CN102057552A - 用于无线功率转移的铁氧体天线 - Google Patents

Abstract

本发明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。

Description

用于无线功率转移的铁氧体天线

背景技术

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(Q)。这可降低辐射电阻(R_r)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(Q)。这可降低辐射电阻(R_r)和损耗电阻(R_l)。

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发明的示范性实施例的描述且不希望表示其中可实践本发明的仅有实施例。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发明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发明的示范性实施例。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MnZn、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Z_s 104、串联电阻R₄ 106、电容C1 108和电感L1 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Zs 205和串联电阻R1 210。电容器C1 215和电感器L1 210形成LC常数。电流I1 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U1。

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 240、电容C2 242、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(S)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1mW下或在低于1mW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L1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的直径的区域302中。

此放大可改进操作。

通过实验，发现磁场等于

B＝μ₀(l+χ_m)H＝μ₀(H+M)＝μ₀μ_rH

其中u为材料的磁导率，且H为以安培/米计的磁场。

图4说明以安培/米计的磁场H与所得磁场B之间的曲线图。此展示磁滞效应，且一个示范性实施例界定将所要B和H场维持于其中磁滞损耗减到最小的指定电平。

此外，由于磁场集中于铁氧体中，所以这提供较少由于邻域影响引起的降级。

示范性实施例描述不同原型示范性实施例且描述不同铁氧体尺寸和材料的测试。

图5和图6表示作为原型测试的第一铁氧体棒，其称为尺寸L。尺寸L具有87mm×10mm直径的尺寸。所述铁氧体棒自身在图6中展示。棒600可由任何铁氧体材料制成，但在示范性实施例中，由立方结构铁氧体(ferroxcube)4B2制成。

铁氧体棒还具有主线圈部分605，其相对于铁氧体棒600滑动。主线圈由尺寸为72x.5mm的绞合线(或较常见为多股接触线)形成。耦合绕组也以机械方式耦合到滑动主线圈605。耦合绕组610未电连接到主线圈605，且可由1到10圈电线形成。

在操作中，耦合绕组从源接收功率，且将所述功率耦合到主线圈。滑动绕组的总体长度(绞合线加上耦合线)为29mm，其沿着87mm铁氧体棒上滑动。

本文中所描述的示范性实施例展示主线圈电感、耦合线圈电感的不同数目的绕组，且还展示展示为650的值“d”的效应。

到组合件的连接被展示为经由BMC连接器620，BMC连接器620仅经由柔性连接电缆622连接到耦合绕组610。电缆足够长以使得滑动线圈601可在滑动线圈主体600上在任何地方滑动。

主线圈605还与电容器610并联，从而形成LC常数。在一个示范性实施例中，电容器与线圈之间的连接可由柔性电线制成，或者电容器可经安装以使得每当线圈移动时其就移动。

线圈/电容器连接被连接到输出线659，所述输出线659自身连接到无线功率电路660。举例来说，此电路可为在某一频率(例如，135Khz)下产生经调制功率信号的无线功率发射器或接收无线功率且对其进行整流的接收器。

尺寸L可提供(例如)高达2W的发射或接收功率。

图7A和图7B展示尺寸M的另一示范性实施例，其中使用40mm×10mm直径的中型尺寸铁氧体棒。这可提供(例如)1W或更小的接收功率。

图8A和图8B展示直径为22mm×8mm的小尺寸棒。棒自身(图8B中在800处展示)还具有由主线圈与耦合线圈主线圈806和耦合线圈807形成的滑动线圈组合件805。装置与电容器并联形成。在示范性实施例中，小尺寸装置可能已失去中型尺寸装置的可能可用于小于1/2W的功率电平的一些功能。

已针对不同天线进行若干测试，且可从这些测试发现不同信息。对于尺寸L的铁氧体天线，可使用若干不同尺寸装置。

所测试的第一天线具有长度大约为24mm的主线圈，其由72乘0.5mm绞合(多股)线形成。这形成约88.1μH的电感，其在100mV下具有为273的Q。在此示范性实施例中，所使用的电容对于为135kHz的频率为15.77μF。

