[发明专利]组合式RF充电和通信部件及其使用方法

说明书

相关申请的交叉引用

本PCT申请要求于2014年10月1日提交的、名为“Combined RF Charging System and Communication System”的美国临时专利申请62/058,115的优先权，上述文献的提交日期和全部公开内容通过引用而全文并入于此。

技术领域

此处公开的主题涉及以如下方式解决无线RF充电单元和通信单元的共存：允许这两个单元在相似/相同的频率中的安全工作，并且进一步地，这两个单元共享诸如天线等的共用结构。更具体地，本发明涉及一种被配置为包含在可再充电装置内的组合式通信和充电部件。

背景技术

无线充电是一个相对较新的领域，其仍然需要调整所要充电的装置内的各种子系统和单元以便获得高效的充电过程，而不会在该充电过程期间损坏正在充电的装置内的其它组件。

例如，当以高级的RF能量发送值进行充电时，正在充电的装置内的通信单元可能接收一些用于充电的发送电力并因此可能受到损坏。本发明在一方面提供了这种场景的解决方案。

当今技术世界中的另一需要关注的领先趋势是事物的小型化以及日常产品与智能装置的连接(称为“物联网”)。为此，应当以将对日常使用的产品的结构作出最小改变的方式在该产品内实现电路和通信能力。为了高效地组装电气组件、并进一步地节省空间，尝试使用通常用于不同单元/模块的各种组件。本发明在其它方面通过提供组合式充电和通信部件来提供该需求的解决方案，其中，在组合式充电和通信部件中，充电单元和通信单元共享共用天线。该共用天线被配置为作为RF天线而工作以允许对电子装置进行充电，并且还作为数据通信天线而工作以允许向周围发送数据并且从周围接收数据。这样的组合并不是一件简单的事，因为这两个单元在相似/相同频率中的工作可能对被配置为基本上以较低功率级工作的通信单元/模块造成损坏。

将充电单元/模块与通信单元/模块进行组合的尝试是本领域已知的。这样的尝试在以下专利申请中公开：WO 2015022450、WO 2013172530、US 2015042170、以及US 2014210276。

在一方面，本发明旨在提供一种共享共用天线并且被配置为在相邻/相同频带中工作的组合式通信和充电部件。组合式部件被配置为且能够工作以允许通信单元的正常运行并且防止充电期间处于高级发送值的所述单元可能发生的损坏。通过共享电气组件并且在可充电装置内为这些电气组件提供至少双重功能，有助于降低成本并且节省有限的空间。

在另一方面，本发明旨在提供被配置为且能够工作以根据所接收到的信号的功率级来对该信号进行滤波的功率滤波器。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种新颖的组合式充电和通信部件，其包括共享共用天线的充电单元和通信单元，这两个单元被配置为在相邻/相同的频带中工作。组合式充电和通信部件被配置为集成在可再充电装置(在下文中亦表示为“正在充电的装置(DUC)”)中，以允许DUC无线再充电和通信能力，同时使生产成本以及集成这种分离的部件所需的空间最小化。

充电单元(以下亦可互换地表示为“RF电力接收单元”)被配置为从共用天线接收高级RF功率信号并将信号整流为DC电压，以便在以DUC位于充电区内的方式将DUC定位在适合于充电的周围中(即，无线充电装置之内或之上)时对该DUC进行充电。在我们的公布为WO2013/179284和WO2015/022690的PCT申请中详细描述了无线充电装置以及所创建的充电区，上述文献的内容通过引用而并入于此。

通信单元(以下亦可互换地表示为“数据收发单元”、“数据通信单元”和“TRX数据”)被配置为允许DUC通信能力，即向周围发送数据以及从周围接收数据。通信单元的组件被配置为以低功率级信号工作，因为高功率级可能对通信电路造成损坏。因此，为了允许组合式部件的适当且安全的运行，在功能上分离这两个单元是很重要的。本发明提供了双重级别的隔离解决方案。首先通过DUC周围的环境，进一步地，通过功率滤波器按信号的功率级来对所接收到的信号进行排序。

组合式部件的共用天线的反射阻抗受环境条件以及根据DUC周围的变化影响，其中，DUC可以定位在自由空间设置中，或者其可以定位在无线充电装置之内(当其为封闭或半封闭腔室时)或者无线充电装置之上(当其被设计为充电面时)。

“自由空间设置”意味着天线阻抗不受周围影响，并且满足在不影响充电区边界的情况下接收和发送电磁辐射所需的条件，即，DUC定位在充电区的外部。