平码五不中公式规律
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通过金属物体的无线功率传送.pdf

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通过 金属 物体 无线 功率 传送
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摘要
申请专利号:

CN201580036853.3

申请日:

2015.05.29

公开号:

CN106662896A

公开日:

2017.05.10

当前法律状态:

实审

?#34892;?#24615;:

审中

法?#19978;?#24773;: 实质审查的生效IPC(主分类):G06F 1/16申请日:20150529|||公开
IPC分类号: G06F1/16; H01F27/00; H01F38/14; H02J7/02(2016.01)I; H02J50/12(2016.01)I 主分类号: G06F1/16
申请人: 高通股份有限公司
发明人: 郑胜宪; M-L·奇; C·龚; D·G·弗恩; F·卡罗博?#32487;?
地址: 美国加利福尼亚州
优?#28909;ǎ?/td> 2014.07.07 US 62/021,665; 2015.02.06 US 14/616,021
专利代理机构: 北京市金杜律师事务所 11256 代理人: 王茂华
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法律状态
申请(专利)号:

CN201580036853.3

授权公告号:

|||

法律状态公告日:

2017.06.06|||2017.05.10

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

提供了一种用于提供通过金属物体的无线功率传送的方法和系统。在一方面中,提供了一种用于经由磁场无线地接收功率的装置。该装置包括金属盖,其包括内部部分和外部部分。该外部部分被配置为形成围绕金属盖的内部部分的回路。该外部部分被配置为经由磁场感应地耦合功率。该装置包括接收电路,其被电耦?#31995;?#22806;部部分并且被配置为从外部部分接收响应于磁场而生成的电流。该接收电路被配置为基于电流来对负载进行充电或供电。

权利要求书

1.一种用于经由磁场无线地接收功率的装置,所述装置包括:
金属盖,所述金属盖包括内部部分和外部部分,所述外部部分被配置为形成围绕所述
金属盖的所述内部部分的回路,所述外部部分被配置为经由所述磁场感应地耦合功率;以

接收电路,所述接收电路被电耦?#31995;?#25152;述外部部分并且被配置为从所述外部部分接收
响应于所述磁场而生成的电流,所述接收电路被配置为基于所述电流对负载充电或供电。
2.根据权利要求1所述的装置,还包括导电耦合器,所述导电耦合器被配置为将所述外
部部分电耦?#31995;?#25152;述内部部分。
3.根据权利要求1所述的装置,还包括导电迹线,所述导电迹线被插入多个槽中的每个
槽内,所述多个槽将所述内部部分与所述外部部分分隔,所述导电迹线被配置为基本上形
成围绕所述金属盖的所述内部部分但在所述金属盖的所述外部部分内的第二回路。
4.根据权利要求3所述的装置,其中所述多个槽中的每个槽内的所述导电迹线被电耦
?#31995;?#25152;述外部部分。
5.根据权利要求4所述的装置,其中所述外部部?#20013;?#25104;电感器的第一匝,并且所述导电
迹线形成所述电感器的第二?#36873;?br />
6.根据权利要求1所述的装置,其中多个槽将所述外部部分分隔为多个段,所述多个段
经由至少一个电耦合器被电耦合以形成线圈的单回路。
7.根据权利要求6所述的装置,其中所述至少一个电耦合器包括电滤波器。
8.根据权利要求7所述的装置,其中所述电滤波器被配置为基于所述电流的频率来允
许所述电流通过所述电耦合器。
9.根据权利要求7所述的装置,其中所述电滤波器被配置为当所述电流的所述频率基
本上是6.78MHz时?#24066;?#25152;述电流通过所述电耦合器,并且被配置为在比6.78MHz基本上更高
的频率处阻止所述电流通过所述电耦合器。
10.根据权利要求7所述的装置,其中所述电滤波器包括电感扼流圈。
11.根据权利要求1所述的装置,其中所述装置还包括谐振电路,所述谐振电路包括所
述外部部分和被电耦?#31995;?#25152;述外部部分的电容器,所述谐振电路被配置为在所述磁场的所
述频率处谐振。
12.根据权利要求1所述的装置,其中多个槽将所述金属盖分隔为所述内部部分和所述
外部部分。
13.根据权利要求12所述的装置,其中所述多个槽基本上围绕所述金属盖的外围?#30001;臁?br />14.根据权利要求1所述的装置,其中所述回路形成线圈的至少一?#36873;?br />15.根据权利要求1所述的装置,其中所述装置包括以下项中的至少一项:蜂窝电话、
GPS单元、手表、移动媒体设备、膝上型计算机或密钥卡。
16.根据权利要求1所述的装置,还包括被耦?#31995;?#25152;述金属盖的壳体。
17.根据权利要求1所述的装置,其中所述金属盖被配置为便携式电?#30001;?#22791;的金属后
盖。
18.根据权利要求1所述的装置,其中所述外部部分包括金属环,所述金属环包括至少
一个槽,所述至少一个槽被配置为在至少一个位置处使所述金属环不连续。
19.根据权利要求1所述的装置,其中所述内部部分用作所述外部部分的参考接地。
20.根据权利要求1所述的装置,其中响应于所述磁场的、包括所述内部部分和所述外
部部分的所述金属盖的第一电阻与没有内部部分和外部部分的金属盖的第二电阻相比降
低。
21.一种用于经由磁场无线地接收功率的方法,所述方法包括:
经由包括内部部分和外部部分的金属盖无线地接收功率,所述外部部分被配置为形成
围绕所述金属盖的所述内部部分的回路,所述外部部分被配置为经由所述磁场感应地耦合
功率;以及
基于所接收的所述功率,对负载进行供电或充电。
22.根据权利要求21所述的方法,其中经由所述金属盖无线地接收功率还包括经由还
包括导电迹线的所述金属盖无线地接收功率,所述导电迹线被插入多个槽中的每个槽内,
所述多个槽将所述内部部分与所述外部部分分隔,所述导电迹线被配置为形成基本上围绕
所述金属盖的所述内部部分但在所述金属盖的所述外部部分内的第二回路,所述导电迹线
被电耦?#31995;?#25152;述外部部分。
23.根据权利要求21所述的方法,其中多个槽将所述外部部分分隔为多个段,并且其中
所述多个段经由至少一个电耦合器被彼此电耦合以形成单环路天线。
24.根据权利要求23所述的方法,其中所述至少一个电耦合器包括电滤波器。
25.根据权利要求24所述的方法,其中所述方法还包括经由所述电滤波器基于电流的
频率而选择性地?#24066;?#25152;述电流通过所述电耦合器。
26.根据权利要求25所述的方法,其中基于所述频率选择性地?#24066;?#30005;流通过所述电耦
合器包括:当所述电流的所述频率基本上是6.78MHz时?#24066;?#25152;述电流通过所述电耦合器,并
且在比6.78MHz基本上更高的频率处阻止所述电流通过所述电耦合器。
27.根据权利要求21所述的方法,其中所述金属盖?#19988;?#19979;项中的至少一项的一部分:蜂
窝电话、GPS单元、手表、移动媒体设备、膝上型计算机或密钥卡。
28.根据权利要求21所述的方法,其中壳体被耦?#31995;?#25152;述金属盖。
29.根据权利要求21所述的方法,其中多个槽将所述金属盖分隔为所述内部部分和所
述外部部分。
30.根据权利要求21所述的方法,其中所述内部部分用作所述外部部分的参考接地。
31.根据权利要求21所述的方法,其中响应于所述磁场的、包括所述内部部分和所述外
部部分的所述金属盖的第一电阻与没有内部部分和外部部分的金属盖的电阻相比?#26723;汀?br />
32.一种用于从磁场接收无线功率的装置,包括:
导电部件,用于部分地容置便携式电?#30001;?#22791;,所述导电部件包括内部部分和外部部分,
所述外部部分被配置为形成围绕所述导电部件的所述内部部分的回路,所述外部部分包括
用于经由所述磁场感应地耦合功率的部件;以及
用于基于经由所述外部部分接收的功率来对负载供电或充电的部件。
33.一种用于无线地接收功率的装置,所述装置包括:
壳体部分,所述壳体部分被配置为形成便携式电?#30001;?#22791;的背部,所述壳体部分具有第
一尺寸,所述壳体部分包括:
金属部分,所述金属部分具有第二尺寸,所述第二尺寸具有与所述壳体部分的所述第
一尺寸相同的大小或者具有覆盖所述壳体部分的所述第一尺寸的大部分的大小,所述金属
部分的至少一部分被配置为经由足以对所述便携式电?#30001;?#22791;的负载充电或供电的水平处
的磁场来感应地耦合功率;以及
电连接,所述电连接被电耦?#31995;?#25152;述金属部分并且被配置为向所述便携式电?#30001;?#22791;提
供所接收的功率。
34.根据权利要求33所述的装置,其中所述金属部分被配置为响应于通过由发射器所
生成的所述磁场所感应的电压来生成电流。
35.根据权利要求33所述的装置,其中所述金属部分包括内部部分和外部部分,所述外
部部分被配置为形成围绕所述金属部分的所述内部部分的回路,以形成线圈的至少一匝,
所述线圈被配置为经由所述磁场感应地耦合所述功率。

