(57)【要約】  例示的な方法は、無線通信コンポーネントと、各々がそれぞれ少なくとも１つの給電素子及びシグナチャ信号受信回路を含む複数の給電ゾーンと、を含む近接場充電パッドで実行される。方法は、複数の給電ゾーンのうちの第一の給電ゾーンに含まれるそれぞれの給電素子によって、伝送特性群のための第一の値を有する試験電力伝送信号を送信することを含む。方法はまた、電力伝送信号の各々の送信と共に、シグナチャ信号受信回路を使って、第一の給電ゾーンでの反射電力のそれぞれの量を検出することを含む。方法は、反射電力のそれぞれの量に基づいて、（ｉ）許可されている無線受電装置及び／又は（ｉｉ）無線受電装置以外の物体が、充電パッドの、第一の給電ゾーンに隣接する表面上に存在するか否かを特定することをさらに含む。
2021512579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
近接場充電パッドの動作方法において、
１つ又は複数のプロセッサと、各々がそれぞれ少なくとも１つの給電素子及びシグナチャ信号受信回路を含む複数の給電ゾーンと、を含む近接場充電パッドにおいて、
前記複数の給電ゾーンのうちの第一の給電ゾーンに含まれるそれぞれの給電素子によって、第一の伝送特性群に関する第一の値を有する複数の試験電力伝送信号を送信することと、
前記複数の試験電力伝送信号の各々を送信することと共に、前記シグナチャ信号受信回路を使って、前記第一の給電ゾーンでの反射電力のそれぞれの量を検出することと、
少なくとも一部に前記反射電力のそれぞれの量に基づいて、（ｉ）許可されている無線受電装置及び／又は（ｉｉ）無線受電装置以外の物体が、前記近接場充電パッドの、前記第一の給電ゾーンに隣接する表面上に存在するか否かを特定することと、
を含む方法。
【請求項２】
前記第一の給電ゾーンにおける前記反射電力のそれぞれの量を前記検出することは、前記シグナチャ信号受信回路を使って、少なくとも一部に前記第一の給電ゾーンにおける前記反射電力のそれぞれの量に基づく１つ又は複数のシグナチャ信号を特定することを含み、
前記１つ又は複数のシグナチャ信号と１つ又は複数の所定のシグナチャ信号との比較に基づいて、許可されている無線受電装置が前記近接場充電パッドの、前記第一のアンテナゾーンに隣接する前記表面上に存在することを特定することであって、前記許可されている無線受電装置は、前記複数の試験電力伝送信号から取得した電力を使って前記１つ又は複数のシグナチャ信号を発生するシグナチャ信号発生回路を含む、特定することと、
前記許可されている無線受電装置が前記表面上に存在することを前記特定することにしたがって、前記第一のアンテナゾーンに含まれる前記それぞれの給電素子によって、前記第一の伝送特性群に関する第二の値を有する追加の電力伝送信号を送信することと、
をさらに含む、請求項１の方法。
【請求項３】
前記許可されている無線受電装置が前記表面上に存在することを前記特定することはまた、前記１つ又は複数のシグナチャ信号と前記１つ又は複数の所定のシグナチャ信号との比較に基づいて、無線受電装置以外の物体が前記許可されている無線受電装置と前記表面との間に存在することを特定することも含み、
前記近接場充電パッドが、無線受電装置以外の物体が前記近接場充電パッド上に存在するときに電力伝送信号を送信するように構成されていることを特定することと、
前記近接場充電パッドが、無線受電装置以外の物体が前記近接場充電パッド上に存在するときに電力伝送信号を送信するように構成されていることを特定された後に、前記追加の電力伝送信号を送信することと、
をさらに含む、請求項２の方法。
【請求項４】
前記１つ又は複数のシグナチャ信号は、前記第一の給電ゾーンの前記シグナチャ信号受信回路に、前記無線受電装置のインピーダンス値に対する操作を利用して１つ又は複数のシグナチャ信号を符号化することによって伝達され、前記インピーダンス値への前記操作は、前記反射電力の量を異なる時点で変化させる、請求項２の方法。
【請求項５】
前記近接場充電パッドはデータ通信ラジオを含み、
前記複数の試験電力伝送信号を前記送信することは、前記データ通信ラジオを介して何れの信号も受信せずに実行される、
請求項１〜４の何れかの方法。
【請求項６】
前記複数の試験電力伝送信号を前記送信することは、所定の期間が満了したときに行われる、請求項１〜５の何れかの方法。
【請求項７】
前記複数の試験電力伝送信号を前記送信することと共に、前記複数の給電ゾーンのうちの各給電ゾーンに含まれるそれぞれの給電素子によってそれぞれの複数の試験電力伝送信号を送信することと、
前記複数の給電ゾーンのうちの各それぞれの給電ゾーンに含まれるそれぞれのシグナチャ信号受信回路を使って、前記複数の給電ゾーンの各々における反射電力のそれぞれの量を検出することと、
前記複数の給電ゾーンのうちの各給電ゾーンについて、（ａ）無線受電装置及び／又は（ｉｉ）無線受電装置以外のオブジェクトが、前記複数の給電ゾーンのうちの各々に隣接するそれぞれの表面に存在することを特定するステップと、
をさらに含む、請求項１〜６の何れかの方法。
【請求項８】
前記複数の給電ゾーンのうちの第二の給電ゾーンで検出された前記反射電力のそれぞれの量に基づいて、無線受電装置以外の物体が前記第二の給電ゾーンに存在することを特定することと、
無線受電装置以外の前記物体が前記第二の給電ゾーンに存在することを特定することと共に、前記近接場充電パッドが、１つ又は複数の物体が前記近接場充電パッド上に存在しているときに無線電力を送信するように構成されているか否かを特定するステップと、
をさらに含み、
前記追加の電力伝送信号を前記送信することは、前記近接場充電パッドが、１つ又は複数の物体が前記近接場充電パッド上に存在するときに無線電力を送信するように構成されることを特定した後でのみ実行される、
請求項１〜７の何れかの方法。
【請求項９】
前記近接場充電パッドの前記１つ又は複数のプロセッサは、前記１つ又は複数の所定のシグナチャ信号を含むデータソースと通信する、請求項１〜８の何れかの方法。
【請求項１０】
前記データソースには、複数の異なる無線受電装置の各々が前記近接場充電パッドの上に置かれて、前記近接場充電パッドが前記複数の異なる無線受電装置の各々のためのそれぞれの所定のシグナチャ信号を検出し、その後保存できるようにする構成プロセス中に、１つ又は複数の所定のシグナチャ信号が入力される、請求項１〜９の何れかの方法。
【請求項１１】
前記構成プロセスは、無線受電装置以外の複数の異なる物体を前記近接場充電パッド上に置いて、前記近接場充電パッドが前記複数の異なる物体の各々のためのそれぞれの所定のシグナチャ信号を検出し、保存できるようにすることをさらに含む、請求項１〜１０の何れかの方法。
【請求項１２】
前記追加の電力伝送信号を送信した後、前記無線受電装置からデータ通信信号を受信することであって、前記データ通信信号は、前記近接場充電パッドが前記第一の伝送特性群のための機器ごとの値を特定することができるようにする情報を含む、受信することと、
前記データ通信信号を受信したことに応答して、前記追加の電力伝送信号の送信を停止し、その代わりに、前記第一の給電ゾーンに含まれるそれぞれの給電素子を介して、前記第一の伝送特性群のための前記機器ごとの値を有する別の電力伝送信号を送信することと、
をさらに含む、請求項１〜１１の何れかの方法。
【請求項１３】
前記第一の伝送特性群のための前記第一及び第二の値は同じである、請求項１〜１２の何れかの方法。
【請求項１４】
前記第一の伝送特性群のための前記第一及び第二の値は異なる、請求項１〜１２の何れかの方法。
【請求項１５】
前記無線受電装置は、受電素子と、前記受電素子に結合され、電力伝送信号の受信によって発生される交流電流を直流電流に変換する整流器と、を含み、前記無線受電装置の前記信号発生回路は、
前記整流器の直流電流出力ポートに設置されたインピーダンス変調回路を含み、前記インピーダンス変調回路は、前記無線受電装置におけるインピーダンスを変調するように構成される、
請求項１〜１４の何れかの方法。
【請求項１６】
前記給電素子は近接場容量性カプラであり、
前記近接場容量性カプラは、一次カプラを有する金属層と、前記金属層の上の前記一次カプラに隣接する１つ又は複数の寄生結合素子を含む、
請求項１〜１５の何れかの方法。
【請求項１７】
前記近接場容量性カプラは、送信線を介してパワーアンプに結合され、前記送信線は、前記複数の試験電力伝送信号及び前記追加の電力伝送信号を前記近接場容量性カプラに供給するように構成される、請求項１〜１６の何れかの方法。
【請求項１８】
前記送信線は前記シグナチャ信号受信回路に結合される、請求項１〜１７の何れかの方法。
【請求項１９】
各々がそれぞれ少なくとも１つの給電素子とシグナチャ信号受信回路を含む複数の給電ゾーンと、１つ又は複数のプロセッサと、を有する近接場充電パッドにより実行されると、前記近接場充電パッドに、
前記複数の給電ゾーンのうちの第一の給電ゾーンに含まれるそれぞれの給電素子をよって、第一の伝送特性群のための第一の値を有する複数の試験電力伝送信号を送信させ、
前記複数の試験電力伝送信号の各々の送信と共に、前記シグナチャ信号受信回路を使用して、前記第一の給電ゾーンにおける反射電力のそれぞれの量を検出させ、
少なくとも一部に前記反射電力のそれぞれの量に基づいて、（ｉ）許可されている無線受電装置及び／又は（ｉｉ）無線受電装置以外の物体が、前記近接場充電パッドの、前記第一の給電ゾーンに隣接する表面上に存在するか否かを特定させる
実行可能命令を保存する非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２０】
前記１つ又は複数のプログラムは、請求項２〜１８の何れかの方法を実行するための命令をさらに含む、請求項１９の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２１】
近接場充電パッドにおいて、
無線通信コンポーネントと、
各々がそれぞれ少なくとも１つの給電素子を含む複数の給電ゾーンと、
１つ又は複数のプロセッサと、
前記１つ又は複数のプロセッサにより実行されるように構成された１つ又は複数のプログラムを保存するメモリであって、前記１つ又は複数のプログラムは、
前記複数の給電ゾーンのうちの第一の給電ゾーンに含まれるそれぞれの給電素子によって、第一の伝送特性群のための第一の値を有する複数の試験電力伝送信号を送信し、
前記複数の試験電力伝送信号の各々の送信と共に、前記シグナチャ信号受信回路を使用して、前記第一の給電ゾーンにおける反射電力のそれぞれの量を検出し、
少なくとも一部に前記反射電力のそれぞれの量に基づいて、（ｉ）許可されている無線受電装置及び／又は（ｉｉ）無線受電装置以外の物体が、前記近接場充電パッドの、前記第一の給電ゾーンに隣接する表面上に存在するか否かを特定する
ための命令を含むメモリと、
を含む近接場充電パッド。
【請求項２２】
前記１つ又は複数のプログラムは、前記１つ又は複数のプロセッサにより実行されると、さらに前記近接場充電パッドに請求項２〜１８の何れかの方法を実行させる、請求項２１の近接場充電パッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
[0001]  本願の実施形態は一般に、無線電力伝送システムで使用されるアンテナ、ソフトウェア、及びデバイスに関し、より具体的には、シグナチャ信号受信回路を使って無線受電装置及びその他の種類のオブジェクトを検出できる近接場充電パッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
[0002]  従来の充電パッドは、電磁誘導を利用して機器の充電に使用される磁場を生成する。ユーザはこのような従来の充電パッドで種々の厄介な問題に遭遇しており、そのひとつに、磁気ストリップ及び／又はＲＦＩＤチップを含む物体（例えば、クレジットカード、セキュリティバッジ、パスポート、キーフォブその他）がダメージを受けることである。さらに、これらの従来のパッドの多くにおいて、典型的に、充電される機器を充電パッドの特定の位置に置く必要があり、機器はパッド上の別の位置に移動させることができず、移動させると機器の充電が中断又は停止される。これは多くのユーザにとっての煩わしい問題の原因となり、なぜなら、機器をパッド上の、その機器の充電を開始するための正しい位置に正確に位置付けることができないかもしれず、さらには自分が日常的に使用する大切な物体にダメージが及ぶ羽目になるからである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
概要
[0003]  したがって、上述の問題に対応する無線充電システム（例えば、無線周波数（ＲＦ）充電パッド）が求められている。このために、本明細書には、許可されている無線受電装置がパッド上に置かれているか否か、及び他の何れかの物体（無線受電装置以外のもの）がパッド上に置かれているか否かを検出できるＲＦ充電パッドが記載されている。このようなシステム及びその使用方法は、パッド上の物体の存在を発見して、無線電力の送達を続けるか否か、或いは検出された物体の何れかにダメージを与える可能性を回避するために無線電力の伝送をやめるか否かを判断するのを助ける。パッドは、許可されている無線受電装置を識別し、及び／又はＲＦ充電パッドによる充電又は電源供給が無許可の１つ又は複数の無線受電装置を無視し、それによってシステム全体の電力浸出及びその他の流出を回避しながら、許可されている無線受電装置は常に電力を確実に受けられるようにすることができる。
【０００４】
[0004]  幾つかの例において、ＲＦ充電パッドは、試験電力伝送信号を送信し、その後、１つ又は複数の無線受電装置から、又はＲＦ充電パッド上にある１つ又は複数の物体（無線受電装置以外のもの）から返って来る反射電力を受け取る。反射電力を回収して分析することにより、シグナチャ信号を識別し、それによって許可されている機器が存在するか否か、及び／又は無線受電装置以外の物体が存在するかを特定することができる（後で詳しく説明するとおり）。幾つかの実施形態において、反射電力に関するプロセスは、許可されている無線受電装置に電力が残っていなくても（すなわち、そのバッテリが完全に枯渇していても）機能し、これは、無線受電装置が試験電力伝送信号からのエネルギーを使って受電器側のインピーダンスの変化を生じさせることができるからであり、すると、それによって異なる量の反射電力がＲＦ充電パッドにおいて（及びその中の異なる電力伝送ゾーン内で）検出され、ひいては受電器がデータをＲＦ充電パッドに伝達できる。
【０００５】
