用于无线功率转移的铁氧体天线制造技术

本发明专利技术提供用于发射或接收无线功率的铁氧体芯天线。所述天线可相对于所述芯移动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于无线功率转移的铁氧体天线
技术介绍
本申请案主张2008年6月5日申请的第61/059，241号临时申请案的优先权，所 述揭示内容的全部内容以引用的方式并入本文中。申请人:的先前申请案和临时申请案描述了无线功率转移，所述申请案包括(但 不限于)2008年1月22日申请的题目为“无线设备和方法(Wireless Apparatus and Methods)”的第12/018,069号美国专利申请案，所述美国专利申请案的揭示内容以引用的 方式并入本文中。一个示范性实施例的发射天线和接收天线为谐振天线，其为大致谐振的， 例如在10%谐振、15%谐振或20%谐振内。示范性实施例的天线具有小尺寸以允许其配合 到其中用于天线的可用空间可能为有限的移动手持式装置中。示范性实施例描述一种用于 发射和接收功率的特定特性和环境的高效率天线。天线理论表明高效但小型的天线将通常 具有其在上面将有效的窄频带。本文中所描述的特殊天线可对这种功率转移尤其有用。一个示范性实施例通过在发射天线的近场中储存能量而不是将能量以行进电磁 波的形式发送到自由空间中来在两个天线之间使用有效的功率转移。此示范性实施例增加 了天线的质量因数⑴)。这可降低辐射电阻队)和损耗电阻。在一个示范性实施例中，放置两个高Q天线以使得其类似于松散耦合变压器而起 作用，其中一个天线将功率感应到另一天线中。所述天线可具有大于200的Q，但接收天线可具有由积分和阻尼引起的较低Q。发射天线和接收天线可为谐振天线，其为大致谐振的，例如在10%谐振、15%谐振 或20%谐振内。天线可具有小尺寸以允许其配合到其中用于天线的可用空间可能为有限的 移动手持式装置中。示范性实施例描述一种用于发射和接收功率的特定特性和环境的高效 率天线。一个示范性实施例通过在发射天线的近场中储存能量而不是将能量以行进电磁 波的形式发送到自由空间中来在两个天线之间使用有效的功率转移。此示范性实施例增加 了天线的质量因数⑴)。这可降低辐射电阻(Rr)和损耗电阻况)。附图说明在附图中图1和图2展示等效电路；图3和图4说明铁氧体的使用；图5到图8B展示测量设置；以及图9展示测量设置。具体实施例方式本文中使用词“示范性”来意指“充当实例、例子或说明”。本文中描述为“示范性” 的任何实施例不必解释为比其它实施例优选或有利。下文结合附图所陈述的详细描述既定作为对本专利技术的示范性实施例的描述且不4希望表示其中可实践本专利技术的仅有实施例。贯穿此描述内容所使用的术语“示范性”意指 “充当实例、例子或说明”，且不必解释为比其它示范性实施例优选或有利。详细描述包括出 于提供对本专利技术的示范性实施例的彻底理解的目的的特定细节。所属领域的技术人员将了 解，可在没有这些特定细节的情况下实践本专利技术的示范性实施例。在一些例子中，以框图形 式展示众所周知的结构和装置以便避免混淆本文中所呈现的示范性实施例的新颖性。本文中使用词“无线功率”以意指与电场、磁场、电磁场相关联或者在不使用物理 电磁导体的情况下在从发射器到接收器之间发射的任何形式的能量。示范性实施例在天线中使用铁氧体以用于发射和接收用作无线功率的磁通量。举 例来说，铁氧体材料通常包括由MO-Fe2O3形成的陶瓷，其中MO为例如锌、镍、锰和铜氧化物 等二价金属的组合。常用的铁氧体可包括MnSu NiZn和其它Ni基铁氧体。铁氧体结构将磁通线集中到所述结构中，进而形成在装置电子学中具有较少干扰 和涡电流损耗的磁路/磁场。这本质上吸收磁通线，进而改进磁功率分配的效率。实施例 描述铁氧体棒形天线。这些天线可提供易于集成到某些种类的封装中的紧凑解决方案。而 且，铁氧体的性质可改进无线功率发射。铁氧体棒天线的谐振频率可较易于调谐。在一个示范性实施例中，可通过以机械 方式调整线圈在棒上的位置来实现所述调谐。然而，铁氧体棒天线可能归因于铁氧体材料中不断增加的磁滞损耗而在较高磁场 强度(较高接收功率电平)下遭受Q降级。