(57)【要約】【課題】ＲＦ電力伝送ネットワークが開示される。【解決手段】ネットワークは、少なくとも１つのＲＦ電力送信機と、少なくとも１つの電力タッピング構成要素と、少なくとも１つの負荷とを含む。前記少なくとも１つのＲＦ電力送信機、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素、及び前記少なくとも１つの負荷は、直列に接続される。ＲＦ電力送信機は、ネットワークを介して電力を送る。電力は、充電、再充電、又は直接電力が与えられることになるデバイスによって受け取られるように、ネットワークから放射される。【選択図】  図１
2009545295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦ電力伝送ネットワークであって、
電力を生成するための第１のＲＦ電力送信機と、
前記第１の電力送信機から受け取った電力を少なくとも第１の部分及び第２の部分に分割するための、前記第１のＲＦ電力送信機に直列に電気的に接続された少なくとも１つの電力タッピング構成要素と、
前記第１の部分を受け取るため及び電力を送信するために、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素に電気的に接続された少なくとも１つのアンテナと、
を備えるネットワーク。
【請求項２】
前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素が、方向性カプラである、請求項１に記載のネットワーク。
【請求項３】
前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素に直列に電気的に接続された第２のＲＦ電力送信機をさらに含む、請求項１に記載のネットワーク。
【請求項４】
前記第１のＲＦ電力送信機、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素、前記少なくとも１つのアンテナ、及び前記第２のＲＦ電力送信機のうちの１つ又は複数に電気的に接続された少なくとも１つのコントローラをさらに含む、請求項３に記載のネットワーク。
【請求項５】
前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素が、双方向性カプラである、請求項３に記載のネットワーク。
【請求項６】
前記方向性カプラが、フィールド調整可能な方向性カプラである、請求項３に記載のネットワーク。
【請求項７】
前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素が、電力分配器である、請求項３に記載のネットワーク。
【請求項８】
前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素に直列に電気的に接続された少なくとも１つの追加のＲＦ電力送信機をさらに含む、請求項３に記載のネットワーク。
【請求項９】
前記第１のＲＦ電力送信機、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素、前記少なくとも１つのアンテナ、及び前記少なくとも１つの追加のＲＦ電力送信機のうちの１つ又は複数に電気的に接続された少なくとも１つのコントローラをさらに含む、請求項８に記載のネットワーク。
【請求項１０】
終端負荷をさらに含む、請求項１に記載のネットワーク。
【請求項１１】
少なくとも１つの伝送線路をさらに含む、請求項１に記載のネットワーク。
【請求項１２】
前記第１のＲＦ電力送信機から伝送された電力がデータを含まない、請求項１に記載のネットワーク。
【請求項１３】
前記第１のＲＦ電力送信機、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素、及び前記少なくとも１つのアンテナのうちの１つ又は複数に電気的に接続された少なくとも１つのコントローラをさらに含む、請求項１に記載のネットワーク。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのコントローラのうちの少なくとも１つが、前記少なくとも１つのコントローラのうちの少なくとも他の１つに電気的に接続された、請求項１３に記載のネットワーク。
【請求項１５】
前記ネットワークが、前記少なくとも１つのアンテナを介してパルスで電力を伝送するように構成された、請求項１に記載のネットワーク。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素のうちの少なくとも１つがスイッチである、請求項１に記載のネットワーク。
【請求項１７】
前記スイッチが、制御線路を介して制御される、請求項１６に記載のネットワーク。
【請求項１８】
前記スイッチが、電力の感知によって制御される、請求項１６に記載のネットワーク。
【請求項１９】
前記感知された電力が、電力のパルスである、請求項１８に記載のネットワーク。
【請求項２０】
前記電力のパルスの持続時間が変動する、請求項１９に記載のネットワーク。
【請求項２１】
前記電力のパルスのタイミングが変動する、請求項１９に記載のネットワーク。
【請求項２２】
前記スイッチが、通信信号によって制御される、請求項１６に記載のネットワーク。
【請求項２３】
前記通信信号が、同軸ケーブルを介して送信される、請求項２２に記載のネットワーク。
【請求項２４】
前記アンテナが、伝送線路である、請求項１に記載のネットワーク。
【請求項２５】
前記第１のＲＦ電力送信機から受け取った電力の少なくとも一部が、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素によって動作電力として使用される、請求項１に記載のネットワーク。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素に直列に電気的に接続された第２の電力タッピング構成要素をさらに含み、前記第１のＲＦ電力送信機と前記第２の電力タッピング構成要素との間に、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素が配置され、前記第２の電力タッピング構成要素が、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素から前記第２の部分を受け取り、これを少なくとも第３の部分及び第４の部分に分割する、請求項１に記載のネットワーク。
【請求項２７】
前記第１のＲＦ送信機が、前記第１のＲＦ電力送信機を前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素に電気的に接続する第１のコネクタのみを含み、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素が、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素を前記第２の電力タッピング構成要素に電気的に接続する第２のコネクタを含む、請求項２６に記載のネットワーク。
【請求項２８】
電力伝送のためのシステムであって、
電力を生成するための第１のＲＦ電力送信機と、
前記第１の電力送信機から受け取った電力を少なくとも第１の部分及び第２の部分に分割するための、前記第１のＲＦ電力送信機に直列に電気的に接続された少なくとも１つの電力タッピング構成要素と、
前記第１の部分を受け取るため及び電力を送信するために、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素に電気的に接続された少なくとも１つのアンテナと、
電力が与えられることになるデバイスと、
前記デバイスに電気的に接続され、前記伝送された電力を受け取るように構成された受信アンテナと、
を備えるシステム。
【請求項２９】
前記ＲＦ電力送信機、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素、及び前記少なくとも１つのアンテナのうちの１つ又は複数に電気的に接続された少なくとも１つのコントローラをさらに含む、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素のうちの少なくとも１つがスイッチである、請求項２８に記載のネットワーク。
【請求項３１】
前記システムが、前記少なくとも１つのアンテナを介してパルスで電力を伝送するように構成された、請求項２８に記載のネットワーク。
【請求項３２】
