(57)【要約】  電荷貯蔵構成要素のための筐体を有する装置に無線で電力を供給するための機器が、筐体内に収まる無線パワーサプライを含む。機器は、無線パワーサプライに接続されたアンテナを含む。バッテリ。携帯電話のための携帯電話カバー。ヘッドフォン。ＤＣジャックのための無線電力アダプタ。あるいは、本機器は、装置内に配置された、個別部品と集積回路とを有する基板を含む。電荷貯蔵構成要素のための筐体を有する装置に無線で電力を供給するための方法。
2009530964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電荷貯蔵構成要素のための筐体を有する装置に無線で電力を供給するための機器であって、
前記筐体内に収まる無線パワーサプライと、
前記無線パワーサプライに接続されたアンテナとを備える、機器。
【請求項２】
前記アンテナは、前記筐体内に配置されたバッテリの少なくとも一部である、請求項１に記載の機器。
【請求項３】
前記アンテナは、前記バッテリのバッテリケースの少なくとも一部である、請求項２に記載の機器。
【請求項４】
前記バッテリケースの少なくとも一部は、前記アンテナのためのグラウンドプレーンを形成する、請求項３に記載の機器。
【請求項５】
前記アンテナはパッチアンテナである、請求項４に記載の機器。
【請求項６】
前記アンテナは、前記筐体内に配置された２つ以上のバッテリの少なくとも一部である、請求項３に記載の機器。
【請求項７】
前記アンテナは、前記バッテリケースの前記少なくとも一部に対して外部にある、請求項３に記載の機器。
【請求項８】
前記無線パワーサプライは、前記バッテリの外部に配置される、請求項２に記載の機器。
【請求項９】
前記アンテナは、前記筐体内に配置されたバッテリに接続されたハウジングである、請求項１に記載の機器。
【請求項１０】
前記機器のためのケースを含み、前記アンテナは前記ケースの少なくとも一部である、請求項１に記載の機器。
【請求項１１】
前記無線パワーサプライは、バッテリのように見え、そして、バッテリの構成を有する、請求項１に記載の機器。
【請求項１２】
前記アンテナは、前記無線パワーサプライに対して内部にある、請求項１１に記載の機器。
【請求項１３】
前記アンテナは、前記無線パワーサプライに対して外部にある、請求項１１に記載の機器。
【請求項１４】
前記アンテナは、前記無線パワーサプライのハウジングと一体である、請求項１１に記載の機器。
【請求項１５】
バッテリを含み、前記無線パワーサプライは、前記バッテリ内に埋め込まれる、請求項１に記載の機器。
【請求項１６】
前記無線パワーサプライは、前記アンテナ内に配置される、請求項１に記載の機器。
【請求項１７】
前記無線パワーサプライは、バッテリ化学物質を含む、請求項１に記載の機器。
【請求項１８】
前記アンテナは、前記無線パワーサプライに対して内部にある、請求項１７に記載の機器。
【請求項１９】
前記アンテナは、前記無線パワーサプライに対して外部にある、請求項１８に記載の機器。
【請求項２０】
前記アンテナは、前記筐体内に配置されたバッテリの接続部に接続される、請求項１に記載の機器。
【請求項２１】
前記無線パワーサプライは、前記装置の１つ以上のバッテリに取って代わる、請求項１に記載の機器。
【請求項２２】
前記無線パワーサプライは、前記筐体内に配置されたバッテリパックの内部の１つ以上のバッテリに取って代わる、請求項２１に記載の機器。
【請求項２３】
前記無線パワーサプライは、前記装置の少なくとも１つのバッテリと並列に接続される、請求項１に記載の機器。
【請求項２４】
前記無線パワーサプライは、前記装置の少なくとも１つのバッテリと直列に接続される、請求項１に記載の機器。
【請求項２５】
前記アンテナは、前記装置の内部に配置される、請求項１に記載の機器。
【請求項２６】
エネルギー部分と、
無線パワーサプライと、
第１の接続であって、前記第１の接続を通して、前記エネルギー部分および前記無線パワーサプライからのエネルギーが分配される、第１の接続とを備える、バッテリ。
【請求項２７】
ＲＦハーベスティングアンテナと接続するための第２の接続をさらに含む、請求項２６に記載のバッテリ。
【請求項２８】
アンテナをさらに含む、請求項２６に記載のバッテリ。
【請求項２９】
バッテリケースをさらに含み、前記アンテナは前記バッテリケースの外部にある、請求項２８に記載のバッテリ。
【請求項３０】
バッテリケースをさらに含み、前記アンテナは前記バッテリケースの内部にある、請求項２８に記載のバッテリ。
【請求項３１】
バッテリケースをさらに含み、前記アンテナは前記バッテリケースと一体である、請求項２８に記載のバッテリ。
【請求項３２】
ＤＣ電力接続のための無線電力アダプタであって、
無線パワーサプライと、
前記無線パワーサプライに接続されたアンテナと、
前記ＤＣ電力接続と係合する、前記無線パワーサプライに接続されたコネクタとを備える、無線電力アダプタ。
【請求項３３】
前記無線パワーサプライは、電力供給される装置の内部に収まるように構成される、請求項３２に記載の無線電力アダプタ。
【請求項３４】
装置に無線で電力を供給するための無線パワーサプライであって、
基板と、
前記基板に接続された個別部品および集積回路を備え、前記無線パワーサプライは前記装置に電気的に接続される、無線パワーサプライ。
【請求項３５】
前記無線パワーサプライは、第２の基板上に配置されるように構成される、請求項３４に記載の無線パワーサプライ。
【請求項３６】
前記第２の基板は、前記装置の一部である、請求項３５に記載の無線パワーサプライ。
【請求項３７】
表面実装パッドをさらに含む、請求項３４に記載の無線パワーサプライ。
【請求項３８】
スルーホールピンをさらに含む、請求項３４に記載の無線パワーサプライ。
【請求項３９】
前記無線パワーサプライは、前記装置の１つ以上のバッテリと並列に接続される、請求項３４に記載の無線パワーサプライ。
【請求項４０】
前記無線パワーサプライは、前記装置の１つ以上のバッテリと直列に接続される、請求項３４に記載の無線パワーサプライ。
【請求項４１】
前記無線パワーサプライは、バッテリパックの一部となるように構成される、請求項３４に記載の無線パワーサプライ。
【請求項４２】
装置に無線で電力を供給するための機器であって、
前記装置の外部に配置され、前記装置に電力を提供するために前記装置と電気的に通じている、無線パワーサプライと、
前記無線パワーサプライと接続されたアンテナとを備える、機器。
【請求項４３】
前記装置はエネルギーを受け取るためのコネクタを有し、前記無線パワーサプライは、前記装置に電力を提供するために前記コネクタと電気的に通じている、請求項４２に記載の機器。
【請求項４４】
前記無線パワーサプライは、前記装置に直接的に電力を供給する、請求項４２に記載の機器。
【請求項４５】
前記無線パワーサプライは、前記装置の電荷貯蔵構成要素を充電する、請求項４２に記載の機器。
【請求項４６】
前記無線パワーサプライは、前記装置の電荷貯蔵構成要素を増強する、請求項４２に記載の機器。
【請求項４７】
前記無線パワーサプライは、前記装置の前記コネクタと結合するように構成される、請求項４２に記載の機器。
【請求項４８】
前記コネクタは、再充電機器を受け入れるように構成される、請求項４７に記載の機器。
【請求項４９】
前記無線パワーサプライは、装置アクセサリ内に組み込まれるように構成される、請求項４２に記載の機器。
【請求項５０】
前記装置アクセサリは、携帯電話カバーである、請求項４９に記載の機器。
【請求項５１】
前記装置アクセサリは、ヘッドフォンである、請求項４９に記載の機器。
【請求項５２】