[0005]  前述のように、このようなシステム及び方法はさらに、データ通信能力の有無を問わず、ＲＦ充電パッドと１つ又は複数の無線受電装置との間の給電制御通信を管理できる。幾つかの例において、無線受電装置は電子機器、無線電力伝送信号を受信し、変換する回路、及びデータ通信ラジオを含んでいるかもしれず、電子機器のバッテリは電荷（又は電力）が残っていない場合があり、すると機器はデータ通信信号をパッドに送信できない。この状況では、無線受電装置が無線電力を受信する許可を受けているか否かを検出するために別の技術が必要となる。他の例では、無線受電装置は、電子機器と、無線電力伝送信号を受信し、変換する回路を含んでいるかもしれないが、データ通信ラジオは含まないかもしれず、するとそのような受電器がそのパッドから無線電力を受ける許可を受けているか否かを判断できるようにするための技術が必要となる。本明細書に記載の各種の実施形態は、これらの問題を解決する技術を提供する。
【０００６】
[0006]  以下の説明の中では、様々なアンテナゾーンを含むＲＦ充電パッドについて述べる。この説明の解釈のためには、給電（又はアンテナ）ゾーンはＲＦ充電パッドの１つ又は複数の給電素子（例えば、容量性カプラ等のアンテナ）を含み、各給電ゾーンは制御集積回路（例えば、図１Ａ〜１ＢのＲＦ電力伝送集積回路１６０）によって個別にアドレス可能であってよく、各給電ゾーンを選択的に活性化することにより、どの給電ゾーンが最も効率的に無線電力を受電器に供給できるかを特定することが可能となる。ＲＦ充電パッドはまた、本明細書においては、近接場充電パッド又は、より単純に、充電パッドと互換的に呼ばれる。
【０００７】
[0007]  （Ａ１）幾つかの実施形態において、方法は、無線通信コンポーネント（例えば図１Ａの通信コンポーネント２０４）と、各々がそれぞれ少なくとも１つの給電素子（例えば、例示的な給電ゾーンは図１Ｂに示されている）とシグナチャ信号受信回路（例えば、図３Ａの回路２４０）を含む複数の給電ゾーンと、１つ又は複数のプロセッサ（例えば、図１Ｂ及び２ＡのＣＰＵ  ２０２）と、を含む近接場充電パッドで実行される。方法は、複数の給電ゾーンのうちの第一の給電ゾーン内に含まれるそれぞれの給電素子により、第一の伝送特性群のための第一の値を有する複数の試験電力伝送信号を送信することを含む。方法はまた、複数の試験電力伝送信号の各々の送信と共に、シグナチャ信号受信回路を使って、第一の給電ゾーンにおける反射電力のそれぞれの量を検出することも含む。方法は、少なくとも一部に反射電力のそれぞれの量に基づいて、（ｉ）許可されている無線受電装置及び／又は（ｉｉ）無線受電装置以外の物体が、近接場充電パッドの第一の給電ゾーンに隣接する表面上に存在するか否かを特定することをさらに含む。
【０００８】
[0008]  （Ａ２）Ａ１の方法の幾つかの実施形態において、第一の給電ゾーンにおける反射電力のそれぞれの量を検出することは、シグナチャ信号受信回路を使って、少なくとも一部に第一の給電ゾーンにおける反射電力のそれぞれの量に基づいて、１つ又は複数のシグナチャ信号を特定することを含む。方法はまた、１つ又は複数のシグナチャ信号と１つ又は複数の所定のシグナチャ信号との比較に基づいて、許可されている無線受電装置が近接場充電パッドの、第一のアンテナゾーンに隣接する表面上に存在することを特定することをさらに含む。幾つかの実施形態において、許可されている無線受電装置は、シグナチャ信号発生回路を含み、これは複数の試験電力伝送信号から取得した電力を使って、１つ又は複数のシグナチャ信号を発生し、許可されている無線受電装置が表面上に存在すると特定したことにしたがって、第一のアンテナゾーン内に含まれるそれぞれの給電素子によって、第一の伝送特性群のための第二の値を有する追加の電力伝送信号を送信する。幾つかの実施形態において、シグナチャ信号受信回路は、第一のアンテナゾーンにおける反射電力の測定値を検出するように構成され、これらの測定値は、第一のアンテナゾーンに隣接する表面（例えば、パッドの、第一のアンテナゾーンの直上の表面）の上の物体の有無に基づいて変化するかもしれない。それに加えて、シグナチャ信号発生回路は、無線受電時のインピーダンスを変化させるように構成されてよく、これによってシグナチャ信号発生回路による異なるシグナチャ信号の発生が可能となり、それによって、第一のアンテナゾーンのシグナチャ信号受信回路において異なるシグナチャ信号が受信されることになる。後でより詳しく説明するように、これによって許可されている無線受電装置が異なるシグナチャ信号に基づいて検出されて、無許可の無線受電装置は無視されるかもしれず、それが無許可の機器がシステムから電力を抽出できないようにする、という仕組みが作られる。
【０００９】
[0009]  （Ａ３）Ａ２の方法の幾つかの実施形態において、許可されている無線受電装置が表面上に存在することを特定することはまた、１つ又は複数のシグナチャ信号と１つ又は複数の所定のシグナチャ信号との比較に基づいて、無線受電装置以外の物体が許可されている無線受電装置と表面との間に存在することを特定することも含む。方法はそれに加えて、近接場充電パッドが、無線受電装置以外の物体が近接場充電パッド上に存在しているときに電力伝送信号を送信するように構成されていることを特定することと、近接場充電パッドが、無線受電装置以外の物体が近接場充電パッド上に存在するときに電力伝送信号を送信するように構成されていることを特定された後に、追加の電力伝送信号を送信することとを含む。
【００１０】
[0010]  （Ａ４）Ａ２の方法の幾つかの実施形態において、１つ又は複数のシグナチャ信号は、無線受電装置のインピーダンス値に対する操作を利用して１つ又は複数のシグナチャ信号を符号化することによって、第一の給電ゾーンのシグナチャ信号受信回路に伝達され、インピーダンス値の操作は、反射電力の量を時点の違いにより変化させる。幾つかの実施形態において、インピーダンス値の操作は、シグナチャ信号受信回路に反射電力の測定値の変動を検出させ、これらの変動が復号されて、１つ又は複数のシグナチャ信号が生成されてよい（例えば、例示的な復号シグナチャ信号は図４に示される）。幾つかの実施形態において、１つ又は複数のシグナチャ信号は周波数及びデューティサイクル値の組合せを含む。幾つかの実施形態において、無線受電装置がそのパッドから電力を受け取ることを許可されているか否かに関する情報を伝達することに加えて、１つ又は複数のシグナチャ信号はまた、データをパッドに伝達するためにも使用されてよい。シグナチャ信号を使ってデータがどのように符号化されるかに関する例は、図４に示される。
【００１１】
[0011]  （Ａ５）Ａ１〜Ａ４の何れか１つの方法の幾つかの実施形態において、近接場充電パッドはデータ通信ラジオを含み、複数の試験電力伝送信号を送信することは、データ通信ラジオを介して信号を受信することなく行われる。
【００１２】
[0012]  （Ａ６）Ａ１〜Ａ５の何れか１つの方法の幾つかの実施形態において、複数の試験電力送信信号を送信することは、所定の期間が満了したときに（例えば、１秒ごと、２秒ごと、又は５秒ごとに）行われる。
【００１３】
[0013]  （Ａ７）Ａ１〜Ａ６の何れか１つの方法の幾つかの実施形態において、方法は、複数の試験電力伝送信号の送信と共に、複数の給電ゾーンの各給電ゾーンの中に含まれるそれぞれの給電素子によりそれぞれの複数の試験電力伝送信号を送信することと、複数の給電ゾーンの各それぞれの給電ゾーンに含まれるそれぞれのシグナチャ信号受信回路を使って、複数の給電ゾーンの各々における反射電力のそれぞれの量を検出することと、複数の給電ゾーンの各給電ゾーンについて、（ａ）無線受電装置及び／又は（ｉｉ）無線受電装置以外の物体が複数の給電ゾーンの各々に隣接するそれぞれの表面に存在するか否かを特定することと、をさらに含む。換言すれば、給電ゾーンの各々は、試験電力伝送信号を送信し、その後、何れかの許可されている無線受電装置及び／又は物体がその給電ゾーン上にあるか否かを特定するように構成される。
【００１４】
[0014]  （Ａ８）Ａ７の方法の幾つかの実施形態において、方法は、複数の給電ゾーンの第二の給電ゾーンにおいて検出された反射電力のそれぞれの量に基づいて、無線受電装置以外の物体が第二の給電ゾーンに存在することを特定することと、無線受電装置以外の物体が第二の給電ゾーンに存在することを特定したことにしたがって、近接場充電パッドが、１つ又は複数の物体が近接場充電パッド上に存在するときに無線電力を伝送するように構成されているか否かを特定することと、をさらに含む。幾つかの実施形態において、追加の電力伝送信号を送信することは、近接場充電パッドが、１つ又は複数の物体が近接場充電パッド上に存在するときに無線電力を送信するように構成されていると特定された後にのみ行われる。幾つかの実施形態において、近接場充電パッドは、異物（例えば、無線受電装置以外の物体）がパッド上に存在するときに電力を送信することが許可されていることを示すパラメータで構成される。例えば、パッドの所有者又は操作者がそのパッドのための設定手順中にこのパラメータを設定してよい。幾つかの実施形態において、分類は、例えば無線受電装置以外の物体の種類（例えば、金属の物体、非金属の物体、クレジットカード、こぼれた液体等）を特定するように、より細かく行われてよい。
【００１５】
[0015]  （Ａ９）Ａ２又はＡ３の方法の幾つかの実施形態において、近接場充電パッドの１つ又は複数のプロセッサは、１つ又は複数の所定のシグナチャ信号を含むデータソース（例えば、内部又は外部データベース）と通信する。
【００１６】
[0016]  （Ａ１０）Ａ９の方法の幾つかの実施形態において、データソースには、複数の異なる無線受電装置の各々が近接場充電パッドの上に置かれて、近接場充電パッドが複数の異なる無線受電装置の各々のためのそれぞれの所定のシグナチャ信号を検出し、保存できるようにする構成プロセス中に、１つ又は複数の所定のシグナチャ信号が入力される。
【００１７】
[0017]  （Ａ１１）Ａ１０の方法の幾つかの実施形態において、構成プロセスはまた、近接場充電パッドの上に、無線受電装置以外の複数の異なる物体を置いて、近接場充電パッドが複数の異なる物体の各々のためのそれぞれの所定のシグナチャ信号を検出し、その後保存できるようにすることも含む。幾つかの実施形態において、この構成プロセス中、異なる物体の各々のための識別子も保存されたそれぞれのシグナチャ信号の各々と共に保存され、それによって近接場充電パッドは、シグナチャ信号が保存された信号の１つとマッチすることに基づいて、物体の様々な種類を識別できる。
【００１８】
[0018]  （Ａ１２）Ａ１〜Ａ１１の方法の幾つかの実施形態において、方法は、追加の電力伝送信号を送信した後に、無線受電装置からデータ通信信号を受信することであって、データ通信信号は、近接場充電パッドが第一の伝送特性群のための機器ごとの値を特定できるような情報を含む、受信することと、データ通信信号を受信したことに応答して、追加の電力伝送信号の送信を停止し、代わって、第一の給電ゾーンに含まれるそれぞれの給電素子を介して、第一の伝送特性群のための機器ごとの値を有する別の電力伝送信号を送信することをさらに含む。無線受電装置がデータ通信ラジオをまったく含まない機器である例では、これらの動作は行われず、その代わりに、パッドは無線受電装置が満充電状態となったと特定される（例えば、無線受電装置のシグナチャ信号発生回路を使って、第一のアンテナゾーンのシグナチャ信号受信回路に、受電装置が満充電状態に達したという信号を発生してよい）か、又は無線受電装置がパッド上からなくなったと特定されるまで、追加の電力伝送信号を送信し続ける。
【００１９】
[0019]  （Ａ１３）Ａ１〜Ａ１２の何れか１つの方法の幾つかの実施形態において、第一の集合の送信特性のための第一及び第二の値は同じである。
【００２０】
[0020]  （Ａ１４）Ａ１〜Ａ１２の何れか１つの方法の幾つかの実施形態において、第一の集合の送信特性のための第一及び第二の値は異なる。
【００２１】
[0021]  （Ａ１５）Ａ１〜Ａ１４の何れか１つの方法の幾つかの実施形態において、無線受電装置は、受電素子と、受電素子に結合され、電力伝送信号の受信により発生した交流を直流（ＤＣ）に変換する整流器と、を含み、無線受電装置の信号発生回路は、整流器の直流（ＤＣ）出力ポートに配置されたインピーダンス変調回路を含み、インピーダンス変調回路は無線受電装置におけるインピーダンスを変調するように構成される。
【００２２】
[0022]  （Ａ１６）Ａ１〜Ａ１５の何れか１つの方法の幾つかの実施形態において、シグナチャ信号受信回路は図３Ｇに関して上述した回路を含む。
【００２３】
[0023]  （Ａ１７）Ａ１〜Ａ１６の何れか１つの方法の幾つかの実施形態において、給電素子は近接場容量性カプラであり、近接場容量性カプラは、一次カプラを有する金属層と、金属層上の一次カプラに隣接する１つ又は複数の寄生結合素子と、を含む。
【００２４】
[0024]  （Ａ１８）Ａ１〜Ａ１７の何れか１つの方法の幾つかの実施形態において、近接場容量性カプラは、送信線を介してパワーアンプに結合され、送信線は複数の電力伝送信号及び追加の電力伝送信号を近接場容量性カプラに供給するように構成される。
【００２５】
[0025]  （Ａ１９）Ａ１〜Ａ１８の何れか１つの方法の幾つかの実施形態において、送信線はシグナチャ信号受信回路と結合される。
【００２６】
[0026]  （Ａ２０）他の態様において、近接場充電パッドが提供される。幾つかの実施形態において、近接場充電パッドは、無線通信コンポーネントと、各々がそれぞれ少なくとも１つのアンテナ素子とシグナチャ信号受信回路を含む複数のアンテナゾーンと、１つ又は複数のプロセッサと、１つ又は複数のプロセッサにより実行されると、近接場充電パッドにＡ１〜Ａ１９の何れか１つに記載の方法を実行させる１つ又は複数のプログラムを保存するメモリと、を含む。
【００２７】
[0027]  （Ａ２１）また別の態様において、近接場充電パッドが提供され、近接場充電はＡ１〜Ａ１９の何れか１つに記載の方法を実行する手段を含む。
【００２８】
[0028]  （Ａ２２）さらにまた別の態様において、非一時的コンピュータ可読記憶媒体が提供される。非一時的コンピュータ可読記憶媒体は、１つ又は複数のプロセッサ／コアを有する近接場充電パッド（無線通信コンポーネント、各々がそれぞれ少なくとも１つのアンテナ素子を含む複数のアンテナゾーンと、シグナチャ信号受信回路とを含む）により実行されると、近接場充電パッドにＡ１〜Ａ１９の何れか１つに記載の方法を実行させる、実行可能な命令を保存する。
【００２９】
[0029]  それゆえ、本明細書に記載の原理にしたがって構成された無線充電システムは、（１）許可されている電子機器を識別する、（２）ＲＦ充電パッドと無線受電装置との間のあらゆる異物を発見する、及び／又は（３）データ通信能力の有無を問わず、ＲＦ充電パッドと無線受電装置との間の給電制御通信を管理することを含む１つ又は複数の動作を実行でき、それによって様々な改良を提供し、従来の充電パッドの多くの問題と限界を解決する。
【００３０】
