無線傳感器制造技術

公開了一種該無線傳感器，該無線傳感器包括：無線微波功率接收機，其包括：一個或多個整流天線，從無線微波功率發射機接收功率傳輸信號以為該接收機充電；無線微波功率發射機包括：控制器和具有多個微波陣列收發信機的相控陣列天線用于傳送微波功率傳輸信號，收發信機由控制器自適應相控來以各自選擇的相位傳送功率傳輸信號且還可操作用于從接收機接收多徑校準信號并檢測由收發信機接收每一個多徑校準信號的相位；發射機向微波功率發射機傳送多徑校準信號；每個整流天線還接收具有確定的相位的功率傳輸信號；微波功率發射機和無線微波功率接收機不需要在彼此的視線內；控制器基于預定義的準則確定到該接收機的功率傳輸信號的傳輸優先次序。

Wireless sensor

Discloses a wireless sensor, the wireless sensor includes a wireless microwave power receiver, which comprises one or more rectifier antenna, receiving power transmission signal that the receiver charging from a wireless microwave power transmitter; including wireless microwave power transmitter: phased array antenna controller and has a plurality of array of microwave transceiver the machine is used to transmit microwave power transmission signal transceiver controller by the adaptive phased to their chosen phase transmission of signal transmission and is operable to receive signals from the receiver and calibration of multipath detection by the transceiver receiving phase of each multipath signal transmitter to calibration; microwave power transmitter calibration multipath signal; each rectifier antenna also received power transmission signal has a certain phase; microwave power and microwave power wireless transmitter The rate receivers do not need to be within each other's line of sight; the controller determines the transmission priority of the power transmission signal to the receiver based on predefined criteria.