前記第１のＲＦ電力送信機から受け取った電力の少なくとも一部が、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素によって動作電力として使用される、請求項２８に記載のネットワーク。
【請求項３３】
前記第１のＲＦ電力送信機から伝送された電力がデータを含まない、請求項２８に記載のネットワーク。
【請求項３４】
前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素に直列に電気的に接続された第２の電力タッピング構成要素であって、前記第１のＲＦ電力送信機と前記第２の電力タッピング構成要素との間に、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素が配置され、前記第２の電力タッピング構成要素が、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素から第２の部分を受け取り、これを少なくとも第３の部分及び第４の部分に分割する、第２の電力タッピング構成要素と、
前記第３の部分を受け取るため及び電力を送信するために、前記第２の電力タッピング構成要素に電気的に接続された第２のアンテナと、
を含む、請求項２８に記載のネットワーク。
【請求項３５】
ＲＦ電力伝送のための方法であって、
第１のＲＦ電力送信機を使用して電力を生成するステップと、
前記第１のＲＦ電力送信機に直列に電気的に接続された少なくとも１つの電力タッピング構成要素を使用して、前記第１の電力送信機から受け取った電力を、少なくとも第１の部分及び第２の部分に分割するステップと、
前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素に電気的に接続された少なくとも１つのアンテナによって、前記第１の部分を受け取るステップと、
前記少なくとも１つのアンテナを使用して電力を伝送するステップと、
を含む方法。
【請求項３６】
デバイスに電気的に接続され、伝送された電力を受け取るように構成された受信アンテナで、前記少なくとも１つのアンテナから無線で伝送された電力を受け取るステップと、
前記受信アンテナによって受け取られた前記電力を、前記デバイスに電気的に接続された電力ハーベスタを使用して変換するステップと、
を含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素に直列に電気的に接続された第２の電力タッピング構成要素を追加するステップであって、前記第１のＲＦ電力送信機と前記第２の電力タッピング構成要素との間に、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素が配置され、前記第２の電力タッピング構成要素が、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素から前記第２の部分を受け取り、これを少なくとも第３の部分及び第４の部分に分割する、ステップと、
前記第２の電力タッピング構成要素に電気的に接続された第２のアンテナで、前記第３の部分を受け取るステップと、
前記第２のアンテナから電力を伝送するステップと、
を含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
直流を生成する無線電力ハーベスタを有する受信機への無線電力伝送のための装置であって、
第１の電力を有する第１の入力、
第２の電力を有する第２の入力、
前記第１の電力及び前記第２の電力それぞれよりも大きく、前記第１の電力と前記第２の電力の組合せである出力電力を有する出力を有する結合器と、
前記出力に電気的に接続されたアンテナであって、該アンテナを介して前記出力電力が前記受信機に送信される、アンテナと、
を備える装置。
【請求項３９】
直流を生成する無線電力ハーベスタを有する受信機への無線電力伝送のための装置であって、
主線路と前記主線路から距離ｄの２次線路とを有する、所望のレベルまで電力を増加又は減少するためのフィールド調整可能なカプラと、
前記距離ｄを変更する調整可能なメカニズムと、
アンテナであって、該アンテナを介して前記電力が前記受信機へと送信される、アンテナと、
を備える装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本発明は、直列無線周波数（ＲＦ）電力伝送ネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  プロセッサ機能が拡張され、電力の要件が減少するにつれて、配線又は電源コードとはまったく無関係に動作するデバイスが急増し続けている。これらの「非接続（ｕｎｔｅｔｈｅｒｅｄ）」デバイスには、携帯電話及びワイヤレス・キーボードから建物センサ及びアクティブ無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグまである。
【０００３】
[0003]  これらの非接続デバイスの技術者及び設計者は、主に、主要な設計パラメータとしてバッテリーを使用することで、引き続きポータブル電源の制約に対処しなければならない。プロセッサ及びポータブル・デバイスの性能は１８〜２４カ月ごとに倍増している（ムーアの法則による）が、容量に関するバッテリー技術は毎年６％しか向上していない。
【０００４】
[0004]  たとえ電力を意識した設計を使用し、さらに最新のバッテリー技術であっても、多くのデバイスは、物流及びビル・オートメーションなどの、多数の非接続デバイスを必要とする用途に関して、生涯コスト及び保守要件を満たすものではない。双方向通信を必要とする現在のデバイスは、デバイスの電源（通常は、バッテリー）を交換又は再充電するために、３カ月から１８カ月ごとにスケジューリングされた保守を必要とする。自動ユーティリティ・メータ・リーダなどの、いかなる信号も受信せずに単にその状態をブロードキャストするだけの単方向デバイスは、通常は１０年以内の交換が必要な、より長いバッテリー寿命を有する。どちらのデバイス・タイプの場合も、スケジューリングされた電源保守は費用がかかり、デバイスが監視及び／又は制御するように企図されているシステム全体を破壊する可能性がある。スケジューリングされていない保守の失敗は、さらに費用がかかり、破壊的である。マクロ・レベルでは、内部バッテリーに関連する比較的高いコストも、配置可能なデバイスの、実際的な、又は経済的に採算の合う数を減らしてしまう。
【０００５】
[0005]  非接続デバイスに関する電力問題の理想的な解決手段は、環境から十分なエネルギーを集めて利用することができるデバイス又はシステムである。利用されるエネルギーは、その後、非接続デバイスに直接電力を与えるか、又は電力供給を増大させることになる。しかしながら、環境内のエネルギーが少ないこと、及び専用のエネルギー供給を使用する機能を制限する現場の制約などにより、この理想的な解決手段の実施が必ずしも実用的であるとは限らない。
【０００６】
[0006]  これらの要素を考慮し、理想的な状況及びより制約的な環境のどちらにも解決策を提供するシステムが求められている。
【０００７】
[0007]  以前の発明は、例えば、どちらも「Ｐｏｗｅｒ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｎｅｔｗｏｒｋ」という名称であり、参照により本明細書に組み込むものとする、米国仮特許出願第６０／６８３，９９１号及び第６０／７６３，５８２号などのように、電力分配のための並列ネットワークに重点を置いていた。この技術を活用する多くの用途では、伝送線路、直列スイッチ、方向性カプラ（ＤＣ）、及びコネクタからの損失を容認できないため、これらの発明は直列ネットワークを探求しなかった。しかしなから、例えば、デスク・エリアなどの、同軸ケーブル・インフラストラクチャを備える小規模ネットワークか、あるいはＲＦ電力を分配するためにビル内で新規又は既存の低損失同軸ケーブル・インフラストラクチャを使用する小規模ネットワークなどの用途では、これらの損失が容認可能であるか、又は最小限の可能性がある。
【発明の概要】
【０００８】
[0008]  本発明の目的は、直列のＲＦ電力ネットワークを提供することであり、ここでＲＦ電力ネットワークは、デバイスを充電又は再充電するため、あるいはデバイスに直接電力を供給するために、デバイスにＲＦ電力を供給するシステムの一部として実施することが好適である。
【０００９】