本文中所描述的测试值可通过使用不同电容和电压值来使用图9所展示的测试设置。根据一个示范性实施例，可通过使用发射天线且假定互逆性作为接收天线来实行测量。根据一个示范性实施例，使用Q值来确定对所施加的功率量的限制。

根据一个示范性实施例，基于以下参数来评估铁氧体棒天线的特性

→线圈长度≈24mm

线圈材料-绞合72×0,05mm

→Induc tan ceL＝88,1μHbisd＝8,5mm/Q＝273

→C＝15,77uF

谐振频率f₀＝135kHz(100mV)

所测试的安捷伦(Agilent)4294A：

L_min＝69μH   (Q＝245)(d＝0)

L_max＝103,9μH(Q＝311)(d＝30mm)

L_Luft＝6,31μH  Q＝28,4

                (135kHz)

对于C＝15uF的电容器

这些结果在表1中概述，表1展示L天线(长度为87mm、直径为10mm)的那些结果。主线圈为24mm长，由37匝电线形成。使用15.77nf电容器，且所测得的电感(不具有铁氧体)为6.31uH：

表1

所述测量使用图9中所示的测试设置，其中波形产生器900向耦合环路610进行施加，且经由高阻抗探针905测试主环路。

额外测试结果如下：

PSMG dBm	AH dB	增益	Fo kHz	Vin Vrms	Iin mA rms	Uc Vrms	RΩ
									+4	20	x10	134,625	0.403	5,46	5,03	50
-9	20	x10	134,797	0,0949	1,125	1,163	50
									-19	20	x10	134,809	0,0302	0,4*	0,362	50
-6	0	x10	133,956	1,1058	19,20	15,77	50
									+2	0	x10	132,856	2,31	56,79	33,98	50

+10	0	x10	130,758	5,152	207,9	74,61	50*
									+6	0	x10	131,731	3,000	101,0	43,16	50*	“
+7,5	0	x10	131,478	3,445	121,9	49,6	50*	“

+13	0	x10	130,032	6,27	298,0	87,1	50*	“
-30	0	x10	*135,000	0,0614	0,44	0,66	50
									-20	0	x10	134,860	0,188	1,42	2,04	50
-10	0	x10	134,498	0,546	5,13	5,864	50
									0	0	x10	133,337	2,10	32,5	22,7	50
+4	0	x10	132,700	3,43	61,7	37,0	50
									+7	0	x10	132,200	4,59	92,64	49,4	50
+10	20	x100	131,657	6,37	141	67,57	50
									+13	20	x100	131,037	8,227	208,3	87,58	50

表2

另一示范性实施例测试具有如上相同特性的“L”天线原型，其具有3匝耦合线圈。结果为：

表3

134.625	0.403	5.460	5.030	2.200	73.810	90.754	76.767	149.784
									133.958	1.106	19.200	15.770	21.231	57.594	91.663	77.150	151.827
132.856	2.310	56.790	33.980	131.185	40.676	93.187	77.789	113.147
									131.731	3.000	101.000	43.160	303.000	29.703	94.786	78.453	78.363
131.478	3.445	121.900	49.600	419.946	28.261	95.151	78.604	74.529
									130.758	5.152	207.900	74.610	1071.101	24.781	96.202	79.037	65.756
130.032	6.270	298.000	87.100	1868.460	21.040	97.279	79.478	51.086

表4

注意，Q在约50到160之间变化，且取决于频率，其中较接近135Khz(谐振)的频率较有效地工作。

另一原型使用4匝耦合线圈，且具有稍微较高的Q值，如表5中所示。

表5

此装置具有稍微较高的Q，如表5所示。

测试在棒上移动线圈对4匝耦合环路的效应，且结果在表6中展示。

表6

这展示q如何针对较高电压和图7B所示的较大d值(表示距离650)而增加。

以类似方式，对M装置进行测试。

此装置的测试值展示：

L＝33,77μH(d＝4mm)

Q＝193(135kHz，100mV)

