用于无线功率传输的恢复单元和从RF波生成DC功率的方法

摘要

一种从入射RF波生成DC功率的方法，部分地包括测量由生成DC功率的设备接收的功率的量，以及根据测量的功率来控制由多个RF发射器发射的RF波的相位。可选地，在设备处使用可编程测试负载来测量接收的功率。该设备可选地包括天线、用于生成DC功率的RF至DC转换器、阻抗匹配/变换电路和RF负载/匹配电路。

权利要求

1.一种恢复单元，其适于接收射频(RF)功率并作为响应生成DC功率，所述恢复单元包括：至少一个天线，所述至少一个天线用于接收所述RF功率；

RF至DC转换器，所述RF至DC转换器生成所述DC功率；

阻抗匹配/变换电路，所述阻抗匹配/变换电路设置在所述至少一个天线和所述RF至DC转换器之间，并且适于提供所述天线和所述RF至DC转换器之间的阻抗匹配；

RF负载/匹配电路，所述RF负载/匹配电路耦合到所述RF至DC转换器，并且适于阻止RF信号到达所述RF至DC转换器的输出端子；和幅度/功率检测器。

2.根据权利要求1所述的恢复单元，还包括：耦合到所述RF至DC转换器的输出端子的DC至DC转换器。

3.根据权利要求1所述的恢复单元，其中，所述幅度/功率检测器耦合到所述至少一个天线的输出端子。

4.根据权利要求1所述的恢复单元，其中，所述幅度/功率检测器耦合到所述RF至DC转换器的输入端子。

5.根据权利要求1所述的恢复单元，其中，所述幅度/功率检测器耦合到所述RF至DC转换器的输出端子。

6.根据权利要求1所述的恢复单元，还包括：耦合到所述DC至DC转换器的输入端子的可编程负载。

7.根据权利要求1所述的恢复单元，还包括：耦合到所述DC至DC转换器的输出端子的可编程负载。

8.根据权利要求1所述的恢复单元，还包括：数字控制块，所述数字控制块适于生成用于所述恢复单元的控制信号以及向接收所述DC功率的设备提供通信/控制信号；和模数转换器，所述模数转换器适于将所述幅度/功率检测器的输出转换为数字信号。

9.根据权利要求1所述的恢复单元，还包括：数字控制块，所述数字控制块适于生成用于所述恢复单元的控制信号；和收发器，所述收发器适于与接收所述DC功率的设备通信。

10.根据权利要求9所述的恢复单元，还包括：数字控制块，所述数字控制块适于生成用于所述恢复单元的控制信号以及向接收所述DC功率的设备提供通信/控制信号；和模数转换器，所述模数转换器适于将所述幅度/功率检测器的输出转换为数字信号。

11.根据权利要求9所述的恢复单元，还包括：数字控制块，所述数字控制块适于生成用于所述恢复单元的控制信号；和收发器，所述收发器适于与接收所述DC功率的设备通信。

12.一种恢复单元，其适于接收射频(RF)功率并作为响应生成DC功率，所述恢复单元包括：彼此并联耦合的多个恢复元件，每个恢复元件包括：至少一个天线，所述至少一个天线用于接收所述RF功率；

RF至DC转换器；

阻抗匹配/变换电路，所述阻抗匹配/变换电路设置在所述至少一个天线和所述RF至DC转换器之间，并且适于提供所述天线和所述RF至DC转换器之间的阻抗匹配；和RF负载/匹配电路，所述RF负载/匹配电路耦合到所述RF至DC转换器，并且适于阻止RF信号到达所述RF至DC转换器的输出端子；

DC至DC转换器，所述DC至DC转换器耦合到所述多个恢复元件中的每一个的输出端子；

幅度/功率检测器，所述幅度/功率检测器耦合到所述DC-DC转换器的输出；和可编程负载，所述可编程负载耦合到DC至DC转换器的输出。

13.一种恢复单元，其适于接收射频(RF)功率并作为响应生成DC功率，所述恢复单元包括：多个恢复元件，每个恢复元件包括：

至少一个天线，所述至少一个天线用于接收所述RF信号；

RF至DC转换器；

阻抗匹配/变换电路，所述阻抗匹配/变换电路设置在所述至少一个天线和所述RF至DC转换器之间，并且适于提供所述天线和所述RF至DC转换器之间的阻抗匹配；和RF负载/匹配电路，所述RF负载/匹配电路耦合到所述RF至DC转换器，并且适于阻止RF信号到达所述RF至DC转换器的输出端子；

多个DC至DC转换器，每个DC至DC转换器与所述多个恢复元件中不同的一个的输出相关联并且耦合，其中所述多个DC至DC转换器的输出端子耦合到公共节点；

幅度/功率检测器，所述幅度/功率检测器耦合到所述公共节点；和可编程负载，所述可编程负载耦合到所述公共节点。

14.根据权利要求13所述的恢复单元，还包括：数字控制块，所述数字控制块适于生成用于所述恢复单元的控制信号并且向接收所述DC功率的设备提供通信/控制信号；和模数转换器，所述模数转换器适于将所述幅度/功率检测器的输出转换为数字信号。

15.根据权利要求13所述的恢复单元，还包括：数字控制块，所述数字控制块适于生成用于所述恢复单元的控制信号；和收发器，所述收发器适于与接收所述DC功率的设备通信。

16.一种恢复单元，其适于接收射频(RF)功率并作为响应生成DC功率，所述恢复单元包括：多个恢复元件，每个恢复元件包括：

至少一个天线，所述至少一个天线用于接收所述RF功率；

RF至DC转换器；

阻抗匹配/变换电路，所述阻抗匹配/变换电路设置在所述至少一个天线和所述RF至DC转换器之间，并且适于提供所述天线和所述RF至DC转换器之间的阻抗匹配；和RF负载/匹配电路，所述RF负载/匹配电路耦合到所述RF至DC转换器，并且适于阻止RF信号到达所述RF至DC转换器的输出端子；

多个DC至DC转换器，每个DC至DC转换器与所述多个恢复元件中不同的一个的输出相关联并且耦合，其中所述多个DC至DC转换器的输出端子耦合到公共节点；

多个幅度/功率检测器，每个幅度/功率检测器与所述多个恢复元件中不同的一个的输出相关联并耦合；

可编程负载，所述可编程负载耦合到所述公共节点。

17.根据权利要求16所述的恢复单元，还包括：数字控制块，所述数字控制块适于生成用于所述恢复单元的控制信号并且向接收所述DC功率的设备提供通信/控制信号；和模数转换器，所述模数转换器适于将所述幅度/功率检测器的输出转换为数字信号。

18.根据权利要求16所述的恢复单元，还包括：数字控制块，所述数字控制块适于生成用于所述恢复单元的控制信号；和收发器，所述收发器适于与接收所述DC功率的设备通信。

19.一种恢复单元，其适于接收射频(RF)功率并作为响应生成DC功率，所述恢复单元包括：彼此串联耦合的多个恢复元件，每个恢复元件包括：至少一个天线，所述至少一个天线用于接收所述RF功率；

RF至DC转换器；

阻抗匹配/变换电路，所述阻抗匹配/变换电路设置在所述至少一个天线和所述RF至DC转换器之间，并且适于提供所述天线和所述RF至DC转换器之间的阻抗匹配；和RF负载/匹配电路，所述RF负载/匹配电路耦合到所述RF至DC转换器，并且适于阻止RF信号到达所述RF至DC转换器的输出端子；