[0009]  直列ネットワークには、ある用途では、並列ネットワークと比較していくつかの利点がある。一例として、直列ネットワークを使用することで、伝送線路の量を減らすことができる。並列ネットワークでは、伝送線路は、通常、ＲＦ電力送信機から各アンテナに接続される。直列ネットワークでは、各アンテナは、直列に接続された伝送線路からある量の電力を取り去る。直列ＲＦ電力伝送ネットワークの他の利点は、ネットワークが容易にスケーラブルなことである。一例として、追加の電力タッピング構成要素を直列に加えることによって、又はネットワークの端部に追加の電力タッピング構成要素を加えることによって、追加のアンテナをネットワークに加えることが可能であり、これにより、直列の長さが増加する。
【００１０】
[0010]  本発明によって分配されるＲＦ電力を受け取るために好適な、種々の負荷に対する高効率整流のための方法及び装置については、参照により本明細書に組み込むものとする、米国仮特許出願第６０／７２９，７９２号に詳細に記載されている。
【００１１】
[0011]  本発明は、ＲＦ電力伝送ネットワークに関する。ネットワークは、電力を生成するための第１のＲＦ電力送信機を備える。ネットワークは、第１の電力送信機から受け取った電力を少なくとも第１の部分及び第２の部分に分割するための、第１のＲＦ電力送信機に直列に電気的に接続された少なくとも１つの電力タッピング構成要素を備える。ネットワークは、第１の部分を受け取り、電力を送信するための、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素に電気的に接続された少なくとも１つのアンテナを備える。
【００１２】
[0012]  本発明は、電力伝送のためのシステムに関連する。システムは、電力を生成するための第１のＲＦ電力送信機を備える。システムは、第１のＲＦ電力送信機から受け取った電力を少なくとも第１の部分及び第２の部分に分割するための、第１のＲＦ電力送信機に直列に電気的に接続された少なくとも１つの電力タッピング構成要素を備える。システムは、第１の部分を受け取り、電力を送信するための、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素に電気的に接続された少なくとも１つのアンテナを備える。システムは、電力を与えられることになるデバイスを備える。システムは、前記デバイスに電気的に接続され、伝送された電力を受け取るように構成された受信アンテナを備える。
【００１３】
[0013]  本発明は、ＲＦ電力伝送のための方法に関する。この方法は、第１のＲＦ電力送信機を使用して電力を生成するステップを含む。第１のＲＦ電力送信機に直列に電気的に接続された少なくとも１つの電力タッピング構成要素を使用して、第１の電力送信機から受け取った電力を少なくとも第１の部分及び第２の部分に分割するステップを含む。前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素に電気的に接続された少なくとも１つのアンテナによって、第１の部分を受け取るステップを含む。前記少なくとも１つのアンテナを使用して、電力を伝送するステップを含む。
【００１４】
[0014]  本発明は、直流を生成する無線電力ハーベスタ（ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｐｏｗｅｒ  ｈａｒｖｅｓｔｅｒ）を有する受信機への無線電力伝送のための装置に関する。この装置は、第１の電力を有する第１の入力を有する結合器（combiner）を備える。前記装置は、第２の電力を有する第２の入力を備える。前記装置は、第１の電力及び第２の電力それぞれよりも大きく、第１の電力と第２の電力の組合せである出力電力を有する出力を備える。前記装置は、前記出力に電気的に接続されたアンテナを備えており、該アンテナを介して前記出力電力が前記受信機に送信される。
【００１５】
[0015]  本発明は、直流を生成する無線電力ハーベスタを有する受信機への無線電力伝送のための装置に関する。この装置は、主線路と主線路から距離ｄの２次線路とを有する、所望のレベルまで電力を増加又は減少するためのフィールド調整可能カプラを備える。前記装置は、距離ｄを変更する調整可能なメカニズムを備える。前記装置はアンテナを備えており、該アンテナを介して前記電力が前記受信機へと送信される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】[0016]  本発明による単純な直列ネットワークを示す図である。
【図２】[0017]  本発明による複数入力直列ネットワークを示す図である。
【図３】[0018]  本発明で使用することができるカプラを示す図である。
【図４】[0019]  本発明による３送信機ネットワークを示す図である。
【図５】[0020]  本発明で使用するための電力分配器を示す図である。
【図６】[0021]  本発明で使用することができる調整可能な方向性カプラを示す図である。
【図７】[0022]  本発明による複数パス・ネットワークを示す図である。
【図８】[0022]  本発明による複数パス・ネットワークを示す図である。
【図９】[0023]  本発明によるスイッチング・ネットワークを示す図である。
【図１０】[0024]  本発明による第２のスイッチング・ネットワークを示す図である。
【図１１】[0025]  本発明のデスクトップ設置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
[0026]  本発明の完全な理解は、全体を通じて類似の参照文字が類似の部材を識別する添付の図面に関連した以下の説明から得られる。
【００１８】
[0027]  以下の説明では、「上方」、「下方」、「右」、「左」、「垂直」、「水平」、「上部」、「下部」、及びそれらの派生語は、図面内で配向された本発明に関するものとする。しかしながら、本発明は、そうでないことが明示的に指定されていない限り、様々な代替の変形及びステップ・シーケンスを想定可能であることを理解されたい。また、添付の図面に示され、以下の明細書で説明される特定のデバイス及びプロセスは、本発明の単なる例示的実施形態であることも理解されたい。従って、本明細書に開示された実施形態に関する特定の寸法及び他の物理的特徴は、限定的であるとみなされるものではない。
【００１９】
[0028]  本発明は、図１に示されるようなＲＦ電力伝送ネットワーク１０に関する。ネットワーク１０は、電力を生成するための第１のＲＦ電力送信機１２ａを備える。ネットワーク１０は、第１の電力送信機１２ａから受け取った電力を少なくとも第１の部分及び第２の部分に分離するための、第１のＲＦ電力送信機１２ａに直列に電気的に接続された少なくとも１つの電力タッピング構成要素１４ａを備える。ネットワークは、第１の部分を受け取るため及び電力を伝送するための、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素１４ａに電気的に接続された少なくとも１つのアンテナ２０ａを備える。
【００２０】
[0029]   前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素１４ａは、図３に示されるような方向性カプラ３６とすることができる。ネットワーク１０は、図２に示されるような、少なくとも１つの電力タッピング構成要素１４ａに直列に電気的に接続された第２のＲＦ電力送信機１２ｂを含むことができる。ネットワーク１０は、第１のＲＦ電力送信機１２ａ、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素１４ａ、前記少なくとも１つのアンテナ２０ａ、及び第２のＲＦ電力送信機１２ｂのうちの１つ又は複数に電気的に接続された少なくとも１つのコントローラ７４ａを含むことができる。前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素１４ａは、双方向性カプラ（bi-directional coupler）３６とすることができる。別の方法としては、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素は、図４に示されるような電力分配器５２とすることができる。
【００２１】
