JP2022137153A - 無線コネクタシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ニアフィールド磁気結合を介して電気エネルギー及び／またはデータを無線送信するトランスミッタモジュール及びレシーバモジュールを有する無線コネクタシステムを提供する。【解決手段】無線コネクタシステム１０は、より大きな離間距離にわたって無線送信される電力の大きさを増大させるように設計されており、レシーバモジュールを有し、さらにはシステムの動作に干渉する不所望な物体及び上昇した温度とを当該システムに警告する様々な検知回路を用いて電力の伝送を開始するように構成されている。無線コネクタシステムは、表面実装されるように設計された比較的小さいフットプリントを有する。【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照

本出願は、２０１６年８月２６日に出願された米国仮特許出願第６２／３７９，９４０
号の優先権を主張し、その開示の全体は参照によって本明細書に組み入れられる。

本開示は、概して、電気エネルギー及びデータの無線送信に関する。より詳細には、本
出願は、複数の動作周波数及び周波数帯域において電気エネルギーの無線伝送を容易にす
る電気装置に関する。

従来の電気コネクタは、伝統的に、対応する受け入れポートに物理的に挿入される複数
のピンを用いて構成される。これらのコネクタの各半部は、一般に、後に嵌合されて電気
接点を形成するオスとメスという名で呼ばれる。

基本的に、電気コネクタは、他の導体どうしや装置及び機器の電気端子を電気的かつ機
械的に連結して電気回路を形成するのに用いられる導体を備えた電気機械装置である。電
気コネクタという用語は、一般に、例えば、通信回路に利用される小型導体を大型のケー
ブル及びバスバー（母線）に接続するように設計された広範囲の装置をカバーする。電気
コネクタは、一般に、受動型であり、プラグ（オス）とジャック（メス）とから構成され
る。接続は、ポータブル機器に関しては一時的であることもあれば、２つのワイヤどうし
または装置どうしを恒久的に電気的に連結するものとして作用することもある。

従来のコネクタの例には、ＵＳＢプラグやＨＤＭＩ（登録商標）プラグがある。これら
のコネクタの電力レベルは、数ワットから約１００ワット（例えば、最近リリースされた
ＵＳＢ－Ｃのように）の範囲に及ぶ。これらのコネクタは、また、１０Ｇｂｐｓまたはそ
れ以上のデータ能力を提供するように構成され、定格が定められる。さらに、ごく単純な
「ワイヤナット」から、例えばイーサネット（登録商標）、ＣＡＮ、ＩＯリンク、及びＲ
Ｓ４８５などの既知の接続インタフェース規格に大抵が準拠するもっと複雑なＵＳＢコネ
クタまたはＲＦコネクタまでの範囲にわたる、多くのタイプのコネクタが存在する。これ
らのコネクタの電力レベルは、マイクロワットからメガワットにわたることがある。

典型的なコネクタタイプは、インラインスプライスカプラ、Ｔタップコネクタ、ターミ
ナルラグ、及びスタッドコネクタである。カプラは導体の端部と端部を連結する。Ｔタッ
プコネクタは、スルー導体を他の導体と直角に連結する。ターミナルラグは、導体を穿孔
されたタングに連結して機器の端子にボルト締めする。スタッドコネクタは導体を機器ス
タッドに連結する。スタッドクランプは、典型的には、スタッドに整合するようにネジ切
りされるか平滑である。

他のコネクタタイプには、一般にコンパクトな構成でワイヤをスプライシング及びテー
ピングするのに広く用いられるスプリットボルトコネクタがある。このスプリットボルト
コネクタは、幅広で深い長手方向のスロットを有するボルト形状のキャスティングから成
る。導体がスロットに挿入され、ナットがその導体をボルトの内側にまとめてクランプす
る。

さらに別のタイプのコネクタは、接続された導体間の制限された動きを許容する拡張ま
たはフレキシブルコネクタである。このコネクタのクランプ部は、柔軟性を有する短尺の
銅編組によって連結されるか、または入れ子式のガイドによって整合位置に保持されるこ
ともある。

別のタイプの従来のコネクタは、一般に整合したプラグとレセプタクルとからなる分離
可能なタイプのコネクタを含む。分離可能なタイプのコネクタは、導体または導体群を回
路またはシステムから分離または切り離すように設計されている。分離可能なタイプのコ
ネクタは、通常、可搬型の装置や機器の電気配線システムへの接続に用いられる。

従来のコネクタは、また、整形された開口部を通してプラグを挿入してねじり、プラグ
を適正位置にロックするように設計されているロックタイプのコネクタを含む。したがっ
て、このロックタイプのコネクタは、接続されると、一般に、接続されたコードに対する
引っ張りなどの機械的な引張によっては分離されない。

電気コネクタは、一般に、電気接続部（例えば、ピン）の数、物理的構成、寸法、形状
、接触抵抗、電気接続部間の絶縁、振動に対する耐性、汚染物及び圧力への耐性、信頼性
、推定寿命（故障前の接続／切断動作の回数）、及び接続切断の容易さを含む多様なパラ
メータに限定されるものではないが、特徴づけられる。従来のコネクタの、ピンなどの物
理的な電気接続部は電気エネルギー及びデータの通路を提供する。さらに、電力定格及び
データレートなどの電力及びデータの特性も、様々な電気コネクタを特徴づけるのに利用
される。

これらの従来のコネクタの動作は、通常、ピンとそれぞれのパッドとか、ピンを受ける
ポートまたはジャックなどの２つの導電部品間の物理的な接続に依存する。物理的な接続
は、ピンと対応するレセプタクルなどの物理的に接触する導電部品間の比較的小さいイン
タフェース領域にわたって微細レベルで生じる。また、従来のコネクタは、一般に、電気
信号を安全に通過させるように接続部材の十分な物理的接続を確保するために、相当な大
きさの機械的な力を要する。この微細な接続領域は、過酷な環境や振動の他に、通常の動
作条件下における経時的な損耗などの種々の要因によって影響を受けるようになるかもし
れない。

したがって、これらの従来のコネクタの性能及び信頼性は、それらの物理的な接続の完
全性によって大きく支配される。また、これらの従来の機械的なコネクタは、一般に、適
切に機能するためには高精度に位置合わせされた物理的な接触を要する。

また、有線のコネクタは、通常、オス部とメス部との間のいかなる相対的な動きも全く
許容しない。経時的に、この物理的な接触に起因して、これらの機械的な接続点は、通常
、ピンまたはポートを疲労及び損傷させ得る力を受け、それによって適切な機能が阻害さ
れる。このような従来のコネクタは、摩耗、屈曲し得る、または腐食もしくは損傷される
。結果として、ピンとそれぞれのポートなどの対応するオス部とメス部との間の物理的な
接続は低質化し、それにより、障害を受けた、または動作不能なコネクタに起因して、そ
れらの間におけるデータまたは電気エネルギー転送の損失が生じる。消費者、医療、軍事
、または産業環境における汚染物質、湿気、及び液体の侵入は、災害、危険、または脅迫
的な条件を生じ得る明白な機能喪失を含む望ましくない問題を引き起こし得る。欠陥のあ
る物理的な接続に起因する不適切な機能性に加えて、ユニバーサル非同期レシーバ及びト
ランスミッタプロトコル（Universal Asynchronous Receiver and Transmitter Protocol
, UART）、集積プロトコル間（I2C）、シリアルペリフェラルインタフェースプロトコル
（Serial Peripheral Interface Protocol、SPI）などの有線通信の方法は、種々の無線
通信方法と比較して、制限された帯域幅性能を有し得る。

その上、オートメーション及びロボット工学の発達が、多くの様々な産業装置のダイナ
ミックに動く部品とアセンブリとの間で電力を転送する需要を増大させた。これらの条件
下で慣用的な有線の電気コネクタを用いて電力を転送することは相当に困難である。

上述した欠点に加えて、このような従来のコネクタには、一般に、コネクタから延びる
電気コードがある。このような電気コードは、一般に、損傷を受けてデータまたはエネル
ギー転送の損失を生じることがあるため望ましくない。また、このような電気コードは、
重要なスペースを過度に占有し、ユーザーにとって障害となり得る。その上、露出したま
たは損傷したコードは、滅菌された環境を汚染することがある。また、このような露出ま
たは損傷したコード、例えば、電気絶縁を失ったコードは、危険物になり得るとともに、
人間と動物の両方に潜在的に電気ショックの原因になることがある。

したがって、これらの問題を解決するために、本発明は無線コネクタシステムを提供す
る。実施形態において、本出願の無線コネクタシステムは、ニアフィールド磁気結合（ne
ar field magnetic coupling, NFMC）を用いて、離間したトランスミッタモジュールとレ
シーバモジュールとの間で電力及び／またはデータの無線伝送を可能にする。実施形態に
おいて、それぞれのトランスミッタ無線モジュール及びレシーバ無線モジュールは、絶縁
され、及び／またはハーメチックシールされてもよい。

本発明のコネクタは、露出した接触ピンと、その接触ピンを、電気部品表面実装（surf
ace mount, SMT）アセンブリプロセスを用いてプリント回路基板（printed circuit boar
d, PCB）またはフレキシブル回路基板（flexible circuit board, FPC）などのより大き
い電気回路上に組み付けることを可能にする機構とを有する。

したがって、有線コネクタに対する必要性を置き換えまたは解消することができるフォ
ームファクタを有する電気コネクタが提供される。

本出願の無線コネクタシステムは、２つの部品を物理的に連結する電気コネクタなどの
物理的な接続に対する必要性を解消する無線電力リンクを提供する。したがって物理的な
接続を解消することによって、無線コネクタまたは電力リンクが完全にカプセル化でき、
液体や他の残積物が適切な機能性を阻害することを防止することができる。物理的な接触
がないので、コネクタの機械的及び環境的なストレスと摩耗とが解消され、電力及びデー
タを転送するためのより信頼性のある丈夫なリンクが実現する。この解決手法は、また、
従来のコネクタと比較してトランスミッタとレシーバとの間のより大きな位置不整合及び
／または相対的な動きを可能にする。これによって、これらのコネクタを、以前は有線コ
ネクタに対してはその限界によって考えられなかった用途に用いることが可能になる。

本出願の態様のうちの１つ以上において、無線信号を送信するように構成されたトラン
スミッタアンテナを支持する第１の基板を有するトランスミッタモジュールを含む無線コ
ネクタシステムが提供される。さらに、前記無線コネクタシステムは、前記トランスミッ
タアンテナに電気的に接続されたトランスミッタモジュール電子回路を支持する第２の基
板を含む。さらに、前記トランスミッタ電子回路と前記トランスミッタアンテナとの間に
第１の絶縁体が配置されている。無線コネクタシステムは、さらに、無線信号を受信する
ように構成された受信アンテナを支持する第３の基板を有するレシーバモジュールを含む
。また、無線コネクタシステムは、前記レシーバアンテナに電気的に接続されたレシーバ
モジュール電子回路を支持する第４の基板を含む。さらに、前記レシーバモジュール電子
回路と前記レシーバアンテナとの間に第２の絶縁体が配置されている。

本出願の前記無線コネクタシステムの前記トランスミッタモジュール及び前記レシーバ
モジュールは、前記トランスミッタモジュールと前記レシーバモジュールとの間のより大
きな離間距離にわたって無線伝送される電力の大きさを増大させる電気回路を備えて設計
されている。さらに、前記無線コネクタシステムは、電気エネルギー転送モジュール、熱
、または不所望な異物体の存在を検出する種々のセンサを備えて構成してもよい。実施形
態において、前記トランスミッタモジュール及び／または前記レシーバモジュールの動作
は、前記モジュール内に組み込まれてもよいし組み込まれなくてもよい種々のセンサから
得られる情報によってもよい。

図１は、本出願の無線コネクタシステムの実施形態のブロック図を示す。

図２は、本出願の無線コネクタシステムの実施形態のブロック図を示す。

図３乃至図６は、トランスミッタモジュールの実施形態の電気的なブロック図を示す。

図７、図８Ａ、及び図８Ｂは、本出願のトランスミッタ回路またはレシーバ回路のイン
ピーダンス整合回路内に組み込まれ得るスイッチングキャパシタンス回路の実施形態を示
す。

図９乃至図１２は、トランスミッタ回路の実施形態の電気的な概略図を示す。

図１３は、本出願の無線コネクタシステムのレシーバモジュールの実施形態のブロック
図を示す。

図１４は、レシーバモジュール内のレシーバ回路の実施形態の電気的な概略図を示す。

図１５は、レシーバモジュールの実施形態の電気的なブロック図を示す。

図１６は、レシーバモジュール内のレシーバ回路の実施形態の電気的な概略図を示す。

図１７は、レシーバモジュールの実施形態の電気的なブロック図である。

図１８Ａ乃至図１８Ｄは、トランスミッタ回路またはレシーバ回路において利用され得
るインピーダンス整合回路内のキャパシタの実施形態を示す。

図１９乃至図２１は、本出願のトランスミッタモジュール及びレシーバモジュールの実
施形態を示す。

図２２乃至図２３は、ホスト装置に電気的に接続された本出願の無線コネクタのトラン
スミッタモジュール及びレシーバモジュールの実施形態を示す。

図２４は、トランスミッタモジュールハウジング及びレシーバモジュールハウジング内
の遮蔽材料及びスペーサ材料に対するアンテナとトランスミッタ及びレシーバ回路基板と
の位置の実施形態を示す。

図２５及び図２６は、トランスミッタモジュール及びレシーバモジュールをホスト装置
の回路基板に電気的に接続する実施形態を示す。

図２７乃至図３０は、本発明のトランスミッタモジュールまたはレシーバモジュールの
代替構造の実施形態を示す。

図３０Ａは、図３０に示す組み付けられたトランスミッタモジュールまたはレシーバモ
ジュールの実施形態の断面図である。

図３１乃至図３４は、回路基板に実装された図２７乃至図３０に示すトランスミッタモ
ジュールまたはレシーバモジュールの種々の実施形態を示す。

図３５は、トランスミッタモジュール及びレシーバモジュールのいずれかまたは両方に
おいて利用され得るアンテナの実施形態を示す。

以下の説明では、関連する教示の完全な理解を提供するために、例示的に多くの具体的
な詳細に言及する。しかし、本教示がこのような詳細無しに実施され得ることは当業者に
は明らかなはずである。その他の例では、周知の方法、手順、構成要素、及び／または回
路は、本教示の態様が不必要に曖昧になることを避けるために、詳細を伴わずに比較的上
位概念で説明されている。