说明书

通过金属物体的无线功率传送

技术领域

所描述的技术大体涉及无线功率。更特别地,本公开涉及与通过金属物体由无线
功率充电系统传送无线功率有关的设备、系统和方法。

背景技术

在无线功率应用中,无线功率充电系统可以提供在没有物理、电气连接的情况下
对电?#30001;?#22791;充电和/或供电的能力,因?#31169;档?#20102;对于电?#30001;?#22791;的操作所要求的部件的数目
并且简化了电?#30001;?#22791;的使用。这样的无线功率充电系统可以包括发射器天线和其他发射电
路系统,发射电路系统被配置为生成可以在接收器天线中引起电流的磁场,该接收器天线
可以被连接到待无线地充电或供电的电?#30001;?#22791;。一些便携式电?#30001;?#22791;可以具有由包括金属
在内的各种材料制成的壳体。由于期望将无线功率电路并入各种便携式电?#30001;?#22791;中,因而
需要一种用于执行通过金属物体的无线功率传送的系统和方法。

发明内容

本文所公开的实施方式各自具有若干个创新方面,其中没有任一单个方面单独负
责本发明的期望属性。在不限?#21697;?#22260;的情况下,如由权利要求所表达的,此处将简要公开更
多突出特征。在考虑本讨论之后,将理解到各种实施方式的特征如何提供相对于当前无线
充电系统的若干个优点。

一种用于经由磁场无线地接收功率的装置。该装置包括金属盖,其包括内部部分
和外部部分。该外部部分被配置为形成围绕金属盖的内部部分的回路。该外部部分被配置
为经由磁场感应地耦合功率。该装置进一步包括接收电路,其被电耦?#31995;?#22806;部部分并且被
配置为从外部部分接收响应于磁场而生成的电流。该接收电路被配置为基于电流来对负载
进行充电或供电。

在另一方面中,提供了一种用于发射无线功率的装置。该装置金属盖,其包括内部
部分和外部部分,该外部部分被配置为形成围绕金属盖的内部部分的回路。该金属盖被配
置为基于从电源所接收的电流来生成无线功率场。

在又一方面中,提供了一种用于接收无线功率的装置。该装置包括金属环,其包括
被配置为在至少一个位置处使金属环不连续的至少一个槽。该装置进一步包括接收电路,
其被耦?#31995;?#37329;属环并且被配置为从金属?#26041;?#25910;电流。该金属环被配置为基于对磁场的暴
露,生成电流。

在又一方面中,提供了一种用于经由磁场无线地接收功率的方法。该方法包括经
由包括内部部分和外部部分的金属盖无线地接收功率。该外部部分被配置为形成围绕金属
盖的内部部分的回路。该外部部分被配置为经由磁场感应地耦合功率。该方法进一步包括
基于接收功率来对负载进行供电或充电。

在又一方面中,提供了一种用于从磁场接收无线功率的装置。该装置包括用于部
分地容置便携式电?#30001;?#22791;的导电部件。该导电部件包括内部部分和外部部分。该外部部分
被配置为形成围绕导电部件的内部部分的回路。该外部部分包括用于经由磁场感应地耦合
功率的部件。该装置进一步包括用于基于经由外部部分接收的功率对负载供电或充电的部
件。

在又一方面中,提供了一种用于无线地接收功率的装置。该装置包括壳体部分,其
被配置为形成便携式电?#30001;?#22791;的背部。该壳体具有第一尺寸。该壳体部分包括金属部分,其
具有与壳体部分的第一尺寸相同的大小或者具有覆盖壳体部分的第一尺寸的大部分的大
小的第二尺寸。金属部分的至少一部分被配置为经由足以对便携式电?#30001;?#22791;的负载充电或
供电的水平处的磁场来感应地耦合功率。该装置进一步包括电连接,其被电耦?#31995;?#37329;属部
分并且被配置为向便携式电?#30001;?#22791;提供所接收的功率。

附图说明

现在将参考附图结合各种实施方式描述上文所提到的方面以及本技术的其他特
征、方面和优点。然而,所图示的实施方式仅是示例并且不旨在是限制性的。贯穿附图,除非
上下文另外指示,否则类?#21697;?#21495;通常标识类似部件。注意,以下附图的相对尺寸可能未按比
例绘制。

图1是根据一个示例性实施方式的无线功率传送系统的功能框图。

图2是根据另一示例性实施方式的无线功率传送系统的功能框图。

图3是根据示例性实施方式的包括发射或接收天线的图2中的发射电路系统或接
收电路系统的一部分的示意图。

图4是根据本发明的示例性实施方式的可以使用在感应式功率传送系统中的发射
器的功能框图。

图5是根据本发明的示例性实施方式的可以使用在感应式功率传送系统中的接收
器的功能框图。

图6A是使用在便携式电?#30001;?#22791;中的金属后盖的示图。

图6B是图6A的金属后盖的等距视图的示图。

图6C是图6A的金属后盖的分解等距视图的示图。

图7A是根据一个示例性实施方式的被配置用于感应式功率传送的金属后盖的等
距视图的示图。

图7B是图7A的金属后盖的分解等距视图的示图。

图8A是根据一个示例性实施方式的另一放大并且具有附加部件的金属后盖的透
视图的示图。

图8B是根据一个示例性实施方式的具有附加部件的金属后盖的透视图的示图。

图8C是包括关于图8A所描述的附加部件的金属后盖的等距视图的示图。

图8D是如在图8C中所描述的金属后盖的分解等距视图的示图。

图9A是根据另一示例性实施方式的被配置为操作为用于感应式功率传送的环路
天线的金属带的示图。

图9B是根据另一示范性实施方式的被配置为操作为用于感应式功率传送的环路
天线的图9A的金属带的示图。

图10是根据另一示例性实施方式的经由无线场接收无线功率的示例性方法的流
程图。

图11是根据另一示例性实施方式的经由无线场发射无线功率的示例性方法的流
程图。

具体实施方式

在以下详?#35813;?#36848;中,对形成本公开的一部分的附图进行参考。详?#35813;?#36848;、附图和权
利要求中所描述的说明性实施方式不旨在是限制性的。在不脱离本文所呈现的主题的精神
或范围的情况下,可以利用其他实施方式并且可以做出其他改变。将容易理解到,本文所一
般性描述并且在附图中所图示的本公开的各方面可以按照各种不同的配置来布置、替换、
组合和设计,所有这些配置被明确预期并且形成本公开的一部分。

无线传输功率可以指代在不使用物理电导体的情况下(例如,功率可以通过自由
空间传送),将与电场、磁场、电磁场或以其他方式相关联的任何形式的能量从发射器传送
到接收器。输出到无线场(例如,磁场或电磁场)的功率可以由“接收天线”来接收、捕获或耦
合以实现功率传送。

本文所使用的术语仅出于描述特定实施方式的目的并且不旨在是对本公开的限
制。本领域的技术人员将理解到,如果意于特定数目的权利要求元件,则在权利要求中明确
地记载这样的意图,并且在缺少这样的记载的情况下,这样的意图即不存在。如本文所使用
的,除非上下文另外清楚?#35813;鰨?#21333;数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。如本文
所使用的,术语“和/或”包括相关联的列出项中的一个或多个的任何和所有组合。还应当理
解,术语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”、“包括“include””和/或“包括
(including)”当在本说明书中使用时指定?#29575;?#29305;征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存
在,但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的分组的出现
或添加。诸如“至少一个”的表达在元件的列表前面时修?#33041;?#32032;的整个列表,但不修改列表
的单个元素。

图1是根据一个示例性实施方式的无线功率传送系统100的功能框图。将输入功率
102从电源(该附图中未示出)提供给发射器104以生成用于执行能量传送的无线(例如,磁
或电磁)场105。接收器104耦?#31995;?#26080;线场105并且生成用于由耦?#31995;?#36755;出功率110的设备(该
附图中未示出)存储或消耗的输出功率110。发射器104和接收器108以距离112分隔。

当接收器108被定位在由发射器104所生成的无线场105中时,接收器108可以无线
地接收功率。发射器104包括发射天线或线圈114,其用于经由无线场105将能量发射到接收
器108。接收器108包括接收天线或线圈118,其用于经由无线场105接收或捕获从发射器104
所发射的能量。无线场105对应于在其中由发射器104输出的能量可以由接收器108采集的
区域。在一些实施方式中,无线场105可以对应于发射器104的“近场”。该近场可以对应于在
其中存在由于最小地辐射?#29420;?#21457;射线圈114的功率的发射线圈114中的电流和电荷而导致
的强反应场的区域。近场可以对应于发射线圈114的大约一个波长(或其分数)内的区域。

在一个示例性实施方式中,无线场105可以是磁场,并且发射器104和接收器108被
配置为感应式地传送功率。发射器104和接收108还可以根据相互谐振关系进行配置。当接
收器108的谐振频率和发射器104的谐振频率基本上相同或者非常接近时,发射器104与接
收108之间的传输损耗被?#26723;汀?#35856;振感应耦合技术可以关于各种距离以及具有各种感应线
圈配置而实现改善的效率和功率传送。在实施方式中,?#22791;?#25454;相互谐振关系配置时,发射器
104输出具有对应于发射线圈114的谐振频率的频率的时变磁场。当接收器108在无线场105
内时,时变磁场可以在接收线圈118中引起电流。当接收线圈118被配置为在发射线圈114的
频率处谐振时,可以更高效地传送能量。接收线圈118中引起的交流电(AC)可以如上文所描
述地被整流以产生直流电(DC),其可以被提供以对负载(未示出)充电或供电。

