(57)【要約】【解決手段】負荷に電力を供給するレシーバであって、ＤＣ−ＤＣ変換器を有していないレシーバに電力を送信するトランスミッタである。トランスミッタは、電力のパルスを生成するパルス発生器を含んでいる。トランスミッタは、パルス発生器と通信可能に接続されるアンテナを含み、アンテナを通じて、パルスはトランスミッタから送信される。電力送信システムは、如何なるデータも含まない電力のパルスのみを送信する。電力送信方法は、負荷に電力を供給するレシーバに電力を送信する。負荷に電力を供給するレシーバに電力を送信する装置は、複数のトランスミッタを含んでおり、各トランスミッタは、負荷に電力を供給するレシーバによって受信される電力のパルスを生成する。電力送信システムは、電力トランスミッタによって送信される電力のパルスを受信し、負荷に電力を供給するが、クロック信号としてパルスを用いない。【選択図】図１
2008532468.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に電力を供給するレシーバであって、ＤＣ−ＤＣ変換器を有さないレシーバに、電力を送信するトランスミッタであって、
電力のパルスを生成するパルス発生器と、
パルス発生器と通信可能に接続されるアンテナであり、パルスをトランスミッタから送信するアンテナと、
を含んでいるトランスミッタ。
【請求項２】
パルス発生器は、出力を有する周波数発生器と、周波数発生器及びアンテナに通信可能に接続される増幅器とを含んでいる、請求項１に記載のトランスミッタ。
【請求項３】
周波数発生器又は増幅器を制御し、パルスを形成するイネーブラを含んでいる、請求項２に記載のトランスミッタ。
【請求項４】
イネーブラは、パルス間の時間長を、パルスの送信周波数の関数として規定する、請求項３に記載のトランスミッタ。
【請求項５】
時間長は、周波数発生器の出力の１サイクルの半分より大きい、請求項４に記載のトランスミッタ。
【請求項６】
送信パルスの電力は、連続波電力送信システムの平均電力に等しい、請求項５に記載のトランスミッタ。
【請求項７】
パルスの平均電力Ｐavgは、ＰAVG＝ＰPEAK（ＴPULSE）／ＴPERIODによって決定される、請求項６に記載のトランスミッタ。
【請求項８】
パルスは任意のＩＳＭ帯域によって送信される、請求項７に記載のトランスミッタ。
【請求項９】
パルスは任意のＦＭ無線帯域によって送信される、請求項７に記載のトランスミッタ。
【請求項１０】
パルス発生器は、パルス間の連続的な電力を生成する、請求項１に記載のトランスミッタ。
【請求項１１】
パルス発生器は、パルスを異なる出力周波数にて連続的に生成する、請求項１に記載のトランスミッタ。
【請求項１２】
パルス発生器は、異なる増幅のパルスを生成する、請求項１に記載のトランスミッタ。
【請求項１３】
パルス発生器は、複数の周波数発生器と、増幅器と、周波数発生器及び増幅器に通信可能に接続される周波数セレクタとを含んでおり、周波数セレクタは、周波数発生器から増幅器への正確な周波数を決定し、ルート付ける、請求項１２に記載のトランスミッタ。
【請求項１４】
パルス発生器は、パルス間でデータを送信する、請求項１に記載のトランスミッタ。
【請求項１５】
パルス発生器は、パルス内にデータを送信する、請求項１に記載のトランスミッタ。
【請求項１６】
周波数発生器又は増幅器を制御し、パルスを形成するゲインコントロールを含んでいる、請求項２に記載のトランスミッタ。
【請求項１７】
ゲインコントロールは、パルス間の時間長を、パルスの送信周波数の関数として規定する、請求項１６に記載のトランスミッタ。
【請求項１８】
電力送信のためのシステムであって、
如何なるデータも含まない電力のパルスのみを送信するトランスミッタと、
電力トランスミッタによって送信された電力のパルスを受信し、負荷に電力を供給するレシーバと、
を含んでいるシステム。
【請求項１９】
レシーバは整流器を含んでいる、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
整流器の効率は、電力のパルスを受信することによって、対応する連続波電力送信システムと比較して、５パーセント以上増大される、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
整流器効率は、対応する連続波電力送信システムと比較して、１００パーセント以上増大される、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
負荷に電力を供給するレシーバに電力を送信する方法であって、
パルス発生器を用いて電力のパルスを生成するステップ、及び、
パルス発生器と通信可能に接続されるアンテナを通じて、負荷に電力を供給するレシーバにパルスを送信するステップと、
を含んでいる方法。
【請求項２３】
電力を送信する方法であって、
トランスミッタを用いて電力のパルスを送信するステップ、及び、
電力トランスミッタによって送信された電力のパルスを、負荷に電力を供給するレシーバにて受信するステップであって、該レシーバは、電力のパルスを受信することによって、対応する連続波電力送信システムと比較して効率が増大する整流器を有しているステップ、
電力を送信する方法。
【請求項２４】
負荷に電力を供給するレシーバに電力を送信する装置であって、
複数のトランスミッタを含んでおり、各トランスミッタ、負荷に電力を供給するレシーバによって受信される電力のパルスを生成する装置。
【請求項２５】
各トランスミッタと通信可能に接続されるコントローラを含んでおり、各トランスミッタは、コントローラによって関連するタイムスロットが割り当てられており、複数のトランスミッタからの唯一のパルスが所定時間で送信される、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