本開示の無線コネクタシステム１０は、電気エネルギー及び／またはデータの無線転送
を提供する。より詳細には、本発明の無線コネクタシステム１０は、ニアフィールド磁気
結合を介して電気エネルギー及び／またはデータの無線転送を提供する。実施形態におい
て、無線コネクタシステム１０は、電気エネルギーを伝送するように構成されたトランス
ミッタモジュール１２と、このトランスミッタモジュール１２によって伝送された電気エ
ネルギーを受け取るように構成されたレシーバモジュール１４とを備える。実施形態にお
いて、トランスミッタモジュール１２はレシーバモジュール１４から離間して配置され、
これによって、電気エネルギーがトランスミッタモジュール１２から離間距離またはギャ
ップ１６（図２、及び図１９乃至図２２）を越えて無線伝送され、レシーバモジュール１
４によって受け取られる。したがって、トランスミッタモジュール１２とレシーバモジュ
ール１４との組み合わせによって、その間に物理的な接続を必要とせずに電気エネルギー
が無線伝送され得るように無線コネクタシステム１０を提供する。

本出願において、本発明概念は、特に、ニアフィールド磁気結合（ＮＦＭＣ）に関する
。ニアフィールド磁気結合は、送信アンテナと対応する受信アンテナとの間の磁気誘導を
介して電気エネルギー及び／またはデータの無線転送を可能にする。ニアフィールド通信
インタフェース及びプロトコルモードに基づくＮＦＣ規格は、ＩＳＯ／ＩＥＣ規格１８０
９２によって規定されている。また、本明細書で定義されるように、「誘導充電」は、交
流電磁界を利用して２つのアンテナ間で電気エネルギーを転送する無線充電技術である。
「共振誘導結合」は、同様の周波数で共振するように調整された２つの磁気結合したコイ
ル間の電気エネルギーのニアフィールド無線伝送として本明細書で定義される。本明細書
で定義されるように、「分路」という用語は、電流または電圧が通過し得るように回路の
２つの点を電気的に連結することによって生成された導電路である。本明細書で定義され
るように、「相互インダクタンス」は、第１の回路に磁気的に結合した第２の回路内の電
流の変化による回路内の起電力の生成量である。本明細書で定義されるように、「遮蔽材
料」は、磁界を捕捉する材料である。遮蔽材料の例には、限定されるものではないが、マ
ンガン亜鉛、ニッケル亜鉛、銅亜鉛、マグネシウム亜鉛、及びそれらの組み合わせなどの
フェライト材料を含んだ亜鉛などのフェライト材料が含まれる。したがって、遮蔽材料を
用いて、電気回路内または電気回路の近くの遮蔽材料の位置に応じて、磁界を寄生金属な
どの物体に向け、または物体から遠ざけることができる。また、遮蔽材料を用いて磁界の
形状及び方向性を変更することができる。本明細書で定義されるように、寄生金属などの
寄生材料は、インダクタアンテナにおいて渦電流損失を誘起する材料である。このことは
、通常、アンテナのインダクタンスの減少及び抵抗の増加、すなわちクオリティファクタ
の減少によって特徴付けられる。

図１は、本発明の無線コネクタシステム１０の包括的なブロック図を示す。図示するよ
うに、システム１０は、ギャップ１６だけレシーバモジュール１４から離間したトランス
ミッタモジュール１２を備える。トランスミッタモジュール１２は、トランスミッタアン
テナ２０に電気的に接続されたトランスミッタモジュール回路１８を備える。実施形態に
おいて、トランスミッタアンテナ２０は、電力及び／またはデータの無線転送を容易にす
る１つまたは複数のアンテナを備え得る。実施形態において、トランスミッタモジュール
回路１８は、電源（不図示）、またはトランスミッタモジュール１２に電気的に接続され
たトランスミッタホスト装置２２から受信する電気エネルギーを変化させるように構成さ
れている。実施形態において、トランスミッタホスト装置２２は、電気的に操作される装
置、回路基板、電子アセンブリ、または他の電子装置を備え得る。トランスミッタホスト
装置２２の例には、限定されるものではないが、医療装置、コンピュータなどの集積回路を備える装置、及び、限定されるものではないが電子部品を用いて構成された眼鏡及び衣服などのパーソナル電子装置が含まれる。

トランスミッタアンテナ２０は、ニアフィールド磁気誘導結合を介したトランスミッタ
モジュール回路１８による無線伝送のために調整及び変更された電気エネルギーを無線送
信するように構成されている。実施形態において、トランスミッタモジュール１２はトラ
ンスミッタホスト装置２２によって電力供給され得る。

実施形態において、レシーバモジュール１４は、レシーバモジュールアンテナ２６に電
気的に接続されたレシーバモジュール回路２４を備える。レシーバアンテナ２６は、トラ
ンスミッタモジュール１２によって伝送される電気エネルギー及び／またはデータを受け
取るように構成されている。実施形態において、レシーバモジュール回路２４は、受信し
た無線電気エネルギーを調整するように構成されており、これによって、当該無線電気エ
ネルギーを用いて装置に電力供給し、またはバッテリまたはキャパシタなどの電気エネル
ギー蓄積装置に電気エネルギーを供給することができるようになっている。

実施形態において、レシーバモジュール１４は、レシーバホスト装置２８に電気的に接
続されている。実施形態において、レシーバホスト装置２８は、電気的に操作される装置
、回路基板、電子アセンブリ、または他の電子装置を備える。レシーバホスト装置の例に
は、限定されるものではないが、医療装置、コンピュータなどの集積回路を備える装置、
及び、限定されるものではないが電子部品を用いて構成された眼鏡及び衣服などのパーソ
ナル電子装置が含まれる。実施形態において、レシーバモジュール１４は、レシーバホス
ト装置２８から供給される電源１０５（図１７）から電力供給され得る。なお、トランス
ミッタモジュール１２及びレシーバモジュール１４は、トランシーバとして構成され得る
ことによって、トランスミッタ１２とレシーバモジュール１４とのいずれかまたは両方が
、電力及び／またはデータを送受することが可能になる。

実施形態において、トランスミッタモジュール１２及びレシーバモジュール１４は、同
じホスト装置に接続されてホスト装置内の電気エネルギーの無線転送を容易にし得る。こ
れに代えて、トランスミッタモジュール１２及びレシーバモジュール１４が異なるホスト
装置に接続されることによって、２つの異なる装置間の電気エネルギーの無線転送を容易
にしてもよい。

図２は、本出願の無線コネクタシステム１０の実施形態のブロック図を示す。図示する
ように、トランスミッタモジュール回路１８は、ゲートドライバ３０及び電力増幅器３２
を備える。トランスミッタホスト装置２２からの電圧源及び電気グランドは、トランスミ
ッタモジュール回路１８のゲートドライバ３０及び電力増幅器３２に電気的に接続されて
いる。実施形態において、ゲートドライバ３０を用いて電力増幅器３２の動作を制御する
。さらに、トランスミッタホスト装置２２からの制御信号及びパルス幅変調信号は、トラ
ンスミッタモジュール回路１８のゲートドライバ３０に電気的に接続されている。実施形
態において、制御信号及びパルス幅変調信号を用いてトランスミッタモジュール１２の動
作を制御する。レシーバアンテナ２６、整流器３４、及び電圧レギュレータ３６を備えて
示されたレシーバモジュール１４は、トランスミッタモジュール１２からギャップ１６だ
け離間して配置されている。図示するように、レシーバホスト装置２８及びレシーバモジ
ュール回路２４に電気的に接続された電力線は、レシーバモジュール１４を出て、接続さ
れたレシーバホスト装置２８に電力を供給する。実施形態において、制御信号及びパルス
幅変調信号を用いてトラスミッタモジュール１２の動作を制御する。実施形態において、
整流器３４は、受け取った無線電力を交流電力から直流電力に整流する。電圧レギュレー
タ３６は、受け取った無線電力の電圧を、当該電力がレシーバモジュール１４を出る前に
変化させるように構成されている。

図３乃至図６は、種々のトランスミッタモジュールサブ回路を備える、本発明のトラン
スミッタモジュール回路１８の実施形態を示すブロック図である。図３に示す実施形態に
示されるように、トランスミッタモジュール回路１８は、電気ドライバサブ回路３８、電
気インピーダンス整合またはネットワークサブ回路４０、及びレシーバ検知サブ回路４２
を備える。さらに、トランスミッタモジュール回路１８は、電圧レギュレータ３６及びマ
スタ制御ユニット４４を備えてもよい。これに代えて、図示するように、電圧レギュレー
タ３６及びマスタ制御ユニット４４をトランスミッタホスト装置２２内に備えてもよい。

実施形態において、電圧レギュレータ３６は、トランスミッタホスト装置２２などの電
源から受け取った電気エネルギーの電圧の大きさをトランスミッタモジュール回路１８に
よって調整するように構成されている。図示された実施形態において、電圧レギュレータ
３６は、電源４６及びドライバサブ回路３８に電気的に接続されている。実施形態におい
て、電源４６は、電気化学セル（不図示）、バッテリパック（不図示）、またはキャパシ
タ（不図示）などの蓄電装置を備え得る。さらに、電源４６は、トランスミッタホスト装
置２２からの交流電源または直流電源を備え得る。実施形態において、ドライバ回路３８
は、電気インピーダンス整合またはネットワークサブ回路４０、及び／またはトランスミ
ッタアンテナ２０の動作を制御する。実施形態において、ドライバサブ回路３８は、ハー
フブリッジ集積回路などの集積回路を備え得る。実施形態において、ドライバサブ回路３
８は、電力の少なくとも一部を直流電力から無線伝送に供される交流電力に変換するよう
に構成され得る。

実施形態において、レシーバ検知サブ回路４２は、レシーバモジュール１４の存在を検
出するように構成されている。実施形態において、レシーバモジュール１４の存在が検出
される場合、トランスミッタモジュール１２によるレシーバモジュール１４への電力及び
／またはデータの無線伝送が可能になる。同様に、実施形態において、レシーバモジュー
ル１４の存在が検出されない場合、電力及び／またはデータの無線伝送は生じないように
阻止される。さらに、集積回路を備え得るマスタ制御ユニット４４は、ドライバサブ回路
３８に電気的に接続されている。実施形態において、マスタ制御ユニット４４は、トラン
スミッタアンテナ２０及びトランスミッタモジュール回路１８の動作を制御する。少なく
とも１つのキャパシタを備える電気インピーダンス整合またはネットワーク回路４０は、
電気ドライバサブ回路３８及びトランスミッタアンテナ２０に電気的に接続されている。
インピーダンス整合回路４０は、レシーバアンテナ２６の電気インピーダンスをトランス
ミッタアンテナ２０の駆動周波数において電力発生器または負荷の特性インピーダンスに
調整及び整合するように設計された、キャパシタンスを生じる。

実施形態において、トランスミッタホスト装置２２などの電源４６からの電力は、電圧
レギュレータ３６及びマスタ制御ユニット４４によって受け取られる。電源４６からの電
力の第１の部分は、マスタ制御ユニット４４などのトランスミッタモジュール１２の構成
要素に電力供給するように構成されている。電源４６からの電力の第２の部分は、レシー
バモジュール１４への無線伝送のために調整及び変更される。実施形態において、電圧レ
ギュレータ３６は、電力の第２の部分の電圧の大きさを変化させて、レシーバホスト装置
２８の電圧要求に適合させる。無線伝送のためにトランスミッタモジュール回路１８によ
って調整された電力の第２の部分は、トランスミッタアンテナ２０によって受け取られ、
レシーバモジュール１４に無線伝送される。

実施形態において、図４に示すように、トランスミッタモジュール回路１８は、デュア
ル電界効果トランジスタ電力段インバータなどの電力段インバータ４８を用いて構成され
てもよい。実施形態において、電力段インバータ４８は、ドライバサブ回路３８及びネッ
トワークアナライザサブ回路４０に電気的に接続された電気増幅器である。実施形態にお
いて、トランスミッタモジュール回路１８内への電力インバータ４８の追加によって、大
きさが増大された電力の無線伝送が可能になる。例えば、インバータサブ回路４８の追加
によって、トランスミッタモジュール１２が約３００ｍＷ～約６００ｍＷの電力を伝送す
ることが可能になる。電力段インバータ４８の実施形態を用いない場合、トランスミッタ
モジュール１２は、約１００ｍＷ～約３００ｍＷの電力を伝送するように構成される。ま
た、電力段インバータ４８は、伝送される電力を直流電力から交流電力に変化させるよう
に構成され得る。

図５に示すように、トラスミッタモジュール回路１８は、多様な検知回路を用いて構成
され得る。レシーバ検知サブ回路４２に加えて、トランスミッタモジュール回路１８は、
熱検知サブ回路５０及び／または物体検知サブ回路５２を用いて構成されてもよい。図示
するように、熱検知サブ回路５０及び物体検知サブ回路５２は、トランスミッタマスタ制
御ユニット４４に電気的に接続されている。熱検知サブ回路５０は、トランスミッタモジ
ュール１２内の温度をモニタするように構成されている。実施形態において、マスタ制御
ユニット４４が熱検知サブ回路５０を通してトランスミッタモジュール１２内の温度が約
２０℃から約５０℃に上昇したことを検知する場合、トランスミッタマスタ制御ユニット
４４はトランスミッタモジュール１２の動作を阻止する。実施形態において、熱検知サブ
回路５０は、熱電対、負性温度係数（negative temperature coefficient, NTC）抵抗器
などのサーミスタ、抵抗温度検出器（resistance temperature detector, RTD）、または
それらの組み合わせを備え得る。実施形態において、物体検出サブ回路５２は、トランス
ミッタマスタ制御ユニット４４に電気的に接続されている。実施形態において、物体検出
サブ回路５２は、不所望な物体の存在を検出するように構成されている。実施形態におい
て、マスタ制御ユニット４４が物体検出サブ回路５２を通して不所望な物体の存在を検出
する場合、マスタ制御ユニット４４はトランスミッタモジュール１２の動作を阻止する。
実施形態において、物体検出サブ回路５２は、受容可能な電気インピーダンス値または電
気インピーダンス値の範囲に反するトランスミッタアンテナ２０によって観測される電気
インピーダンスの変化をマスタ制御ユニット４４が解析するインピーダンス変化検出方式
を利用する。さらに、物体検出サブ回路５２は、レシーバアンテナ２６などの物体が検出
されることについての既知のクオリティファクタ値またはクオリティファクタ値の範囲か
らの変化をマスタ制御ユニットが解析するクオリティファクタ変化検出方式を利用し得る
。実施形態において、物体検出サブ回路５２は、光センサ、ホール効果センサ、またはそ
れらの組み合わせを備え得る。実施形態において、これらのセンサは、マスタ制御ユニッ
ト４４、コンピュータ（不図示）、比較器（不図示）、または当業者に既知の他の能動型
または受動型のモニタ方法を用いてモニタされ得る。また、センサから取得した情報を用
いてトランスミッタモジュール１２、レシーバモジュール１４、またはシステム１０の動
作を制御し得る。さらに、トランスミッタモジュール回路１８は、データ５４を伝送し、
受け取るように構成され得る。実施形態において、トランスミッタモジュール１２は、デ
ータ５４の変調及び復調を介してレシーバモジュール１４と通信し合うように構成され得
る。実施形態において、データ５４は、電圧及び／または電流の形式についての情報を含
み得る。