→C＝41,16μF，其中f₀＝135kHz

L_min＝31,3μH(d＝0)Q＝179

L_max＝34,5μH(d＝8mm)Q＝193

其中“d”为距左边缘的距离(图7B所示)且使用为135Khz的谐振频率。中值计算展示：

L＝31,78μH(d＝4mm)Q＝179

$\left.\begin{array}{c}{L}_{\min }=\mathrm{27,94}\mathrm{\μH}(d=0)Q=160\\ L_{\max }=\mathrm{34,1}\mathrm{\μH}(d=\mathrm{8,7}\mathrm{mm})Q=190\end{array}\right\}\mathrm{\ΔL}=22\%$

$L\≈31\mathrm{\μH}\→\frac{C=\mathrm{44,8}\mathrm{uF}}{\left(135\mathrm{kHz}\right)}$

L_Luft＝3,89μH_and_Q＝23,4

因此，使用两个22μF电容器来使此系统谐振。

表8展示测得值和计算值：

	133.113	3.200	63.000	22.000	201.600	50.794	31.910	26.688	69.957
											131.011	5.000	160.000	35.000	800.000	31.250	32.942	27.117	56.469

表8

表9展示不同功率电平的效应：

PSMGdBm	AH dB	增益	f0 kHz	d 2)mm	Vin Vrms	Iin m Arms	Uc Vrms	RΩ
									1)-30	20	x100	135	2,7	0,072	1,43	0,604	50
1)-20	20	x100	135	2,7	0,223	3,90	1,876	50
									-10	20	x100	135	2,8	0,697	13,03	5,84	50
0	20	x100	135	2,7	2,063	43,02	17,26	50
									+3,5	20	x100	135	2,4	2,966	65,96	24,78	50
+7	20	x100	135	2,1	4,130	102,37	34,54	50
									+10	20	x100	135	2,1	5,64	154,7	46,5	50

表9

表10到表12展示在测试原型(40mm长，直径为10mm，超过17mm的主线圈上有25匝，且耦合线圈上有4匝)中改变d的效应。

表10

表11

表12

以类似方式，对S装置进行测试。使用3种不同风味的测试棒：

a)原始Z天线新巴里沃克斯(Barryvox)

19绕组60x0,05，l＝11mm

$\left.\begin{array}{c}{L}_{\min }=\mathrm{12,24}\mathrm{\μHQ}=122\left[105\right](d=0)\\ L_{\max }=\mathrm{12,94}\mathrm{\μHQ}=132\left[108\right](d=\mathrm{3,3})\end{array}\right\}\mathrm{5,4}\%\begin{array}{c}A1\\ A2\\ A3\←\mathrm{Nr}.101\end{array}$

19.3.08：R_DC＝94,1ml(1A)|L：2,08μH|Q＝19,3

此具有为2.08μH的电感。

b)12绕组天线

12绕组72x0,05，l＝8mm

2x7cm

$\left.\begin{array}{ccc}{L}_{\min }=\mathrm{5,09}\mathrm{\μH}& (d=0)& Q=93\left[62\right]\\ L_{\max }=\mathrm{5,94}\mathrm{\μH}& (d=5\mathrm{mm})& Q=105\left[73\right]\end{array}\right\}\mathrm{16,7}\%\begin{array}{c}B1\\ B2\end{array}$

测得值：5,515μH→C＝252uF

L_Luft＝1,09μH  Q＝19,9(135kHz)B3

                [13,7]

19.3.08：RDC＝67mΩ(1A)

c)Z天线

-Cu/135kHz：0,18mm

r＝0,1mm ist brandiben

l＝7mm

：2x7cm

$\left.\begin{array}{ccc}{L}_{\min }=\mathrm{29,19}\mathrm{\μH}& Q=\mathrm{41,7}& d=0\\ L_{\max }=\mathrm{35,35}\mathrm{\μH}& Q=\mathrm{51,9}& d=\mathrm{5,2}\end{array}\right\}21\%\begin{array}{c}C1\\ C2\end{array}$

R_DC＝0,53Ω(Huke8060A)