複数のタイムスロットセレクタを含んでおり、各トランスミッタは、複数のタイムスロットセレクタに対応するタイムスロットセレクタと通信可能に接続されており、コントローラは、各セレクタにコントロール信号を発し、割り当てられたタイムスロットに対応するトランスミッタを作動する、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
負荷に電力を供給するレシーバに電力を送信する方法であって、
複数のトランスミッタを有する装置から、負荷に電力を供給するレシーバによって受信される電力のパルスを生成することを含んでいる方法。
【請求項２８】
電力送信のためのシステムであって、
電力のパルスを送信するトランスミッタと、
電力トランスミッタによって送信された電力のパルスを受信し、負荷に電力を供給するが、クロック信号としてパルスを用いないレシーバと、
を含んでいるシステム。
【請求項２９】
電力送信のためのシステムであって、
電力のパルスを送信する手段と、
送信手段によって送信された電力のパルスを受信し、負荷に電力を供給するが、クロック信号にパルスを用いない受信手段と、
を含んでいるシステム。
【請求項３０】
電力送信のためのシステムであって、
如何なるデータも含まない電力のパルスだけを送信する手段と、
送信手段によって送信された電力のパルスを受信し、負荷に電力を供給する手段と、
を含んでいるシステム。
【請求項３１】
負荷に電力を供給するレシーバであって、ＤＣ−ＤＣ変換器を有していないレシーバに電力を送信するトランスミッタであって、
電力のパルスを生成する手段と、
パルシング手段と通信可能に接続されるアンテナであって、パルスをトランスミッタから送信するアンテナと、
を含んでいるトランスミッタ。
【請求項３２】
負荷に電力を供給するレシーバに電力を送信する装置であって、
如何なるデータも含まない電力のパルスだけを生成するトランスミッタと、
トランスミッタと通信可能に接続されるアンテナであり、パルスをトランスミッタから送信するアンテナと、
を含んでいる装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
＜発明の分野＞
本発明は、負荷に電力を供給するレシーバであって、ＤＣ−ＤＣ変換器を有していないレシーバへの電力送信に関するものである。より具体的には、本発明は、負荷に電力を供給するためのレシーバへの電力送信に関するものであり、電力はパルスで送信され、レシーバは望ましくはＤＣ−ＤＣ変換器を有しておらず、又は、電力のパルスは如何なるデータも含んでおらず、又は、レシーバは、ＤＣ−ＤＣ変換器を駆動するクロックとしてパルスを用いない電力送信に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
＜発明の背景＞
現行の無線周波数（ＲＦ）電力送信手法は、連続波（ＣＷ）システムを使用している。これは、トランスミッタが、定量の電力を遠隔ユニット（アンテナ、整流器、デバイス）へ連続的に供給するものである。しかしながら、整流器の効率は、アンテナによって受信された電力に比例する。この問題に対処するために、電力送信の新規な方法が開発されており、この方法には、送信された電力をパルシングすること(pulsing)（オン／オフ・キーイング（ＯＯＫ）搬送周波数）が含まれる。
【発明の開示】
【０００３】
＜発明の要旨＞
本発明は、負荷に電力を供給するレシーバであって、ＤＣ−ＤＣ変換器を有していないレシーバへ電力を送信するトランスミッタに関するものである。トランスミッタには、電力のパルスを生成するパルス発生器を含んでいる。トランスミッタは、パルス発生器と通信可能に接続されるアンテナを含んでおり、アンテナを通じて、パルスはトランスミッタから送信される。
【０００４】
本発明は、電力送信のシステムに関する。システムには、如何なるデータも含まない電力のパルスのみを送信するトランスミッタを含んでいる。システムは、電力トランスミッタによって送信された電力のパルスを受信し、負荷に電力を供給するレシーバを含んでいる。
【０００５】
本発明は、電力をレシーバに送信し、負荷に電力を供給する方法に関する。該方法には、パルス発生器を用いて電力のパルスを生成するステップを含んでいる。パルスが、パルス発生器と通信可能に接続されるアンテナを通じて、負荷に電力を供給するレシーバに送信されるステップを含んでいる。
【０００６】
本発明は、電力を送信する方法に関する。該方法には、トランスミッタを用いて電力のパルスを送信するステップを含んでいる。該方法には、電力トランスミッタによって送信された電力のパルスを、負荷に電力を供給するレシーバで受信するステップを含んでいる。レシーバは、整流器を有しており、整流器の効率は、電力のパルスを受信することによって、対応する連続波電力送信と比較して増大する。
【０００７】
本発明は、負荷に電力を供給するレシーバへ電力を送信する装置に関する。該装置は、複数のトランスミッタを含んでおり、トランスミッタは夫々、負荷に電力を供給するレシーバによって受信される電力のパルスを生成する。
【０００８】
本発明は、負荷に電力を供給するレシーバへ電力を送信する方法に関する。該方法は、複数のトランスミッタを有する装置から、負荷に電力を供給するレシーバによって受信される電力のパルスを生成する。
【０００９】
本発明は、電力送信のシステムに関する。システムは、電力のパルスを送信するトランスミッタを含んでいる。システムは、電力トランスミッタによって送信された電力のパルスを受信し、負荷に電力を供給するレシーバを含んでいるが、レシーバはパルスをクロック信号として用いない。
【００１０】
本発明は、電力送信のためのシステムに関する。システムは、電力のパルスを送信する手段を含んでいる。システムは、送信手段によって送信された電力のパルスを受信し、負荷に電力を供給するレシーバを含んでいるが、レシーバは、パルスをクロック信号として用いない。