図６は、マスタ制御ユニット４４を備える本出願のトランスミッタモジュール回路１８
の実施形態を示し、ドライバ回路３８はハーフブリッジドライバを備え、電力段インバー
タ４８はデュアル電界効果電力段インバータ及びインピーダンス整合回路４０を備える。
検知線（ＳＮＳ）は、マスタ制御ユニット（ＭＣＵ）４４を、レシーバ検知サブ回路４２
、熱検知サブ回路５０、及び物体検出サブ回路５２のうちの少なくとも１つに接続する。

実施形態において、図７、図８Ａ、及び図８Ｂに示すように、インピーダンス整合サブ
回路４０は、スイッチキャパシタンスサブ回路５６を備え得る。実施形態において、スイ
ッチキャパシタンスサブ回路５６は、電気スイッチ５８と、電気的に並列に接続された少
なくとも２つのキャパシタＣ１及びＣ２を備える。図７に示すように、３つのキャパシタ
Ｃ１、Ｃ２、及びＣ３は電気的に並列に接続されており、スイッチ５８はキャパシタＣ１
とキャパシタＣ２との間に示されている。実施形態において、インピーダンス整合回路４
０の静電容量は、マスタ制御ユニット４４によってスイッチ５８をオン及びオフに調整す
ることによって調整することができ、それによりインピーダンス整合サブ回路４０内のキ
ャパシタを動的に接続または切断し、結果として生じるインピーダンスを調整する。

図８Ａは、スイッチキャパシタンスサブ回路５６の代替実施形態を示し、この場合にス
イッチ５８は、電気的に並列に接続されたキャパシタＣ４とキャパシタＣ５との間に電気
的に接続されている。さらに、インダクタＬ１及び抵抗器Ｒ１がキャパシタＣ４及びキャ
パシタＣ５に電気的に接続されている。図８Ｂは、スイッチキャパシタサブ回路５６の代
替実施形態を示し、トランスミッタモジュール回路１８またはレシーバモジュール回路２
４内に組み込まれ得る第１及び第２のスイッチ５８、抵抗器Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４、キャ
パシタＣ６及びＣ７、及びダイオードＤ１～Ｄ４を備えてインピーダンス整合回路４０の
インピーダンスを動的に調整する。

図９乃至図１２は、本出願のトランスミッタモジュール回路１８の実施形態を示す電気
的な概略図である。実施形態において、トランスミッタモジュール回路１８は、インピー
ダンス整合サブ回路４０と、電力サブ回路６０と、レシーバモジュール検知サブ回路４２
、熱検知サブ回路５０、物体検知サブ回路５２、またはそれらの組合せなどの検知サブ回
路６２とを備える。実施形態において、電力サブ回路６０は、電源４６から受け取った電
力を変更及び構成してトランスミッタモジュール１２を備える種々の回路に電力供給し、
レシーバモジュール１４への無線伝送に供される電力を供給する。

図９及び図１０に示す実施形態に示されるように、電力サブ回路６０は、ハーフブリッ
ジドライバ回路などのドライバサブ回路３８を備える。これに代えて、ドライバサブ回路
３８の代わりに、電力サブ回路６０がマスタ制御ユニット４４を備えてもよい。電源４６
またはトランスミッタホスト装置２２からの電気エネルギーは、トランスミッタドライバ
サブ回路３８またはマスタ制御ユニット４４によって受け取られる。ドライバサブ回路３
８またはマスタ制御ユニット４４は、電力の一部を直流電力から無線伝送に供される交流
電力に変換するように構成されている。さらに、ドライバサブ回路３８またはマスタ制御
ユニット４４は、受け取った電力の電圧の大きさを調整するように構成され得る。ドライ
バサブ回路３８またはマスタ制御ユニット４４は、また、電力を供給して、トランスミッ
タモジュール１２を備える他の構成要素を動作させるように構成されている。

図９及び図１０に示すトランスミッタ回路の実施形態は、電力サブ回路６０に加えて、
さらに、レシーバモジュール検知サブ回路４２の異なる実施形態を示す。図９の実施形態
に示すように、レシーバモジュール検知サブ回路４２は、電気的に直列に接続された抵抗
器Ｒ５及び抵抗器Ｒ６と、抵抗器Ｒ５に電気的に直列に接続されたダイオードＤ５と、抵
抗器Ｒ５と抵抗器Ｒ６との間に電気的に接続されたキャパシタＣ１１とを備えるエンベロ
ープトラッカサブ回路６４を備える。エンベロープトラッカ回路６４は、抵抗器Ｒ５と抵
抗器Ｒ６との間に存在するノード６６にアナログ電圧信号を生成するように構成されてい
る。実施形態において、アナログ電圧は、マスタ制御ユニット４４に電気的に接続された
アナログデジタル変換器（不図示）によって受け取られる。実施形態において、レシーバ
モジュール１４がトランスミッタアンテナ２０から発せられる磁界内に配置される場合、
レシーバモジュール１４内のレシーバアンテナ２６が発振し始める。トランスミッタアン
テナ２０から発せられる磁界内のレシーバアンテナ２６の存在は、トランスミッタアンテ
ナ２０とレシーバアンテナ２６との間の電気結合を確立し、トランスミッタアンテナ２０
によって検出される電気インピーダンスの変動を生じる。レシーバモジュール１４のレシ
ーバアンテナ２６が磁界内に配置されたときに結果として生じる電気インピーダンスのこ
の変化は、ノード６６に電圧の変化を生じる。したがって、この電圧信号はトランスミッ
タモジュール１２のマスタ制御ユニット４４に警告し、マスタ制御ユニット４４は次いで
トランスミッタモジュール１２からレシーバモジュール１４への電気エネルギーの伝送を
開始する。例えば、電圧検知信号からトランスミッタホスト装置２２またはトランスミッ
タマスタ制御ユニット４４によって０より大きい電圧が検出される場合、レシーバモジュ
ール１４が存在すると判定する。実施形態において、レシーバモジュール１４が存在する
と判定される場合、ドライバサブ回路３８またはトランスミッタマスタ制御ユニット４４
がアクティブ化され、トランスミッタホスト装置２２または電源４６からの電力が、トラ
ンスミッタアンテナ２０によってレシーバモジュール１４に無線伝送される。

図１０は、エンベロープトラッカ回路６４の代替実施例を示す。抵抗器Ｒ７、Ｒ８、ダ
イオードＤ６、及びキャパシタＣ１５に加えて、エンベロープトラッカ回路６４は、集積
回路６８、キャパシタＣ１６、及び抵抗器Ｒ９及びＲ１０を備えた集積サブ回路６７を備
える。実施形態において、集積サブ回路６７は、ノード６９で受け取ったアナログ電圧を
、トランスミッタモジュール回路１８内のマスタ制御ユニット４４によって受け取られる
デジタル信号に変換するように構成されている。

図１１及び図１２は、トランスミッタモジュール回路１８の代替実施形態を示す。特に
、図１１及び図１２は、電力サブ回路６０の代替実施形態を示す。図示するように、図１
１及び図１２の電力サブ回路６０は、電界効果トランジスタＱ１（図１１）及び電界効果
トランジスタＱ２（図１２）を備える。実施形態において、図１１及び図１２の電力サブ
回路６０は、トランスミッタアンテナ２０を駆動して無線電力伝送を可能にするように構
成されている。実施形態において、図１１に示すように、電力サブ回路６０は、マスタ制
御ユニット４４からの、または、トランスミッタホスト装置２２内に存在して（ＦＥＴ）
Ｑ１及び無線電力転送を制御する必要な入力を生成する信号発生器などの他の信号発生器
からの制御信号によってターンオン及びターンオフされる電界効果トランジスタ（ＦＥＴ
）Ｑ１を備える。図１１に示す実施形態において、電力サブ回路６０は、さらに、抵抗器
Ｒ１１、キャパシタＣ１１、Ｃ１８、及びインダクタＬ３～Ｌ５を備える。

実施形態において、図１２に示すように、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ２は、抵
抗器Ｒ１９～Ｒ２１、インダクタＬ６、及びキャパシタＣ２５～Ｃ２８と集積回路７２及
び７４とを備えた電力増幅器６０に電気的に接続されて、直流の（ＤＣ）電圧入力を、ト
ランスミッタアンテナ２０を駆動して無線電力転送を可能にする交流の（ＡＣ）増幅され
た電圧信号に変化させる。

電力サブ回路６０に加えて、図１１及び図１２に示すトランスミッタモジュール回路１
８の実施形態は、さらに、レシーバモジュール検知サブ回路４２の種々の実施形態を示す
。図１１に示すように、レシーバ検知サブ回路４２は、キャパシタＣ２１～Ｃ２３、抵抗
器Ｒ１２～Ｒ１７、及びダイオードＤ８を備えた演算増幅器７６を備える。図示するよう
に、電気インピーダンスの変化は、トランスミッタアンテナ２０とキャパシタＣ１９及び
Ｃ２０を備えるインピーダンス整合回路４０との間に存在するノード７８で検出される。
電気インピーダンスは、次いで、ダイオードＤ７、抵抗器Ｒ１８、及びキャパシタＣ２４
によってノード８０における電流信号に変換される。電流信号は、ノード８０において受
け取った検知信号を増幅するように構成された演算増幅器７６によって受け取られる。実
施形態において、演算増幅器７６は、また、エンベロープ検出器電圧をレシーバが存在す
るか否かを判定するための設定閾値に対して比較する比較器として作用し、マスタ制御ユ
ニット４４にデジタル信号（すなわち、「ロー」（二進の０）または「ハイ」（二進の１
）信号）を出力するように構成され得る。

増幅された信号は、次いで、マスタ制御ユニット４４によって受け取られる。実施形態
において、検知信号を増幅することは、検出の分解能を増大させることによってレシーバ
モジュール１４の存在に対する検出の精度を増大させる。図１２に示すさらに他の実施形
態において、レシーバ検知サブ回路４２は、電気インピーダンス信号変換サブ回路８２及
び検知制御サブ回路８４を備える。実施形態において、電気インピーダンス信号変換サブ
回路８２は、ダイオードＤ９と、キャパシタＣ３４に電気的に並列に接続された抵抗器Ｒ
２５とを備える。検知制御サブ回路８４は、集積回路８６、抵抗器Ｒ２２～Ｒ２７、及び
キャパシタＣ３１～Ｃ３３を備える。実施形態において、ノード８８における電気インピ
ーダンスは、ダイオードＤ９、抵抗器Ｒ２５、及びキャパシタＣ３４によってノード９０
における電流信号に変換される。電流信号は、検知制御サブ回路８４内の集積回路８６に
よって受け取られる。実施形態において、集積回路８６は、電流信号を、マスタ制御ユニ
ット４４に送られてレシーバモジュール１４の存在を通知する電気データ信号に変換する
ように構成されている。

図１３は、本発明のレシーバモジュール１４内に存在するレシーバモジュール回路２４
の実施形態のブロック図を示す。レシーバモジュール回路２４は、トランスミッタモジュ
ール１２のトランスミッタアンテナ２０からニアフィールド磁気結合を介して無線伝送さ
れる電力を受け取るように構成されている。図１３に示すように、レシーバモジュール回
路２４は、レシーバアンテナ２６、レシーバインピーダンス整合サブ回路９２、整流器９
４、及び電圧レギュレータ９６を備える。図示するように、レシーバアンテナ２６は、整
流器９４及び電圧レギュレータ９６に電気的に接続されたレシーバインピーダンス整合回
路９２に電気的に接続されている。実施形態において、レシーバインピーダンス整合回路
９２は、レシーバモジュール１４の電気インピーダンスを調整して、トランスミッタモジ
ュール１２の電気インピーダンスに整合するように構成されている。整流器９４は、受け
取った電力を交流電力から直流電力に変化させるように構成されている。電圧レギュレー
タ９６は、無線により受け取った電力の電圧の大きさを調整するように構成されている。

図１４は、図１３に示すレシーバモジュール回路２４の実施例形態の電気的な概略図で
ある。図示するように、インダクタＬ９を備えるレシーバアンテナ２６は、キャパシタＣ
３５～Ｃ３７を備えるインピーダンス整合サブ回路９２に電気的に接続されている。イン
ピーダンス整合サブ回路９２は、ダイオードＤ１０～Ｄ１３を備える整流器９４と、低ド
ロップアウト線形電圧レギュレータを備える電圧レギュレータ９６とに電気的に接続され
ている。

図１５は、本出願のレシーバモジュール１４内のレシーバモジュール回路２４の代替実
施形態を示すブロック図である。図示するように、レシーバモジュール回路１４は、レシ
ーバアンテナ２６、電気インピーダンス整合サブ回路９２、電圧ダブラーサブ回路９８、
電圧レギュレータ９６、及びレシーバマスタ制御ユニット１００を備える。実施形態にお
いて、レシーバアンテナ２６は、電気インピーダンス整合回路９２に電気的に接続されて
おり、電気インピーダンス整合回路９２はレシーバアンテナ２６の電気インピーダンスを
、トランスミッタアンテナ２０の駆動周波数において電力発生器または負荷の特性インピ
ーダンスに動的に調整及び整合するように構成されている。実施形態において、インピー
ダンス整合回路９２は、電圧ダブラーサブ回路９８に電気的に接続されており、電圧ダブ
ラーサブ回路９８は、無線により受け取った電力を交流電力から直流電力に整流するよう
に設計されている。電圧ダブラ回路９８は、また、無線により受け取った電力の電圧を増
加させる、すなわち２倍にするように構成されている。実施形態にさらに示すように、電
圧ダブラーサブ回路９８は電圧レギュレータ９６に電気的に接続されており、電圧レギュ
レータ９６は、無線により受け取った電力の電圧の大きさをさらに調整するように設計さ
れている。電圧レギュレータ９６は、レシーバマスタ制御ユニット１００に電気的に接続
されている。実施形態において、レシーバマスタ制御ユニット１００は、レシーバモジュ
ール１４内のレシーバモジュール回路２４を動作させるように構成されている。実施形態
において、トランスミッタモジュール１２から無線により受け取られてレシーバモジュー
ル回路２４によって変更された電力は、ホスト装置に電力供給するために用いられ、及び
／または電気化学セルまたはキャパシタなどの蓄電装置１０２を電気的に充電するために
用いられ得る。