DC至DC转换器，所述DC至DC转换器耦合到所述多个恢复元件中的最后一个的输出端子；

幅度/功率检测器，所述幅度/功率检测器耦合到所述DC-DC转换器的输出；和可编程负载，所述可编程负载耦合到所述DC-DC转换器的输出。

20.根据权利要求19所述的恢复单元，还包括：数字控制块，所述数字控制块适于生成用于所述恢复单元的控制信号并且向接收所述DC功率的设备提供通信/控制信号；和模数转换器，所述模数转换器适于将所述幅度/功率检测器的输出转换为数字信号。

21.根据权利要求19所述的恢复单元，还包括：数字控制块，所述数字控制块适于生成用于所述恢复单元的控制信号；和收发器，所述收发器适于与接收所述DC功率的设备通信。

22.一种通过权利要求1-21中任一项所述的恢复单元从RF波生成DC功率的方法，所述方法包括：测量由生成所述DC功率的设备所接收的功率的量；和根据所测量的功率来控制由多个RF发射器发射的RF波的相位。

23.根据权利要求22所述的方法，还包括：改变所述设备处的可编程负载以测量接收的功率或增加测量的动态范围。

说明书

用于无线功率传输的恢复单元和从RF波生成DC功率的方法

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求于2014年8月19日提交的题为“Method for Wireless Power Transfer”的美国临时专利申请62/039,321的权益，其内容通过引用整体并入本文。

[0003] 本申请涉及以下美国申请：

[0004] ·2013年11月12日提交的题为“Smart RF Lensing：Efficient，Dynamic And Mobile Wireless Power Transfer”的第14/078,489号申请，

[0005] ·2014年11月24日提交的题为“Active CMOS Recovery Units For Wireless Power Transmission”的第14/552,249号申请，以及

[0006] ·2014年11月24日提交的题为“Generator Unit For  Wireless Power Transfer”的第14/552,414号申请，所有这些申请的内容通过引用整体并入本文。发明领域

[0007] 本发明涉及无线通信，并且更具体地涉及无线功率传输。

[0008] 发明背景

[0009] 用于给电子设备供电的电能主要来自有线源。传统的无线功率传输依赖于彼此紧密靠近放置的两个线圈之间的磁感应效应。为了提高其效率，线圈尺寸被选择为小于辐射电磁波的波长。当源和充电装置之间的距离增加时，传输的功率强烈减小。发明概要

[0010] 根据本发明的一个实施方式，适于接收射频(RF)功率并生成DC功率的恢复单元部分地包括用于接收RF功率的至少一个天线、适于生成DC 功率的RF至DC转换器、设置在天线与RF至DC转换器之间并适于在天线与RF至DC转换器之间提供阻抗匹配的阻抗匹配/变换电路、以及RF 负载/匹配电路，RF负载/匹配电路耦合到RF至DC转换器并且适于阻止 RF功率到达RF至DC转换器的输出端子。

[0011] 在一个实施方式中，恢复单元还部分地包括耦合到RF至DC转换器的输出端子的DC至DC转换器。在一个实施方式中，恢复单元还部分地包括幅度/功率检测器。在一个实施方式中，幅度/功率检测器耦合到至少一个天线的输出端子。在一个实施方式中，幅度/功率检测器耦合到RF至 DC转换器的输入端子。在一个实施方式中，幅度/功率检测器耦合到RF 至DC转换器的输出端子。

[0012] 在一个实施方式中，恢复单元还部分地包括耦合到DC至DC转换器的输入端子的可编程负载。在一个实施方式中，恢复单元还部分地包括耦合到DC至DC转换器的输出端子的可编程负载。在一个实施方式中，恢复单元还部分地包括适于生成用于恢复单元的控制信号并向接收DC功率的设备提供通信/控制信号的数字控制块以及适于将幅度/功率检测器的输出转换为数字信号的模数转换器。在一个实施方式中，恢复单元还部分地包括适于生成用于恢复单元的控制信号的数字控制块以及适于与接收DC 功率的设备通信的收发器。

[0013] 根据本发明的一个实施方式，适于接收射频(RF)功率并作为响应生成DC功率的恢复单元部分地包括彼此并联耦合的多个恢复元件、耦合到多个恢复元件中的每一个的输出端子的DC至DC转换器、耦合到DC至 DC转换器的输出的幅度/功率检测器、以及耦合到DC至DC转换器的输出的可编程负载。每个恢复元件部分地包括用于接收RF功率的至少一个天线、RF至DC转换器、设置在至少一个天线与RF至DC转换器之间并适于在天线与RF至DC转换器之间提供阻抗匹配的阻抗匹配/变换电路，以及RF负载/匹配电路，RF负载/匹配电路耦合到RF至DC转换器并且适于阻止RF功率到达RF至DC转换器的输出端子。

[0014] 在一些实施方式中，恢复单元还部分地包括适于生成用于恢复单元的控制信号并向接收DC功率的设备提供通信/控制信号的数字控制块以及适于将幅度/功率检测器的输出转换为数字信号的模数转换器。在一些实施方式中，恢复单元还部分地包括适于生成用于恢复单元的控制信号的数字控制块以及适于与接收DC功率的设备通信的收发器。

[0015] 根据本发明的一个实施方式，适于接收射频(RF)功率并作为响应生成DC功率的恢复单元部分地包括多个恢复元件和多个DC至DC转换器，多个DC至DC转换器中的每个与多个恢复元件中的不同的一个的输出相关联并且耦合到多个恢复元件中的不同的一个的输出。DC至DC转换器的输出端子耦合到公共节点。恢复单元还部分地包括耦合到公共节点的幅度/功率检测器，以及耦合到公共节点的可编程测试负载。

[0016] 每个恢复元件部分地包括用于接收RF功率的至少一个天线、RF至DC转换器、设置在天线与RF至DC转换器之间并适于在天线与RF至DC 转换器之间提供阻抗匹配的阻抗匹配/变换电路，以及RF负载/匹配电路， RF负载/匹配电路耦合到RF至DC转换器并且适于阻止RF功率到达RF 至DC转换器的输出端子。

[0017] 在一些实施方式中，恢复单元还部分地包括适于生成用于恢复单元的控制信号并向接收DC功率的设备提供通信/控制信号的数字控制块，以及适于将幅度/功率检测器的输出转换为数字信号的模数转换器。

[0018] 在一些实施方式中，恢复单元还部分地包括适于生成用于恢复单元的控制信号的数字控制块，以及适于与接收DC功率的设备通信的收发器。

[0019] 根据本发明的一个实施方式，适于接收射频(RF)功率并作为响应生成DC功率的恢复单元部分地包括多个恢复元件、每个与多个恢复元件中的不同的一个的输出相关联并且耦合的多个DC至DC转换器、每个与多个恢复元件中的不同的一个的输出相关联并且耦合的多个幅度/功率检测器、以及耦合到公共节点的可编程测试负载，该公共节点将多个DC至DC 转换器的输出端子彼此连接。每个恢复元件还部分地包括用于接收RF功率的至少一个天线、RF至DC转换器、设置在天线与RF至DC转换器之间并适于在天线与RF至DC转换器之间提供阻抗匹配的阻抗匹配/变换电路，以及RF负载/匹配电路，RF负载/匹配电路耦合到RF至DC转换器并且适于阻止RF功率到达RF至DC转换器的输出端子。

