用于无线功率传递系统中的通信解调的自动增益控制技术方案

一种无线传输系统，包括：发射器天线、传感器、解调电路和发射器控制器。该传感器被配置成检测叠加在AC无线信号上的电信息。该解调电路被配置成从该至少一个传感器接收电信息、施加自动偏置控制和增益控制以生成经修改的电信息、检测该经修改的电信息的变化并且确定该经修改的电信息的变化是否满足或超过上升阈值或下降阈值之一。如果变化超过上升阈值或下降阈值中的一者，则生成警报。将警报解码成电信息。信息。信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于无线功率传递系统中的通信解调的自动增益控制
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求以下优先权：(1)于2021年2月1日提交的题为“AUTOMATIC GAIN CONTROL FOR COMMUNICATIONSDEMODULATION IN WIRELESS POWER TRANSMITTERS(用于无线功率发射器中的通信解调的自动增益控制)”的美国非临时申请号17/164,521，(2)于2021年2月1日提交的题为“AUTOMATIC GAIN CONTROL FOR COMMUNICATIONS DEMODULATION IN WIRELESS POWER RECEIVERS(用于无线功率接收器中的通信解调的自动增益控制)”的美国非临时申请号17/164,526，(3)于2021年2月1日提交的题为“AUTOMATIC GAIN CONTROL FOR COMMUNICATIONSDEMODULATION IN WIRELESS POWER TRANSFER SYSTEMS(用于无线功率传递系统中的通信解调的自动增益控制)”的美国非临时申请号17/164,528，(4)于2021年2月1日提交的题为“SYSTEMS AND METHODS FOR RECEIVER BEACONING IN WIRELESS POWER SYSTEMS(用于无线功率系统中的接收器信标化的系统和方法)”的美国非临时申请号17/164,532，(5)于2021年2月1日提交的题为“SYSTEMS AND METHODS FOR RECEIVER BEACONING IN WIRELESS POWER SYSTEMS(用于无线功率系统中的接收器信标化的系统和方法)”的美国非临时申请号17/164,535，(6)于2021年2月1日提交的题为“AUTOMATIC GAIN CONTROL FOR COMMUNICATIONSDEMODULATION IN WIRELESS POWER TRANSMITTERS(用于无线功率发射器中的通信解调的自动增益控制)”的美国非临时申请号17/164,538，(7)于2021年2月1日提交的题为“AUTOMATIC GAIN CONTROL FOR COMMUNICATIONSDEMODULATION IN WIRELESS POWER TRANSMITTERS(用于无线功率发射器中的通信解调的自动增益控制)”美国非临时申请号17/164,541，每一项均通过引用整体纳入于此。


[0003]本公开总体上涉及用于电功率和/或电数据信号的无线传递的系统和方法，并且更具体地涉及用于无线功率传递系统的灵敏解调电路以准确的解调带内通信信号。

技术介绍

[0004]无线连接系统被用在用于电能、电功率、电磁能、电数据信号以及其他已知的无线传输信号的无线传递的各种应用中。此类系统通常使用感应和/或谐振感应无线功率传递，其在由发射元件产生的磁场在接收元件中感应电场且因此感应电流时发生。这些发射和接收元件将通常采取盘绕电线和/或天线的形式。
[0005]通常，从此类盘绕天线中的一个到另一个的电能、电功率、电磁能和/或电子数据信号中的一者或多者的传输在操作频率和/或操作频率范围下操作。可以出于多种原因来选择操作频率，例如但不限于，功率传输特性、功率电平特性、自谐振频率限制、设计要求、遵守标准主体的所需特性(例如，电磁干扰(EMI)要求、比吸收率(SAR)要求等)、材料清单(BOM)和/或形状因子约束等。要注意的是，如本领域技术人员已知的，“自谐振频率”通常是指由于无源组件(例如，电感器)的寄生特性而导致的该组件的谐振频率。
[0006]当这样的系统操作以经由线圈和/或天线将功率从传输系统无线传递到接收器系
统时，通常期望同时或间歇地将电子数据从一个系统传达到另一个系统。为此，多种通信系统、方法和/或装置已经被用于组合的无线功率和无线数据传递。在一些示例系统中，使用其他电路系统来执行与无线功率传递(例如，验证规程、电子特性数据通信、电压数据、电流数据、设备类型数据，以及其他所设想的数据通信)有关的通信，诸如用于数据通信的可任选蓝牙芯片组和/或天线，以及其他已知的通信电路和/或天线。

