无线电力***。

图13示出包括用于WPT和电感式主级数据通信的矩形线圈和用于电容式次级数据通信的网格类型电容式天线结构的天线布置。

图14示出具有WPT发射器和WPT接收器的无线电力***，其中WPT装置两者被配置成用于乒(ping)通信。

具体实施方式

下文阐述的详细描述意图作为对本发明技术的各种配置的描述，且并非意图表示可实践本发明技术的唯一配置。附图并入本文中并且构成详细描述的一部分。详细描述包含出于提供对本发明技术的透彻理解的目的的具体细节。然而，本发明技术不限于本文中阐述的具体细节，且可在没有所述具体细节中的一或多个的情况下加以实践。在一些情况下，以框图形式示出结构和组件以避免混淆本发明技术的概念。

本发明技术的方面包含无线电力接收器，其包含被配置成响应于通过来自无线电力发射器的电磁波接收到电力而产生电流的接收器。第一通信信道可设置于无线电力接收器与无线电力发射器之间。第二通信信道可设置于无线电力接收器与无线电力发射器之间。第一通信信道和第二通信信道是不同的通信信道。第二通信信道可为蓝牙低能耗信道。第二通信信道可为近场通信信道。第二通信信道可使用独立于用以从无线电力发射器接收电力的电感耦合的电感耦合。第二通信信道可使用经由天线的电容耦合。

在本发明技术的一或多个方面中，提供用于无线电力传送(WPT)和数据通信的装置和电路。本发明技术提供对WPT***中的通信***的各种改进。举例来说，可修改用于通信***中的调制解调器的操作以增加每符号位数和/或增加供调制解调器使用的波特率时钟。另外，可修改用于通信***中的编码和/或包结构。根据本发明技术的方面，旁侧信道解决方案可添加到使用蓝牙低能耗(BLE)或近场通信(NFC)的WPT***。根据本发明技术的方面，可使用WPT***中的次级线圈上的电感耦合实施并行通信信道。根据本发明技术的方面，并行通信信道可使用如上所述的次级线圈上的电感耦合，或使用WPT***中的次级天线的电容耦合。根据本发明技术的方面，相对低电力乒可供WPT***中的发射器接收器用于检测接收器从发射器和接收器之间的耦合中的移除。

图1是说明无线电力传送(WPT)电路100A的实例的框图。图1的WPT电路100A包含WPT发射器110和WPT接收器120。WPT发射器110包含整流和调节电路112、阻抗匹配和激励电路114、发射线圈116和通信信道118。WPT接收器120包含接收线圈122、阻抗匹配和整流电路124、开关调节器126、通信信道128、电池充电器130和一或多个电池132。

WPT发射器110接收来自电力线的AC(例如，110-120V或220-240V)输入电力并且使用输入电力通过在发射线圈116中提供时变磁场来激励发射线圈116(例如，经由114)。接收线圈122可耦合到由发射线圈116产生的磁场以从WPT发射器110接收电力。发射线圈116和接收线圈122的磁耦合取决于这些线圈的物理距离以及其它因素。举例来说，如果所述距离对于磁耦合来说太远以致于无法在WPT接收器120中感生所要电力电平，那么通信信道128可将信号传送到WPT发射器110的通信信道118以所述WPT发射器110。作为响应，WPT发射器110可增加发射线圈116的激励电流，或者如果所述增加激励电流不可能，那么通过将发送回信号来通知WPT接收器120，以警示WPT接收器120的用户采取适当动作。通信信道118和128可用于WPT发射器110和WPT接收器120之间的其它信号交换。

图2是说明其内可实施本发明技术的一或多个方面的无线通信装置的框图。在一或多个实施方案中，无线通信设备200可为移动电话、平板计算机或任何其它能够接收无线电力的无线通信装置。无线通信装置200可包括射频(RF)天线210、双工器212、接收器220、发射器230、基带处理模块240、存储器250、处理器260、本地振荡器发生器(LOGEN)270和无线电力电路280。在本发明技术的各种实施例中，图2中表示的框中的一或多个可集成于一或多个半导体衬底上。举例来说，框220-270可实现于单芯片或单个芯片上***中，或可实现于多芯片芯片组中。

接收器220可包括可为可操作的以接收并处理来自RF天线210的信号的适合逻辑电路***和/或代码。举例来说，接收器220可为可操作的以放大和/或降频转换接收到的无线信号。在本发明技术的各种实施例中，接收器220可为可操作的以消除所接收的信号中的噪声并且可在各种频率上为线性的。以此方式，接收器220可适用于根据多种无线标准(包含Wi-Fi、WiMAX、蓝牙和各种蜂窝标准)接收信号。在本发明技术的各种实施例中，接收器220可能不要求任何表面声波(SAW)滤波器以及极少或没有芯片外离散组件，例如大电容器和电感器。

发射器230可包括可为可操作的以处理和发射来自RF天线210的信号的适合逻辑电路***和/或代码。举例来说，发射器230可为可操作的以将基带信号升频转换为RF信号并且放大RF信号。在本发明技术的各种实施例中，发射器230可为可操作的以升频转换并放大根据多种无线标准处理的基带信号。这类标准的实例可包含Wi-Fi、WiMAX、蓝牙和各种蜂窝标准。在本发明技术的各种实施例中，发射器230可为可操作的以提供信号以通过一或多个电力放大器进行进一步的放大。

双工器212可在发射频带中提供隔离，以避免接收器220饱和或损坏接收器220部分，并且放宽接收器220的一或多个设计要求。此外，双工器212可衰减接收频带中的噪声。双工器可在各种无线标准的多个频带中可操作。

基带处理模块240可包括可为可操作的以执行基带信号的处理的适合逻辑、电路***、接口和/或代码。举例来说，基带处理模块240可分析所接收的信号并且产生用于配置无线通信装置200的各种组件(例如接收器220)的控制和/或反馈信号。基带处理模块240可为可操作的以根据一或多个无线标准编码、解码、转码、调制、解调、加密、解密、加扰、解扰和/或以其它方式处理数据。

处理器260可包括适合逻辑、电路***和/或代码，其可实现无线通信装置200的处理数据和/或控制操作。在这方面，可启用处理器260以将控制信号提供到无线通信装置200的各个其它部分。处理器260也可控制无线通信装置200的各个部分之间的数据传送。另外，处理器260可实现操作***的实施或以其它方式执行用以管理无线通信装置200的操作的代码。