図１６は、図１５に示すレシーバモジュール回路２４の電気的な概略図を示す。図示す
るように、インダクタＬ１０を備えるレシーバアンテナ２６は、少なくとも１つのキャパ
シタを備える電気インピーダンス整合サブ回路９２に電気的に接続されている。図示する
ように、電気インピーダンス整合サブ回路９２はキャパシタＣ４０～Ｃ４２を備える。図
１６にさらに示すように、電気インピーダンス整合回路９２は、ダイオードＤ１４、Ｄ１
５及びキャパシタＣ４３を備える電圧ダブラーサブ回路９８に電気的に接続されている。
レシーバモジュール回路２４内の電圧ダブラーサブ回路９８の組み込みは、無線により受
け取った電力を整流し、トランスミッタモジュール１２とレシーバモジュール１４との間
の離間距離１６を越えて伝送され得る電力の量を増大させる。さらに、電圧レギュレータ
９６を備える電圧レギュレータサブ回路９７は、抵抗器Ｒ２８～Ｒ３０及びキャパシタＣ
４４及びＣ４５に電気的に接続されており、電圧ダブラーサブ回路９８に電気的に接続さ
れている。

実施形態において、電圧ダブラーサブ回路９８は、レシーバモジュール回路２４が感じ
る電気インピーダンスの減少に起因して増大したシステム効率を可能にする。実験結果は
、レシーバモジュール回路２４内の電圧ダブラーサブ回路９８の組み込みは、無負荷条件
下で回路２４の電気インピーダンスを約３０１Ωから約３１Ωに減少させ、全負荷条件下
で電気インピーダンスを約１５４Ωから約４．９Ωに減少させ、９７％もの電気インピー
ダンスの減少である。電圧ダブラーサブ回路９８がレシーバモジュール回路２４の電気イ
ンピーダンスを著しく減少させるため、レシーバモジュール回路２４内の電圧ダブラーサ
ブ回路９８の組み込みは、こうして所与の周波数においてモジュール離間距離１６を越え
てより大きい量の電力の伝送を生じる。また、電圧ダブラーサブ回路９８は、減少した構
成要素サイズと増加したシステム性能とを可能にする。その上、電圧ダブラーサブ回路９
８は、システム１０の動作、特に、他の整流トポロジー（例えば、全波整流器）と比較し
てより広いモジュール離間距離１６を越える電気エネルギー及びデータの無線転送を可能
にする。例えば、電圧ダブラーサブ回路９８を用いて構成された本発明のレシーバモジュ
ール１４は、約０．５ｍｍ～約５ｍｍのモジュールの離間距離１６を越える電気エネルギ
ー及び／またはデータの無線転送を可能にする。比較として、電圧ダブラーサブ回路９８
を用いて構成されていないレシーバモジュールは、約０．５ｍｍ～約２ｍｍのモジュール
離間距離１６を越える電気エネルギー及び／またはデータの転送を可能にする。したがっ
て、電圧ダブラーサブ回路９８は、モジュール離間距離１６の約１００パーセントまたは
約２倍だけモジュール離間距離１６の増大を可能にする。また、より近い離間距離におい
て、ゲートドライバまたはＦＥＴ電力段の電気インピーダンスが減少して増加した無線電
力送達を可能にする。

図１７は、本出願のレシーバモジュール回路２４の実施形態のブロック図を示す。図示
するように、レシーバマスタ制御ユニット１００、レシーバアンテナ２６、整流器９４、
及び電圧レギュレータ９６に加えて、レシーバモジュール回路２４が熱検知サブ回路１０
４を用いて構成され得る。実施形態において、熱検知サブ回路１０４は、レシーバモジュ
ール１４内の温度をモニタするように構成されている。実施形態において、レシーバマス
タ制御ユニット１００が熱検知サブ回路１０４を通してレシーバモジュール内の温度が約
２０℃から約５０℃に上昇することを検出する場合、レシーバマスタ制御ユニット１００
はレシーバモジュール１４の動作を阻止する。さらに、レシーバモジュール１４は、トラ
ンスミッタモジュール１２との間でデータを送受信するように構成され得る。実施形態に
おいて、レシーバモジュール１４は、トランスミッタモジュール１２からのデータを変調
及び復調してトランスミッタモジュール１２との間の通信を可能にするように構成され得
る。実施形態において、本出願の無線コネクタシステム１０は、帯域内振幅、位相、及び
／または周波数シフトキーイング通信などの帯域内通信用に構成され得る。さらに、本出
願の無線コネクタシステム１０は、帯域外通信用に構成されてもよい。帯域内通信は、無
線電力信号にわたる情報／データの転送に基づく。無線電力信号はキャリア周波数であり
、種々の方法（振幅、周波数、及び位相）によりこのキャリア周波数を変調してデータを
送達する。帯域外通信は、無線電力信号とは別の外部信号を利用してデータ／通信を送達
する。

図１８Ａ～１８Ｄは、レシーバモジュール回路２４及び／またはトランスミッタモジュ
ール回路１８内で利用され得るインピーダンス整合サブ回路４０、９２の実施形態を示す
。図示するように、図１８Ａの実施形態において、インピーダンス整合回路４０、９２は
、電気的に並列に接続された２つのキャパシタＣ４６及びＣ４８と、キャパシタＣ４６と
キャパシタＣ４８との間に電気的に接続された分路キャパシタＣ４７とを備え得る。図１
８Ｂは、分路キャパシタＣ５０がキャパシタＣ４９とキャパシタＣ５１との間に電気的に
並列に接続された実施形態を示す。図１８Ｃは、電気インピーダンス整合回路が受信アン
テナまたはトランスミッタアンテナの正極側に電気的に接続された少なくとも１つのキャ
パシタＣ５２を備え得る実施形態を示す。図１８Ｄは、２つのキャパシタＣ５３及びＣ５
４がそれぞれ、受信アンテナまたはトランスミッタアンテナのそれぞれ正極端子及び負極
端子に電気的に接続された実施形態を示す。

実施形態において、図１８Ａまたは図１８Ｂに示されたものなどの分路キャパシタを組
み込むことによって、電力をより大きい離間距離１６を越えて伝送することが可能になる
。実施形態において、直列のみの調整トポロジーと比較して、分路キャパシタを用いて、
受け取った電圧をレシーバ整流器３４内へと昇圧する。分路キャパシタは、ある距離にお
いて転送され得る電力の大きさを増加させるとともにシステムの最大動作距離を増加させ
るために、アンテナの抵抗を変化させることを可能にする。実施形態において、図１８Ａ
または図１８Ｂに示すように、レシーバモジュール回路２４の電気インピーダンス整合サ
ブ回路９２内に分路キャパシタを組み込むことによって、電力を２ｍｍの離間距離にわた
って無線伝送することが可能になる。発明者等は、レシーバモジュール１４のレシーバモ
ジュール回路２４の電気インピーダンス整合サブ回路９２内に分路キャパシタを用いない
場合、電力の無線伝送が及ぶ離間距離が短くなることを見出した。例えば、発明者等は、
同じ大きさの伝送電力に対し、分路キャパシタを備えないレシーバモジュールと比較して
、約５０パーセント長い離間距離１６にわたって電力を無線伝送することが可能になるこ
とを見出した。

図１９～図２２は、トランスミッタモジュール１２及びレシーバモジュール１４を備え
る無線コネクタシステム１０の実施形態を示す。図示するように、トランスミッタモジュ
ール１２は、トランスミッタモジュール回路１８及びトランスミッタアンテナ２０を内部
に収容するトランスミッタモジュールハウジング１０６を備える。レシーバモジュール１
４は、レシーバモジュール回路２４及びレシーバアンテナ２６を内部に収容するレシーバ
モジュールハウジング１０８を備える。実施形態において、トランスミッタモジュールハ
ウジング１０６とレシーバモジュールハウジング１０８とのいずれかまたは両方は、ハー
メチックシールされている。実施形態において、トランスミッタモジュールハウジング１
０６とレシーバモジュールハウジング１０８との少なくとも一方は、高分子材料、金属、
セラミック材料、またはそれらの組み合わせからなり得る。さらに、トランスミッタモジ
ュールハウジング１０６とレシーバモジュールハウジング１０８とのいずれかまたは両方
は、封止材料（不図示）内に埋め込まれ得る。この封止材料は、モジュール１２、１４の
回路を保護するのに役立ち、ハーメチックシールを確保するのに役立つ。なお、無線コネ
クタシステムの動作中に、トランスミッタモジュール１２及びレシーバモジュール１４は
、モジュール離間距離１６がモジュール１２とモジュール１４との間にわたるように配置
されている。実施形態において、モジュール離間距離１６は、約０．１ｍｍ～約５ｍｍの
範囲にわたり得る。実施形態において、システムの動作中におけるトランスミッタモジュ
ール１２とレシーバモジュール１４との間のモジュール離間距離またはキャップ１６は、
約０１ｍｍ～約２ｍｍの範囲にわたる。実施形態において、本発明の無線コネクタシステ
ム１０は、５ＭＨｚより大きい周波数で約１ｍＷ～約２００ｍＷを無線伝送するように構
成されている。実施形態において、無線コネクタシステム１０は、トランスミッタモジュ
ール１２とレシーバモジュール１４との間において、約１ＭＨｚ～約５０ＭＨｚの範囲に
わたる周波数で約１ｍＷ～約２００ｍＷを無線送信するように構成されている。実施形態
において、無線コネクタシステム１０は、限定されるものではないが、１００ｋＨｚ、６
．７８ＭＨｚ、１０ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、４３３ＭＨｚ、９１
５ＭＨｚ、１．８ＧＨｚ、２．４ＧＨｚ、６０ＧＨｚ、及び５．７ＧＨｚを含み得る任意
の周波数または複数の周波数で動作し得る。さらに、このような周波数は、認可周波数帯
域を含み得る。

実施形態において、トランスミッタモジュール１２とレシーバモジュール１４の両方は
コンパクトなサイズである。実施形態において、トランスミッタモジュール１２は、トラ
ンスミッタモジュール近位端１１２からトランスミッタモジュール遠位端１１４まで延び
る長さ１１０を有する。このトランスミッタモジュール１２はこの長さ１１０にほぼ垂直
な方向のトランスミッタモジュール幅１１６を有する。実施形態において、レシーバモジ
ュール１４は、レシーバモジュール近位端１２２からレシーバモジュール遠位端１２４ま
で延びる長さ１２０を有する。このレシーバモジュール１４は、長さ１２０にほぼ垂直な
方向のレシーバモジュール幅１２６を有する。図１９に示すように、実施形態において、
トランスミッタモジュール１２は、トランスミッタモジュール長さ１１０にほぼ垂直に延
在するトランスミッタモジュール高さ１１８を有する。実施形態において、レシーバモジ
ュール１４は、レシーバモジュール長さ１２０にほぼ垂直に延びるレシーバモジュール高
さ１２８を有する。

実施形態において、トランスミッタモジュール１２とレシーバモジュール１４のいずれ
かまたは両方は、表面実装されるように構成されている。実施形態において、図２２に示
すように、複数のブラケット１３０が、モジュール１２、１４をそれぞれのホスト装置の
回路基板１３２に対して支持し、電気的に接続する。さらに、図２１に示すように、モジ
ュール１２、１４の各々は、トランスミッタモジュールハウジング１０６及び／またはレ
シーバモジュールハウジング１０８の外面の内側に存在する複数のキャステレーション１
３４を備え得る。これらのキャステレーション１３４は、表面実装（不図示）が内部に配
置され得るスペースを提供して、モジュール１２、１４を表面に機械的に固定し、ホスト
装置への電気的接続を与える。

実施形態において、図２３に示すように、トランスミッタモジュール１２とレシーバモ
ジュール１４の少なくとも一方は、モジュールハウジング１０６、１０８の外面のエッジ
に配置された複数の金属パッド１３６を備える。これらの金属パッド１３６は、回路基板
１３２またはホスト装置２２、２８にモジュール１２、１４の電気接点を与えるように設
計されている。また、トランスミッタモジュール１２とレシーバモジュール１４との少な
くとも一方は、モジュールハウジング１０６、１０８の外面から外側に延在する少なくと
も１つのポスト１３８を備え得る。これらのポスト１３８は、少なくとも１つのトランス
ミッタモジュール１２及びレシーバモジュール１４を回路基板１３２またはホスト装置２
２、２８に対して支持し、機械的に固定する。さらに、モジュール１２、１４は、溶接、
半田付け、ピンなどの締結具、ばね接触などの使用によってそれらのそれぞれのホスト装
置に電気的に接続され得る。

図２４は、モジュール１２、１４内のそれぞれのハウジング１０６、１０８内の構造の
実施形態を示す。実施形態において、モジュール１２、１４の各々は、それぞれのトラン
スミッタアンテナ２０またはレシーバアンテナ２６と、トランスミッタモジュール１２ま
たはレシーバモジュール１４のハウジング１０６、１０８内に存在するモジュール回路基
板とを備えて構成されている。実施形態において、トランスミッタモジュール回路基板１
４０はトランスミッタモジュールハウジング１０６内に存在し、レシーバモジュール回路
基板１４２はレシーバモジュールハウジング１０８内に存在する。実施形態において、ト
ランスミッタアンテナ２０及びレシーバアンテナ２６は、それらのそれぞれのモジュール
１２、１４の遠位端におけるハウジング１０６、１０８内に存在する。実施形態において
、トランスミッタモジュール１４０とレシーバモジュール回路基板１４２はそれぞれのト
ランスミッタモジュールハウジング１０６およびレシーバモジュールハウジング１０８の
それぞれのモジュール１２および１４の近位端にある。実施形態において、フレックスコ
ネクタ、基板間コネクタ、ピンソケットコネクタ、ばね接触コネクタ、ポゴピンコネクタ
、スルーホールピン半田コネクタ、半田付けワイヤコネクタ、またはそれらの組み合わせ
を用いて、トランスミッタアンテナ２０はトランスミッタモジュール回路基板１４０に電
気的に接続されている。