[0030]  ネットワーク１０は、図２に示されるような、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素１４ａに直列に電気的に接続された少なくとも１つの追加のＲＦ電力送信機１２ｂを含むことができる。ネットワーク１０は、第１のＲＦ電力送信機１２ａ、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素１４ａ、前記少なくとも１つのアンテナ２０ａ、及び前記少なくとも１つの追加のＲＦ電力送信機１２ｂのうちの１つ又は複数に電気的に接続された少なくとも１つのコントローラ７４ａを含むことができる。ネットワーク１０は、終端負荷１６を含むことができる。ネットワーク１０は、少なくとも１つの伝送線路１８を含むことができる。一実施形態では、第１のＲＦ電力送信機１２ａから伝送される電力はデータを含まない。
【００２２】
[0031]  ネットワーク１０は、第１のＲＦ電力送信機１２ａ、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素１４ａ、及び前記少なくとも１つのアンテナ２０ａのうちの１つ又は複数に電気的に接続された少なくとも１つのコントローラ７４ａを含むことができる。少なくとも１つのコントローラのうちの少なくとも１つのコントローラ７４ａは、少なくとも１つのコントローラのうちの少なくとも他のコントローラ７４ｂに電気的に接続することができる。ネットワーク１０は、前記少なくとも１つのアンテナ２０ａを介してパルスで（in pulses）電力を伝送するように構成することができる。
【００２３】
[0032]   前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素１４のうちの少なくとも１つは、図９に示されるように、スイッチ８２ａとすることができる。スイッチ８２ａは、制御線路を介して制御可能である。スイッチ８２ａは、電力を感知することによって制御することができる。感知される電力は電力のパルスとすることができる。電力のパルスは持続時間が変動する可能性がある。電力のパルスはタイミングが変動する可能性がある。スイッチ８２ａは、通信信号を介して制御することができる。通信信号は、同軸ケーブルを介して送信することができる。
【００２４】
[0033]  アンテナ２０ａは、図１に示されるような伝送線路１８とすることができる。第１のＲＦ電力送信機１２ａから受け取られる電力の少なくとも一部は、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素１４ａによって、動作電力として使用されることが可能である。ネットワーク１０は、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素１４ａに直列に電気的に接続された第２の電力タッピング構成要素１４ｂを含むことができ、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素１４ａは、第１のＲＦ電力送信機１２ａと第２の電力タッピング構成要素１４ｂとの間に、配置される。第２の電力タッピング構成要素１４ｂは、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素１４ａから第２の部分を受け取り、これを少なくとも第３の部分及び第４の部分に分割する。
【００２５】
[0034]  第１のＲＦ送信機１２ａは、第１のＲＦ電力送信機１２ａを前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素１４ａに電気的に接続する第１のコネクタのみを含むことが可能である。前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素１４ａは、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素を第２の電力タッピング構成要素１４ｂに電気的に接続する第２のコネクタを含む。
【００２６】
[0035]  本発明は、図１１に示されるような、電力伝送のためのシステム１００に関する。前記システムは、電力を生成するための第１のＲＦ電力送信機１２ａを備える。前記システムは、第１の電力送信機１２ａから受け取った電力を少なくとも第１の部分及び第２の部分に分割するための、第１のＲＦ電力送信機１２ａに直列に電気的に接続された少なくとも１つの電力タッピング構成要素１４ａを備える。前記システムは、第１の部分を受け取り、電力を送信するための、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素１４ａに電気的に接続された少なくとも１つのアンテナ２０ａを備える。前記システムは、電力を与えられることになるデバイス９４を備える。前記システムは、デバイス９４に電気的に接続され、伝送された電力を受け取るように構成された受信アンテナ９２を備える。
【００２７】
[0036]  ネットワーク１０は、図１に示されるように、前記ＲＦ電力送信機、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素１４ａ、及び前記少なくとも１つのアンテナ２０ａのうちの１つ又は複数に電気的に接続された少なくとも１つのコントローラ７４ａを含むことができる。前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素のうちの少なくとも１つは、図９に示されるように、スイッチ８２ａとすることができる。システム１００は、前記少なくとも１つのアンテナ２０ａを介してパルスで電力を伝送するように構成することができる。第１のＲＦ電力送信機１２ａから受け取った電力の少なくとも一部は、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素１４ａによって、動作電力として使用されることが可能である。一実施形態では、第１のＲＦ電力送信機１２ａから伝送される電力はデータを含まない。
【００２８】
[0037]  図１１に示されるように、ネットワーク１０は、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素１４ａに直列に電気的に接続された第２の電力タッピング構成要素１４ｂを含むことができ、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素１４ａは、第１のＲＦ電力送信機１２ａと第２の電力タッピング構成要素１４ｂとの間に、配置される。第２の電力タッピング構成要素１４ｂは、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素１４ａから第２の部分を受け取り、これを、少なくとも第３の部分及び第４の部分に分割する。第２のアンテナ２０ｂは、第３の部分を受け取るため及び電力を伝送するために、第２の電力タッピング構成要素１４ｂに電気的に接続される。
【００２９】
[0038]  図３に示されるように、直流を生成する無線電力ハーベスタを有する受信機への無線電力伝送のための装置を含む。前記装置は、第１の電力を有する第１の入力４０ａを有する結合器３８を備える。前記装置は、第２の電力を有する第２の入力４０ｂを備える。前記装置は、第１の電力及び第２の電力それぞれよりも大きく、第１の電力と第２の電力の組合せである出力電力を有する出力を備える。前記装置は、前記出力に電気的に接続されたアンテナ２０ａを備えており、該アンテナ２０ａを介して前記出力電力が前記受信機に送信される。
【００３０】
[0039]  図６に示されるように、直流を生成する無線電力ハーベスタを有する受信機への無線電力伝送のための装置を含む。前記装置は、主線路６２と主線路６２から距離ｄの２次線路６４とを有する、所望のレベルまで電力を増加又は減少するためのフィールド調整可能カプラ６０を備える。前記装置は、距離ｄを変更する調整可能なメカニズムを備える。前記装置はアンテナ２０ａを備えており、該アンテナ２０ａを介して前記電力が前記受信機へと送信される。
【００３１】
[0040]  本発明は、ＲＦ電力伝送のための方法に関する。この方法は、図１１に示されるように、第１のＲＦ電力送信機１２ａを使用して電力を生成するステップを含む。第１のＲＦ電力送信機１２ａに直列に電気的に接続された少なくとも１つの電力タッピング構成要素１４ａを使用して、第１の電力送信機１２ａから受け取った電力を少なくとも第１の部分及び第２の部分に分割するステップを含む。前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素１４ａに電気的に接続された少なくとも１つのアンテナ２０ａによって、第１の部分を受け取るステップを含む。前記少なくとも１つのアンテナ２０ａを使用して、電力を伝送するステップを含む。
【００３２】