存储器250可包括适合逻辑、电路***和/或代码，其可实现例如所接收数据、所产生数据、代码和/或配置信息的各种类型的信息的存储。存储器250可包括例如RAM、ROM、快闪和/或磁性存储装置。在本发明技术的各种实施例中，存储于存储器250中的信息可用于配置接收器220和/或基带处理模块240。

LOGEN 270可包含可为可操作的以产生一或多个频率的一或多个振荡信号的合适逻辑、电路***、接口和/或代码。LOGEN 270可为可操作的以产生数字和/或模拟信号。以此方式，LOGEN 270可为可操作的以产生一或多个时钟信号和/或正弦信号。可基于来自例如处理器260和/或基带处理模块240的一或多个控制信号，确定振荡信号的特性(例如频率和占空比)。

在操作中，处理器260可基于期望其接收信号所根据的无线标准来配置无线通信装置200的各种组件。可经由RF天线210接收、放大并且通过接收器220降频转换无线信号。基带处理模块240可执行基带信号的噪声估计和/或噪声消除、解码和/或解调。以此方式，可恢复并且适当地利用所接收信号中的信息。举例来说，信息可为将呈现给无线通信装置的用户的音频和/或视频、将存储到存储器250的数据和/或影响和/或实现无线通信装置200的操作的信息。基带处理模块240可对将通过发射器230根据各种无线标准发射的音频、视频和/或控制信号进行调制、编码和执行其它处理。

在一或多个实施方案中，无线电力电路280包含用于从无线电力发射器无线接收电力的电路和逻辑。无线电力电路280可包含耦合到整流器桥接器以用于整流接收线圈的AC电流的接收线圈。可使用图1中所说明的CPU/控制和/或图2中所说明的处理器260执行一或多个指令序列来实施本发明技术的方面。本发明技术的方面可实施于硬件或软件或硬件与软件的组合中。

提供先前的描述以使所属领域的技术人员能够实践本文中所描述的各个方面。对这些方面的各种修改对于所属领域的技术人员来说将容易显而易见，并且本文中定义的一般原理可适用于其它方面。因此，权利要求书并不意图限于本文中所展示的方面，而是将被赋予与语言权利要求书一致的完整范围，其中以单数形式提及元件并非意图表示“有且仅有一个”(除非明确地这样叙述)，而是表示“一或多个”。除非另外特别地陈述，否则术语“一些”是指一或多个。关于男性的代词(例如，他的)包含女性和中性性别(例如，她的和它的)，并且反之亦然。标题和副标题，如果存在的话，仅为了便利而使用，且不会限制本公开。

谓词“被配置成”、“可操作以”和“被编程为”不暗示主题的任何特定有形或无形修改，而是意在可互换使用。举例来说，处理器被配置成监测和控制操作或组件还可表示处理器被编程为监测和控制所述操作，或所述处理器可为可操作的以监测和控制所述操作。同样地，处理器被配置成执行代码可理解为处理器被编程为执行代码或可为可操作的以执行代码。

例如“方面”的短语不暗示此类方面对于本发明技术必不可少或此类方面适用于本发明技术的所有配置。与一方面相关的公开内容可适用于所有配置，或一个或多个配置。例如“方面”的词语可指一或多个方面，且反过来也是如此。例如“配置”的词语不暗示此类方面对于本发明技术必不可少或此类方面适用于本发明技术的所有配置。与一配置相关的公开内容可适用于所有配置，或一个或多个配置。例如“配置”的词语可指一或多个配置，且反过来也是如此。

词语“实例”在本文中用于意指“充当实例或说明”。本文中描述为“实例”的任何方面或设计不一定被解释为比其它方面或设计优选或有利。

所属领域的一般技术人员已知或日后将知晓的贯穿本公开而描述的各种方面的元件的所有结构和功能等效物以引用的方式明确地并入本文中，且既定被所附权利要求书涵盖。此外，本文公开的任何内容均不希望奉献给公众，无论权利要求书中是否明确地陈述此公开。此外，就将术语“包含”、“具有”等用于说明书或权利要求书中来说，此类术语意图以类似于术语“包括”的方式为包含性的，如“包括”在用作在权利要求书中的过渡词时所解释的那样。

图3是说明已知无线电力***300的框图。无线电力***300包括无线电力传送(WPT)发射器110和WPT接收器120。WPT发射器110和WPT接收器经由两个线圈以电感方式耦合，发射线圈116分配给WPT发射器110且接收线圈122分配给WPT接收器120。两个线圈116和122之间的电感耦合允许(a)将电力从WPT发射器110发射到WPT接收器120并且(b)在WPT发射器110和WPT接收器120之间交换数据。这意味着相对于WPT，在WPT发射器110和WPT接收器120之间存在单向耦合。相对于数据传送，在WPT发射器110和WPT接收器120之间存在双向通信。此双向通信在图3中以用“数据”标记的一共四个箭头指示。在WPT发射器110侧和WPT接收器120侧分别存在指向调制单元的一个“输入数据箭头”和从解调单元发出的一个“输出数据箭头”。

应指出，在此处和此整个文档的上下文中，术语“发射线圈”和“接收线圈”是指WPT发射器110和WPT接收器120之间的电力流。对于经由两个线圈116和122之间的无线通信信道的数据通信，发射线圈116可用于发射数据包和用于接收数据包两者。对于接收线圈122，同样如此。

在图3的框图中并且根据图1，用参考编号114命名用于产生WPT信号并且将WPT信号转发到发射线圈116所需的Tx反相器。此外，用参考编号112命名用于转换接收线圈122接收的WPT信号所需的RX整流器。由于调制单元和解调单元两者的操作原理在本文中描述的技术领域中为人所熟知，因此这些模块以及(如果适用的话)其它未描绘的元件和/或电路***将被称作通信模块。在WPT发射器110侧，这类通信模块用参考编号351命名。在WPT接收器120侧，这类通信模块用参考编号341命名。

在图3中说明的实例中，可通过频移键控(FSK)调制/解调或通过幅移键控(ASK)调制/解调实现数据通信。此能力在发射器侧用两个框351并且在接收器侧用两个框341说明。

图4示意性地说明根据本文中描述的技术的可在例如已知无线电力***300中用于增加WPT发射器110和WPT接收器120之间的通信速度的数据包490。与根据无线电力协会(WPC)规范/WPC标准的已知数据包相比，所描绘的数据包490经扩展。具体地，数据包490包括第一数据包部分491，其与WPC标准。另外，数据包490包括附加的第二数据包部分492，其专属于某一类型的WPT装置。第二数据包部分492包括用给定调制方案编码并且以给定数据速率传送的有效负载数据。