実施形態において、トランスミッタモジュール１２とレシーバモジュール１４の少なく
とも一方は、そのハウジング１０６、１０８内に配置された電気絶縁性の非磁性材料から
なるスペーサ１４４をもって構成してもよい。実施形態において、少なくとも１つのスペ
ーサ１４４は、それぞれハウジング１０６、１０８内の、トランスミッタモジュール回路
基板１４０またはレシーバモジュール回路基板１４２と送信アンテナ２０または受信アン
テナ２６との間に配置されている。実施形態において、少なくとも１つの遮蔽材料１４６
は、トランスミッタモジュール１２とレシーバモジュール１４とのいずれかまたは両方の
ハウジング１０６、１０８内に配置され得る。実施形態において、少なくとも１つの遮蔽
材料１４６は、それぞれハウジング１０６、１０８内の、トランスミッタモジュール回路
基板１４０またはレシーバモジュール回路基板１４２とトランスミッタアンテナ２０また
はレシーバアンテナ２６との間に配置されている。実施形態において、少なくとも１つの
遮蔽材料１４６は、トランスミッタモジュール回路基板１４０またはレシーバモジュール
回路基板１４２と少なくとも１つのスペーサ１４４との間に配置され得る。実施形態にお
いて、少なくとも１つの遮蔽材料１４６は、少なくとも１つのスペーサ１４４とトランス
ミッタモジュールアンテナ２０またはレシーバモジュールアンテナ２６との間に配置され
得る。図２５に示す例に示されるように、トランスミッタアンテナ２０またはレシーバア
ンテナ２６は、それぞれのモジュール１２、１４の遠位端に配置されている。スペーサ１
４４はアンテナ２０、２６の近位に配置されており、遮蔽材料１４６はスペーサ１４４の
近位に配置されており、トランスミッタモジュール回路基板１４０またはレシーバモジュ
ール回路基板１４２はモジュール１２、１４の近位端に配置されている。実施形態におい
て、本発明の無線コネクタシステム１０の動作中に、トランスミッタモジュール１２及び
レシーバモジュール１４のそれぞれのアンテナ２０、２６は、モジュール離間距離１６を
隔てて互いに対向配置されている。さらに、以下の表１は、ハウジング１０６、１０８内
の位置の様々なシーケンスを示す。なお、位置１はモジュールの近位端１１２、１２２で
あり、位置４はモジュール１２、１４のそれぞれの遠位端１１４、１２４である。位置２
は位置１の遠位にあり、位置３は位置２の遠位にある。

実施形態において、回路基板はトランスミッタモジュール回路基板１４０またはレシー
バモジュール回路基板１４２の一方でよく、アンテナはトランスミッタアンテナ２０また
はレシーバアンテナ２６の一方でよい。スペーサ１４４は、空気、ＦＲ４、高分子材料、
またはそれらの組み合わせなどの電気絶縁性材料から成る。遮蔽材料１４６は、フェライ
ト材料、金属、またはそれらの組み合わせから成る。なお、表１の実施例３及び実施例４
に詳述されているように、遮蔽材料１４６をトランスミッタアンテナ２０またはレシーバ
アンテナ２６に近づけて配置すると、電気インダクタンスが増大し、その結果としてトラ
ンスミッタモジュール１２とレシーバモジュール１４との間の相互インダクタンスが改善
される。

さらに図２５に示すように、導電ブラケット１３０はトランスミッタモジュール１２及
びレシーバモジュール１４のそれぞれの回路基板１４０、１４２をホスト装置に電気的に
接続する。図２５及び図２６に示す実施形態に示すように、ホスト装置は回路基板である
。図２６は、導電ブラケット１３０が位置１と位置２との間に配置されたさらなる実施形
態を示す。図２６に詳細に示すように、ブラケット１３０はトランスミッタ回路基板１４
０またはレシーバ回路基板１４２と遮蔽材料１４６との間に配置されている。これに代え
て、ブラケット１３０は、トランスミッタ回路基板１４０またはレシーバ回路基板１４２
とスペーサ１４４との間に配置されてもよい。

図２７～図３４は、ハイブリッドリジッドフレックスプリント回路基板構成を有するト
ランスミッタモジュール１４８及びレシーバモジュール１５０の代替実施形態を示す。こ
の構成において、トランスミッタモジュール電力回路基板１５２またはレシーバモジュー
ル電力回路基板１５４のいずれかのモジュール電力回路基板は、それぞれトランスミッタ
アンテナアセンブリ１５６またはレシーバアンテナアセンブリ１５８のいずれかのアンテ
ナアセンブリに電気的に接続されている（図２７）。電気ブリッジまたは電気コネクタ１
６０は、アンテナアセンブリ１５６、１５８とモジュール電力回路基板１５２、１５４と
の間に延在してこれらを電気的に接続する。この構成を用いて、１つまたは複数のリジッ
ド（ＦＲ４）回路基板レイヤの内側にトランスミッタアンテナ２０またはレシーバアンテ
ナ２６を備える１つまたは複数のフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）レイヤを封止する
ことによって、トランスミッタモジュール回路基板１４０とトランスミッタアンテナ２０
との間、及び／またはレシーバモジュール回路基板１４２とレシーバアンテナ２６との間
の接続を設けることができる。

図２７は、本発明のハイブリッドリジッドフレックスプリント回路基板構成を有するト
ランスミッタモジュール１４８及びレシーバモジュール１５０を備える構成要素の実施形
態を示す。図示するように、トランスミッタモジュール電力回路基板１５２またはレシー
バモジュール電力回路基板１５４のいずれかのモジュール電力回路基板は、電気コネクタ
１６０によって、それぞれトランスミッタアンテナアセンブリ１５６またはレシーバアン
テナアセンブリ１５８のいずれかのアンテナアセンブリに電気的に接続されている。実施
形態において、電気ブリッジまたは電気コネクタ１６０は、柔軟性を有し、曲げることが
可能である。実施形態において、電気ブリッジまたは電気コネクタ１６０は、１つまたは
複数の銅シート、回路コネクタリボン、フレキシブルリボン、電気フレックスコネクタ、
導電性リボン、またはそれらの組み合わせから成る。

実施形態において、トランスミッタモジュール電力回路基板１５２及びレシーバモジュ
ール電力回路基板１５４は、実質的に剛性で且つ多様なトランスミッタモジュール電力回
路基板電気部品１６２またはレシーバモジュール電力回路基板電気部品１６４を支持する
ＦＲ４またはプリント回路基板などの基板１６６から成る。実施形態において、これらの
電気部品１６２、１６４は、それぞれトランスミッタモジュール電力回路基板１５２及び
レシーバモジュール電力回路基板１５４の外面に実装される面でよい。

実施形態において、トランスミッタアンテナアセンブリ１５６及びレシーバアンテナア
センブリ１５８は、トランスミッタアンテナ２０またはレシーバアンテナ２６を支持する
リジッドプリント回路基板またはＦＲ４基板などの基板１６８を備える。図２７に示すよ
うに、基板１６８は、トランスミッタアンテナ２０またはレシーバアンテナ２６のいずれ
かを支持する。フェライト材料のレイヤなどの遮蔽材料１７０は、トランスミッタアンテ
ナ２０またはレシーバアンテナ２６上に配置されている。実施形態において、フェライト
材料シートなどの遮蔽材料１７０は、接着剤を用いてトランスミッタアンテナ２０または
レシーバアンテナ２６に積層または接着してもよい。

実施形態において、図２８に示すように、アンテナアセンブリ１５６、１５８は、それ
ぞれ、モジュール電力回路基板１５２、１５４上に折りたたまれてトランスミッタモジュ
ールアセンブリ１７２またはレシーバモジュールアセンブリ１７４を形成する。実施形態
において、図２９に示すように、フェライト材料などの第２の遮蔽材料１７６は、アンテ
ナアセンブリ１５６、１５８とモジュール電力回路基板１５２、１５４との間に配置され
得る。この構成は、限定されるものではないが、以下のものを含む多くの利益をもたらす
。
１．アンテナアセンブリ１５６、１５８とモジュール電力回路基板１６２、１６４との間
の連続的な接続。実施形態において、アンテナアセンブリ１５６、１５８は、アンテナ２
０、２６の導通配線がモジュール電力回路基板１６２、１６４に直接接続するように配置
され得る。この構成は、全体の電気インピーダンスを低減する。
２．アンテナアセンブリ１５６、１５８及びモジュール電力回路基板１６２、１６４は単
一の構造（すなわち、トランスミッタモジュールアセンブリ１７２またはレシーバモジュ
ールアセンブリ１７４）を有し、これによって、接続信頼性及び製造歩留まりを向上させ
、ディスクリート部品の数、複雑さ及びアセンブリコストを低減する。
３．当該構造は、大規模製造を可能にする、より簡略化された製造プロセスを可能にする
。
４．アンテナと電力基板とを同時に試験することができるため、試験が簡略化される。

図２９は、それぞれレシーバモジュールアセンブリ１７２またはトランスミッタモジュ
ールアセンブリ１７４を備える、本出願のトランスミッタモジュール１４８またはレシー
バモジュール１５０の実施形態の分解図を示す。実施形態に示すように、トランスミッタ
１４８及び／またはレシーバモジュール１５０は、トランスミッタアンテナアセンブリ１
５６またはレシーバアンテナアセンブリ１５８をそれぞれトランスミッタモジュール電力
回路基板１５２またはレシーバモジュール電力回路基板１５４から分離するスペーサまた
はハウジング構造１７８を備える。これに代えて、ハウジング構造１７８は、トランスミ
ッタモジュールアセンブリ１７２またはレシーバモジュールアセンブリ１７４が配置され
るスペースをそれらの間に設け得る。

実施形態において、ハウジング構造１７８は、電気絶縁性材料を含み、トランスミッタ
モジュールアセンブリ１７２またはレシーバモジュールアセンブリ１７４を、ハウジング
構造１７８の外面上に配置され得る付加的な遮蔽材料から分離するスペーサとして作用す
る。図２９に示す実施形態に示されるように、ハウジング構造１７８の外面上に、フェラ
イト材料などの第３の遮蔽材料１８０及び第４の遮蔽材料１８２が配置され得る。実施形
態において、第３の遮蔽材料１８０及び第４の遮蔽材料１８２に剛性のある回路基板材料
１８４のレイヤが接触配置されて、付加された構造支持体を設け得る。実施形態において
、トランスミッタモジュール１４８またはレシーバモジュール１５０は、ハウジング側壁
から外側へ延在する保持締結具１８６及び／または位置決めポスト１８８を備え得る。実
施形態において、保持締結具１８６及び／または位置決めポスト１８８を用いて、プリン
ト回路基板などのトランスミッタモジュールホスト装置２２またはレシーバモジュールホ
スト装置２８上にモジュール１４８、１５０を正確に配置する。実施形態において、保持
締結具１８６及び／または位置決めポスト１８８は、それぞれのトランスミッタモジュー
ルホスト装置２２またはレシーバモジュールホスト装置２８に対してトランスミッタモジ
ュール１２及び／またはレシーバモジュール１４を保持する。さらに、保持締結具１８６
及び／または位置決めポスト１８８は、それぞれのホスト装置２２、２８に電気的に接続
され得る。

図３０は、モジュールハウジング構造１７８から外側に延在する保持締結具１８６及び
位置決めポスト１８８を備える、組み付けられたトランスミッタモジュール１４８または
レシーバモジュール１５０の実施形態を示す。図示するように、ハウジング構造１７８は
、トランスミッタモジュール電力回路基板１５２またはレシーバモジュール電力回路基板
１５４とトランスミッタアンテナアセンブリ１５６またはレシーバアンテナアセンブリ１
５８との間に配置されている。このようにして、保持締結具１８６は、バランスの取れた
半田付けを生じるとともに半田リフロープロセス中の部品剥離のおそれを回避するのに役
立つ部品保持を向上させる。また、保持締結具１８６及び位置決めポスト１８８はモジュ
ール１４８、１５０の取り付けに対する位置整合ガイドを提供する。

図３０Ａは、図３０に示す組み付けられたモジュール１２、１４の実施形態の断面図を
示す。図示するように、モジュール回路基板１４０、１４２は、アンテナアセンブリ１５
６、１５８に対向して配置されている。モジュールスペーサまたはハウジング構造１７８
は、それらの間に配置されている。実施形態において、スペーサ１７８は、電気部品１６
２、１６４の配置に対する様々な切除部分を有する中実構造からなり得る。これに代えて
、スペーサ１７８が、電気部品１６２、１６４の配置に対して、それらの間に空洞スペー
スを有して構成されてもよい。実施形態において、スペーサ１７８は、モジュール回路基
板１４０、１４２及びアンテナアセンブリ１５６、１５８の配置に対してそれらの間に空
洞スペースを有して構成され得る。図示するように、接着レイヤ１８７が、モジュール回
路基板１４０、１４２及びアンテナアセンブリ１５６、１５８をスペーサ１７８に接着す
るようになっていてもよい。

図３１乃至図３４は、回路基板などのホスト装置２２、２８に実装された、図２７乃至
図３０に示すトランスミッタモジュール１４８及びレシーバモジュール１５０の種々の実
施形態を示す。図示するように、モジュール１４８、１５０は、ホスト装置回路基板に電
気的に接続されたパッド１９０を含み得る。また、図３４に示すように、モジュール１４
８、１５０は、ハウジング構造１７８から外側に延在する位置整合脚１９２（図３４）を
備え得る。実施形態において、位置整合脚１９２は、モジュール１４８、１５０がホスト
装置２２、２８の基板１９４内の開口部に実装される時に、付加的な位置整合支援を提供
し、付加的な機械的安定性を提供する。図３４に示す実施形態において、トランスミッタ
モジュール１４８及びレシーバモジュール１５０は、ホスト装置回路基板２２、２８の厚
さを貫いて延在する開口部１９４内に配置され得る。

図３５は、トランスミッタモジュール１２、１４８またはレシーバモジュール１４、１
５０のいずれかとともに用いられ得るアンテナ２０、２６の実施形態の上面図を示す。実
施形態において、アンテナ２０、２６は平坦な螺旋コイル構成をなす。図示された実施形
態において、アンテナは、プリント回路基板（ＰＣＢ）またはフレキシブル回路基板（Ｆ
ＣＢ）に集積された、導電体の交互する４つのレイヤと電気絶縁性レイヤとを備える。図
示するように、アンテナ２０、２６は、電気的に直列に接続された２つのアンテナセグメ
ントを備える。図示するように、アンテナ２０、２６は、絶縁性基板１９８の表面上に堆
積された５つのターンの銅配線１９６を各配線１９６間に１５～２００ミクロンのギャッ
プ２００を備えた状態に有して構成されている。各セグメントは、電気的に並列の構成で
絶縁性基板１９８上に配置された導電体（例えば、配線１９６）を備える。非限定的な例
を、本出願の譲渡人に譲渡され、本明細書に全体が組み入れられる、米国特許出願第２０
１７／００４０６９０号、第２０１７／００４０６９２号、第２０１７／００４０１０７
号、第２０１７／００４０１０５号、第２０１７／００４０６９６号、第２０１７／００
４０６８８号（すべてＰｅｒａｌｔａ等）、第２０１７／００４０６９１、第２０１７／
００４０６９４（Ｓｉｎｇｈ等）、第２０１７／００４０６９３（Ｌｕｚｉｎｓｋｉ）、
及び第２０１７／００４０６９５（Ｒａｊａｇｏｐａｌａｎ）に見つけることができる。