[0041]   前記方法は、デバイス９４に電気的に接続され、伝送された電力を受け取るように構成された受信アンテナ９２で、前記少なくとも１つのアンテナ２０ａから無線伝送された電力を受け取るステップと、デバイス９４に電気的に接続されたデバイス９４内に配置された電力ハーベスタを使用して、受信アンテナ９２によって受け取られた電力を変換するステップとを含むことができる。前記方法は、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素に直列に電気的に接続された第２の電力タッピング構成要素１４ｂを追加するステップを含むことができ、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素１４ａは、第１のＲＦ電力送信機１２ａと第２の電力タッピング構成要素１４ｂとの間に、配置される。第２の電力タッピング構成要素１４ｂは、前記少なくとも１つの電力タッピング構成要素１４ａから第２の部分を受け取り、これを少なくとも第３の部分及び第４の部分に分割する。第２の電力タッピング構成要素１４ｂに電気的に接続された第２のアンテナ２０ｂで、第３の部分を受け取るステップを含むことができる。第２のアンテナ２０ｂから電力を伝送するステップを含むことができる。
【００３３】
単一入力直列ネットワーク
[0042]  図１を全体として参照すると、単一入力（「単純」）直列電力分配／伝送ネットワーク１０は、本発明に従って、単一ＲＦ電力送信機１２ａ及び少なくとも１つの電力タッピング構成要素（ＰＴＣ）１４ａを含む。単一入力直列ネットワーク１０は、負荷１６で終端する。ＰＴＣ１４ａ〜ｃは直列に接続される。
【００３４】
[0043]  電力は、ＲＦ電力送信機１２ａからＤ方向に移動する。それ故、単一入力直列ネットワーク１０内には単一の電力方向が存在する。図１に示されるように、電力は左から右へと移動する。
【００３５】
[0044]  ネットワーク１０内の接続１８（一般に、本明細書では伝送線路と呼ばれる）は、同軸ケーブル、伝送線路、導波路、又は他の好適な手段を介して作成される。負荷１６は、アンテナ、終端装置、カプラ、方向性カプラ、双方向性カプラ、スプリッター、結合器、電力分配器、サーキュレータ、減衰器、又は負荷として働く任意の他の構成要素を含むことができるが、これらに限定されない。伝送線路１８又は最終ＰＴＣ１４ｃは、負荷１６を使用して、反射をなくすために終端されるものとする。サーキュレータ、並びにスプリッター及び結合器は、また、反射電力を直列接続内に再供給することも可能であることに留意されたい。
【００３６】
[0045]  ＰＴＣ１４ａは、伝送線路１８（又は他の接続）から電力を取り去り、取り去った電力を、負荷１６、アンテナ２０ａ、又は他の伝送線路１８などの他の構成要素に供給する。好ましくはＰＴＣ１４ａは、残りの電力があれば、負荷１６、アンテナ２０ａ、他のＰＴＣ１４ｂ、又は他の伝送線路１８などの、直列の次の構成要素にパスする。
【００３７】
[0046]  好ましくは、ＰＴＣ１４ａは、電力が入力されるもの、出力されるもの（受け入れた分）、及び／又は出力されるもの（パスした分）の３つ又はそれ以上の入出力（コネクタ）を有する。例えば、ＰＴＣ１４ａは、入力端、受け入れた電力用の第１の出力端、及びパスされた電力用の第２の出力端を有する。ＰＴＣ１４ａは、入力端で電力を受け取る。ＰＴＣ１４ａは、その電力を第１の部分及び第２の部分に分割する。第１の部分は「受け入れ」られ、第１の出力端に送られて、例えば、アンテナ２０ａ（以下で説明）に送られる。第２の部分は「パス」され、直列の次の構成要素、例えば、他のＰＴＣ１４ｂに送られる。
【００３８】
[0047]  ＰＴＣ１４ａは、図１に示されるように、方向性カプラとすることができる。方向性カプラは、スプリッター又は結合器を使用して実施可能である。
【００３９】
[0048]  各ＰＴＣ１４ａ〜ｃの１つの出力は、好ましくは、アンテナ２０ａ〜ｃにそれぞれ接続される。各アンテナ２０ａ〜ｃは、カバレッジ・エリア（又はボリューム）内に電力を放射する。カバレッジ・エリアは、最小電界及び／又は磁界強さによって定義される。一例として、カバレッジ・エリアは、放射される電界強さが１メートルあたり２ボルト（２Ｖ／ｍ）より大きいエリア（又はスペース）として定義することができる。所与のアンテナ２０ａからのカバレッジ・エリアは、他のアンテナ２０ｂ、２０ｃからの他のカバレッジ・エリアと重複する場合と、重複しない場合がある。各ＰＴＣ１４ａ〜ｃの他の出力は、負荷１６及び他の伝送線路１８に接続可能である。
【００４０】
[0049]  ＰＴＣ１４ａ〜ｃが方向性カプラとして実施される場合、方向性カプラは、伝送線路１８からある割合（ｄＢ）をタッピングする（又は取り去る）ように設計することができる。例えば、−２０ｄＢカプラ及び１０００ワット（Ｗ）入力は、結果として終端負荷１６に１０Ｗを出力することになる。ネットワーク１０内の方向性カプラは、すべて同じカップリング（例えば、−２０ｄＢ）を有するか、あるいは場合によって標準カップリング（例えば、−３、−６、−１０ｄＢ）又は非標準カップリング（例えば、−３．４、−８、−９．８ｄＢ）を使用するように設計することができる。
【００４１】
[0050]  サーキュレータ２２ａ又はアイソレータは、ＲＦ電力送信機１２ａに損傷を与えることになる反射電力から保護するために、ＲＦ電力送信機１２と第１のＰＴＣ１４ａとの間で直列に接続することができる。
【００４２】
[0051]  図１は、ＲＦ電力送信機１２ａ、サーキュレータ２２ａ、それぞれアンテナ２０ａ〜ｃに接続された３つのＰＴＣ１４ａ〜ｃ（方向性カプラとして実装される）、及び終端負荷１６を備えた単一入力直列ネットワーク１０を示す。
【００４３】
[0052]  使用中、ＲＦ電力送信機１２ａは、ネットワーク１０内で伝送線路１８に沿って各ＰＴＣ１４ａ〜ｃへと電力を供給する。各ＰＴＣ１４ａ〜ｃは、線路から電力をタッピングし、その電力をそれぞれの接続されたアンテナ２０ａ〜ｃ、負荷１６へと送る。アンテナ２０ａ〜ｃ、負荷１６は、その電力を各アンテナ２０ａ〜ｃ、負荷１６に対応するカバレッジ・エリアへ放射する。カバレッジ・エリア内にある場合、電力が与えられることになるデバイスは放射された電力を受け取る。受け取った電力は、デバイスを充電又は再充電するため、あるいはデバイスに直接電力を与えるために使用される。
【００４４】
２入力直列ネットワーク
[0053]  図２を全体として参照すると、本発明による２入力直列電力分配／伝送ネットワーク１０は、ネットワーク３０の第１の端部３２に第１のＲＦ電力送信機１２ａ、及びネットワーク１０の第２の端部３４に第２のＲＦ電力送信機１２ｂを含む。１つ又は複数のＰＴＣ１４は、第１のＲＦ電力送信機１２ａと第２のＲＦ電力送信機１２ｂとの間に直列に配置される。
【００４５】
[0054]  好ましくは、各ＰＴＣ１４が、また、それぞれのアンテナ２０ａ〜ｃに接続される。各アンテナ２０ａ〜ｃは、カバレッジ・エリア内に電力を放射する。所与のアンテナ２０ａからのカバレッジ・エリアは、他のアンテナ２０ｂ、２０ｃからの他のカバレッジ・エリアと重複する場合、又は重複しない場合がある。
【００４６】
[0055]  ＰＴＣ１４ａ〜ｃは、双方向の波を結合する双方向性カプラとすることができる。これにより、第１のＲＦ電力送信機１２ａから生じる第１の電力方向Ａと、第２のＲＦ電力送信機１２ｂから生じる第２の電力方向Ｂとの２重電力方向が可能になる。
【００４７】
[0056]  第１のサーキュレータ２２ａは、第１のＲＦ電力送信機１２ａに損傷を与えることになる反射電力から保護するために、第１のＲＦ電力送信機１２ａと、直列の線路の隣のＰＴＣ１４ａとの間で、第１のＲＦ電力送信機１２ａの隣に接続することができる。同様に、第２のサーキュレータ２２ｂは、第２のＲＦ電力送信機１２ｂと、直列の線路の隣の対応ＰＴＣ１４ｂとの間に、配置することができる。
【００４８】
[0057]  第１のＲＦ電力送信機１２ａ及び第２のＲＦ電力送信機１２ｂは、同じ周波数とすることができる。しかしながら、構成要素の許容差により、実際にはわずかに異なる周波数となり、ある有限値を平均として、同相及び位相外れで（in and out of phase）ゆるやかに移動することになる。この問題については、どちらも「Ｐｏｗｅｒ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｎｅｔｗｏｒｋ」という名称であり、参照により本明細書に組み込むものとする、米国特許出願第１１／６９９，１４８号及び米国仮特許出願第６０／７６３，５８２号に詳細に記載されている。第１のＲＦ電力送信機１２ａ及び第２のＲＦ電力送信機１２ｂは、また、異なる周波数であるか又は別のチャネル上にあるように設計することも可能である。