图2是根据示例性实施方式的无线功率传送系统200的功能框图。系统200包括发
射器204和接收器208。发射器204包括发射电路系统206,其包括振荡器222、驱动电路224以
及滤波和匹配电路226。振荡器222可以被配置为在响应于频率控制信号223而调节的期望
频率处生成信号。振荡器222将振荡器信号提供给驱动电路224。驱动电路224被配置为基于
输入电压信号(VD)225在例如发射天线214的谐振频率处驱动发射天线214。驱动电路224可
以是开关放大器,其被配置为从振荡器222接收方波并且输出正?#20063;?#25110;方波。

滤波和匹配电路226过滤出谐波或其他不需要的频率并且将发射器204的阻抗与
发射天线214匹配。作为驱动发射天线214的结果,发射天线214可以生成无线场205以便以
足以对例如电池236充电的电平无线地输出功率。

接收器208包括接收电路系统210,其包括匹配电路232和整流器电路234。匹配电
路232可以将接收电路系统210的阻抗与接收天线218匹配。整流器电路234可以根据交流电
(AC)功率输入生成直流电(DC)功率输出以对电池236进行充电。接收器208和发射器204可
以附加地在单独的通信信道219(例如,蓝牙、ZigBee、蜂窝等)上通信。接收器208和发射器
204可以备选地使用无线场205的特性经由带内信令通信。

图3是根据示例性实施方式的图2的发射电路系统206或接收电路系统210的一部
分的示意图。如在图3中所图示的,发射或接收电路系统350包括天线352。天线352还可以被
称为或被配置为“环形”天线352。天线352还可以在本文中被称为或被配置为“磁性”天线或
感应线圈。术语“天线”一般地指代无线地输出或接收能量以用于耦?#31995;?#21478;一“天线”的部
件。天线352还可以被称为被配置为无线地输出或接收功率的类型的线圈或电感器。如本文
所使用的,天线352是被配置为无线地输出和/或接收功率的类型的“功率传送部件”的示
例。天线352可以包括空气芯或诸如铁芯的物理芯(在该附图中未示出)。

天线352可以形成被配置为在谐振频率处谐振的谐振电路的一部分。环形或磁性
天线352的谐振频率基于电感和电容。电感可以是简单地由天线352创建的电感,而电容器
可以被添加以在期望的谐振频率处创建谐振结构。作为非限制性示例,电容器354和电容器
356被添加到发射或接收电路系统350来创建在期望的操作频率处谐振的谐振电路。因此,
对于较大的?#26412;?#22825;线而言,维?#20013;?#25391;所需要的电容的大小可?#36816;?#30528;环形的?#26412;?#25110;电感增加
而减小。使用其他部件形成的其他谐振电路也是可能的。

作为另一非限制性示例,电容器(未示出)可以并行放置在电路系统350的两个端
子之间。对于发射天线而言,具有基本上对应于天线352的谐振频率的频率的信号358可以
被输入到天线352。

图4是根据本发明的示例性实施方式的可以使用在感应式功率传送系统中的发射
器400的简化功能框图。发射器400包括发射电路系统402和可操作地耦?#31995;?#21457;射电路系统
402的发射天线404。在一些实施方式中,发射天线404被配置为如参考图2上文所描述的发
射天线214。在一些实施方式中,发射天线404是或可以被称为线圈(例如,感应线圈)。在一
些实施方式中,发射天线404与较大的结构(诸如衬垫、桌、衬边、灯或其他固定配置)相关
联。在一些实施方式中,发射天线404被配置为在充电区域内生成电磁场或磁场。在示例性
实施方式中,发射天线404被配置为以足以对接收器设备充电或供电的功率电平将功率发
射到充电区域内的接收器设备。

发射电路系统402可以通过若干电源(未示出)接收功率。发射电路系统402可以包
括被配置为驱动发射天线404的各种部件。在一些示例性实施方式中,发射电路系统402可
以被配置为基于如本文所描述的接收器设备的存在和构成,调节无线功率的传输。?#28304;?#26041;
式,发射电路系统402可以高效并且安全地提供无线功率。

发射电路系统402包括控制器415。在一些实施方式中,控制器415可以是微控制器
或处理器。在其他实施方式中,控制器415可以被实现为专用集成电路(ASIC)。控制器415可
以可操作地直接或间接地连接到发射电路系统402的每个部件。控制器415可以还被配置为
从发射电路系统402的部件中的每个部件接收信息并?#19968;?#20110;所接收的信息执行计算。控制
器415可以被配置为针对部件中的每个部件生成可以调节该部件的操作的控制信号。?#28304;?br />方式,控制器415可以被配置为基于由其执行的计算的结果来调节功率传送。

发射电路系统402还包括存储器420,其可操作地连接到控制器415。该存储器420
可以包括随机存取存储器(RAM),电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、?#20102;?#23384;储器或?#19988;资?br />性RAM。存储器420可以被配置为暂时地或永久地存储用于在由控制器415所执行的读和写
操作中使用的数据。例如,存储器420可以被配置为存储作为控制器415的计算的结果所生
成的数据。?#28304;?#26041;式,存储器420?#24066;?#25511;制器415基于随时间的数据改变而调节发射电路
402。

发射电路系统402还包括振荡器412,其可操作地连接到控制器415。在一些实施方
式中,振荡器412被配置为如参考图2上文所描述的振荡器222。振荡器412可以被配置为在
无线功率传送的操作频率处生成振荡信号。在一些实施方式中,发射电路系统402被配置为
在6.78MHz ISM频带处操作。控制器415可以被配置为在发射阶段(或占空比)期间选择性地
启用振荡器412。控制器415可以还被配置为调节振荡器412的频率或相位,其可以?#26723;?#24102;外
发射(尤其当从一个频率转换到另一个频率时)。如上文所描述的,发射电路系统402可以被
配置为经由信号将充电电量提供给发射天线404,其可以生成关于发射天线404的能量(例
如,磁通量)。

发射电路系统402还包括驱动电路414,其可操作地连接到控制器415和振荡器
412。驱动电路414可以被配置为如参考图2上文所描述的驱动电路224。驱动电路414可以被
配置为驱动从振荡器412所接收的信号,如上文所描述的。

发射电路系统402还包括低通滤波器(LPF)416,其可操作地连接到发射天线404。
低通滤波器416可以被配置为如参考图2上文所描述的匹配电路418的滤波器部分。在一些
示例性实施方式中,低通滤波器416可以被配置为对由驱动电路所生成的电流的模拟信号
和电压的模拟信号进行接收和滤波。在一些实施方式中,低通滤波器416可以更改模拟信号
的相位。低通滤波器416可以引起对于电流和电压二者的相同量的相位改变,这抵消改变。
在一些实施方式中,控制器415可以被配置为补偿由低通滤波器416引起的相位改变。低通
滤波器416可以被配置为将谐波发射?#26723;?#21040;可以防止自干扰(self-jamming)的水平。其他
示例性实施方式可以包括不同的滤波器拓扑(诸如衰减特定频率同时让其他频率通过的陷
波滤波器)。

发射电路系统402可以还包括固定阻抗匹配电路418,其可操作地连接到低通滤波
器416和发射天线404。匹配电路418可以被配置为如参考图2上文所描述的滤波和匹配电路
226的匹配部分。匹配电路418可以被配置为将发射电路系统402的阻抗与发射天线404匹
配。其他示例性实施方式可以包括可以基于可测量的发射度量(诸如所测量的到发射天线
404的输出功率或驱动电路414的DC电流)而变化的自适应阻抗匹配。

发射电路系统402可以还包括分立设备、分立电路和/或部件的集成组件。

发射天线404可以被实现为具有被选择为保持低电阻损耗的厚度、宽度和金属类
型的天线带。在实施方式中,该发射天线404可以一般地被配置用于与较大的结构(诸如衬
垫、桌、衬边、灯或其他较小的便携式配置)相关联。在其中发射天线404可以相对于接收天
线在?#26412;?#26041;面较大的示例性应用中,发射天线404将不必需要大数目的匝数以获得合理的
电感来形成被调谐到期望的操作频率的谐振电路的一部分。

图5是根据本发明的实施方式的接收器500的框图。接收器500包括接收电路系统
502、接收天线504和负载550。接收器电路系统502被电耦?#31995;?#36127;载550用于向其提供所接收
的充电功率。应当注意,接收器500被图示为在负载500的外部但是可以被集成到负载50中。
接收天线504可操作地连接到接收电路系统502。接收天线504可以被配置为如参考图2/图3
上文所描述的接收天线218。在一些实施方式中,接收天线504可以被调谐为在与发射天线
404的谐振频率类似的频率处或在特定频率范围内谐振,如上文所描述的。接收天线504可
以与发射天线404类似地确定尺寸或可以基于负载550的尺寸不同地确定大小。接收天线
504可以被配置为耦?#31995;?#30001;发射天线404(图4)所生成的磁场,如上文所描述的,并且将所接
收的能量提供给接收电路系统502以对负载550供电或充电。