如从图4的第二排可更详细地获知，WPC兼容性第一数据包部分491包括前序部分491a和标头部分491b。标头部分491b包括关于第二数据包部分492的数据结构的信息。专属第二数据包部分492包括有效负载数据部分492a，其在图4中命名为“消息”。此外，专属第二数据包部分492包括校验和部分492b，其可确保两个相应WPT装置之间的可靠数据通信。

通过2K曼彻斯特译码将根据WPC标准的数据包编码。相比之下，可通过较高级幅移键控(n-ASK)(例如三级幅移键控(TASK)、正交幅移键控(QASK)等)或通过较高级频移键控(n-FSK)(例如三级频移键控(TFSK)、正交频移键控(QPSK)等)将根据所描述的技术的数据包490且具体地第二数据包部分492编码。与已知WPC标准相比，所描述的较高级编码/解码可有助于将通信速度增加高达十倍。

图5是说明根据本发明技术的方面的无线电力***500的实施例的框图。无线电力***500包括WPT发射器530和WPT接收器520。根据图3中描绘的已知无线电力***300，WPT发射器530包括第一无线电装置571和发射线圈591。发射线圈591以电感方式与WPT接收器520的接收线圈581耦合。WPT接收器520包括与接收线圈581连接的第一无线电装置561。根据图3中描绘的无线电力***300，第一无线电装置571包括通信模块351所述反相器114。因此，第二无线电装置包括通信模块341和整流器112。

在图5中，在发射器侧，示出TX主机控制器573，借助于实例，其说明为第一无线电装置571的部分。在接收器侧，示出RX主机和/或WIFI控制器574，再次借助于实例，其说明为单独框，分别是WPT接收器520的单独模块。

与图3的无线电力***300相比，无线电力***500包括额外通信信道。根据此处描述的实施例，此额外通信信道是蓝牙(BT)数据信道。在其它未描绘的实施例中，此额外通信信道可为近场通信(NFC)信道。为了提供BT数据信道，WPT发射器530包括第二无线电装置572且WPT接收器520包括第二无线电装置562。这些无线电装置572和562经由两个适当的BT天线结构572a和562a以电磁方式与彼此耦合。

根据此处描述的实施例，在发射器侧，第一无线电装置571和第二无线电装置572以所谓的双无线电架构实现。进而，所有相关无线电组件建置在同一个半导体芯片上或处。对于WPT接收器520的第一无线电装置561和第二无线电装置562，同样如此。

图6是说明无线电力***600的实施例的框图。无线电力***600包括WPT发射器630和多个WPT接收器。为清楚说明起见，仅描绘多个WPT接收器中的两个。第一WPT接收器以参考编号620A命名且第二WPT接收器(仅示意性地指示)以参考编号620B命名。WPT发射器630包括具有布置于矩形阵列中的多个线圈的多线圈***635。每一线圈被配置成用于将电力传送到WPT接收器中的一个。为了控制非所需干扰效应，可针对每一线圈独立地控制所传送的电力量。进而，可以不同的AC电流电平和/或时间多路复用方案激活相应线圈。

为了用RF电流为线圈供电，WPT发射器630包括具有WPT驱动功能性的多路复用单元634。通过两个WPT控制器633控制多路复用单元634，所述WPT控制器633自身受上级控制单元632控制。经由电子保护模块631提供操作WPT发射器630所需的电力，这确保例如潜在的供电电压变化不会(严重地)影响WPT发射器630的操作。

如从图6可知，控制单元632进一步与蓝牙(BT)无线电572耦合。BT无线电572连接到BT天线572a。

WPT接收器620A、620B中的每一个包括用于从WPT发射器630的相应线圈接收WPT电力信号的线圈625。WPT接收器线圈625与WPT接收器模块623连接，所述WPT接收器模块623特定地提取来自从WPT发射器630接收的WPT电力信号的电力。控制单元622控制相应WPT接收器620A的操作。正由WPT接收器模块623接收的电力特定地用于操作WPT接收器620A的BT无线电562。BT无线电562与BT天线562a连接。在BT天线562a和BT天线572a之间，建立WPT发射器630和WPT接收器620之间的BT通信链路。

经由从WPT接收器620A所述WPT发射器630的反馈环路控制用于操作WPT接收器620A所需的WPT电力量。为了将WPT接收器620A的WPT电力需求传送到WPT发射器630，使用两个BT天线562a和572a之间的BT通信链路。此闭环控制原本就具有一定的电力控制时延。此时延主要包括三个子时延。

图6中用带圆圈的“1”所指示的第一子时延是由(i)对WPT接收器模块623产生的整流电压的测量和(ii)关于电压信号的对应信息到BT无线电装置562的转发引起。在优选实施例中，此信息指示电压控制错误。第一子时延的延迟可为例如短于大约2ms的固定延迟和例如短于大约1ms的取决于实施的可变延迟。

值图6中用带圆圈的“2”所指示的第二子时延是空气从BT无线电装置562的RX控制器到BT无线电装置562的TX读取器控制器的时延。此时延可固定为经由BT通信链路传送的BT数据包的一个时隙间隔。目标时隙间隔可为例如50-100ms。

在图6中用带圆圈的“3”所指示的第三子时延是从BT无线电装置572到WPT发射器630的控制单元632的时延。第三子时延可为例如2ms的固定延迟加大约1ms或更小的某一取决于实施的可变延迟。

图7是说明根据本发明技术的方面的无线电力***700的实施例的框图。无线电力***700包括WPT发射器730和多个WPT接收器。为清楚说明起见，仅描绘多个WPT接收器中的两个。第一WPT接收器用参考编号720A命名，且第二WPT接收器(仅示意性地指示)以参考编号720B命名。

如从图7和图6之间的比较可知，无线电力***700与图6中描绘的无线电力***600具有显著的类似性。为了将本描述的篇幅保持在可接受的限度内，无线电力***700的以下描述集中于无线电力***700和无线电力***600之间的差异。下文阐明这些差异。

***600的BT通信信道替换为近场通信(NFC)信道。因此，在发射器侧，第二无线电装置是NFC无线电装置772，且在接收器侧，第二无线电装置是NFC无线电装置762。此外，在WPT发射器侧的另一多线圈***737与相应WPT接收器侧的NFC线圈765之间建立(NFC)通信信道。

通过多路复用单元736控制另一多线圈***737的操作。多路复用单元736具有用于将NFC数据包转发到WPT接收器720A、720B、……中的一个的多路复用驱动功能性以及用于正确地从相应WPT接收器720A、720B、……接收NFC数据包的多路复用处理功能性。另一多线圈***737以受多路复用单元736控制的方式被配置成用于选择性地用特定WPT接收器720A、720B、……的NFC线圈765建立NFC通信链路。