【００１１】
本発明は、負荷に電力を供給するレシーバであって、ＤＣ−ＤＣ変換器を有していないレシーバへ電力を送信するトランスミッタに関するものである。トランスミッタは、電力のパルスを生成する手段を含んでいる。トランスミッタは、パルス発生器と通信可能に接続されるアンテナを含み、アンテナを通じてパルスはトランスミッタから送信される。
【００１２】
添付の図面には、発明の望ましい実施例及び発明を実施する望ましい方法が示されている。
【００１３】
＜詳細な説明＞
図面を参照すると、幾つかの図を通じて同様の符号は同様又は同一の部品を示しており、より具体的には、図２では、トランスミッタ(12)を示しており、該トランスミッタ(12)は、負荷(16)に電力を供給するレシーバ(32)であって、ＤＣ−ＤＣ変換器(36)を有していないレシーバ(32)へ電力を送信する。トランスミッタ(12)は、電力のパルスを生成するパルス発生器(14)を含んでいる。トランスミッタ(12)は、パルス発生器(14)と通信可能に接続されるアンテナ(18)を含んでおり、該アンテナ(18)を通じて、パルスがトランスミッタ(12)から送信される。
【００１４】
パルス発生器(14)は、出力を有する周波数発生器(20)と、周波数発生器(20)及びアンテナ(18)と通信可能に接続される増幅器(22)とを含むことが望ましい。
【００１５】
トランスミッタ(12)は、周波数発生器(20)又は増幅器(22)を制御し、パルスを形成するイネーブラ(enabler)(24)を含むことが望ましい。イネーブラ(24)は、パルス間の時間長(time duration)を、パルスの送信周波数の関数として規定することが望ましい。時間長は、周波数発生器(20)出力の１サイクルの半分より大きいことが望ましい。送信パルスの電力は、連続波電力送信システム(10)の平均電力と等しいことが望ましい。パルスの平均伝量Ｐavgは、望ましくは、次の式によって規定される。
ＰAVG＝ＰPEAK（ＴPULSE）／ＴPERIOD
パルスは、任意のＩＳＭ帯域又はＦＭ無線帯域でも送信することができる。
【００１６】
パルス発生器(14)は、パルス間で連続量の電力を生成したり、図７ａ及び図７ｂに示されるように、連続的に異なる出力周波数若しくは異なる振幅のパルスを生成するようにすることもできる。後者の場合、パルス発生器(14)は、複数の周波数発生器(20)と、増幅器(22)と、周波数発生器(20)及び増幅器(22)と通信可能に接続されている周波数セレクタ(39)とを含んでおり、該周波数セレクタは、周波数発生器(20)から増幅器(22)への正しい周波数を決定及び移動させる。
【００１７】
或いは、パルス発生器(14)は、パルス間でデータを送信したり、データをパルスで送信したり、これら両方とすることもできる。
【００１８】
或いは、トランスミッタ(12)は、図６ａに示すように、周波数発生器(20)又は増幅器(22)を制御して、パルスを形成するゲインコントロール(26)を含むこともできる。ゲインコントロール(26)は、パルス間の時間長を、パルスの送信周波数の関数として規定することが望ましい。
【００１９】
本発明は、図２に示すような電力送信のシステム(10)に関する。システム(10)は、如何なるデータも含まない電力のパルスだけを送信するトランスミッタ(12)を含んでいる。システム(10)は、電力トランスミッタ(12)によって送信された電力のパルスを受信して、負荷(16)に電力を供給するレシーバ(32)を含んでいる。
【００２０】
レシーバ(32)は、整流器(28)を含むことが望ましい。整流器(28)の効率は、電力のパルスを受信することによって、対応する連続波電力送信システム(10)と比較して、５パーセント以上増大されることが望ましい。整流器(28)の効率は、対応する連続波電力送信システム(10)と比較して、１００パーセント以上増大されることが望ましい。
【００２１】
本発明は、負荷(16)に電力を供給するレシーバ(32)へ電力を送信する方法に関する。該方法は、パルス発生器(14)を用いて電力のパルスを生成するステップを含んでいる。パルスは、パルス発生器(14)と通信可能に接続されるアンテナ(18)を通じて、負荷(16)に電力を供給するレシーバ(32)に送信されるステップを含んでいる。
【００２２】
本発明は、電力を送信する方法に関する。該方法は、トランスミッタ(12)を用いて電力のパルスを送信するステップを含んでいる。該方法は、電力トランスミッタ(12)によって送信された電力のパルスを、負荷(16)に電力を供給するレシーバ(32)で受信するステップを含んでいる。レシーバ(32)は整流器(28)を有しており、該整流器(28)の効率は、電力のパルスを受信することによって、対応する連続波電力送信システム(10)と比較して増大する。
【００２３】
本発明は、負荷(16)に電力を供給するレシーバ(32)へ電力を送信する装置に関する。該装置は、複数のトランスミッタ(12)を含んでおり、該トランスミッタ(12)は夫々、図６ａに示すように、負荷(16)に電力を供給するレシーバ(32)によって受信される電力のパルスを生成する。
【００２４】
装置は、各トランスミッタ(12)と通信可能に接続されるコントローラを含んでいる。各トランスミッタ(12)は、コントローラによって関連するタイムスロットが割り当てられることで、複数のトランスミッタ(12)からの唯一のパルスが所定時間に送信されることが望ましい。装置は、複数のタイムスロットセレクタを含んでいることが望ましい。各トランスミッタ(12)は、複数のタイムスロットセレクタの内の対応するタイムスロットセレクタと通信可能に接続される。コントローラは、各セレクタにコントロール信号を出し、割り当てられたタイムスロットに対して対応するトランスミッタ(12)を作動させる。
