天线控制电路、多频率天线系统以及调节多频率谐振天线的方法技术方案

一种天线控制电路，包括：包括三个半桥电路的H桥电路；以及控制器，配置为控制H桥电路；其中所述三个半桥电路中的第一半桥电路和第二半桥电路被配置为电跨接在具有第一谐振频率和第二谐振频率谐振天线的两端；其中第三半桥电路被配置为电连接至与谐振天线连接的第一电容器，其中所述控制器被配置为控制第三半桥电路将第一电容器至谐振天线的连接切换至第一位置，从而将谐振天线的谐振频率改变至第一谐振频率。

【技术实现步骤摘要】
天线控制电路、多频率天线系统以及调节多频率谐振天线的方法
在此公开的各示例实施例总体上涉及天线频率控制。
技术介绍
以使用各种频率来进行磁场能量传输的不同系统来划分当前无线充电和无线电力市场，包括两种不同的耦接发送器和接收器天线的方法。电感系统的工作与变压器类似，要求充电器和被充电设备中的线圈机械上紧密相邻并对齐。电感谐振系统允许不同的天线尺寸以及充电器和被充电设备之间的更大距离。因此，谐振系统的性能可以主要依赖于谐振系统的相应天线的Q因子以及谐振系统的谐振频率匹配程度。
技术实现思路
下文提供了各示例实施例的简要概述。下文的概述中可能会有一些简化和省略，目的是突出并介绍各示例实施例的一些方面，而非限制本专利技术的范围。后续部分中对示例实施例的详细描述足以让本领域普通技术人员实现并使用本专利技术的构思。各示例实施例涉及天线控制电路，包括：包括三个半桥电路的H桥电路；控制器，配置为控制H桥电路；其中所述三个半桥电路中的第一半桥电路和第二半桥电路被配置为电跨接在具有第一谐振频率和第二谐振频率谐振天线两端，其中第三半桥电路被配置为电连接至与谐振天线连接的第一电容，其中控制器被配置为控制第三半桥电路将第一电容至谐振天线的连接切换至第一位置，从而将谐振天线的谐振频率改变至第一谐振频率，其中谐振天线包括第二电容器与电感线圈，第二电容器与电感线圈并联。进一步地，各示例实施例涉及多频率天线系统，所述系统包括：谐振天线，包括第一端口、第二端口、第三端口、感应线圈、在第一端口和第二端口之间与感应线圈并联的第一电容器、连接在第一段端口和第三端口之间的第二电容器；H桥电路，包括连接在输入/输出和地之间的第一、第二、第三半桥电路，其中第一半桥电路连接至第一端口，第二半桥电路连接至第二端口，第三半桥电路连接至第三端口；控制器，配置为控制H桥电路；其中控制器被配置为控制第一半桥和第三半桥，使得第一和第三端口相连接，从而谐振天线具有第一谐振频率；以及其中控制器被配置为控制第二半桥和第三半桥，使得第二和第三端口相连接，从而谐振天线具有第二谐振频率。进一步地，各示例实施例涉及一种调谐多频率谐振天线的方法，其中谐振天线包括电感线圈、第一电容器、以及第二电容器，所述方法包括：向H桥电路的第一半桥和第三半桥提供第一控制信号，使得第一电容器与耦合电容器并联，并且第一电容器、耦合电容器与多频率谐振天线的输入/输出串联，得到第一谐振频率；以及向H桥电路的第二半桥和第三半桥提供第二控制信号，使得第一电容器与第二电容器并联，得到第二谐振频率。附图说明参考附图以更好地理解各示例实施例，其中图1示出了具有无源整流器的谐振天线；图2示出了具有有源整流器的谐振天线；图3示出了对整流器的控制及结果信号；图4示出了可调谐到两个不同谐振频率的谐振天线；图5示出了用于双频谐振天线的H桥控制器；图6示出了谐振天线的第一频率模式；图7示出了基于用于第一频率模式中的操作的可能的时序切换方法对整流器的控制以及结果信号；图8示出了谐振天线的第二频率模式；以及图9示出了基于用于第一频率模式中的操作的可能的时序切换方法对整流器的控制以及结果信号。为帮助理解，使用相同的附图标记表示具有实质上相同或类似结构和/或实质上或类似功能的元件。具体实施方式说明书和附图说明了本专利技术的原理。可以理解，本领域技术人员能够设计出实施本专利技术原理(虽然在此未明确描述或示出)并包括在本专利技术范围内的各类装置。进一步地，在此描述的全部示例原则上明确地用于示范目的，以帮助读者理解本专利技术的原理和专利技术人对技术进步贡献的构思，且不解释为限于该具体描述的示例和条件。并且，除非另有说明(如，“否则”或“备选地”)，这里使用的术语“或”表示非排除性的或(即，和/或)。此外，这里描述的各示例实施例不必是相互排斥的，一些实施例可以与一个或更多的其他实施例组合，形成新的实施例。除非另有说明，术语“上下文”和“上下文对象”理解为同义词。以下描述基础谐振电源接收系统的两个简单实施例。图1示出了具有无源整流器110的谐振天线105。天线谐振器105包括并联的线圈L和电容器C1，产生谐振频率：因此，天线谐振器105调谐为接收具有频率f0的信号。无源整流器110可以包括以典型的整流器布局来布置的二极管D1、D2、D3、D4。输入/输出端口可以连接在二极管D1和D3之间。无源整流器110可以经由端口AC1和AC2连接至天线谐振器105。当频率为f0的电源信号落在天线谐振器105上时，在无源整流器110的输入/输出端口上出现整流信号。图2示出了具有有源整流器210的谐振天线105。在图2的电路中，用有源整流器210和其控制器215替换图1的无源整流器110。其他电路是相同的。在有源整流器210中，用晶体管T1、T2、T3、T4替换无源整流器110中的二极管D1、D2、D3、D4。控制器215控制晶体管T1、T2、T3、T4的开关状态。在典型的操作中，晶体管是以下两种状态之一：T1、T4导通，T2、T3截止；或者T1、T4截止，T2、T3导通。这两种不同状态实质上反转了至谐振天线105的连接的极性。有源谐振器210也可以称为H桥。H桥具有两个半桥。第一半桥包括晶体管T1和T2，第二半桥包括晶体管T3和T4。图3示出了对整流器的控制及结果信号。对于传统的基于H桥的整流器，在假定低电势节点(AC1或AC2)先连接至地GND的情况下，图3示出了输出电压随时间的变化。首先，可以闭合T1和T4并且可以断开T2和T3，从而将AC1连接至输入/输出端口，并将AC2连接至地。然后，可以闭合T2和T3并且可以断开T1和T4，从而将AC2连接至输入/输出端口，并且将AC1连接至地。还示出了在晶体管T1、T2、T3、T4切换时的AC1和AC2处的电压。在另一个整流器实施例中，还可以用有源控制的晶体管替换无源整流器110底部的两个二极管，以将无源实施例与有源实施例混合。有源整流器210改善了系统效率，其中期望的DC电压较低而通过二极管/晶体管的电流较高。在无线电力系统中，当天线频率匹配时，可以获得最大的线圈对线圈的效率。因此，如果天线的谐振频率不匹配，则电力传输效率降低。电力传输效率是无线电力系统的重要参数之一，并且电力传输效率依赖于谐振频率的准确度。由于不同的无线电力系统使用不同谐振频率来传输能量(如，无线电力联盟使用6.78MHz，NFC使用13.56MHz)，天线系统的谐振频率必须切换至使用一个针对两个不同频率的天线系统。一种改变谐振天线的谐振频率的方法是对谐振天线中的线圈或电感器在某些位置设置抽头以产生不同的电感值，该电感值将改变谐振频率值。该方法的缺点是，较高频系统只能低效地使用天线的尺寸，因为其只连接到天线总尺寸的一小部分。此为，多头线圈造价昂贵，而在如今的消费电子市场中，成本是另一个重要因素。图4示出了可调谐至两个不同谐振频率的谐振天线。谐振天线405与图1中的谐振天线105类似，但增加了一个可以经由开关420与电容器C1a并联的电容器C1b。这样就得到了与电感器L并联的两个不同电容C1a和C1a+C1b。这样得到以下两个谐振频率：以及该方法的问题是，在整流器系统中，两个输入都被认为是在每个AC周期中转换极性的AC输入。典型地，传输门晶体管是用于连接和断本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天线控制电路，包括：包括三个半桥电路的H桥电路；以及控制器，配置为控制H桥电路；其中所述三个半桥电路中的第一半桥电路和第二半桥电路被配置为电跨接在具有第一谐振频率和第二谐振频率的谐振天线两端；其中第三半桥电路被配置为电连接至与谐振天线连接的第一电容器，其中所述控制器被配置为控制第三半桥电路将第一电容器至谐振天线的连接切换至第一位置，从而将谐振天线的谐振频率改变至第一谐振频率。