在优选实施例中，WPT发射器730被配置成用于个别地针对多线圈***635的线圈中的每一个，调整用于将电力和/或数据包传送到相应WPT接收器720A、720B、……的电磁波电力。因此，可减小各个WPT接收器720A、720B、……的多线圈***635和WPT接收器线圈625的不同“数据和电力”信道之间的非所需的同位干扰效应。

此外，为了个别地为多线圈***635的线圈和/或另一多线圈***737的线圈供电/将其激活，可使用时间多路复用方案。这可为减小分配给两个多线圈***635和737的不同线圈的不同“数据和电力”信道之间的非所需同位干扰效应的进一步的且尤其有效的措施。

所描述的另外的多线圈***结合对应多路复用单元634可允许在WPT发射器730和不同WPT接收器720A、720B、……之间建立同步连接。取决于另一多线圈***737的线圈的数目，对应数目个WPT接收器720A、720B、……可参与与WPT发射器730的数据通信。具体地，另一多线圈***737的一个特定线圈可用于分别与一个无线电力接收器的通信。此外，WPT发射器730可以被配置成用于个别地针对另一多线圈***737的线圈中的每一个，调整用于将数据包传送到WPT接收器720A、720B、……的电力/电磁波强度。

图8是说明无线电力***800的框图。无线电力***800包括WPT发射器830和WPT接收器820。在WPT发射器830和WPT接收器820之间，建立电力传送信道和两个数据传送信道。根据此处描述的示范性实施例，通过两个主级线圈之间的电感耦合实现电力传送信道，主级线圈891分配给WPT发射器830且主级线圈881分配给WPT接收器820。根据图3中描绘的无线电力***300，主级线圈891和881还用于WPT发射器830和WPT接收器820之间的(双向)数据通信信道。因此，WPT发射器830不仅包括电力反相器114而且包括数据通信模块351，根据此处描述的示范性实施例，所述数据通信模块351自身包括FSK调制单元和ASK解调单元。对应地，除整流器112之外，WPT接收器820包括数据通信模块341，根据此处描述的示范性实施例，所述数据通信模块341自身包括FSK解调单元和ASK调制单元。

为了提供次级数据旁侧信道，WPT发射器830包括次级线圈892且WPT接收器820包括次级线圈882。因此，还有次级数据旁侧信道是通过WPT发射器830和WPT接收器820之间的电感耦合操作。通过数据处理模块893进行WPT发射器830处的数据处理。根据此处描述的示范性实施例，数据处理模块893是已知数据处理模块，其特定地包括数据解调单元(“数据demod”)、模/数转换器(“ADC”)、数据调制单元(“数据mod”)以及两个数/模转换器(“DAC”)。以对应方式，通过数据处理模块883进行WPT接收器820处的数据处理。根据此处描述的示范性实施例，还有数据处理模块883也是已知数据处理模块，其特定地包括数据解调单元(“数据demod”)、模/数转换器(“ADC”)、数据调制单元(“数据mod”)以及两个数/模转换器(“DAC”)。

描述性地来说，在无线电力***800中，与无线电力***300相比，添加在两个次级线圈892和882之间使用电感耦合的并行高速通信信道。如上文所提及，此数据通信可包含数据包从WPT发射器830到WPT接收器820和/或反过来从WPT接收器820到WPT发射器830的转发。

添加的并行高速通信信道可在15MHz和30MHz之间的范围内的相对较高载波频率下操作。此外，在低复杂性实施方案中，QPSK调制方案用于此高速通信信道。这可允许高达大约20Mbps的数据传送。在较复杂实施方案中，可使用本身已知的OFDM调制方案，其可允许可显著高于20Mbps的较高数据传送速率。

图9说明具有主级线圈881和次级线圈882的线圈布置980。所描绘的线圈布置设计可不仅在图8中示出的WPT接收器820处使用而且还在WPT发射器830处使用。

如从图9可知，两个线圈881和882以非常紧凑的方式建置。具体地，可用于电感式旁侧信道通信的次级线圈882环绕主级线圈881。主级线圈881可(i)用于从WPT发射器830到WPT接收器820的WPT电力传送并且(ii)用于WPT发射器830和WPT接收器820之间的数据包交换两者。

如在其它未描绘的设计中所提及，线圈中的至少一个可具有矩形或椭圆形形状。此外，次级线圈可位于主级线圈内部。

此外，如在优选的实施方案中所提及，两个线圈可形成于共同衬底(例如印刷电路板(PCB))上。在此情况下，可借助于适当的导电迹线实现线圈布线。

图10是说明根据本发明技术的无线电力***1000的另一实施例的框图。无线电力***1000包括WPT发射器1030和WPT接收器1020。

如从图10和图8之间的比较可知，无线电力***1000与图8中描绘的无线电力***800具有显著的类似性。具体地，在两个主级线圈891和881与所有相关联处理电路***之间延伸的单向WPT电力链路和双向电感式主级通信路径具有相同类型。为了将本描述的篇幅保持在可接受的限度内，无线电力***1000的以下描述集中于无线电力***1000和无线电力***800之间的差异。下文阐明这些差异。

(A)***800的电感式次级通信信道替换为电容式次级通信信道。这意味着***800的次级线圈892和882替换为两个电容式天线元件，即WPT发射器侧的第一电容式天线元件1095和WPT接收器侧的第二电容式天线元件1094。根据此处描述的实施例，两个电容式天线元件是简单的金属板，其形成将WPT发射器1030和WPT接收器1020耦合的电容器结构。

在这一点，如所提及，所属领域的技术人员清楚，电感耦合线圈以AC电流操作，而电容式天线元件的操作是基于AC电压。因此，与电感耦合相比，在数据处理模块893和883的电路***的细节中存在一些差异。然而，由于(在图8和10两者中)仅示意性地描绘处理模块893和883的不同处理单元的相应电路***并且由于本领域技术人员知道如何操作电容式天线元件，因此不进一步阐明关于图8中示出的处理模块893、883和图10中示出的处理模块893、883之间的差异的另外细节。

(B)无线电力***1000包括WPT发射器1030和WPT接收器1020之间的另一电容耦合。对应电容式天线结构以参考编号1095(发射器侧)和参考编号1094(接收器侧)命名。

电容式天线结构1095和1094用于信号返回。这可为必需的以便遵守完成电流(即电子流)必须依据的电力基本原理。这意味着离开电源(此处为WPT发射器1030)并且到达电力接收器(此处为WPT接收器1020)的电流(电子流)必须返回到电源。如上文已经提及，电容式天线结构可至少是WPT发射器1030和/或WPT接收器1020的外壳的部分或一部分。在其它实施例中，也可经由主级线圈和/或任何其它电目标到地实现信号返回。