[0030]  上述の各種の実施形態は、本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができることに留意されたい。本明細書に記載の特徴と利点はすべてを含んでいるわけではなく、特に、当業者にとっては、図面、明細書、及び特許請求の範囲に鑑みれば、多くのその他の特徴及び利点が明らかであろう。さらに、本明細書で使用される文言は、主として読みやすさ及と説明的な目的のために選択されており、本発明の主旨を限定又は制限しようとしていないことに留意すべきである。
【００３１】
図面の簡単な説明
[0031]  本開示をより詳しく理解できるようにするために、各種の実施形態の特徴を参照しながらより具体的な説明を行うが、その一部を添付の図面に示す。しかしながら、添付の図面は本開示の中の関連のある特徴を示しているにすぎず、したがって、限定とは考えられず、説明はその他の有効な特徴も認めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１Ａ】[0032]幾つかの実施形態によるＲＦ無線電力伝送システムのブロック図である。
【図１Ｂ】[0033]幾つかの実施形態によるＲＦ電力伝送集積回路とアンテナゾーンを含む例示的なＲＦ充電パッドのコンポーネントを示すブロック図である。
【図１Ｃ】[0034]幾つかの実施形態による、スイッチに結合されたＲＦ電力伝送集積回路を含む例示的なＲＦ充電パッドのコンポーネントを示すブロック図である。
【図２Ａ】[0035]幾つかの実施形態による例示的なＲＦ充電パッドを示すブロック図である。
【図２Ｂ】[0036]幾つかの実施形態による例示的な受電デバイスを示すブロック図である。
【図３Ａ】[0037]幾つかの実施形態による、ＲＦ充電パッドに配置された例示的な無線伝送器及び受電デバイスに配置された例示的な無線レシーバの簡略化した回路のブロック図である。
【図３Ｂ−１】[0038]幾つかの実施形態による受電デバイスに配置された無線受電器の可変負荷に結合された整流器を含む回路を示すブロック図を示す。
【図３Ｂ−２】[0038]幾つかの実施形態による受電デバイスに配置された無線受電器の可変負荷に結合された整流器を含む回路を示すブロック図を示す。
【図３Ｃ】[0039]幾つかの実施形態による受電デバイスに配置された無線受電器内の反射スイッチを含む回路を示すブロック図である。
【図３Ｄ】[0040]幾つかの実施形態による受電デバイスに配置されたシグナチャ信号発生回路の例を示すブロック図である。
【図３Ｅ】[0041]幾つかの実施形態による充電パッドに配置されたシグナチャ信号受信回路を含む例示的な伝送回路を示すブロック図を示す。
【図３Ｆ】[0042]幾つかの実施形態による無線伝送器と無線受電器の例示的な回路を示すブロック図を示す。
【図３Ｇ】[0042]幾つかの実施形態による無線伝送器と無線受電器の例示的な回路を示すブロック図を示す。
【図３Ｈ】[0042]幾つかの実施形態による無線伝送器と無線受電器の例示的な回路を示すブロック図を示す。
【図４】[0043]幾つかの実施形態によるＰＦＭ／ＰＷＭペアのシグナチャ信号で符号化された例示的なメッセージのリストである。
【図５Ａ】[0044]幾つかの実施形態による無線電力伝送器で使用される高結合近接場容量性カプラを示す関略図を示す。
【図５Ｂ】[0045]幾つかの実施形態による、受電器が伝送器の異なる領域の上に置かれたときの各種の実施形態に対応する複数の効率マップを示す。
【図６Ａ】[0046]幾つかの実施形態による、ビーコン信号を周期的に送信することによって受電器を検出するプロセスを示すフロー図である。
【図６Ｂ】[0047]幾つかの実施形態による、伝送器により実行される任意選択のトレーニングのプロセスを示すフロー図である。
【図７】[0048]幾つかの実施形態による、伝送器により実行されるＡＤＣサンプルを収集、保存、及び分析するプロセスを示すフロー図である。
【図８Ａ】[0049]幾つかの実施形態による、伝送器により実行されるＡＤＣサンプルを分析するプロセスを示すフロー図である。
【図８Ｂ】[0050]幾つかの実施形態による、異物及び／又は受電器があるか否かを特定するためにゾーン状態を評価するプロセスを示すフロー図である。
【図９Ａ】[0051]幾つかの実施形態による近接場充電パッドの動作方法を示すフロー図である。
【図９Ｂ】[0051]幾つかの実施形態による近接場充電パッドの動作方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
[0052]  一般的な慣行により、図中に示される各種の特徴は正確な縮尺によって描かれていないかもしれない。したがって、様々な特徴の寸法は明瞭にするために任意で拡張又は縮小されているかもしれない。それに加えて、図面の幾つかは、あるシステム、方法、又は機器の構成要素の全部を描いているとはかぎらない。最後に、同様の参照番号は、明細書及び画面の全体を通じて同様の特徴を指し示すために使用されているかもしれない。
【００３４】
実施形態の説明
[0053]  ここで、実施形態について詳しく述べるが、その例が添付の図面に示されている。以下の詳細な説明において、記載されている各種の実施形態を十分に理解するために数多くの具体的な詳細事項が示されている。しかしながら、当業者にとっては、記載されている各種の実施形態は、これらの具体的な詳細事項がなくても実施されかもしれないことがわかるであろう。他の例では、よく知られた方法、手順、コンポーネント、回路、及びネットワークについては、実施形態の態様を不必要に曖昧にしないように詳しく説明していない。
【００３５】
[0054]  図１Ａは、幾つかの実施形態によるＲＦ無線電力伝送システム１５０のブロック図である。幾つかの実施形態において、ＲＦ無線電力伝送システム１５０は、ＲＦ充電パッド１００（本明細書では、近接場（ＮＦ）充電パッド１００又はＲＦ充電パッド１００とも呼ばれる）を含む。幾つかの実施形態において、ＲＦ充電パッド１００は、ＲＦ電力伝送集積回路１６０（後でより詳しく説明する）を含む。幾つかの実施形態において、ＲＦ充電パッド１００は、図２Ａに関して後でより詳しく説明する１つ又は複数の通信コンポーネント２０４（例えば、WI-FI又はBLUETOOTH（登録商標）ラジオ等の無線通信コンポーネント）を含む。幾つかの実施形態において、ＲＦ充電パッド１００はまた、１つ又は複数のパワーアンプユニット１０８−１、．．．、１０８−ｎにも接続されて、１つ又は複数のパワーアンプユニットの動作を、これらが外部給電素子（例えば、給電素子２９０）を駆動する際に制御する。幾つかの実施形態において、ＲＦ電力はＲＦ充電パッド１００において、スイッチ回路を介して制御及び変調され、それによってＲＦ無線電力伝送システムはＲＦ電力を１つ又は複数の無線受電デバイスにＴＸアンテナアレイ２１０を介して送信できる。
【００３６】
[0055]  幾つかの実施形態において、通信コンポーネント２０４により、ＲＦ充電パッド１００と１つ又は複数の通信ネットワークとの間の通信が可能となる。幾つかの実施形態において、通信コンポーネント２０４は、多様なカスタム又は標準無線プロトコル（例えば、ＩＥＥＥ  ８０２．１５．４、Wi-Fi、ZigBee、６ＬｏＷＰＡＮ、Thread、Z-Wave、Bluetooth（登録商標） Smart、ＩＳＡ１００．１１ａ、WirelessHART、MiWi等）カスタム又は標準有線プロトコル（例えば、イーサネット、HomePlug等）、及び／又は本文書の提出時現在まだ開発されていない通信プロトコルを含む他のあらゆる適当な通信プロトコルの何れを使ったデータ通信も可能である。
【００３７】
[0056]  幾つかの例において、通信コンポーネント２０４は無線受電装置と通信できず、これは様々な理由によるもので、例えば、データ信号の伝送のために通信コンポーネントが利用できる電力がないから、又は無線受電装置自体が実際にそれ自体の通信コンポーネントを持っていないからである。そのため、機器の異なる種類を一意的に識別することができ、無線受電装置が検出されたときには、その無線受電装置が無線電力を受け取る許可を受けているか否かを把握できる近接場充電パッドを設計することが重要である。
【００３８】
[0057]  図１Ｂは、幾つかの実施形態によるＲＦ電力伝送集積回路１６０（以下、「集積回路」）のブロック図である。幾つかの実施形態において、集積回路１６０は、ＣＰＵサブシステム１７０と、外部機器制御インタフェースと、ＤＣ−ＲＦ電力変換のためのＲＦサブセクションと、バス又は相互接続ファブリックブロック１７１等の相互接続コンポーネントを介して相互接続されたアナログ及びデジタル制御インタフェースを含む。幾つかの実施形態において、ＣＰＵサブシステム１７０は、ＣＰＵサブシステムランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１７４（例えば、図２Ａのメモリ２０６）にロードされることになる、又はフラッシュから直接実行されるＣＰＵ実行可能コードを含む外部ＦＬＡＳＨ（登録商標）へのデジタル制御インタフェース、例えばＩ２Ｃポートを介した、デバイスプログラム起動のための、関係するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）１７２を有するマイクロプロセッサユニット（ＣＰＵ）２０２を含む。幾つかの実施形態において、ＣＰＵサブシステム１７０はまた、外部機器、例えばＲＦ充電パッド１００から無線で送達される電力を受けようとする無線受電装置等との通信の交換を認証し、セキュリティ保護するための暗号モジュール又はブロック１７６も含む。
【００３９】
[0058]  幾つかの実施形態において、ＣＰＵで実行される実行可能な命令（図２Ａのメモリ２０６内に示されるもの等で、後で説明する）は、ＲＦ充電パッド１００の動作を管理するために、及び制御インタフェース、例えばＳＰＩ制御インタフェース１７５、及びＲＦ電力伝送集積回路１６０内に含まれるその他のアナログ及びデジタルインタフェースを通じて外部機器を制御するために使用される。幾つかの実施形態において、ＣＰＵサブシステムはまた、ＲＦ局部発振器（ＬＯ）１７７及びＲＦ伝送器（ＴＸ）１７８を含むＲＦ電力伝送集積回路１６０のＲＦサブセクションの動作も管理する。幾つかの実施形態において、ＲＦ  ＬＯ  １７７は、ＣＰＵサブシステム１７０からの命令に基づいて調整され、それによって動作の異なる所望の周波数に設定され、他方で、ＲＦ  ＴＸは、ＲＦ出力を希望に応じて変換、増幅、変調し、可変ＲＦパワー電力レベルを生成する。
【００４０】
[0059]  以下の説明の中で、アンテナゾーン及び給電ゾーンに様々に言及するが、これらの用語は本開示の中では同義語として使用される。幾つかの実施形態において、アンテナ／給電ゾーンは伝搬高周波を伝送するアンテナ素子を含んでいてよいが、他の実施形態では、アンテナ／給電ゾーンはその代わりに、電気信号を伝達するが、伝搬高周波は伝達しない容量性充電カプラを含んでいてもよい。
【００４１】
[0060]  幾つかの実施形態において、ＲＦ電力伝送集積回路１６０は、可変ＲＦ電力レベルを（例えばＲＦ  ＴＸ  １７８を介して）任意選択によるビームフォーミング集積回路（ＩＣ）１０９に供給し、それがすると位相シフト信号を１つ又は複数のパワーアンプ１０８に供給する。幾つかの実施形態において、ビームフォーミングＩＣ  １０９は、２つ又はそれより多いアンテナ２１０（例えば、各アンテナ２１０は異なるアンテナゾーン２９０に関連付けられても、各々が１つのアンテナゾーン２９０に属していてもよい）を使って特定の無線受電装置に送信される電力伝送信号が、特定の無線受電装置に伝送される電力が確実に最大化される（例えば、電力伝送信号が特定の無線受電装置に同位相で到達する）ように、確実に適切な特性（例えば、位相）で送信されるようにするために使用される。幾つかの実施形態において、ビームフォーミングＩＣ  １０９は、ＲＦ電力伝送ＩＣ  １６０の一部を形成する。容量性カプラ（例えば、容量性充電カプラ２４４）がアンテナ２１０として使用される実施形態では、任意選択によるビームフォーミングＩＣ  １０９はＲＦ電力伝送集積回路１６０に含められなくてよい。
【００４２】
[0061]  幾つかの実施形態において、ＲＦ電力伝送集積回路１６０は、可変ＲＦ電力レベルを（例えば、ＲＦ  ＴＸ  １７８を介して）１つ又は複数のパワーアンプ１０８に直接供給し、ビームフォーミングＩＣ  １０９を使用しない（すなわち、１つのアンテナ２１０のみを使って電力伝送信号を無線受電装置に送信する場合のようにビームフォーミングが不要であれば、ビームフォーミングＩＣを迂回する）。
【００４３】
[0062]  幾つかの実施形態において、１つ又は複数のパワーアンプ１０８は次に、ＲＦ信号をアンテナゾーン２９０（本明細書では「給電ゾーン」とも呼ぶ）に、ＲＦ充電パッド１００から無線で送達される電力を受ける許可されている無線受電装置に伝送されるようにするために供給する。幾つかの実施形態において、各アンテナゾーン２９０は、それぞれのＰＡ  １０８に結合される（例えば、アンテナゾーン２９０−１はＰＡ  １０８−１に結合され、アンテナゾーン２９０−ＮはＰＡ  １０８−Ｎに結合される）。幾つかの実施形態において、複数のアンテナゾーンは各々、同じ集合のＰＡ  １０８に結合される（例えば、すべてのＰＡ  １０８は各アンテナゾーン２９０に連結される）。ＰＡ  １０８とアンテナゾーン２９０の各種の配置と結合によって、ＲＦ充電パッド１００は、異なるアンテナゾーンを逐次的又は選択的に活性化することによって、無線受電装置に無線電力を伝送するために使用すべき最も効率的なアンテナゾーン２９０を特定できる（図９Ａ〜９Ｂ、１０、及び１１Ａ〜１１Ｅを参照しながら後でより詳しく説明するとおり）。幾つかの実施形態において、１つ又は複数のパワーアンプ１０８はまた、ＣＰＵ  サブシステム１７０とも通信し、ＣＰＵ  ２０２がＰＡ  １０８によりＲＦ充電パッド１００のアンテナゾーンに提供される出力電力を測定することができる。
【００４４】
[0063]  図１Ｂはまた、幾つかの実施形態において、ＲＦ充電パッド１００のアンテナゾーン２９０が１つ又は複数のアンテナ２１０Ａ〜Ｎを含んでよいことを示している。幾つかの実施形態において、複数のアンテナゾーンの各アンテナゾーンは、１つ又は複数のアンテナ２１０を含む（例えば、アンテナゾーン２９０−１は１つのアンテナ２１０−Ａを含み、アンテナゾーン２９０−Ｎは複数のアンテナ２１０を含む）。幾つかの実施形態において、アンテナゾーンの各々に含まれるアンテナの数は、ＲＦ充電パッド１００上の無線受電装置の位置等、様々なパラメータに基づいてダイナミックに規定される。幾つかの実施形態において、アンテナゾーンは、後でより詳しく説明するメアンダラインアンテナの１つ又は複数を含んでいてよい。幾つかの実施形態において、各アンテナゾーン２９０は、異なる種類のアンテナ（例えば、メアンダラインアンテナ及びループアンテナ）を含んでいてよく、他の実施形態では、各アンテナゾーン２９０は同じ種類の１つのアンテナを含んでいてよく（例えば、すべてのアンテナゾーン２９０が１つのメアンダラインアンテナを含む）、さらに別の実施形態では、アンテナゾーンは、同じ種類の１つのアンテナを含む幾つかのアンテナゾーンと、異なる種類のアンテナを含む幾つかのアンテナゾーンを含んでいてよい。幾つかの実施形態において、アンテナ／給電ゾーンはまた、又は代替的に、電気信号は伝達するが、伝搬高周波は伝達しない容量性充電カプラを含んでいてよい。アンテナゾーンについては後でもより詳しく説明する。