前記無線パワーサプライは、前記アンテナ内に組み込まれるように構成される、請求項４２に記載の機器。
【請求項５３】
前記無線パワーサプライは、伝送線のインライン機器として組み込まれるように構成される、請求項４２に記載の機器。
【請求項５４】
前記無線パワーサプライは、前記装置のプリント回路基板内に組み込まれるように構成される、請求項４２に記載の機器。
【請求項５５】
前記装置は筐体を含み、前記無線パワーサプライは前記筐体によって支持される、請求項４２に記載の機器。
【請求項５６】
前記無線パワーサプライは、前記アンテナの内部に配置される、請求項４２に記載の機器。
【請求項５７】
電荷貯蔵構成要素のための筐体を有する装置に無線で電力を供給するための方法であって、
前記筐体内に無線パワーサプライを収めるステップと、
前記無線パワーサプライに接続されたアンテナを介して無線でエネルギーを受信するステップとを含む、方法。
【請求項５８】
装置に無線で電力を供給するための方法であって、
前記装置に無線パワーサプライを電気的に接続するステップと、
前記無線パワーサプライに接続されたアンテナを介して無線でエネルギーを受信するステップと、
前記受信したエネルギーを使用して前記装置に電力を供給するステップとを含む、方法。
【請求項５９】
前記無線パワーサプライを、前記装置の１つ以上のバッテリと直列に配置するステップをさらに含む、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記無線パワーサプライを、前記装置の１つ以上のバッテリと並列に配置するステップをさらに含む、請求項５８に記載の方法。
【請求項６１】
携帯電話にエネルギーを提供するための方法であって、
無線パワーサプライを使用して前記携帯電話に電力を供給するステップと、
前記無線パワーサプライに接続されたアンテナを介して無線でエネルギーを受信するステップとを含む、方法。
【請求項６２】
電荷貯蔵構成要素のための筐体を有する装置に無線で電力を供給するための機器であって、
前記筐体内に収まる、電力を供給するための手段と、
電力を供給するための前記手段に接続されたアンテナとを備える、機器。
【請求項６３】
無線パワーサプライであって、電力を供給される装置に前記無線パワーサプライを電気的に接続するための接続部を備え、
前記無線パワーサプライは、無線でエネルギーを受信するように構成され、
前記無線パワーサプライは、少なくとも１つのバッテリのように見え、そして、少なくとも１つのバッテリの構成を有する、無線パワーサプライ。
【請求項６４】
無線電力を受信するように構成されたアンテナをさらに含む、請求項６３に記載の無線パワーサプライ。
【請求項６５】
リモート無線電力送信器から受信したエネルギーから、電荷貯蔵構成要素のための筐体を有する装置に無線で電力を供給するための機器であって、
前記筐体内に収まる無線パワーサプライと、
前記無線パワーサプライに接続され、かつ前記電力送信器から離れたところにある、アンテナとを備える、機器。
【請求項６６】
前記無線パワーサプライが前記電力送信器から電力を受信しているとき、前記装置は、前記電力送信器から少なくとも１インチ離れている、請求項６５に記載の機器。
【請求項６７】
前記無線パワーサプライが前記電力送信器から電力を受信しているとき、前記装置は、前記電力送信器から少なくとも３インチ離れている、請求項６６に記載の機器。
【請求項６８】
前記無線パワーサプライが前記電力送信器から電力を受信しているとき、前記装置は、前記電力送信器から少なくとも７インチ離れている、請求項６７に記載の機器。
【請求項６９】
前記無線パワーサプライが前記電力送信器から電力を受信しているとき、前記装置は、前記電力送信器から少なくとも１２インチ離れている、請求項６８に記載の機器。
【請求項７０】
前記無線パワーサプライが前記電力送信器から電力を受信しているとき、前記装置は、前記電力送信器から少なくとも２０インチ離れている、請求項６９に記載の機器。
【請求項７１】
電荷貯蔵構成要素のための筐体を有する装置に無線で電力を供給するための方法であって、
無線電力送信器からエネルギーを送信するステップと、
前記装置が前記電力送信器から離れている場合に、前記筐体内に収まる無線パワーサプライにおいて、前記無線パワーサプライが前記電力送信器から電力を受信しているとき、前記装置の前記無線パワーサプライに接続されたアンテナを介して前記エネルギーを受信するステップとを含む、方法。
【請求項７２】
前記受信するステップは、前記装置が前記電力送信器から少なくとも１インチ離れている場合に、前記無線パワーサプライにおいて、前記無線パワーサプライが前記電力送信器から電力を受信しているとき、前記エネルギーを受信するステップを含む、請求項７１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、装置に無線で電力を供給することに関する。より具体的には、本発明は、電荷貯蔵構成要素（charge storage component）のための筐体（enclosure）を有する装置に無線で電力を供給することに関し、ここで、筐体内には無線パワーサプライが収まる。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
プロセッサの能力が拡大し、所要電力が減少するにつれて、ワイヤまたは電源コードにまったく依存せずに動作する装置が急増し続けている。これらの「ひもなし（untethered）」装置は、携帯電話および無線キーボードから、ビルのセンサおよびアクティブ無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグまでさまざまである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらのひもなし装置の技術者および設計者は、バッテリを重要な設計パラメータとして主に使用しながら、ポータブル電源の制限に継続して取り組む必要がある。プロセッサおよびポータブル装置の性能は、ムーアの法則に従って１８〜２４か月ごとに２倍になっているのに対し、バッテリ技術は、容量に関しては、１年につきわずか６％増加しているにすぎない。電力を重視した設計と、最新のバッテリ技術とを使用しても、多くの装置は、ロジスティックスおよびビルディングオートメーションなどの、多数のひもなし装置を必要とする適用例の、ライフタイムコストおよびメンテナンスの要求に適合しない。双方向通信を必要とする今日の装置は、装置の電源（通常は、バッテリ）を交換または再充電するために、３〜１８か月ごとに定期メンテナンスを必要とする。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、それらのステータスを単にブロードキャストする片方向装置は、より良好なバッテリ寿命を有し、通常は１０年以内の交換を必要とする。両方の装置タイプについて、定期的な電源のメンテナンスは、コストがかかり、かつ、装置が監視および／または制御することが意図されているシステム全体に混乱を生じさせる可能性がある。不定期のメンテナンストリップは、さらにコストがかかり、かつ混乱を生じさせる。マクロレベルでは、内部バッテリに関連する比較的高いコストは、実際的な、または経済的に実行可能な、配備可能な装置の数も減少させる。
【０００４】
