以最小的远场增益在近场距离处累积能量的近场天线制造技术

示例的非感应谐振近场天线包括：(i)具有相对的第一和第二平坦表面以及一个或多个切口的导电板，所述一个或多个切口穿过导电板从第一表面延伸到第二表面；(ii)绝缘体；以及(iii)通过绝缘体与导电板的第一表面分开的馈电元件，其被配置成将多个RF功率传输信号导向导电板。这多个RF功率传输信号中的至少一些辐射穿过(一个或多个)切口并在导电板的近场距离内累积，以在(一个或多个)切口中的每个切口处产生至少两个不同的累积RF能量区。此外，至少部分地基于限定(一个或多个)切口中的每个切口的一组尺寸和(一个或多个)切口的布置来限定(一个或多个)切口处的至少两个不同的累积RF能量区。

A near-field antenna that accumulates energy at a near-field distance with a minimum far-field gain

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】以最小的远场增益在近场距离处累积能量的近场天线
本公开总体上涉及无线功率传输，并且更特别地涉及在近场距离处累积能量以将功率无线传送到接收器的近场天线(例如，非感应谐振近场天线)。
技术介绍
诸如智能电话、平板电脑、笔记本电脑和其他电子设备之类的便携式电子设备已成为与他人进行通信和交互的必需品。然而，便携式电子设备的频繁使用会用掉大量的功率，这会迅速耗尽附接到这些设备的电池。感应充电垫(pad)和便携式设备中的对应的感应线圈允许用户通过将设备置于感应垫上的特定位置来对设备进行无线充电，从而允许由于感应垫中以及设备中的相应线圈之间的磁耦合而对设备进行基于接触的充电。然而，传统的感应充电垫具有许多缺点。举例来说，由于在充电垫的表面上存在间隙(“死区”或“冷区”)，因此用户通常必须将其设备置于充电垫上的特定位置处和特定取向上。换言之，为了进行最佳充电，充电垫中的线圈需要与设备中的线圈对齐，以便发生所需的磁耦合。此外，将其他金属对象置于感应充电垫附近可能会干扰感应充电垫的操作，因此，即使用户将其设备置于准确的正确位置，如果另一金属对象也在垫上，则磁耦合仍然可能不会发生，并且感应充电垫不会对设备进行充电。对于许多用户而言，这会导致令人沮丧的体验，因为他们可能无法恰当地对其设备进行充电。此外，感应充电需要将相对较大的接收器线圈置于要充电的设备内，这对于内部空间非常宝贵的设备而言并不理想。使用电磁辐射(例如微波辐射波)进行充电提供了希望，但是RF充电通常集中于远场充电而非近场充电，在近场充电中，要充电的设备被置于RF能量发射器的顶部。此外，控制远场增益是一个挑战，必须也要解决该挑战以避免对在某些频带(例如，微波频带)中操作的其他设备造成干扰。
技术实现思路
因此，需要一种近场无线充电方案，该方案(i)在近场距离上累积能量以将功率无线传送到接收器，(ii)最小化远场增益以避免对其他设备的干扰，并遵守政府的准则和法规，并且(iii)允许用户将其设备置于垫上的任何位置而仍然接收无线传送的能量。在一些实施例中，这些充电垫包括多个近场天线(例如，非感应谐振近场天线)，并且下面描述一种操作一个这样的近场天线的方法。为了本公开的目的，本文描述的近场天线可互换地称为单元(unitcell)天线、NF天线和非感应谐振天线。同样，提到的近场传输涵盖距充电垫发射器的表面多达且包括1至5毫米的距离的电磁波辐射，而提到的远场传输涵盖超过5毫米(并且距远场发射器多达30英尺)的距离的电磁波辐射。在一些情况下，提到的近场传输涵盖多达操作频率的四分之一波长(例如，5.8GHz的操作频率的四分之一波长约为12.922毫米)的距离的电磁波辐射。在一些实施例中，操作频率在400MHz至60GHz的范围内。(A1)在一些实施例中，一种操作近场天线的方法包括：提供近场天线，所述近场天线包括导电板，所述导电板具有相对的第一和第二平坦表面以及一个或多个切口(cutout)(本文也称为一个或多个狭槽)，所述一个或多个切口穿过所述导电板从第一表面延伸到第二表面。所述近场天线还包括通过绝缘体与所述导电板的第一表面分开的馈电元件。所述方法还包括使所述馈电元件将多个RF功率传输信号导向所述导电板，并在所述导电板处接收来自所述馈电元件的所述多个RF功率传输信号。所述方法还包括穿过所述一个或多个切口辐射所述多个RF功率传输信号中的至少一些，以使得来自所述多个RF功率传输信号的RF能量在所述导电板的近场距离内累积，以在所述一个或多个切口中的每个切口处产生至少两个不同的累积RF能量区。至少部分地基于以下来限定在所述一个或多个切口中的每个切口处的所述至少两个不同的累积RF能量区：(i)限定所述一个或多个切口中的每个切口的一组尺寸，以及(ii)所述一个或多个切口的布置。(A2)在A1的方法的一些实施例中，所述一个或多个切口中的第一切口形成第一曲折线图案，并且所述一个或多个切口中的第二切口形成第二曲折线图案。