技术实现思路

[0007]然而，使用附加天线和/或电路系统可产生众多缺点，并且如此，带内数据传递可能是合需的。然而，当数据发送器和数据接收器的相对位置极大地变化时，数据的此类带内传递本身可能变得无效或者低效。
[0008]无论发送器和接收器在功率传递范围内的相对位置如何，允许快速和精确的带内通信的灵敏的解调电路是合需的。本文中所公开的无线功率发射器的解调电路是用于至少部分地解码或解调ASK(幅移键控)信号以警报数据信号的上升沿和下降沿的电路。只要控制器被编程以正确地处理ASK调制的编码方案，传输控制器就将消耗少于它直接从来自感测系统的输入电流或电压感测信号解码上升沿和下降沿所需的计算资源。为此，由于包括解调电路，传输控制器解码无线数据信号所需的计算资源显著减少。
[0009]这可通过允许对用于该传输控制器或者与该传输控制器一起使用更便宜的、计算能力更低的(诸)处理器进而显著地减少了解调电路以及作为整体的无线传输系统的BOM。
[0010]然而，边沿检测编码方案的吞吐量和准确性在很大程度上取决于系统快速和精确地检测信号斜率变化的能力。此外，在发送器和接收器之间的距离和方位可动态变化的环境中，所接收的功率信号和嵌入的数据信号的幅度也可动态变化。这种情况可能导致先前可读信号变得太弱而不能辨别，或者可能导致先前可读信号变得饱和。
[0011]根据本公开的一个方面，公开了一种无线传输系统。该无线传输系统包括：发射器天线、至少一个传感器、解调电路和发射器控制器。该发射器天线被配置成与至少一个其他系统的至少一个其他天线耦合且将交流(AC)无线信号传送给至少一个其他天线，该AC无线信号包括无线功率信号和无线数据信号，无线数据信号是通过在至少一个其他系统处更改AC无线信号的电特性而生成的。至少一个传感器被配置成检测与AC无线信号的电特性相关联的电信息，电信息包括AC无线信号的电流、AC无线信号的电压和AC无线信号的功率电平中的一者或多者。解调电路被配置成(i)从至少一个传感器接收该电信息，(ii)将自动偏置控制和增益控制应用于该电信息以生成经修改的电信息信号，(iii)检测该经修改的电信息信号中的变化，(iv)确定该经修改的电信息信号中的变化是否满足或超过上升阈值或下降阈值之一，(v)如果该变化超过该上升阈值或该下降阈值之一，则生成警报，(v)以及输出多个数据警报。发射器控制器被配置成(i)从解调电路接收该多个数据警报，以及(ii)将该多个数据警报解码成无线数据信号。
[0012]在一改进中，解调电路包括斜率检测电路，并且其中斜率检测电路包括用于斜率检测以产生斜率检测信号的第一opamp(运算放大器)和用于放大斜率检测信号以产生经放大的斜率检测信号的第二opamp。
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【技术保护点】