ひもなし装置についての電力の問題への理想的な解決策は、環境から十分なエネルギーを収集して利用することが可能な装置またはシステムである。このエネルギーは、太陽光、振動、熱、または電磁放射などの、多くの異なる供給源から利用されてもよい。利用されるエネルギーは、次に、ひもなし装置に直接的に電力を供給するか、またはパワーサプライを増強する（augment）。しかし、この理想的な解決策は、環境内の低いエネルギーのため、実装することは必ずしも実際的とは限らない場合がある。したがって、場所の制限により、専用のエネルギー供給装置の使用が必要とされる場合がある。提案される発明は、これらの要因を考慮に入れ、理想的な状況と、より制限的な環境との両方のための解決策を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の簡単な概要
本発明は、電荷貯蔵構成要素のための筐体を有する装置に無線で電力を供給するための機器に関する。機器は、筐体内に収まる無線パワーサプライを備える。機器は、無線パワーサプライに接続されたアンテナを備える。
【０００６】
本発明は、バッテリに関する。バッテリは、エネルギー部分（energy portion）を備える。バッテリは第１の接続を備え、第１の接続を介して、エネルギー部分からのエネルギーが分配される。バッテリは、ＲＦハーベスティングアンテナと接続するための第２の接続を備える。
【０００７】
本発明は、携帯電話のための携帯電話カバーに関する。携帯電話は、携帯電話に電力を供給するための無線パワーサプライを備える。携帯電話は、無線パワーサプライに接続されたアンテナを備える。
【０００８】
本発明は、ヘッドフォンに関する。ヘッドフォンは、コードを備える。ヘッドフォンは、コードに接続されたスピーカを備える。ヘッドフォンは、コードに接続されたジャックを備える。ヘッドフォンは、コードに取り付けられた無線パワーサプライを備える。ヘッドフォンは、無線パワーサプライに接続されたアンテナを備える。
【０００９】
本発明は、ＤＣジャックのための無線電力アダプタに関する。アダプタは、無線パワーサプライを備える。アダプタは、無線パワーサプライに接続されたアンテナを備える。アダプタは、ＤＣジャックと係合する、無線パワーサプライに接続されたコネクタを備える。
【００１０】
本発明は、装置に無線で電力を供給するための機器に関する。機器は、装置内に配置された、個別部品と集積回路とを有する基板を備える。機器は、基板に接続された無線パワーサプライを備える。
【００１１】
本発明は、装置に無線で電力を供給するための機器に関する。機器は、装置の外部に配置され、装置に電力を提供するために装置と電気的に通じている、無線パワーサプライを備える。機器は、無線パワーサプライと接続されたアンテナを備える。
【００１２】
本発明は、電荷貯蔵構成要素のための筐体を有する装置に無線で電力を供給するための方法に関する。本方法は、無線パワーサプライを筐体内に収めるステップを含む。無線パワーサプライに接続されたアンテナを介して無線でエネルギーを受信するステップが存在する。
【００１３】
本発明は、装置に無線で電力を供給するための方法に関する。本方法は、装置に無線パワーサプライを電気的に接続するステップを含む。無線パワーサプライに接続されたアンテナを介して無線でエネルギーを受信するステップが存在する。受信したエネルギーを使用して装置に電力を供給するステップが存在する。
【００１４】
本発明は、携帯電話にエネルギーを提供するための方法に関する。本方法は、無線パワーサプライを使用して携帯電話に電力を供給するステップを含む。無線パワーサプライに接続されたアンテナを介して無線でエネルギーを受信するステップが存在する。
【００１５】
本発明は、電荷貯蔵構成要素のための筐体を有する装置に無線で電力を供給するための機器に関する。機器は、筐体内に収まる、無線で電力を供給するための手段を備える。機器は、該供給する手段に接続されたアンテナを含む。
【００１６】
本発明は、電力を供給される装置に無線パワーサプライを電気的に接続するための接続部を有する無線パワーサプライに関する。無線パワーサプライは、無線でエネルギーを受信するように構成される。無線パワーサプライは、少なくとも１つのバッテリのように見え、そして、少なくとも１つのバッテリの構成を有する（The wireless power supply looks like and has a configuration of at least one battery）。
【００１７】
本発明は、リモート無線電力送信器から受信したエネルギーから、電荷貯蔵構成要素のための筐体を有する装置に無線で電力を供給するための機器に関する。機器は、筐体内に収まる無線パワーサプライを備える。機器は、無線パワーサプライに接続され、かつ電力送信器から離れたところにあるアンテナを備える。
【００１８】
本発明は、電荷貯蔵構成要素のための筐体を有する装置に無線で電力を供給するための方法に関する。本方法は、無線電力送信器からエネルギーを送信するステップを含む。装置が電力送信器から離れている場合に、筐体内に収まる無線パワーサプライにおいて、無線パワーサプライが電力送信器から電力を受信しているとき、装置の無線パワーサプライに接続されたアンテナを介して、エネルギーを受信するステップが存在する。
【００１９】
添付の図面には、本発明の好ましい実施形態と、本発明を実施する好ましい方法とが示されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
発明の詳細な説明
ここで図面を参照すると、いくつかの図を通して同様の参照番号は類似のまたは同一の部分を示しており、より具体的には図２６を参照すると、電荷貯蔵構成要素５０のための筐体１４を有する装置１２に無線で電力を供給するための機器１０が示されている。機器１０は、図２に示すように、筐体１４内に収まる無線パワーサプライ１６を備える。機器１０は、無線パワーサプライ１６に接続されたアンテナ１８を備える。
【００２１】
本発明は、図１４に示すような、バッテリ２０に関する。バッテリ２０は、エネルギー部分２８を備える。バッテリ２０は第１の接続３２を備え、第１の接続３２を介して、エネルギー部分２８からのエネルギーが分配される。バッテリ２０は、ＲＦハーベスティングアンテナ１８と接続するための第２の接続３４を備える。
【００２２】
本発明は、図２０に示すような、携帯電話のための携帯電話カバー５４に関する。携帯電話は、携帯電話に電力を供給するための無線パワーサプライ１６を備える。携帯電話は、無線パワーサプライ１６に接続されたアンテナ１８を備える。
【００２３】
本発明は、図２１に示すような、ヘッドフォン５６に関する。ヘッドフォン５６は、コードを備える。ヘッドフォン５６は、コードに接続されたスピーカを備える。ヘッドフォン５６は、コードに接続されたジャックを備える。ヘッドフォン５６は、コードに取り付けられた無線パワーサプライ１６を備える。ヘッドフォン５６は、無線パワーサプライ１６に接続されたアンテナ１８を備える。
【００２４】
本発明は、図２２ｂに示すような、ＤＣジャックのための無線電力アダプタ３８に関する。アダプタ３８は、無線パワーサプライ１６を備える。アダプタ３８は、無線パワーサプライ１６に接続されたアンテナ１８を備える。アダプタ３８は、ＤＣジャックと係合する、無線パワーサプライ１６に接続されたコネクタ３６を備える。
【００２５】
本発明は、図２４に示すような、装置１２に無線で電力を供給するための機器１０に関する。機器１０は、装置１２内に配置された、個別部品４２と集積回路４４とを有する基板４０を備える。機器１０は、基板４０に接続された無線パワーサプライ１６を備える。
【００２６】
本発明は、図４に示すような、装置１２に無線で電力を供給するための機器１０に関する。機器１０は、装置１２の外部に配置され、装置１２に電力を提供するために装置１２と電気的に通じている、無線パワーサプライ１６を備える。機器１０は、無線パワーサプライ１６と接続されたアンテナ１８を備える。
