專利名稱：一種近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)通用無線充電托盤天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子產(chǎn)品無線充電設(shè)備，具體涉及ー種近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)通用無線充電托盤天線。
背景技術(shù)：
隨著無線充電技術(shù)的成熟，無線充電效率的提高，再加上無線充電技術(shù)免除了傳統(tǒng)充電方式對(duì)插座的依賴，更加安全與便捷，所以越來越多的產(chǎn)品采用了無線充電技術(shù)，預(yù)計(jì)未來這種無線充電技術(shù)會(huì)廣泛用于日常生活中，比如辦公室、機(jī)場(chǎng)、酒店等場(chǎng)合，給人們的日常生活提供了極大的便利。然而，現(xiàn)有無線充電主要以采用線圈互耦的近場(chǎng)充電方式為主，采用近場(chǎng)無線充電技術(shù)的充電設(shè)備需要將待充電設(shè)備放置在能量發(fā)射源表面，這樣也存在一定的不便性。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服近場(chǎng)無線充電設(shè)備工作距離過近的缺點(diǎn)，使無線充電設(shè)備兼具近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)充電功能，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)通用的無線充電托盤天線。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)通用無線充電托盤天線包括外売，外殼內(nèi)部有主電路板和液晶顯示模塊， 主電路板為三層以上電路板，主電路板正面包括矩陣分布的貼片天線陣、交替排列在貼片天線陣間的互感線圈和設(shè)置在每個(gè)互感線圈中間的紅外線對(duì)管；主電路板背面包括近場(chǎng)無線充電模塊、遠(yuǎn)場(chǎng)無線充電模塊、傳感器模塊和控制模塊；所有中間層電路板均為電路走線層；控制模塊通過數(shù)據(jù)線與液晶顯示模塊連接，控制模塊還與近場(chǎng)無線充電模塊、遠(yuǎn)場(chǎng)無線充電模塊和傳感器模塊通過數(shù)據(jù)線連接，每個(gè)貼片天線通過各自的通孔與主電路板背面的遠(yuǎn)場(chǎng)無線充電模塊連接，每個(gè)互感線圈的兩端分別通過各自的通孔與主電路板背面的近場(chǎng)無線充電模塊連接，每對(duì)紅外線對(duì)管與傳感器模塊連接。所述遠(yuǎn)場(chǎng)無線充電模塊由ー個(gè)信號(hào)源產(chǎn)生正弦波信號(hào)，經(jīng)過放大器放大后，再經(jīng)過兩級(jí)一分四功分器分成十六路正弦波信號(hào)，每一路正弦波信號(hào)都先后經(jīng)過射頻開關(guān)、可控移相器、功率放大器和帶通濾波器，最后正弦波信號(hào)通過微帶線傳給貼片天線。所述近場(chǎng)無線充電模塊由控制模塊產(chǎn)生低頻信號(hào)，經(jīng)過ー個(gè)低通濾波器后分成九路信號(hào)，每一路信號(hào)都通過ー個(gè)可控開關(guān)，然后再由ー個(gè)N型場(chǎng)效應(yīng)管對(duì)信號(hào)放大后傳給互感線圏。所述傳感器模塊包括紅外線對(duì)管，紅外線對(duì)管組成的電路產(chǎn)生的紅外傳感器信號(hào)通過數(shù)據(jù)線傳給控制模塊。所述控制模塊是ー塊FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片產(chǎn)生的射頻開關(guān)控制信號(hào)和相位控制信號(hào)通過數(shù)據(jù)線分別傳給遠(yuǎn)場(chǎng)無線充電模塊中的射頻開關(guān)和可控移相器；FPGA芯片產(chǎn)生的開關(guān)控制信號(hào)通過數(shù)據(jù)線傳給近場(chǎng)無線充電模塊中的可控開關(guān)，F(xiàn)PGA芯片產(chǎn)生的低頻信號(hào)作為近場(chǎng)無線充電模塊的輸入信號(hào)；FPGAFPGA芯片產(chǎn)生的液晶控制信號(hào)通過數(shù)據(jù)線控