[0020] 根据一个实施方式，恢复单元还部分地包括适于生成用于恢复单元的控制信号并向接收DC功率的设备提供通信/控制信号的数字控制块，以及适于将幅度/功率检测器的输出转换为数字信号的模数转换器。根据一个实施方式，恢复单元还部分地包括适于生成用于恢复单元的控制信号的数字控制块，以及适于与接收DC功率的设备通信的收发器。

[0021] 根据本发明的一个实施方式，适于接收射频(RF)功率并作为响应生成DC功率的恢复单元部分地包括彼此串联耦合的多个恢复元件、耦合到串联连接的恢复元件中的最后一个的输出端子的DC至DC转换器、耦合到DC至DC转换器的输出的幅度/功率检测器，以及耦合到DC至DC转换器的输出的可编程测试负载。每个恢复元件还部分地包括用于接收RF 功率的至少一个天线、RF至DC转换器、设置在天线与RF至DC转换器之间并适于在天线与RF至DC转换器之间提供阻抗匹配的阻抗匹配/变换电路，以及RF负载/匹配电路，RF负载/匹配电路耦合到RF至DC转换器并且适于阻止RF功率到达RF至DC转换器的输出端子。

[0022] 根据一个实施方式，恢复单元还部分地包括适于生成用于恢复单元的控制信号并向接收DC功率的设备提供通信/控制信号的数字控制块，以及适于将幅度/功率检测器的输出转换为数字信号的模数转换器。根据一个实施方式，恢复单元还部分地包括适于生成用于恢复单元的控制信号的数字控制块，以及适于与接收DC功率的设备通信的收发器。

[0023] 根据本发明的一个实施方式，一种使用RF功率生成DC功率的方法部分地包括测量由生成DC功率的设备接收的功率量，以及根据测量的功率来控制由多个RF发射机发射的RF波的相位。在一个实施方式中，该方法还包括部分地改变设备处的可编程负载以测量所接收的功率或增加测量所接收的功率的动态范围。

[0024] 附图简述

[0025] 图1是根据本发明的一个实施方式的适于从入射电磁波对设备充电的恢复单元的框图。

[0026] 图2是根据本发明的一个示例性实施方式的设置在图1的恢复单元中的恢复元件的框图。

[0027] 图3A-3E是根据本发明的一些实施方式的恢复元件的示例性框图。

[0028] 图4是根据本发明的另一示例性实施方式的恢复单元的框图。

[0029] 图5是根据本发明的另一示例性实施方式的恢复单元的框图。

[0030] 图6是根据本发明的另一示例性实施方式的恢复单元的框图。

[0031] 图7是根据本发明的另一示例性实施方式的恢复单元的框图。

[0032] 图8是根据本发明的另一示例性实施方式的恢复单元的框图。

[0033] 图9是根据本发明的另一示例性实施方式的恢复单元的框图。

[0034] 图10是根据本发明的另一示例性实施方式的恢复单元的框图。

[0035] 图11是可编程测试负载的示例性实施方式的更详细的示意图。

[0036] 图12是根据本发明的一个实施方式的用于对设备进行无线供电的流程图。

[0037] 图13是根据本发明的一个实施方式的用于跟踪设备的流程图。

[0038] 发明详述

[0039] 图1是根据本发明的一个实施方式的适于从诸如射频(RF)波的入射电磁波对设备充电的恢复单元(RU)100的框图。RU 100被示为包括多个恢复元件102，每个恢复元件102包括用于接收射频波的天线以及将射频功率(即，RF功率)转换为直流(DC)功率的RF至DC转换器。每个恢复元件102还可以包括阻抗匹配电路和/或阻抗变换电路，以改善从RF 输入到RF至DC转换器的功率传输和/或提高从RF功率至DC功率的转换效率。匹配电路可以改变和/或转换在DC、RF频率和/或其谐波处看到的负载。申请第14/552,249号的图1是适于将经由天线接收的电磁波转换为DC功率的RU元件102的更详细的示意图。

[0040] 图2是根据本发明的一个示例性实施方式的恢复元件102的框图。恢复元件102被示为包括接收RF波的一个或多个天线104、适于改善从RF 功率至DC功率的功率传输和/或转换效率的阻抗变换/匹配元件106、适于将RF功率转换为DC功率的RF至DC转换器108，以及RF负载/匹配电路110，该RF负载/匹配电路110适于在RF频率和/或其谐波处提供已知的阻抗。每个天线104可以是印刷电路板(PCB)贴片天线或其它合适的天线，诸如在商业上从Taoglass(www.taoglass.com)可获得的陶瓷贴片天线WLP.2450.25.4.A.02或WLP.4958.12.4.A.02。RF至DC转换器108可以是将RF信号转换为DC信号的任何电路，诸如在商业上从Avago Technologies可获得的具有型号为HSMS-270C-TR1G的肖特基二极管或在商业上从Skyworks Solutions Inc可获得的具有型号为SMS3925-079LF的肖特基二极管。RF负载匹配电路110可以包括电容器、电感器、适于匹配 RF至DC转换器108的阻抗的电阻器。

[0041] 图3A是根据本发明的另一示例性实施方式的恢复元件102的框图。如上面结合图2所描述的，恢复元件102被示为部分地包括接收RF波的一个或多个天线104、阻抗变换/匹配元件106、适于将RF功率转换为DC 功率的RF至DC转换器108，以及RF负载/匹配电路110。图3A的恢复元件102还被示为部分地包括DC至DC转换器120和幅度/功率检测器105。 DC至DC转换器120适于将由RF至DC转换器108提供的DC电压或电流转换和控制为固定值或可变值。
RF至DC转换器可以包括将RF功率转换为DC功率的任何电子电路。在一个实施方式中，可以使用肖特基或其他二极管将RF功率转换为DC功率。

[0042] 幅度/功率检测器105适于促进所接收和/或转换的功率的测量。可以使用例如定向耦合器来实现幅度/功率检测器105，该定向耦合器与RF至 DC转换电路(例如，二极管或晶体管混合电路)一起虹吸掉已知的小部分的用于测量的输入功率，使得DC输出电压的量与虹吸的功率相关并且因此与输入RF功率相关。例如，如果其DC输出电压被测量并转换为对于已知DC负载电阻的输出功率，则RF至DC转换器120可以适于实现功率检测功能。DC负载电阻可以由一个或多个DC至DC转换器(其可以可选地被接通或关断)的输入电阻和/或可选的可编程测试负载提供，该可编程测试负载包括例如经由开关连接到RF至DC转换器输出的电阻器。 DC至DC转换器将接收的功率相关的DC输出电压转换为用于为设备供电的固定输出电压。DC至DC转换器120在商业上可从许多供应商获得，诸如Intersil的型号为ISL9111AEHADJZ的升压转换器，或Texas Instruments的型号为TPS61030PWPR的升压转换器。

[0043] 图3B是根据本发明的另一示例性实施方式的恢复元件102的框图。图3B所示的恢复元件类似于图3A所示的恢复元件，除了图3B中所示的恢复元件包括可编程测试负载单元115。可编程测试负载单元115适于确定要被驱动的最优负载阻抗、或测量所接收功率的电路、或直接测量转换的功率的电路。