【技术特征摘要】
2013.10.22 US 14/059,8311.一种天线控制电路，包括：包括三个半桥电路的H桥电路；以及控制器，配置为控制H桥电路；其中所述三个半桥电路中的第一半桥电路和第二半桥电路被配置为电跨接在具有第一谐振频率和第二谐振频率的谐振天线两端；其中第三半桥电路被配置为电连接至与谐振天线连接的第一电容器，其中所述控制器被配置为控制第三半桥电路将第一电容器至谐振天线的连接切换至第一位置，从而将谐振天线的谐振频率改变至第一谐振频率；其中所述谐振天线包括第二电容器与电感线圈，所述第二电容器与所述电感线圈并联。2.根据权利要求1的电路，其中所述控制器被配置为控制第三半桥电路将第一电容器的连接切换至第二位置，从而将谐振天线的谐振频率改变至第二谐振频率。3.根据权利要求1的电路，其中第一半桥包括晶体管T1和T2，第二半桥包括晶体管T3和T4，第三半桥包括晶体管T5和T6，以及其中所述控制器包括多个控制电路，所述多个控制电路的每一个被配置为控制晶体管T1、T2、T3、T4、T5、和T6中之一。4.根据权利要求1的电路，其中，第一半桥包括晶体管T1和T2，第三半桥包括晶体管T5和T6，以及所述控制器将T1和T5一起控制并且所述控制器将T2和T6一起控制，使得谐振天线的谐振频率为第一谐振频率。5.根据权利要求1的电路，其中第二半桥包括晶体管T3和T4，第三半桥包括晶体管T5和T6，以及所述控制器将T3和T5一起控制并且所述控制器将T4和T6一起控制，使得谐振天线的谐振频率为第二谐振频率。6.根据权利要求1的电路，其中，所述H桥电路包括第四半桥电路，其中第四半桥电路被配置为电连接至与谐振天线连接的第三电容器，其中所述控制器被配置为控制第四半桥电路切换第三电容器至谐振天线的连接，以与第二电容器相组合实现谐振天线的四种不同谐振频率。7.一种多频率天线系统，包括：谐振天线，包括第一端口、第二端口、第三端口、感应线圈、在第一端口和第二端口之间与感应线圈并联的第一电容器、以及连接在第一端口和第三端口之间的第二电容器；H桥电路，包括连接在输入/输出和地之间的第一、第二、和第三半桥电路，其中第一半桥电路连接至第一端口，第二半桥电路连接至第二端...

【专利技术属性】
技术研发人员：麦克尔·约伦，
申请(专利权)人：恩智浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL