定向的无线功率及无线数据通信制造技术

公开了无线功率传输系统(WPTS)和无线功率接收机客户端(WPRC)的方法和装置。WPTS可将无线功率定向地传送到第一WPRC，而同时将无线数据定向地传送到至少第二WRPC。WPTS和WPRC可以重用被配置成发射/接收无线功率的电路以便也发射/接收无线数据。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】定向的无线功率及无线数据通信相关申请的交叉引用本申请要求保护2018年4月25日提交的申请号为15/962,479的美国非临时申请的权益，其内容通过引用结合到本文中。
本文描述的实施例是在具有并发无线数据通信的无线功率递送的领域中的改进。
技术介绍
常规无线功率输送在短程上对电子装置的电池充电。无线充电已经被限制为基于磁或感应充电的解决方案，其要求电子设备与无线充电器接触或非常靠近无线充电器。除了支持无线充电所需的电路和无线充电所需的短距离之外，常规的无线充电电子器件还需要用于数据通信的单独电路。支持诸如蓝牙TM、Wi-FiTM、ZigBeeTM等的单独数据通信需要额外的硬件和功率来经由相关联的通信信道进行通信。与支持这些单独的数据通信相关联的功率和成本是不利的。因此，需要实施能够在较大距离上安全且有效地对电子装置充电的无线功率电路，且需要利用相同无线功率电路来支持电子装置与无线功率充电器之间的双向数据通信。
技术实现思路
本文公开了无线功率传输系统(WPTS)和无线功率接收机客户端(WPRC)以及由其执行的方法的实施例，所述WPTS和所述WPRC能够使用统一的发射机和/或接收机来传送和接收无线功率和无线数据功率功率。在示例实施例中，WPTS可包括天线阵列和可操作地耦合到该天线阵列的无线接收机。无线接收机可以被配置为经由天线阵列的至少第一部分接收第一WPRC，并且经由天线阵列的至少第二部分接收来自第二WPRC的第二无线信标。WPTS还可包括可操作地耦合到无线接收机的处理器。该处理器可被配置成：基于第一无线信标来确定用于天线阵列的至少第一部分的第一相位设置配置。该处理器可被进一步配置成：基于第二无线信标来确定用于天线阵列的至少第二部分的第二相位设置配置。WPTS还可包括可操作地耦合到天线阵列的无线发射机。所述无线发射机可被配置成：使用所述第一相位设置配置经由所述天线阵列的所述至少第一部分将无线功率定向地传送到所述第一WPRC，同时使用所述第二相位设置配置经由所述天线阵列的所述至少第二部分将数据定向地传送到所述第二WPRC。在另一实施例中，第一无线信标可以包括第一同相分量和第一正交相分量，并且第二无线信标可以包括第二同相分量和第二正交相分量。该处理器可以被进一步配置成：确定第一无线信标的第一复共轭以及确定第二无线信标的第二复共轭。定向地传送到第一WPRC的无线功率可使用第一复共轭聚焦在第一WPRC的位置处，并且定向地传送到第二WPRC的数据可使用第二复共轭聚焦在第二WPRC的位置处。在另一个实施例中，可以为天线阵列的至少第一部分的每个天线计算第一复共轭，并且可以为天线阵列的至少第二部分的每个天线计算第二复共轭。在另一个实施例中，聚焦在第一WPRC的位置处的无线功率的功率水平可大约为+30dBm，并且聚焦在第二WPRC的位置处的数据的功率水平可大约为-14dBm。在另一个实施例中，WPTS可计算天线阵列的至少第一部分中的每个天线的第一复共轭，并可计算天线阵列的至少第二部分中的每个天线的第二复共轭。在另一个实施例中，WPTS可基于总和传输将无线功率传送到第一WPRC并将数据传送到第二WPRC。总和传输可以包括总和同相分量和总和正交相位分量。所述同相分量之和可以是所述第一复共轭的同相分量与所述第二复共轭的同相分量的按比例缩小版本的和。所述总和正交相位分量可是所述第一复共轭的正交相位分量与所述第二复共轭的正交相位分量的按比例缩小版本的和。在另一个实施例中，第二复共轭的同相分量的按比例缩小版本和第二复共轭的正交相位分量的按比例缩小版本可以通过一选定量而被按比例缩小，例如按比例缩小大约34dB。在另一实施例中，天线阵列的至少第一部分可以与天线阵列的至少第二部分相同。天线阵列的至少第一部分和天线阵列的至少第二部分可以构成天线阵列的所有天线。在另一个实施例中，WPTS可从至少第三WPRC中的每个WPRC接收相应无线信标。WPTS可基于相应无线信标来确定与至少第三WPRC中的每一者的天线阵列相关联的相应的相位设置配置。WPTS可使用相应的相位设置配置，与向第一WPRC定向传送无线功率同时地向至少第三WPRC中的每个WPRC定向传送相应的其他数据。在另一实施例中，来自至少第三WPRC中的每个相应无线信标可包括相应同相分量和相应正交相位分量。