接收电路系统502可操作地耦?#31995;?#25509;收天线504和负载550。该接收电路系统可以
被配置为如参考图2上文所描述的接收电路210。由接收电路系统502呈现给接收天线的阻
抗可以被配置为匹配接收天线504的阻抗(例如,经由匹配电路512),这可以提高效率。接收
电路系统502可以被配置为基于从接收天线504所接收的能量而生成功率。接收电路系统
502可以被配置为将所生成的功率提供给负载550。在一些实施方式中,接收器500可以被配
置为向发射器400发射指示从发射器400所接收的电量的信号。

接收电路系统502包括处理器信令控制器516,其被配置为协调接收器500的过程。

接收电路系统502包括功率转换电路506,其用于将所接收的能量转换为充电功率
用于由负载550使用。功率转换电路506包括AC-DC转换器508,其被耦?#31995;紻C-DC转换器510。
AC-DC转换器508将来自接收天线504的AC整流为DC,同时DC-DC转换器510将经整流的能量
信号转换为与负载500兼容的能量电势(例如,电压)。预期包括部分和全部整流器、调节器、
桥、倍频器以及线性和开关转换器的各种AC-DC转换器。

接收电路系统502可以还包括开关电路系统512,其被配置为将接收天线504连接
到能量转换电路系统506或备选地用于将能量转换电路系统506与接收天线504断开。将接
收天线504与能量转换电路系统506断开不仅暂停负载550的充电,而且改变如由发射器400
(图4)“所看到”的“负载?#20445;?#22914;下文更充分解释的。

上文所描述的无线功率电路(并且特别地接收电路系统502)旨在并入各种便携式
电?#30001;?#22791;中。一些便携式设备可以具有由包括金属在内的各种材料制成的壳体或其他部
分。由于金属壳体部分可能受无线功率传送影响,本文所描述的各种实施方式的某些方面
与将无线功率电路并入具有金属盖/壳体的设备中有关。

图6A是使用在便携式电?#30001;?#22791;(未示出)中的金属后盖602的示图。所示的金属后
盖602可以是物理地耦?#31995;?#20415;携式电?#30001;?#22791;(例如,?#21482;?#25110;平板电脑等)的背部或形成便携
式电?#30001;?#22791;的壳体的后盖。例如,金属后盖602可以机械地耦?#31995;?#20415;携式电?#30001;?#22791;的背部。
金属后盖602可以主要是金属的(例如,铝),但是出于各种目的(例如,将盖的各部分保持在
一起)?#37096;?#20197;具有其他非金属部件。如在图6A中所示,部分表示设备(例如,?#21482;?#25110;媒体设备
等)的金属后盖602。提供了在水平方向上横跨金属后盖602的多个水平槽604和606(如本文
所描述的术语“槽”可以指代任何尺寸或其他非导电区域或材料的任何间隙)。顶部水平槽
604是横跨金属后盖602的顶部的槽,并且底部水平槽606是横跨金属后盖602的底部的槽。
由金属后盖602的阴影部?#31181;?#38388;的白色空间所表示的水平槽604和606未彼此连接。垂直槽
608将金属后盖602中的孔610(例如,照相机孔)或其他非金属部分连接到顶部水平槽604。
矩形近场通信(“NFC”)线圈612围绕金属后盖602中的孔610,同时完全地保持在顶部水平槽
604之下。在其他实施方式中,NFC线圈612可以具有任何其他形状。示出了源614(例如,电流
馈电、电源等),其耦?#31995;絅FC线圈612。NFC线圈612可以用作用于发射或接收NFC通信的发射
天线404或接收天线504。水平槽604和606将金属后盖602分为三个不同的区段:顶部区段
615、中间区段616和底部区段617。在一些实施方式中,这三个不同的区段可以相互电隔离。

水平槽604和606和垂直槽608可以表示金属后盖602利用非金属材料(例如,塑料
或橡胶)切割和替换的区段。在一些实施方式中,水平槽604和606可以用于将后盖的部分保
持在一起。例如,水平轴604和606将金属后盖602分为三个分立区段615、616和617,并且包
括顶部水平槽604的非金属材料将区段615和616保持在一起并且底部水平槽606将区段616
和617保持在一起。源614可以电流生成并且将其以逆时针方向馈送到NFC线圈612中。流过
NFC线圈的电流可以生成关于NFC线圈612的磁场,其可以引起金属后盖602区段616上的电
流(即,AC)。中间区段616中的该电流可以在顶部区段615和底部区段617中引起电流。顶部
区段615和底部区段617上的电流的方向可以与中间区段616上的电流方向相反。在一些实
施方式中,顶部水平槽604和底部水平槽606可以充当“传输线”。在传输线中,电流在传输线
的第一侧(即,顶部水平槽604的中间区段616侧)在一个方向上流动,同时传输线的另一侧
的电流与第一侧的电流异相180度流动。金属后盖602上的电流流动的方向可以与流过NFC
线圈612的电流的方向相反。可以在金属后盖602区段616上感应出涡电流(在该附图中未示
出),并且可以被用于针对NFC通信的互耦。在一些实施方式中,涡电流大部分集中在孔610
周围和顶部水平槽604和垂直槽608(最接近NFC线圈612)周围,在靠近底部水平槽606的区
段616的底部处(最?#29420;隢FC线圈612)具有最小的集中。

作为金属后盖602的分隔的区段,顶部区段615、中间区段616和底部区段617可以
用作独立天线。例如,中间区段616可以被用于NFC通信,如上文关于NFC线圈612所描述的,
并且可以电耦?#31995;絅FC电路系统(此处,感应地耦合)。类似地,顶部区段615可以被用于GPS、
Wi-Fi或分集通信并且可以电耦?#31995;紾PS、Wi-Fi或分集发射器/接收器电路系统。类似地,底
部区段617可以被用于蜂窝通信并且因此可以电耦?#31995;?#34562;窝通信电路系统。?#28304;?#26041;式,顶部
区段615、中间区段616和底部区段617中的每一个可以包括图4和图5中引用的发射天线404
或接收天线504之一。该NFC电路系统、GPS电路系统、Wi-Fi电路系统和蜂窝电路系统可以包
括元件和部件中的一个或多个。因此,金属后盖602可以服务各种目的。

图6B是图6A的金属后盖的等距视图的示图。如在图6B中所示,顶部区段615由水平
槽604与中间区段616分隔,同时中间区段616由水平槽606与底部区段617分隔。孔610通过
垂直槽608被连接到水平槽604。

图6C是图6A的金属后盖的分解等距视图的示图。如在图6C中所示,顶部区段615、
中间区段616和底部区段617是彼此分离的。如上文所讨论的,各个区段615、616和617可以
通过材料填充水平槽604和606而被保持在一起。图6C更清楚地示出了各个区段615、616和
617可以如何被配置为不同的分离件并且可以用作由水平槽604和606彼此隔离的独立的天
线。

可以改进图6A、图6B和图6C中所示的实施方式来适应无线功率传送。例如,参考图
6A中所示的实施方式,当响应于足以用于对设备充电或供电的无线功率传送的水平处的磁
场在金属后盖602中感应电流时,金属后盖602可能具有太高以致于不能适应高效的无线功
率传送并且可能甚至阻碍无线功率传送的电阻。例如,受上文所讨论的电流的影响的图6A
中所示的实施方式中的金属后盖602的电阻可以在6.78MHz处是近似7Ω。这样的高电阻可
能引起大于20%的端到端无线功率传送效率的损耗,其可能导致用于对设备充电或供电的
无线功率传送电平的大量的功率损耗。