而且，铁氧体可能仅在相对较低频率下有实效。 然而，在这些低频率下，铁氧体具有使磁场开槽穿过芯而非穿过位于芯附近的板上的电子 元件的优点。这可有助于增加电路的所得Q。本申请案描述使用特殊铁氧体天线来实现无线功率转移。一个示范性实施例描述 用于低频率(例如，135Khz)的铁氧体天线。示范性实施例描述可能在较高功率接收电平和较高磁场强度下发生铁氧体材料 中的磁滞损耗。另外，增加磁场强度可实际上使谐振频率移位，尤其是在其中在铁氧体中存 在非线性B-H特性的某些材料中。另外，可归因于固有非线性而产生谐波发射。此非线性 在较低Q因数下变得较重要。图1为在源100与负载150之间的电感性耦合的能量发射系统的框图。源包括功 率供应102，其具有内部阻抗& 104、串联电阻礼106、电容Cl 108和电感Ll 110。电容器 108与电感器110的LC常数引起以指定频率振荡。次级线圈150也包括电感L2 152和电容C2 154，其可匹配于初级线圈的电容和电 感。串联电阻R2 156。跨越端子160产生输出功率，且输出功率被施加到负载ZL 165以向 所述负载供电。以此方式，来自源102的功率通过展示为120的无线连接耦合到负载165。 无线通信由互感M设定。图2展示图1的发射系统的等效电路。功率产生器200具有内部阻抗h 205和 串联电阻Rl 210。电容器Cl 215和电感器Ll 210形成LC常数。电流Il 215流动通过 LC组合，所述LC组合可显现为展示为220的等效源且具有值Ul。此源感应到接收器中的对应等效功率源230中，以形成感应功率U2。源230与电 感L2 M0、电容C2 M2、电阻R2 244且最终到负载165串联。电子电路可连接到耦合环路，其以电子方式将功率耦合到主电感环路。上文所提及的等效电路可指代主电感环路，其与任何电路部分电分离。一个示范性实施例是在不同功率电平和其它不同特性下比较这些天线的性能。通 过这样做，分析关于这些材料以不同特性操作的方式的信息。示范性实施例描述大型(L)、 中型(M)和小型( 铁氧体天线及其性能。铁氧体棒材料通常在通信接收器应用中在小信号电平下(例如在ImW下或在低于 ImW下)使用。尚未建议在大功率电平(例如，高达2W)下或针对功率转移使用这些材料。我们的申请案已展示基于铁氧体或非常磁性材料的天线可在用于发射和/或接 收无线功率时具有某些优点。然后，这些天线可极为应用特定的举例来说，尽管铁氧体可 用于许多不同应用中且在无线功率发射中产生显着优点，但其使用实际上限于其中铁氧体 产生优点的非常受限的情形。然而，本申请案还描述了铁氧体棒的细长形状可实际上对一 些应用有利。此细长形状的恰当定形可实际上改进铁氧体棒的操作，且因而可能较重要。因 此，示范性实施例界定用于无线功率系统的铁氧体棒和无线功率系统中的天线的此形状和 位置以及用于所述铁氧体棒的材料可能至关重要。图1和图2中的线圈Ll和L2可为管状铁氧体元件，其中线圈缠绕在其周围。管 状铁氧体元件具有细长形状，这意味着元件的长度大于宽于元件的宽度，如图3所示。图3还说明铁氧体如何本质上集中磁场线(例如300)，其中在位于铁氧体装置之 前的区域301上的场线集中到对应于铁氧体装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线功率系统，其包含：　　到具有第一频率的信号的连接，所述信号携载指定功率电平；　　电感性部分，其由环路基座以及具有第一指定数目的环路匝的主电感性环路和具有第二数目的环路匝的耦合环路形成，所述耦合环路具有比所述主环路少的环路匝，且所述连接电耦合到所述耦合环路而不耦合到所述主电感性环路，所述耦合环路和所述主环路在物理上彼此耦合且可相对于所述环路基座移动，使得所述主环路和所述耦合环路两者一起在所述环路基座上移动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：奈杰尔库克，卢卡斯西贝尔，汉斯彼得威德默，彼得施瓦英格，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US