天线、制造天线的方法以及用于为电池无线充电的设备技术

本发明专利技术公开了一种天线、制造天线的方法以及用于为电池无线充电的设备。天线包括配置为辐射无线信号的谐振器元件和嵌有谐振器的基材。谐振器元件可以是3D谐振器元件。3D谐振器元件可以是螺旋形谐振器元件。

【技术实现步骤摘要】
天线、制造天线的方法以及用于为电池无线充电的设备
本申请公开的主题大体上涉及无线充电系统，特别地涉及发射机天线，该发射机天线发射用于为电子装置供电的无线功率信号。
技术介绍
以往，对电子装置的电池进行无线充电是通过使用电感耦合来实现的。电子装置的充电基站接收机可以具有一个或更多个线圈。电流可以被施加到该一个或更多个线圈中以产生磁场，使得当另一线圈非常靠近时，产生变压器效应，并且在线圈之间传递功率。然而，这样的电感耦合具有诸如几英寸或更短的有限短范围。这样的无线充电的示例包括放置在充电台上的电子牙刷以及电感垫，该电感垫包含一个或更多个线圈以使能够对放置在该电感垫上的具有线圈的电子装置进行充电。虽然电感充电有助于使用户不必将电源线插入电子装置以进行充电，但是电子装置必须被放置在距离充电站的有限范围内是电感充电技术的明显不足。例如，如果诸如移动电话之类的移动装置的用户在没有充电垫或没有足够数量的充电垫的会议室内，则该用户只能使用传统的电源线为他的或她的电话充电。最近已经研发出了远程无线充电。远程无线充电通过生成携带足够功率的无线信号来工作，该无线信号能够被指向为对电子装置的电池充电或操作无线装置。然而，这样的技术由于技术进步的挑战而受到限制，这是因为发射机、接收机、天线、通信协议和发射机智能必须全部得到发展，(i)使得能够以无线方式将足够的无线功率指向为对电子装置充电，以及(ii)使得远程无线充电对人而言是安全且有效的。虽然远程无线充电已经取得了一定的进步，但是家庭和商务(例如，会议室)要接受新技术则需要功能之外的设计因素。举例来说，对于使得发射机能够在小区域内传送大增益并避免将功率传输到其他附近区域的远程无线充电，可以使用三维(3D)发射机天线。然而，在远程无线充电使用的频率上，3D天线具有过大尺寸(例如，深度)以至于由于非合意的美学和尺寸(例如，3D发射机天线从安装发射机的墙壁开始延伸)，消费者和企业拒绝将这样的装置布置在家庭或者办公室中。
技术实现思路
为了提供商业上可被消费者和企业接受的远程充电系统的发射机的发射机天线，天线可以由配置为辐射无线信号的谐振器元件和嵌有谐振器元件的基材形成。通过将谐振器元件嵌入具有高介电常数的基材内，包括长度或深度在内的天线的尺寸可以被缩小。天线尺寸的缩小为诸如家庭和会议室之类的特定环境提供了商业上可行的解决方案。在一个实施例中，谐振器元件是螺旋形的。基材可以是陶瓷，诸如氧化铝。无线信号可以包括频率大于1GHz的载波信号。无线信号在由螺旋形天线发射时可以是圆形极化的。其他形状的天线可以产生多极化的无线信号。将谐振器元件嵌入具有高相对介电常数的基材内使得各种不同的天线类型可以被使用并具有缩小的尺寸。天线的一个实施例可以包括配置为辐射无线信号的谐振器元件和嵌有谐振器元件的基材。谐振器元件可以是螺旋形的。基材可以是陶瓷，诸如氧化铝。芯可以被布置在螺旋形的谐振器元件的圈内并被圈包围。多个天线可以被布置在铸件内，该铸件可以是硅或陶瓷、或者具有相似介电常数特性的任何其他材料，从而形成具有多个天线元件的天线，该多个天线元件包括谐振器元件或被嵌入基材内的谐振器元件。制造天线的方法的一个实施例可以包括形成配置为辐射无线信号的谐振器元件并将谐振器元件嵌入基材内。在形成谐振器元件的过程中，可以形成螺旋形谐振器元件。用于为电池无线充电的设备的一个实施例可以包括发射机单元，发射机单元包括发射机和与发射机通信的天线单元。天线单元可以包括多个3D天线元件，该3D天线元件配置为发射无线信号以用于为电池充电。电池可以是诸如移动电话之类的移动装置中的电池。实施例的额外特征和优点将在以下说明中给出，并且根据说明而在一定程度上变得明显。本专利技术的目的和其他优点将通过在书面说明书的示例性实施例及所附权利要求以及附图中特别指出的结构来实现和达到。应当理解，前述的一般说明和以下的详细说明均为示例性和解释性的，并且用于提供所要求的专利技术的进一步解释。附图说明附图构成本说明书的一部分并示出了本专利技术的一个实施例，结合说明书对本专利技术进行解释。图1为根据一个示例性实施例的说明性无线功率环境的图示，其中，包含具有缩减尺寸的3D发射机天线的发射机被配置为识别一个或更多个接收机的位置并向这些接收机发射无线功率信号以在接收机处形成能量口袋。图2为根据一个示例性实施例的天线的图示，在此情况下为螺旋形天线，其中，谐振器元件被嵌入基材中。图3为根据一个示例性实施例的说明性天线方向图的图示，该天线方向图示出了图2的天线的增益。图4A为根据一个示例性实施例的螺旋形天线的一个实施例的机械基座的图示，该螺旋形天线包括嵌入基材内的螺旋形谐振器。图4B为根据一个示例性实施例的图4A机械基座的图示，该图示包括螺旋形天线，该螺旋形天线包括嵌入基材内的螺旋形谐振器并且安装到基座上。图5为根据一个示例性实施例的另一说明性螺旋形天线的图示，该螺旋形天线具有替代性的基座。图6至12为根据示例性实施例的替代性天线类型的图示，这些天线类型由于嵌入到具有高介电常数的基材中而具有缩小的尺寸。图13为根据一个示例性实施例的说明性天线单元的图示，该天线单元包括多个具有谐振器元件的天线。图14为根据一个示例性实施例的说明性天线单元的图示，该天线单元包括嵌入一个基材内的多个天线。图15为根据一个示例性实施例的用于制作3D发射机天线的说明性过程的流程图，该3D发射机天线包括嵌入基材内的谐振器元件。图16为根据一个示例性实施例的用于制作具有使用图14或15的过程制作的3D发射机天线的发射机的说明性过程的流程图。具体实施方式在本说明书中参照由附图示出的实施例对本公开进行详细说明，附图构成说明书的一部分。在不背离本公开的精神或范围的情况下可以使用其他实施例和/或进行其他更改。在具体实施例方式中描述的说明性实施例并不用于对在此给出的主题进行限制。在此对创造性特征的替代和进一步修改进行说明，并且在此对本专利技术的原则的额外应用进行说明。对于相关
中并且掌握本公开的技术人员而言，这是在本专利技术的范围内的。参照图1示出了说明性无线功率环境100，其中，发射机102a、102b(合称102)被配置为识别具有接收机106(或多个接收机)的电子装置104的位置并将无线功率信号或波发射到接收机106以在接收机106处形成RF信号波腹点，该接收机包括一个或更多个接收机天线(例如，正交极化偶极天线)。尽管示出了多个发射机102，应当理解的是，可以使用单个发射机。每个发射机102包括天线阵列108a、108b(合称108)并且用于发射无线功率信号110a、110b(合称110)，天线阵列108a、108b包括各自的天线元件109a-109m、109n-109z(合称109)。在一个实施例中，天线阵列108a、108b具有相同数量的天线元件。替代性地，天线阵列108a、108b具有不同数量的天线元件。又或者，天线阵列108a、108b可以具有相同或不同的天线元件布局或者配置。天线阵列108a、108b可以具有规律间隔的天线元件或者用于不同类型的传输的具有不同间隔的多组天线元件。因为发射机102可以被放置在家庭和商业场景(诸如会议室)中，所以发射机102的大小被定制为小的封装和/或外形。尽管在一些情况下封本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天线，包括：谐振器元件，配置为辐射无线信号；以及基材，嵌有所述谐振器元件。