【００４９】
[0058]  ２つ（又は以下で説明するように、複数）のＲＦ電力送信機１２ａ、１２ｂを備えたネットワーク１０の利点は、ネットワーク１０が、（単一入力直列ネットワーク１０を使用する場合のように）損失を一方の端部に集中させるのではなく、損失を伝送線路１８に沿って分散させることである。他の利点は、各ＲＦ電力送信機１２ａ、１２ｂが必要とする電力が少ないことである。例えば、単一の送信機１２ａが１０００Ｗを入力可能であるか、又は２つの送信機１２ａ、１２ｂがそれぞれ５００Ｗを入力可能である。２つの５００Ｗの入力は、電力及び構成要素コストなどに関して、より安価なネットワーク１０となる。ＲＦ電力送信機１２ａ、１２ｂは、有利であることがわかれば、異なる電力レベルを有することができる。
【００５０】
[0059]  図２は、第１のＲＦ電力送信機１２ａ、第１のサーキュレータ２２ａ、それぞれがアンテナ２０ａに接続された３つのＰＴＣ１４ａ〜ｃ（双方向性カプラとして実装）、第２のサーキュレータ２２ｂ、及び第２のＲＦ電力送信機１２ｂを有する２入力直列ネットワーク１０を示す。
【００５１】
[0060]  使用中、ＲＦ電力送信機１２ａ及び１２ｂは、ネットワーク１０内で伝送線路１８に沿って各ＰＴＣ１４ａ〜ｃへと電力を供給する。各ＰＴＣ１４ａ〜ｃは、線路から電力をタッピングし、その電力をそれぞれの接続されたアンテナ２０ａ〜ｃへと送る。アンテナ２０ａ〜ｃは、その電力を各アンテナ２０ａ〜ｃに対応するカバレッジ・エリアへ放射する。カバレッジ・エリア内にある場合、電力が与えられることになるデバイスは放射された電力を受け取る。受け取った電力は、デバイスを充電又は再充電するため、あるいはデバイスに直接電力を与えるために使用される。
【００５２】
[0061]  図３を参照すると、所与の双方向性カプラ３６は、各電力方向Ａ、Ｂからの電力を結合するために、結合器３８を必要とする可能性がある。第１の初期電力を有する第１の入力４０ａは、第１の電力方向Ａから双方向性カプラ３６に入る。第２の初期電力を有する第２の入力４０ｂは、第２の電力方向Ｂから双方向性カプラ３６に入る。第１の入力のタップ（例えば、−２０ｄＢ）及び第２の入力のタップ（例えば、−２０ｄＢ）は結合器３８内で結合され、結合された電力４２をアンテナ２２ａ又は他の伝送線路１８（あるいは、その２つの組合せ）へと出力する。
【００５３】
[0062]  双方向性カプラ３６を離れた第１の入力は、他の双方向性カプラ３６への入力となる可能性があり、タッピングされた電力量だけ、及びカプラ３６それ自体の損失量（挿入損失）だけ減じられている。同じことが、双方向性カプラ３６を離れた第２の入力にもあてはまる。言い換えれば、第１の入力４０ａが双方向性カプラ３６を離れた場合、この時点の電力量は、初期の電力からタッピングされた量を引き去り、カプラ３６内で失われた電力（挿入損失）を引き去った量に等しい。
【００５４】
[0063]  別の方法としては、双方向性カプラ３６は、電力の方向を感知しないように、従って結合器３８が不要なように設計される可能性がある。従って、ＰＴＣ１４ａ（この場合は、双方向性カプラ）は、単にカプラと名づけてもよい。
【００５５】
複数入力直列ネットワーク
[0064]  図４を全体として参照すると、本発明による複数入力直列電力分配／伝送ネットワーク１０は、第１のＲＦ電力送信機１２ａと、第２のＲＦ電力送信機１２ｂとを含み、また、例えば星形又はクラスタのパターンで電力分配器５２を介して接続された第３のＲＦ電力送信機１２ｃを少なくとも含む。１つ又は複数のＰＴＣ１４ａ〜ｃは、第１、第２、及び／又は第３のＲＦ電力送信機１２ａ〜ｃと、電力分配器５２との間に直列に配置することができる。
【００５６】
[0065]  好ましくは、各ＰＴＣ１４ａ〜ｃは、それぞれアンテナ２０ａ〜ｃにも接続される。各アンテナ２０ａ〜ｃは、カバレッジ・エリア内に電力を放射する。所与のアンテナ２０ａからのカバレッジ・エリアは、他のアンテナ２０ｂ、２０ｃからの他のカバレッジ・エリアと重複する場合、又は重複しない場合がある。
【００５７】
[0066]  ＰＴＣ１４ａ〜ｃは、２方向の波を結合する双方向性カプラとすることができる。電力分配器５２は、複数方向の波を結合する（又は電力をルーティングする）。これにより、第１のＲＦ電力送信機１２ａから生じる第１の電力方向Ａと、第２のＲＦ電力送信機１２ｂから生じる第２の電力方向Ｂと、第３のＲＦ電力送信機１２ｃから生じる第３の電力方向Ｃとの複数電力方向が可能になる。電力分散器５２は、結合器又はスプリッターとすることができる。２入力直列ネットワーク１０（図２に図示）と比較すると、複数入力直列ネットワーク１０では、ネットワーク１０は、第１のＲＦ電力送信機１２ａからの第１の入力４０ａ及び第２のＲＦ電力送信機１２ｂからの第２の入力４０ｂを含むだけでなく、第３のＲＦ電力送信機１２ｃからの第３の入力４０ｃも少なくとも含む。
【００５８】
[0067]  図５を参照すると、電力分配器５２上のポートの数は、１からＮ個までのスプリッターを使用することによって増やすことが可能であり、電力分配器５２上にＮ＋１個のポートが与えられる。１つのスプリッター５４ａ上のそれぞれの出力が他のスプリッター５４ｂの出力のうちの１つに接続される。例えば、図５に示されるように、３ポート電力分配器５２は、３つの１対２スプリッター５４ａ〜ｃを含む。方向Ａからの電力は第１のポート５６ａから入り、スプリッター５４ａによって分割され、スプリッター５４ｂ及び５４ｃに向けて送られる。方向Ｂからの電力は第２のポート５６ｂから入り、スプリッター５４ｂによって分割され、スプリッター５４ａ及び５４ｃに向けて送られる。方向Ｃからの電力は、第３のポート５６ｃから入り、スプリッター５４ｃによって分割され、スプリッター５４ａ及び５４ｂに向けて送られる。
【００５９】
[0068]  図４に示された複数入力直列ネットワーク１０は、種々の構成で接続された追加のＲＦ電力送信機及び／又は追加の電力分配器を含むことができる。言い換えれば、ネットワーク１０は、２以上の電力分配器５２が複数のＲＦ電力送信機１２ａ〜ｃを接続するように拡張可能である。それ故、ネットワーク１０は、複数の星形又はクラスタのパターンを含むことができる。
【００６０】
[0069]  図４は、第１のＲＦ電力送信機１２ａ、第２のＲＦ電力送信機１２ｂ、第３のＲＦ電力送信機１２ｃ、及び電力分配器５２を有する複数入力直列ネットワーク１０を示す。第１のＰＴＣ１４ａ（双方向性カプラとして実装）は、第１のＲＦ電力送信機１２ａと電力分配器５２との間に接続される。第２のＰＴＣ１４ｂは、第２のＲＦ電力送信機１２ｂと電力分配器５２との間に接続される。第３のＰＴＣ１４ｃは、第３のＲＦ電力送信機１２ｃと電力分配器５２との間に接続される。各ＰＴＣ１４ａ〜ｃは、また、アンテナ２０ａにも接続される。
【００６１】
[0070]  使用中、ＲＦ電力送信機１２ａ〜ｃは、ネットワーク１０内で伝送線路１８に沿って各ＰＴＣ１４に電力を供給する。各ＰＴＣ１４ａ〜ｃは、線路からの電力をタッピングし、この電力をそれぞれ接続されたアンテナ２０ａｃに送る。アンテナ２０ａ〜ｃは、各アンテナａ〜ｃに対応するカバレッジ・エリアに電力を放射する。カバレッジ・エリア内にある場合、電力が与えられることになるデバイスは、放射された電力を受け取る。受け取られた電力は、デバイスを充電又は再充電するため、あるいはデバイスに直接電力を与えるために使用される。
【００６２】
調整可能なＰＴＣ
[0071]  一般に、ＰＴＣ１４ａを出る電力量は、ＰＴＣ１４ａに入った電力量からＰＴＣ１４ａによってタッピングされた電力量だけ減じられた量に等しい。それ故、ＲＦ電力送信機１２ａからの初期の電力量は、ＰＴＣ１４ａ〜ｃを通る毎に減じられる。
【００６３】
[0072]  例えば、ネットワークは、−２０ｄＢカプラとして実装された２つのＰＴＣを含む。第１のカプラへの入力が１００Ｗの場合、タッピングされる量は１Ｗとなり（すなわち、１００Ｗ／１００＝１Ｗ）、出て行く電力量は９９Ｗとなる（すなわち、１００Ｗ−１Ｗ＝９９Ｗ）。この９９Ｗが第２の−２０ｄＢカプラに到達すると、タッピングされる量は０．９９Ｗ（９９Ｗ／１００＝０．９９Ｗ）となり、第２のカプラを出て行く量は９８．０１Ｗとなる。
【００６４】
[0073]  図６を全体として参照すると、すべての出力を等しく、又は所望のレベルにするために、本発明と共にフィールド調整可能なＰＴＣ６０を利用することができる。フィールド調整可能なＰＴＣ６０は、カップリング係数を変化させることによって、電力を所望のレベルまで増加又は減少させることができる。
【００６５】