【００２７】
本発明は、電荷貯蔵構成要素５０のための筐体１４を有する装置１２に無線で電力を供給するための方法に関する。本方法は、無線パワーサプライ１６を筐体１４内に収めるステップを含む。無線パワーサプライ１６に接続されたアンテナ１８を介して無線でエネルギーを受信するステップが存在する。
【００２８】
本発明は、装置１２に無線で電力を供給するための方法に関する。本方法は、装置１２に無線パワーサプライ１６を電気的に接続するステップを含む。無線パワーサプライ１６に接続されたアンテナ１８を介して無線でエネルギーを受信するステップが存在する。受信したエネルギーを使用して装置１２に電力を供給するステップが存在する。
【００２９】
本発明は、携帯電話にエネルギーを提供するための方法に関する。本方法は、無線パワーサプライ１６を使用して携帯電話に電力を供給するステップを含む。無線パワーサプライ１６に接続されたアンテナ１８を介して無線でエネルギーを受信するステップが存在する。
【００３０】
本発明は、電荷貯蔵構成要素５０のための筐体１４を有する装置１２に無線で電力を供給するための機器１０に関する。機器１０は、筐体１４内に収まる、無線で電力を供給するための手段を備える。機器１０は、該供給する手段に接続されたアンテナ１８を含む。
【００３１】
本発明は、図３に示すような、電力を供給される装置１２に無線パワーサプライ１６を電気的に接続するための接続部６４を有する、無線パワーサプライ１６に関する。無線パワーサプライ１６は、無線でエネルギーを受信するように構成される。無線パワーサプライ１６は、少なくとも１つのバッテリ２０のように見え、そして、少なくとも１つのバッテリ２０の構成を有する。
【００３２】
本発明は、図２に示すような、リモート無線電力送信器から受信したエネルギーから、電荷貯蔵構成要素のための筐体１４を有する装置１２に無線で電力を供給するための機器１０に関する。機器１０は、筐体１４内に収まる無線パワーサプライ１６を備える。機器１０は、無線パワーサプライ１６に接続され、かつ電力送信器から離れたところにあるアンテナ１８を備える。
【００３３】
好ましくは、装置１２は、無線パワーサプライ１６が電力送信器から電力を受信しているとき、電力送信器から少なくとも１インチ離れているが、装置１２は、無線パワーサプライ１６が電力送信器から電力を受信しているとき、電力送信器から少なくとも３インチ、または少なくとも７インチ、または少なくとも１２インチ、またはさらには少なくとも２０インチ離れていてもよい。
【００３４】
本発明は、電荷貯蔵構成要素のための筐体１４を有する装置１２に無線で電力を供給するための方法に関する。本方法は、無線電力送信器からエネルギーを送信するステップを含む。装置１２が電力送信器から離れている場合に、筐体１４内に収まる無線パワーサプライ１６において、無線パワーサプライ１６が電力送信器から電力を受信しているとき、装置１２の無線パワーサプライ１６に接続されたアンテナ１８を介して、エネルギーを受信するステップが存在する。好ましくは、受信するステップは、装置１２が電力送信器から少なくとも１インチ離れている場合に、無線パワーサプライ１６において、無線パワーサプライ１６が電力送信器から電力を受信しているとき、エネルギーを受信するステップを含むが、装置１２は、無線パワーサプライ１６が電力送信器から電力を受信しているとき、電力送信器から少なくとも３インチ、または少なくとも７インチ、または少なくとも１２インチ、またはさらには少なくとも２０インチ離れていてもよい。
【００３５】
本発明の実施において、無線パワーサプライ１６の設計は、米国特許第７，０２７，３１１号明細書「Method and Apparatus for a Wireless Power Supply」、米国特許出願第１１／４４７，４１２号明細書「Powering Devices using RF Energy Harvesting」、および米国仮特許出願第６０／７２９，７９２号明細書「Method and Apparatus for High Efficiency Rectification for Various Loads」に詳細に記載されている（これらはすべて、参照により本明細書に援用される）。参照された特許では、限定されないが、携帯電話などの、無線の、あるいは、限定されないが、工業用センサなどの、通信または電力または両方のためのワイヤを有する多くの装置に動作電力を供給することなどの、さまざまな適用のために、無線パワーサプライまたはＲＦエネルギーハーベスタがどのように設計および構築されてもよいかに関して、非常に詳細に示されている。しかし、無線パワーサプライ（ＷＰＳ）またはＲＦエネルギーハーベスタが、新しい装置および既存の装置の両方とともに、どのように統合または実装されるかを説明することで、本発明は有利になり、それが本発明の焦点となる。無線パワーサプライまたはＷＰＳという用語は、ＲＦエネルギーハーベスティングのための回路、またはＲＦハーベスティングアンテナ１８と組み合わせて使用されるＲＦエネルギーハーベスティングのための回路を表すために使用されてもよいということに留意すべきである。ＷＰＳは、ＲＦエネルギーを取り込み（harvest）、該ＲＦエネルギーを、限定されないが、直流（ＤＣ）電力などの、使用可能な形態に変換するために使用されてもよい。
【００３６】
本発明は、例えば、両方とも「Pulsing Transmission Method」と題された、米国仮特許出願第６０／６５６，１６５号明細書および米国特許出願第１１／３５６，８９２号明細書（参照により本明細書に援用される）に記載されているような、パルスＲＦまたはその他のエネルギー送信器とともに使用されてもよい。
【００３７】
限定されないが、バッテリ２０などの、電荷貯蔵構成要素５０を含む装置については、無線パワーサプライ１６を、多数の方法で実装または統合することが可能である。ＷＰＳは、バッテリ２０、複数のバッテリ、または電荷貯蔵構成要素５０を保持するために使用される、筐体１４、コンパートメント、または空間内に収まるように設計されてもよい。これは、限定されないが、ANSI C18.1M, Part 1-2001（参照により本明細書に援用される）に記載されているバッテリを含む、任意のバッテリ２０または電荷貯蔵構成要素５０のサイズおよび／または形状を含んでもよい。ＷＰＳは、直接電力供給の適用例において、バッテリ２０、バッテリパック３０、または電荷貯蔵構成要素５０に完全に取って代わってもよく、あるいは、バッテリ２０および電荷貯蔵構成要素５０の再充電において、１つ以上のバッテリ２０または電荷貯蔵構成要素５０に取って代わってもよい。例として、ＲＦエネルギーを捕捉および変換しているＷＰＳとアンテナ１８とによるバッテリ２０の再充電によって、より長いバッテリ２０寿命を得るために、無線温湿度センサにＷＰＳが組み込まれた（retrofitted）。無線センサは、４つのＡＡＡアルカリバッテリを使用して構築された３ボルトのバッテリ２０パック３０（その回路図および図面を、それぞれ、図１ａおよび図１ｂに示す）を含んでいた。バッテリのうちの２つを、ＷＰＳまたはエネルギーハーベスタと置き換えることにより、ＷＰＳは無線センサ内に組み込まれた。ＷＰＳのプリント回路基板６２（ＰＣＢ）は、０．８３×１．８４インチの寸法を有し、２つの除去されたバッテリによって残された空間内に収まるように設計された。ＲＦハーベスティングアンテナ１８は、無線センサの筐体１４から出るエンドロンチＳＭＡコネクタ（end-launch SMA connector）３６を使用してＷＰＳのＰＣＢに接続され、それにより、ＲＦハーベスティングアンテナ１８は無線センサの外部にあることが可能となった。２つのＡＡＡバッテリとともに使用されたＷＰＳの回路図は、図２ａに見ることができる。図２ｂは、ＷＰＳが、ＡＡＡバッテリのうちの２つに取って代わるために、そして、２つのＡＡＡバッテリとともに使用された場合に、無線センサの元のバッテリ２０パック３０と同じサイズおよび／または寸法を維持するために、どのように構成されたかを示す。ＷＰＳは、適用例のために有利であることが見出された場合、１つまたは複数のバッテリ２０と、直列に、または並列に配置されてもよいということに留意すべきである。