图7A是根据一个示例性实施方式的被配置用于感应式功率传送的金属后盖702的
等距视图的示图。根据一个示例性实施方式,图7的金属后盖702被配置为具有当被用于无
线功率传送时的?#26723;?#30340;电阻以支持能够通过金属后盖702高效地无线功率传送。金属后盖
702可以被配置为机械地耦?#31995;?#35774;备的背部。所示的金属后盖702可以是物理地耦?#31995;?#20415;携
式电?#30001;?#22791;(例如,蜂窝电话、GPS单元、手表、移动媒体设备、膝上型计算机、密钥卡(key
fob)等)的背部或形成便携式电?#30001;?#22791;的背部壳体的一部分。例如,金属后盖702可以机械
地耦?#31995;?#20415;携式电?#30001;?#22791;的背部或形成便携式电?#30001;?#22791;的背部的一部分。金属后盖702可
以主要是金属的(例如,铝),但是出于各种目的(例如,将各部分保持在一起)?#37096;?#20197;具有其
他非金属部件,如上文参考图6A所描述的。具有金属后盖702的设备可以实现如相应地在图
4和图5中所提到的发射器400或接收器500的一部分(或可以被耦?#31995;?#22914;在图4和图5中所提
到的发射器400或接收器500的电路系统)。金属后盖702可以具有侧部,其稍微弯曲以耦合
到便携式电?#30001;?#22791;的前部。金属后盖702可以显得与图6A的金属后盖602类似,包括水平槽
704和706以及将孔710连接到顶部水平槽704的垂直槽708(如上文所描述的,如本文所描述
的术语“槽”可以指代任何尺寸或其他非导电区域或材料的任何间隙)。然而,金属后盖702
包括以金属后盖702的侧部垂直地向上行进的附加槽705和707,左垂直槽705被示出在在金
属后盖702的左侧,右垂直槽707被示出在金属后盖702的?#20063;唷?#22914;参考图6A上文所讨论的,
槽可以表示其中金属后盖702利用非导电材料(例如,橡胶或塑料)切去和替换的位置。因
此,垂直槽705和707和水平槽704和706将金属后盖702分割为五个不同的部分或区段715-
719。在一些实施方式中,水平槽704和706和垂直槽705和707可以用于将后盖的部分保持在
一起。顶部区段715由顶部水平槽704与剩余的金属后盖区段716-719分隔,同时右区段719
由水平槽704和706和右垂直槽707与金属后盖区段715-718分隔。底部区段717由底部水平
槽706与金属后盖区段715、716、718和719分隔,并且左区段718经由水平槽704和706和左垂
直槽705与金属后盖区段剩余部分715-717及719分隔。中间区段716经由所有槽704、705、
706和707与剩余的金属后盖区段715及717-719分隔。馈电点(在该附图中未示出)可以指示
用于接收功率的电源或馈电(在该附图中未示出)可以连接到金属后盖702的一般馈电位
置。在一些实施方式中,可以在金属后盖702上的另一位置处连接馈电点。

在一些实施方式中,金属后盖702可以不利用NFC线圈并且可以不经由由通过另一
线圈(例如,NFC线圈612)的电流所生成的感应磁场而激发。相反,在一些实施方式中,可以
经由在馈电点处连接的源直接激发金属后盖702,或者响应于金属后盖702被定位在由无线
功率发射器400(图4)所生成的交流磁场内,可以在金属后盖702中生成电流。在一些实施方
式中,参考图4,在馈电点处连接的源在设备是发射器的情况下可以表示发射电路系统402。
在其他实施方式中,参考图5,馈电点可以表示电连接,其可以被提供给转换电路506用于将
所生成的电流提供给负载550。如在图7A中所描绘的,水平槽704和706与垂直槽705和707一
起组合可以包括“槽回路”(即,由水平槽和垂直槽形成的单匝回路)。因此,由区段715、717、
718和719所形成的金属后盖702的线圈/回路可以形成具有至少一匝的线圈/回路,其可以
用作用于功率的传输或接收的天线。在金属后盖702周围?#36816;?#26102;针顺序的金属后盖区段
715、719、717和718形成线圈。如在图7A中所示,在一些实施方式中,由区段715、717、718和
719形成的线圈在金属盖702的周边周围形成回路。如下文将更详细讨论的,在一些实施方
式中,形成线圈的区段715、719、717和718在所有功率或频率处可以不是邻接的。在一些实
施方式中,形成线圈的区段715、719、717和718以某种方式连接(例如,通过电滤波器或通过
电连接)。在一些实施方式中,由区段715、717、718和719所形成的线圈可以与图4和图5中引
用的发射天线404或接收天线504类似操作。

使用区段715、717、718和719形成线圈/回路可以?#24066;?#21333;独的无线功率线圈的消
除。在一些实施方式中,NFC线圈612(图6)可以维持在图7(未示出)的实施方式中。

在一些实施方式中,当由区段715、717、718和719形成的线圈在馈电点处直接被激
发时,该线圈可以操作为发射天线(例如,发射天线404(图4))。由于在馈电点处所提供的电
流围绕由金属后盖702的区段715、717、718和719所形成的线圈流动,因而可以在金属后盖
702的周边及将区段715、716、717、718和719分隔的对应的槽704、705、706和707周围生成磁
场。由被激发的金属后盖702所生成的磁场可以被配置为生成无线功率传送场并且可以引
起与接收天线互耦。

在其他实施方式中,由区段715、717、718和719所形成的线圈可以操作为接收天线
(例如,接收天线504(图5))。当由区段715、717、718和719形成的线圈暴露于由无线功率发
射器所生成的交流磁场中时,可以引起使得电流围绕由区段715、717、718和719所形成的线
圈流动的电压。该电流被引导到馈电点并且在其?#31995;?#25509;收电路系统(例如,图5的接收电路
系统502)以用于将充电功率提供给负载。由区段715、717、718和719所形成的线圈/回路电
感器可以电连接到电容器以形成如上文所描述并且被配置为在期望的频率(例如,功率传
输的操作频率)处谐振的谐振电路/谐振器。

根据这样的实施方式,金属盖702包括内部部分(例如,区段716)和外部部分(例
如,区段715、717、718和719)。该外部部分被配置为围绕金属盖702的内部部?#20013;?#25104;回路。该
外部部分被配置为经由由发射器400(图4)所生成的磁场感应地耦合功率。接收电路(例如,
图5的电路系统502的一部分或全部)被电耦?#31995;?#22806;部部分并且被配置为从外部部分接收响
应于磁场生成的电流。该接收电路被配置为基于电流,对负载进行充电或供电。如上文所提
到的,并且如下文将更详?#35813;?#36848;的,金属后盖702可以进一步包括导电耦合器,其被配置为
将外部部分电耦?#31995;?#20869;部部分,其中内部部?#31181;?#23569;部分地用作外部部分的参考接地。而且,
如上文所提到的,在实施方式的一方面中,多个槽704-707将外部部分分隔为多个段,其中
多个段可以经由至少一个电耦合器电耦合以形成线圈的单个回路。在实施方式的又一方面
中,外部部分可以形成谐振电路的一部分,该谐振电路包括外部部分以及电耦?#31995;?#22806;部部
分的电容器。该谐振电路被配置为在磁场的频率处谐振。在又一方面中,多个槽704、705、
706和707围绕金属后盖702的外围?#30001;臁?#22914;上文进一步描述的,金属后盖702可以形成壳体
部分的一部分,其被配置为形成壳体或外围件的一部分或被配置为机械地耦?#31995;?#20415;携式电
?#30001;?#22791;。

在实施方式的另一方面中,提供了一种用于无线地接收功率的装置。该装置包括
壳体部分(例如,包括如刚才所描述的金属后盖702),其被配置为形成便携式电?#30001;?#22791;的背
部。该壳体具有第一尺寸。该壳体部分包括具有第二尺寸的金属部分(例如,金属后盖702),
第二尺寸与壳体部分的第一尺寸相同大小或具有覆盖壳体部分的第一尺寸的大部分的大
小。金属部分的至少一部分被配置为经由磁场以足以对便携式电?#30001;?#22791;的负载充电或供电
的电平感应地耦合功率。该装置进一步包括电连接(例如,上文所描述的馈电点),其电耦合
到金属部分并且被配置为向便携式电?#30001;?#22791;提供所接收的功率。该金属部分可以被配置为
响应于通过由发射器所生成的磁场所感应的电压来生成电流。而且,如参考图7所描述的,
金属部分可以包括内部部分(例如,区段716)和外部部分(例如,区段715、717、718和719)。
该外部部分被配置为形成围绕金属部分的内部部分的回路,该金属部?#20013;?#25104;线圈的至少一
匝,该线圈被配置为经由磁场感应地耦合功率。

当在期望的频率处无线地接收功率时,与参考图6A所描述的实施方式的电阻相比
较,区段716的电阻(单独或组合如关于图7A上文所描述的金属后盖702的其他部分)可以得
到?#26723;汀?#20316;为示例性非限制性示例,当在大约6.78MHz的频率处无线地接收功率时,与可以
是大约7Ω的参考图6A所描述的实施方式的电阻相比较,参考图7A所描述的实施方式的电
阻可以是大约小于0.5Ω。由于可以显著地?#26723;?#25439;耗,因而这样的低电阻可以更有利于无线
功率应用(即,利用无线功率的传送的应用(例如,大约一瓦特或多个瓦特(Watts)))。而且,
图7A的金属后盖702具有低电阻,同时维持发射器/接收器之间的强互耦特性(例如,强互
感)。

图7B是图7A的金属后盖的分解等距视图的示图。如在图7B中所示,顶部区段715、
中间区段716、底部区段717、左区段718和右区段719是彼此分离的。如上文所讨论的,各个
区段715、716、717、718和719可以通过填充图7A的水平槽704和706和垂直槽705和707的材
料而保持在一起。图7B更清楚地示出了各个区段715、716、717、718和719可以如何被配置为
不同的分离件并且可以用作由水平槽和垂直槽704-707彼此隔离的单独的天线。

?#36865;猓?#20316;为示例,金属后盖702的中间区段716可以影响由区段715、717、718和719
所形成的线圈/回路的磁场(即,H场)。由于电流沿着孔710流动,因而磁场可以在孔710处是
最强的。该磁场可以建设性地在孔内添加,在孔的中心处生成最强的磁场。在具有不同的孔
710形状的一些实施方式中,磁场分布可以变化。在一些实施方式中,金属后盖702(或金属
后盖702的区段716)的电阻可以在围绕孔710的区域中增加。该增加可以归因于孔710附近
的设备由金属构造和/或被接地(即,照相机的框架/底架可能是金属的并且被接地到本地
接地或NFC线圈的铁芯)。这一区域中的增加的电阻可以是由暴露于磁场(即,由区段715、
717、718和719所形成的线圈/回路在连接到馈电点并且从其接收电流时生成的磁场)的金
属或铁结构中所生成的涡电流而引起。