可用于经由电容式通信信道发射数据包的调制方案可类似于可用于电感式通信信道的调制方案。如上文已提及，举例来说，可采用QPSK或OFDM。此外，还是对于电容耦合，可使用相对较高载波频率用于所述调制方案，这可产生高通带带宽。

图11a和11b示出包括(i)用于WPT和电感式主级数据通信的线圈和(ii)用于电容式次级数据通信的电容式天线结构的天线布置的不同空间配置。这两种天线布置均包括再次以参考编号1094命名的返回电极。

图11a中示出的天线布置1180a包括具有圆形绕组的外部主级线圈881和内部电容式天线结构1182。为了至少部分地抑止非所需涡电流的形成，电容式天线结构1182不包含完整导电平面，而是具有多个凹部/空隙的结构。根据此处描述的示范性实施例，电容式天线结构1182包括(鱼)网格设计。

图11b中示出的天线布置1180b包括线圈881，所述线圈881还包括圆形绕组。与电容式天线结构1182相比，天线布置1180b的电容式天线结构以具有外部电容式天线部分1182-1和内部电容式天线部分1182-2的空间拆分配置实现。

如从图11b可见，外部电容式天线部分1182-1由环圈组成，其还具有圆形形状。为了减少非所需涡电流，环圈1182-1包括数个槽口1182-1n。取决于特定应用，可选择适当数目的槽口1182-1n和/或适当大小的槽口1182-1n。

根据此处描述的示范性实施例，内部电容式天线部分1182-2分割成圆形的四个片段。选择通过间隙1182-2g实现的分段以便减少非所需的涡电流。

图12示出包括WPT发射器1230和WPT接收器1220的无线电力***1200。根据此处描述的示范性实施例，WPT发射器是电力传送单元1230且WPT接收器是正在通过电力传送单元1230充电的移动电话1220。此外，在电力传送单元1230和移动电话1220之间存在两个通信信道。一个(主级)通信信道是电感式通信信道且另一(次级)通信信道是电容式通信信道。

如从图12可见，对应的感应线圈和电容式天线以堆叠配置实现。进而，使用多层结构。在优选实施例中，此多层结构可实现于印刷电路板(PCB)上、处或内。具体地，电力传送单元1230包括堆叠式线圈/天线布置1231。移动电话1220包括堆叠式线圈/天线布置1221。在其它实施例中，堆叠式线圈/天线布置1231和1221的组件中的至少一些形成于单独衬底上或处。为了易于说明，仅在图12中示出功能组件电感线圈、电容式天线和磁性背部结构。

堆叠式线圈/天线布置1221包括磁性背部结构1286。根据此处描述的示范性实施例，磁性背部结构1286是由铁氧体材料制成的板。此外，堆叠式线圈/天线布置1221包括形成于磁性背部结构1286处的主级电感线圈1281和形成于主级电感线圈1281处的次级电容式天线1282。因此，堆叠式线圈/天线布置1231包括磁性背部结构1296，其也是由铁氧体板制成。此外，堆叠式线圈/天线布置1231包括形成于磁性背部结构1296处的主级电感线圈1291和形成于主级电感线圈1291处的次级电容式天线1292。

在图12中，主级线圈1281(的中心)与次级电容式天线1282(的中心)之间的距离用“D1”指示。对应的非所需寄生内部电容耦合用参考编号1298指示。当然，虽然图12中未描绘，但在堆叠式线圈/天线布置1231内既定相同的寄生内部电容耦合。

在图12中，电力传送单元1230与移动电话1220之间的距离用“D2”指示。用于次级通信信道的对应的所要电容耦合用参考编号1297指示。

图13示出根据本发明的另一实施例的天线布置1380的俯视图。天线布置1380包括具有用于WPT和电感式主级数据通信两者的大体上矩形绕组的主级线圈1381。此外，天线布置1380包括用于电容式次级数据通信的次级电容式天线结构1382。

如从图13(的视角)可见，主级线圈1381位于次级电容式天线结构1382后面。因此，天线布置1380也以堆叠式设计实现。

此外，再次为了避免非所需的涡电流，电容式天线结构1382包括由与彼此电连接的多个超长导电元件组成的结构。导电元件的空间设计可被描述为(矩形)鱼网图案。

图14示出具有WPT发射器1430和WPT接收器1420的无线电力***1400。在此实施例中，在WPT发射器1430和WPT接收器1420之间设置乒数据通信信道1499。乒数据通信信道1499使用经由两个(主级)线圈发射的射频(RF)信号，线圈1491分配给WPT发射器1430且线圈1481分配给WPT接收器1420。

乒数据通信信道1499在发射器侧的乒处理模块1493与接收器侧的乒处理模块1483之间延伸。WPT接收器1420包括输入/输出接口1484，其以通信方式与图14中的主机装置1485连接。

为了将本文档的篇幅保持在可接受的限度内，仅指示两个乒处理模块的内部结构/功能。此指示包含低频率对象检测(LFOD)、数/模转换器(DAC)，以及乒处理模块1493和比较器(Comp)中的两个电阻器R，所述比较器在乒处理模块1483中具有可调整触发。

如在图14中提及，两个乒处理模块1483和1493的所指示内部组件可仅允许单向乒通信。然而，如所提及，本领域技术人员知道如何提供经修改乒处理模块以便也可用于双向乒乓(Ping-Pong)数据通信。

如在此处描述的实施例中进一步提及，在WPT发射器1430和WPT接收器1420之间仅存在一个(乒)数据通信路径。此(乒)数据通信路径使用相同线圈1481和1491，所述线圈还用于WPT。

在其它实施例中，可存在第二数据通信信道(电感式和/或电容式)。在另外的其它实施例中，可经由次级数据通信信道实现乒数据通信信道。

如所提及，正在经由乒数据通信信道1499传送的乒信号可仅具有极小的信号强度。因此，可仅以例如1.5或1.8伏特的相对较小的电压产生(在乒发射器处)并处理(在乒接收器处)乒信号。此电压可为对应WPT装置的供电电压。

附图标记列表：

100A 无线电力传送(WPT)电路

110 WPT发射器

112 整流和调节电路/整流器

114 阻抗匹配和激励电路/反相器/电力反相器

116 发射线圈

120 WPT接收器

122 接收线圈

124 阻抗匹配和整流电路

126 开关调节器

128 通信信道

130 电池充电器

132 电池

200 无线通信装置

210 天线

212 双工器

220 接收器

230 发射器

240 基带处理模块

250 存储器

260 处理器

270 本地振荡器发生器(LOGEN)