【００３８】
前述の（バッテリのうちの１つまたはすべてを置き換える）実施形態に類似した実施形態では、ＷＰＳは、限定されないが、ANSI C18.1M, Part 1-2001に記載されたもの、またはカスタムサイズのバッテリなどの、任意のバッテリタイプまたはバッテリの組み合わせの、サイズおよび形状に類似するか、またはそれらのサイズおよび形状を取るような方法で、製造されてもよい。例として、ＷＰＳは、図３に示すような、標準ＡＡバッテリ２０のケースまたはシェル内に収まることを可能にするサイズおよび形状を有するように設計されてもよい。この場合、バッテリ２０化学物質は必要なく、そして、バッテリ２０の形状のＷＰＳは、ＷＰＳ回路、ＰＣＢ、電荷貯蔵構成要素５０、および／または、ＲＦハーベスティングアンテナ１８を含んでもよい。アンテナ１８は、有利であることが見出された場合は、ＷＰＳの外部にあってもよい。電荷貯蔵構成要素５０は、限定されないが、キャパシタ、スーパーキャパシタ、または電荷を貯蔵することが可能なその他の任意の構成要素を含む。
【００３９】
前述のように、ＷＰＳは、装置１２内のバッテリのうちの１つまたはすべてに、バッテリ２０の形態であるか否かにかかわらず、取って代わってもよい。すべてのバッテリが置き換えられる場合、ＷＰＳは、装置１２に直接的な電力を提供し、一方、装置１２内の１つまたは一部のバッテリが置き換えられる場合、ＷＰＳは、残りのバッテリを再充電するため、または増強するための電流を提供してもよく、したがって、交換または再充電のためにバッテリが取り外される必要がなくなるか、または、バッテリを再充電するために装置１２を電力網にプラグ接続する必要がなくなる。本実施形態は、再充電可能な、および再充電不可能なバッテリとともに動作することに留意すべきである。再充電不可能なバッテリの場合は、再充電不可能なバッテリに充電電流が供給されないことを保証するために保護回路が追加されなければならず、これは、ＷＰＳによって供給されるいかなるエネルギーも、装置１２に直接的に電力供給するために使用されることを意味している。例として、２つの再充電不可能なＡＡバッテリによって電力を供給される無線センサを考慮する。ＡＡバッテリに類似するように製造された２つのＷＰＳが、両方の再充電不可能なバッテリに取って代わってもよい。しかし、ＡＡバッテリに類似するように製造されたＷＰＳが１つだけ所望される場合、もう一方の再充電不可能なバッテリは、再充電可能なＡＡと置き換えられる必要があるか、あるいは、再充電不可能なバッテリがＷＰＳによって充電されないことを確実にするために、保護されるか、または（直列に）構成される必要がある。本発明とともに使用される再充電可能バッテリ化学物質は、限定されないが、ニッケル金属水素化物（ＮｉＭＨ）、ニッケルカドミウム（ＮｉＣｄ）、リチウムイオン、リチウムポリマー、再充電可能アルカリ、鉛酸、リチウム薄膜、またはその他の任意のタイプの再充電可能バッテリ化学物質２５であってもよい。
【００４０】
ＲＦ電力受信アンテナ１８は、図３に示すように、バッテリ２０またはバッテリ２０のサイズの構成要素の内部に、あるいは、図４に示すように、バッテリ２０またはバッテリ２０のサイズの構成要素の外部に配置されてもよい。
【００４１】
前述の、図３に示した実施形態に非常に類似した、ＷＰＳの別の実施形態は、バッテリ２０の機能を維持しながら、標準サイズまたはカスタムサイズの再充電可能バッテリ２０のパッケージング内に、ＷＰＳを含む。この再充電可能バッテリ化学物質２５、またはバッテリ２０のエネルギー部分２８は、限定されないが、ＮｉＭＨ、ＮｉＣｄ、リチウムイオン、リチウムポリマー、再充電可能アルカリ、鉛酸、リチウム薄膜、またはその他の任意のタイプの再充電可能バッテリ化学物質２５であってもよい。これは、バッテリ２０内の化学物質のいくらかを移動させて、ＷＰＳ、ＰＣＢ、および／または、ことによるとＲＦハーベスティングアンテナ１８のための空間を作ることを必要とする。この実施形態は、図５に見ることができる。バッテリ２０は、正常に機能するが、いくらかの化学物質の除去のため、わずかにより小さな充電容量を有する。ＷＰＳは、この場合、ＷＰＳとともにケース内に存在するバッテリ２０化学物質を再充電または補強し、一方、ケース内のバッテリ２０化学物質は、ＷＰＳが組み込まれた装置１２のための動作電力を供給してもよい。これは、限定されないが、携帯電話、ＰＤＡ、またはその他の任意のモバイルバッテリ２０駆動装置などの、ＲＦ電力フィールド内に存在しない可能性を有する装置にとって、図３に示す実施形態より魅力的な実施形態である。ＷＰＳがバッテリ２０に類似しているがバッテリ２０の機能は有さない前述の場合では、電力のためにＷＰＳのみを使用している装置１２は、ＷＰＳがＲＦ電力送信器またはＲＦ電力ネットワークから電力を受信していない場合には機能しない。しかし、図５に示す場合、および装置１２の１つまたは一部のバッテリのみが置き換えられる前述の場合では、ＷＰＳとバッテリ２０の組み合わせは、ＲＦ電力フィールド内にない間も、装置１２に動作電力を提供する能力を依然として有する。例として、バッテリ２０に取って代わるＷＰＳを、携帯電話に組み込むことが望ましい。ほとんどの携帯電話は、変更されることが可能なバッテリ２０パック３０を１つだけ有する。この例では、図３に示す実施形態は最良の選択肢ではない可能性があり、その理由は、携帯電話は、ＲＦ電力フィールド内にある場合のみ、または、ＲＦ電力フィールド内にある期間にキャパシタなどの電荷貯蔵構成要素５０内に貯蔵された電荷が存在する間のみ、動作するためである。携帯電話は、任意の場所に行くように、さらには、ＲＦ電力フィールドがない可能性がある場所にさえも行くように作られているため、この携帯電話に組み込むための最良の選択肢は、ＲＦ電力フィールド内にない場合に携帯電話に動作電力を提供するために、再充電可能バッテリ化学物質２５を、ＷＰＳとともに含めることである。
【００４２】
前の実施形態の場合と同様に、ＲＦ電力受信アンテナ１８は、図５に示すように、バッテリ２０の、またはバッテリ２０化学物質を含むバッテリ２０サイズ構成要素の、内部に、あるいは、図６に示すように、バッテリ２０の、またはバッテリ２０化学物質を含むバッテリ２０サイズ構成要素の、外部に配置されてもよい。
【００４３】