【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，包括：发射器天线，其被配置成与至少一个其他系统的至少一个其他天线耦合且将交流(AC)无线信号传送给所述至少一个其他天线，所述AC无线信号包括无线功率信号和无线数据信号，所述无线数据信号是通过在所述至少一个其他系统处更改所述AC无线信号的电特性而生成的；至少一个传感器，其被配置成检测与所述AC无线信号的所述电特性相关联的电信息，所述电信息包括所述AC无线信号的电流、所述AC无线信号的电压和所述AC无线信号的功率电平中的一者或多者；解调电路，其被配置成(i)从所述至少一个传感器接收所述电信息，(ii)将自动偏置控制和增益控制应用于所述电信息以生成经修改的电信息信号，(iii)检测所述经修改的电信息信号中的变化，(iv)确定所述经修改的电信息信号中的变化是否满足或超过上升阈值或下降阈值之一，(v)如果所述变化超过所述上升阈值或所述下降阈值之一，则生成警报，(vi)以及输出多个数据警报；发射器控制器，其被配置成(i)从所述解调电路接收所述多个数据警报，以及(ii)将所述多个数据警报解码成所述无线数据信号。2.如权利要求1所述的无线功率传输系统，其特征在于，所述解调电路包括斜率检测电路，并且其中所述斜率检测电路包括用于斜率检测以产生斜率检测信号的第一opamp(运算放大器)和用于放大所述斜率检测信号以产生经放大的斜率检测信号的第二opamp。3.如权利要求2所述的无线功率传输系统，其特征在于，所述偏移电压信号被提供给所述第一opamp，所述偏移电压信号是由第一分压器内的第一数字电位计控制的，并且其中放大控制信号被提供给所述第二opamp，所述放大控制信号是由第二分压器内的第二数字电位器控制的。4.如权利要求1所述的无线功率传输系统，其特征在于，所述第一数字电位计和所述第二数字电位计的相应电阻值是由发射器控制器设置的。5.如权利要求4所述的无线功率传输系统，其特征在于，所述发射器控制器基于与所述无线数据信号相关联的感测电流以及所述发射器天线与所述至少一个其他天线之间的感测耦合强度来设置所述第一数字电位计和所述第二数字电位计的相应电阻值。6.如权利要求1所述的无线功率传输系统，其特征在于，所述电特性包括所述无线功率信号的电压，并且其中所述解调电路被配置成通过确定所述经修改的电信息的电压的电压变化率来检测所述经修改的电信息信号中的变化。7.如权利要求6所述的无线功率传输系统，其特征在于，所述解调电路包括比较器电路，所述比较器电路被配置成(i)接收所述电压变化率，(ii)将所述电压变化率与上升变化率进行比较，并且(iii)如果所述电压变化率满足或超过所述上升变化率则确定所述电特性的变化满足或超过所述上升阈值。8.如权利要求6所述的无线功率传输系统，其特征在于，所述解调电路包括比较器电路，所述比较器电路被配置成(i)接收所述电压变化率，(ii)将所述电压变化率与下降变化率进行比较，并且(iii)如果所述电压变化率满足或超过所述下降变化率则确定所述电特性的变化满足或超过所述下降阈值。9.如权利要求6所述的无线功率传输系统，其特征在于，所述解调电路包括比较器电
路，所述比较器电路被配置成(i)接收所述电压变化率，(ii)将所述电压变化率与上升变化率进行比较，(iii)如果所述电压变化率满足或超过所述上升变化率，则确定所述电特性的变化满足或超过所述上升阈值，(iv)将所述电压变化率与下降变化率进行比较，以及(v)如果所述电压变化率满足或超过所述下降变化率，则确定所述电特性的变化满足或超过所述下降阈值。10.如权利要求9所述的无线功率传输系统，其特征在于，所述解调电路包括与所述比较器电路的输出处于操作通信的设置/复位(SR)锁存器。11.如权利要求1所述的无线功率传输系统，其特征在于，所述传输天线被配置成基于约6.78MHz的操作频率来操作。12.一种用于无线功率传输系统的解调电路，所述无线功率传输系统被配置成传送无线功率信号，所述电路包括：斜率检测器电路，其被配置成确定所述无线功率信号的电压的电压变化率；以及比较器电路，其被配置成(i)接收所述电压变化率，(ii)将自动偏置控制和增益控制应用于所述电压变化率以产生经修改的电压变化率，(ii)将所述经修改的电压变化率与上升变化率进行比较，(iii)确定所述经修改的电压变化率是否满足或超过所述上升变化率，(iv)将所述经修改的电压变化率与下降变化率进行比较，(v)确定所述经修改的电压变化率是否满足或超过所述下降变化率，并且(vi)如果所述经修改的电压变化率超过所述上升变化率或所述下降变化率，则生成警报。13.一种解调无线传输系统中的数据的方法，包括：将发射器天线与至少一个其他系统的至少一个其他天线耦合；将交流(AC)无线信号从所述发射器天线传送给所述至少一个其他天线，所述AC无线信号包括无线功率信号，并且其中通过在所述至少一个其他系统处更改所述AC无线信号的电特性以生成经修改的AC无线信号而将所述无线数据信号叠加在所述AC无线信号上；检测与经修改的AC无线信号的电特性相关联的电信息，所述电信息包括所述经修改的AC无线信号的电流、所述经修改的AC无线信号的电压和所述经修改的AC无线信号的功率电平中的一者或多者；接收所述电信息；将自动偏置控制和增益控制应用于所述电信息以生成经修改的电信息信号；检测所述经修改的电信息信号中的变化；确定所述经修改的电信息信号中的变化是否满足或超过上升阈值或下降阈值之一；如果所述变化超过所述上升阈值或所述下降阈值之一，则生成数据警报；输出多个数据警报；接收所述多个数据警报；以及将所述多个数据警报解码成所述无线数据信号。14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，检测所述经修改的电信息信号中的变化包括感测斜率检测电路的输出，所述斜率检测电路具有用于斜率检测以产生斜率检测信号的第一opamp(运算放大器)以及用于放大所述斜率检测信号以产生经放大的斜率检测信号的第二opamp。15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，向所述电信息施加自动偏置控制和增益控
制以生成经修改的电信息信号包括向所述第一opamp施加偏移电压信号，所述偏移电压信号由第一分压器内的第一数字电位器控制，并且向所述第二opamp施加放大控制信号，所述放大控制信号由第二分压器内的第二数字电位器控制。16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，基于与所述无线数据信号相关联的感测电流以及所述发射器天线与所述至少一个其他天线之间的感测耦合强度来经由所述发射器控制器设置所述第一数字电位计和所述第二数字电位计的相应电阻值。17.如权利要求13所述的方法，其特征在于，检测所述经修改的电信息信号中的变化包括确定所述经修改的电信息的电压的电压变化率。18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，确定所述经修改的电信息信号的变化是否满足或超过所述上升阈值或所述下降阈值之一包括将所述电压变化率与上升变化率作比较，如果所述电压变化率满足或超过所述上升变化率，则确定所述电特性的变化满足或超过所述上升阈值，将所述电压变化率与所述下降变化率作比较，并且如果所述电特性的变化满足或超过所述下降变化率，则确定所述电特性的变化满足或超过所述下降阈值。19.如权利要求13所述的方法，其特征在于，将所述多个数据警报解码成所述无线数据信号包括使所述多个数据警报通过至少一个设置/复位(SR)锁存器。20.如权利要求13所述的方法，其特征在于，传送来自所述发射器的AC无线信号包括以约6.78MHz的操作频率传送。21.一种无线功率接收器系统，包括：接收器天线，其被配置成与至少一个其他系统的至少一个其他天线耦合且从所述至少一个天线接收交流(AC...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：努卡任特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：