【００２５】
本発明は、負荷(16)に電力を供給するレシーバ(32)へ電力を送信する方法に関する。該方法は、負荷(16)に電力を供給するレシーバ(32)によって受信される電力のパルスを、複数のトランスミッタ(12)を有する装置から生成するステップを含んでいる。
【００２６】
本発明は、電力送信のシステム(10)に関する。システム(10)は、電力のパルスを送信するトランスミッタ(12)を含んでいる。システム(10)は、レシーバ(32)を含んでおり、図３ｂに示すように、レシーバ(32)は、負荷(16)に電力を供給するために、電力トランスミッタ(12)によって送信された電力のパルスを受信するが、パルスはクロック(34)信号として使用されない。
【００２７】
本発明は、電力送信のためのシステム(10)に関する。システム(10)は、図２、図４、図５、図６ｂ、図７ａ、図８ａ、図９ａ、図１０ａ、図１１及び図１２ａに示すように、電力のパルスを送信する手段を含んでいる。システム(10)は、受信手段を含んでおり、該受信手段は、図３ａに示すように、負荷(16)に電力を供給するために、送信手段によって送信された電力のパルスを受信するが、パルスはクロック(34)信号として使用されない。
【００２８】
本発明は、負荷(16)に電力を供給するレシーバ(32)であって、ＤＣ−ＤＣ変換器(36)を有していないレシーバ(32)へ電力を送信するトランスミッタに関するものである。トランスミッタ(12)は、図２、図４、図５、図６ｂ、図７ａ、図８ａ、図９ａ、図１０ａ、図１１及び図１２ａに示すように、電力のパルスを生成する手段を含んでいる。トランスミッタ(12)は、パルス発生器(14)と通信可能に接続されるアンテナ(18)を含んでおり、該アンテナ(18)を通じて、パルスはトランスミッタ(12)から送信される。
【００２９】
＜パルス送信法（ＰＴＭ）−１＞
発明の実施に際し、現行の無線周波数（ＲＦ）電力送信の手法では、連続波（ＣＷ）システムが使用されている。これは、トランスミッタ(12)が、定量の電力を遠隔ユニット（アンテナ、整流器、デバイス）に連続的に供給するものである。しかしながら、整流器(28)の効率は、アンテナ(18)によって受信された電力に比例する。この問題に対処するために、電力送信の新規な方法が開発されており、この方法には、送信された電力をパルシングすること（オン／オフ・キーイング（ＯＯＫ）搬送周波数）が含まれる。送信のパルシングは、高いピーク電力レベルで、ＣＷシステムに相当する平均値を得ることを可能にする。この概念を図１ａ〜図１ｄに示している。各パルスは、振幅が異なっていてもよいことに着目すべきである。
【００３０】
図１ａに示すように、ＣＷシステムは、一定／平均の電力Ｐ1を供給する。これにより、整流回路は、図１ｃに示すように、受信電力を効率Ｅ1で変換する。パルス送信法についても同様に、図１ｂに示すように、平均電力はＰ1であるが、一定ではない。その代わりに、電力は、Ｐ1のＸ倍でパルシングされ、平均電力Ｐ1が得られる。これにより、システムが、監督官庁によって評価を受ける際に、該システムがＣＷシステムと同等であると認められる。この方法の主たる利点は、整流回路の効率をＥ2まで増大できることである。これは、デバイスが、両方のシステムで平均送信電力が不変であっても、利用可能な電力及び電圧の増大を確認できることを意味する。直流(ＤＣ)電力が増大していることは、図１ｄに示される。図では、Ｅ1及びＥ2が、夫々ＤＣ1及びＤＣ2に対応している。このシステム(10)のブロック図は、図２に示される。受信回路は、多くの異なった形態を採ることができる。機能的なデバイスの一例は、特許第６６１５０７４号(Apparatus for Energizing a Remote Station and Related Method)に示されており、引用をもって本願への記載加入とする。
【００３１】
パルシングは、最初に周波数発生器(20)と増幅器(22)をイネーブリング(enabling)することで実現される。次に、イネーブル線(enable line)は、この時点においてイネーブルされ、周波数発生器(20)又は増幅器(22)の一方に切り替えられて(toggled)、デバイスの１つの再イネーブル(re-enable)を無効にする。この作用によって、パルス出力が生成される。一例として、周波数発生器(20)のイネーブル線が、ＯＮとＯＦＦで切り替えられると、これに対応して、ＲＦエネルギーが生成され、その後、ＲＦエネルギーが生成されなくなる。
【００３２】
ＰＴＭをＣＷシステムと区別するために、パルス間の最短時間長を規定することが必要になる。この時間は、送信周波数の関数であり、周波数発生器(20)からの出力の１サイクルの半分に制限される。ＯＦＦ時間をさらに低減することは可能であるが、正側の振幅(positive swing)又は負側の振幅(negative swing)間のスイッチングにより、アンテナ(18)に送られる調波が生成される。これにより、搬送周波数以外の周波数がさらに送信されることとなり、他の周波数帯域との干渉が生じることもある。しかしながら、実際には、そのような高速なスイッチングには利点がないであろう。周波数発生器(20)、アンプ及び整流器(28)の応答時間は、たいてい記載された短時間長よりも長い。これは、システムが、それほど速く変化に応答できず、ＰＴＭシステムの利点が低減することを意味する。
【００３３】
各ブロックの例は以下のとおりである。
【表１】
2008532468.tif 000003
【００３４】
図３は、搬送周波数を用いて、如何にしてパルス波形が構成されるかを示している。図示のように、パルスは、送信周波数の時間長及び振幅を単に伝えるだけである。また、図示されるように、パルス送信の平均電力は、簡単な等式で規定される。得られるパルス信号の平均は、ＣＷ信号と等しい。
【００３５】