WPTS可确定至少第三无线信标中的每个的相应复共轭，并且定向地传送到至少第三WPRC中的每一者的相应其他数据可由WPTS使用至少第三无线信标中的每一者的相应复共轭来聚焦在至少第三WPRC中的每一者的相应位置处。在另一实施例中，WPTS可包括天线阵列和耦合到该天线阵列的无线接收机。无线接收机可以被配置为经由天线阵列的至少第一部分从第一WPRC接收第一无线信标。WPTS还可包括可操作地耦合到天线阵列的无线发射机。WPTS还可包括处理器，该处理器可被配置成基于第一无线信标来确定用于天线阵列的至少第一部分的第一相位设置配置。所述处理器可进一步配置成确定存在的WPRC的数量。在所述处理器确定存在一个WPRC的第一条件下，所述无线发射机还可配置成：使用所述第一相位设置配置，经由所述天线阵列的所述至少第一部分，以复用方式向所述第一WPRC定向地传送无线功率和数据。在所述处理器确定存在所述第一WPRC和至少第二WPRC的第二条件下，所述无线接收机可进一步配置成经由所述天线阵列的至少第二部分从第二WPRC接收第二无线信标。在所述第二条件下，处理器可以被进一步配置为基于第二无线信标来确定用于天线阵列的至少第二部分的第二相位设置配置。在所述第二条件下，无线发射机还可被进一步配置成使用第一相位设置配置经由天线阵列的至少第一部分将无线功率定向地传送到第一WPRC，同时使用第二相位设置配置经由天线阵列的至少第二部分将数据定向地传送到第二WPRC。在另一实施例中，WPTS可被配置成在第一条件下，在与数据相比不同的频率上、在与数据相比不同的时间段期间或在不同的频率上和在不同的时间段期间两者上传送无线功率。附图说明图1描绘包括示例无线功率传输环境的系统图。图2是示出无线功率传输系统(WPTS)的示例实施例的示例组件的框图。图3是示出WPRC的示例实施例的框图。图4是示出无线信号传送环境的示例实施例的示图。图5是无线功率接收机客户端(WPRC)与WPTS之间的信号交换的示例实施例的信号图。图6是多个WPRC和WPTS之间的信号交换的示例实施例的信号图。图7描绘由WPTS执行的方法的示例实施例。图8描绘由WPTS执行的方法的另一示例实施例。图9描绘由WPTS执行的方法的另一示例实施例。图10描绘由WPRC向WPTS传送的信标信号的示例格式。图11是描绘包括WPTS和两个WPRC的系统的示例实施例的示图。图12描绘了对应于图11中第一WPRC的矢量和对应于图11中第二WPRC的另一矢量的一系列图。图13是描绘从W本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线功率传输系统(WPTS)，其包括：/n天线阵列；/n无线接收机，其可操作地耦合到所述天线阵列，所述无线接收机被配置为：/n经由所述天线阵列的至少第一部分从第一无线功率接收机客户端(WPRC)接收第一无线信标；以及/n经由所述天线阵列的至少第二部分从第二WPRC接收第二无线信标；/n处理器，其可操作地耦合到所述无线接收机，所述处理器被配置为：/n基于所述第一无线信标来确定用于所述天线阵列的所述至少第一部分的第一相位设置配置；以及/n基于所述第二无线信标来确定用于所述天线阵列的所述至少第二部分的第二相位设置配置；以及/n无线发射机，其可操作地耦合到所述天线阵列，所述无线发射机被配置为：使用所述第一相位设置配置，经由所述天线阵列的所述至少第一部分将无线功率定向传送到所述第一WPRC；同时使用所述第二相位设置配置，经由所述天线阵列的所述至少第二部分将无线数据定向传送到所述第二WPRC。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种无线功率传输系统(WPTS)，其包括：
天线阵列；
无线接收机，其可操作地耦合到所述天线阵列，所述无线接收机被配置为：
经由所述天线阵列的至少第一部分从第一无线功率接收机客户端(WPRC)接收第一无线信标；以及
经由所述天线阵列的至少第二部分从第二WPRC接收第二无线信标；
处理器，其可操作地耦合到所述无线接收机，所述处理器被配置为：
基于所述第一无线信标来确定用于所述天线阵列的所述至少第一部分的第一相位设置配置；以及
基于所述第二无线信标来确定用于所述天线阵列的所述至少第二部分的第二相位设置配置；以及
无线发射机，其可操作地耦合到所述天线阵列，所述无线发射机被配置为：使用所述第一相位设置配置，经由所述天线阵列的所述至少第一部分将无线功率定向传送到所述第一WPRC；同时使用所述第二相位设置配置，经由所述天线阵列的所述至少第二部分将无线数据定向传送到所述第二WPRC。