图8A是根据一个示例性实施方式的另一放大并且具有附加部件的金属后盖702的
透视图的示图。如在图8A中所示,描绘了金属后盖702的一部分,包括顶部区段715、顶部水
平槽704和将顶部水平槽704连接到孔710的垂直槽708。图8A还示出了右区段719、垂直槽
705和707、中间区段716和左区段718的部分。?#36865;猓?#22270;8引入两个新部件:内部迹线810和导
电连接811。内部迹线810被示出为通过左垂直槽705、顶部水平槽704和右垂直槽707中的每
一个的中心行进的线。内部迹线810可以是穿过水平槽和垂直槽704、705、706和707(在该附
图中未全部示出)中的每一个的导电元件。示出了导电连接811,其将金属后盖702的中间区
段716连接到金属后盖702的右区段719。在一些实施方式中,内部迹线810可以流动通过水
平槽和垂直槽704、705、706和707的所有部分。

在一些实施方式中,内部迹线810和导电连接811中的一个或多个可以被包括在图
7A的实施方式中以改进由金属后盖702的外围所创建的线圈的电感以及增?#30001;?#35745;自由度。
在一些实施方式中,内部迹线810被安装在水平槽和垂直槽704、706、705和707中。在一些实
施方式中,内部迹线810被连接到金属后盖702的外围的区段715、717、718和719中的一个或
多个(在该附图中未示出)。内部迹线810与区段715、717、718和719中的一个或多个之间的
该连接?#34892;?#22320;将内部迹线810连接到上文所讨论的由区段715、717、718和719所形成的线
圈。将内部迹线810连接到由区段715、717和718和719所形成的线圈可以通过添加至少一个
附加回路或匝?#20174;行?#22320;增加线圈的电感。因此,在一些实施方式中,内部迹线810和由区段
715、717、718和719所形成的线圈的组合是至少两匝线圈。第一匝可以是由区段715、717、
718和719所形成的回路,并且第二匝是水平槽和垂直槽704-707周围的内部迹线810。内部
迹线810可以影响由流动通过区段715、717、718和719所形成的线圈的电流所生成的磁场。
与如上文所讨论的将磁场的最强部分集中在孔710周围相反,内部迹线线圈810对于由区段
715、717、718和719所形成的线圈的存在和附着可以加强由线圈所生成的磁场。因此,耦合
到区段715、717、718和719中的一个或多个的附加内部迹线的包括可以影响由流过在用作
接收天线时的回路的电流所生成的磁场的强度和分布。

在一些实施方式中,与耦?#31995;?#21306;段715、717、718和719之一相反,内部迹线810被耦
?#31995;?#37329;属后盖702的区段716。将内部迹线810耦?#31995;?#20013;间区段716可以提供用于?#26723;?#35774;备的
所有天线上的电磁干扰(EMI)或RF灵敏度劣化(de-sense)的共同参考接地平面。在一些实
施方式中,内部迹线810可以包括多个导电迹线,其围绕水平槽和垂直槽704、705、706和707
内的区段716创建多个回路。附加导电迹线和/或由内部迹线810所形成的多个回路的存在
可以增加内部迹线810对磁场的强度和分布产生的影响。在一些实施方式中,内部迹线810
到由区段715、717、718和719所形成的线圈的连接的位置和/或内部迹线810与由区段715、
717、718和719所形成的线圈之间的连接的数目可以变化,并且可?#28304;?#22312;多个接触点。在一
些实施方式中,内部迹线810与由区段715、717、718和719所形成的线圈之间的连接的位置
可以受电流分?#21152;?#21709;,因为可以建设性地或破坏性地添加电流。?#28304;?#26041;式,根据本文所描述
的实施方式,如刚才所描述的一个或多个内部迹线和/或连接可以被选择为当无线地发射
或接收功率时,控制金属后盖702中的磁场的分布和形状。

在一些实施方式中,内部迹线810可以不被布置在水平槽和垂直槽704-707内部并
且相反可以被布置在金属后盖702的内部。在一些实施方式中,内部迹线810的单匝或多匝
可以被布置在不与水平槽和垂直槽704-707共面的电路板或其他配置中或其上。在一些实
施方式中,内部迹线810可以被布置在塑料模具中以便增加电感或互耦。例如,内部迹线810
可以直接沉积或布线到被安装在金属后盖702的内部的塑料模具或其他材料上。

在一些实施方式中,导电连接811可以将金属后盖702的中间区段716连接到由区
段715、717、718和719所形成的线圈的四个区段中的至少一个。图8A示出了定位在靠近馈电
点附近、金属后盖702的右上角处的导电连接811。在一些实施方式中,导电连接811可以定
位在中间区段716周围任何地方的一个或多个其他点处,只要导电连接811将中间区段716
连接到区段715、717、718和719之一。在一些实施方式中,导电连接811的数目和位置可以提
供被用于GPS、Wi-Fi和蜂窝通信等的天线的设计自由度。在一些实施方式中,经由在金属后
盖702的内部的电路板中的电连接完成导电连接811。在一些实施方式中,导电连接811包括
在金属后盖702的外部的电连接。将中间区段716连接到区段715、717、718和719之一可以将
区段715、717、718和719所形成的线圈/天线连接到参考接地,并且可以?#24066;?#21306;段715、717、
718和719所形成的线圈/天线使用可以耦?#31995;?#37329;属后盖702的中间区段716的参考接地。在
一些实施方式中,将中间区段716连接到区段715、717、718和719所形成的线圈可以提供相
比于在没有导电连接811的情况下更稳定的参考接地。在其他实施方式中,由区段715、717、
718和719所形成的线圈可以不连接到中间区段716。

图8B是根据另一示例性实施方式的具有?#26723;?#30340;电阻的金属后盖702的示图并且支
持通过金属后盖702高效地无线功率传送。如在图8B中所示,各个区段715、718、717和719经
由多个电滤波器802a-802c顺序地电耦合。在实施方式中,电滤波器802a-802c包括感应扼
流圈。电滤波器802a-802c可以被配置为基于电流的频率而?#24066;?#30005;流经过电耦合器。例如,
顶部区段715经由电滤波器802a(例如,感应扼流圈)电气并且物理地耦?#31995;阶?#21306;段718,同
时左区段718经由电滤波器802b(例如,感应扼流圈)电气并且物理地耦?#31995;降?#37096;区段717。
底部区段717经由电滤波器820c(感应扼流圈)电气并且物理地耦?#31995;接?#21306;段719。因此,由
上文所描述的区段715、718、717和719所形成的回路包括连接各个区段715、717、718和719
的多个电滤波器802a-802c。在一些实施方式中,电滤波器802a-802可以利用能够在某些频
率处充当滤波器电路或开关的其他电路替换。在一些实施方式中,电滤波器802a-802c或类
?#24179;?#26500;可以被布置在印刷电路板(PCB)上(在该附图中未示出)。在一些实施方式中,电滤波
器802a-802c可以直接被布置在金属后盖区段715、717、718和719上或经由柔性电路板或其
他柔性连接。图8B中所描绘的剩余的部件与在图7A中所标识的部件相同。

如上文简要讨论的,在一些实施方式中,各个区段715、717、718和719可以被配置
为以各个天线操作。在这样的实施方式中,电滤波器802a-802c(例如,感应扼流圈)可以用
于取决于流过电滤波器802a-802c或类?#24179;?#26500;的电流的频率而将各个区段715、717、718和
719相互隔离。例如,在6.78MHz的无线功率频率处,电滤波器802a-802c可以保持在“闭合”
状态中并且?#24066;?#30005;流流过电滤波器820a-802c到连接的区段715、717、718和719中的每一
个。因此,在6.78MHz的无线功率频率处,电滤波器802a可以?#24066;?#30005;流在顶部区段715与左区
段718之间流动。类似地,电滤波器802b可以?#24066;?#30005;流在左区段718与底部区段717之间流
动。最后,电滤波器802c可以?#24066;?#30005;流在底部区段717与右区段719之间流动。然而,在较高
的频率处(例如,在GPS或蜂窝频率(这两者至少在几百MHz范围内)处),电滤波器802a-802c
可以限制电流流动。例如,当用作GPS天线时,由顶部区段715所生成的电流可以不流过电滤
波器802a并且因此可以保持在顶部区段715内。当在比用于无线功率传输中的那些频率更
高的频率处生成区段715、717、718和719之间的电流时,可以阻碍这些电流的流动。因此,在
这样的实施方式中,顶部区段715和底部区段717可以相应地保持相互隔离并且与右区段和
左区段719和718隔离。因此,在较高的GPS和蜂窝频率处,例如,各个区段可以继续用作用于
其相应频带的独立天线。这些电滤波器802a-802c或类?#24179;?#26500;可以考虑到电磁干扰或其他
灵敏度的?#26723;汀?#30001;电滤波器820a-802c或类似设备所提供的电隔离可以限制电磁干扰或射
频灵敏度劣化。