[0044] 图11是可编程测试负载115的示例性实施方式的更详细的示意图。可编程测试负载115被示为包括4个电阻器628、630、632、634和4个晶体管开关618、620、622和624，4个晶体管开关分别由下面进一步描述的由数字控制块生成的信号控制[0-3]的位控制[0]、控制[1]、控制[2]和控制[3] 来控制。通过控制在任何给定时间处导通的晶体管的数量，节点A和地电势之间的电阻可以改变。在不同负载中的切换提供了测试是否正在供应足够的功率(当大多数/所有晶体管被接通时)以及检测何时接收到相对较小的功率(当大多数晶体管被关断时)。

[0045] 图3C是根据本发明的另一示例性实施方式的恢复元件102的框图。图3C所示的恢复元件类似于图3B所示的恢复元件，除了在图3C中所示的恢复元件中，幅度/功率检测器105耦合到RF至DC转换器108的输入。图3C中所示的恢复元件的其他实施方式可以包括或可以不包括可编程测试负载单元115。

[0046] 图3D是根据本发明的另一示例性实施方式的恢复元件102的框图。图3D中所示的恢复元件类似于图3B所示的恢复元件，除了在图3D中所示的恢复元件中，幅度/功率检测器105耦合到RF至DC转换器108的输出。图3D中所示的恢复元件的其他实施方式可以包括或可以不包括可编程测试负载单元115。

[0047] 图3E是根据本发明的另一示例性实施方式的恢复元件102的框图。图3E中所示的恢复元件类似于图3B所示的恢复元件，除了在图3E中所示的恢复元件中，可编程测试负载单元115耦合到DC至DC转换器120 的输出。在图3E所示的恢复元件的其他实施方式中，幅度或功率检测器 105可以耦合到RF至DC转换器108的输入(如图3C所示)，或耦合到 RF至DC转换器108的输出(如图3D所示)。图3E所示的恢复元件的其他实施方式可以包括或可以不包括幅度/功率检测器105。

[0048] 多个恢复单元可以彼此耦合，以便组合接收和恢复的功率。如下面进一步描述的，恢复单元可以彼此串联耦合以便增加它们的电压，或并联耦合以便增加它们生成的电流。

[0049] 为了促进和控制功率检测、控制功率转换过程和/或便于与一个或多个功率生成单元(即，RF功率发射器且并在本文中替代地称为GU)通信，可以使用数字信号处理器、微控制器、微处理器、专用集成电路(ASIC) 或定制数字逻辑电路，诸如现场可编程门阵列(FPGA)和/或模数转换器。可以使用现有的或未来开发的任何流行的WiFi协议(IEEE 802.11 a/b/g/n/ac等)、蓝牙、Zigbee和/或定制协议等来实现通过一个或多个无线信道与GU或多个GU的通信协议。

[0050] 许多现有的消费电子产品(诸如，手持式平板电脑、膝上型计算机或蜂窝电话)包括适于与发射RF波的(多个)GU通信的电路。这样的设备通常还包括通信接口，诸如通用串行总线(USB)，其可以用于在设备和设置在RU中的控制器之间建立通信。此外，恢复单元和待上电的设备之间的通信可以经由USB端口或用于对设备充电/供电的任何其它电源连接件来建立。应用程序或操作系统等也可以用于建立、控制和/或桥接GU和/ 或RU之间的通信。因此，在一些实施方式中，待充电设备包括(多个) RU。在其他实施方式中，RU是独立设备，其可以经由端口(诸如USB 端口)将RF至DC转换的功率提供给要充电的设备。

[0051] 图4是根据本发明的另一示例性实施方式的恢复单元200的框图。恢复单元200被示为包括彼此并联耦合的多个恢复元件102。每个恢复元件 102从(多个)GU(未示出)接收无线功率并将接收的功率转换成DC功率。由恢复元件生成的电流彼此相加并被供应给DC至DC转换器120，DC至DC转换器120转而将对应于组合的电流的DC电压转换为期望值。

[0052] 耦合到DC至DC转换器的输出的可编程测试负载115用于连接各种测试负载，以确保足够的功率被输送到输出端并且提高功率检测器的灵敏度。例如，不同的测试负载可以包括在向其供应几乎恒定的电压或电流时耗散不同功率量的不同电阻率的电阻器。可以允许少量的耗散功率来检测微弱或弱的功率传输，诸如当设备首次接收功率时。当设备从(多个)生成单元接收更多的功率时，由于生成单元更好地适于向设备发送功率，因此可以消耗相对较大量的功率。可以被耗散的功率的量可以以确保足够的功率可用于满足不同的要求或标准的方式来确定，例如所谓的USB电源“单元负载”的数量。幅度/功率检测器105适于测量由DC至DC转换器生成并输送到可编程测试负载的输出电压。此外，通过改变由可编程测试负载115供应的负载量，可以确定最大可输送功率。

[0053] 可选开关130适于控制从RU 200到被供电的设备250的功率输送。在一个实施方式中，每个恢复元件102具有一个或多个天线和RF至DC 转换器。在其他实施方式中，每个恢复元件102具有一个或多个天线、RF 至DC转换器、阻抗匹配/变换电路和RF负载匹配电路，如图2所示。因此，RU 200适于无线地接收功率、将接收的功率转换为预定义的DC功率、使用功率检测器和测试负载测量最大可接收功率、(4)将在最优负载条件下接收的最大量的功率输送到(多个)GU以使得(多个)GU能够将更多的功率引导到RU，并且在已经确定足够的功率可用并且已经从(多个) GU引导之后连接要供电的设备。尽管在图4中未示出，但是应当理解，诸如微控制器、数字信号处理器、定制编程的现场可编程门阵列(FPGA) 或中央处理单元(CPU)等的数字处理器可以用于控制多个RU的操作，如下面进一步描述的。

[0054] 图5是根据本发明的另一示例性实施方式的恢复单元300的框图。恢复单元300被示为包括彼此并联耦合的多个恢复元件102。每个恢复元件 102i(i是从1到N的整数)从(多个)GU(未示出)接收无线功率，将接收的RF功率转换为DC功率，并将转换的DC功率传递到相关联的DC 至DC转换器120i。每个DC至DC转换器120i适于转换其接收的DC功率，并且将相应的电流输送到节点310。这样输送的电流在节点310处加入，并且被供应给正在充电的设备250。可编程测试负载115和幅度/功率检测器105以与上述相同的方式操作。虽然未示出，但是一些实施方式可以还包括功率流控制元件，诸如二极管、开关或其他合适的电路，以促进转换器的动作、将元件和/或转换器彼此隔离或用于其他目的。这样的功率流控制元件可以耦合到RU 300的节点310。

[0055] 除此此外，可编程测试负载115和幅度/功率检测器105可以用于优化转换的功率、确定合适的信息(诸如要发送回(多个)GU的最大可用功率)、确定接收功率的变化(例如，以确定来自物体和/或活的生物体的干扰的存在、出现和/或消失)。RU 300还被示为生成可选的功率就绪 (Power_Ready)信号，其在功率准备好被输送时发信号。如在上述其他实施方式中，各种控制信号和算法可以使用专用集成电路(ASIC)、商业上可获得的CPU和/或微控制器、DSP单元或其任何组合来实现。