内部ＲＦハーベスティングアンテナ１８の場合、アンテナ１８は、バッテリケース２６が、限定されないが、プラスチックなどの、対象となる周波数においてＲＦフィールドに対して非常に低い減衰を有するかまたは減衰を有さない材料から構成されている限り、バッテリケース２６の内部に形成されてもよい。非減衰性のケースの場合、アンテナ１８は、ケースの一部として形成されてもよい。例として、ケースは、プラスチックの内部に配置された金属ダイポールを有する、プラスチック材料で作られてもよい。金属などの、減衰性の材料から構成されるケースの場合も、ＲＦハーベスティングアンテナ１８を形成するために、バッテリ２０の金属製のケースを共振させることが可能な場合がある。ケースを共振させることは、バッテリ２０のケースがバッテリ２０端子のうちの１つに電気的に接続されていてもいなくても、行われ得る。ケースが、フローティングである、すなわち、バッテリ２０端子に電気的に接続されていない状況では、金属製ケースをＷＰＳにインピーダンスマッチングさせるために、ＷＰＳは、金属製の、またはその他の適切なアンテナ１８材料のケースに、インピーダンスマッチングネットワークを介して接続されてもよい。その上、ＷＰＳおよび／またはインピーダンスマッチング回路と、ケースとの間の接点は、インピーダンスマッチングを支援するために、そしてさらに、バッテリケース２２のＲＦハーベスティングアンテナ１８の放射特性の形成および／または向上を補助するために、使用されてもよい。この例は、図７に見ることができ、ここで、アンテナ１８は中空円筒として形成され、ケースとして、ＷＰＳおよび／またはバッテリ化学物質２５を包んでいる。いかなる実施形態についても、バッテリケース２２を共振させるために、バッテリケース２２を２つ以上の電気的に絶縁またはアイソレーションされた部分に分割することが必要な場合がある。例として、図８に示すように、バッテリケース２２は、ダイポール（中空円筒として形成されたアンテナ１８）の２つの部分の間に絶縁材料または誘電体を配置することによって、ダイポールアンテナ１８として形成されてもよい。図８に示すこの例は、ダイポールアンテナ１８の平衡した性質のため、２本のアンテナ１８給電線を有する。給電点の数は、ＷＰＳとともに使用されるアンテナ１８のタイプによって決まる。
【００４４】
本明細書に記載する任意の実施形態は、例示的な図に示されていてもいなくても、ＷＰＳとして、またはバッテリ化学物質２５を含むＷＰＳとして形成されてもよいことに留意すべきである。
【００４５】
その上、アンテナ１８からＷＰＳへの最大の電力転送を保証するために、ＷＰＳは、外部インピーダンスマッチングを含むか、または有してもよい。インピーダンスマッチングの必要がないように、ＷＰＳはアンテナ１８にマッチングするように設計されてもよく、またはアンテナ１８がＷＰＳにマッチングするように設計されてもよい。したがって、結果としてもたらされるＷＰＳおよびアンテナ１８システムは、５０オームなどの基準インピーダンスを有してもよく、または有さなくてもよい。
【００４６】
バッテリケース２２がバッテリ２０端子のうちの１つに電気的に接続されている状況では、ＷＰＳおよび／またはバッテリ２０から電力を受信している装置１２内にＲＦノイズが注入されないことを保証するために、そして、装置１２がバッテリケース２２のＲＦハーベスティングアンテナ１８に負荷をかけて、インピーダンスなどの、アンテナ１８の特性を変化させることがないことを保証するために、電気的に接続されたバッテリ２０端子にアイソレーションが追加されなければならない場合がある。アイソレーションは、バッテリ２０からのＤＣエネルギーが装置１２に流れることを許可し、一方、ＲＦエネルギーは阻止する、単純なローパスフィルタ（ＬＰＦ）であってもよい。この例は、図９に見ることができる。ＬＰＦは、適用例に応じて、バッテリ２０の内部または外部に配置されてもよいということに留意すべきである。
【００４７】
外部ＲＦハーベスティングアンテナ１８の場合、アンテナ１８は、バッテリ２０上に、またはバッテリ２０から離れたところに形成されてもよい。ＲＦハーベスティングアンテナ１８は、図１０に示すように、非減衰性のケースの外側上に形成されてもよく、または、図１１に示すように、金属製または減衰性のケースとアンテナ１８との間に誘電体を配置することによって、金属製または減衰性のケース上に形成されてもよい。金属製のケースは、アンテナ１８の利得を増加するために役立つ、リフレクタまたはグラウンドプレーンとして働いてもよい。金属製のケースの場合は、図１２に示すように、凹部を含むことも可能であり、その中にアンテナ１８が、面一（flush surface）を保証するように形成されてもよい。凹部は、ケースの一方の側に限られてもよく、またはバッテリ２０円筒全体を含んでもよい。その上、金属製のケースは、電気的にアイソレーションまたは絶縁された領域を有してもよく、アンテナ１８はその領域に形成されてもよい。特定の適用例では、フォイルなどの、部分的にまたは完全に金属であってもよい、バッテリ２０ラベルを使用して、アンテナ１８を形成することが可能な場合がある。この例は、図１３に見ることができる。
【００４８】
特定の適用例では、アンテナ１８を、バッテリ２０または電荷貯蔵構成要素５０から離れたところに配置することが有益な場合がある。これらの状況においては、アンテナ１８は、バッテリ２０上に配置された特殊化された端子に接続されてもよい。例として、バッテリ２０の本体は、図１４に示すように、２つの金属パッド４８またはリングをバッテリ２０の外側周囲に含んでもよく、ここで、アンテナ１８または伝送線６０はバネ式接点を使用して接続されてもよい。バッテリ２０およびバッテリ筐体１４のサイズおよび形状によっては、図１５に示すように、コネクタ３６、ジャック、プラグ、またはアダプタを含むことが可能な場合もある。
【００４９】
特定の適用例では、バッテリ２０のケースを、アンテナ１８の部分として使用することが有利な場合がある。例として、金属製の（またはその他の導電性材料の）バッテリケース２２が、パッチアンテナ１８のためのグラウンドプレーンとして使用されてもよい。パッチは、金属製の（またはその他の導電性材料の）バッテリケース２２の上に形成されて、非導電性材料によって隔てられてもよい。ＷＰＳは、バッテリ２０の内部または外部に配置されてもよく、同軸、マイクロストリップ、またはその他の任意の給電技術を使用してパッチアンテナ１８に給電してもよい。金属製のバッテリケース２２をグラウンドプレーンとして使用する、同軸給電パッチアンテナ１８の例は、図１６に見ることができる。バッテリケース２２は、フローティングであってもよく、またはバッテリ２０端子のうちの１つに接続されてもよいことに留意すべきである。
【００５０】
本明細書に記載するアンテナ１８の構成は、任意のタイプおよび数のアンテナを使用して実装されてもよいことに留意すべきである。例として、ＷＰＳは、２つ以上のＲＦハーベスティングアンテナ１８に接続されてもよく、ここで、各アンテナ１８は、限定されないが、ダイポール、モノポール、パッチ、マイクロストリップ、またはその他の任意のアンテナ１８のタイプまたは構成であってもよい。特定の適用例では、１つ以上のアンテナに接続されていてもよい複数のＷＰＳを有することが有利な場合もある。
【００５１】
前述の実施形態では、ＷＰＳはバッテリ２０またはバッテリ２０サイズ筐体１４内に統合され、一方、アンテナは内部または外部にあった。特定の適用例では、ＷＰＳをバッテリ２０またはバッテリ２０サイズ筐体１４の外部にすることが有利な場合があり、一方、アンテナは筐体１４の内部または外部にあってもよい。例として、ＷＰＳはバッテリ２０のケース上に形成されてもよく、一方、アンテナは外部接続されるか、または前述のように、バッテリケース２２の部分として形成されてもよい。バッテリケース２２をアンテナ１８として使用した外部ＷＰＳの例は、図１７に見ることができる。
【００５２】
特定の適用例では、ＷＰＳのためのアンテナ１８を形成するために、複数のバッテリケース２２が使用されてもよい。例として、図１８に示すように、フローティングのケースを有する２つのＡＡバッテリが、ダイポールアンテナ１８を形成するために使用されてもよい。取り込まれるＲＦ電力の周波数によっては、ダイポールアンテナ１８をＷＰＳにマッチングさせるために、インピーダンスマッチングネットワークを含めなければならない場合がある。
【００５３】