(A3)在A2的方法的一些实施例中，第一曲折线图案的形状是第二曲折线图案的形状的镜像，第一曲折线图案和第二曲折线图案具有相同的一组尺寸，并且第一曲折线图案的形状相对于第二曲折线图案的形状旋转(例如，旋转180度)。例如，第一曲折线图案的形状与第二曲折线图案的形状交错(例如，两个U形图案，每个U形图案的一个腿交错或插入在另一U形图案的两个腿之间，如图2中所示并在下面更详细地描述的那样)。替换地，在一些实施例中，单个切口形成对称的曲折线图案(例如，如图5A中所示)。(A4)在A1至A3中的任一个的方法的一些实施例中，所述一个或多个切口中的相应切口具有相应的长度，所述相应的长度至少与所述多个RF功率传输信号中的相应的RF功率传输信号的波长一样长。(A5)在A4的方法的一些实施例中，所述相应的切口至少包括：(i)被限定在第一方向上的第一切口部分，以及(ii)被限定在第二方向上的第二切口部分，第二方向与第一方向正交。此外，在第一切口部分处产生(例如，沿着第一切口部分并沿着第一方向形成)所述至少两个不同的累积RF能量区中的第一个，并且在第二切口部分处产生(例如，沿着第二切口部分并沿着第二方向形成)所述至少两个不同的累积RF能量区中的第二个。(A6)在A1至A5中的任一个的方法的一些实施例中，所述馈电元件至少是贴片天线的组件，其中，所述绝缘体设置在所述馈电元件与所述导电板之间。(A7)在A1至A5中的任一个的方法的一些实施例中，所述馈电元件是贴片天线的组件，所述贴片天线至少部分地包封在所述绝缘体内。(A8)在A1至A7中的任一个的方法的一些实施例中，所述绝缘体选自包括以下的群组：聚合物、纤维增强聚合物、玻璃和空气。(A9)在A1至A8中的任一个的方法的一些实施例中，所述至少两个不同的区覆盖所述导电板的第二表面的至少80％的表面面积。(A10)在A1至A9中的任一个的方法的一些实施例中，所述至少两个不同的区覆盖所述导电板的第二表面的至少90％的表面面积。(A11)在A1至A10中的任一个的方法的一些实施例中，所述至少两个不同的累积RF能量区在所述导电板的第二表面上方延伸不超过5毫米(mm)。(A12)在A1至A11中的任一个的方法的一些实施例中，所述至少两个不同的累积RF能量区在所述导电板的第二表面上方延伸不超过4毫米。(A13)在A1至A12中的任一个的方法的一些实施例中，所述至少两个不同的累积RF能量区在所述导电板的第二表面上方延伸不超过3毫米。(A14)在A1至A13中的任一个的方法的一些实施例中，所述多个RF功率传输信号以选自包括以下的群组的频率进行发射：5.8GHz、2.4GHz和900MHz。(A15)在A1至A14中的任一个的方法的一些实施例中，所述近场天线是第一近场天线，并且是近场充电垫(例如，图1A至1B的发射器垫100)的一部分，所述近场充电垫还包括位于所述近场充电垫内与第一近场天线相邻的第二近场天线。此外，与第二近场天线相关联的相应切口相对于与第一近场天线相关联本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于发射射频(RF)功率传输信号的近场天线，包括：/n导电板，所述导电板具有相对的第一平坦表面和第二平坦表面以及穿过所述导电板从所述第一表面延伸到所述第二表面的一个或多个切口；/n绝缘体；以及/n馈电元件，所述馈电元件通过所述绝缘体与所述导电板的所述第一表面分开，被配置成将多个RF功率传输信号导向所述导电板，/n其中：/n所述多个RF功率传输信号中的至少一些RF功率传输信号辐射穿过所述一个或多个切口并在所述导电板的近场距离内累积，以在所述一个或多个切口中的每个切口处产生至少两个不同的累积RF能量区；以及/n至少部分地基于以下来限定在所述一个或多个切口中的每个切口处的所述至少两个不同的累积RF能量区：(i)限定所述一个或多个切口中的每个切口的一组尺寸，以及(ii)所述一个或多个切口的布置。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170512 US 62/505,813;20170515 US 62/506,556;20181.一种用于发射射频(RF)功率传输信号的近场天线，包括：
导电板，所述导电板具有相对的第一平坦表面和第二平坦表面以及穿过所述导电板从所述第一表面延伸到所述第二表面的一个或多个切口；
绝缘体；以及
馈电元件，所述馈电元件通过所述绝缘体与所述导电板的所述第一表面分开，被配置成将多个RF功率传输信号导向所述导电板，
其中：
所述多个RF功率传输信号中的至少一些RF功率传输信号辐射穿过所述一个或多个切口并在所述导电板的近场距离内累积，以在所述一个或多个切口中的每个切口处产生至少两个不同的累积RF能量区；以及
至少部分地基于以下来限定在所述一个或多个切口中的每个切口处的所述至少两个不同的累积RF能量区：(i)限定所述一个或多个切口中的每个切口的一组尺寸，以及(ii)所述一个或多个切口的布置。