[0056] 图6是根据本发明的另一示例性实施方式的恢复单元400的框图。恢复单元400被示为包括N个恢复元件1021......120N，其中N是大于1的整数。恢复单元400还被示为包括可编程测试负载单元115和开关30，如上所述。每个恢复元件102i(i是从1到N变化的索引)具有相关联的DC 至DC转换器120i和相关联的幅度/功率检测器105i。因此，可以确定由每个恢复元件接收和转换的RF功率以及接收的总功率。这提供了许多优点，诸如确定最大可用无线功率的位置、检测RU在正被输送无线功率的区域的相对附近范围内的移动、检测当干扰物体和/或活的生物体移动经过或进入和/或离开无线功率被输送到的区域的附近时的干扰物体和/或活的生物体的移动、检测功率损失同时保持几乎恒定的输出电压和/或功率以启动适当的动作(例如，向待上电的设备发送信号，其中功率损耗即将来临，和 /或向(多个)GU发送信号以调整无线功率输送的位置)等。如上所述，控制上述操作的算法可以使用数字信号处理器、CPU、微控制器、模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)等来实现。

[0057] 图7是根据本发明的另一示例性实施方式的恢复单元500的框图。恢复单元500被示为包括N个恢复元件1021......120N(其中N是大于1的整数)以及DC至DC转换器120。恢复单元400还被示为包括可编程测试负载单元115和幅度/功率检测器105。恢复元件102i(i是从1到N变化的索引)彼此串联耦合。因此，例如，恢复元件102N的输出耦合到恢复元件102N-1，恢复元件102N-1的输出耦合到恢复元件102N-2，并且恢复元件 1022的输出耦合到恢复元件1021。恢复元件1021的输出电压被施加到DC 至DC转换器120。因为恢复元件彼此串联耦合，所以将相对较高的电压供应给DC至DC转换器120。可编程测试负载单元115和幅度/功率检测器105以与上述相同的方式操作。

[0058] 图8是根据本发明的另一实施方式的恢复单元600的框图。可以对应于上述恢复单元中的任一个的恢复单元600适于对设备650充电。RF至 DC转换器块602适于将RF功率转换为DC功率，并且可以包括一个或多个天线、阻抗变换/匹配块、RF至DC转换器、DC至DC转换器、幅度/ 功率检测器和RF负载匹配电路，如上参考如上所述的恢复单元的各种实施方式中的任一个所述。

[0059] 模数转换器(多个)ADC 610适于将从设置在RF至DC转换器块602 中的幅度/功率检测器接收的信息转换为数字数据，以供数字控制块使用，该数字控制块可以包括微处理器、中央处理单元(CPU)、数字信号处理器 (DSP)单元、微控制器、定制集成控制电路、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、或其它合适的硬件或其任何组合。数字控制块620被配置为控制设置在RF至DC转换器602中的可编程(可配置) 测试负载单元，以确定可用的、接收的和/或转换的RF功率的量和/或将该信息传送到设备650和/或与(多个)RF功率发射器(在本文中也称为(多个)生成单元(GU))通信。

[0060] 设备650可以是智能设备，诸如便携式平板电脑、智能电话、膝上型计算机等等。设备650包括用于通过无线接口与GU(未示出)通信的硬件/软件组件。这样的接口的示例是WiFi、蓝牙、Zigbee和/或任何其他定制物理无线硬件，其将来可以是这种设备的一部分，以使设备能够与(多个)GU无线通信。在该示例性实施方式中，RU 600通过设备650向GU 发送信息和从GU接收信息。此外，RU 600可以最初从设备650接收DC 功率，以在无线功率朝向它转向时以及在通过无线装置可获得足够的功率之前启用初始操作。使信息和功率流两者可用的接口的示例是通用串行总线(USB)接口或AppleTM的专有数据/电源接口(例如，“闪电(Lightning)”)，但是也可以使用现存的或未来开发的其它接口。

[0061] 在连接到设备650之后，示例性的RU 600从设备650接收DC功率，并且开始使信号被发送，以便使GU知道其存在。GU然后将功率引导到 RU 600，同时RU 600继续经由设备650与GU通信。当由RU 600接收到足够量的功率时，RU 600开始将接收到的功率传输到设备650。RU 600 继续监视接收的功率并适应于诸如功率下降、移动、干扰物体和/或活的生物体的出现和/或消失等变化的环境。RU 600还可以将这样的信息发送到设备650。这种自适应行为例如可以包括当检测到活的生物体时或者当设备被认为超出范围时(例如，由于干扰物体的出现)中断功率传输。在一个实施方式中，为了使RU 600与设备650对接，可以促使设备650运行用户发起的应用程序。可选地，可以在设备650的操作系统中实现接口软件以建立与RU 600的通信。

[0062] 可以在RU 600和多个GU之间交换的其他信息是识别信息、通信握手、来自和去往多个GU以便于切换的通信、建立同步操作的信号、定时信息、关于检测到的来自物体和/或活的生物体的干扰的信息、固件更新等。 (多个)GU还可以用作WiFi接入点，并且因此向启用WiFi的设备提供路由服务。

[0063] 图9是根据本发明的另一个实施方式的恢复单元700的框图。恢复单元700适于为仅包括电源接口的设备660供电。RU 700类似于RU 600，除了RU 700还包括一个或多个收发器625、备份电源单元630和开关640。收发器625适于与设备660通信，设备660仅具有用于传送功率的接口，即，其不具有用于传送其他数据/命令的接口。备用电源630适于暂时地对 RU 700供电，直到RU 700开始无线地从GU接收功率并将该功率输送到设备660。

[0064] (多个)模数转换器ADC 610适于将从设置在RF至DC转换器块602 中的幅度/功率检测器接收的信息转换为数字数据，以供数字控制块使用，该数字控制块可以包括微处理器、中央处理单元(CPU)、数字信号处理器 (DSP)单元、微控制器、定制集成控制电路、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、或其它合适的硬件或其任何组合。数字控制块620被配置为控制设置在RF至DC转换器602中的可编程(可配置) 测试负载单元，以确定可用的、接收的和/或转换的RF功率的量和/或将该信息传送到设备660和/或与RF功率发射器(在本文中也称为(多个)生成单元(GU))通信。

[0065] 当恢复单元700被充分供电时，备用电源630可以断开，并且RU 700 直接从其接收的RF波供电。如果备用电源630是可再充电的，则可以使用接收的RF功率同时对电源630和设备660进行再充电。

[0066] 可以在RU 600和(多个)GU之间交换的其他信息是识别信息、通信握手、来自和去往多个GU以便于切换的通信、建立同步操作的信号、定时信息、关于检测到的来自物体和/或活的生物体的干扰的信息、固件更新等。GU还可以用作WiFi接入点，并且因此向启用WiFi的设备提供路由服务。

[0067] 图10是根据本发明的另一示例性实施方式的恢复单元800的框图。恢复单元800类似于恢复单元700，除了恢复单元800包括第二收发器635，此外其适于便于将无线RF功率引导到RU。收发器635可以通过例如作为信标来以一个或几个已知频率发送信标音调来实现这一点。GU可以使用所接收的(多个)信标音调的相位信息来更快和/或更精确地确定传输相位以将功率引导到RU。另外，如果发送了已知的信标功率，则GU可以从接收的信标功率确定例如是否存在干扰功率传输的物体和/或活的生物体，或者RU是否接近、远离、移动等。

