用于经由屏蔽天线进行无线功率传输的方法和系统技术方案

本公开提供了用于无线传递功率的方法和装置。本公开的第一方面是一种用于无线地接收功率的装置。装置包括接收电路，该接收电路被配置为接收无线通信和充电功率。装置还包括金属结构，该金属结构限定从第一表面延伸到第二表面的间隙，并且通过金属结构，第一表面与第二表面相对。金属结构被配置为从以第一频率振荡的无线充电场接收充电功率。金属结构进一步被配置为经由第一连接馈电和第二连接馈电将接收的功率传送到接收电路。金属结构还进一步被配置为屏蔽接收电路不受除了第一频率之外的频率的干扰。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于经由屏蔽天线进行无线功率传输的方法和系统
本公开总体涉及无线功率传递，并且更具体地涉及用于将功率无线传送到可以被植入用户身体内或者在用户身体上佩戴的电子设备的方法和装置。
技术介绍
被植入用户身体内或者在用户身体上佩戴的电子设备可以通过暴露于各种电信号或电场而损坏。在无线功率应用中，无线功率充电系统可以提供在没有物理电连接的情况下对电子设备进行充电和/或供电的能力，从而减少操作电子设备所需的部件的数量，以及简化电子设备的使用。这种无线功率充电系统可以包括无线功率发射机和其它发射电路系统，其被配置为生成磁场，该磁场可以用于将功率无线传递到无线功率接收机。相应地，当由接收机(例如，医用植入物或用户佩戴的医疗设备)接收无线功率和/或数据传输时，需要用于保护内部部件免受损坏的方法和装置。
技术实现思路
随附的权利要求的范围内的方法和设备的各种实现各具有几个方面，其中没有单个的一个方面独自负责本文中所描述的期望属性。在不限制随附的权利要求的范围的情况下，这里描述了一些突出特征。本公开的一个方面是一种用于无线地接收功率的装置。装置包括接收电路，该接收电路被配置为接收无线通信和充电功率。装置还包括金属结构，该金属结构限定从第一表面延伸到第二表面的间隙，并且通过金属结构，第一表面与第二表面相对。金属结构被配置为从以第一频率振荡的无线充电场接收充电功率。金属结构进一步被配置为经由第一连接馈电和第二连接馈电将接收的功率传送到接收电路。金属结构还进一步被配置为屏蔽接收电路不受除了第一频率之外的频率的干扰。附图说明在附图和下面的描述中阐述了本说明书中所描述的技术方案的一个或多个实现的细节。从说明书、附图和权利要求中，其它特征、方面和优点将变得明显。图1是根据一个示例性实现的无线功率传递系统的功能框图。图2是根据另一示例性实现的无线功率传递系统的功能框图。图3是根据示例性实现的包括发射或接收天线的图2的发射电路系统或接收电路系统的一部分的示意图。图4是根据本公开的示例性实现的可以用于感应功率传递系统中的发射机的简化功能框图。图5是根据本公开的示例性实现的可以用于感应功率传递系统中的接收机的简化功能框图。图6示出应用到人体的区域的无线功率传递系统600的视图。图7示出置于植入物的电部件周围的屏蔽的渲染示意图。图8A示出具有屏蔽和两线馈电的植入物的第一视图。图8B示出图8A的植入物的第二视图。图9A-图9C示出图7和图8的植入物的屏蔽件、槽和/或桥的备选的配置。图10A示出对应于植入物(例如，图7的植入物)的天线的辐射图案的3D图表。图10B示出指示植入物(例如，图7的植入物)的天线的信号强度作为频率的函数的图表。图11是根据本公开的示例性实现包括在可植入设备中接收无线功率和通信的方法的多个步骤的流程图。附图中图示的各种特征可以不按比例绘制。相应地，为了清晰起见，可以任意扩大或缩小各种特征的尺寸。此外，一些附图可以不描绘给定系统、方法或设备的所有部件。最后，贯穿本说明书和附图，相似的参考标号可以用于表示相似的特征。具体实施方式以下关于附图所阐述的详细描述旨在作为示例性实现的描述，并且不旨在表示其中可以实践本公开的仅有的实现。贯穿本说明书所使用的术语“示例性”意味着“用作一个示例、实例或说明”，并且不一定被解释为比其它示例性实现优选的或者有利的。详细描述包括出于提供示例性实现的全面理解的目的的具体细节。在一些实例中，一些设备是以框图的形式示出的。