さらに、アンテナ２０、２６は、複数の導体間に少なくとも１つの絶縁体が配置された
マルチレイヤマルチターン（multi-layer-multi-turn, MLMT）構成を有して構成され得る
。トランスミッタモジュール１２、１４８及び／またはレシーバモジュール１４、１５０
内に組み込まれ得るＭＬＭＴ構成を有するアンテナの非限定的な例を、本出願の譲渡人に
譲渡され、全体が本明細書に組み入れられる、米国特許第８，６１０，５３０号、第８，
６５３，９２７号、第８，６８０，９６０号、第８，６９２，６４１号、第８，６９２，
６４２号、第８，６９８，５９０号、第８，６９８，５９１号、第８，７０７，５４６号
、第８，７１０，９４８号、第８，８０３，６４９号、第８，８２３，４８１号、第８，
８２３，４８２号、第８，８５５，７８６号、第８，８９８，８８５号、第９，２０８，
９４２号、第９，２３２，８９３号、第９，３００，０４６号（すべて Ｓｉｎｇｈ等）
に見つけることができる。なお、さらに、本発明の無線コネクタシステム１０内に、限定
されるものではないが、ＩＥＥＥ規格８０２．１５．１などのＵＨＦ無線波周波数の信号
を送受信するように構成されたアンテナなどの他のアンテナが組み込まれてもよい。

無線コネクタシステム１０は、効率的で、安定な、かつ信頼できる態様で動作して多様
な動作条件及び環境条件を満たすように設計されている。システムは、データ及び／また
は電気エネルギーが効率的に、かつ最小の損失で伝送されるように、広範囲の熱的及び機
械的ストレス環境で動作するように設計されている。さらに、無線コネクタシステム１０
は、スケーラビリティを可能にする製造技術を用いて、また開発者及び採用者になじみや
すいコストで、小さいフォームファクタを有して設計されている。さらに、無線コネクタ
システム１０は、広範囲の周波数にわたって動作して広範囲の用途の要件を満たすように
設計されている。

実施形態において、本システムは、約１００μＷ～約１０Ｗのオーダーの電力を送信し
得る。別の実施形態において、約１００Ｗの電力も伝送され得る。特に、トランスミッタ
モジュール１２、１４８とレシーバモジュール１４、１５０との間の無線電力転送のメカ
ニズムとしてのニアフィールド磁気結合を考慮すると、より高い動作周波数を選択する場
合に、サイズが小さくなるほど、一般に達成しやすくなることは周知である。これは、必
要とされる相互インダクタンスと動作周波数との反比例の関係に依るもので、次の式で示
される。

ここで、
・Ｖｉｎｄｕｃｅｄはレシーバコイル上の誘導電圧
・Ｉｔｘは、トランスミッタコイルを流れるＡＣ電流
・ωは動作周波数の２π倍

増大させた電気エネルギーの無線転送を可能にするために必要となる相互インダクタン
スが増加することから、ＡＣ損失を参照しながらトランスミッタまたはレシーバのインダ
クタンスまたは結合を増加させることが必要である。相互インダクタンスは次の関係によ
って計算することができる。

・Ｍはシステムの相互インダクタンス
・ｋはシステムの結合
・ＬＴｘはトランスミッタコイルのインダクタンス
・ＬRｘはレシーバコイルのインダクタンス

アンテナコイルのフォームファクタが減少するにつれ、レシーバまたはトランスミッタ
のいずれかで必要となるインダクタンスを得ることは、必要となる多数のターンが配線幅
の減少をもたらすため、アンテナコイル抵抗の増加に付随する。抵抗のこの増加は、通常
、コイルのクオリティファクタと、システムの全体のコイル間効率とを減少させ、この場
合にクオリティファクタは、

と定義される。ここで、
・Ｑはコイルのクオリティファクタ
・Ｌはコイルのインダクタンス
・ωはラジアン／秒で表したコイルの動作周波数である。あるいは、Ｈｚで表した動作周
波数はωを２πで除したもの
・Ｒは動作周波数における等価直列抵抗
そして、コイル間効率は、

と定義される。ここで、
・Ｅｆｆはシステムのアンテナ間効率
・ｋはシステムの結合
・Ｑｒｘはレシーバのクオリティファクタ
・Ｑｔｘはトランスミッタのクオリティファクタ

実施形態において、フェライト遮蔽はアンテナ構造内に組み込まれてアンテナ性能を向
上させ得る。フェライト遮蔽材料の選択は、複素透磁率(μ＝μ´－ｊ*μ´´)が周波数
依存であるように、動作周波数に依存する。当該材料は焼結された柔軟性を有するフェラ
イトシートまたは硬いシールドであってもよく、様々な材料組成からなっていてもよい。
材料の例には、限定されるものではないが、マンガン亜鉛、ニッケル亜鉛、銅亜鉛、マグ
ネシウム亜鉛、及びそれらの組み合わせなどのフェライト材料を含む亜鉛が含まれ得る。

さらに、無線コネクタシステム１０の動作周波数及び電力要件に応じて、ハイブリッド
リッツ線及びＰＣＢコイルアンテナ構造組み合わせが、電力を効率的に転送するのに必要
であり得る。実施形態において、ハイブリッドリッツ線とＰＣＢコイルとの組み合わせは
、被覆リッツ線のトランスミッタアンテナ２０またはレシーバアンテナ２６を備えること
ができ、トランスミッタアンテナ２０またはレシーバアンテナ２６のもう一方は、図３５
に示すアンテナなどの回路基板の表面上に設けられたコイルを有して構成され得る。およ
そ１００ｋＨｚ～数ＭＨｚの範囲の低域側の動作周波数は、トランスミッタアンテナ２０
とレシーバアンテナ２６との間にある一定の相互インダクタンスを要し得る。これは、図
３５に示すアンテナなどの、回路基板の表面上に設けられたコイルを備えるレシーバアン
テナ２６と組み合わせた新規なフェライトコアを有するリッツ線構成のトランスミッタア
ンテナ２０を用いることによって、達成可能である。

相互インダクタンスを増加させるために、トランスミッタモジュール１２、１４８また
はレシーバモジュール１４、１５０の結合及び／またはインダクタンスを増加させなけれ
ばならない。しかし、小さいフォームファクタの制約のために、コネクタモジュールの物
理的サイズによって結合が制限される。なお、図３５に示すアンテナなどの、回路基板の
表面上に設けられたコイルを備える構成のトランスミッタアンテナ２０及びレシーバアン
テナ２６を用いることは、アンテナコイルのインダクタンスを増加させるとともに抵抗を
増加させ、これによりクオリティファクタＱ及びアンテナ間効率を減少させ得る。

実施形態において、リッツ線構成及び遮蔽材料のトランスミッタアンテナ２０を有する
トランスミッタモジュール１２、１４８と、回路基板の表面上に設けられたコイルを備え
るレシーバアンテナ２６を有するレシーバモジュール１４、１５０とを備える無線コネク
タシステム１０（図３５）を用いて、無線コネクタシステム１０の小さいフォームファク
タの結合及び相互インダクタンスを増加させ得る。より高いアンテナ間効率を達成するた
めに、この構成を用いて、低域側周波数で高いＱファクタを維持しながら必要な電力転送
を達成する。これらの向上は、また、比較的小さいフォームファクタを有する無線コネク
タシステム１０の全性能を向上させ得る。

コイルの設計及び構成の選択は、次の電気パラメータと磁気パラメータとの組み合わせ
によって決定される。
・インダクタンス
・動作周波数におけるＥＳＲ（等価直列抵抗）
・結合（ｋ）
・相互インダクタンス（Ｍ）

低域側の動作周波数、すなわち約１００ｋＨｚ～約１０ＭＨｚに対して、およそ約０．
１ｍｍ～約１００ｍｍの増加した電力伝送を達成するために、この特定のアンテナトポロ
ジーが有益である。例えば、相互インダクタンスの式ごとに、負荷に送達される電力が一
定の場合、動作周波数が減少する一方、トランスミッタアンテナコイルとレシーバアンテ
ナコイルとの間の相互インダクタンスは、一定の伝送電流において増加する。表２は相互
インダクタンスの向上を示す。表３は結合の向上を示し、表４はアンテナ間効率の向上を
示す。

さらに、システム１０がより高い周波数、すなわち約１ＭＨｚ以上のあたりで動作する
場合、必要となる相互インダクタンスが減少し、これにより、より小さいトランスミッタ
アンテナ２０及びレシーバアンテナ２６とモジュール１２、１４、１４８、１５０とが可
能になる。本明細書で定義されるように、遮蔽材料は磁界を捕捉する材料である。その例
はフェライト材料である。表２乃至表４に詳細が示される実施形態において、フェライト
材料のシートが、トランスミッタアンテナ２０が直接隣接して、例えばトランスミッタア
ンテナ２０の後ろに配置される。本明細書で定義されるように、「Ｔコア」遮蔽材料は、
トランスミッタアンテナ２０またはレシーバアンテナ２６の直後に配置された、フェライ
ト材料などの遮蔽材料のシートと、トランスミッタアンテナ２０またはレシーバアンテナ
２６の面内におけるコイルの内側領域内に配置された、フェライト材料などの付加的な第
２の遮蔽材料とを備える磁界遮蔽アセンブリである。また、トランスミッタモジュール１
２、１４８またはレシーバモジュール１４、１５０は、文字「Ｃ」に類似して構成された
フェライト材料などの遮蔽材料がアンテナ２０、２６に隣接して配置された「Ｃコア」遮
蔽材料を含むそれぞれのトランスミッタアンテナ２０またはレシーバアンテナ２６を有し
て構成され得る。さらに、トランスミッタモジュール１２、１４８またはレシーバモジュ
ール１４、１５０は、文字「Ｅ」に類似して構成されたフェライト材料などの遮蔽材料が
アンテナ２０、２６に隣接して配置された「Ｅコア」遮蔽材料を含むそれぞれのトランス
ミッタアンテナ２０またはレシーバアンテナ２６を有して構成され得る。

実施形態において、最大２００ｍＷの受け取りＤＣ電力を定格とする無線コネクタシス
テム１０は、トランスミッタモジュール１２、１４８またはレシーバモジュール１４、１
５０の各々が約１１ｍｍ×４ｍｍのフォームファクタを有するとともに約２ＭＨｚ～３０
ＭＨｚの範囲にわたる周波数で動作するように構成され得る。しかし、このことは、アン
テナ設計における重大な困難を提示する。１１ｍｍ×４ｍｍほどの小さいフットプリント
に適合し得る巻線リッツアンテナを実装することは、通常、コスト効率的ではなく、特に
信頼性もない。また、動作周波数が約６ＭＨｚ以上に増加する際に、巻線リッツアンテナ
コイルは性能の点で好適でない場合がある。

比較的小さいサイズのプリント回路基板またはフレキシブルプリント回路基板（ＰＣＢ
／ＦＰＣ）ベースのコイルアンテナを利用することは、より高い周波数に対してより好適
である、適切な積層、適切な配線幅、ギャップ幅、及び銅（または他の導電材料）深さを
可能にする。また、プリント回路基板及びフレックスプリント回路基板ベースのコイルア
ンテナは、ＰＣＢ製造プロセスに高集積化され、これにより、回路の残りとの集積が可能
になる。これは、また、ＥＳＲを低減するとともにアンテナのＱを向上させるＭＬＭＴア
ンテナ設計の集積化を可能にする。

また、レイヤ化手法においてコイルを利用することは、他の製造プロセス、例えば、印
刷、ファブリック上の印刷、低温焼成セラミック（ＬＴＣＣ）プロセス、高温焼成セラミ
ック（ＨＴＣＣ）プロセスなどの半導体製造プロセスを可能にする。

小さいフォームファクタのＰＣＢコイル設計は、低いコイルＥＳＲを維持して送受コイ
ルにおける電力散逸を最小化しながら、必要となるインダクタンスがより低いため、より
高い動作周波数に好適である。プリント回路基板（ＰＣＢ）コイルアンテナは、巻線アン
テナコイル解決手法と比較して、製造、コスト、及びアセンブリの見地から付加的な利益
を提供する。全体のアセンブリ厚への厳しい要求を有する用途に対して、プリント回路基
板（ＰＣＢ）コイルアンテナは、マルチレイヤ構成を用いても可能な低減された厚さによ
り、好ましい。

コイルの組み合わせに選択されるフェライト遮蔽材料は、また、複素透磁率（μ=μ´
－ｊ＊μ´´）が周波数依存であるように、動作周波数に依存する。当該材料は、焼結さ
れた柔軟性を有するフェライトシート、または硬いシールドであり得るとともに、変化す
る材料組成からなり得る。

なお、アンテナ２０、２６の構成は非限定的である。モジュール内に組み込まれたアン
テナは、磁性ワイヤを備え、スタンプ成形金属構成を有し得る。また、アンテナ２０、２
６は、その構成において、厚膜、薄膜、または他の印刷製造記述を利用し得る。

実施形態において、マルチレイヤマルチターン（ＭＬＭＴ）構成を有するトランスミッ
タアンテナ２０及びレシーバアンテナ２６の組み込みは、それぞれのトランスミッタモジ
ュール１２、１４８及びレシーバモジュール１４、１５０の等価直列抵抗（ＥＳＲ）を著
しく低減する。本発明者等は、マルチレイヤマルチターン（ＭＬＭＴ）構成を有する少な
くとも１つのトランスミッタアンテナ２０及びレシーバアンテナ２６の組み込みが、トラ
ンスミッタモジュール１２及びレシーバモジュール１４の等価直列抵抗（ＥＳＲ）を約５
０％低減することを見出した。

また、ＥＳＲを低減することは、全体のシステム効率を向上させ、コイルにおける損失
（Ｉ２×Ｒ）を低減することによってアンテナ２０、２６及びシステム１０の発熱を低減
する。以下に示す表Ｖは、インダクタの周りに被覆されたリッツ線を備えて構成されたア
ンテナと比較して、２つのマルチレイヤマルチターン（ＭＬＭＴ）アンテナ設計に対する
計測されたＥＳＲを詳細に示す。以下の表５に示すように、ＭＬＭＴ設計を用いて構成さ
れたアンテナは、リッツ線構成を有するアンテナと比較して、より低いインダクタンス（
０．６０μＨ）、及びより低い等価直列抵抗（ＥＳＲ）（０．５０Ω）を呈した。したが
って、マルチレイヤマルチターン（ＭＬＭＴ）構成を有するトランスミッタアンテナ２０
及びレシーバアンテナ２６は、本発明の無線コネクタシステム１０の、増加した電力伝送
及び増加したモジュール離間距離１６という増加した電気性能に寄与する。