本方法の適用される例として、８９０〜９４０ＭＨｚを挙げることができる。連邦通信委員会（ＦＣＣ）は、連邦規制基準（ＣＦＲ）タイトル４７のセクション１５.２４３において、この帯域での運用要件を記載している。この仕様を付録Ａに示している。この帯域に関する規則は、放射限度は平均値検出器で測定され、送信ピークはセクション１５.３５によって制限されることが記載されており、これを付録Ｂに示している。この規則では、放射のピークは、その周波数帯域について提示された平均電力の２０ｄＢ（１００倍）に制限されると記載している。これは、図１ｂにおける上限Ｘ＝１００に対応している。
【００３６】
本方法は、あらゆる周波数で機能することに注目されるべきである。試験は、９８ＭＨｚのＦＭ無線帯域で実施した。試験は、無線サービスとの干渉を避けるために遮蔽された部屋で実施した。パルスのデューティサイクルは、夫々表２と表３に示すように、１００ミリ秒（ｍｓ）と１秒の一定周期で、１００パーセント（ＣＷ）から１パーセントまで変化させた。パルスの振幅は、平均電力１ミリワット（ｍＷ）を得るように調整した。表には、試験した種々のデューティサイクルと、レシーバ(32)によって変換されたＤＣ電圧及び電力が示されている。受信回路は、図２に示されている。表３に示されるように、デューティサイクルを１００％から１％まで変化させることで、受信ＤＣ電圧は、約１０倍に増大し、電圧は、約１００倍に増加している。
【００３７】
【表２】
2008532468.tif 000004
【００３８】
【表３】
2008532468.tif 000005
【００３９】
本方法を適用することのできる有用な周波数帯域の例として他には、ＩＳＭ帯域（Industrial Scientific, and Medical band）が含まれる。この帯域は、工業用機器、科学用機器、医療用機器に割り当てられるように定められたものであり、各機器は、認可された無線通信に悪影響を及ぼす干渉を防止するために、この無線周波数スペクトル内の周波数で電磁エネルギーを放出する。これらの帯域には、以下のものが含まれる。６.７８ＭＨｚ±１５ＫＨｚ、１３.５６ＭＨｚ±７ＫＨｚ、２７.１２ＭＨｚ±１６３ＫＨｚ、４０.６８ＭＨｚ±２０ＫＨｚ、９１５ＭＨｚ±１３ＭＨｚ、２４５０ＭＨｚ±５０ＭＨｚ、５８００ＭＨｚ±７５ＭＨｚ、２４１２５ＭＨｚ±１２５ＭＨｚ、６１ＧＨｚ±２５０ＭＨｚ、１２２.５ＧＨｚ±５００ＭＨｚ及び２４５ＧＨｚ±１ＧＨｚ。
【００４０】
パルス送信システム(10)は、多くの利点を有する。それらの内の幾つかを以下に示す。
１．システム(10)の全体的な効率は、整流器(28)の効率の増大によって増大する。これを説明するために、表３のデータを試験することができる。ＣＷシステム（１００％デューティサイクル）は、１．００％ＰＴＭが２７.８２１ｕＷを得る時、０.２５５ｕＷの電力を受信して変換できた。これは、１０，０００％倍以上の効率増大である。
２．ＣＷシステムと平均を比較すると、より大きい出力電圧を得ることができる。これは、整流器(28)の効率の増大に起因している。さらに、それは、大電力パルスをファクターとしており、図２中、フィルタ(30)への入力にて大電圧パルスが生成される。大電圧パルスは、フィルタ処理され、負荷(16)が大きいと想定して、より大きい電圧をもたらす。
３．システム効率が増加することによって、より少ない平均送信電力の使用で、同じ受信ＤＣ電力の獲得が可能となる。これは、以下の利点をもたらす。
ａ．トランスミッタからの人間の安全距離（人間の安全距離は、人が送信源からどれだけ離れなければならない人かを説明する用語であって、ＦＣＣの人間安全規則によって許容されるＲＦ電界強度よりも高いＲＦ電界強度に曝されないことを保証するものである。例えば、９１５ＭＨｚでの一般的な集団暴露に対する許容電界強度は、０.６１ｍＷ／ｃｍ2である。）は、平均送信電力の低減によって減少する。
ｂ．平均トランスミッタ電力が少ないほど、帯域数(例えばＩＳＭ帯域のような、ライセンスを必要としない帯域)が増加しても操業が可能となる。
ｃ．認可帯域において、平均トランスミッタ電力が減少することは、認可電力量の減少と採ることができる。
【００４１】
上記した方法に類似する特許が現存するが、問題に対する基本的なアプローチは、異なった目的に対するものである。米国特許第６６６４７７０号(引用をもって記載加入とする)は、パルス変調された搬送周波数を用いて、ＤＣからＤＣへの（ＤＣ−ＤＣ）変換器を含む遠隔デバイスに、電力を供給するシステムを記載している。ＤＣ−ＤＣ変換器は、選択されたトポロジに応じて、入力ＤＣ電圧のレベルを上又は下に変圧するために使用される。この場合、ブーストコンバータは、入力電圧を増大するために使用される。該デバイスは、その電力を入力フィールド(incoming field)から引き出し、さらに、信号に含まれる変調を用いて、受信電圧を増大するために、トランジスタ(ＤＣ−ＤＣ変換器の基本部品)を切り替える。この文献に記載された波形は、参照特許に記載されているのと同様な特徴を有している。ここに記載したシステムには、多くの違いを有している。本案のレシーバ(32)は、ＤＣ−ＤＣ変換器を有していない。実際に、この方法は、ＤＣ−ＤＣ変換器を必要とせずに、受信されたＤＣ電圧を増大する目的で開発されたものである。また、変調は、本案の信号に含まれる変調は、クロック(34)をスイッチングトランジスタを駆動するために用いることを意図していない。その目的は、大ピーク電力の使用して整流器回路の効率を増大できるようにすることであり、言い換えると、ＤＣ−ＤＣ変換器、又は、入力パルス信号(incoming pulsed signal)からのクロック(34)の誘導を必要とすることなく、レシーバ(32)の出力電圧を増大させることである。
【００４２】