[0074]  例えば、ＰＴＣ６０は双方向性カプラである。双方向性カプラを調整可能にするために、距離又は電気特性を変更するためのねじ又は電気式コントローラなどの調整メカニズムが導入されるが、これらに限定されない。カップリング係数は、双方向性カプラの主線路６２と２次線路６４との間の距離ｄ、又はカプラの電気特性に依存する。カプラの長さの変更も特性を変化させることになることに留意されたい。
【００６６】
[0075]  ネットワーク１０内にフィールド調整可能なＰＴＣ６０を含めることによって、ネットワーク１０全体を通じて各アンテナに結合される電力をほぼ一定のレベルで維持することができる。
【００６７】
[0076]  図７及び図８を参照すると、ネットワーク内に複数のパスが存在可能である。例えば、図７を参照すると、ネットワーク１０は、第１のＰＴＣ１４ａ（方向性カプラとして実装）及び電力スプリッター５４（１対２）と共に直列に接続されたＲＦ電力送信機１２ａを含む。電力スプリッター５４の第１の出力は第２のＰＴＣ１４ｂに接続され、第１の終端アンテナ（負荷）１６ｂで終端する。電力スプリッター５４の第２の出力は、第４のＰＴＣ１４ｄと直列の第３のＰＴＣ１４ｃに接続され、第２の終端アンテナ（負荷）１６ｄで終端する。第１、第２、第３、及び第４のＰＴＣ１４ａ〜ｄは、アンテナ（それぞれ、第１のアンテナ２０ａ、第２のアンテナ２０ｂ、第３のアンテナ２０ｃ、及び第４のアンテナ２０ｄ）にそれぞれ接続され、種々のカバレッジ・エリア内に電力を放射するために、それぞれのアンテナ２０ａ〜ｄに電力を結合する。カバレッジ・エリア内にある場合、電力が与えられることになるデバイスは放射された電力を受け取る。受け取った電力は、デバイスを充電又は再充電するため、あるいはデバイスに直接電力を与えるために使用される。
【００６８】
[0077]  他の例の場合、図８を参照すると、ネットワーク１０は、第１のＰＴＣ１４ａ（方向性カプラとして実装）に接続されたサーキュレータ２２と直列に接続されたＲＦ電力送信機１２ａを含む。第１のＰＴＣ１４ａは、第２のＰＴＣ１４ｂ及び第３のＰＴＣ１４ｃに直列に接続され、第１の終端アンテナ（負荷）１６ｃで終端する。第１のＰＴＣ１４ａは、また、第４のＰＴＣ１４ｄ、及び第５のＰＴＣ１４ｅとも直列に接続され、第２の終端アンテナ（負荷）１６ｅで終端する。第４のＰＴＣ１４ｄは、また、第６のＰＴＣ１４ｆにも接続され、第３の終端負荷１６ｆで終端する。第２、第３、第５、及び第６のＰＴＣ１４ｂ、１４ｃ、１４ｅ、及び１４ｆは、種々のカバレッジ・エリア内に電力を放射するために、アンテナ（それぞれ、第２のアンテナ２０ｂ、第３のアンテナ２０ｃ、第５のアンテナ２０ｅ、第６のアンテナ２０ｆ）にそれぞれ接続される。所与のＰＴＣは、電力を放射するための関連するアンテナを持たない場合があることに留意されたい。カバレッジ・エリア内にある場合、電力が与えられることになるデバイスは放射された電力を受け取る。受け取った電力は、デバイスを充電又は再充電するため、あるいはデバイスに直接電力を与えるために使用される。
【００６９】
他の実施形態
[0078]  図９を全体として参照すると、任意の実施形態に従った本発明は、スイッチング・ネットワーク１０（少なくとも１つのスイッチ８２を含むネットワーク）として実施可能である。スイッチング・ネットワーク１０では、ＰＴＣ１４ａ、又はＰＴＣのうちの少なくとも１つが、スイッチ８２ａであるか、又はスイッチ８２ａを含む。構成要素は直列に接続される。
【００７０】
[0079]  スイッチ８２ａは、それぞれリレー又はＰＩＮダイオードなどの電気機械式又はソリッドステートとすることができるが、これらに限定されない。スイッチ８２ａは、ＳＰＳＴ、ＤＰＤＴ、ＳＰ３Ｔなどのネットワーク１０に好適な任意の構成を有することができるが、これらに限定されない。
【００７１】
[0080]  好ましくは、スイッチ８２ａは、また、アンテナ２０ａにも接続される。アンテナ２０ａは、カバレッジ・エリア内に電力を放射する。所与のアンテナ２０ａからのカバレッジ・エリアは、他のアンテナ２０ｂ、２０ｃからの他のカバレッジ・エリアと重複する場合、又は重複しない場合がある。
【００７２】
[0081]  好ましくは、スイッチ８２ａは、また、電力を受け入れるか又はパスするかのいずれかである。電力が受け入れられる場合、電力は、アンテナ２０ａなどのネットワーク１０の特定の構成要素に供給される。電力がパスされる場合、電力は直列に接続された次の構成要素に供給される。直接アンテナ接続のないＰＴＣ１４の場合、スイッチ８２ａは、１つ又は複数の構成要素に順次又は同時に電力をパスすることができることに留意されたい。
【００７３】
[0082]  各スイッチ８２ａ、８２ｂが、電力を受け入れるか又はパスするかのいずれかであるため、ネットワーク１０は電力をパルシングするように（to pulse power）設計可能である。言い換えれば、スイッチ８２ａ、８２ｂに接続された任意のアンテナ２０ａ、２０ｂは、所望に応じてオン及びオフにすることができる。例えば、一度にネットワークの１つのアンテナ２０ａをオンにすることができる。パルシング・ネットワークについては、どちらも「Ｐｕｌｓｉｎｇ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｎｅｔｗｏｒｋ」という名称であり、参照により本明細書に組み込むものとする、米国仮特許出願第１１／３５６，８９２号及び第６０／７５８，０１８号に記載されている。
【００７４】
[0083]  スイッチ８２ａは、任意の好適な手段によって制御可能である。スイッチ８２ａは、制御線路１８を使用してＲＦ電力送信機１２ａによって制御可能である。制御線路は、スイッチ８２ａに対して、通信情報の送信及び／又は電力供給が可能である。スイッチ８２ａは、タイマ又はクロックを有することができる（例えば、「スマート・スイッチ」）。通信信号は、切り替えのタイミングをスイッチ８２ａに伝えるために、同じ周波数又は別の周波数で、同軸ケーブル１８を介して送信可能である。ＤＣ電力は、ＰＴＣ１４ａ、この場合はスイッチ８２ａ又はネットワーク内の任意の他の構成要素に電力を与えるために、伝送線路を介して送信可能である。さらに、ＰＴＣ又は電力分配構成要素は、ＲＦ電力の一部を消費することによって、好ましくはＲＦ電力をＤＣ電力に整流することによって、伝送線路から電力を導出することができる。
【００７５】
[0084]  スイッチ８２ａは、切り替えのタイミングを決定するために、ＲＦ電力送信機１２ａから供給された電力のパルスを感知することができる。パルスは、スイッチ８２ａに切り替えの合図をするノード識別（node identifications that signal the switch 82a to switch）を作成するように設計することができる。パルスは、異なる周波数（タイミング）を有すること、又は変動する持続時間（長パルス及び短パルス）からなることが可能である。
【００７６】
[0085]  スイッチ８２ａは電力を感知することができる。ある入力で電力が検出された場合、スイッチ８２ａは、電力のパルスを発生させ、その後、再度パルシングするまでの期間、電力をパスすることができる。
【００７７】
[0086]  好ましくは、切り替え情報をスイッチ８２ａ又はスイッチ・コントローラ７４ａに供給するために、伝送線路１８からの電力の一部をタッピングすること、及びＲＦ電力をＤＣ電力に整流することによって、スイッチ８２ａは、供給されたパルス、ノード識別を形成するパルス、又は電力を感知することができる（後述）。整流されたＤＣ電力は、スイッチ８２ａ又はスイッチング・コントローラ７４ａに、ＲＦ電力送信機１２ａがパルスを供給していること、ノード識別を送信していること、又は電力を送信していることを通知する。
【００７８】
[0087]  さらに、スイッチ８２ａは、ＤＣ電力が伝送線路１８上でＲＦ電力と共に利用可能であるか否かを感知することができる。ＤＣ電力は、スイッチ８２ａ又はスイッチ・コントローラ７４に直接電力を与えるために使用すること、あるいはスイッチ・コントローラ７４への入力として使用することができる。ＤＣ電力が、スイッチ８２ａに直接電力を与えるために使用される場合、ＲＦ電力送信機１２ａ内のコントローラは、パルス的にＤＣ電力を伝送線路１８に配置すること及び取り去ることによって、スイッチ８２ａ、８２ｂを制御することができる。
【００７９】
[0088]  アクティブでない（すなわち、アンテナ又はネットワークの他の構成要素に接続された）スイッチ８２ａのいかなる出力も、アクティブなアンテナからの放射に大幅に影響を与えないことを確実にするために、開回路とすることが可能であるか、あるいは負荷１６に接続することが可能であることに留意されたい。