[0068] 一种控制无线功率传输的方法是根据预先存在的知识和/或启发法来控制GU元件，诸如通过使用先前校准的查找表、基于GU元件和天线几何形状的计算值等。这种预先存在的或计算的知识可以用于将无线功率引向已知位置(假定与校准期间使用的物理环境类似的物理环境)。例如，工厂(factory)或初始用例校准可以提供GU元件编程值，其将在物理环境中的已知位置中集中功率，其特征在于几何测量，诸如角度(例如，方位角和仰角)和与GU的距离。然后可以通过使RU或者经由作为全球定位系统(GPS)坐标的信标或者以任何其它合适的格式发送其位置来实现从GU向RU发送无线功率，使得GU可以确定(多个)RU相对于其自身的位置，并且进一步确定已知GU元件编程值和相位中的哪一个最优地将功率传送到(多个)RU。

[0069] 预定的编程值还可以用于对(多个)RU、诸如物体和/或活的生物体等的干扰源进行物理环境的扫描。扫描可以是完整的或部分的。如果RU 存在，则这种扫描可用于确定最优或足够的GU编程参数集合，或者作为用于进一步提高无线功率传输效率的起点或作为(临时)操作点。然后，在这种情况下的RU将关于接收和/或转换的无线功率的反馈信号发送到 (多个)生成单元。(多个)GU可以单独使用这个信息或者与其他参数组合使用，其他参数诸如总发射功率(其可以变化，特别是当幅度控制可用时)的知识、总消耗功率(其不能低于总发射功率)或其组合以获得用于无线功率链路的各种品质因数(FOM)，诸如传输效率，并且使用这些来基于这些因数来优化无线功率链路，和/或使用这些FOM来确定链路是否足够作为决定的基础。

[0070] 用于将无线功率转向到(多个)期望位置的其它方法包括使用关于由 RU接收和/或转换的功率的信息作为用于控制GU的转向算法的输入。一个示例性转向算法假定通过改变GU元件的相位以沿着以连续和/或离散方式到RU的增加的功率传递的路径，可以达到好的(如果不是最优的)点。可以基于先前搜索，例如通过扫描，或者作为基于另一个或相同方法的先前搜索的结果，或通过任何其它合适手段，随机地选择该算法的起始点。该算法然后可以通过连续地或离散地对正被发送的RF波的相位或其他编程参数施加足够小的变化并且将所得到的RU中接收和/或转换功率的变化进行比较来改进到(多个)RU的无线功率的转向。为此，RU以“开环”方式连续提供这样的信息使得GU可以将值的改变与GU编程参数上的对应改变匹配，或者以“闭环”方式来连续提供这样的信息使得RU可以接收关于在GU侧上的变化编程参数的信息，并且用关于接收和/或转换的功率中的变化的信息进行响应。

[0071] 存在用于逐句调试编程参数中的这些变化的许多方法。可以使用任何数量的优化技术来执行基于这样的(多个)结果来调整这些参数以达到足够的和/或最优的性能水平。在一个示例性实施方式中，一些或所有GU元件的相位在其当前值的任一方向上被少量调整，并且在RU处所得到的接收和/或转换的功率被用于相应地调整GU元件的相位。因此，假设编程的 GU参数与接收和/或转换的无线功率之间的关系不是一对多(即，相同的 GU参数设置导致相同的功率传输)，则该算法以增加的到RU的无线功率传输的转向的形式跨越参数空间。

[0072] 在某些情况下，可以假定系统具有存储器，即所得到的无线功率传输是当前以及过去的编程参数的函数。在这种情况下，已知的起始点和完整的编程历史可以用作编程参数。例如，在一种这样的情况下，GU可以从无输出功率开始，预编程所有全功率编程参数，并且随后以预定方式接通和/或缓慢提高(ramping)GU元件功率，使得每组编程参数对应于单组系统历史(并且假设无功率起始情况擦除系统中的所有存储器)。可以使用许多其它众所周知的优化算法，诸如采用要被优化的参数作为唯一所需输入的Nelder-Mead算法。

[0073] 在另一个实施方式中，使用关于变化中的每一个的效果的信息(即，它们的梯度)来修改算法。这种基于梯度的技术基于当前编程参数周围的变化率来调整编程参数，其中最常见的被称为梯度下降算法。根据该算法，通过对参数中的每一个进行小改变来确定当前编程参数(即，梯度)周围的变化。然后通过使用足够小的步长来对最陡峭梯度的方向上的当前编程参数进行改变来确定下一组编程参数，该步长可以在梯度下降算法的实现期间被调整。

[0074] 例如参考图3B，在由可编程测试负载115选择的任何负载值下由幅度 /功率检测器105检测到的接收和/或转换的功率与检测到的幅度的平方和成比例。最小二乘优化问题可以使用公知的最小二乘优化算法来解决，诸如高斯-牛顿算法、Levenberg-Marquardt算法或其他合适的方法，其使用函数的梯度和雅可比(通过最小化检测到的功率/平方值的和的负数)。这些算法中的任何一个可以使用不同的起点多次应用于转向问题。如果选择接近最优点的起点，诸如可以通过先前扫描确定的起点，如上面参考多个局部最大值的存在所描述的，则这些算法是特别有用的。

[0075] 此外，其导数或近似值可与其它技术一起使用。例如，另一种公知的方法是牛顿-雅可比算法，其需要目标函数(接收/转换的功率)的一阶和二阶导数。可以通过在每个方向上将编程参数改变足够小的量，使用接收 /转换的功率的变化来在数值上进行近似。然后可以使用获得的三个值来计算一阶和二阶导数的近似值。

[0076] 根据另一示例性算法，改变一些或所有GU元件的幅度，以便优化功率从(多个)GU传输到(多个)RU的效率。例如，在GU和/或RU侧使用具有不同偏振的单元天线可以导致一些元件对无线功率传输效率贡献很小。因此，可以减少或禁用来自这种天线的发射功率，以提高整体无线功率传输效率。在另一示例中，可以通过改变GU元件幅度(也称为变迹) 来减少传输到不期望位置的功率。在又一示例中，一些或所有GU元件的幅度也可以基于存储在一个或多个查找表中的值而变化。在又一示例中，可以使用若干非线性最小化算法的MatlabTM函数“fmincon”可以被用来实现朝向RU的波束控制。

[0077] 应当理解，本发明的上述实施方式不限于使用接收和/或转换的无线幅度和/或功率来将无线功率传输的位置转向更接近(多个)RU和/或大多最优点的任何特定优化方法。还应当理解，上述技术可以通过结合关于由可编程测试负载块115使用的测试负载的信息来进一步细化(例如，参见图 3B)。例如，在编程参数空间中的每个点处或在通过空间的一系列步骤之后，测试负载可以作为转向算法的一部分而变化。

[0078] 各种停止标准可被用来终止算法，并使用传输的功率继续进行。在算法搜索中的某一时刻处，有足够的功率来为待上电设备供电，在该时刻处可以停止搜索，并且可以连接设备，使得可以开始充电。可选地，可以连接设备，并且可以继续转向，因为朝向RU的无线功率的继续搜索/转向导致更多可用功率。该算法的另一个停止标准是当检测到接收/转换功率的变化不足时终止。当检测到这种条件时，可以从初始GU编程参数的不同集合再次运行算法，以解决目标函数中存在可能的多个静止点(即，当存在接收/转换的无线功率的若干局部最大值时)。