【００４５】
[0064]  幾つかの実施形態において、ＲＦ充電パッド１００はまた、温度モニタ回路も含んでいてよく、これはＣＰＵサブシステム１７０と通信して、ＲＦ充電パッド１００が確実に容認可能な温度範囲内に保たれるようにする。例えば、ＲＦ充電パッド１００が閾値温度に到達したと特定されると、ＲＦ充電パットの動作は、ＲＦ充電パッド１００が閾値温度未満になるまで一時的に停止されてよい。
【００４６】
[0065]  ＲＦ電力伝送回路１６０に示されるコンポーネント（図１Ｂ）を１つのチップに含めることにより、このような伝送チップは伝送チップにおける動作をより効率的且つ迅速に（且つ、より低レイテンシで）管理することができ、ひいてはこれらの伝送チップにより管理される充電パッドに対するユーザ満足度を向上させるのに役立つ。例えば、ＲＦ電力伝送回路１６０は、より安価に構成され、物理的フットプリントが小さく、据付がより簡単である。さらに、図２Ａに関して後でより詳しく説明するように、ＲＦ電力伝送回路１６０はまた、セキュアエレメントモジュール２３４（例えば、図１Ｂに示される暗号ブロック１７６に含まれる）も含んでいてよく、これはセキュアエレメントモジュール２８２（図２Ｂ）又は受電器１０４と共に、許可されている受電装置だけがＲＦ充電パッド１００から無線で送達される出力を受け取ることができるようにするために使用される（図１Ｂ）。
【００４７】
[0066]  図１Ｃは、幾つかの実施形態による充電パッド２９４のブロック図である。充電パッド２９４は充電パッド１００（図１Ａ）の例であるが、充電パッド１００に含まれる１つ又は複数のコンポーネントは説明と図解を容易にするために充電パッド２９４には含まれていない。
【００４８】
[0067]  充電パッド２９４は、ＲＦ電力伝送集積回路１６０と、１つ又は複数のパワーアンプ１０８と、複数のアンテナゾーンを有する伝送アンテナアレイ２９０と、を含む。これらのコンポーネントの各々は、図１Ａ及び１Ｂに関して詳しく上述した。それに加えて、充電パッド２９４は、パワーアンプ１０８とアンテナアレイ２９０との間に位置付けられたスイッチ２９５（すなわち、伝送器側スイッチ）を含み、これは複数のスイッチ２９７−Ａ、２９７−Ｂ、．．．、２９７−Ｎを有する。スイッチ２９５は、ＲＦ電力伝送集積回路１６０により供給される制御信号に応答して、１つ又は複数のパワーアンプ１０８をアンテナアレイ２９０の１つ又は複数のアンテナゾーンと切替可能に接続するように構成される。
【００４９】
[0068]  以上のことを実現するために、各スイッチ２９７はアンテナアレイ２９０の異なるアンテナゾーンに結合される（例えば、そこまでの信号経路を提供する）。例えば、スイッチ２９７−Ａはアンテナアレイ２９０の第一のアンテナゾーン２９０−１（図１Ｂ）に結合されてよく、スイッチ２９７−Ｂはアンテナアレイ２９０の第二のアンテナゾーン２９０−２に結合されてよく、等々である。複数のスイッチ２９７−Ａ、２９７−Ｂ、．．．、２９７−Ｎの各々は、いったん閉じると、それぞれのパワーアンプ１０８（又は複数のパワーアンプ１０８）とアンテナアレイ２９０のそれぞれのアンテナゾーンとの間に固有の経路を作る。スイッチ２９５を通じた固有の各経路は、アンテナアレイ２９０の特定のアンテナゾーンにＲＦ信号を選択的に供給するために使用される。複数のスイッチ２９７−Ａ、２９７−Ｂ、．．．、２９７−Ｎの２つ以上が同時に閉じられてもよく、同時に使用されてよいアンテナアレイ２９０までの複数の固有の経路が作られてよい点に留意されたい。
【００５０】
[0069]  幾つかの実施形態において、ＲＦ電力伝送集積回路１６０はスイッチ２９５に結合され、複数のスイッチ２９７−Ａ、２９７−Ｂ、．．．、２９７−Ｎの動作を制御するように構成される（図１Ａ及び１Ｃでは「ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｕｔ」信号として示されている）。例えば、ＲＦ電力伝送集積回路１６０は第一のスイッチ２９７−Ａを閉じ、他方で他のスイッチは開いたままとしてよい。他の例では、ＲＦ電力伝送集積回路１６０は、第一のスイッチ２９７−Ａ及び第二のスイッチ２９７−Ｂを閉じ、他方で他のスイッチを開いたままにしてもよい（各種のその他の組合せと構成が可能である）。さらに、ＲＦ電力伝送集積回路１６０は１つ又は複数のパワーアンプ１０８に結合され、適当なＲＦ信号（例えば、「ＲＦ  Ｏｕｔ」信号）を発生し、このＲＦ信号を１つ又は複数のパワーアンプ１０８に供給するように構成される。すると、１つ又は複数のパワーアンプ１０８は、スイッチ２９５の中のどのスイッチ２９７がＲＦ電力伝送集積回路１６０によって閉じられたかに応じて、スイッチ２９５を介してアンテナアレイ２９０の１つ又は複数のアンテナゾーンにＲＦ信号を供給するように構成される。
【００５１】
[0070]  さらに図解するために、以下の幾つかの実施形態で説明するように、充電パッドは、例えば充電パッド上の受信器の位置に応じて、試験電力伝送信号及び／又は通常の電力伝送信号を異なるアンテナゾーンを使って伝送するように構成される。したがって、試験信号又は通常の電力信号を送信するための特定のアンテナゾーンが選択されると、制御信号はＲＦ電力伝送集積回路１６０からスイッチ２９５に送信されて、少なくとも１つのスイッチ２９７が閉じられるようにする。そのようにする中で、少なくとも１つのパワーアンプ１０８からのＲＦ信号が、現在閉じている少なくとも１つのスイッチ２９７によって作られた固有の経路を使って特定のアンテナゾーンに供給できる。
【００５２】
[0071]  幾つかの実施形態において、スイッチ２９５はアンテナアレイ２９０の一部であってよい（例えば、その内部にあってよい）。代替的に、幾つかの実施形態において、スイッチ２９５はアンテナアレイとは別である（例えば、スイッチ２９５は個別のコンポーネントであっても、又はパワーアンプ１０８等の他のコンポーネントの一部であってもよい）。上記の事を実現できる何れのスイッチ設計も使用されてよい点に留意されたく、図１Ｃに示されるスイッチ２９５の設計は一例にすぎない。
【００５３】
[0072]  図２Ａは、幾つかの実施形態によるＲＦ充電パッド１００の特定のコンポーネントを示すブロック図である。幾つかの実施形態において、ＲＦ充電パッド１００は、ＲＦ電力伝送ＩＣ  １６０（及びその中に含まれるコンポーネント、例えば図１Ａ〜１Ｂに関して前述したもの）と、メモリ２０６（ＲＦ電力伝送ＩＣ  １６０の一部として含まれてよく、例えばＣＰＵ  サブシステム１７０の一部である不揮発性メモリ２０６）と、これらのコンポーネント（チップセットと呼ばれることもある）を相互接続する１つ又は複数の通信バス２０８と、を含む。幾つかの実施形態において、ＲＦ充電パッド１００は、１つ又は複数のセンサ２１２（後述）を含む。幾つかの実施形態において、ＲＦ充電パッド１００は、１つ又は複数の出力装置、例えば１つ又は複数のインジケータランプ、音声カード、スピーカ、テキスト情報及びエラーコードを表示する小型ディスプレイ等を含む。幾つかの実施形態において、ＲＦ充電パッド１００は、ＲＦ充電パッド１００の位置を特定するための位置検出装置、例えばＧＰＳ（全地球測位衛星）又はその他のジオロケーション受信機を含む。
【００５４】
[0073]  幾つかの実施形態において、１つ又は複数のセンサ２１２は、１つ又は複数の熱放射センサ、気温センサ、湿度センサ、ＩＲセンサ、占有センサ（例えば、ＲＦＩＤセンサ）、周囲光センサ、動き検出器、加速度計、及び／又はジャイロスコープを含む。
【００５５】
[0074]  幾つかの実施形態において、ＲＦ充電パッド１００は、シグナチャ信号受信回路２４０（図３Ａ及び３Ｅ〜３Ｇ）、反射電力カプラ２４２（例えば、図３Ａ及び３Ｅ）、及び容量性充電カプラ２４４（図５Ａ）をさらに含む。
【００５６】
[0075]  メモリ２０６は、高速ランダムアクセスメモリ、例えばＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＤＤＲ  ＳＲＡＭ、又はその他のランダムアクセスソリッドステートメモリデバイス及び、任意選択により、不揮発性メモリ、例えば１つ又は複数の磁気ディスク記憶装置、１つ又は複数の光ディスク記憶装置、１つ又は複数のフラッシュメモリデバイス、又は１つ又は複数のその他の不揮発性ソリッドステート記憶装置を含む。メモリ２０６又は、代替的にメモリ２０６内の不揮発性メモリは、非一時的コンピュータ可読記憶媒体を含む。幾つかの実施形態において、メモリ２０６又はメモリ２０６の中の不揮発性コンピュータ可読記憶媒体は、以下のプログラム、モジュール、及びデータ構造、又はこれらの一部又は組合せを保存する：
・各種の基本的システムサービスを扱うため、及びハードウェア依存タスクを実行するための手順を含む動作ロジック２１６
・無線通信コンポーネント２０４と共にリモートデバイス（例えば、リモートセンサ、送信機、受信機、サーバ、マッピングメモリ等）に結合する、及び／又はそれと通信する通信モジュール２１８
・例えば、ＲＦ充電パッド１００に近接する物体の存在、速度、及び／又は位置を特定するために（例えば、センサ２１２と共に）センサデータを取得し、処理するセンサモジュール２２０
・ある位置にエネルギーのポケットを形成するためを含むがこれらに限定されない、（例えば、アンテナゾーン２９０及びその中にそれぞれ含まれるアンテナ２１０と共に）電力伝送信号を発生し、送信する電力波発生モジュール２２２。電力波発生モジュール２２２はまた、個々のアンテナゾーンにより電力伝送信号を送信するために使用される伝送特性（例えば、電力レベル（すなわち、振幅）、位相、周波数等）の値を変更するためにも使用されてよい
・以下を含むがこれらに限定されないデータベース２２４
〇１つ又は複数のセンサ（例えば、センサ２１２及び／又は１つ又は複数のリモートセンサ）により受信、検出、及び／又は送信されたデータを保存し、管理するためのセンサ情報２２６
〇ＲＦ充電パッド１００及び／又は１つ又は複数のリモートデバイスのための動作設定を保存するためのデバイス設定２２８
〇１つ又は複数のプロトコル（例えば、カスタム若しくは標準無線プロトコル、例えばZigBee、Z-Wave等、及び／又はカスタム若しくは標準有線プロトコル、例えばイーサネット）のプロトコル情報を保存し、管理するための通信プロトコル情報２３０、及び
〇マッピングデータ（例えば、１つ又は複数の送信フィールドをマッピングする）を保存し、管理するためのマッピングデータ２３２
〇様々な無線受電装置及びその他の物体（無線受電装置以外のものに関する、図９Ａに関して後でより詳しく説明する既知のシグナチャ信号（図示せず）
・無線受電装置がＲＦ充電パッド１００から無線で送達される電力を受ける許可を有するか否かを特定するためのセキュアエレメントモジュール２３４
・試験電力伝送信号を送信するプロセスを各種のアンテナゾーンと調整して、各種の無線受電装置に無線で電力を送達するためにどのアンテナゾーン（複数の場合もある）を使用すべきかを特定するためのアンテナゾーン選択及び調整モジュール２３７（参照によって本願に援用されるＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ１７／６５８８６号の図９Ａ〜９Ｂに関して後でより詳しく説明する）
・無線受電装置から、及びその他の物体から各種のシグナチャ信号を検出し、その後、各種のシグナチャ信号の検出に基づいて適切な行為を特定するため（図９Ａ〜９Ｂに関して後でより詳しく説明する）に使用される許可を受けた受電器及び物体検出モジュール２３８
・検出されたシグナチャ信号を復号し、メッセージ又はデータの内容を特定するために使用されるシグナチャ信号復号モジュール
【００５７】
[0076]  上記の要素の各々（例えば、ＲＦ充電パッド１００のメモリ２０６の中に保存されたモジュール）は、任意選択により、前述のメモリデバイスの１つ又は複数に保存され、前述の機能を実行するための命令セットに対応する。前述のモジュール又はプログラム（例えば、命令セット）は、別々のソフトウェアプログラム、手順、又はモジュールとして実装する必要はなく、そのため、各種の実施形態において、これらのモジュールの様々な部分が任意選択により組み合わせられ、それ以外に再配置される。幾つかの実施形態において、メモリ２０６は、任意選択により、前述のモジュール及びデータ構造の一部を保存する。
【００５８】
[0077]  図２Ｂは、幾つかの実施形態による代表的な受電デバイス１０４（受電器、受電装置、又は無線受電装置とも呼ばれる）を示すブロック図である。幾つかの実施形態において、受電デバイス１０４は、１つ又は複数の処理ユニット（例えば、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、マイクロプロセッサ、及びその他）２５２と、１つ又は複数の通信コンポーネント２５４と、メモリ２５６と、アンテナ２６０と、パワーハーベスティング回路２５９と、これらのコンポーネント（チップセットと呼ばれることもある）を相互接続する１つ又は複数の通信バス２５８と、を含む。幾つかの実施形態において、受電デバイス１０４は、１つ又は複数のセンサ２６２、例えば図２Ａに関して前述した１つ又はセンサ２１２を含む。幾つかの実施形態において、受電デバイス１０４は、パワーハーベスティング回路２５９を介して取得されたエネルギーを貯蓄するエネルギー貯蓄装置２６１を含む。各種の実施形態において、エネルギー貯蓄装置２６１は、１つ又は複数のバッテリ、１つ又は複数のコンデンサ、１つ又は複数のインダクタ等を含む。
【００５９】
[0078]  幾つかの実施形態において、パワーハーベスティング回路２５９は、１つ又は複数の整流回路及び／又は１つ又は複数の電力変換装置を含む。幾つかの実施形態において、パワーハーベスティング回路２５９は、電力波及び／又はエネルギーポケットからのエネルギーを電気エネルギー（例えば、電気）に変換するように構成された１つ又は複数のコンポーネント（例えば、電力変換器）を含む。幾つかの実施形態において、パワーハーベスティング回路２５９はさらに、結合された電子機器、例えば、ラップトップ又は電話に電力を供給するように構成される。幾つかの実施形態において、結合された電子機器に電力を供給することは、ＡＣ形式をＤＣ形式（例えば、電子機器により使用可能）に変換することを含む。
【００６０】
[0079]  幾つかの実施形態において、シグナチャ信号発生回路３１５は、図３Ａ〜３Ｄに関して説明する１つ又は複数のコンポーネントを含む。
【００６１】