【技術實現步驟摘要】
無線傳感器本申請是申請號為201180041117.9、申請日為2011年08月17日、名稱為“無線功率傳輸系統”的中國專利技術專利申請的分案申請。相關申請的交叉引用本申請要求2010年8月23日提交的美國臨時申請No.12/861,526的權益，該臨時申請是2007年6月14日提交的美國專利申請序列號為No.11/812,060的部分繼續申請，它們的內容在這里都通過引用而被視為完全合并到本申請中。
本專利技術總體上涉及功率傳輸系統和電池充電器，尤其涉及通過微波傳輸向需要電力的設備供電的無線功率傳輸方法及系統。
技術介紹
許多便攜式電子設備通過電池供電。常常使用可再充電電池來避免更換傳統干電池的成本以及節約寶貴的資源。然而，用傳統可再充電電池充電器對電池進行再充電需要接入交流(A.C.)電源插座，而交流電源插座有時不可用或不方便。因此，期望電池充電器通過電磁輻射獲取功率。雖然太陽能電池充電器是已知的，但是太陽能電池昂貴，并且可能需要大的太陽能電池陣列為任意的大容量電池充電。另一種潛在的可以向位于遠離交流輸電干線的位置處的電池充電器供電的電磁能源是微波能，該微波能可以從太陽能供電的衛星獲得并通過微波波束傳送到地面，或者從來自蜂窩電話發射機等的周圍射頻能獲得。然而，存在著與通過微波傳輸來有效傳遞功率相關聯的許多問題，這排除了將專用陸地微波功率發射機用于該目的。假設電磁(EM)信號的單源功率傳輸，則EM信號的幅度在距離r上以1/r2因子衰減。因此，在距EM發射機很遠處接收到的功率是所發射功率的一小部分。為了增加接收信號的功率，我們不得不增加傳輸功率。假設所發射的信號在距EM發射機3厘米處可以有效接收，則在3米的有效距離上接收相同的信號功率將必須使所發射的功率增加10,000倍。這樣的功率傳輸是浪費的，因為絕大部分能量將被傳送而沒有被目的設備接收，它可能對活組織有害，它最可能干擾緊鄰的大部分電子設備，并且它可以以熱的形式被消耗掉。利用定向天線具有若干挑戰，其中一些挑戰是：知道將它指向何處；對其進行跟蹤所需的機械設備將會很嘈雜并且不可靠；以及產生對傳輸視線內的設備的干擾。定向功率傳輸通常需要知道設備的位置，以能夠將信號指向正確的方向來提高功率傳輸效率。然而，即使定位了設備，由于接收設備的路徑上或附近的物體的反射和干擾，也不能保證有效的傳輸。因此，期望解決前述問題的無線功率傳輸系統。
技術實現思路
無線功率傳輸是一種經由微波能量向電子/電氣設備提供無線充電和/或主功率的系統。響應于從信標設備接收信標信號，功率發射機將微波能量聚集于一位置，該功率發射機具有一個或多個自適應相控微波陣列發射器。將被充電的設備中的整流天線(rectennas)接收并整流微波能量，并將該微波能量用于電池充電和/或用于主功率。將被充電的設備經由側信道(sidechannel)向電源報告整流天線處的接收波束信號強度。這個信息由該系統用來調整微波陣列發射器的發射相位，直到將被充電的設備報告了最大微波能量。可替換地，陣列元件可以被設置成從正被充電的設備接收校準信號。每個陣列元件可以根據接收到的校準信號來檢測/報告相位信息。隨后，每個陣列元件將針對那個元件的檢測到的相位用作回到正在被充電的設備的發射相位的引導。由例如平坦、二維陣列導致的鏡像焦點可以通過以實質上非均勻、非共面的方式來物理地配置微波陣列發射器而被最小化。本專利技術的這些以及其他特征將隨著對以下說明書和附圖的進一步評述而變得明顯。附圖說明圖1A是根據本專利技術的無線功率傳輸系統的第一實施方式的環境、透視圖。圖1B是根據本專利技術的無線功率傳輸系統的第二實施方式的環境、透視圖。圖2A是根據本專利技術的無線功率傳輸系統中用于微波發射機的相控陣列網天線(phasedarraynetantenna)的透視圖。圖2B是根據本專利技術的無線功率傳輸系統中的功率傳輸節點的圖解視圖。圖3A是根據本專利技術的無線功率傳輸系統的第一實施方式的框圖。圖3B是根據本專利技術的無線功率傳輸系統的第二實施方式的框圖。圖4是可替換的第一實施方式功率發射機的框圖。圖5是可替換的第二實施方式功率發射機的框圖。圖6是控制器的框圖。圖7是根據第一實施方式的可替換接收機的框圖。圖8是根據第二實施方式的可替換接收機的框圖。圖9是接收機電池系統的框圖。圖10是示例性電池系統功率線圖。圖11是根據第一實施方式的可替換接收機。圖12是根據第二實施方式的可替換接收機。附圖中類似的附圖標記始終表示對應的特征。具體實施方式如圖1A-圖1B所示，本專利技術包括系統100a，或可替換地包括系統100b，以用于經由微波能量向電子/電氣設備(例如筆記本電腦102等)提供無線充電和/或主功率。在系統100a或系統100b中，功率傳輸網101a或可替換的功率傳輸網101b可以經由插入電源插座O的電源線P從交流輸電干線獲得操作功率。微波傳輸頻率優選具有合適波長的可用FCC未調節頻率。由于波長可以限制相控陣列101a或可替換的相控陣列101b的分辨能力，所以優選頻率盡管沒有限制系統對可以在其上進行操作的其他頻率的選擇，但是仍然已經被確定為5.8GHz(5.17cm波長)，該頻率適合于在房間、禮堂等規模的距離上向諸如膝上型計算機、蜂窩電話、PDA等設備傳輸功率。如圖1A-圖3B所示，微波能量被聚集到將被電源300充電的設備上，該電源300連接到一個或多個自適應相控微波陣列發射器204(即天線或輻射器)。根據本專利技術，來自自適應相控微波陣列發射器204的微波能量可以被聚集到設備上而無需知道該設備的位置。如圖1A、圖1B以及圖3A-圖3B所示，優選地，將被充電的設備102中的高效整流天線340(整流天線是將微波能量直接轉換成直流(D.C.)電的用于整流的天線，這樣的設備是本領域中公知的，在此將不做進一步的描述)接收并整流微波能量，并由控制邏輯350確定將該微波能量通過充電用于對電池370進行充電和/或用作給設備102的主功率。在第一實施方式中，在不是用來傳遞功率的頻率上，在無線電源100a和將被充電的設備102中的功率接收機330b之間開通通信信道。經由來自功率接收機330b中通信設備360的發射機部分的信號，將被充電的設備102在通信信道110a上將在整流天線340處接收到的波束信號強度中繼至系統100a的功率發射機330a中通信設備320的接收機部分。這個信息由系統100a的控制邏輯310用來增加功率、減小功率、以及調整微波陣列發射器節點204的發射相位，直到陣列101a輻射最大微波能量波束301，如由將被充電的設備102所報告的那樣。連接到期望傳輸頻率的單個源的每個發射器204可以傳送具有特定相位差的信號，該相位差是π/2的倍數。π/2相位增量僅作為示例，其他相位增量，例如π/4、π/8、π/16等是可能的。優選地，除了發射器204可以被關閉或者導通至期望相位之外，不調整功率。如圖2A-圖2B最清楚地顯示，垂直和水平電纜在每個陣列節點204處交叉。這個配置應用到陣列101a或陣列101b。在垂直電纜202中，導線210是零相位饋線。導線212是π/2相位饋線，并且導線209是垂直控制線。類似地，在水平電纜200中，導線214是π相位饋線。導線216是3π/2相位饋線，并且導線211是水平本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種無線傳感器，該無線傳感器包括：無線微波功率接收機，該無線微波功率接收機包括：一個或多個整流天線，被配置成從無線微波功率發射機接收功率傳輸信號以為所述無線微波功率接收機充電；其中所述無線微波功率發射機包括：控制器和具有多個微波陣列收發信機的相控陣列天線，所述多個微波陣列收發信機用于傳送所述微波功率傳輸信號，所述微波陣列收發信機由所述控制器自適應地相控來以各自所選擇的相位傳送所述功率傳輸信號；每個微波陣列收發信機還可操作用于從所述微波功率接收機接收多徑校準信號并檢測由所述收發信機接收所述多徑校準信號中的每一個多徑校準信號的相位；發射機，被配置成向所述微波功率發射機傳送所述多徑校準信號；以及其中每個整流天線還被配置成接收具有確定的相位的功率傳輸信號，在所述微波功率發射機的所述控制器的控制下生成的所述功率傳輸信號的確定的相位大體上是所檢測的所述校準信號的相位的復共軛；以及其中所述微波功率發射機和所述無線微波功率接收機不需要在彼此的視線內；以及其中所述控制器還被配置成基于預定義的準則確定到所述無線微波功率接收機的所述功率傳輸信號的傳輸優先次序。