L_Luft＝6,21μH  Q＝94(135kHz)   C3

d)Z天线94号

Cul＝7mm

2x7cm

$\left.\begin{array}{ccc}{L}_{\min }=\mathrm{127,9}\mathrm{\μH}& Q=\mathrm{25,3}& (d=0)\\ L_{\max }=\mathrm{154,2}\mathrm{\μH}& Q=\mathrm{30,8}& (d=\mathrm{5,2})\end{array}\right\}\mathrm{20,5}\%\begin{array}{c}D1\\ D2\end{array}$

R_DC＝4,17Ω(Fluke8060A)

L_Luft＝25,76μH  Q＝4,69(135kHz)  D3

e)Z天线93号

19,5绕组HF-绞合20x0,5mm l＝7mm

2x7cm

$\left.\begin{array}{ccc}{L}_{\min }=\mathrm{13,5}\mathrm{\μH}& Q=\mathrm{34,8}& (d=0)\\ L_{\max }=\mathrm{16,4}\mathrm{\μH}& Q=\mathrm{42,1}& (d=\mathrm{5,2})\end{array}\right\}\mathrm{21,5}\%\begin{array}{c}E1\\ E2\end{array}$

R_DC＝0,32Ω(Fluke8060A)

L_Luft＝2,93μH  Q＝7,64(135kHz)   E3

f)Z天线(97号)

Cul＝7mm

Auschlusslange＝2x7cm

$\left.\begin{array}{ccc}{L}_{\min }=\mathrm{15,08}\mathrm{\μH}& Q=\mathrm{47,4}& (d=0)\\ L_{\max }=\mathrm{18,49}\mathrm{\μH}& Q=\mathrm{61,6}& (d=5\mathrm{mm})\end{array}\right\}\mathrm{22,6}\%\begin{array}{c}N\\ O\end{array}$

R_DC＝195,5mΩ(bei 1A)

L_Luft＝3,31μH  Q＝13,2   P

g)天线97a号

Cul＝7mm

A2x7cm(Z-Ant.Nr.97)

$\left.\begin{array}{ccc}{L}_{\min }=\mathrm{8,73}\mathrm{\μH}& Q=\mathrm{41,8}& (d=0)\\ L_{\max }=\mathrm{10,7}\mathrm{\μH}& Q=\mathrm{59,2}& (d=\mathrm{5,2}\mathrm{mm})\end{array}\right\}\begin{array}{c}G1\\ G2\end{array}$

R_DC＝89,5mΩ(1A)

L_Luft＝1,95μH  Q＝15,4     G3

h)天线z1

l＝7mm/6,5mm

2个版本：其中Lage20绕组，l＝7

ObereLage18绕组，l＝6,5

Polyesterca.0,05mmdich

Auschlusslange2x7cm(Z-Ant.Nr.97)

$\left.\begin{array}{ccc}{L}_{\min }=\mathrm{51,83}\mathrm{\μH}& Q=\mathrm{57,3}& (d=0)\\ L_{\max }=\mathrm{63,38}\mathrm{\μH}& Q=\mathrm{79,0}& (d=\mathrm{5,2}\mathrm{mm})\end{array}\right\}\mathrm{22,2}\%\begin{array}{c}H1\\ H2\end{array}$

R_DC＝0,34Ω(Fluke 8060A)

L_Luft＝11,59μH  Q＝20,8            H3

L_Mitke＝57,6μH→C＝24,13uF

i)天线x

l＝7/6,5

2个版本：其中23绕组，l＝7

22绕组，l＝6,5

Polyesterca.0,05mm

2x7cm(Z-Ant.KernNr.97)

$\left.\begin{array}{ccc}{L}_{\min }=\mathrm{70,58}\mathrm{\μH}& Q=\mathrm{63,8}& (d=0)\\ L_{\max }=\mathrm{87,06}\mathrm{\μH}& Q=\mathrm{86,7}& (d=\mathrm{5,2})\end{array}\right\}\mathrm{23,3}\%\begin{array}{c}I1\\ I2\end{array}$

R_DC＝0,53Ω(Fluke 8060A)