モジュールをホスト装置に接続する例示的な方法は、限定されるものではないが、回路
基板またはホスト装置２２、２８上に少なくとも１つのトランスミッタモジュール１２、
１４８及びレシーバモジュール１４、１５０を直接半田付け及びまたは配置することを含
む。これに代えて、少なくとも１つのトランスミッタモジュール１２、１４８及びレシー
バモジュール１４、１５０を、ワイヤ／ケーブルを用いて回路基板またはホスト装置２２
、２８に接続することができる。一旦ホスト装置２２、２８に接続されると、少なくとも
１つのトランスミッタモジュール１２、１４８及びレシーバモジュール１４、１５０の完
全な構造または構造の少なくとも一部分を絶縁性コーティング内に封止してもよい。

実施形態において、単一のアンテナ素子を備えるトランスミッタモジュール１２、１４
８の動作手順は、以下の動作プロセスを有し得る。本実施形態において、無線コネクタシ
ステム１０は、ある周波数、例えば２．４ＧＨｚにおいて無指向性の電力転送システムで
ある。実施形態において、レシーバモジュール１４、１５０は、トランスミッタモジュー
ル１２、１４８の近傍に置かれる。

実施形態において、トランスミッタモジュール１２、１４８内のレシーバ検知サブ回路
４２は、レシーバモジュール１４、１５０の存在を検出する。トランスミッタモジュール
１２、１４８内のマスタ制御ユニット（ＭＣＵ）４４はシステム１０をアクティブ化し、
確定ステージ（identification stage）が開始される。この確定ステージは、スプリアス検知信号と真のレシーバモジュール１４、１５０を検出する検知信号とを区別するために重要であり得る。この確定ステージは、また、どのような大きさの電力とどのような種類のデータとを伝送すべきかをトランスミッタモジュール１２、１４８及びホスト装置２２に通知する特定の種類のレシーバモジュール１４、１５０を特定するために重要であり得る。

実施形態において、一旦レシーバモジュール１４、１５０が肯定的に認識されると、ト
ランスミッタモジュール１２、１４８は電力の伝送を開始する。実施形態において、電力
の伝送は、限定されるものではないが、以下のものが含むいくつかの条件下で停止し得る
。
（１）レシーバモジュールの除去
（２）所定の受容限界を超えて上昇するシステム内の温度上昇がある発熱（この発熱は、
トランスミッタモジュール１２、１４８またはレシーバモジュール１４、１５０における
ものであり得る）
（３）レシーバモジュール１４、１５０がバッテリに電力供給する場合に、バッテリが完
全充填される
（４）トランスミッタモジュール１２、１４８に対する電源が除去される
（５）トランスミッタモジュール１２、１４８に対する電源がバッテリである場合に、バ
ッテリからの電力が所定閾値未満に低下する

なお、上記の例示的なプロセスは、トランスミッタモジュール１２、１４８が単一の目
的（送るのみ）として構成されており、レシーバモジュール１４、１５０が単一の目的（
受け取るのみ）として構成されている場合のものであり、各トランスミッタモジュール１
２、１４８及びレシーバモジュール１４、１５０に単一のアンテナ要素が存在する。つま
り、これは、無指向性の無線電力システムである。

別の実施形態において、本出願の無線コネクタシステム１０は、トランスミッタとレシ
ーバとの両方、すなわちトランシーバとして動作することができるモジュールを含み得る
。さらなる実施形態において、本出願の無線コネクタシステム１０は、単一のアンテナに
加えて、データを電力周波数に変調する電力及びデータ転送システムを備え得る。

別の実施形態において、本発明の無線コネクタシステム１０は、各トランスミッタモジ
ュール１２、１４８及びレシーバモジュール１４、１５０内に複数のアンテナを備え得る
。複数のアンテナシステムを利用する場合に、第１のアンテナを識別、診断、及び任意の
単方向または双方向データ転送用に確保し得る一方、第２のアンテナを電力転送に専用化
することができる。

実施形態において、レシーバモジュール存在検知機能の信頼性及び反復性を、以下のス
テップにおいて説明するように、較正方法を用いて向上させることができる。
１．トランスミッタモジュール１２、１４８がアイドルモードにあり、物体（レシーバモ
ジュールのアンテナコイルなど）が存在しない場合、トランスミッタモジュール回路１８
内の検知線を増幅またはバッファし、次いでアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）に接続し
得る。ＡＤＣは、所定の時間間隔で検知線をモニタし（またはサンプリングし）、アイド
ルモードにおける検知電圧（Ｖｉｄｌｅ）をデジタル形式に変換し、その値をトランスミ
ッタマスタ制御ユニット（ＭＣＵ）４４によってメモリに格納する。
２．ＡＤＣは電圧を計測することによって、アイドルモードの間、検知線をサンプリング
し続け、Ｖｉｄｅｌｔａとして指定されたＶｉｄｌｅの連続する値の間の差を算出する。
Ｖｔｈｒｅｓｈｏｌｄとして指定された所定の電圧閾値を用いてＶｉｄｅｌｔａと比較す
る。この場合に、装置がアイドルモードを保持する間にＶｉｄｌｅの変化は小さいことか
ら、Ｖｉｄｅｌｔａは、Ｖｔｈｒｅｓｈｏｌｄ未満である（シナリオ１）。
３．物体が存在する（レシーバアンテナコイルなど）場合、検知線は、トランスミッタモ
ジュール１２、１４８とレシーバアンテナコイルとの間の相互インダクタンス（Ｍ）に起
因して、検知線が異なる電圧レベル（Ｖａｃｔｉｖｅ）に変化する。ＡＤＣは、Ｖａｃｔ
ｉｖｅをデジタル形式に変換し、その値をトランスミッタモジュール１２、１４８のマイ
クロコントローラまたはマスタ制御ユニット（ＭＣＵ）によってメモリに格納する。
４．プロセッサは、格納されたＶｉｄｌｅの値とＶａｄｅｌｔａとして指定されたＶａｃ
ｔｉｖｅとの差を算出し、この値をメモリに格納する。同じ所定の閾値Ｖｔｈｒｅｓｈｏ
ｌｄを用いて、Ｖａｃｔｉｖｅの後続のサンプルとともにＶａｄｅｌｔａと比較する。こ
の場合に、検知線電圧は変化しており、ＶａｄｅｌｔａはＶｔｈｒｅｓｈｏｌｄより大き
くなり、そのことはレシーバアンテナコイルの存在を示す。プロセッサはここで装置をア
クティブモードに切り替えることができる（シナリオ２）。
５．ＡＤＣは、電圧（Ｖａｃｔｉｖｅ）を計測することによって、アクティブモードにあ
る間に検知線をサンプリングし続け、Ｖａｄｅｌｔａとして指定されたＶａｃｔｉｖｅの
連続する値の間の差を算出する。Ｖｔｈｒｅｓｈｏｌｄとして指定された同じ所定の電圧
閾値を用いてＶａｄｅｌｔａと比較する。この場合に、装置がアクティブモードを保持す
る間にＶａｃｔｉｖｅの変化は小さいことから、ＶａｄｅｌｔａはＶｔｈｒｅｓｈｏｌｄ
未満である（シナリオ３）。
６．物体（レシーバアンテナコイルなど）が除去される場合、トランスミッタアンテナコ
イルとレシーバアンテナコイルとの相互インダクタンス（Ｍ）に起因して、検知線はアイ
ドルモード電圧レベル（Ｖｉｄｌｅ）に戻る。ＡＤＣは、Ｖｉｄｌｅをデジタル形式に変
換し、その値をマイクロコントローラまたはプロセッサによってメモリに格納する。
７．トランスミッタモジュール１２、１４８内のプロセッサは、格納されたＶａｃｔｉｖ
ｅの値とＶｉｄｅｌｔａとして指定されたＶｉｄｌｅとの差を算出し、この値をメモリに
格納する。同じ所定の閾値Ｖｔｈｒｅｓｈｏｌｄを用いて、Ｖｉｄｌｅの後続のサンプル
とともにＶｉｄｅｌｔａと比較する。この場合に、検知線電圧は変化しており、Ｖｉｄｅ
ｌｔａはＶｔｈｒｅｓｈｏｌｄより大きくなり、そのことはレシーバアンテナコイルの除
去を示す。プロセッサはここで装置をアイドルモードに切り替えることができる（シナリ
オ４）。
８．なお、本方法論は、固有の製造プロセス許容公差に起因する任意の変動が除去される
ことから、「自動較正」である。本方法論は、また、より大きいモジュール変動性が許容
され得ることから、比較器の必要性を解消し、より低いコストの構成要素の使用を可能に
する。

実施形態のうちの１つまたは複数において、無線コネクタシステムは、トランスミッタ
アンテナを支持する第１の基板を含むトランスミッタモジュールを含み、トランスミッタ
アンテナは無線信号を送信するように構成されている。無線コネクタシステムはトランス
ミッタモジュール電子回路を支持する第２の基板を含み、トランスミッタモジュール電子
回路は、トランスミッタアンテナと、トランスミッタモジュール電子回路とトランスミッ
タアンテナとの間に配置された第１の絶縁体とに、電気的に接続されている。無線コネク
タシステムは、レシーバアンテナを支持する第３の基板を含むレシーバモジュールを含み
、レシーバアンテナは無線信号を受信するように構成されている。無線コネクタシステム
はレシーバモジュール電子回路を支持する第４の基板を含み、レシーバモジュール電子回
路は、レシーバアンテナと、レシーバモジュール電子回路とレシーバアンテナとの間に配
置された第２の絶縁体とに、電気的に接続されている。

システムは、トランスミッタアンテナとトランスミッタ電子回路との間に第１の遮蔽材
料が配置されており、レシーバアンテナとレシーバ電子回路との間に第２の遮蔽材料が配
置されており、第１の遮蔽材料及び第２の遮蔽材料はフェライト材料を含むことを含む。
システムは、第１の基板または第２の基板がプリント回路基板、フレックス回路基板、及
びそれらの組み合わせを備えることを含む。システムは、第１の基板または第２の基板の
外面内に複数の離間したキャステレーションが形成されていることを含む。

システムは、第１の基板または第２の基板の外面上に複数の離間した導電パッドが形成
されており、複数の導電パッドのうちの少なくとも１つは電子回路基板に電気的に接続可
能であることを含む。システムは、無線信号は、電圧、電流、電力、データ信号、及びそ
れらの組み合わせからなる群から選択されることを含む。システムは、約１００μＷ～約
１０Ｗの範囲にわたる電力を伝送するように構成されていることを含む。システムは、レ
シーバアンテナとトランスミッタアンテナとの少なくとも一方は、複数の導体と複数の導
体の各々の間に配置された少なくとも一つの絶縁体とを備え、複数の導体は少なくとも１
回のターンを有することを含む。

システムは、トランスミッタモジュール電子回路が、さらに、トランスミッタアンテナ
に電気的に接続された第１の電気インピーダンス整合サブ回路を含み、第１の電気インピ
ーダンス整合サブ回路は、少なくとも１つの第１のキャパシタ、及び電力インバータサブ
回路を有し、第１の電気インピーダンス整合サブ回路及び電力インバータサブ回路は、ト
ランスミッタアンテナによる送信に対して無線信号を準備するように構成されている、こ
とを含む。

システムは、マスタ制御ユニットを有するトランスミッタモジュールマスタ制御サブ回
路を含む。システムは、トランスミッタモジュールマスタ制御サブ回路と電力インバータ
サブ回路とに電気的に接続されたドライバサブ回路と、トランスミッタモジュールマスタ
制御サブ回路と電力インバータサブ回路とに電気的に接続された第１の電圧レギュレータ
とを含む。

システムは、レシーバ電子回路が、マスタ制御ユニットを有するレシーバモジュールマ
スタ制御サブ回路を含むことを含む。システムは、さらに、レシーバ回路に電気的に接続
された第２の電気インピーダンス整合サブ回路であって、第２の電気インピーダンス整合
サブ回路は、少なくとも１つの第２のキャパシタを有し、第２の電気インピーダンス整合
サブ回路は、受信した無線信号を電子装置による使用に対して準備するように構成されて
いる、第２の電気インピーダンス整合サブ回路と、レシーバモジュールマスタ制御サブ回
路に電気的に接続された第２の電圧レギュレータサブ回路と、を含む。

システムは、第２の電気インピーダンス整合サブ回路と第２の電圧レギュレータサブ回
路とに電気的に接続された電圧ダブラーサブ回路を備える。システムは、トランスミッタ
モジュールが、さらに、トランスミッタモジュール電子回路に電気的に接続されたレシー
バモジュール検出サブ回路を備えることを含み、レシーバモジュール検出サブ回路は、レ
シーバモジュールからの電気信号を検出すると、トランスミッタモジュール電子回路の構
成がレシーバモジュールと通信することを可能にする。システムは、第１の電気インピー
ダンス整合サブ回路と第２の電気インピーダンス整合サブ回路との少なくとも一方の内部
にスイッチキャパシタサブ回路が電気的に接続されており、スイッチキャパシタサブ回路
は第１の電気インピーダンス整合サブ回路と第２の電気インピーダンス整合サブ回路との
少なくとも一方の静電容量を動的に変更するように構成されていることを含む。システム
は、第１の電気インピーダンス整合サブ回路と第２の電気インピーダンス整合サブ回路と
の少なくとも一方の内部にシャントキャパシタが電気的に接続されていることを含む。シ
ステムは、さらに、フレックスコネクタ、基板間コネクタ、ピンソケットコネクタ、ばね
接触コネクタ、ポゴピンコネクタ、スルーホールピン半田コネクタ、半田付けされたワイ
ヤ接続部、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される電気コネクタが、トランス
ミッタアンテナ及びレシーバアンテナの少なくとも一方をそれぞれのトランスミッタ電子
回路及びレシーバ電子回路に電気的に接続することを含む。

本出願の１つまたは複数の実施形態において、通信システムは、無線信号を発するよう
に構成されたトランスミッタアンテナを備えるトランスミッタ回路を含む。さらに、通信
システムのトランスミッタ回路は、トランスミッタアンテナに電気的に接続された第１の
電気インピーダンス整合サブ回路を含み、第１の電気インピーダンス整合サブ回路は、伝
送アンテナによる伝送に無線信号を準備するように構成されている。また、通信システム
のトランスミッタ回路は、第１のマスタ制御ユニットを備えるトランスミッタモジュール
マスタ制御サブ回路と、トランスミッタモジュールマスタ制御サブ回路と電力インバータ
サブ回路とに電気的に接続されたドライバサブ回路とを含む。実施形態において、通信シ
ステムのトランスミッタ回路は、トランスミッタモジュールマスタ制御サブ回路と電力イ
ンバータとに接続された第１のレギュレータサブ回路を含む。