前述の実施形態では、ＲＦハーベスティングアンテナ１８を形成するために、複数のバッテリケース２２が使用された。バッテリ２０への電力接続がアンテナ１８の放射特性に望ましくない影響を及ぼす可能性があるため、アンテナ１８を形成するためにバッテリケース２２を使用することは必ずしも有利とは限らない場合がある。したがって、アンテナ１８の放射特性に影響を及ぼさない有線接続を可能にするために、ＲＦ電力ハーベスティングアンテナ１８は、１つまたは複数のバッテリ２０の周囲に形成されてもよい。例として、限定されないが、金属などの、導電性材料で作られた２つの中空円筒（それぞれがＡＡバッテリ２０を含む）が、ダイポールアンテナ１８を形成するために使用されてもよい。ＷＰＳは、２つの中空円筒の中間に取り付けられて、両方への電気的接続を有してもよい。その上、バッテリ２０の再充電のための電気的接続を作るために、ＷＰＳからのワイヤが、円筒の内側を通って、バッテリの端まで達してもよい。ワイヤは、アンテナ１８の放射特性への影響を有さず、その理由は、それらのワイヤは円筒の内側に配置されており、ＲＦ電流は、表皮効果のため、すべて円筒の表面に存在するからである。その上、ＷＰＳバッテリ２０再充電ユニットの電力端子を、ＲＦ電力ハーベスティングアンテナ１８構造からアイソレーションするために、アンテナ１８構造の各端においてアイソレーションが追加されてもよい。ＷＰＳバッテリ２０再充電ユニットの例は、図１９に見ることができる。
【００５４】
特定の適用例では、ＷＰＳおよび／またはＲＦハーベスティングアンテナ１８を含めるために、製品への組み込みまたは製品の再設計を行うのは、有利ではない場合がある。したがって、ＷＰＳおよびＲＦハーベスティングアンテナ１８は、装置１２の外部にあるように設計されてもよく、そして、ＷＰＳによって捕捉されたエネルギーが、直接的な電力供給の適用例の場合に、装置１２に転送されるようにするために、または、バッテリ２０の再充電または増強の適用例において、再充電可能バッテリ２０または電荷貯蔵構成要素５０に転送されるようにするために、ＷＰＳの出力は、コネクタ３６、ジャック、プラグ、またはアダプタを介して、装置１２に接続されてもよい。ＷＰＳは、限定されないが、ＡＣ電力網、または自動車内のＤＣ電力などの、ＲＦ電力ハーベスティング以外の手段からその電力を取得する再充電機器５２の接続のために設計された、既存のポート、コネクタ３６、ジャック、プラグ、またはアダプタに接続するような方法で設計されてもよい。例として、携帯電話は、壁または車のコンセントへの有線接続によってバッテリ２０を再充電するために電話機内に構築されたバッテリ２０再充電レセプタクルを使用して、ＷＰＳおよびＲＦハーベスティングアンテナ１８を用いて再充電されてもよい。図２０に示すように、ＷＰＳは、統合アンテナ１８とともに、ＰＣＢ上に組み立てられてもよい。ＷＰＳまたはＲＦハーベスティングアンテナ１８のいずれかを装置１２内に含め、もう一方は、装置１２の外部に配置し、コネクタ３６、ジャック、プラグ、またはアダプタを介して装置１２に接続されるようにすることも可能である。例として、ＷＰＳは、携帯電話内に収まるくらい小さくできる。しかし、アンテナ１８は、大きすぎる可能性があり、または、携帯電話の外側に配置されるほうがより良好なＲＦ電力ハーベスティング特性を有する可能性がある。したがって、ＷＰＳは携帯電話の内側に配置され、一方、ＲＦ電力ハーベスティングアンテナ１８は携帯電話の外部に配置されてもよい。外部ＲＦ電力ハーベスティングアンテナ１８は、既存の、または特殊化されたコネクタ３６を使用して接続されてもよい。
【００５５】
特定の適用例では、ＷＰＳおよびＲＦ電力ハーベスティングアンテナ１８を、限定されないが、保護カバー、保護ケース、ベルトクリップ、ホルスタ、ホルダ、フェースプレート、ドッキングステーション、ネックレスホルダ、アームバンドホルダ、ヘッドフォン、キャリングケース、またはその他の任意の装置アクセサリなどの、装置の既存のアクセサリまたは外部構成要素の中または上に構築することが有利な場合がある。例として、携帯電話は、電話機の破損または傷を防止するために、しばしば、革のケースを使用して保護される。ＷＰＳおよびＲＦハーベスティングアンテナ１８は、携帯電話カバー５４内に設計されてもよく、ここで、カバーは、電話機内に構築されたバッテリ２０再充電レセプタクルにプラグ接続するように、そして、携帯電話バッテリ２０を再充電するためにＷＰＳの出力に接続するように作られる。携帯電話カバー５４は、さらに、壁または車のコンセントへの有線接続を有する標準の再充電機器５２からの接続を受け入れる、または通す機能を有してもよい。別の例として、ｉＰＯＤまたはその他の音楽装置は、携帯電話と同様の方法で再充電されてもよい。ただし、ｉＰＯＤの場合、ＷＰＳおよびＲＦハーベスティングアンテナ１８は、装置１２から離れたところに配置されて、ヘッドフォン５６のコードに取り付けられてもよい。図２１に示すように、ＷＰＳの出力は、コードによってｉＰＯＤに供給されてもよく、コードは、コネクタ３６、ジャック、プラグ、またはアダプタを介してＩＰＯＤ再充電レセプタクルに取り付けられてもよい。必要とされる第２のワイヤとコネクタ３６を不要とするために、ＷＰＳおよびアンテナ１８を既存のヘッドフォン５６内に統合することも可能である。
【００５６】
特定の適用例では、ＷＰＳを、アンテナ１８またはアンテナ１８構造内に統合させることが有益な場合がある。したがって、アンテナ１８の出力はＲＦ電力ではなく、むしろ、限定されないが、ＤＣ電力などの、装置１２で使用可能な電力の形態である。アンテナ１８内へのＷＰＳの統合は、コネクタ３６と、伝送線６０の長さとによって発生する損失源（source of loss）をなくす。したがって、結果としてもたらされるＷＰＳおよびＲＦハーベスティングアンテナ１８は、より高い効率を有する可能性がある。例として、スリーブダイポールは、同軸ケーブルへの直接接続のために設計された、不平衡型アンテナ１８である。ダイポールの２つの軸方向要素は、ダイポールの中央で交わり、そして、２つの導体は、中空円筒として形成された下部軸方向要素を通って、ダイポールの端に出る。一般的なスリーブダイポールは、図２２ａに見ることができる。図２２ｂに示すように、ＷＰＳがアンテナ１８内に統合されてもよく、ＤＣ電力は、ＤＣコネクタ３６、ジャック、プラグ、またはアダプタに接続された２つの導体によって、ダイポールの底部に渡される。
【００５７】
特定の適用例では、ＷＰＳを、同軸（またはその他の伝送線６０）のインライン機器５８として実装することが有利な場合もある。アンテナ１８の出力はＷＰＳに接続してもよく、ＷＰＳはＤＣ電力を、コネクタ３６、ジャック、プラグ、またはアダプタによってＷＰＳに接続された装置１２に渡す。例として、ＳＭＡコネクタ３６を有するスリーブダイポールは、ＷＰＳ上の雌雄逆のＳＭＡコネクタ３６に接続されてもよい。ＷＰＳは、ＲＦハーベスティングアンテナ１８によって提供されるＲＦ電力を受け入れ、ＷＰＳは、装置１２に直接的に電力を供給するため、または装置１２の電荷貯蔵構成要素５０を再充電するために、コネクタ３６、ジャック、プラグ、またはアダプタによって接続された装置１２にＤＣ電力を出力する。インライン同軸ＷＰＳの例は、図２３に見ることができる。
【００５８】
ＷＰＳは、多くの方法で形成されてもよい。新しい設計では、ＷＰＳは、ＲＦエネルギーをハーベストするための、統合された、または外部のアンテナ１８とともに、既存の、または新たに設計されたＰＣＢ上に統合されてもよい。ＷＰＳは、個別部品４２および／または集積回路の形態であってもよい。集積回路の場合は、限定されないが、導体の、半導体の、および金属−半導体接合の有限抵抗、低いＱ値のインダクタ、基板４０へのキャパシタンス、その他の部品へのキャパシタンス、およびその他の寄生要素などの、集積回路に固有の寄生要素によって引き起こされる、ＷＰＳの変換効率の損失を最小にするために、１つ以上の外部部品を使用しなければならない可能性がある。