在图7至图8B的一些实施方式中,区段715、717、718和719中的一个或多个可以被
配置为独立地操作为分立天线(例如,GPS、蜂?#36873;i-Fi或分集天线)。例如,顶部区段715可
以被配置为操作为GPS天线或与GPS天线结合并且可以电耦?#31995;紾PS发射器/接收器电路系
统,如上文关于图6A的顶部区段615所讨论的。与上文关于图6A所讨论的底部区段617类似,
底部区段717可以被配置为操作为蜂窝天线或与蜂窝天线结合。类似地,左区段和右区段
718和719相应地可以被配置为操作为蓝牙、Wi-Fi或分集天线或与蓝牙、Wi-Fi或分集天线
结合。在一些实施方式中,区段715、717、718和719中的一个或多个可以操作为或结合出于
上文所描述的目的中的任一个的天线(例如,GPS、蜂?#36873;?#34013;牙、Wi-Fi、分集等)。在一些实施
方式中,中间区段716可以被连接到在设备内部的参考接地。在一些实施方式中,参考接地
可以由上文所描述的一个或多个天线(例如,GPS、蜂窝等)或上文所描述的一个或多个电路
使用。在一些实施方式中,由区段715、717、718和719所形成的线圈可以不连接到参考接地。
因此,顶部区段715、左区段718、右区段719和底部区段717中的每一个可以包括图4和图5中
引用的发射天线404或接收天线504之一。GPS电路系统、Wi-Fi电路系统、分集电路系统和蜂
窝电路系统(在该附图中未示出)还可以包括图4和图5的发射电路系统402或接收电路系统
502的元件和部件中的一个或多个。

在一些实施方式中,金属后盖702和相关联的部件可以操作为上文所描述的功能
的逆转中的接收电路系统和部件。类似地,如上文所讨论的包括图4的部件或电路系统的部
件中的任一个可以类似地包括图5的部件或电路系统。在这样的实施方式中,由金属后盖
702的区段715、717、718和719所形成的线圈可以用作接收线圈或天线,其响应于金属后盖
702所暴露于的磁场而生成电流。所生成的电流可以然后经由馈电点馈送到可以操纵所生
成的电流以提供无线功率的接收电路系统。类似地,关于图6至图8B中所讨论的剩余的部件
可以服务如上文所讨论的类似的目的。

图8C是包括关于图8A所描述的附加部件的金属后盖的等距视图的示图。如在图8C
中所示,内部迹线810被?#24230;?#22312;水平槽和垂直槽704-707内。水平槽和垂直槽704-704将顶部
区段715、中间区段716、底部区段717、左区段718和右区段719保持在一起。

图8D是如在图8C中所描述的金属后盖的分解等距视图的示图。如在图8C中所示,
顶部区段715、中间区段716、底部区段717、左区段718和右区段719彼此分离。如上文所讨论
的,各个区段715、716、717、718和719可以通过填充图7A-8C的水平槽704和706及垂直槽705
和707的材料而保持在一起。如关于图7A至图8C所描述的,垂直槽708将孔710连接到顶部槽
704。图8D更清楚地示出了各个区段715、716、717、718和719是如何不同的分离件并且可以
用作由水平槽和垂直槽704-707彼此隔离的单独的天线。?#36865;猓?#22270;8D将内部迹线810示出为
与槽704-707的材料分离的不同的部件,这使得连续的回路基本上围绕金属后盖702的外
围。

图9A是根据示例性实施方式的被配置为操作为环路天线的金属带的示图。如在图
9中所示,金属底架902包括金属底架902的至少一个金属环904和馈电906。金属环904可以
不是连续的环。金属环904被耦?#31995;?#39304;电906。馈电906可以被配置为将金属环904耦?#31995;?#20449;
源(即,发射器)或信宿(即,接收器)(在该附图中未示出)。在一些实施方式中,金属环904可
以被配置为响应于流过金属环904的AC电流、来自馈电906的AC电流,生成用于无线功率的
传送的磁场。因此,该金属环904可以被配置为通过金属物体传送无线功率。在另一实施方
式中,金属环904被配置为充当接收天线,如上文所描述的。

在一些实施方式中,金属环904还可以操作为蜂窝天线、Wi-Fi天线、GPS天线或分
集天线中的至少一个。在一些实施方式中,如关于图8B所讨论的,诸如感应扼流圈的电滤波
器(在该附图中未示出)可以被用于取决于流过金属环904的电流的频率而将金属环904与
特定部件或其他天线电路隔离。在一些实施方式中,金属环904可以被分为多个片件(在该
附图中未示出),并且每片件可以被配置为操作为或组合以下中的至少一个:GPS天线、蜂窝
天线、Wi-Fi天线、分集天线或蜂窝天线。然而,为了提供接收或发射无线功率的能力,多个
片件必须连接到单回路或槽形天线中。在一些实施方式中,设备底架中的一个或多个部分
可以被用于将一个或多个片件连接到单回路或槽形天线中。如上文所讨论的,在一些实施
方式中,设备底架的这些部分可以被配置为用作电滤波器。在大于无线功率范围的6.78MHz
的频率处,与底架的连接部分可以充?#24065;隕系?#28388;波器并且?#24066;?#22810;个片件中的每一个被电隔
离。当在无线功率范围的6.78MHz处操作时,与底架的连接部分可以不充当电滤波器并且可
以?#24066;?#21508;部分操作为环路天线或槽回路。

图9B是根据另一示范性实施方式的被配置为操作为环路天线的图9A的金属带的
示图。如在图9B中所示,在没有底架的信源馈送或设备的任何其他部件的情况下,示出了金
属环904。槽908使得金属环904是不连续的,如上文所讨论的。如上文所描述的,多个槽908
可以被用于将金属环907分解为多个片件(在该附图中未示出)。

图10是经由无线场无线地接收功率的示例性方法1000的流程图。在实施方式中,
图7A至图8D的金属后盖702可以执行方法1000。在一些实施方式中,金属底架902可以执行
方法1000。

在框1002处,经由金属盖无线地接收功率。该金属盖可以包括图7A至图8D的金属
盖702。该金属盖可以包括内部部分和外部部分。该外部部分被配置为形成围绕金属盖702
的内部部分的回路(图7)。在一些实施方式中,多个槽将内部部分和外部部分分离。该多个
槽可以包括图7A至图8D的槽705-708。在一些实施方式中,多个槽可以包括在金属盖的每侧
的单独槽,这些槽正交地行进?#25509;?#20854;相交的槽。在一些实施方式中,相交槽可以彼此不正
交。该外部部分被配置为经由磁场感应地耦合功率。例如,外部部分可以被配置为形成单匝
或多匝天线或线圈,其能够在暴露于磁场时生成电流。

在框1004处,至少部分地基于所接收的功率,对负载进行供电或充电。该负载可以
包括无线功率接收电路或被配置为接收由外部部分所生成的电流的其他电路系统。

图11是经由无线场无线地发射无线功率的示例性方法1100的流程图。在实施例
中,图7A至图8D的金属后盖702可以执行方法1100。在一些实施方式中,金属底架902可以执
行方法1100。

在框1102处,方法1100包括经由金属盖无线地发射功率。该金属盖可以包括图7A
至图8D的金属后盖702。该金属盖可以包括内部部分和外部部分。该外部部分被配置为形成
围绕金属盖的内部部分的回路。该外部部分被配置为经由磁场感应地耦合功率。在一些实
施方式中,多个槽将内部部分和外部部分分隔。在一些实施方式中,多个槽可以包括在金属
盖的每侧的单独槽,这些槽正交地行进?#25509;?#20854;相交的槽。在一些实施方式中,相交槽可以彼
此不正交。该外部部分回路可以被配置为形成单匝天线或线圈,其能够在电流被驱动通过
外部部分时生成磁场。

在框1104处,方法1100可以基于从耦?#31995;?#37329;属盖的外部部分的电源所接收的电流
来生成磁场。该电源可以包括电流源或无线功率发射电路(或被配置为生成用以驱动外部
部分的电流的其他电路系统)。

可以通过能够执行操作的任何适合的装置(诸如各种硬件和/或(多个)软件部件、
电路和/或(多个)模块)执行上文所描述的方法的各种操作。一般地,附图中所图示的任何
操作可以通过具有执行该操作的能力的对应的功能装置来执行。例如,用于部分安置便携
式电?#30001;?#22791;的导电装置可以包括金属后盖702(图7)。另外,用于经由磁场感应地耦合功率
的装置可以包括接收天线504(图5),接收天线可以包括金属后盖702的外部部分。而且,用
于对负载供电或充电的装置可以包括接收电路系统502(图5)。

本发明的实施方式/实施例的进一步的示例被定义如下:

1.一种用于经由磁场无线地接收功率的装置。该装置金属盖,其包括内部部分和
外部部分,外部部分被配置为形成围绕金属盖的内部部分的回路,外部部分被配置为经由
磁场感应地耦合功率。该装置进一步包括接收电路,其被电耦?#31995;?#22806;部部分并且被配置为
从外部部分接收响应于磁场而生成的电流,接收电路被配置为基于电流来对负载充电或供
电。