[0080]  幾つかの実施形態において、アンテナ２６０は、後でさらに詳しく説明するメアンダラインアンテナの１つ又は複数を含む。幾つかの実施形態において、アンテナ２６０はまた、又は代替的に、構造の面で、近接場充電パッド中にあるかもしれないそれらに対応する容量性充電カプラを含んでいてもよい。
【００６２】
[0081]  幾つかの実施形態において、受電デバイス１０４は１つ又は複数の出力装置、例えば１つ又は複数のインジケータランプ、音声カード、スピーカ、テキスト情報及びエラーコードを表示する小型ディスプレイ等を含む。幾つかの実施形態において、受電デバイス１０４は、受電デバイス１０３の位置を特定するための位置検出装置、例えばＧＰＳ（全地球測位衛星）又はその他のジオロケーション受信機を含む。
【００６３】
[0082]  各種の実施形態において、１つ又は複数のセンサ２６２は、１つ又は複数の熱放射センサ、気温センサ、湿度センサ、ＩＲセンサ、占有センサ（例えば、ＲＦＩＤセンサ）、周囲光センサ、動き検出器、加速度計、及び／又はジャイロスコープを含む。
【００６４】
[0083]  通信コンポーネント２５４は、受電器１０４と１つ又は複数の通信ネットワークとの間の通信を可能にする。幾つかの実施形態において、通信コンポーネント２５４は、多様なカスタム又は標準無線プロトコル（例えば、ＩＥＥＥ  ８０２．１５．４、Wi-Fi、ZigBee、６ＬｏＷＰＡＮ、Thread、Z-Wave、Bluetooth（登録商標） Smart、ＩＳＡ１００．１１ａ、WirelessHART、MiWi等）カスタム又は標準有線プロトコル（例えば、イーサネット、HomePlug等）、及び／又は本文書の提出時現在まだ開発されていない通信プロトコルを含む他のあらゆる適当な通信プロトコルの何れを使ったデータ通信も可能である。
【００６５】
[0084]  通信コンポーネント２５４は、例えば、多様なカスタム又は標準無線プロトコル（例えば、ＩＥＥＥ  ８０２．１５．４、Wi-Fi、ZigBee、６ＬｏＷＰＡＮ、Thread、Z-Wave、Bluetooth（登録商標） Smart、ＩＳＡ１００．１１ａ、WirelessHART、MiWi等）の何れか及び／又はカスタム又は標準有線プロトコル（例えば、イーサネット、HomePlug等）の何れか、又は、本文書の提出時現在まだ開発されていない通信プロトコルを含む他のあらゆる適当な通信プロトコルを使ったデータ通信が可能なハードウェアを含む。
【００６６】
[0085]  メモリ２５６は、高速ランダムアクセスメモリ、例えばＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＤＤＲ  ＳＲＡＭ、又はその他のランダムアクセスソリッドステートメモリデバイス及び、任意選択により、不揮発性メモリ、例えば１つ又は複数の磁気ディスク記憶装置、１つ又は複数の光ディスク記憶装置、１つ又は複数のフラッシュメモリデバイス、又は１つ又は複数のその他の不揮発性ソリッドステート記憶装置を含む。メモリ２５６又は、代替的にメモリ２５６内の不揮発性メモリは、非一時的コンピュータ可読記憶媒体を含む。幾つかの実施形態において、メモリ２５６又はメモリ２５６の中の不揮発性コンピュータ可読記憶媒体は、以下のプログラム、モジュール、及びデータ構造、又はこれらの一部又は組合せを記憶する：
・各種の基本的システムサービスを扱うため、及びハードウェア依存タスクを実行するための手順を含む動作ロジック２６６
・無線通信コンポーネント２５４と共にリモートデバイス（例えば、リモートセンサ、送信機、受信機、サーバ、マッピングメモリ等）に結合する、及び／又はそれと通信する通信モジュール２６８
・例えば、受電器１０３、ＲＦ充電パッド１００、又は受電器１０３に近接する物体の存在、速度、及び／又は位置を特定するために（例えば、センサ２６２と共に）センサデータを取得し、処理するセンサモジュール２７０
・（例えば、アンテナ２６０及び／又はパワーハーベスティング回路２５９と共に）エネルギー、容量伝達された電気信号、電力波、及び／又はエネルギーポケットを受け取り、任意選択により、（例えば、パワーハーベスティング回路２５９と共に）エネルギーを（例えば、直流に）変換し、エネルギーを結合された電子機器に供給し、任意選択により、（例えば、エネルギー貯蓄装置２６１と共に）エネルギーを貯蓄する無線受電モジュール２７２
・以下を含むがこれらに限定されないデータベース２７４
〇１つ又は複数のセンサ（例えば、センサ２６２及び／又は１つ又は複数のリモートセンサ）により受信、検出、及び／又は送信されたデータを保存し、管理するためのセンサ情報２７６
〇受電器１０３、結合された電子機器、及び／又は１つ又は複数のリモートデバイスのための動作設定を保存するためのデバイス設定２７８
〇１つ又は複数のプロトコル（例えば、カスタム若しくは標準無線プロトコル、例えばZigBee、Z-Wave等、及び／又はカスタム若しくは標準有線プロトコル、例えばイーサネット）を保存し、管理するための通信プロトコル情報２８０、及び
・ＲＦ充電パッド１００に識別情報を提供するためのセキュアエレメントモジュール２８２（例えば、ＲＦ充電パッド１００は、識別情報を使って、無線受電装置１０４が無線で送達される電力を受け取る許可を有するか否かを特定する）、及び、
・（シグナチャ信号発生回路３１５と共に）各種のコンポーネントを制御して、アンテナ２６０及び／又はパワーハーベスティング回路２５９におけるインピーダンスを変化させ、その後、シグナチャ信号受信回路２４０により受け取られた反射電力を変化させるために使用されるシグナチャ信号発生モジュール２８３
【００６７】
[0086]  上述の要素（例えば、受電器１０４のメモリ２５６に保存されたモジュール）は、任意選択により、前述のメモリデバイスの１つ又は複数の中に保存され、前述の機能を実行するための命令セットに対応する。上述のモジュール又はプログラム（例えば、命令セット）は、別々のソフトウェアプログラム、手順、又はモジュールとして実装される必要はないため、各種の実施形態において、これらのモジュールの様々な部分は任意選択により組み合わせられ、又はそれ以外に再配置される。幾つかの実施形態において、メモリ２５６は任意選択により、前述のモジュール及びデータ構造の一部を保存する。さらに、メモリ２５６は、任意選択により、上で述べられていない追加のモジュール及びデータ構造、例えば接続された機器の機器タイプ（例えば、受電器１０４に結合される電子機器に関する機器タイプ）を識別する識別モジュールを保存する。
【００６８】
[0087]  幾つかの実施形態において、本明細書で開示された近接場充電パッドは、給電を最適化するためのアダプティブローディング技術を使用してよい。このような技術は、本願と同じ所有者によるＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ１７／６５８８６号、特に図３Ａ〜８及び１２〜１５関して詳細に記載されており、同じ所有者による当該出願の開示の全体を参照により本願に明確に援用する。
【００６９】
[0088]  図３Ａは、幾つかの実施形態による、ＲＦ充電パッド１００に設置された例示的な無線給電ゾーン３００（例えば、図１Ｂの複数の給電ゾーン２９０Ａ〜Ｎ）と、例示的な無線受電装置３０５（例えば、図２Ｂの受電器１０４の例）の簡略化された回路のブロック図である。幾つかの実施形態において、無線受電装置３０５は、図３Ｂ〜３Ｄに関して述べたように、シグナチャ信号発生回路３１５を含む。給電ゾーン３００は以下、伝送器（ＴＸ）と呼ばれ、又は図に示されるかもしれないことに留意されたい。
【００７０】
[0089]  幾つかの実施形態において、受電デバイス３０５上の発振器は、デューティサイクル及び周波数を制御し、整流器のＤＣ出力ポートにおける可変負荷３１０を変調するように構成された１つ又は複数の要素を含む。幾つかの実施形態において、整流器の電圧は周波数として符号化され、整流器の負荷電流はデューティサイクルとして符号化される（又はその逆である）。幾つかの実施形態において、ホスト３２０（例えば、ＣＰＵ）は発振周波数及びデューティサイクルを制御し、各周波数／デューティのペアはＲＦ充電パッド１００に配置された給電ゾーン３００に送達される異なるメッセージに対応する。幾つかの実施形態において、受電器３０５は、ホスト３２０及び整流器３０６とのインタフェースを有するパワーリンクモニタリングチップを含み、パワーリンクモニタリングチップもまた、発振器の周波数／デューティサイクルを制御できる。幾つかの実施形態において、周波数及びデューティサイクルの変動が分析されて、ＲＦ充電パッド１００上（例えば、ＲＦ充電パッド１００とＲＦ充電パッド１００上の受電デバイス３０５との間）に何れかの異物があるか否かを認識する。
【００７１】
[0090]  幾つかの実施形態において、ＤＣ負荷変調は、給電ゾーン３００と受電器３０５との間のアンテナインタフェース３０３におけるインピーダンスを変化させる。幾つかの実施形態において、インピーダンスの変化は、給電ゾーン３００上にある受信ブロック２４０における反射電力（例えば、図３Ｂ−１の反射電力３４０）を変動させ、このような受信ブロック２４０はこの変動を復号して、周波数及びデューティサイクル（例えば、図３Ｅに示される周波数及びデューティサイクル）に関する情報を含む反射信号を識別する。幾つかの実施形態において、整流器負荷条件は、給電ゾーン３００において分かっている。幾つかの実施形態において、許可されている受電器を識別するために受電器のホストメッセージが送信側で分かっているか否かが特定される。幾つかの実施形態において、発振器／変調器は、（１）整流器ＤＣ出力における構成可能な（電圧）閾値、及び／又は（２）ファームウェア制御に基づいてイネーブル／ディスエーブルされる。
【００７２】
[0091]  図３Ｂ−１及び３Ｂ−２は、幾つかの実施形態による、受電デバイス（例えば、図３Ａの受電デバイス３０５）の可変負荷３１０に結合された整流器３０６を含む回路を図解するブロック図を示す。幾つかの実施形態において、整流器３０６はＲＦｉｎポートにおいて受け取られたＲＦ電力をＶｒｅｃｔポートのＤＣ電力に変換する。幾つかの実施形態において、受け取った電力の量は、受電器３０５のアンテナ３１３（例えば、図２Ｂのアンテナ２６０）に入力された電力の量及び、受電器３０５のアンテナ３１３と整流器３０６との間のインピーダンスマッチに依存する。幾つかの実施形態において、アンテナ３１３と整流器３０６のインピーダンスがマッチすると、アンテナ３１３からの電力の実質的に全部が整流器３０６に入り、反射される電力は実質的にない（図３Ｂ−１及び３Ｂ−２の線３４１で示される）。アンテナ３１３と整流器３０６のインピーダンスがマッチしない場合、アンテナ３１３からの一部の電力は整流器３０６で反射され、反射電力信号３１０がアンテナ３１３に戻される（図３Ｂ−１及び３Ｂ−２の線３４０により示される）。
【００７３】
[0092]  幾つかの実施形態において、反射電力３４０は、それがＲＦ電力の利用可能な量から得られるＤＣ電力の総量を減少させるという点で、システムの不効率性の原因である。幾つかの実施形態において、ＲＦ入力電力の全部又は実質的部分を反射することは、受電デバイス３０５における電力の受取りが意図されない場合に有益となり得る。例えば、ホスト３２０のバッテリが満杯であるとき、受け取られた電力は受電器３０５内のどこかで熱として散逸せざるを得ない。したがって、幾つかの実施形態において、その電力を反射させてアンテナ３１３の外に戻すことが、熱的により効果的であり得る。
【００７４】
[0093]  幾つかの実施形態において、反射電力信号３４０は、データ通信の目的のために変調でき、これは「負荷変調」と呼ばれ、幾つかの実施形態において、整流器のＲＦｉｎポート（図３Ｂ−１）に可変負荷３１０を置くことによって実現できる。幾つかの実施形態において、負荷変調システムでは、反射される電力の量は、ＲＦ入力（図３Ｂ−１）にある可変負荷３１０により制御される。このような制御には欠点があり、すなわち、ＯＦＦの時であっても、可変負荷３１０がＲＦ周波数の損失を導き、したがってＲＦ−ＤＣ変換の効率を低下させる。幾つかの実施形態において、法令順守のために変調スペクトルをフィルタ処理するために、超高Ｑバンドパスフィルタが必要である。
【００７５】
[0094]  反射電力３４０の量を制御することはまた、データをシグナチャ信号受信回路２４０（例えば、ＲＦ充電パッドのそれぞれの給電ゾーンに含まれる）にデータを伝達するためにも使用されてよい。幾つかの実施形態において、シグナチャ信号受信回路２４０は、ＮＦ充電パッド１００のためのユニバーサル回路である（すなわち、ＮＦ充電パッド１００は、給電ゾーンの各々に信号供給する１つのシグナチャ信号受信回路２４０を含む）。代替的に、幾つかの実施形態において、給電ゾーンの各々（例えば、ゾーン３００）は、自己のシグナチャ信号受信回路２４０を含む（図３Ａに示されるとおり）。
【００７６】
[0095]  本目最初で開示される実施形態により、発明者らは、整流器３０６のＶｒｅｃｔポート（ＤＣ側）に可変負荷３１０を配置することが有利であると判断しており（図３Ｂ−２）、これについて後でより詳しく述べる。幾つかの実施形態において、可変負荷３１０は整流器３０６のＤＣ側に移動できる（図３Ｂ−２）。整流器３０６はそれゆえ、ダウンコンバータ（ＲＦ電力をＤＣ電力に変換する）とアップコンバータ（Ｖｒｅｃｔでの負荷変調をＲＦｉｎでのＲＦ周波数に変換する）の両方として動作する。幾つかの実施形態において、可変負荷３１０を整流器３０６のＤＣ側に配置することにより、可変負荷３１０がＲＦｉｎポートに設置された場合に生じる前述の欠点が解消される。
【００７７】
[0096]  図３Ｃは、幾つかの実施形態による無線受電装置３０５（図３Ａに示される）内の反射スイッチ３１１を含む回路を図解するブロック図である。幾つかの実施形態において、可変負荷３１０は少量の電力を受信アンテナ３１３で反射して戻すために使用され、他方で、反射スイッチ３１１は、受け取った電力の全部又は実質的部分を反射するために使用される。反射スイッチ３１１は、ＲＦｉｎポートに配置できるが、これは、Ｒｆｉｎポートに結合された可変負荷３１０の例を示す図３Ｂ−１に関して述べたものと同じ欠点を生じさせる。幾つかの実施形態において、これらの欠点は、反射スイッチ３１１を整流器３０６のＤＣポート（例えば、Ｖｒｅｃｔポート）に設置することによって大幅に緩和される。幾つかの実施形態において、反射スイッチ３１１がＯＦＦであると、反射スイッチ３１１は何もしない。反射スイッチ３１１がＯＮであると、これは整流器３０６のＤＣ側で非常に低いインピーダンス（例えば、短絡）負荷を生じさせる。同様に、低インピーダンス負荷は、整流器３０６のＲＦｉｎポートに見られ、これはアンテナ３１３と整流器３０６との間の実質的なインピーダンスのミスマッチを生じさせる。したがって、反射スイッチ３１１がＯＮであると、アンテナ３１３からの入力電力の実質的なパーセンテージがアンテナ３１３から反射して戻され、整流器３０６によってＤＣ電力に変換されない。
