[发明专利]使用寄生天线的无线功率射程增加

说明书

本申请案主张2007年11月28日申请的第60/990,908号临时申请案的优先权，所述揭示案的全部内容以引用的方式并入本文中。

背景技术

我们的先前申请案已描述磁机械系统。奈杰尔(Nigel)的先前申请案“功率LLC(Power LLC)”已描述使用发射器的无线供电和/或充电系统，所述发射器以大体未经调制的载波发送磁信号。接收器从发射器的辐射场提取能量。所提取的能量可经整流并用于对负载供电或对电池充电。

我们的先前申请案描述使用耦合的磁谐振的电能的非辐射传递。非辐射可意味着接收和发射天线与波长相比均“较小”，且因此具有相对于赫兹波的低辐射效率。可在发射谐振器与接收谐振器之间获得高效率。

发明内容

本申请案描述使用寄生天线延长此功率发射可发生的射程。

另一方面描述调谐寄生天线。

附图说明

在图式中：

图1展示使用主发射天线和寄生发射天线两者的无线功率发射的框图；

图2展示房间的边缘周围的天线；

图3展示处于室内的不同水平处以围绕门和窗的天线；

图4展示寄生天线的匹配电路；

图5展示场强分布；

图6展示寄生天线；

图7展示开关电容器的示意图；

图8展示场强；

图9展示可变区域天线；

图10展示耦合回路和天线；

图11展示去谐与耦合因子；

图12A和12B展示传递效率。

具体实施方式

非辐射能量传递的经典原则基于法拉第的感应定律。发射器形成一次线圈且接收器形成二次线圈，所述一次线圈与二次线圈相隔发射距离。一次线圈表示产生交替磁场的发射天线。二次线圈表示使用法拉第感应定律从交替磁场提取电功率的接收天线。

-μ0∂H(t)∂t=▿×E(t)]]>

其中表示交替磁场产生的电场的旋度。

然而，发明者认识到，存在于一次线圈与二次线圈之间的弱耦合可视为杂散电感。此杂散电感又增加电抗，所述电抗本身可妨碍一次线圈与二次线圈之间的能量传递。

这种弱耦合系统的传递效率可通过使用调谐到操作频率的电抗的精确对立物的电容器来改进。当以此方式调谐系统时，所述系统变为在其操作频率下谐振的补偿变压器。功率传递效率随后仅受一次线圈和二次线圈中的损耗限制。这些损耗本身由其质量或Q因子界定。

杂散电感的补偿也可视为源和负载阻抗匹配的一部分以便使功率传递最大化。以此方式进行的阻抗匹配因此可增加功率传递量。

根据当前实施例，描述一种用于对可位于室内任何地方的无线供电装置进行供电的技术。实施例对整个房间供电并为室内任何地方的接收器提供功率，而不管所述接收器的确切位置如何。

如本文揭示的技术在135kHz的频率(所谓的ISM带)下操作。然而，其它技术可在其它频率下操作。举例来说，其它实施例可在13.56MHz的频率下操作。

实施例使用无源转发器(本文中称为寄生天线)来延长无线功率的射程。功率从无线发射器传递到射程内的所有寄生天线。这些寄生天线形成形成最大功率发射的区域的经调谐谐振器。无线功率接收器处于寄生天线的射程内。

图1说明框图。可用磁频率产生器105和放大器110向“远程”室内天线100馈送磁功率。磁产生器105可产生具有与天线100谐振的频率的输出。天线100由如图所示的感应回路101和单独电容器102形成。在另一实施例中，回路101的自身电容可充当电容器。回路和电容器的LC常数大体上与由产生器和放大器产生的频率谐振。