【技术特征摘要】
2015.10.13 US 14/882,1851.一种天线，包括：谐振器元件，配置为辐射无线信号；以及基材，嵌有所述谐振器元件。2.根据权利要求1所述的天线，其中，所述谐振器元件是螺旋形的。3.根据权利要求2所述的天线，其中，所述基材是圆柱形的。4.根据权利要求2所述的天线，其中，所述无线信号大于1GHz。5.根据权利要求1所述的天线，其中，所述基材是陶瓷。6.根据权利要求5所述的天线，其中，所述基材是氧化铝。7.根据权利要求6所述的天线，还包括芯，所述芯径向布置在限定天线元件的所述谐振器元件内。8.根据权利要求7所述的天线，其中，所述芯是陶瓷。9.根据权利要求8所述的天线，还包括电介质的铸件，所述铸件嵌有多个天线元件。10.根据权利要求9所述的天线，其中，所述铸件是硅。11.根据权利要求1所述的天线，其中，所述基材在所述无线信号的中心频率处的相对介电常数介于大约9和大约10之间。12.根据权利要求1所述的天线，还包括接地面，所述谐振器元件在所述接地面上延伸。13.根据权利要求12所述的天线，其中，所述接地面的尺寸小于大约1.5平方英寸。14.根据权利要求1所述的天线，其中，嵌入所述基材内的所述谐振器元件的指向性大于大约8dB。15.根据权利要求1所述的天线，其中，嵌入所述基材内的所述谐振器元件的指向性介于大约9dB和大约10dB之间。16.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿利斯特·胡斯尼，
申请(专利权)人：艾诺格思公司，
类型：发明
国别省市：美国,US