280 无线电力电路

300 无线电力***

341 通信模块

351 通信模块

490 数据包

491 WPC兼容性第一数据包部分

491a 前序部分

491b 标头部分

492 专属第二数据包部分

492a 有效负载数据部分

492b 校验和部分

500 无线电力***

520 WPT接收器

530 WPT发射器

561 第一无线电装置

562 第二无线电装置/BT无线电装置

562a BT天线

571 第一无线电装置

572 第二无线电装置/BT无线电装置

572a BT天线

573 TX主机控制器

574 RX主机和/或WIFI控制器

581 接收线圈

591 发射线圈

600 无线电力***

620A 第一WPT接收

620B 第二WPT接收器

622 控制单元

623 WPT接收器模块

625 WPT接收器线圈

630 WPT发射器

631 保护模块

632 控制单元

633 WPT控制器

634 多路复用单元

635 多线圈***

700 无线电力***

720A 第一WPT接收器

720B 第二WPT接收器

730 WPT发射器

736 多路复用单元

737 另一多线圈***

762 第二数据通信模块/第二无线电装置/NFC无线电装置

765 NFC线圈

772 第二数据通信模块/第二无线电装置/NFC无线电装置

800 无线电力***

820 WPT接收器

830 WPT发射器

881 主级线圈

882 次级线圈

883 数据处理模块

891 主级线圈

892 次级线圈

893 数据处理模块

980 线圈布置

1000 无线电力***

1082 电容式天线

1092 电容式天线

1094 返回天线结构

1095 返回天线结构

1180a 天线布置

1180b 天线布置

1182 电容式天线(网格类型)

1182-1 外部电容式天线部分

1182-2 内部电容式天线部分

1182-1n 槽口

1182-2g 间隙

1200 无线电力***

1220 WPT接收器/移动电话

1230 WPT发射器/电力传送单元

1281 主级线圈

1291 主级线圈

1292 次级天线

1296 磁性背部结构/铁氧体板

1297 电容式天线耦合

1298 寄生内部电容耦合

1380 天线布置

1381 主级线圈

1382 电容式天线结构(网格类型)

1400 无线电力***

1420 WPT接收器

1430 WPT发射器

1481 主级线圈

1484 输入/输出接口

1491 主级线圈

1483 乒处理模块

1485 主机装置

1493 乒处理模块

1499 乒通信信道。

Claims

1.一种无线电力接收器(120)，其包括：

接收器(122)，其被配置成响应于通过来自无线电力发射器(110)的电磁波接收到电力而产生电流；

第一通信信道，其处于所述无线电力接收器(120)和所述无线电力发射器(110)之间；和

第二通信信道，其处于所述无线电力接收器(120)和所述无线电力发射器(110)之间，

其中所述第一通信信道和所述第二通信信道是不同的通信信道。

2.根据权利要求1所述的无线电力接收器(120)，其中

所述第二通信信道是蓝牙低能耗信道。

3.根据权利要求1所述的无线电力接收器(120)，其中

所述第二通信信道是近场通信信道。

4.根据权利要求1所述的无线电力接收器(120)，其中

所述第二通信信道使用独立于用以从所述无线电力发射器(110)接收电力的电感耦合的电感耦合。

5.根据权利要求1所述的无线电力接收器(120)，其中

所述第二通信信道使用经由天线的电容耦合。

6.根据前述权利要求1到5中任一权利要求所述的无线电力接收器(120)，其另外包括

第一数据通信模块(341)，其用于处理经由所述第一通信信道传送的数据，和

第二数据通信模块(562)，其用于处理经由所述第二通信信道传送的数据，其中所述第一数据通信模块(341)不同于所述第二数据通信模块(562)。

7.根据前述权利要求6所述的无线电力接收器(120)，其中

所述第一通信模块(341)被配置成用于动态地改变用于处理经由所述第一通信信道传送的数据包的调制和/或解调方案。

8.根据前述权利要求6所述的无线电力接收器(120)，其中

所述第一通信模块(341)包括均衡功能性和/或脉冲整形功能性。

9.根据前述权利要求6所述的无线电力接收器(120)，其中

所述第一通信模块(341)被配置成用于动态地调整波特率时钟。

10.根据前述权利要求6所述的无线电力接收器(120)，其中

所述第一通信模块(341)被配置成用于动态地改变用于经由所述第一通信信道传送的数据信号的载波频率。

11.根据前述权利要求6所述的无线电力接收器(120)，其中

所述第一通信模块(341)被配置成用于动态地改变用于将射频信号滤波的谐振电路的品质因数，所述射频信号是用于经由所述第一通信信道发射数据。

12.根据前述权利要求6所述的无线电力接收器(120)，其中

所述第一通信模块(341)被配置成用于动态地修改经由所述第一通信信道传送的数据包的数据包大小和/或数据包结构。

13.根据前述权利要求6所述的无线电力接收器(120)，其中

所述第一通信模块(341)和/或所述第二通信模块(351)被配置成用于控制经由所述第一通信信道转发到所述无线电力发射器的电磁数据信号的电力。

14.根据权利要求2或权利要求3所述的无线电力接收器(120)，其中

所述第一通信信道特定来说是无线局域网信道。

15.根据前述权利要求14所述的无线电力接收器(120)，其中

所述第一通信信道和所述第二通信信道以双无线电架构实现，其中第一无线电硬件组件(341)分配给所述第一通信信道且第二无线电硬件组件(562)分配给所述第二通信信道。