【００５９】
ＷＰＳは、個別部品４２と集積回路４４とを含むＰＣＢ（またはその他の基板４０）として実装されてもよい。ＰＣＢは、別のＰＣＢまたは基板４０への接続のための、スルーホールピンまたは表面実装パッド４８を含んでもよい。例として、米国仮特許出願第６０／７２９，７９２号明細書「Method and Apparatus for High Efficiency Rectification for Various Loads」に示されたＷＰＳが、４つの表面実装パッドを有するモジュールとして実装された。ＲＦ入力パッドはアンテナ１８に接続され、出力パッドは、直接的な電力供給のために装置１２に、そして再充電の適用例のためにバッテリ２０または電荷貯蔵構成要素５０に接続され、その他の２つのパッドはグラウンドに接続された。適切なレイアウトと、ユーザにとっての使いやすさとを保証するために、モジュールは、別のＰＣＢ上にはんだ付けされるように設計された。図２４は、ＷＰＳモジュールの寸法を示す。
【００６０】
有利であることが見出された場合、ＷＰＳは、バッテリ２０パック３０として、またはバッテリ２０パック３０内に、実装されてもよい。例として、ＷＰＳおよびＲＦ電力ハーベスティングアンテナ１８は、１つまたは複数のバッテリ２０の外部パッケージングの内部または上に形成されてもよく、それと同時に、バッテリケース２６の外側に残ってもよい。特定の例として、携帯電話バッテリは、通常、保護を提供するため、支持を与えるため、および見て美しいサイズと形状とを提供するために、プラスチックのケースに入れられる。バッテリ、およびことによるとバッテリ再充電または保護回路は、プラスチックケースの内部に形成される。ＷＰＳおよびＲＦ電力ハーベスティングアンテナ１８も、プラスチックケースの内部に形成されて、バッテリパック３０の部分にされてもよい。特定の適用例では、ＲＦ電力ハーベスティングアンテナ１８を外部部品として形成するか、またはＲＦ電力ハーベスティングアンテナ１８を、バッテリ２０を入れるために使用されるプラスチックまたはその他の材料のケースの外側上に形成することが有益な場合がある。１つまたは複数のバッテリ２０とともにケースに入れられたＷＰＳの例を、図２５に示す。
【００６１】
本発明は、装置１２が電力送信源に比較的近いことを必要とする、誘導結合による電力転送と、混同されてはならない。著者Klaus FinkenzellerによるRFID Handbookでは、誘導結合領域が、ラムダの０．１６倍未満の送信器と受信器との間の距離として定義されており、ここで、ラムダはＲＦ波の波長である。本発明は、近距離場領域（near-field region）（誘導性領域（inductive region）と呼ばれることもある）において、および遠距離場領域（far-field region）において、実装することができる。遠距離場領域は、ラムダの０．１６倍よりも大きな距離である。
【００６２】
本発明のいかなる実施形態においても、伝送されるＲＦ電力は、電力のみを含むように、すなわち、信号内にデータは存在しないように、制限されてもよい。アプリケーションによってデータが要求される場合には、データは、好ましくは、別個の帯域内で伝送され、かつ／または、別個の受信器を有する。
【００６３】
本発明は、例示の目的のために、前述の実施形態において詳細に説明されたが、そのような詳細はあくまで例示のためであるということ、および、特許請求の範囲によって記載されている以外に、変形が、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、当業者によって可能であることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
図面のいくつかの図の簡単な説明
【図１（ａ）】無線センサのためのバッテリパックの回路図を示す。
【図１（ｂ）】無線センサのバッテリパックの図を示す。
【図２（ａ）】ＷＰＳを有するバッテリパックの回路図を示す。
【図２（ｂ）】バッテリパック内の２つのバッテリに取って代わるＷＰＳの図を示す。
【図３】内部アンテナを有する、ＡＡバッテリに類似するように製造されたＷＰＳを示す。
【図４】外部アンテナを有する、ＡＡバッテリに類似するように製造されたＷＰＳを示す。
【図５】バッテリ化学物質および内部アンテナを含む、ＡＡバッテリに類似するように製造されたＷＰＳを示す。
【図６】バッテリ化学物質および外部アンテナを含む、ＡＡバッテリに類似するように製造されたＷＰＳを示す。
【図７】ケースをＲＦハーベスティングアンテナとして使用する、バッテリ内のＷＰＳを示す。
【図８】ケースをＲＦハーベスティングアンテナとして使用する、バッテリ内のＷＰＳと、ダイポールアンテナを形成するための絶縁部分とを示す。
【図９】ケースをＲＦハーベスティングアンテナとして使用する、バッテリ内のＷＰＳと、ローパスフィルタを使用したＲＦアイソレーションとを示す。
【図１０】バッテリ内のＷＰＳと、バッテリケースの外側上に形成されたＲＦハーベスティングアンテナとを示す。
【図１１】バッテリ内のＷＰＳと、バッテリケースの外側上に、誘電体を中間に使用して形成された、ＲＦハーベスティングアンテナとを示す。
【図１２】バッテリ内のＷＰＳと、バッテリケースの外側内に引っ込めて取り付けられたＲＦハーベスティングアンテナとを示す。
【図１３】バッテリ内のＷＰＳと、バッテリケースの外側上に形成されたＲＦハーベスティングアンテナとを示す。
【図１４】バッテリ内のＷＰＳと、特殊化された端子に接続された外部ＲＦハーベスティングアンテナとを示す。
【図１５】バッテリ内のＷＰＳと、コネクタを介して接続された外部ＲＦハーベスティングアンテナとを示す。
【図１６】パッチアンテナのためのグラウンドプレーンとして使用される、同軸給電および内部ＷＰＳを有する金属製のバッテリケースを示す。
【図１７】バッテリケースをアンテナとして使用する、バッテリの外部にあるＷＰＳを示す。
【図１８】２つのフローティングＡＡバッテリケースをダイポールアンテナとして使用する、ＷＰＳを示す。
【図１９】ＷＰＳバッテリ再充電ユニットと、アンテナ構造内に配置されたＡＡバッテリとを示す。
【図２０】携帯電話バッテリ再充電レセプタクルを介して接続された外部ＷＰＳおよびＲＦハーベスティングアンテナによって再充電されている携帯電話を示す。
【図２１】ＩＰＯＤに再充電電力を供給している、ＩＰＯＤのヘッドフォンコードに取り付けられた、ＷＰＳおよびＲＦハーベスティングアンテナを示す。
【図２２（ａ）】スリーブダイポールの一般的な構造を示す。
【図２２（ｂ）】統合されたＷＰＳを有するスリーブダイポールを示す。
【図２３】スリーブダイポールアンテナに接続されたインライン同軸ＷＰＳを示す。
【図２４】ＰＣＢ上に形成されたモジュールとして実装されたＷＰＳを示す。
【図２５】バッテリパックの内側に形成された、ＷＰＳおよびＲＦ電力ハーベスティングアンテナを示す。
【図２６】本発明のブロック図である。
【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２（ａ）】
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【図２２（ｂ）】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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