前述の如く、パルス波形は、クロック(34)の信号として使用することを目的としていない。パルス波形は、ただ単に十分に大きい電圧増加(効率増大によって)を生成するだけではないという理由で、ＤＣ−ＤＣ変換器を受信回路に必要とする場合、ＤＣ−ＤＣ変換器は、整流器(28)の純粋なＤＣ出力を用いて生ずるオンボードクロック(34)を用いて実施することもできる。レシーバ(32)中のクロック(34)の生成は、入力パルス波形からクロック(34)を得るための追加の回路構成を含むよりも効率的であることが判明しており、それ故、参照した特許よりもレシーバ(34)の効率を高めることができる。図３ａは、このシステムが如何にして実施されるかを示している。
【００４３】
近年、Lucent Technologies社とPequot Capital Management社のベンチャー企業であるLucent Digital Radio社は、現行のサービスとの相互関連なしに、デジタル無線サービスを既存のアナログ無線信号に組み入れる試験に成功した。これによると、有益であると考えられる場合、ここに記載されたような電力送信信号を、既存のＲＦ施設（無線通信、ＴＶ、携帯電話）に組み入れることが可能である。これによって、ステーションは、特定領域内にあるデバイスに電力を伴うコンテンツを提供することができる。
【００４４】
＜パルス送信法−２＞
複数のトランスミッタ(12)が使用される場合、パルス送信法は、別の共通の問題、即ち、位相キャンセレーション(phase cancellation)の解決することができる。この問題は、２つ（又はそれ以上）の波が相互に影響を及ぼす場合に引き起こされる。１つの波は、他の波と１８０度位相がずれる場合、対向する位相はキャンセル又は小さくなり、電力が殆ど又は全く得られず、その領域は空(null)となる。パルス送信法は、非ＣＷ特性により、この問題を軽減する。これにより、各トランスミッタ(12)にタイムスロットを割り当てることで、複数のトランスミッタ(12)をキャンセレーションされることなく、同時に使用することが可能となり、１つのパルスのみが所定時間でアクティブとなる。トランスミッタ(12)の数が少ない場合、パルス衝突の可能性が低いため、タイムスロットは必要にはならないであろう。システム(10)のハードウェアを図４ａに示しており、信号を図４ｂに示している。コントロール信号は、その割り当てられたタイムスロットに対して各トランスミッタ(12)をアクティブにするために使用される。タイムスロットセレクタ(38)は、信号を周波数発生器(20)及び／又は増幅器(22)に提供することによって、送信ブロックをイネーブル又はディスエーブルにし、マイクロコントローラを含む多くの方法で実行される。
【００４５】
＜パルス送信法−３＞
方法２を拡張すると、タイムスロット割当の必要性が排除される。この方法において、複数のチャンネル（周波数）は、トランスミッタ(12)間の相互影響を排除するのに用いられる。複数のチャンネルを使用することで、チャンネル間隔が近い場合でも、受信アンテナ(18)及び整流器(28)によって、すべての周波数の受信が可能となり、トランスミッタ(12)を同時に作動させることができる。このシステム(10)は、図５に示されており、そこで、各周波数発生器(20)は、異なる周波数に設定される。すべてのブロックを表１に記載している。
【００４６】
＜パルス送信法−４＞
前述した３つの方法には、多くの拡張を行なうことができる。それらには以下のものが含まれる。
【００４７】
代替案１＜方法１＞  搬送波は、完全にはゼロにならず、例えばデバイスのスリープモードのような低電力状態で供給できるような有限値を保持している。この方法は図６に示されている。ブロックは、表１に記載している。イネーブル信号線は、ゲインコントロール(26)線と置き換えられ、出力信号のレベルを調整するために使用される。ゲインコントロール(26)線は、多数の方法で実行することができる。周波数発生器(20)において、ゲインコントロール(26)線は、内部レジスタをプログラムするために用いられる位相ロックループ（ＰＬＬ）へのシリアル入力とすることができ、内部レジスタは、デバイスの出力電力を調整することを含む多数の任務を有している。増幅器(22)上のゲインコントロール(26)は単に、増幅器(22)のゲート電圧を調整するために使用される抵抗分割器であって、順次、増幅器(22)のゲインを変化させる。ゲインコントロール(26)線は、増幅器(22)を調整することで、プラス及びマイナスのゲインの両方を有することに注目すべきである。このことは、本文書中、ゲインコントロール(26)線についてのすべてに適用される。
【００４８】
代替案２＜方法１＞  トランスミッタ(12)は、異なる周波数を連続的にパルス化し、そのチャンネルの平均電力を低減する。各周波数及び／又はパルスの振幅は異なっていてもよい。このブロック図において、各周波数発生器(20)は、異なる周波数を生成する。これらの周波数はすべて、周波数セレクタ(39)へ供給され、増幅器(22)への正確な周波数を決定し、ルート付ける。このブロックは、マイクロコントローラ及び同軸スイッチで実行される。マイクロコントローラは、正確な同軸スイッチを、適当なタイムスロットで作動させ、図７ｂの波形を生成するアルゴリズムを用いてプログラムされる。
【００４９】
代替案３＜方法２＞  各トランスミッタ(12)及び／又は周波数は、異なる振幅を有していてよい。このブロック図には、ゲインコントロール(26)を追加して、様々な出力信号レベルを生成している。
【００５０】
代替案４＜方法３＞  信号トランスミッタ(12)を、すべてのチャンネル周波数を連続的に送信するために用いて、複数の送信ユニットが必要にならないようにしている。これは、データは送られないが、周波数ホッピング(frequency hoping)を使用するＣＷユニットと似ている。各チャンネルは、異なる振幅を有していてよい。これらの周波数はすべて、周波数セレクタ(39)へ供給され、増幅器(22)への正確な周波数を決定し、ルート付ける。このブロックは、マイクロコントローラと同軸スイッチで実行される。イネーブルは、出力信号の連続的な性質によって、取り除かれている。