L_Luft＝15,8μH  Q＝20,52   I3

＝＞此版本针对L使Q最大化。

版本c)...i)：l＝7mm

其中L：78,82μH→C＝17,63uF

针对长度为21.5mm、直径为8mm、12匝主线圈且距棒末端的d为1mm的被测装置；电线类型72以及252nF电容器，经由测试获得以下值：

表13

45绕组、0.26mm直径天线的另一原型用19.22μF电容器测试，其经测试为具有以下值：

表14

又一原型具有8mm直径的21.5mm棒。主线圈在7mm处使用45匝。耦合线圈使用2匝，从距线圈末端.2mm处开始。作为“d”(距线圈末端的mm数)的函数的结果为

0.4	135.000	1.871	44.830	17.650	83.877	41.735	72.313	61.338	60.550
										0.4	135.000	2.748	68.060	25.920	187.029	40.376	72.313	61.338	58.564
0.3	135.000	4.121	102.750	38.930	423.433	40.107	72.313	61.338	58.351

0.2

135.000

5.930

147.700

55.280

875.861

40.149

72.313

61.338

56.881

表15

再一原型使绕组数目与电感器的精确调谐相关。此示范性实施例使用30×31mm天线。

绕组数目N可与以mm计的距离d相关：

N	45	44	43	42
					d(mm)	0,4	0,8	1,5	2,1

表16

电感和谐振值被发现为：

42绕组：303kHz→

43绕组：296kHz→15,042μH

45绕组：287kHz→16,00μH

在一个示范性实施例中，耦合环路的绕组的数目与阻抗相关。通常，50欧姆阻抗为合意的。对于43绕组次级线圈，7绕组耦合环路可为最佳的。对于此示范性实施例，

P_Gen   V_in     I_in      U_c

-2dBm  1,552V  34,55mA  14,55V       43绕组/7绕组

→P_IN＝53,6mW  Z_in＝44,9欧姆

→7绕组为耦合环路的最佳值

特性：43/7绕组(43绕组主环路，7绕组耦合环路)

谐振频率：129-139kHz

+3	20	x100	135	1,6	2,953	59,26	26,59	50
										+6	20	x100	135	1,5	4,114	84,02	37,02	50

表17

所述电感形成15μH电感(在空气中，无铁氧体)。此示范性实施例(使用20nF电容器(2*10nF))的值被发现为：

如从上文可见，此系统可与主电感性环路(其与电容器并联)分开地优化耦合电感性环路。

技术人员将进一步了解，结合本文所揭示的实施例而描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件与软件的这种可交换性，上文已大体上根据其功能性描述了各种说明性组件、块、模块、电路和步骤。将此类功能性实施为硬件还是软件取决于特定应用和强加于整个系统的设计约束。熟练的技术人员可针对每一特定应用以不同方式实施所描述的功能性，但不应将此类实施决策解释为造成脱离本发明的示范性实施例的范围。

结合本文所揭示的实施例描述的各种说明性逻辑块、模块和电路可用经设计以执行本文描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其任何组合来实施或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替代方案中，所述处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP核心的一个或一个以上微处理器或任何其它此类配置。

结合本文所揭示的实施例描述的方法或算法的步骤可直接以硬件、以由处理器执行的软件模块或以所述两者的组合来体现。软件模块可驻留在随机存取存储器(RAM)、快闪存储器、只读存储器(ROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、寄存器、硬盘、可装卸盘、CD-ROM或此项技术中已知的任何其它形式的存储媒体中。示范性存储媒体耦合到处理器，使得处理器可从存储媒体读取信息和向存储媒体写入信息。在替代方案中，存储媒体可与处理器成一体式。处理器和存储媒体可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替代方案中，处理器和存储媒体可作为离散组件驻留在用户终端中。

在一个或一个以上示范性实施例中，所描述的功能可以硬件、软件、固件或其任何组合来实施。如果以软件来实施，那么所述功能可作为一个或一个以上指令或代码存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体发射。计算机可读媒体包括计算机存储媒体和通信媒体两者，通信媒体包括促进将计算机程序从一处传送到另一处的任何媒体。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。借助于实例而非限制，此类计算机可读媒体可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用于以指令或数据结构的形式携载或存储所要程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体。而且，恰当地将任何连接称为计算机可读媒体。举例来说，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)或例如红外线、无线电和微波等无线技术从网站、服务器或其它远程源发射软件，那么同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或例如红外线、无线电和微波等无线技术包括于媒体的定义中。如本文中使用，磁盘(Disk)及光盘(disc)包括紧密光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字通用光盘(DVD)、软性磁盘及蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再生数据，而光盘用激光以光学方式再生数据。以上各项的组合也应包括于计算机可读媒体的范围内。