16.根据前述权利要求15所述的无线电力接收器(120)，其中

至少一个第一无线电硬件组件(341)和至少一个第二无线电硬件组件(562)实现于一个单芯片内。

17.根据前述权利要求14所述的无线电力接收器(620A)，其中

所述第一通信信道和所述第二通信信道以共享无线电架构实现，其中至少一个无线电硬件组件(622)共同用于所述第一通信信道和所述第二通信信道两者。

18.根据前述权利要求14所述的无线电力接收器(120)，其中

所述无线电力接收器(120)被配置成用于动态地改变用于所述第二通信信道的连接事件的重复率。

19.根据权利要求4所述的无线电力接收器(820)，其另外包括

主级线圈(881)，其分配给所述第一通信信道，其中所述主级线圈(881)被配置成

用于从所述无线电力发射器(830)接收所述电力，且

用于经由所述第一通信信道从所述无线电力发射器(830)接收第一数据包和/或用于经由所述第一通信信道将第一数据包发射到所述无线电力发射器(830)；和

次级线圈(882)，其分配给所述第二通信信道，其中所述次级线圈被配置成

用于经由所述第二通信信道从所述无线电力发射器(830)接收第二数据包和/或用于经由所述第二通信信道将第二数据包发射到所述无线电力发射器(830)。

20.根据前述权利要求19所述的无线电力接收器(820)，其中

所述主级线圈(881)通过主级导体迹线实现且所述次级线圈(882)通过次级导体迹线实现，其中

所述主级导体迹线和所述次级导体迹线形成于一个共同衬底处。

21.根据前述权利要求19到20中任一权利要求所述的无线电力接收器(820)，其中

所述次级线圈(882)包括布置成围绕所述主级线圈(881)的主级绕组的次级绕组。

22.根据前述权利要求19到20中任一权利要求所述的无线电力接收器，其中

所述主级线圈包括布置成围绕所述次级线圈的次级绕组的主级绕组。

23.根据前述权利要求21所述的无线电力接收器(820)，其中

所述主级绕组(881)的至少一部分的形状为主级圆环的至少一部分，且

所述次级绕组(882)的至少一部分的形状为次级圆环的至少一部分，且其中

所述主级圆环和所述次级圆环布置于相对于彼此的空间同心配置中。

24.根据前述权利要求19到20中任一权利要求所述的无线电力接收器(820)，其中

-所述主级线圈(881)和与所述主级线圈(881)连接的主级信号处理电路(341)被配置成用于在处于100KHz和300KHz之间的范围内的载波频率下操作，且/或其中

-所述次级线圈(882)和与所述次级线圈(882)连接的次级信号处理电路(883)被配置成用于在处于15MHz和30MHz之间的范围内的载波频率下操作。

25.根据前述权利要求24所述的无线电力接收器(820)，其中

所述次级信号处理电路(883)被配置成用于通过正交频分多路复用调制方案控制所述无线电力发射器(830)和所述无线电力接收器(820)之间的数据包发射。

26.根据前述权利要求25所述的无线电力接收器(820)，其中

所述正交频分多路复用调制方案以如下方式设计：频率子频道在频率尺度上位于从所述无线电力发射器(830)传播到所述无线电力接收器(820)并且供所述无线电力接收器(820)用以产生电流的所述电磁波的频率谐波之间。

27.根据前述权利要求25所述的无线电力接收器(820)，其中

所述次级信号处理电路(883)被配置成用于动态地调适所述正交频分多路复用调制方案的所述频率子频道的数目。

28.根据前述权利要求25所述的无线电力接收器(820)，其中

所述次级信号处理电路(883)被配置成用于动态地调适所述正交频分多路复用调制方案的个别频率子频道的信号强度。

29.根据前述权利要求19到20所述的无线电力接收器(820)，其另外包括

可控输出阻抗，其被配置成用于控制经由所述第二通信信道从所述无线电力接收器(820)发射到所述无线电力发射器(830)的数据信号的信号强度。

30.根据权利要求5所述的无线电力接收器(1020)，其中

所述天线是以至少部分地防止在所述天线内形成涡电流的方式塑形的电容式天线结构(1082、1182)。

31.根据前述权利要求30所述的无线电力接收器(1020)，其中

所述电容式天线结构(1182)包括间杂有间隙(1182-2g)的连续区(1182-2)。

32.根据前述权利要求30所述的无线电力接收器(1020)，其中

所述电容式天线结构包括导电元件图案(1182)。

33.根据前述权利要求32所述的无线电力接收器(1020)，其中

所述导电元件(1182)通过形成于衬底处的导电结构实现。

34.根据前述权利要求5或30到33中任一权利要求所述的无线电力接收器(1020)，其中

所述第一通信信道使用经由所述无线电力接收器(1020)的电感天线结构(881)的电感耦合。

35.根据前述权利要求34所述的无线电力接收器(1020)，其中

所述电容式天线结构(1182)和所述电感天线结构(881)形成于一个共同衬底处。

36.根据前述权利要求35所述的无线电力接收器(1020)，其中

所述电感天线结构(881)布置成围绕所述电容式天线结构(1182)。

37.根据前述权利要求35所述的无线电力接收器(1020)，其中

所述电容式天线结构(1182-1)布置成围绕所述电感天线结构(881)。

38.根据前述权利要求35所述的无线电力接收器(1020)，其中

所述电容式天线结构包括两个部分，即电容式内部部分(1182-2)和电容式外部部分(1182-1)，其中

所述电容式内部部分(1182-2)位于所述电感天线结构(881)内，且所述电容式外部部分(1182-1)位于所述电感天线结构(881)外部。

39.根据前述权利要求38所述的无线电力接收器(120)，其中

所述电容式内部部分(1182-2)具有圆形形状，且

所述电容式外部部分(1182-1)具有环形形状。

40.根据前述权利要求5或30到33中任一权利要求所述的无线电力接收器(1020)，其另外包括

电容式返回天线结构(1094)，其被配置成用于提供与所述无线电力发射器(1030)的另一电容式返回天线结构(1095)的电容耦合以用于在所述无线电力接收器(1020)和所述无线电力发射器(1030)之间提供电容式信号返回路径。

41.根据前述权利要求6所述的无线电力接收器，其中

所述第一数据通信模块和/或所述第二数据通信模块被配置成用于将乒信号发射到所述无线电力发射器。

42.根据前述权利要求41所述的无线电力接收器(1420)，其中

所述第一数据通信模块(1483)和/或所述第二数据通信模块被配置成用于从所述无线电力发射器(1430)接收乒信号。

43.根据前述权利要求41所述的无线电力接收器(1420)，其中

所述乒信号包括数个数字脉冲的脉冲串，其中所述数字脉冲的数目介于2和10之间并且特定来说，介于3和5之间。

44.根据前述权利要求41所述的无线电力接收器，其中

所述第一数据通信模块和/或所述第二数据通信模块被配置成用于动态地改变乒发射路径中和/或乒接收路径中的欧姆电阻。

45.根据前述权利要求44所述的无线电力接收器，其中

所述第一数据通信模块和/或所述第二数据通信模块被配置成用于通过离散地接入或断开至少一个欧姆电阻器来动态地改变欧姆电阻。

46.根据前述权利要求44所述的无线电力接收器，其中

所述第一数据通信模块和/或所述第二数据通信模块被配置成用于仅在用于乒通信的时间窗内动态地改变所述欧姆电阻。

47.根据前述权利要求41所述的无线电力接收器，其中

所述第一数据通信模块和/或所述第二数据通信模块被配置成用于以乒频率驱动所述乒信号，所述乒频率至少与用于接收和/或用于发射所述乒信号的天线电路***的谐振频率大致相同。