【００５１】
代替案５＜代替案４＞  この波形（複数の周波数）は、方法１で説明されたようにパルス化される。方法１の単一周波数、一定振幅のパルスは、タイムスロットを含むパルスと置き換えられている。各タイムスロットは、異なった周波数及び振幅を有することができる。イネーブル線を追加することで、システムは、パルシングのために出力をオン及びオフに切り替えることができるようになる。ゲインコントロール(26)線、イネーブル線及び周波数セレクタ(39)の機能は、上述のとおりである。
【００５２】
代替案６＜方法３＞  各トランスミッタ(12)及び／又は周波数は、異なる振幅とすることができる。ゲインコントロール(26)線を追加することで、出力信号レベルが変化してもよい。
【００５３】
代替案７＜代替案４＞  複数のトランスミッタ(12)は、異なるタイムスロットの異なるトランスミッタ(12)において生ずる各チャンネルで、すべてのチャンネル周波数を連続的に送信することができる。この方法において、コントロール信号は、各トランスミッタ(12)が常に、他のトランスミッタに対して、異なるチャンネルにあるという方法で、複数の周波数にて複数のトランスミッタ(12)を同期化するために用いられる。また、このシステムには、ゲインコントロール(26)が含まれ、各トランスミッタ(12)の出力のレベルを変化させる。コントロール線は、マイクロコントローラによって作動し、該マイクロコントローラは、各トランスミッタ(12)に、現在のタイムスロットに対する異なる周波数に割り当てるためのアルゴリズムでプログラムされている。次のタイムスロットでは、マイクロコントローラは、すべてのトランスミッタが別のチャンネルで作動していることを保証するために、周波数割当を変化させる。各トランスミッタ(12)のゲインコントロール(26)は、同一の主マイクロコントローラによって、又は、そのトランスミッタ(12)の近くにあるマイクロコントローラによって制御することができる。イネーブル線は、有用であると判断した場合、トランスミッタ(12)を無効にすることができる。
【００５４】
＜補注＞
連続パルスのパルス幅及び周期を、時間によって変化させることができることは注目すべきである。さらに、各タイムスロットの時間長は、異なっていてもよく、時間によって変化してもよい。
【００５５】
データは、通信目的のパルスに含むことができる。これは、前述の図面に示したようにデータ線を周波数発生器に含めることによって実現される。この線は、搬送周波数を調節するために用いられる。レシーバ(32)を追加の装置として含むことで、入力信号からデータを抽出することができる。これは図１３に示されている。
【００５６】
発明を例示のために前記実施例にて詳細に説明したが、その詳細は単に例示の目的のためのものであり、当該分野の専門家であれば、請求の範囲の記載以外については、発明の精神及び範囲から逸脱することなく、変更できることは理解されるべきである。
【００５７】
＜付録Ａ＞
セクション
[連邦規制基準]
[第４７編、第１巻]
[２００３年１０月１日改訂]
ＧＰＯアクセス経由で米国政府印刷局から
[出典：４７ＣＦＲ１５.２４３]
[７５０ページ]
第４７編−−電気通信
第１章−−連邦通信委員会
第１５部−−無線周波デバイス−目次
Ｃ項−−インテンショナル・ラジエータ
Ｓｅｃ．１５.２４３  帯域８９０〜９４０ＭＨｚにおける操業
（ａ）このセクションの規定に基づく操業は、無線周波数エネルギーを使用し、材料の特性を測定するデバイスに限定される。このセクションの規定に基づき操作されるデバイスは、音声通信又は如何なるその他のタイプのメッセージの送信に使用してはならない。
（ｂ）特定の周波数帯域内で放射されるエミッションの電界強度は、３０メーターで、５００マイクロボルト／メーターを越えないものとする。この章におけるエミッションの限界は、平均値検波器を用いた測定装置に基づく。ピークエミッションの限界についてのＳｅｃ．１５.３５の規定が適用される。
（ｃ）特定帯域外の周波数で放射されるエミッションの電界強度は、Ｓｅｃ．１５.２０９における一般的な放射エミッションの限界を越えないものとする。
（ｄ）デバイスは、内蔵型であって、このセクションの規定と矛盾する方法で操作可能に調整できる外部又は容易にアクセス可能なコントローラを有しない。デバイスとともに使用されるアンテナは、デバイスに固定して取り付けられており、ユーザによって容易に変更できないものとする。
（[７５１ページ]）
【００５８】
＜付録Ｂ＞
セクション
[連邦規制基準]
[第４７編、第１巻]
[２００３年１０月１日改訂]
ＧＰＯアクセス経由で米国政府印刷局から
[出典：４７ＣＦＲ１５.３５]
[７０１〜７０２ページ]
第４７編−−電気通信
第１章−−連邦通信委員会
第１５部−−無線周波デバイス−目次
Ａ項−−一般
Ｓｅｃ．１５.３５  検出器の機能と帯域幅の測定
この部に示される伝導され、放射されるエミッションの限界は、この部以外で他に特定しない限り、下記に基づく。
（ａ）１０００ＭＨｚ以下の如何なる周波数においても、提示される限界は、特に規定のない限り、ＣＩＳＰＲピーク値検出器の機能と関連する測定帯域幅を用いる測定機器に基づく。ＣＩＳＰＲピーク値検出器を用いた測定機器の仕様は、国際電気標準会議の国際無線干渉特別委員会（ＣＩＳＰＲ）の刊行物１６に載っている。ＣＩＳＰＲピーク値測定に代えて、責任ある当事者は、ＣＩＳＰＲピーク値測定について示されたのと同じ帯域幅が用いられる限り（[７０２ページ]）、その裁量により、パルスの感度を抑圧(pulse desensitization)させるファクターとして適切に調整された、ピーク検出器機能を用いた測定機器を使用して、エミッションの限界順守をデモンストレーションすることもできる。