提供先前对所揭示的示范性实施例的描述是为了使所属领域的任何技术人员能够制作或使用本发明。所属领域的技术人员将容易了解对这些示范性实施例的各种修改，且在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本文所界定的一般原理可适用于其它实施例。因此，本发明不希望限于本文展示的实施例，而是应被赋予与本文所揭示的原理和新颖特征一致的最广范围。

Claims (23)

1.一种无线功率系统，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。

2.根据权利要求1所述的系统，其进一步包含在与所述主电感性环路谐振的频率下接收无线功率且形成功率输出的电路，所述功率输出经耦合以从所述耦合环路接收输出。

3.根据权利要求1所述的系统，其进一步包含在与所述主电感性环路谐振的频率下形成功率输出且将所述功率输出耦合到所述耦合环路以发射无线功率的电路。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述连接包括多个柔性电线，无论所述耦合环路在所述环路基座上移动到哪里，所述柔性电线均连接到所述耦合环路。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述电感性部分形成有铁氧体芯。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述耦合环路上的绕组的数目用以设定所述系统的输入阻抗。

7.根据权利要求1所述的系统，其进一步包含跨越所述主电感性环路耦合的电容。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述电容具有一值，使得所述电感和电容一起的LC值以指定频率谐振。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述指定频率为135kHz。

10.一种发射无线功率的方法，其包含：

优化天线的第一耦合环路部分；

以机械方式将主电感性环路附接到所述第一耦合环路且保持所述主环路与所述耦合环路彼此电隔离；

与优化所述耦合环路分开地优化所述天线的所述主环路；

将所述耦合环路和所述主环路两者移动到不同位置，以相对于电路的参数优化其位置；以及

使用彼此附接的所述耦合环路和主环路来发射无线功率。

11.根据权利要求10所述的方法，其中根据所述天线的所要输入阻抗来优化所述耦合环路。

12.根据权利要求10所述的方法，其进一步包含跨越所述主环路耦合电容器，其中所述主环路和所述电容器共同形成以所述无线功率发射的指定频率谐振的LC常数。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述指定频率为135kHz。

14.根据权利要求12所述的方法，其进一步包含将所述连接的耦合环路和主环路移动到不同位置以优化所述耦合环路和主环路的特性。

15.根据权利要求14所述的方法，其进一步包含将所述耦合环路和所述主环路缠绕在芯上，且其中所述移动是相对于所述芯。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述芯为铁氧体芯。

17.一种接收无线功率的方法，其包含：

优化天线的第一耦合环路部分；

以机械方式将主电感性环路附接到所述第一耦合环路且保持所述主环路与所述耦合环路彼此电隔离；

与优化所述耦合环路分开地优化所述天线的所述主环路；

将所述耦合环路和所述主环路两者移动到不同位置，以相对于用以接收所述无线功率且由所述无线功率供电的电路的参数优化其位置；以及

使用彼此附接的所述耦合环路和主环路来接收无线功率。

18.根据权利要求17所述的方法，其中根据所述天线的所要输入阻抗来优化所述耦合环路。

19.根据权利要求17所述的方法，其进一步包含跨越所述主环路耦合电容器，其中所述主环路和所述电容器共同形成以所述无线功率发射的指定频率谐振的LC常数。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述指定频率为135kHz。

21.根据权利要求19所述的方法，其进一步包含将所述连接的耦合环路和主环路移动到不同位置以优化所述耦合环路和主环路的特性。

22.根据权利要求21所述的方法，其进一步包含将所述耦合环路和所述主环路缠绕在芯上，且其中所述移动是相对于所述芯。

23.根据权利要求17所述的方法，其中所述芯为铁氧体芯。

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