3制液晶顯示模塊；傳感器模塊產(chǎn)生的紅外傳感器信號(hào)和按鍵電路產(chǎn)生的按鍵信號(hào)都通過數(shù)據(jù)線傳給FPGA芯片。所述托盤天線上表面有ー層透明保護(hù)層，其材質(zhì)為玻璃或有機(jī)玻璃。本發(fā)明具有的有益的效果是
1、本發(fā)明可以使ー個(gè)無線充電托盤天線兼具近場(chǎng)充電和遠(yuǎn)場(chǎng)充電功能。2、本發(fā)明通過傳感器檢測(cè)充電設(shè)備，控制對(duì)應(yīng)的線圈或者天線工作，減小因不必要部件工作造成的能量浪費(fèi)。3、本發(fā)明通過控制天線陣的波束方向使能量朝指定方向輻射，提高充電效率。4、本發(fā)明具有使用簡單，功能強(qiáng)大，適用性廣等特點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的主視圖。
圖2是圖1的剖視圖。
圖3是本發(fā)明去除上表面透明保護(hù)層后的俯視圖。
圖4是本發(fā)明中貼片天線的主視圖。
圖5是圖4中貼片天線A-A面的剖視圖。
圖6是本發(fā)明中貼片天線的后視圖。
圖7是本發(fā)明中互感線圈和紅外線對(duì)管的結(jié)構(gòu)圖。
圖8是本發(fā)明中遠(yuǎn)場(chǎng)無線充電模塊和控制模塊的原理框圖。
圖9是本發(fā)明中近場(chǎng)無線充電模塊的原理框圖。
圖10是本發(fā)明中傳感器模塊的電路原理圖。
圖11是本發(fā)明中按鍵部分的電路原理圖。
圖12是本發(fā)明中顯示模塊的原理框圖
圖中1、透明保護(hù)層，2、外売，3、主電路板，4、DMF5001液晶顯示模塊，5、數(shù)據(jù)線，6、按鍵，7、貼片天線，8、互感線圏，9、控制面板，10、微帶線，11、中間層電路板，12、紅外線對(duì)管， 13、通孔。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步說明。如圖1、圖2所示，本發(fā)明近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)通用無線充電托盤天線包括外殼2，外殼內(nèi)部有主電路板3和DMF5001液晶顯示模塊4，主電路板3為三層以上電路板；如圖3所示，主電路板3正面包括4 χ 4矩陣分布的貼片天線7陣、3 χ 3矩陣分布的互感線圈8和設(shè)置在每個(gè)互感線圈8中間的紅外線對(duì)管12，每個(gè)互感線圈8在四個(gè)相鄰貼片天線7中間；主電路板3背面包括近場(chǎng)無線充電模塊、遠(yuǎn)場(chǎng)無線充電模塊、傳感器模塊和控制模塊；所有中間層電路板11均為電路走線層；控制模塊通過數(shù)據(jù)線5與DMF5001液晶顯示模塊4連接，控制模塊還與近場(chǎng)無線充電模塊、遠(yuǎn)場(chǎng)無線充電模塊和傳感器模塊通過數(shù)據(jù)線連接；如圖4、 圖5、圖6所示每個(gè)貼片天線7通過各自的通孔13經(jīng)各自的微帶線10與主電路板3背面的遠(yuǎn)場(chǎng)無線充電模塊連接；如圖7所示每個(gè)互感線圈8的兩端分別通過各自的通孔13與主電路板3背面的近場(chǎng)無線充電模塊連接，每對(duì)紅外線對(duì)管12與傳感器模塊連接。
如圖8所示，所述遠(yuǎn)場(chǎng)無線充電模塊由ー個(gè)信號(hào)源產(chǎn)生正弦波信號(hào)，經(jīng)過放大器放大后，再經(jīng)過兩級(jí)一分四功分器分成十六路正弦波信號(hào)，每一路正弦波信號(hào)都先后經(jīng)過射頻開關(guān)、可控移相器、功率放大器和帶通濾波器，最后正弦波信號(hào)通過微帶線10傳給貼片天線7。如圖9所示，所述近場(chǎng)無線充電模塊由控制模塊產(chǎn)生低頻信號(hào)，經(jīng)過ー個(gè)低通濾波器后分成九路信號(hào)，每一路信號(hào)都通過ー個(gè)可控開關(guān)，然后再由ー個(gè)N型場(chǎng)效應(yīng)管對(duì)信號(hào)放大后傳給互感線圈8。如圖10所示，所述傳感器模塊主要由紅外線對(duì)管12組成，紅外線對(duì)管12組成的電路產(chǎn)生的紅外傳感器信號(hào)通過數(shù)據(jù)線傳給控制模塊。