注意：パルス繰返し周波数が２０Ｈｚ以下のパルス変調デバイス、及び、ＣＩＳＰＲピーク値測定が特定されることについて、規則の順守は、ＣＩＳＰＲピーク値測定について示された帯域幅を使用し、パルス感度を抑圧させるファクターとして適当に調整された、ピーク検出器機能を用いる測定機器を使用してデモンストレーションすることができる。
（ｂ）特に指定のない限り、如何なる周波数又は１０００ＭＨｚを越える周波数において、提示される放射限界は、平均値検波器の機能を用いた測定機器の使用に基づく。１０００ＭＨｚ未満のエミッション測定を含む平均放射エミッションの測定がこの部で特定される場合、さらに、無線周波数エミッションの制限があり、それは、異なるピークエミッションの限界が、例えばＳｅｃｓ.１５.２５５、１５.５０９及び１５.５１１を参照するように、規則に別途規定されない限り、調査対象となる周波数に対して最大の許容可能な平均限界を越える２０ｄＢに対応して、ピーク検出の機能を有する機器を用いて測定される。他に規定の内限り、１０００ＭＨｚを越える測定は、最小の分解帯域幅が１ＭＨｚの機器を用いて行なう。ＡＣ電力線の伝導エミッションの測定は、平均放射エミッション測定が特定されているデバイスであっても、ＣＩＳＰＲピーク値検出器を使用して行なわれる。
（ｃ）例えばＳｅｃ.１５.２５５(ｂ)のように特に指定のない限り、放射エミッションの限界は、エミッションの平均値に関して表すことができ、パルス操作を使用でき、電界強度の測定は、１つの完全なパルス列を平均化することによって決定される。パルス列には、パルス列が０.１秒を越えない限り、空白インターバル(blanking intervals)が含まれる。代替（トランスミッタが０.１秒より長く稼働した場合）として、又は、パルス列が０.１秒を越える場合には、測定される電界強度は、０.１秒インターバル中の平均絶対電圧から決定され、該インターバル中で、電界強度は、その最大値となる。平均電界強度を算出する正確な方法を、認証申請書と共に提出、又は、通知又は検証を受ける機器に関する測定データファイルに保管しなければならない。
[１９８９年４月２５日５４ＦＲ１７７１４、補正：１９９１年３月２９日５６ＦＲ１３０８３、１９９６年４月２日６１ＦＲ１４５０２、１９９８年８月７日６３ＦＲ４２２７９、２００２年５月１６日６７ＦＲ３４８５５]
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明のパルス送信を表す図である。
【図２】送信システムのブロック図である。
【図３】パルス送信の一例を示す図である。
【図３ａ】レシーバのブロック図である。
【図４ａ】複数のトランスミッタ、単一周波数及び複数のタイムスロットを示す図である。
【図４ｂ】複数のトランスミッタ、単一周波数及び複数のタイムスロットを示す図である。
【図５】複数のトランスミッタ、単一周波数、及び、タイムスロットなしを示す図である。
【図６ａ】単一のトランスミッタ、単一周波数及び非ゼロ復帰（ＮＲＺ）を示す図である。
【図６ｂ】単一のトランスミッタ、単一周波数及び非ゼロ復帰（ＮＲＺ）を示す図である。
【図７ａ】単一のトランスミッタ、多重周波数及び複数のタイムスロットを示す図である。
【図７ｂ】単一のトランスミッタ、多重周波数及び複数のタイムスロットを示す図である。
【図８ａ】複数のトランスミッタ、単一周波数及び複数のタイムスロットを示す図である。
【図８ｂ】複数のトランスミッタ、単一周波数及び複数のタイムスロットを示す図である。
【図９ａ】単一のトランスミッタ、多重周波数、複数のタイムスロット及びＮＲＺを示す図である。
【図９ｂ】単一のトランスミッタ、多重周波数、複数のタイムスロット及びＮＲＺを示す図である。
【図１０ａ】単一のトランスミッタ、多重周波数、複数のタイムスロット及びゼロ復帰（ＲＺ）を示す図である。
【図１０ｂ】単一のトランスミッタ、多重周波数、複数のタイムスロット及びゼロ復帰（ＲＺ）を示す図である。
【図１１】複数のトランスミッタ、多重周波数、タイムスロットなし及び様々な振幅を示す図である。
【図１２ａ】複数のトランスミッタ、多重周波数、複数のタイムスロット及び様々な振幅を示す図である。
【図１２ｂ】複数のトランスミッタ、多重周波数、複数のタイムスロット及び様々な振幅を示す図である。
【図１３】データ抽出装置を含むレシーバのブロック図である。
【図１】
2008532468.tif 000006
【図２】
2008532468.tif 000007
【図３】
2008532468.tif 000008
【図３ａ】
2008532468.tif 000009
【図４ａ】
2008532468.tif 000010
【図４ｂ】
2008532468.tif 000011
【図５】
2008532468.tif 000012
【図６ａ】
2008532468.tif 000013
【図６ｂ】
2008532468.tif 000014
【図７ａ】
2008532468.tif 000015
【図７ｂ】
2008532468.tif 000016
【図８ａ】
2008532468.tif 000017
【図８ｂ】
2008532468.tif 000018
【図９ａ】
2008532468.tif 000019
【図９ｂ】
2008532468.tif 000020
【図１０ａ】
2008532468.tif 000021
【図１０ｂ】
2008532468.tif 000022
【図１１】
2008532468.tif 000023
【図１２ａ】
2008532468.tif 000024
【図１２ｂ】
2008532468.tif 000025
【図１３】
2008532468.tif 000026
【国際調査報告】
2008532468.tif 000027