[0079] 基于使用无线功率应用的环境或环境中的变化，可以采用其他组的停止标准。例如，RU相对于GU的快速移动或干扰物体和/或活的生物体的移动的检测可以用作停止(并且可能终止)标准，特别是当转向算法没有预期为最优时(即，避免干扰障碍物或以足够的速度和/或精度跟踪运动)。

[0080] 许多起始准则可以用于这样的算法。起始准则的示例是检测环境中的变化，诸如但不限于新RU设备的出现(在握手之后)、用户发起的开始对设备充电的请求(例如，当“无线充电”应用或app存在于设备上)、环境变化的检测(诸如RU相对于GU的移动)、干扰物体和/或活的生物体的出现的检测等。搜索算法的启动可以具有多个不同的基础，例如，避免干扰物体、跟踪相对移动等。

[0081] 如上所述，来自一个或多个幅度和/或功率检测器的信息、来自信标的范围和/或位置信息和/或其组合可以用于确定一组最优编程参数或检测其他情况，诸如(多个)RU与(多个)GU的相对移动或干扰物体和/或活的生物体等。还可以从感测和/或收集的主要信息导出其他信息，如下面进一步描述的。

[0082] 设置在RU中的幅度/功率检测器可以包括定向耦合器、电压计、电流计和/或峰值检测器。设置在RU中的可编程测试负载电路可以包括可编程可变电阻和/或电抗。来自幅度/功率检测器的信息可以一起使用或与其他信息组合使用。例如，结合由GU生成的幅度/功率信息(以提供关于由 GU生成/发射的功率的量的信息)，可以计算功率传输和/或转换效率，以优化和增强无线功率传输效率。这样的计算还可以用于检测(多个)GU 和(多个)RU的相对运动(例如，接收/转换的功率的变化相对于发射功率的不变)、基于检测到的转移效率的下降或增加的干扰物体和/或活的生物体的一次或周期性(例如，具有心跳或以某些速度移动的活的生物体可以以某些、周期性或其它可检测的方式影响转移效率)的出现和/或消失等。

[0083] 如上所述，GU和/或RU都可以使用一个或多个收发器来检测干扰物体和/或活的生物体的存在、出现、消失和/或移动。特别地，活的生物体可以基于它们的生物活性(诸如心跳、热生成、呼吸或特征性运动)来检测。此外，可以使用其他信息(诸如，例如生物体的大小和/或其速度)来确定生物体的类型(例如，宠物、婴儿、成人、鸟类等等)。该系统可以在活的生物体的存在下不同地响应，以使对这些有机体经历的RF波的暴露最小化。可以使用多种不同的技术来实现这一点，诸如例如通过减少传递的功率的总量、最小化和/或避免在特定方向或在存在活的生物体的位置中发送的功率量、关闭所有操作、生成警报以使有意识的生物(诸如宠物和成人)知道系统的操作等。

[0084] 可以使用多种不同的系统来检测这样的生物体的存在、速度和大小。例如，红外摄像机可以用于检测由活生物体自身和/或通过其呼吸生成的热，或者移动的速度和类型。此外，他们的部分(手臂、腿、头部和尾部等) 的独立运动可以用于区分活的生物体和无生命物体。诸如呼吸频率和/或心跳的某些规律特征可以潜在地通过检测、转换和/或反射功率改变的频率来检测。根据本发明的实施方式，这样的系统可以用作无线功率传输的一部分，以检测干扰物体和/或活的生物体的存在、移动、出现和/或消失。根据上述任何实施方式，这样的系统可以存在于RU中，以与GU协作提供所需的功能。

[0085] 在本发明的一些实施方式中，在从GU向RU发送RF功率之前，在 RU和GU之间执行握手。除了其他之外握手可以警告GU存在RU、定义用于进一步通信的唯一标识符(即，GU向RU分配唯一标识符)、提供诸如RU的类型的信息(例如，智能设备、电话、平板电脑、通用电源等) 以提供更好的无线功率服务、定义所需/可接受的最小和/或最大功率、设置操作频率(假如生成单元可以在多个频率下操作)、建立通信信道/协议的可用性以在任何给定情况下在合适和/或最优的情况下达成一致、识别固件和软件版本(例如，更新固件和软件程序)等。GU、RU或两者可以最初在一个或几个信道上广播它们的存在，并且一个或两个可以发起通信。

[0086] 为了发起握手、提供控制和执行通信，GU、RU或二者通常包括或使用可用的处理和通信硬件/软件。例如，如上所述，RU可以使用待上电的智能设备的通信能力。类似地，GU通常包括诸如WiFi、蓝牙、Zigbee等的通信硬件以及由数字控制块提供的处理能力，如上所述。广播和握手功能可以使用诸如WiFi的公知协议中的任何一种来实现。可以在(多个) GU和(多个)RU之间交换各种信息，以便执行无线功率转向、协调动作或其他相关任务。

[0087] 最初，(多个)GU、(多个)RU和/或两者可以经由一个或多个预定通信信道和方法来广播它们的存在。这样的方法包括在范围内的蓝牙设备的自动配对(在蓝牙的情况下称为一般绑定)、在WiFi标准的情况下的SSID 广播(在这种情况下，(多个)GU用作WiFi接入点，并且(多个)RU登录以建立通信)、其它连续和/或间歇性的广播方法，其可以例如(i)自动地或在用户请求时，或(ii)在某些预定时间或作为预定条件的结果而发起，诸如不存在干扰物体和/或活的生物体以及指示存在和请求初始握手的信道。这些方法可以根据所需的环境使用各种级别的安全性。例如，GU 可能需要使用安全的通信信道来防止未经批准的设备的攻击。RU可能需要类似的方法来防止恶意攻击者伪装成(多个)GU(例如，以干扰要被攻击的设备的正确操作)。

[0088] 存在许多用于建立和维持安全通信的已知方法，诸如RSA方法、 Diffie-Hellman密钥交换、预共享秘密密钥或密钥调度。在初始握手期间，还可以交换其他有用和/或所需的信息，诸如由(多个)GU和/或(多个) RU使用的硬件、固件和/或软件版本以建立不同系统之间的兼容性、(多个) RU的功率要求、(多个)GU的总可用功率、在多个可用频率的情况下使用的无线频率的选择，频率、标准、协议和/或用于随后通信的其它方法的选择。

[0089] 签退协议(sign-off protocol)可以用于完成初始配对的相反操作。这些可以在各个单元上执行，而(多个)GU和(多个)RU之间没有交互(例如，当单元脱离范围时)或者作为商定的签退协议的一部分，无论由用户发起的或由一种或多种环境情况(诸如干扰物体和/或活的生物体的出现和 /或消失、移动检测或其他变化)确定的。

[0090] 因此，(多个)GU和/或(多个)RU获得并保持可用无线功率资产/ 目标的记录，并且当检测到对无线充电的需要时提供进一步的信息。例如，可以有条件地发出对(多个)RU的无线功率请求，诸如当电池功率电平下降到某一水平以下时、或当被检测为处于充电路径中的物体和/或活的生物体已经消失时、或者已经达到某些其它事件(诸如一天中的时间)时。这允许(多个)GU在允许与(多个)RU通信的各种待机模式中操作，但是禁用诸如干扰物体检测的其他功能以节省功耗。