无线传递功率可以指代在不使用物理电导体的情况下，将与电场、磁场、电磁场或者其它相关联的任何形式的能量从发射机传递到接收机(例如，可以通过自由空间来传递功率)。进入无线场(例如，磁场)的功率输出可以被“接收线圈”接收、捕获或者耦合，以实现功率传递。图1是根据一个示例性实现的无线功率传递系统100的功能框图。可以将输入功率102从电源(未示出)提供到发射机104，以生成无线(例如，磁或电磁)场105，用于执行无线功率传递。接收机108可以耦合到无线场105，并且生成输出功率110，用于由被耦合到输出功率110的设备(未示出)存储和消耗。发射机104和接收机108两者被分隔开距离112。在一个示例性实现中，根据相互谐振关系来配置发射机104和接收机108。当接收机108的谐振频率和发射机104的谐振频率基本上相同或者非常接近时，发射机104和接收机108之间的传输损失会减少。因此，与可能要求非常接近的(例如，有时在毫米内)大型天线线圈的纯感应解决方案相比，该解决方案可以在较大距离上提供无线功率传输。因此，谐振感应耦合技术可以在各种距离上利用各种感应线圈配置允许改进的效率和功率传递。当接收机108位于由发射机104产生的无线场105中时，接收机108可以接收功率。无线场105对应于其中由发射机104输出的能量可以由接收机108捕获的区域。无线场105可以对应于发射机104的“近场”，如将在下面进一步描述的。无线场105还可以在比被视为“近场”更长的距离上操作。发射机104可以包括发射天线114(例如，线圈)，用于将能量发射到接收机108。接收机108可以包括接收天线或线圈118，用于接收或捕获从发射机104发射的能量。近场可以对应于其中存在强电抗场的区域，该强电抗场是由发射天线114中的电流和电荷导致的，其最低限度地将功率从发射天线114辐射出去。近场可以对应于在发射天线114的大约一个波长(或者其分数)内的区域。图2是根据另一示例性实现的无线功率传递系统200的功能框图。系统200包括发射机204和接收机208。发射机204可以包括发射电路系统206，发射电路系统206可以包括振荡器222、驱动器电路224以及滤波和匹配电路226。振荡器222可以被配置为生成在所需频率的信号，该所需频率可以响应于频率控制信号223来调整。振荡器222可以将振荡器信号提供给驱动器电路224。驱动器电路224可以被配置为基于输入电压信号(VD)225而在例如发射天线214的谐振频率驱动发射天线214。驱动器电路224可以是开关放大器，其被配置为从振荡器222接收方波以及输出正弦波。例如，驱动器电路224可以是E类放大器。滤波和匹配电路226可以滤除谐波或其它不需要的频率，并且将发射机204的阻抗与发射天线214的阻抗匹配。作为驱动发射天线214的结果，发射天线214可以生成无线场205，以在足够用于对电池236充电的水平无线地输出功率。接收机208可以包括接收电路系统210，接收电路系统210可以包括匹配电路232和整流器电路234。匹配电路232可以将接收电路系统210的电抗与接收天线218匹配。整流器电路234可以从交流(AC)功率输入生成直流(DC)功率输出，以对电池236充电，如图2所示。接收机208和发射机204可以附加地在分立的通信信道219(例如，蓝牙、ZigBee、蜂窝等)上通信。接收机208和发射机204可以备选地使用无线场205的特点经由带内信令通信。接收机208可以被配置为确定由发射机204发射并由接收机208接收的功率的量是否适合用于对电池236充电。图3是根据示例性实现的包括发射或接收天线的图2的发射电路系统206或接收电路系统210的一部分的示意图。如图3所示，发射或接收电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于接收无线功率和通信的装置，包括：接收电路，被配置为接收无线通信和充电功率；以及金属结构，限定从第一表面延伸到第二表面的间隙，并且通过所述金属结构，所述第一表面与所述第二表面相对，所述金属结构被配置为：从以第一频率振荡的无线充电场接收所述充电功率；经由第一连接线和第二连接线，将接收的功率和通信传送到所述接收电路；以及屏蔽所述接收电路不受除了所述第一频率之外的频率的干扰。