2.根据权利要求1所述的近场天线，其中：
所述一个或多个切口中的第一切口形成第一曲折线图案；并且
所述一个或多个切口中的第二切口形成第二曲折线图案。


3.根据权利要求2所述的近场天线，其中：
所述第一曲折线图案的形状是所述第二曲折线图案的形状的镜像；
所述第一曲折线图案和所述第二曲折线图案具有相同的一组尺寸；并且
所述第一曲折线图案的形状相对于所述第二曲折线图案的形状旋转。


4.根据权利要求1所述的近场天线，其中，所述一个或多个切口中的相应切口具有相应的长度，所述相应的长度至少与所述多个RF功率传输信号中的相应的RF功率传输信号的波长一样长。


5.根据权利要求4所述的近场天线，其中：
所述相应的切口至少包括：
在第一方向上限定的第一切口部分；以及
在第二方向上限定的第二切口部分，所述第二方向与所述第一方向正交；
在所述第一切口部分处产生所述至少两个不同的累积RF能量区中的第一个；并且
在所述第二切口部分处产生所述至少两个不同的累积RF能量区中的第二个。


6.根据权利要求1所述的近场天线，其中，所述馈电元件是贴片天线的组件，其中，所述绝缘体设置在所述馈电元件与所述导电板之间。


7.根据权利要求1所述的近场天线，其中，所述馈电元件是贴片天线的组件，所述贴片天线至少部分地包封在所述绝缘体内。


8.根据权利要求1所述的近场天线，其中，所述绝缘体选自包括以下的群组：聚合物、纤维增强聚合物、玻璃和空气。


9.根据权利要求1至8中的任一项所述的近场天线，其中，所述至少两个不同的区覆盖所述导电板的所述第二表面的至少80％的表面面积。


10.根据权利要求1至8中的任一项所述的近场天线，其中，所述至少两个不同的区覆盖所述导电板的所述第二表面的至少90％的表面面积。


11.根据权利要求1至8中的任一项所述的近场天线，其中，所述至少两个不同的累积RF能量区在所述导电板的所述第二表面上方延伸不超过5毫米。


12.根据权利要求1至8中的任一项所述的近场天线，其中，所述至少两个不同的累积RF能量区在所述导电板的所述第二表面上方延伸不超过4毫米。


13.根据权利要求1至8中的任一项所述的近场天线，其中，所述至少两个不同的累积RF能量区在所述导电板的所述第二表面上方延伸不超过3毫米。


14.根据权利要求1至8中的任一项所述的近场天线，其中，所述多个RF功率传输信号中的每一个以选自包括以下的群组的频率进行发射：5.8GHz、2.4GHz和900MHz。


15.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·科纳罗斯，S·卡比里，A·侯赛尼，C·基里亚齐多，
申请(专利权)人：艾诺格思公司，
类型：发明
国别省市：美国;US