如圖8、圖11和圖12所示，所述控制模塊是ー塊FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片產(chǎn)生的射頻開關(guān)控制信號(hào)和相位控制信號(hào)通過數(shù)據(jù)線分別傳給遠(yuǎn)場(chǎng)無線充電模塊中的射頻開關(guān)和可控移相器；FPGA芯片產(chǎn)生的開關(guān)控制信號(hào)通過數(shù)據(jù)線傳給近場(chǎng)無線充電模塊中的可控開關(guān)，F(xiàn)PGA芯片產(chǎn)生的低頻信號(hào)作為近場(chǎng)無線充電模塊的輸入信號(hào)；FPGA芯片產(chǎn)生的液晶控制信號(hào)通過數(shù)據(jù)線控制DMF5001液晶顯示模塊4 ；傳感器模塊產(chǎn)生的紅外傳感器信號(hào)和按鍵6產(chǎn)生的按鍵信號(hào)都通過數(shù)據(jù)線傳給FPGA芯片。所述托盤天線上表面有ー層透明保護(hù)層1，其材質(zhì)為玻璃或有機(jī)玻璃。本發(fā)明的工作原理如下
如圖6所示，在遠(yuǎn)場(chǎng)無線充電情況下，ー個(gè)信號(hào)源產(chǎn)生的正弦波信號(hào)首先通過ー個(gè)放大器放大后，接著經(jīng)過兩級(jí)一分四功分器分成完全相同的十六路正弦波信號(hào)，這十六路正弦波信號(hào)分別通過ー個(gè)由FPGA芯片控制的射頻開關(guān)和ー個(gè)由FPGA芯片控制的可控移相器后，再經(jīng)過功率放大器放大，然后經(jīng)帶通濾波器濾波，再通過微帶線10傳給貼片天線7，由貼片天線7將能量發(fā)射出去；本發(fā)明共有十六個(gè)貼片天線7組成天線陣列，可以通過FPGA 芯片控制可控移相器，改變十六路信號(hào)的相位，從而改變十六個(gè)貼片天線組成的天線陣列的輻射方向，使輻射方向?qū)?zhǔn)需要充電的設(shè)備，降低能量損失。如圖7和圖8所示，在近場(chǎng)無線充電情況下，F(xiàn)PGA芯片產(chǎn)生的低頻信號(hào)首先通過一個(gè)低通濾波器濾波后分成九路信號(hào)，每一路信號(hào)分別通過ー個(gè)由FPGA開關(guān)控制信號(hào)控制的可控開關(guān)，再由ー個(gè)N型場(chǎng)效應(yīng)管放大后傳給互感線圈8，當(dāng)可控開關(guān)閉合吋，該可控開關(guān)對(duì)應(yīng)的互感線圈工作；當(dāng)可控開關(guān)分離時(shí)，該可控開關(guān)對(duì)應(yīng)的互感線圈停止工作。當(dāng)有一個(gè)待充電設(shè)備放在托盤天線上時(shí)，該待充電設(shè)備將紅外線對(duì)管中的紅外線發(fā)射管發(fā)出的紅外線反射到紅外線接收管中，使紅外線接收管兩端的電壓變?yōu)榈碗娖?，F(xiàn)PGA芯片檢測(cè)到電壓改變，于是發(fā)送開關(guān)控制信號(hào)到可控開關(guān)，使電壓變?yōu)榈碗娖降募t外線對(duì)管位置的互感線圈工作；反之，如果待充電設(shè)備離開托盤天線后，紅外線接收管兩端的電壓變?yōu)楦唠娖?，F(xiàn)PGA芯片檢測(cè)到電壓改變，于是發(fā)送開關(guān)控制信號(hào)到可控開關(guān)，使電壓變?yōu)楦唠娖降募t外線對(duì)管位置的互感線圈停止工作。如圖9所示，按鍵按下時(shí)，輸入到FPGA芯片的按鍵信號(hào)是高電平信號(hào)；按鍵彈起時(shí)，輸入到FPGA芯片的按鍵信號(hào)是低電平信號(hào)，F(xiàn)PGA芯片通過檢測(cè)電平的改變判斷用戶的輸入狀態(tài)，從而改變托盤天線的工作狀態(tài)。如圖10所示，F(xiàn)PGA芯片輸出液晶控制信號(hào)到DMF5001液晶顯示模塊，可以將托盤天線的工作狀態(tài)顯示到液晶屏幕上。
權(quán)利要求
1.一種近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)通用無線充電托盤天線，其特征在于近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)通用無線充電托盤天線包括外売，外殼內(nèi)部有主電路板和液晶顯示模塊，主電路板為三層以上電路板，主電路板正面包括矩陣分布的貼片天線陣、交替排列在貼片天線陣間的互感線圈和設(shè)置在每個(gè)互感線圈中間的紅外線對(duì)管；主電路板背面包括近場(chǎng)無線充電模塊、遠(yuǎn)場(chǎng)無線充電模塊、傳感器模塊和控制模塊；所有中間層電路板均為電路走線層；控制模塊通過數(shù)據(jù)線與液晶顯示模塊連接，控制模塊還與近場(chǎng)無線充電模