【００７８】
[0097]  図３Ｄは、幾つかの実施形態による無線受電装置３０５のシグナチャ信号発生回路３１５の例を図解するブロック図である。幾つかの実施形態において、シグナチャ信号発生回路３１５は、有効な受電器の「シグナチャ」（本明細書ではシグナチャ信号とも呼ばれる）を発生するために可変負荷３１０を制御するＰＦＭ／ＰＷＭ（パルス周波数変調／パルス幅変調）発生器３０９を含む。幾つかの実施形態において、シグナチャ信号発生回路３１５は、Ｖｒｅｃｔにおいてすべての回路をオンにするために十分な電力を利用できない限り、制御スキームを無効化するためのウィンドウ比較器３０７をさらに含む（又は、それと通信する）。幾つかの実施形態において、シグナチャ信号発生回路３１５は、整流器の負荷電流をＰＦＭ／ＰＷＭ発生器３０９により受け取られる電圧に変換する電流センサ３０８をさらに含む。幾つかの実施形態において、ＰＦＭ／ＰＷＭ発生器３０９はまた、直接Ｖｒｅｃｔを検知する。幾つかの実施形態において、反射スイッチ３１１はシグナチャ信号発生回路３１５の一部でもある。
【００７９】
[0098]  幾つかの実施形態において、ウィンドウ比較器３０７、電流センサ３０８、及びＰＦＭ／ＰＷＭ発生器３０９、並びに他のあらゆる補助回路は、給電ゾーン３００から送信され、整流器３０６により整流され、Ｖｒｅｃｔポートから供給される電力信号により電源供給され、それによってシステムはホストバッテリから独立している。それゆえ、たとえ受電デバイス３０５のホストバッテリが完全に枯渇していても、受電デバイス３０５内のシグナチャ信号発生回路３１５は依然として給電ゾーン３００から受信する電力信号によって電源供給され、シグナチャを伴う信号を発生させることができる。シグナチャを伴うこのような信号は、給電ゾーン３００にさらに反射して戻されて、サンプリングされ、給電ゾーン３００と受電器３０５との間に何れかの異物があるか否か、及び／又は受電器３０５が、その給電ゾーン３００（又は、一般に充電パッド１００）からの電力を受ける許可を有するか否かが分析される。
【００８０】
[0099]  幾つかの実施形態において、ＰＷＭ／ＰＦＭ発生器３０９は、電流センス及び電圧センス入力をパルストレインに変換し、その中ではパルス周波数は検知された電流に依存し、パルス幅は検知された電圧に依存する（又はその逆である）。幾つかの実施形態において、パルストレインは可変負荷３１０に印加され、これはしたがって、ポートＶｒｅｃｔにおけるパルス負荷を表し、このパルス負荷は前述のように整流器３０６によりＲＦに変換されない。最後に、パルス負荷はサンプリング及び分析のために給電ゾーン３００により検知される。
【００８１】
[00100]  図３Ｅは、幾つかの実施形態によるシグナチャ信号受信回路２４０を含む例示的な給電ゾーン３００を示すブロック図を示す。幾つかの実施形態において、結合ネットワークインピーダンスは反射電力カプラ２４２により検知される。幾つかの実施形態において、反射電力カプラ２４２は受電器３０５から給電ゾーン３００のアンテナ３０２（例えば、図１Ｂのアンテナ２１０）に反射して戻されるインピーダンスを測定するために使用される。幾つかの実施形態において、異物からのインピーダンス又は許可されている受電器との信号交換に起因する給電ゾーン３００と受電器３０５との間のマスマッチにより、幾つかの電力信号は受電器３０５により反射されている。このような反射電力信号３４０の一部は給電ゾーン３００のアンテナ３０２で受信され、インピーダンスは給電ゾーン３００において反射電力カプラ２４２により測定される。受信反射電力３４０と当初伝送された電力を比較した後、給電ゾーン３００は給電ゾーン３００と受電器３０５との間のミスマッチの程度を特定できる。例えば、給電ゾーン３００で受け取られた反射電力３４０の１／１０が反射電力カプラ２４２により検知でき、当初伝送された電力の１／１０が反射電力カプラ２４２において受け取られると、受電器３０５は給電ゾーン３００からの電力信号を一切取得しないことを特定できる。
【００８２】
[00101]  幾つかの実施形態において、受電器３０５から受信した反射電力信号３４０はシグナチャ信号受信回路２４０により処理され、分析される。例えば、受信された反射信号３４０は、振幅変調（ＡＭ）検出器３５０を使って増幅され、フィルタ処理され、復調される。幾つかの実施形態において、自動利得制御（ＡＧＣ）が実装される。幾つかの実施形態において、復調後、デジタルサンプリング情報が、例えばデータ分析ブロック３５６によってアンテナ指紋とマッチされる。幾つかの実施形態において、整流器負荷状況が検知される。幾つかの実施形態において、図４に示され（、後でさらに述べられ）るように、受信された反射信号からメッセージＩＤが復号される。
【００８３】
[00102]  図３Ｆ〜３Ｈは、幾つかの実施形態による給電ゾーン３００及び無線受電器３０５の各種の例示的な回路を図解するそれぞれのブロック図を示す。幾つかの実施形態において、ＲＦｉｎのパルス負荷は、無線受電装置３０５のアンテナ３１３から伝搬する反射出力３４０の量を変調する。幾つかの実施形態において、この反射電力の一部は伝送アンテナ３０２（「電力伝送素子」とも呼ばれる）に入り、その一部は今度は、電力伝送ユニット上の負荷変調受信機の受信ポートに結合される。後述のように、反射電力は、最適なＳＮＲ調整のための可変利得段及びＡＧＣを有するＡＭ受信機のトポロジを使って受け取られる。幾つかの実施形態において、受電器３０５の上に異物３６０が置かれると、異物３６０の表面から反射電力もあり、これもＡＭ受信機３５０により検知される。
【００８４】
[00103]  幾つかの実施形態において、受信されたデータストリームは分析されて受信機のシグナチャ波形（その「シグナチャ信号」）が抽出される。幾つかの実施形態において、物体が有効な受電器３０５である場合、シグナチャ信号は前述のＰＷＭ／ＰＦＭパルストレインである。パルストレイン（又はその欠如）を正しく復号すると、給電ゾーン３００は以下の選択肢の中からシステム状態を特定できる：１）物体が載っていない、２）１つ又は複数の異物が載っている、３）有効な受電器のみ、及び４）受電器とＲＦ充電パッドの表面との間に異物がある。
【００８５】
[00104]  幾つかの実施形態において、無線受電装置３０５が検出されると、給電ゾーン３００は、幾つかの電力レベルを印加し、ＰＷＭ／ＰＦＭバルストレイン内の変化を測定することにより、許可を受けた受電器を認証する。
【００８６】
[00105]  幾つかの実施形態において、他のメッセージが受電器３０５から受電ゾーン３００へと、負荷変調を変化させることのできる「制御」ピンを使って伝えられてよい。幾つかの実施形態において、給電ゾーン３００により受け取られたメッセージをサンプリングし、分析して、受電器の状況、例えばバッテリ状態（例えば、満杯／空／その他）、温度、整流器の電圧／電流、及び反射スイッチ３１１をオンにする意図など、将来意図される動作に関する情報を取得できる。
【００８７】
[00106]  幾つかの実施形態において、電力信号の送信は他の無線プロトコルと共存する。例えば、ホスト３２０が無線（Bluetooth（登録商標）、WiFi、ＬＴＥ等）トラフィックを送信又は受信しようとするが、給電ゾーン３００がオンで、Bluetooth（登録商標）システムを干渉しているためにそれができない場合、ホスト３２０は無線トラフィックを通すためにある間隔にわたり電力伝送を停止し、その後、電力伝送を継続したいと考えるかもしれない。電力及びデータ信号の共存を管理する技術は、本願と同じ所有者による、２０１７年１０月３０日出願の米国仮特許出願第６２／５７９，０４９号に記載されており、その全体を参照によって本願に援用する。
【００８８】
[00107]  幾つかの実施形態において、ホスト３２０（図３Ｈに示される）は、「制御」入力を使って局所変調の制御を行うことができる。幾つかの実施形態において、ホスト３２０は、特定のＰＷＭ／ＰＦＭの組合せを強制でき、するとこれらは給電ゾーン３００により事前に定義されたメッセージと解釈される。このような事前に定義されたメッセージの例を、図４を参照して以下に説明する。
【００８９】
[00108]  幾つかの実施形態において、ホスト３２０は反射スイッチ３１１を制御する。反射スイッチ３１１がオンにされると、Ｖｒｅｃｔはウィンドウ比較器閾値より低く引き下げられ、ＰＷＭ／ＰＦＭ  ３０９が停止する。このケースでは、給電ゾーン３００は有効な受電器のシグナチャがないことを検出する。この場合での動作は、アプリケーションにしたがってプログラム可能である。幾つかの実施形態において、ホスト電力入力へのスイッチ３１２（すなわち、受電器側スイッチ）は、ホスト３２０を介して、及びウィンドウ比較器３０７を介して制御され、ホスト３２０がシステム起動中に整流器３０６を過負荷にすることがあり得なくなる。
【００９０】
[00109]  図４は、幾つかの実施形態によるＰＦＭ／ＰＷＭペアのシグナチャ信号を使用して符号化された例示的なメッセージを挙げている。幾つかの実施形態において、周波数／デューティペア（ＰＦＭ／ＰＷＭペアともいう）は、受電器側で選択し、伝送器側で特定のメッセージを通過させると解釈できる。図４は、４２の周波数／デューティペアの例示的なプロットを挙げており、各ペアは給電リンクを制御するために使用される異なる意味を有し、共存及び異物検出（ＦＯＤ）を実装する。幾つかの実施形態において、Ａ０〜Ａ６に示されるＰＦＭ／ＰＡＭペアは、受電器３０５から給電ゾーン３００に対する、様々な量だけ電力を減らす要求として復号される。幾つかの実施形態において、Ｂ０〜Ｂ６に示されるＰＦＭ／ＰＡＭペアは、受電器３０５から給電ゾーン３００に対する、様々な量だけ電力を増やす要求として復号される。幾つかの実施形態において、Ｃ０〜Ｃ６に示されるＰＦＭ／ＰＡＭペアは、受電器３０５から給電ゾーン３００への、様々な長さの時間にわたり伝送を停止し、その後再開するか、永久に停止する要求として復号される。
【００９１】
[00110]  図５Ａは、幾つかの実施形態による給電ゾーン３００で使用される高結合近接場容量性カプラ２４４（例えば、図２Ａ）を示す簡略図を示す（例えば、カプラ２４４は図３Ａ〜３Ｈに関して前述したアンテナ３０２とすることができる）。幾つかの実施形態において、高結合近接場容量性カプラ２４４は、パワーアンプ１０８及びシグナチャ信号受信回路２４０（図３Ａ）に結合される。幾つかの実施形態において、高結合近接場容量性カプラ２４４は、ＩＳＭ周波数バンドの１つで動作する。幾つかの実施形態において、現在のシステムでは電磁（ＥＭ）伝搬は起こらない。むしろ、無線電力は、給電ゾーン３００と受電器３０５との間の容量性結合素子を介して伝送及び受信される。幾つかの実施形態において、容量性結合は、２つの結合素子（１つは伝送器側、１つは受電器側）が、２つの結合素子間に所望のスタックアップが設置されたときに相互に正面の最適位置に設置されると発生する。
【００９２】
[00111]  幾つかの実施形態において、中央カプラ５０２と寄生素子５０４の形状、大きさ、及び数に制限はない。幾つかの実施形態において、寄生素子５０４は、中央結合素子５０２と同じレベルにすることも、中央結合素子５０２より高い、又は低いレベルにすることもできる。幾つかの実施形態において、寄生素子５０４は、中央結合素子５０２の周囲に設置され、容量性カプラ２４４の平坦領域内でＸ−Ｙ範囲に延びる。幾つかの実施形態において、システムは２つの導体を有するコンデンサとして形成される。幾つかの実施形態において、受電器３０５及び給電ゾーン３００の結合素子が整合していないと、寄生素子５０４は多数の導体を有する容量性システムを形成するのに有効であり、給電ゾーン３００から受電器３０５への電力伝送を最大化する。幾つかの実施形態において、パワーアンプ１０８への反射ＲＦ電力を測定するために、反射ＲＦ電力信号３４０をサンプリングするためのカプラ回路２４２（図３Ａに示されるように、チップ又はプリントラインの形態）がある。幾つかの実施形態において、容量性充電カプラ２４４は反射面を含む。
【００９３】
[00112]  幾つかの実施形態において、受電器アンテナ３１３が伝送アンテナ３０２（容量性充電カプラ２４４の１つ）の上に設置されると、システムは所定の閾値（７０％等の最小容認可能値）を超える結合効率を示す。幾つかの実施形態において、伝送アンテナ３０２及び受電器アンテナ３１３が完全に独立しているとき、システムはミスマッチの状態である。これらのアンテナが相互の上に設置されるとすぐ、両方のアンテナはマッチする。幾つかの実施形態において、結合システムは、設計された受電器が伝送アンテナ３０２の上に置かれた時にのみ動作する。異物３６０が給電ゾーン３００の上に置かれると、伝送アンテナ３１３はマッチしない。異物３６０により誘導されるこのようなミスマッチは、給電ゾーン３００と受電器３０５との間に置かれた異物３６０を検出するために使用できる。
【００９４】
[00113]  幾つかの実施形態において、受電器３０５と給電ゾーン３００との間の結合は、受電器アンテナ３１３と伝送アンテナ３０２が十分に整合され／中心合わせされると（例えば、９０％）ピークに達する。幾つかの実施形態において、受電器アンテナ３１３が伝送アンテナ３０２の上方に移動すると、結合性能は低下するが、依然として容認可能範囲内にある（例えば、７０〜９０％の範囲にとどまる）。幾つかの実施形態において、受電器アンテナ３１３が最小結合範囲（例えば、７０％）を超えると、第二の／隣接する伝送アンテナ３０２がスムーズな移行のためにアクティベートされる。
【００９５】
[00114]  幾つかの実施形態において、伝送器及び受電器アンテナの両方はミスマッチ状態であり、正しい設置が行われると、伝送アンテナ３０２と受電器アンテナ３１３の両方がマッチし、伝送アンテナ３０２から受電器アンテナ３１３へと最大電力を得ることができる。幾つかの実施形態において、高結合近接場アンテナペアは、相互が存在する場合のみ機能する。したがって、その他の種類の受信器アンテナ及び／又は他の何れかの異物が存在すると、伝送アンテナ３０２はミスマッチしたままである。
【００９６】
[00115]  図５Ｂは、幾つかの実施形態による、受電器３０５が、１つ又は複数のカプラ２４４を含む給電ゾーン３００の異なる領域に置かれた場合の各種の実施形態に対応する複数の効率マップを示す。幾つかの実施形態において、高結合アンテナペアはステートマシンとして扱うことができる。幾つかの実施形態において、図５Ｂに示されるように、給電ゾーン３００は複数のエリアを含み、それぞれが、受電器３０５が対応するエリアの上で移動されたときの充電効率を有する。受電器３０５が給電ゾーン３００の白いゾーン（効率＞９０％）の上に置かれると（Ａ−左上のマップ）、受電器３０５と給電ゾーン３００の両方のマッチングは−１５ｄＢより良い。受電器３０５が給電ゾーン３００の網点領域（８０％＜効率＜９０％）の上に置かれると（Ｂ−左下のマップ）、受電器３０５と給電ゾーン３００の両方のマッチングは−１０ｄＢ〜−１５ｄＢの範囲である。受電器３０５が給電ゾーン３００のあや目陰影ゾーン（７０％＜効率＜８０％）の上に置かれると（Ｃ−右上のマップ）、受電器３０５と給電ゾーン３００の両方のマッチングは−５ｄＢ〜−１０ｄＢの範囲内である。受電器３０５が給電ゾーン３００のより濃いゾーン（効率＜７０％）の上に置かれると（Ｄ−右下のマップ）、受電器３０５と給電ゾーン３００の両方のマッチングは−５ｄＢより悪い。