2.根据权利要求1所述的WPTS，其中：
所述第一无线信标包括第一同相分量和第一正交相分量，并且所述第二无线信标包括第二同相分量和第二正交相分量；
所述处理器还被配置为：
确定所述第一无线信标的第一复共轭；以及
确定所述第二无线信标的第二复共轭；
其中被定向地传送到所述第一WPRC的所述无线功率通过使用所述第一复共轭而被聚焦在所述第一WPRC的位置处，并且被定向地传送到所述第二WPRC的所述无线数据通过使用所述第二复共轭而被聚焦在所述第二WPRC的位置处。


3.根据权利要求2所述的WPTS，其中被聚焦在所述第一WPRC的所述位置处的所述无线功率的功率水平相对高于被聚焦在所述第二WPRC的所述位置处的所述无线数据的功率水平。


4.根据权利要求2所述的WPTS，其中所述第一复共轭针对所述天线阵列的所述至少第一部分中的每个天线被计算，并且所述第二复共轭针对所述天线阵列的所述至少第二部分中的每个天线被计算。


5.根据权利要求4所述的WPTS，其中所述无线发射机被配置为：基于总和传输，将所述无线功率传送到所述第一WPRC以及将所述无线数据传送到所述第二WPRC，其中所述总和传输包括总和同相分量以及总和正交相位分量，其中所述总和同相分量是所述第一复共轭的同相分量与所述第二复共轭的同相分量的按比例缩小版本的总和，并且其中所述总和正交相位分量是所述第一复共轭的正交相位分量与所述第二复共轭的正交相位分量的按比例缩小版本的总和。


6.根据权利要求5所述的WPTS，其中所述第二复共轭的所述同相分量的所述按比例缩小版本和所述第二复共轭的所述正交相位分量的所述按比例缩小版本通过一选定量而被按比例缩小。


7.根据权利要求1所述的WPTS，其中所述天线阵列的所述至少所述第一部分与所述天线阵列的所述至少所述第二部分相同。


8.根据权利要求1所述的WPTS，其中：
所述无线接收机还被配置为从至少第三WPRC中的每一者接收相应无线信标；
所述处理器还被配置为，基于所述相应无线信标来确定与所述至少第三WPRC中的每一者的所述天线阵列相关联的相应相位设置配置；以及
所述无线发射机被配置为，在将无线功率定向传送到所述第一WPRC的同时，使用所述相应相位设置配置，将相应的其他无线数据定向传送到所述至少第三WPRC中的每一者。


9.根据权利要求8所述的WPTS，其中：
来自所述至少第三WPRC中的每一者的每个相应无线信标包括：相应同相分量和相应正交相位分量；
所述处理器还被配置为：
确定所述至少第三无线信标中的每一者的相应复共轭；以及
使用所述至少第三无线信标中的每一者的所述相应复共轭，将被定向传送到所述至少第三WPRC中的每一者的所述相应的其他无线数据聚焦在所述至少第三WPRC中的每一者的相应位置处。


10.一种由无线功率传输系统(WPTS)使用的方法，所述方法包括：
经由天线阵列的至少第一部分从第一无线功率接收机客户端(WPRC)接收第一无线信标；以及
经由所述天线阵列的至少第二部分从第二WPRC接收第二无线信标；
基于所述第一无线信标来确定用于所述天线阵列的所述至少第一部分的第一相位设置配置；
基于所述第二无线信标来确定用于所述天线阵列的所述至少第二部分的第二相位设置配置；以及
使用所述第一相位设置配置，经由所述天线阵列的所述至少第一部分将无线功率定向传送到所述第一WP...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·I·泽内，R·乔梅蒂，
申请(专利权)人：欧希亚有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US