塊、遠(yuǎn)場(chǎng)無線充電模塊和傳感器模塊通過數(shù)據(jù)線連接，每個(gè)貼片天線通過各自的通孔與主電路板背面的遠(yuǎn)場(chǎng)無線充電模塊連接，每個(gè)互感線圈的兩端分別通過各自的通孔與主電路板背面的近場(chǎng)無線充電模塊連接，每對(duì)紅外線對(duì)管與傳感器模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)通用無線充電托盤天線，其特征在于所述遠(yuǎn)場(chǎng)無線充電模塊由ー個(gè)信號(hào)源產(chǎn)生正弦波信號(hào)，經(jīng)過放大器放大后，再經(jīng)過兩級(jí)一分四功分器分成十六路正弦波信號(hào)，每一路正弦波信號(hào)都先后經(jīng)過射頻開關(guān)、可控移相器、功率放大器和帶通濾波器，最后正弦波信號(hào)通過微帶線傳給貼片天線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)通用無線充電托盤天線，其特征在于所述近場(chǎng)無線充電模塊由控制模塊產(chǎn)生低頻信號(hào)，經(jīng)過ー個(gè)低通濾波器后分成九路信號(hào)，每ー 路信號(hào)都通過ー個(gè)可控開關(guān)，然后再由ー個(gè)N型場(chǎng)效應(yīng)管對(duì)信號(hào)放大后傳給互感線圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)通用無線充電托盤天線，其特征在于所述傳感器模塊包括紅外線對(duì)管，紅外線對(duì)管組成的電路產(chǎn)生的紅外傳感器信號(hào)通過數(shù)據(jù)線傳給控制模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)通用無線充電托盤天線，其特征在于所述控制模塊是ー塊FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片產(chǎn)生的射頻開關(guān)控制信號(hào)和相位控制信號(hào)通過數(shù)據(jù)線分別傳給遠(yuǎn)場(chǎng)無線充電模塊中的射頻開關(guān)和可控移相器；FPGA芯片產(chǎn)生的開關(guān)控制信號(hào)通過數(shù)據(jù)線傳給近場(chǎng)無線充電模塊中的可控開關(guān)，F(xiàn)PGA芯片產(chǎn)生的低頻信號(hào)作為近場(chǎng)無線充電模塊的輸入信號(hào)；FPGAFPGA芯片產(chǎn)生的液晶控制信號(hào)通過數(shù)據(jù)線控制液晶顯示模塊；傳感器模塊產(chǎn)生的紅外傳感器信號(hào)和按鍵電路產(chǎn)生的按鍵信號(hào)都通過數(shù)據(jù)線傳給 FPGA芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)通用無線充電托盤天線，其特征在于所述托盤天線上表面有ー層透明保護(hù)層，其材質(zhì)為玻璃或有機(jī)玻璃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)通用無線充電托盤天線。包括外殼，外殼內(nèi)部有主電路板和液晶顯示模塊，主電路板為三層以上電路板，正面包括矩陣分布的貼片天線陣、交替排列在貼片天線陣間的互感線圈和設(shè)置在每個(gè)互感線圈中的紅外線對(duì)管；背面包括近場(chǎng)無線充電模塊、遠(yuǎn)場(chǎng)無線充電模塊、傳感器模塊和控制模塊；中間層電路板均為電路走線層；控制模塊通過數(shù)據(jù)線與液晶顯示模塊、近場(chǎng)無線充電模塊、遠(yuǎn)場(chǎng)無線充電模塊和傳感器模塊連接；主電路板正面電路與背面電路通過通孔相連。本發(fā)明可以使一個(gè)無線充電托盤天線兼具近場(chǎng)充電和遠(yuǎn)場(chǎng)充電功能。通過傳感器檢測(cè)充電設(shè)備，關(guān)閉不需要工作的模塊，以及控制天線陣的能量輻射方向，從而節(jié)約能源。
文檔編號(hào)H01Q23/00GK102544756SQ20121004068
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月22日
發(fā)明者彭政諭, 皇甫江濤 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)