【００９７】
[00116]  図６Ａは、幾つかの実施形態による、周期的にビーコン信号（本明細書では「試験電力伝送信号」ともいう）を送信することによって受電器３０５を検出するプロセスを示すフロー図６００である。幾つかの実施形態において、各給電ゾーンは周期的にビーコン信号を送信するようにタイマをスタートさせる（６０２）。幾つかの実施形態において、タイマが切れると（６０４）、ＮＦ充電パッド（本明細書では、ＲＦ充電パッドとも呼ばれる）１００の各給電ゾーンはビーコン信号を送信する（６０６）。受電器３０５のシグナチャ信号発生回路３１５（例えば、図３Ａ及び３Ｅにおいて説明したとおり）は、ビーコン信号に基づいてシグナチャ信号を発生できる。その後、各給電ゾーンは受電器３０５が発生するシグナチャ信号を受信し（６０８）、アナログ−デジタル変換器３５４（ＡＤＣ）サンプルを収集する。送信されたビーコン信号はディスエーブルされ（６１０）、ＡＤＣ  ３５４からのサンプルが分析され（６１２）、ゾーンの状態が評価される（６１４）（例えば、図５Ｂに関して説明する）。ゾーン状態が特定され、各それぞれのゾーンと受電器３０５との間のマッチングが評価された後、タイマが再スタートされて（６１６）、ビーコン信号送信の次の期間が始まる。幾つかの実施形態において、開始ステップ（６０２）は、図６Ｂに関して述べる（及び図９Ａに関して後でより詳しく説明する）ように、任意選択によるトレーニングプロセスを含む。
【００９８】
[00117]  図６Ｂは、幾つかの実施形態による、給電ゾーン３００により行われる任意選択のトレーニングプロセスを示すフロー図６５０である。幾つかの実施形態において、任意選択によるトレーニングは、シグナチャ信号に基づく検出を利用する異物検出（ＦＯＤ）を支援するための実施形態である。幾つかの実施形態において、これは、一度に受電器とＦＯＤ機器の既知のセットについて行うことができる。幾つかの実施形態において、ＦＯＤの分類を可能にするのに十分なＡＤＣサンプルが収集され（６５２）、導出されたパラメータは、（１）物体が存在しない（６５４）、（２）１つ又は複数の異物が存在する（６５４）、（３）受電器のみが存在する（６５８）、及び（４）受電器３０５と給電ゾーン３００との間に異物（６６０）を含む物体検出状態を分類することができる。プロセスは、ＡＤＣサンプルを分析して（６６２）、ＦＯＤパラメータを導出することと、ＦＯＤをメモリ（例えば、不揮発性メモリ）に保存すること（６６４）ことをさらに含む。例示的なトレーニング／学習プロセスに関するより詳細な事柄は、図９Ａに関して後で説明する。
【００９９】
[00118]  図７は、幾つかの実施形態による給電ゾーン３００により実行されるＡＤＣサンプルを収集、保存、及び分析するプロセスを示すフロー図７００である。幾つかの実施形態において、ＡＤＣサンプルを回収することはステップ７０２で始まり、サンプリングすることはファームウェアの中の事前設定されたタイトループとして継続されてよい。幾つかの実施形態において、ファームウェアは最適化されたループを実行し、ＡＤＣデータを収集してバッファに保存し、これはＡＤＣブロックをイネーブルすること（７０４）、バッファを初期化すると（７０６）、ＡＤＣのデータを読み出すこと（７０８）、収集したデータ（例えば、ＡＤＣサンプル）をバッファに保存すること（７１０）を含む。次に、すべてのＡＤＣサンプルが収集されたかが特定される（７１２）。すべてのＡＤＣサンプルが収集されると（７１２−Ｙｅｓ）、サンプルが分析される（７１４）。しかしながら、すべてのサンプルが収集されたわけではない場合（７１２−Ｎｏ）、プロセス７００はＡＤＣの読出し（ステップ７０８）に戻る。これには、タイミング変動が生じ、その結果、不正確となる可能性がある。これらの変動は、サンプルを複数回収集し、平均してノイズを除去することによって最小化できる。
【０１００】
[00119]  幾つかの実施形態において、動作７０２はハードウェア（ＨＷ）で支援される。例えば、動作７０２で、ハードウェアは事前に定義されたバッファ内で一定間隔でＡＤＣ値をサンプリングするために使用される。すべてのサンプルが収集されると、ファームウェアは通知され、図７に示されるその後の動作が継続されてよい。これによって、サンプリングの緊密なタイミングが保証され、より正確な結果が得られる。また、ファームウェアがサンプル取集のデッドループでブロックされない。
【０１０１】
[00120]  図８Ａは、幾つかの実施形態による給電ゾーン３００により実行されるＡＤＣサンプルを分析するプロセスを示すフロー図８００である。幾つかの実施形態において、ＡＤＣサンプルが収集された後（７１４）、収集されたＡＤＣサンプルのベースラインが特定される。１つの例では、収集されたＡＤＣサンプルの平均が特定される（８０２）。すると、各ＡＤＣサンプルは特定されたべースライン、例えば収集されたＡＤＣサンプルの平均と比較される（８０４）。ＡＤＣサンプルが計算された平均より大きい場合（８０４−Ｙｅｓ）、ハイカウントが増加される（８０６）。ＡＤＣサンプルが計算された平均より低い場合（８０４−Ｎｏ）、ローカウントが増加される（８０８）。すると、デューティサイクルがハイカウント／（ハイカウント＋ローカウント）によって計算され（８１０）、周波数が高速フーリエ変換（ＦＦＴ）のエッジ間の時間を使って計算される（８１２）。計算されたデューティサイクルと周波数は、図８Ｂに関して述べるように、ゾーン状態を評価するため（８１４）に使用される。
【０１０２】
[00121]  図８Ｂは、幾つかの実施形態による、ゾーン状態を評価して（８１４）、異物及び／又は受電器が存在するか否かを特定するプロセスを示すフロー図８２０である。幾つかの実施形態において、計算された周波数及びデューティサイクルが工場較正データと比較される（８２２）。すると、受電器だけが存在するか否かが特定される（８２４）。受信器だけが存在するとの判断（８２４−Ｙｅｓ）にしたがって、受電器の存在が報告され（８３２）、アンテナゾーンにより（例えば、給電ゾーン３００により）受電器の充電がイネーブルされる（８３４）。幾つかの実施形態において、システムは受電器がBluetooth（登録商標）で接続されるのを待機する（８３６）。受信器がBluetooth（登録商標）で接続されると（８３６−Ｙｅｓ）、無線電力信号がトランスミッタパワーコントロールから取得される（８３８）。受電器がBluetooth（登録商標）で接続されないと（８３６−Ｎｏ）、受電器の充電はディスエーブルされる（８４０）。
【０１０３】
[00122]  幾つかの実施形態において、受電器が存在すると特定されると、受電器と共に異物が存在するか否かも特定される。幾つかの実施形態において、受電器３０５と異物３６０が識別されると（８２６）、異物と共に受電器を充電することが許可され（８３１）、その後充電プロセスをイネーブルすることができる。幾つかの実施形態において、異物だけが検出されると（８２８）、異物の存在が報告される（８２９）。幾つかの実施形態において、異物が検出されないと、何の物体もない、例えば受電器も異物も存在しないと特定される（８３０）。
【０１０４】
[00123]  図９Ａ〜９Ｂは、幾つかの実施形態による近接場充電パッドの動作方法９００を示すフロー図である。方法９００の動作は、近接場充電パッド（例えば、図１Ｂ及び２ＡのＲＦ充電パッド１００）により、又はその１つ又は複数のコンポーネント（例えば、図１Ａ〜１Ｂ及び２Ａに関して前述したもの）によって実行される。幾つかの実施形態において、方法９００はコンピュータメモリ又はコンピュータ可読記憶媒体（例えば、図２ＡのＲＦ充電パッド１００のメモリ２０６）に保存された命令に対応する。
【０１０５】
[00124]  近接場充電パッドは、１つ又は複数のプロセッサ（例えば、図１ＢのＣＰＵ  ２０２）と、無線通信コンポーネント（例えば、図１Ａ及び２Ａの通信コンポーネント２０４）と、各々がそれぞれ少なくとも１つの給電素子（例えば、図２Ａのアンテナ２１０の１つであり、これは先の参照によって援用された本願と同じ所有者によるＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ１７／６５８８６号の図３Ａ〜６Ｅに関して説明されており、アンテナ２１０はまた、図５Ａに関して前述した容量性カプラ２４４の１つ又は複数であってもよい）及びシグナチャ信号受信回路（例えば、図２Ａ、３Ａ、及び３Ｅ〜３Ｈに関して前述した回路２４０であり、シグナチャ信号受信回路は反射電力カプラ２４２にも含められてよい）を含む複数の給電ゾーン（例えば、図１Ｂのアンテナゾーン２９０−１及び２９０−Ｎ、図３Ａの給電ゾーン３００）と、を含む（９０２）。
【０１０６】
[00125]  幾つかの実施形態において、近接場充電パッドは各々がそれぞれの給電ゾーンに含められる個別の給電素子を含む。例えば、図１Ｂに示されるように、アンテナゾーン２９０−１はアンテナ２１０−Ａを含む。他の例において、図１Ｂにも示されているように、アンテナゾーン２９０−Ｎは複数のアンテナを含む。アンテナゾーンはまた、アンテナグループとも呼ばれてよく、それによって近接場充電パッドは複数のアンテナ／充電ゾーン又はグルーブを含み、各々のそれぞれのゾーン／グループは個別のアンテナ素子の少なくとも１つ（例えば、少なくとも１つのアンテナ２１０）を含む。アンテナ／給電ゾーンは幾つかのアンテナを含むこともでき、特定のアンテナ／給電ゾーンに関連付けられるアンテナの数は変更又は調整されてよい点に留意すべきである（例えば、近接場充電パッド１００の動作の管理を担当するＲＦ電力伝送集積回路１６０のＣＰＵサブシステム１７０は、様々な時点で各アンテナ／給電ゾーンをダイナミックに規定する）。幾つかの実施形態において、各アンテナ／給電ゾーンは、同じ数のアンテナ／給電素子を含む。
【０１０７】
[00126]  幾つかの実施形態において、１つ又は複数のプロセッサは、近接場充電パッドの動作を制御するために使用される１つの集積回路（例えば、図１ＢのＲＦ電力伝送集積回路１６０）のコンポーネントである。幾つかの実施形態において、近接場充電パッドの１つ又は複数のプロセッサ及び／又は無線通信コンポーネントは、近接場充電パッドの外部にあり、例えば、近接場充電パッドが埋め込まれる機器の１つ又は複数のプロセッサである。幾つかの実施形態において、無線通信コンポーネントはラジオトランシーバ（例えば、無線受電装置との通信信号を交換するBLUETOOTH（登録商標）ラジオ、WI-FIラジオ又はその他）である。
【０１０８】
[00127]  幾つかの実施形態において、図９Ａに関して、方法９００は任意選択により、異なる無線受電装置（例えば、図３Ａの受電器３０５）のため、及びその他の物体（例えば、図３Ｇの異物３６０）のためのシグナチャ信号を学習すること（９０４）を含み、これらの学習されたシグナチャ信号はデータソース（これは、近接場充電パッドのローカルメモリでもよく、又は近接場充電パッドの外部でホストされてもよい）に保存される。
【０１０９】
[00128]  幾つかの実施形態において、近接場充電パッドの１つ又は複数のプロセッサは、学習されたシグナチャ信号がその中に保存されるデータソースと通信される。データソースは、近接度充電パッドの内部でホストされても、外部でホストされてもよい。幾つかの実施形態において、データソースには、複数の異なる無線受電装置が近接場充電パッドの上に置かれて、近接場充電パッドが複数の異なる無線受電装置の各々ためのそれぞれの所定のシグナチャ信号を検出し、その後（データソース内に）保存できるようにする構成プロセス中に１つ又は複数の所定のシグナチャ信号が入力される。幾つかの実施形態において、それぞれのシグナチャ信号が異なる無線受電装置のそれぞれの無線受電装置について学習された後、ユーザはそれぞれの無線受電装置が許可されている無線受電装置か否かに関する表示を提供してよい。このようにして、近接場充電パッドは、許可されている、及び無許可の両方の無線受電装置のためのシグナチャ信号を学習できる。
【０１１０】
[00129]  幾つかの実施形態において、構成プロセスはまた、無線受電装置以外の複数の異なる物体（例えば、キー、コイン、各種の液体、クレジットカード、コーヒーマグ、又はユーザが近接場充電パッドの上に置くかもしれない他の何れかの種類の家庭内の物体）を近接場充電パッドの上に置いて、近接場充電パットが複数の異なる物体の各々のためのそれぞれの所定のシグナチャ信号を検出し、その後（データソース内に）保存できるようにすることも含む。
【０１１１】
[00130]  幾つかの実施形態において、この構成プロセス中、異なる物体の各々のための識別子もまた、それぞれの保存されたシグナチャ信号の各々と共に保存され、それによって近接場充電パッドはシグナチャ信号と保存された信号の１つとのマッチングに基づいて異なる種類の物体を識別できる。
【０１１２】
[00131]  幾つかの実施形態において、構成プロセス中、シグナチャ信号はまた、異なる無線受電装置と複数の異なる物体（例えば、異なる物体の各々は、異なる無線受電装置の各々の下又は上に置かれるかもしれない）の組合せについても学習され、これらのシグナチャ信号もデータソースに保存される。
【０１１３】
[00132]  近接場充電パッドの特定の実施は、異なる物体の１つが近接場充電パッドの電力伝送をすべて停止させるように実装されてよい。このようにして、異なる物体の何れに対する起こり得るダメージも回避されるかもしれない。
【０１１４】
[00133]  方法９００はまた、複数の給電ゾーンの第一の給電ゾーンの含まれるそれぞれの給電素子によって、第一の伝送特性群のための第一の値を有する複数の試験電力伝送信号（ビーコン電力伝送信号とも呼ばれる）を送信すること（９０６）も含む。幾つかの実施形態において、第一の伝送特性群のための第一の値は、複数の試験電力伝送信号の各々に関する、特定の電力閾値（例えば、３０ｄＢ）より低い電力レベルを含む。
【０１１５】
[00134]  幾つかの実施形態において、送信する動作９０６は、所定の時間間隔に基づいて行われ、それによって所定の時間間隔ごとに試験電力伝送信号が第一の給電ゾーンにより送信される。幾つかの実施形態において、所定の時間間隔は１秒、２秒、若しくは５秒、又はそれらの間の何れかの値である。幾つかの実施形態において、近接場充電パッドはデータ通信ラジオ（例えば、BLUETOOTH（登録商標）ラジオ等の無線通信コンポーネント２５４）を含み、複数の試験電力伝送信号を送信することは、データ通信ラジオを介して何れの信号も受信せずに行われる。