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.29 US 62/329,976;2017.02.17 US 15/436,6011.一种用于接收无线功率和通信的装置，包括：接收电路，被配置为接收无线通信和充电功率；以及金属结构，限定从第一表面延伸到第二表面的间隙，并且通过所述金属结构，所述第一表面与所述第二表面相对，所述金属结构被配置为：从以第一频率振荡的无线充电场接收所述充电功率；经由第一连接线和第二连接线，将接收的功率和通信传送到所述接收电路；以及屏蔽所述接收电路不受除了所述第一频率之外的频率的干扰。2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括金属桥，所述金属桥连接所述金属结构的第一部分和所述金属结构的第二部分，其中所述间隙将所述金属结构划分成所述第一部分和所述第二部分。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述金属结构进一步包括外壳，所述外壳容纳所述接收电路。4.根据权利要求3所述的装置，其中所述接收电路包括被植入身体内的可植入设备的一个或多个部件，并且其中所述接收电路被配置为将所述功率和通信传送到所述可植入设备。5.根据权利要求1所述的装置，进一步包括第一金属桥、第二金属桥和第三金属桥，其中所述间隙将所述金属结构划分成第一部分、第二部分、第三部分和第四部分，并且其中所述第一金属桥、所述第二金属桥和所述第三金属桥被配置为连接所述第一片段、所述第二片段、所述第三片段和所述第四片段，以最大化所述间隙的长度。6.根据权利要求1所述的装置，其中第一槽以及与所述第一槽正交并且被连接到所述第一槽的第二槽形成所述间隙，并且其中所述金属结构上的感生电流沿着所述第一槽和所述第二槽。7.根据权利要求6所述的装置，其中所述第一槽和所述第二槽中的一个或多个被填充有生物相容材料，并且其中所述生物相容材料是陶瓷、氧化锆铝和环氧树脂之一。8.根据权利要求6所述的装置，其中所述第一槽和所述第二槽中的一个或多个为连接提供通路，所述连接从所述金属结构内所容纳的一个或多个电路到所述金属结构外的传感器或设备。9.根据权利要求1所述的装置，进一步包括第一金属桥和第二金属桥，所述第一金属桥和所述第二金属桥连接跨所述间隙的第一部分和第二部分，其中所述间隙将所述金属结构划分成所述第一部分和所述第二部分，并且其中所述间隙的位置以及所述第一金属桥和所述第二金属桥提供所述金属结构的定向使用。10.根据权利要求1所述的装置，进一步包括发射电路，所述发射电路被配置为经由所述金属结构发射无线通信，并且其中所述金属结构将从所述发射电路接收的所述无线通信发射到另一设备。11.根据权利要求1所述的装置，其中所述金属结构进一步被配置为从以第一频率振荡的所述无线充电场接收所述通信。12.一种接收无线功率和通信的方法，包括：经由金属结构从以第一频率振荡的无线充电场接收无线充电功率和通信，所述金属结构限定从所述金属结构的第一表面延伸到所述金属结构的第二表面的间隙，并且通过所述金属结构，所述第一表面与所述第二表面相对；经由第一连接线和第二连接线，将接收的功率和通信传送到接收电路；以及经由所述金属结构，屏蔽所述接收电路不受除了所述第一频率之外的频率的干扰。13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括金属桥，所述金属桥连接所述金属结构的第一部分和所述金属结构的第二部分，其中所述间隙将所述金属结构划分成所述第一部分和所述第二部分。14.根据权利要求12所述的方法，其中所述金属结构进一步包括外壳，所述外壳容纳所述接收电路。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述接收电路包括被植入身体内的可植入设备的一个或多个部件，所述方法进一步包括将所述功率和...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑胜宪，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US