[0091] 从(多个)GU到(多个)RU的转向功率以无线方式开始于对功率传输的请求。在一些实施方式中，请求可以包括关于用于转向无线功率的方法的附加信息。这样的方法的示例包括上述的光栅扫描，其可以使用不同的优化算法中的任何一个，而不管是否需要首先将功率引向RU，是否请求连续跟踪(即，在移动RU的情况下)等。该请求可以存在于初始通信握手中。所使用的特定无线功率传输可以由(多个)RU的特定能力和/或环境条件来定义。根据一些实施方式，反馈信号从(多个)RU传送到(多个)GU，或者反之亦然，以提供关于从GU到RU的功率传输的信息。以下是将无线功率从GU转向RU的算法或协议的示例：

[0092] ·根据RU的请求，在RU和GU之间建立通信。GU还用作无线网络路由器。RU登录到由GU提供的WiFi接入点。

[0093] ·GU向RU提供将在后续通信中使用的标识符。

[0094] ·转向RU的无线功率由RU侧的另一个用户请求发起，并经由WiFi 接口传送到GU。

[0095] ·GU指示RU使用可用的测试负载之一。

[0096] ·GU更改用于各个GU元件编程设置的编程参数。

[0097] ·RU向GU提供接收的测量和转换的功率。通过读取RF至DC转换元件的每一个的输出处的一个或几个(这是可配置的)转换的DC电压来定义接收功率。在可选实现中，通过计算这种电压的平方来获得对于接收功率的测量。

[0098] ·GU算法逐句调试不同的编程设置，以提高功率传输效率。如果认为有利的话，GU将向RU发出命令以在转向过程期间在各个点处切换到不同的测试负载。

[0099] ·GU算法在确定功率转向不再能够被改善后终止。可选地，一旦达到最小可接受功率电平，算法可终止。在由使用已知测试负载生成的功率定义的RU上可获得最小可用功率测量。

[0100] 图12是根据本发明的一个实施方式的用于对设备进行无线供电的流程图900。在902处开始过程之后，在904处初始化GU和RU。接下来，为了开始功率输送优化过程，为由设置在GU发射器阵列中的GU元件(发射器天线)中的每一个发射的RF波选择初始相位。在906处，记录与GU 当前元件相关联的相位。接下来，如果在908处确定任何其它GU元件的相位早前被改变，则在910处记录对设备充电的RU处接收的RF功率。在912处，接收的RF功率可选地被转换为数字格式。接下来在914处， GU元件的相位增加一个步长(例如，2π相可以被划分为18个相等的步长)，并且在916处记录接收的功率。在918处，接收的RF功率可选地被转换为数字格式。接下来在920处，GU元件的相位减少两个步长，并且在922 处记录接收的功率。
在924处，接收的RF功率可选地被转换为数字格式。接下来在926处，在接收调整的(当前RU)的RU中对实现来自先前三个调整的最高功率输送的相位进行编程。如果在928处确定当前RU的相位从其先前设置改变，则在930处识别当前元件并将其标记为在908期间已经改变以用于评估。接下来，在932处，选择GU中的下一个元件用于评估和可能的调整，然后过程移动到906。如果在928处确定当前RU的相位没有从其先前设置改变，则在932处，选择GU中的下一个元件用于评估和可能的调整，然后过程移动到906。在对设备无线供电的其它实施方式中，GU元件的相位通过2π相位被划分为的一些或所有可用步长递增 (或递减)。例如，如果2π相位被分成18个相等的步长，则GU元件的相位递增(或递减)18次，每次为标称为π/9(即，
20度)的相位。

[0101] 如果在908处确定其它GU元件的相位早前没有被改变，则在934处改变在RF至DC转换器的输出处供应的负载的量。接下来在936处，如果确定还没有达到负载的最后值(例如，最低电阻负载)，则过程移动到 906。如果在936处确定已经达到负载的最后值，则在938处，在938处关断测试负载(即，与RU断开)，并且在940接通要被供电的设备(连接到RU)。只要功率电平保持相对稳定并且不显著下降，则在942处，利用当前设置继续给设备供电。然而，如果在942处在RU处的功率量中存在下降，则该过程返回到906以确定用于GU元件的新的相位设置。

[0102] 图13是根据本发明的一个实施方式的用于跟踪设备的流程图1000。在1002处开始过程之后，为由设置在GU发射器阵列中的GU元件(发射器天线)的每一个发射的RF波选择初始相位。在1006处，记录与GU当前元件相关联的相位。接下来，如果在1008处确定任何其它GU元件的相位早前被改变，则在1010处记录对设备充电的RU处接收的RF功率。在 1012处，接收的RF功率可选地被转换为数字格式。接下来在1014处， GU元件的相位增加一个步长(例如，2π相可以被划分为18个相等的步长)，并且在1016处记录接收的功率。在1018处，接收的RF功率可选地被转换为数字格式。接下来在1020处，GU元件的相位减少两个步长，并且在 1022处记录接收的功率。在1024处，接收的RF功率可选地被转换为数字格式。接下来在1026处，在接收调整的(当前RU)的RU中对实现最高功率输送的相位进行编程。如果在1028处确定当前RU的相位从其先前设置改变，则在1030处识别当前元件并将其标记为在1008期间已经改变以用于评估。接下来，在1032处，选择GU中的下一个元件用于评估和可能的调整，然后过程移动到1006。如果在1028处确定当前RU的相位没有从其先前设置改变，则在
1032处，选择GU中的下一个元件用于评估和可能的调整，然后过程移动到1006。

[0103] 如果在1008处确定其他GU元件的相位早前没有被改变并且跟踪要继续，则过程移动到1006。如果在1008处确定其他GU元件的相位早前没有被改变并且跟踪不继续，则该过程在1036处结束。

[0104] 在一些实施方式中，设置在RU中的逻辑控制块监视DC至DC转换器的操作。关于DC至DC转换器的操作的信息或关于(多个)GU和/或 (多个)RU的操作状态的其它信息可以在(多个)RU和(多个)GU之间中继，以优化无线功率系统的操作和/或获得其他操作优点。

[0105] 在一些实施方式中，RU可以发送一个或多个信标音调以确定GU的正确编程设置。在这样的实施方式中，在启动功率传输时，GU可以请求可由RU发送的一个或多个不同种类的一个或多个信标音调。在其他实施方式中，RU可以在没有明确的初始请求的情况下而是基于预定的、商定的无线功率传输协议来发起信标传输。

[0106] 在一些实施方式中，RU可以向GU发送其全球定位系统(GPS)坐标或等效信息。GU可以使用关于RU的位置的信息以及除其他之外关于其自身位置、其取向和其元件的布局的信息，以确定最佳编程参数集合。在这种情况下，在开始功率传输时，这种信息在GU-RU通信信道上中继。

[0107] 本发明的上述实施方式是说明性的而不是限制性的。本发明的上述实施方式不受设置在恢复单元中的恢复元件的数量或类型的限制。本发明的上述实施方式不受阻抗变换/匹配块、幅度/功率检测器、RF负载匹配电路、 RF至DC转换器、可编程测试负载块、DC至DC转换器和数字控制块控制的限制，其可以设置在恢复单元中。本发明的上述实施方式不受可用于形成恢复单元的集成电路或半导体衬底的数量的限制。其他修改和变化对于本领域技术人员将是明显的，并且旨在落入所附权利要求的范围内。