48.根据前述权利要求6所述的无线电力接收器(1420)，其中

所述无线电力接收器包括以下特征中的至少一个：

所述第一数据通信模块和/或所述第二数据通信模块被配置成用于将电磁正弦波发射到所述无线电力发射器；和

所述第一数据通信模块(1483)和/或所述第二数据通信模块被配置成用于从所述无线电力发射器(1430)接收电磁正弦波。

49.一种无线电力发射器(110)，其包括

发射器(116)，其被配置成将电磁波发射到无线电力接收器(120)，特定来说，是发射到在以上权利要求中任一权利要求中所述的无线电力接收器(120)，其中所述电磁波包括能够在所述无线电力接收器(120)处转换成电流的电力部分；

第二通信信道，其处于所述无线电力接收器(120)和所述无线电力发射器(120)之间，

50.根据前述权利要求49所述的无线电力发射器(530)，其另外包括

通信控制器(351、572)，

其用于控制经由所述第一通信信道和/或经由所述第二通信信道传送的数据包的传送，且

用于监测能够通过所述无线电力接收器(520)转换成电流的电磁波电力，

其中所述通信控制器(351、572)被配置成用于依据监测的电力调整通信速度。

51.根据前述权利要求49到50中任一权利要求所述的无线电力发射器(630)，其针对所述第一通信信道另外包括

多线圈***(635)，其至少包括第一线圈和第二线圈；和

多线圈控制器(632)，其用于控制所述第一线圈和所述第二线圈的操作，其中

所述多线圈***(635)和所述第一线圈被配置成用于将电力传送到无线电力接收器(620A)，特定来说，传送到如以上权利要求1到48中任一权利要求所述的无线电力接收器(620A)并且与之通信，且

所述多线圈***(635)和所述第二线圈被配置成用于将电力传送到无线电力接收器(620B)，特定来说，传送到如前述权利要求1到48中任一权利要求所述的无线电力接收器并且与之通信。

52.根据前述权利要求51所述的无线电力发射器(630)，其中

所述多线圈控制器(632)被配置成用于个别地针对所述第一线圈并且个别地针对所述第二线圈，调整用于将电力和/或数据包传送到相应无线电力接收器(620A、620B)的电磁波电力。

53.根据前述权利要求51所述的无线电力发射器(630)，其中

所述多线圈控制器(632)被配置成用于个别地针对所述第一线圈并且个别地针对所述第二线圈，调整用于将电力和/或数据包传送到相应无线电力接收器(620A、620B)的电磁波时隙。

54.根据前述权利要求51所述的无线电力发射器(730)，其针对所述第二通信信道另外包括

另一多线圈***(737)，其至少包括另一第一线圈和另一第二线圈；和

另一多线圈控制器(772)，其用于控制所述另一第一线圈和所述另一第二线圈的操作，其中

所述另一多线圈***(737)和所述另一第一线圈被配置成用于与所述第一无线电力接收器(720A)通信，且

所述另一多线圈***(737)和所述另一第二线圈被配置成用于与所述第二无线电力接收器(720B)通信。

55.根据前述权利要求54所述的无线电力发射器(730)，其中

所述另一多线圈控制器(772)被配置成用于个别地针对所述另一第一线圈并且个别地针对所述另一第二线圈，调整用于将数据包传送到相应无线电力接收器(720A、720B)的电磁波电力。

56.根据前述权利要求54所述的无线电力发射器(730)，其中

所述另一多线圈控制器(772)被配置成用于个别地针对所述另一第一线圈并且个别地针对所述另一第二线圈，调整用于将数据包传送到相应无线电力接收器(720A、720B)的电磁波时隙。

57.一种无线电力***，其包括

如前述权利要求49到56中任一权利要求所述的无线电力发射器(110)，和

如前述权利要求1到48中任一权利要求所述的无线电力接收器(120)。

58.一种无线通信装置(200)，其包括

无线电力接收器(210、212、220)和无线电力发射器(210、230)；

所述无线电力接收器(210、212、220)包括

接收器(220)，其被配置成响应于通过来自外部无线电力发射器的电磁波接收到电力而产生电流；

第一通信信道，其处于所述无线电力接收器(210、212、220)和所述外部无线电力发射器之间；和

第二通信信道，其处于所述无线电力接收器(210、212、230)和所述外部无线电力发射器之间，

其中所述第一通信信道和所述第二通信信道是不同的通信信道；

所述无线电力发射器(210、230)包括

发射器(230)，其被配置成将电磁波发射到外部无线电力接收器，其中所述电磁波包括能够在所述外部无线电力接收器处转换成电流的电力部分；

另一第一通信信道，其处于所述外部无线电力接收器和所述无线电力发射器之间；和

另一第二通信信道，其处于所述外部无线电力接收器和所述无线电力发射器之间，

其中所述另一第一通信信道和所述另一第二通信信道是不同的通信信道。

59.一种用于在以下各项之间通信并且传送电力的方法

(i)无线电力发射器(110)，特定来说，如前述权利要求49到56中任一权利要求所述的无线电力发射器(110)，和

(ii)无线电力接收器(120)，特定来说，如前述权利要求1到48中任一权利要求所述的无线电力接收器(120)，所述方法包括

通过所述无线电力接收器(120)，响应于通过来自所述无线电力发射器(110)的电磁波接收到电力而产生电流；

在所述无线电力接收器(120)和所述无线电力发射器(110)之间经由第一通信信道进行通信；和

在所述无线电力接收器(120)和所述无线电力发射器(120)之间经由第二通信信道进行通信；

60.一种上面存储有计算机程序的计算机可读媒体，所述计算机程序用于控制(i)无线电力发射器(110)，特定来说，如前述权利要求49到56中任一权利要求所述的无线电力发射器(110)，和/或(ii)无线电力接收器(120)，特定来说，如前述权利要求1到48中任一权利要求所述的无线电力接收器(120)的操作，其中所述计算机程序当被数据处理器执行时适于控制和/或进行如前述权利要求59所述的方法。

61.一种用于控制(i)无线电力发射器(110)，特定来说，如前述权利要求49到56中任一权利要求所述的无线电力发射器(110)，和/或(ii)无线电力接收器(120)，特定来说，如前述权利要求1到48中任一权利要求所述的无线电力接收器(120)的操作的程序元素，其中所述程序元素当被数据处理器执行时适于控制和/或进行如前述权利要求59所述的方法。