【００８０】
[0089]  図９に示されるように、例えば、単一入力直列スイッチング・ネットワーク１０は、ＲＦ電力送信機１２ａと、第１のスイッチ８２ａと、第２のスイッチ８２ｂと、終端アンテナ１６とを含む。第１のスイッチ８２ａは、第１のアンテナ２０ａに接続される。第２のスイッチ８２ｂは、第２のアンテナ２０ｂに接続される。
【００８１】
[0090]  第１のスイッチ８２ａは、ＲＦ電力送信機１２ａから電力を受け入れ、この電力を第１のアンテナ２０ａに送ることができる。又は、第１のスイッチ８２ａは、この電力を第２のスイッチ８２ｂにパスすることもできる。第２のスイッチ８２ｂは電力を受け入れ、この電力を第２のアンテナ２０ｂに送ることができる。又は、第２のスイッチ８２ｂは、この電力を終端アンテナ１６にパスすることもできる。この構成では、任意の所与の時点で、第１のアンテナ２０ａ、第２のアンテナ２０ｂ、又は終端アンテナ１６はＲＦエネルギーを放射している。ネットワーク１０は、第１のアンテナ２０ａ、第２のアンテナ２０ａ、及び終端アンテナ１６のそれぞれからの電力をパルシングするように設計することができる。ネットワーク１０は、所与の期間、どのアンテナも電力を送らないように設計することができる。これは、ＲＦ電力送信機１２ａの電力を下げるか又はオフにすることによって、あるいは電力を負荷に終端させることによって実施可能である。
【００８２】
[0091]  ネットワーク１０は、任意の所与の時点で１つ又は複数のアンテナからＲＦエネルギーを放射するように構成することができる。図１０に示されるように、例えば、単一入力直列スイッチング・ネットワーク１０は、ＲＦ電力送信機１２ａと、第１のＰＴＣ１４ａと、第２のＰＴＣ１４ｂと、第３のＰＴＣ１４ｃとを含む。第１のスイッチ８２ａは、第１のＰＴＣ１４ａ及び第１のアンテナ２０ａに接続される。第２のスイッチ８２ｂは、第２のＰＴＣ１４ｂ及び第２のアンテナ２０ｂに接続される。第３のスイッチ８２ｃは、第３のＰＴＣ１４ｃ及び第３のアンテナ２０ｃに接続される。第４のスイッチ８２ｄも、第３のＰＴＣ１４ｃに接続される。第４のスイッチは、第４のアンテナ２０ｄ及び終端アンテナ１６に接続される。
【００８３】
[0092]  第１のＰＴＣ１４ａは、第１のスイッチ８２ａ及び第２のＰＴＣ１４ｂに電力を供給する。第１のスイッチ８２ａは電力を受け入れ、その電力を第１のアンテナ２０ａに供給することができる。又は、第１のスイッチ８２ａは、その電力を終端負荷（図示せず）にパスするか、又は開回路にすることもできる。
【００８４】
[0093]  第２のＰＴＣ１４ｂは、第２のスイッチ８２ｂ及び第３のＰＴＣ１４ｃに電力を供給する。第２のスイッチ８２ｂは電力を受け入れ、その電力を第２のアンテナ２０ｂに供給することができる。又は、第２のスイッチ８２ｂは、その電力を終端負荷（図示せず）にパスするか、又は開回路にすることもできる。
【００８５】
[0094]  第３のＰＴＣ１４ｂは、第３のスイッチ８２ｃ及び第４のスイッチ８２ｄに電力を供給する。第３のスイッチ８２ｃは電力を受け入れ、その電力を第３のアンテナ２０ｃに供給することができる。又は、第３のスイッチ８２ｃは、その電力を終端負荷（図示せず）にパスするか、又は開回路にすることもできる。第４のスイッチ８２ｄは電力を受け入れ、その電力を第４のアンテナ２０ｄに供給するか、又は、その電力を終端アンテナ１６にパスすることができる。
【００８６】
[0095]  この構成では、複数のアンテナ２０ａ〜ｄを任意の所与の時点でアクティブとすることができる。ネットワーク１０の所与の例示では、アンテナから放射するＲＦエネルギーから得られることになる所望のカバレッジ・エリアによって、ＰＴＣ及びスイッチの構成が決定されるものとする。
【００８７】
[0096]  図１、図２、図４、及び図７〜図１１を全体として参照すると、本発明は、任意の実施形態に従って、ネットワークの動作を制御するためのコントローラ７４ａを含むことができる。図１を参照すると、コントローラ７４ａは、ネットワーク１０の構成要素のうちの１つ又は複数に接続される。コントローラ７４ａは、アンテナ２０ａ〜ｃの周波数、極性、又は放射パターンを変更するために使用することができる。コントローラ７４ａは、ネットワーク１０からの電力パルスを作成するために使用することができる。
【００８８】
[0097]  図２を参照すると、複数のコントローラ７４ａは、ネットワーク１０の構成要素を制御するために利用される。コントローラ７４ａは、ネットワーク１０の１つ又は複数の他のコントローラ７４ａと通信状態であるものとすることができる。
【００８９】
[0098]  図１０を参照すると、コントローラ７４ａは、スイッチング・ネットワーク１０に接続される。コントローラ７４ａは、スイッチ８２ａ〜ｄの切り替えを制御（又は制御支援）するために利用される。
【００９０】
[0099]  図１１を参照すると、直列電力分配／伝送ネットワーク１０の実施が示される。ネットワークは、第１のＰＴＣ１４ａ、第２のＰＴＣ１４ｂ、第３のＰＴＣ１４ｃ、及び終端アンテナ１６に接続されたＲＦ電力送信機１２ａを含む。ＲＦ電力送信機１２ａ並びに第１、第２、及び第３のＰＴＣ１４ａ〜ｃは、直列に接続される。第１、第２、及び第３のＰＴＣ１４ａ〜ｃのそれぞれは、アンテナ２０ａ〜ｃ（ダイポール・アンテナとして示されているが、この形態又は本明細書の任意の実施形態と共に、任意のアンテナ又は放射デバイスが使用可能である）のそれぞれに接続される。アンテナ２０ａ〜ｃ及び１６は、電力が与えられることになるデバイス９４の受信アンテナ９２（ダイポール・アンテナとして示されている）に電力を放射する。デバイス９４は、好ましくは、デバイス９４によって使用可能な形にＲＦ電力を変換する、電力ハーベスタを含む。
【００９１】
[00100]  例えば、図１１に示されたような、本発明の小規模バージョンは、単一アンテナによって伝送される平均電力を低減させるのに役立ち、これによって、安全に関わる問題が減少する。これは、デスクトップ用途で重要な場合がある。例えば、デバイス９４は、複数のアンテナ２０ａ〜ｃ、１６からの電力寄与を受け取ることができる。アンテナ２０ａ〜ｃ、１６は、Ｕ字型に位置決めするか、又は、ユーザがデスク・エリアにそれらを貼り付けられるように、柔軟性のあるユニット上に取り付けることができる。
【００９２】
[00101]  本発明でタッピング・カプラを使用して、コネクタ損失をなくすことができる。この点については、参照により本明細書に組み込むものとする、米国特許第６，７７１，１４３号に詳細に記載されている。
【００９３】
[00102]  本発明によるネットワークは、好ましくは、低損失の同軸ケーブル、伝送線路、又は導波路１８を使用する。
【００９４】
[00103]  ネットワーク内で、漏洩しやすい同軸ケーブル１６が使用される場合、アンテナは不要な場合がある。この構成では、同軸ケーブル１６が電力を放射することになる。
【００９５】
[00104]  上記及び本発明によって包含されるものとみなされる種々の実施形態は、別々に、又は互いに（全体又は一部を）組み合わせて実施可能である。
【００９６】
[00105]  本発明は、デバイスを電力送信源に比較的近づける必要がある、誘導結合による電力伝達と、混同されるべきではない。著者Ｋｌａｕｓ  ＦｉｎｋｅｎｚｅｌｌｅｒによるＲＦＩＤ  Ｈａｎｄｂｏｏｋでは、誘導結合領域を、ラムダの０．１６倍よりも短い送信機と受信機の間の距離として定義しており、ここでラムダはＲＦ波の波長である。本発明は、近接場（時に、誘導とも呼ばれる）領域、並びに遠距離場領域で実施可能である。遠距離場領域とは、ラムダの０．１６倍よりも長い距離である。
【００９７】
[00106]  本発明の任意の実施形態では、伝送されるＲＦ電力は電力のみを含むように限定可能であり、すなわち、信号内にデータは存在しない。アプリケーションがデータを必要とする場合、好ましくは、データは別の帯域内で伝送され、及び／又は別の受信機を有する。
【００９８】
[00107]  上記記述では、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明しているが、当業者であれば、本発明の精神及び範囲を逸脱することなしに、これに対する修正、追加、及び変更が可能であることを理解されよう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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