2.根据示例1的装置,进一步包括感应耦合器,其被配置为将外部部分电耦?#31995;?#20869;
部部分。

3.根据前述示例中的任一个的装置,进一步包括导电迹线,其被插入多个槽中的
每个槽内,该多个槽将内部部分与外部部分分隔,导电迹线被配置为基本上形成围绕金属
盖的内部部分但在金属盖的外部部分内的第二回路。

4.根据示例3的装置,其中多个槽中的每个槽内的导电迹线被电耦?#31995;?#22806;部部分。

5.根据示例4的装置,其中外部部?#20013;?#25104;电感器的第一匝,并且导电迹线形成电感
器的第二?#36873;?br />

6.根据前述示例中的任一个的装置,其中多个槽将外部部分分隔为多个段,多个
段经由至少一个电耦合器被电耦合以形成线圈的单回路。

7.根据示例6的装置,其中至少一个电耦合器包括电滤波器。

8.根据示例7的装置,其中电滤波器被配置为基于电流的频率,?#24066;?#30005;流通过电耦
合器。

9.根据示例7的装置,其中电滤波器被配置为当电流的频率基本上是6.78MHz时允
许电流通过电耦合器,并且被配置为在比6.78MHz基本上更高的频率处阻止电流通过电耦
合器。

10.根据示例7-9中的任一个的装置,其中电滤波器包括电感线圈。

11.根据前述示例中的任一个的装置,其中装置进一步包括谐振电路,其包括外部
部分和被电耦?#31995;?#22806;部部分的电容器,谐振电路被配置为在磁场的频率处谐振。

12.根据示例1的装置,其中多个槽将金属盖分隔为内部部分和外部部分。

13.根据示例12的装置,其中多个槽基本上围绕金属盖的外围?#30001;臁?br />

14.根据前述示例中的任一个的装置,其中回路形成线圈的至少一?#36873;?br />

15.根据前述示例中的任一个的装置,其中装置包括以下各项中的至少一项:蜂窝
电话、GPS单元、手表、移动媒体设备、膝上型计算机或密钥卡。

16.根据前述示例中的任一个的装置,进一步包括壳体,其被耦?#31995;?#37329;属盖。

17.根据前述示例中的任一个的装置,其中金属盖被配置为便携式电?#30001;?#22791;的金
属后盖。

18.根据示例1的装置,其中外部部分包括金属环,金属环包括至少一个槽,至少一
个槽被配置为在至少一个位置处使金属环不连续。

19.根据前述示例中的任一个的装置,其中内部部分用作外部部分的参考接地。

20.根据前述示例中的任一个的装置,其中响应于磁场的、包括内部部分和外部部
分的金属盖的第一电阻与没有内部部分和外部部分的金属盖的第二电阻相比被?#26723;汀?br />

21.一种用于经由磁场无线地接收功率的方法。该方法经由包括内部部分和外部
部分的金属盖无线地接收功率,外部部分被配置为形成围绕金属盖的内部部分的回路,外
部部分被配置为经由磁场感应地耦合功率。该方法进一步包括基于所接收的功率,对负载
进行供电或充电。

22.根据示例21的方法,其中经由金属盖无线地接收功率进一步包括经由进一步
包括导电迹线的金属盖无线地接收功率,导电迹线被插入将外部部分与内部部分分隔的多
个槽中的每个槽内,导电迹线被配置为形成基本上围绕金属盖的内部部分但在金属盖的外
部部分内的第二回路,导电迹线被电耦?#31995;?#22806;部部分。

23.根据示例21的方法,其中多个槽将外部部分分隔为多个段,并且其中多个段经
由至少一个电耦合器被彼此电耦合以形成单环路天线。

24.根据示例23的方法,其中至少一个电耦合器包括电滤波器。

25.根据示例24的方法,其中方法进一步包括经由电滤波器基于电流的频率而选
择性地?#24066;?#30005;流通过电耦合器。

26.根据示例25的方法,其中基于频率选择性地?#24066;?#30005;流通过电耦合器包括当电
流的频率基本上是6.78MHz时?#24066;?#30005;流通过电耦合器并且在比6.78MHz基本上更高的频率
处阻止电流通过电耦合器。

27.根据示例21-26中的任一个的方法,其中金属盖?#19988;?#19979;项中的至少一项的一部
分:蜂窝电话、GPS单元、手表、移动媒体设备、膝上型计算机或密钥卡。

28.根据示例21-27中的任一个的方法,其中壳体被耦?#31995;?#37329;属盖。

29.根据示例21的方法,其中多个槽将金属盖分隔为内部部分和外部部分。

30.根据前述示例中的任一个的方法,其中内部部分用作外部部分的参考接地。

31.根据示例21-30中的任一个的方法,其中响应于磁场的、包括内部部分和外部
部分的金属盖的第一电阻与没有内部部分和外部部分的金属盖的第二电阻相比被?#26723;汀?br />

32.一种用于从磁场接收无线功率的装置。该装置包括用于部分地容置便携式电
?#30001;?#22791;的导电部件,导电部件包括内部部分和外部部分,外部部分被配置为形成围绕导电
部件的内部部分的回路,外部部分包括用于经由磁场感应地耦合功率的部件。该装置进一
步包括用于基于经由外部部分接收的功率对负载供电或充电的部件。

33.一种用于无线地接收功率的装置。该装置包括壳体部分,其被配置为形成便携
式电?#30001;?#22791;的背部,壳体部分具有第一尺寸。该壳体部分包括金属部分,其具有与壳体部分
的第一尺寸相同的大小或具有覆盖壳体部分的第一尺寸的大部分的大小的第二尺寸,金属
部分的至少一部分被配置为经由足以对便携式电?#30001;?#22791;的负载充电或供电的水平处的磁
场感应地耦合功率。该装置进一步包括电连接,电连接被电耦?#31995;?#37329;属部分并且被配置为
向便携式电?#30001;?#22791;提供所接收的功率。

34.根据示例33的装置,其中金属部分被配置为响应于通过由发射器所生成的磁
场所感应的电压来生成电流。

35.根据示例33-34中的任一个的装置,其中金属部分包括内部部分和外部部分,
外部部分被配置为形成围绕金属部分的内部部分的回路,以形成线圈的至少一匝,线圈被
配置为经由磁场感应地耦合功率。

可以使用各种不同的技术和方法中的任一个表示信息和信号。例如,可以通过电
压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或其任何组合表示可以贯穿以上描述所引用的
数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和芯片。

结合本文所公开的实施方式所描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤
可以被实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这一可
互换性,上文已经一般地根据其功能描述了各种说明性部件、块、模块、电路和步骤。这样的
功能是否被实施为硬件或软件取决于施加在总体系统上的特定应用和设计约束。可以以针
对每个特定应用的不同的方式来实施所描述的功能,但是这样的实施方式不应被解释为引
起脱离本发明的实施方式的范围。

可以利用被设计为执行本文所描述的功能的通用处理器、数?#20013;?#21495;处理器(DSP)、
专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立门或晶体管
逻辑、分立硬件部件或其任何组合实施或执行结合本文所公开的实施方式所描述的各种说
明性框、模块和电路。通用处理器可以是微处理器,但是在备选方案中,处理器可以是任何
常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以被实施为计算设备的组合,例如DSP
和微处理器、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP核或任何其他这样的配置的组
合。

可以以硬件、以由硬件处理器执行的软件模块或以两者的组合直接实施结合本文
所公开的实施方式所描述的方法或算法的步骤和功能。如果以软件实施,则功能可以作为
一个或多个指令或代码被存储在有形非暂态计算机可读介质上或在其上被发射。软件模块
可以驻留在随机存取存储器(RAM)、?#20102;?#23384;储器、只读存储器(ROM)、电可编程ROM(EPROM)、
电可擦可编程ROM(EEPROM)、寄存器、?#25165;獺?#21487;移除磁盘、CD ROM或本领域已知的任何其他形
式的存储介质。存储介质被耦?#31995;?#22788;理器,使得处理器可以从存储介质读取信息并且将信
息写入到存储介质。在备选方案中,存储介质可以集成到处理器。如本文所使用的磁盘和光
盘包括压缩光盘(CD)、激光盘、光盘、数字通用光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘,其中磁盘通常
磁性地再现数据,而光盘利用激光光学地再现数据。以上组合还可以被包括在计算机可读
介质的范围内。处理器和存储介质可以驻留在ASIC中。

出于概述本公开的目的,在本文中已经描述了本发明的某些方面、优点和新颖特
征。应理解到,可以不必根据本发明的任何特定实施方式实现所有这样的优点。因此,在不
必实现如在本文中可以教导或提出的其他优点的情况下,可以以实现或优化如在本文中所
教导的一个优点或优点组的方式实现或执行本发明。

上文所描述的实施方式的各种修改将是明显的,并且在不脱离本发明的精神或范
围的情况下,本文所定义的一般原理可以适于其他实施方式。因此,本发明不旨在限于本文
所示的实施方式,而是将符合与本所公开的原理和新颖特征一致的最宽的范围。

关于本文
本文标题:通过金属物体的无线功率传送.pdf
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