【０１１６】
[00135]  換言すれば、データ通信ラジオを介した何れの信号の受信も必要とせずに方法９００を開始できるようにすることによって、方法９００は、受電器の電源に電荷が全くない（例えば、そのバッテリが完全になくなっている）場合でも、許可されている受電器が近接場充電パッド上にあることを検出するために使用される。それに加えて、方法９００はまた、データ通信ラジオをまったく持たないパッド上の許可されている受電器を検出するためにも使用される。
【０１１７】
[00136]  複数の試験電力伝送信号の各々を送信することと共に、方法はまた、シグナチャ信号受信回路を使って、第一の給電ゾーンにおける反射電力（例えば、図３Ｆの反射信号３４０）のそれぞれの量を検出すること（９０８）も含む。反射電力のそれぞれの量は、試験電力伝送信号の各々からの、第一の給電ゾーンに反射して戻された電力の量を含んでいてよい。後により詳しく述べるように、反射電力のこれらのそれぞれの量は、近接場充電パッドが、許可されている受電装置が近接場充電パッドの上にあるか否かを特定できるようにするために使用されてよい。
【０１１８】
[00137]  少なくとも一部に、反射電力のそれぞれの量に基づいて、方法９００はすると、（ｉ）許可されている無線受電装置及び／又は（ｉｉ）無線受電装置以外の物体が近接場充電パッドの、第一の給電ゾーンに隣接する表面（例えば、パッドの、第一のアンテナゾーンの直上の表面）上に存在するか否かを特定することを含む。幾つかの実施形態において、この特定は、少なくとも一部に、反射電力のそれぞれの量に基づき、これは、近接場充電パッドが反射電力のそれぞれの量に基づいてシグナチャ信号を発生し（９１０）（例えば、反射電力量に基づいてシグナチャ信号を発生する例示的な方法は、図３Ｆ〜３Ｈ、６Ａ〜６Ｂ、７、及び８Ａ〜８Ｂに示されている）、その後、発生したシグナチャ信号をデータソースに保存された学習済みのシグナチャ信号と比較する（９１２）からである。
【０１１９】
[00138]  幾つかの実施形態において、シグナチャ信号は、無線受電装置のインピーダンス値に対する操作を使って１つ又は複数のシグナチャ信号を符号化することにより、第一の給電ゾーンのシグナチャ信号受信回路に伝達され、このインピーダンス値への操作は、反射電力の量を時点ごとに変化させる。
【０１２０】
[00139]  幾つかの実施形態において、インピーダンス値への操作により、シグナチャ信号受信回路は反射電力の測定値の変動を検出でき、この変動が復号されて、１つ又は複数のシグナチャ信号が生成されてよい。幾つかの実施形態において、１つ又は複数のシグナチャ信号は、周波数及びデューティサイクルの値の組合せを含む。これがどのように機能するかの例は、図３Ｆ〜３Ｈ、４、及び８Ａ〜８Ｂに関して説明されている。幾つかの実施形態において、無線受電装置がパッドからの電力を受ける許可を有するか否かに関する情報を伝達することに加えて、１つ又は複数のシグナチャ信号はまた、パッドにその他のデータ又はメッセージを伝達するためにも使用されてよい。データがシグナチャ信号を使ってどのように復号されるかについての例は、図３Ｆ〜３Ｈ、４、及び８Ａ〜８Ｂに示されている。
【０１２１】
[00140]  次に図９Ｂを参照すると、方法９００は、シグナチャ信号が、許可されている受電器及び／又は何れかの他の物体（無線受電装置以外）が第一の給電ゾーンの表面上に存在することを示しているか否かを特定すること（９１４）を含む。
【０１２２】
[00141]  シグナチャ信号が、受電器と何れかの他の物体（無線受電装置以外）が第一の給電ゾーンの表面上に存在することを示しているとの特定にしたがって、方法９００はすると、近接場充電パッドは物体（無線受電装置以外）がパッド上にあるときに無線電力を送信するように構成されているか否かを特定すること（９２０）を含む。
【０１２３】
[00142]  パッドが、物体（無線受電装置以外）がパッド上に存在するときに無線電力を送信するように構成されている場合（９２０−Ｙｅｓ）、方法９００は、給電素子を介して、第一の伝送特性群のための第二の値を有する追加の電力伝送信号を許可されている無線受電装置に送信すること（９１６）を含む。
【０１２４】
[00143]  パッドは、物体（無線受電装置以外）がパッド上に存在しているときに無線電力を送信するように構成されていないと判断された場合（９２０−Ｎｏ）、方法９００はすると、時間が満了するのを待機すること（９２２）、例えば、１秒又は２秒の期間が経過するのを待つこと）及び、その後、図９Ａの動作９０６に戻ることを含む。
【０１２５】
[00144]  第一の給電ゾーンの表面上の無線受電装置及び何れかの他の物体を検出するその他の例を以下に提供する。この例では、無線受電装置と何れかの他の物体の両方が第一の給電ゾーンの表面上に存在するとの特定（９１４−受電器＋物体）は、シグナチャ信号をデータソースに保存された１つ又は複数の所定のシグナチャ信号と比較すること（９１２）に基づく。この例では、方法９００はすると、近接場充電パッドが、無線受電装置以外の物体が近接場充電パッドの上に存在するときに電力伝送信号を送信するように構成されていると特定し、近接場充電パッドが、無線受電装置以外の物体が近接場充電パッド上に存在するときに電力伝送信号を送信するように構成されていると特定した後に、第一の給電ゾーンの給電素子は、追加の電力伝送信号を送信するために使用される。
【０１２６】
[00145]  幾つかの実施形態において、無線受電装置以外の物体がパッド上にあると特定されたとき、追加の電力伝送信号を送信するために第一の伝送特性群のための異なる第三の値が使用される。例えば、追加の電力伝送信号の電力レベルは、無線受電装置以外の物体へのダメージのあらゆる可能性を回避するため（例えば、クレジットカード上にある磁気ストリップにダメージを与える、又はそれを破壊することを回避するため）に、（第一の伝送特性群のための第二の値について使用される電力レベルに関して）より低くてもよい。
【０１２７】
[00146]  図９Ｂに戻ると、動作９１４において、許可されている受電器だけが第一の給電ゾーンの表面上に存在することが特定されると（９１４−受電器のみ）、方法は、給電素子を介して、第一の伝送特性群のための第二の値を有する追加の電力伝送信号を許可されている無線受電装置に送信することへと進む。受電器だけを検出する１つの具体的な例を以下に提供する。この例では、動作９１０及び９１２に関して述べたように、第一の給電ゾーンで検出された反射電力は、シグナチャ信号受信回路を使って、少なくとも一部に第一の給電ゾーンでの反射電力のそれぞれの量に基づいてシグナチャ信号を特定するために使用されてよい。反射電力の測定値を収集し、１つ又は複数のシグナチャ信号を収集するための例示的なプロセスは図８Ａ〜８Ｂに示されている。
【０１２８】
[00147]  この例では、方法９００はまた、シグナチャ信号を１つ又は複数の所定のシグナチャ信号と比較することに基づいて、許可されている無線受電装置だけが近接場充電パッドの、第一のアンテナゾーンに隣接する表面上に存在することを特定することも含む。幾つかの実施形態において、許可されている無線受電装置はシグナチャ信号発生回路（例えば、図３Ａの回路３１５）を含み、これは複数の試験電力伝送信号から取得した電力を使って、１つ又は複数のシグナチャ信号を発生する（図３Ａ〜３Ｄ及び３Ｆ〜３Ｈに関してより詳しく説明されているとおり）。この例では、許可されている無線受電装置だけが表面上に存在するとの特定にしたがって、方法９００は、第一のアンテナゾーンに含まれるそれぞれの給電素子により、第一の伝送特性群のための第二の値を有する追加の電力伝送信号を送信することをさらに含む。
【０１２９】
[00148]  幾つかの実施形態において、第一の給電ゾーンにおけるシグナチャ信号受信回路（例えば、図３Ａの回路２４０）は、第一のアンテナゾーンにおける反射電力の測定値を検出するように構成され、これらの測定値は、第一のアンテナゾーンに隣接する表面（例えば、パッドの、第一のアンテナゾーンの直上の表面）上の物体の有無に基づいて変化するかもしれない。それに加えて、シグナチャ信号発生回路は、無線電力受取り時にインピーダンスを変化させるように構成されてよく、それによってシグナチャ信号発生回路による異なるシグナチャ信号の発生が可能となり、そのようにして第一のアンテナゾーンのシグナチャ信号受信回路で異なるシグナチャ信号が受信される。前述のように（例えば、図３Ｆ〜３Ｈ、５、及び８Ａ〜８Ｂに関する）、これによって許可されている無線受電装置が異なるシグナチャ信号に基づいて検出されて、無許可の無線受電装置は無視されるかもしれないことによって、無許可の機器がシステムからの電力を抽出することが回避されるという仕組みができる。
【０１３０】
[00149]  同じく図９Ｂに関して、物体（無線受電装置以外）だけが第一の給電ゾーンの表面上に存在すると特定された場合、方法９００はタイマが切れるのを待機すること（９１８）（例えば、１秒又は２秒の期間が経過するのを待機すること）、及び図９Ａの動作９０６に戻ることを含む。
【０１３１】
[00150]  図９Ａに戻り、パッド上の複数の無線受電装置を検出できるようにし、及び／又は異なる給電ゾーンにわたる物体及び受電器を検出するために、方法９００はまた、複数の給電ゾーンの各給電ゾーンについて動作９０６〜９１２を繰り返すこと（９０６Ａ）も含んでいてよい。
【０１３２】
[00151]  例えば、複数の試験電力伝送信号を送信すること（９０６）と共に（同時に、又は重複しない異なる期間中の何れか）、方法９００はまた、複数の給電ゾーンのうちの各給電ゾーンの中に含まれるそれぞれの給電素子によりそれぞれの複数の試験電力伝送信号を送信することと、複数の給電ゾーンのうちの各給電ゾーンに含まれるそれぞれのシグナチャ信号受信回路を使って、複数の給電ゾーンのうちの各々における反射電力のそれぞれの量を検出することと、複数の給電ゾーンのうちの各給電ゾーンについて、（ａ）無線受電装置又は、（ｉｉ）無線受電装置以外の物体が複数の給電ゾーンの各々に隣接するそれぞれの表面上に存在することを特定すること、も含んでいてよい。
【０１３３】
[00152]  引き続きこの例において、複数の給電ゾーンのうちの第二の給電ゾーンで検出された反射電力のそれぞれの量に基づいて、方法９００は、無線受電装置以外の物体が第二の給電ンゾーンに存在することを特定することと、無線受電装置以外の物体が第二の給電ゾーンに存在するとの特定にしたがって、近接場充電パッドが、１つ又は複数の物体が近接場充電パッド上に存在するときに無線電力を伝送するように構成されているか否かを特定することを含む。無線受電装置以外の物体が許可されている無線受電装置が検出されたゾーンとは異なる給電ゾーンで検出される実施形態において、追加の電力伝送信号を送信することは、近接場充電パッドが、１つ又は複数の物体が近接場充電パッドの上に存在するときに無線電力の送信を続けるように構成されていると特定された後にのみ実行される。
【０１３４】
[00153]  幾つかの実施形態において、近接場充電パッドは、異物（例えば、無線受電装置以外の物体）がパッド上に存在するときに電力を送ることができるか否かを示すパラメータで構成される。例えば、パッドの所有者又は操作者は、そのパッドのための設定手順中にこのパラメータを設定してよい。幾つかの実施形態において、分類することもまた、より細かく行われてもよく、例えば無線受電装置以外の物体の種類（例えば、金属の物体、非金属の物体、クレジットカード、こぼれた液体等）を特定する。
【０１３５】
[00154]  幾つかの実施形態において、前述の電力伝送信号は無線周波数（ＲＦ）電力伝送信号である（例えば、試験電力伝送信号及び追加の電力伝送信号はＲＦ電力伝送信号である）。
【０１３６】
[00155]  これらの例はすべて、非限定的であり、上述の例示的な構造を使って、いくつの組合せ及び多層構造も可能である。
【０１３７】
[00156]  本明細書における本発明の説明の中で使用される用語は、特定の実施形態を説明することを目的としているにすぎず、本発明を限定しようとするものではない。本発明の説明及び付属の特許請求の範囲の中で使用されるかぎり、単数形の冠詞（a、an、the）は、文脈上、明確にそれ以外のことが示されないかぎり、複数形も含むものとする。また、「及び／又は」という用語は、本明細書で使用されるかぎり、関係する列挙された項目の１つ又は複数のあらゆめ考え得る組合せも指し、これらを包含すると理解されたい。さらに、「〜を含む（comprises）」及び／又は「（comprising）」という用語は、本明細書で使用される場合、明記された特徴、ステップ、動作、要素、及び／又はコンポーネントの存在を明示するが、その他の１つ又は複数のその他の特徴、ステップ、動作、要素、コンポーネント、及び／又はそれらの群の存在又は追加を排除しないと理解されたい。
【０１３８】
[00157]  また、「第一の」、「第二の」等の用語が本明細書において各種の要素を説明するために使用されているかもしれないが、これらの要素はこれらの用語により限定されるべきではないことも理解されたい。これらの用語は、１つの要素を他の要素から区別するために使用されているにすぎない。例えば、第一の領域は第二の領域と呼ぶこともでき、同様に、第二の領域も第一の領域と呼ぶこともでき、その説明の意味は変わらないが、その場合は常に「第一の領域」が使用される都度、一貫して呼び方が変更され、且つ、「第二の領域」が使用される都度、一貫して呼び方が変更されるものとする。第一の領域と第二の領域はどちらも領域であるが、これらは同じ領域ではない。
【０１３９】
[00158]  以上の記載は、説明を目的としており、具体的な実施形態に関して記載されている。しかしながら、上記の例示的な議論は網羅的ではなく、又は本発明を開示されている正確な形態に限定しようとしていない。上記の教示に鑑み、数多くの改良や変更が可能である。実施形態は、本発明の原理及びその現実的な応用を最もよく説明し、それによって他の当業者が本発明及び各種の実施形態を、企図される特定の用途に適した各種の改良を加えて最もよく利用できるようにするために選択され、説明されたものである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ−１】
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【図３Ｂ−２】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図３Ｈ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【国際調査報告】
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