【技術特征摘要】
2010.08.23 US 12/861,5261.一種無線傳感器，該無線傳感器包括：無線微波功率接收機，該無線微波功率接收機包括：一個或多個整流天線，被配置成從無線微波功率發射機接收功率傳輸信號以為所述無線微波功率接收機充電；其中所述無線微波功率發射機包括：控制器和具有多個微波陣列收發信機的相控陣列天線，所述多個微波陣列收發信機用于傳送所述微波功率傳輸信號，所述微波陣列收發信機由所述控制器自適應地相控來以各自所選擇的相位傳送所述功率傳輸信號；每個微波陣列收發信機還可操作用于從所述微波功率接收機接收多徑校準信號并檢測由所述收發信機接收所述多徑校準信號中的每一個多徑校準信號的相位；發射機，被配置成向所述微波功率發射機傳送所述多徑校準信號；以及其中每個整流天線還被配置成接收具有確定的相位的功率傳輸信號，在所述微波功率發射機的所述控制器的控制下生成的所述功率傳輸信號的確定的相位大體上是所檢測的所述校準信號的相位的復共軛；以及其中所述微波功率發射機和所述無線微波功率接收機不需要在彼此的視線內；以及其中所述控制器還被配置成基于預定義的準則確定到所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：H·I·澤內，
申請(專利權)人：歐希亞有限公司，
類型：發明
國別省市：美國,US