本出願の実施形態のうちの１つまたは複数において、通信システムは、トランスミッタ
回路から送信された無線信号を受信するように構成されたレシーバ回路を含む。実施形態
において、通信システムのレシーバ回路は、トランスミッタアンテナからの無線信号を受
信するように構成されたレシーバアンテナを含む。さらに、通信システムのレシーバ回路
は、第２のマスタ制御ユニットを備えるレシーバモジュールマスタ制御サブ回路を含む。
実施形態のうちの１つまたは複数において、通信システムのレシーバ回路は、レシーバア
ンテナに電気的に接続された第２の電気インピーダンス整合サブ回路を含み、この第２の
電気インピーダンス整合サブ回路は、少なくとも１つの第２のキャパシタを含み、この第
２の電気インピーダンス整合サブ回路は受信した無線信号を、電気的に接続された電気装
置による使用に準備するように構成されている。さらに、 通信システムのレシーバ回路
は、第２の電気インピーダンス整合サブ回路とレシーバモジュールマスタ制御サブ回路と
に電気的に接続された第２の電圧レギュレータサブ回路を含む。

本出願の実施形態のうちの１つまたは複数において、トランスミッタ回路は、無線信号
を発するように構成されたトランスミッタアンテナを含んで設けられている。トランスミ
ッタ回路は、さらに、トランスミッタアンテナに電気的に接続された電気インピーダンス
整合サブ回路を含み、電気インピーダンス整合サブ回路は少なくとも１つのキャパシタを
備え、電力インバータサブ回路は電気インピーダンス整合サブ回路に電気的に接続されて
おり、電気インピーダンス整合サブ回路及び電力インバータサブ回路は、無線信号をトラ
ンスミッタアンテナによる伝送に準備するように構成されている。実施形態のうちの１つ
または複数において、トランスミッタ回路は、マスタ制御ユニットを備えるトランスミッ
タマスタ制御サブ回路と、トランスミッタマスタ制御サブ回路に電気的に接続されたドラ
イバサブ回路とを含む。トランスミッタ回路は、電力インバータサブ回路と、トランスミ
ッタマスタ制御サブ回路と電力インバータサブ回路とに電気的に接続された電圧レギュレ
ータサブ回路とを含む。

本出願の実施形態のうちの１つまたは複数において、無線信号を受信するように構成さ
れたレシーバ回路が設けられている。レシーバ回路は、無線信号を受信するように構成さ
れたレシーバアンテナと、マスタ制御ユニットを備えるレシーバマスタ制御サブ回路とを
含む。本出願の実施形態のうちの１つまたは複数において、レシーバ回路は、レシーバア
ンテナに電気的に接続された電気インピーダンス整合サブ回路を含み、電気インピーダン
ス整合サブ回路は少なくとも１つのキャパシタを備え、電気インピーダンス整合サブ回路
は、レシーバ回路により受信した無線信号を、電気的に接続可能な電気装置による使用に
準備するように構成されている。実施形態において、レシーバ回路は、レシーバマスタ制
御サブ回路に電気的に接続された電圧レギュレータサブ回路を含む。

本出願の実施形態のうちの１つまたは複数において、トランスミッタモジュールは、外
面を有するハウジングと、無線信号を送信するように構成されたトランスミッタアンテナ
とを含んで設けられ、トランスミッタアンテナはハウジング内に存在する。トランスミッ
タモジュールは、さらに、トランスミッタアンテナに電気的に接続された電子回路基板を
含み、電子回路基板はハウジング内に配置されている。トランスミッタモジュールは、さ
らに、トランスミッタアンテナに電気的に接続された電子回路基板を含み、電子回路基板
は、ハウジング内に配置されている。さらに、トランスミッタモジュールは、ハウジング
内に配置されるとともにトランスミッタアンテナと電子回路基板との間に配置された少な
くとも１つの遮蔽材料と、電子回路基板とトランスミッタアンテナとの間に配置された少
なくとも１つの絶縁体とを含む。

実施形態のうちの１つまたは複数において、外面を有するハウジングとレシーバアンテ
ナを支持する第１の基板を有するレシーバアンテナアセンブリとを含むレシーバモジュー
ルが設けられており、レシーバアンテナは無線信号を受信するように構成されており、レ
シーバアンテナアセンブリはハウジング内に存在する。さらに、レシーバモジュールはハ
ウジング内に配置された電子回路基板を含み、電子回路基板はレシーバアンテナに電気的
に接続されている。レシーバモジュールは、さらに、レシーバアンテナと電子回路基板と
の間に配置された少なくとも１つの遮蔽材料と、電子回路基板とレシーバアンテナとの間
に配置された少なくとも１つの絶縁体とを含む。

本出願の実施形態のうちの１つまたは複数において、絶縁材料を備えるスペーサとトラ
ンスミッタアンテナを支持する第１の基板を備えるトランスミッタアンテナアセンブリと
を含むトランスミッタモジュールが設けられており、トランスミッタアンテナは無線信号
を送信するように構成されている。実施形態のうちの１つまたは複数において、トランス
ミッタモジュールは、トランスミッタ電子回路を支持する第２の基板と、トランスミッタ
アンテナアセンブリとトランスミッタ電子回路とに電気的に接続された電気コネクタとを
含む。さらに、スペーサがトランスミッタアンテナアセンブリとトランスミッタ電子回路
との間に配置されていることを含む。

本出願の実施形態のうちの１つまたは複数において、絶縁性材料を含むスペーサとレシ
ーバアンテナを支持する第１の基板を備えるレシーバアンテナアセンブリとを含むレシー
バモジュールが設けられており、レシーバアンテナは無線信号を受信するように構成され
ている。実施形態のうちの１つまたは複数において、レシーバモジュールは、レシーバ電
子回路を支持する第２の基板と、レシーバアンテナアセンブリとレシーバ電子回路とを電
気的に接続する電気コネクタとを含む。さらに、レシーバモジュールは、レシーバアンテ
ナアセンブリとレシーバ電子回路との間に配置されたスペーサを含む。

本出願の実施形態のうちの１つまたは複数において、無線コネクタを動作させる方法が
提供され、本方法は、トランスミッタモジュールを設けることを含み、トランスミッタモ
ジュールはトランスミッタアンテナを支持する第１の基板を含み、トランスミッタアンテ
ナは、送信するように構成されている。トランスミッタモジュールは、さらに、トランス
ミッタモジュール電子回路を支持する第２の基板を含み、トランスミッタモジュール電子
回路は、トランスミッタアンテナとレシーバモジュール検知サブ回路とに電気的に接続さ
れたトランスミッタモジュールマスタ制御サブ回路を含む。さらに、トランスミッタモジ
ュールは、トランスミッタ電子回路とトランスミッタアンテナとの間に配置された少なく
とも１つの第１の絶縁体を含む。実施形態のうちの１つまたは複数において、本方法は、
レシーバアンテナを支持する第３の基板であって、レシーバアンテナは無線信号を受信す
るように構成されている第３の基板と、レシーバモジュール電子回路を支持する第４の基
板とを含む。

本出願の実施形態のうちの１つまたは複数において、トランスミッタモジュールを設け
る方法が提供され、本方法は、第１の基板上に支持されたトランスミッタアンテナを設け
ることを含み、トランスミッタアンテナは、無線信号を送信するように構成されている。
さらに、本方法は、第２の基板上に支持された電子回路を設けることと、電子回路をトラ
ンスミッタアンテナに電気的に接続することとを含む。本方法は、少なくとも１つの絶縁
体を設けることと、少なくとも１つの絶縁体を電子回路とトランスミッタアンテナとの間
に配置することとを含む。

本出願の実施形態のうちの１つまたは複数において、レシーバモジュールを設ける方法
が提供され、本方法は、レシーバアンテナを支持する第１の基板を設けることを含み、レ
シーバアンテナは、無線信号を受信するように構成されている。さらに、本方法は、電子
回路を支持する第２の基板を設けることであって、電子回路はレシーバアンテナに電気的
に接続されている、第２の基板を設けることと、少なくとも１つの絶縁体を設け、少なく
とも１つの絶縁体を電子回路とレシーバアンテナとの間に配置することとを含む。

本明細書で用いる、「及び」または「または」という用語を用いて項目のうちの任意の
ものを分離する一連の用語に先行する「のうちの少なくとも１つ」との語句は、列記の各
構成要素（すなわち、各項目）ではなく、列記全体を修飾する。「少なくとも１つ」との
語句は、列記された各項目のうちの少なくとも１つの選択を要するのではなく、当該語句
は項目のうちの任意の１つの少なくとも１つ、及び／または項目の任意の組み合わせのう
ちの少なくとも１つ、及び／または項目の各々の少なくとも１つのとも１つを含む意味を
許容する。例として、「Ａ、Ｂ、Ｃのうちの少なくとも１つ」との語句、または「Ａ、Ｂ
、Ｃのうちの少なくとも１つ」との語句は、それぞれ、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、Ａ、Ｂ
、Ｃの任意の組み合わせ、及び／またはＡ、Ｂ、Ｃの各々の少なくとも１つのことを指す
。

「～のように構成された」、「～のように動作可能である」、及び「～のようにプログ
ラムされた」のような述語は、主語の特定の実体のある修飾も実体のない修飾も全く含意
しないが、交換可能に使用されるように図られている。１つまたは複数の実施形態におい
て、動作または構成要素をモニタ及び制御するように構成されたプロセッサが、プロセッ
サは動作をモニタ及び制御するようにプログラムされたこと、またはプロセッサは動作を
モニタ及び制御するように動作可能であることを意味してもよい。同様に、コードを実行
するように構成されたプロセッサは、コードを実行するようにプログラムされたプロセッ
サ、またはコードを実行するように動作可能であるプロセッサとして構成され得る。

「態様」などの語句は、このような態様が主題技術に不可欠であることも、このような
態様が主題技術のすべての構成に該当することも意味しない。態様に関する開示は、すべ
ての構成に該当してもよく、１つまたは複数の構成に該当してもよい。「態様」などの語
句が１つまたは複数の態様を指してもよいし、その逆も可能である。「実施形態」などの
語句は、このような実施形態が主題技術に不可欠であることも、このような実施形態が主
題技術のすべてに該当することも意味しない。実施形態に関する開示は、すべての実施形
態に該当してもよいし、１つまたは複数の実施形態に該当してもよい。実施形態は、開示
の１つまたは複数の例を提供することができる。「実施形態」などの語句が１つまたは複
数の実施形態を指してもよいし、その逆も可能である。「構成」などの語句は、このよう
な構成が主題技術に不可欠であることも、このような構成が主題技術のすべてに該当する
ことも意味しない。構成に関する開示は、すべての構成に該当してもよいし、１つまたは
複数の構成に該当してもよい。構成は、開示の１つまたは複数の例を提供することができ
る。「構成」などの語句が１つまたは複数の構成を指してもよいし、その逆も可能である
。

「例示的な」との語は、「例、実例、例証として役立つこと」を意味するために本明細
書で使用される。「例示的」として、または「例」として本明細書で説明される任意の実
施形態は、必ずしも他の実施形態に対して好ましい、または有利であるとはみなされない
。また、説明または請求項において「含む」、「有する」などの用語が使用される限りに
おいて、このような用語は、「備える」が請求項において移行語として採用される場合に
解釈されるように、「備える」という用語に類似して包含的であることが図られている。
また、説明または請求項において「含む」、「有する」などの用語が使用される限りにお
いて、このような用語は、「備える」が請求項において移行語として採用される場合に解
釈されるように、「備える」という用語に類似して包含的であることが図られている。

当業者に既知の、または後に知られることになる、本開示を通して説明される様々な態
様の要素に対するすべての構造に関する均等物、及び機能に関する均等物は、参照によっ
て明示的に本明細書に組み入れられ、請求項に包含されることが図られている。さらに、
本明細書で開示されるもので、このような開示が明示的に請求項に記載されるか否かにか
かわらず公開されることに特化されるように図られるものはない。米国特許法第１１２条
第６パラグラフの条項下で解釈される請求項要素は、当該要素が「する手段」との語句を
用いて明示的に記載されること、または方法の請求項の場合には当該要素が「するステッ
プ」との語句を用いて記載されることがない限り、ない。

単数形の要素への言及は、特に述べない限り、「１つ、かつ唯一」を意味するようには
図られておらず、「１つまたは複数」であるように図られている。特段の指定がない限り
、「いくつかの」という用語は、１つまたは複数のことを指す。男性語の代名詞（例えば
、彼の）は、女性語及び中性語（例えば、彼女の、及びその）を含み、その逆も可能であ
る。見出し及び小見出しは、もしある場合には、便宜上使用されるにすぎず、主題開示を
限定しない。

本明細書は多くの詳細を含むが、これらは、権利主張され得るものの範囲に対する限定
とみなされるものではなく、主題の特定の実施の説明であるとみなされるものである。別
々の実施形態の文脈において本明細書で説明される特定の特徴を、単一の実施形態におい
て組み合わせで実施することもできる。逆に、単一の実施形態の文脈において説明される
様々な特徴を、複数の実施形態で別々に、または公的なサブコンビネーションで実施する
こともできる。さらに、特徴は特定の組み合わせで作用するように上述され、最初にその
ようにも権利主張され得るが、権利主張される組み合わせからの１つまたは複数の特徴は
、場合によっては当該組み合わせから削除されることが可能であり、当該権利主張される
組み合わせはサブコンビネーションまたはサブコンビネーションの変形を対象とし得る。

Claims (15)

1. ｉ）無線信号を送信するように構成されたトランスミッタアンテナを支持する第１の基
   板と、
   ｉｉ）前記トランスミッタアンテナに電気的に接続されたトランスミッタモジュール電
   子回路を支持する第２の基板と、
   ｉｉｉ）前記トランスミッタモジュール電子回路と前記トランスミッタアンテナとの間
   に配置された第１の絶縁体と、
   を有するトランスミッタモジュール（ａ）と、
   ｉ）前記無線信号を受信するように構成されたレシーバアンテナを支持する第３の基板
   と、
   ｉｉ）前記レシーバアンテナに電気的に接続されたレシーバモジュール電子回路を支持
   する第４の基板と、
   ｉｉｉ）前記レシーバモジュール電子回路と前記レシーバアンテナとの間に配置された
   第２の絶縁体と、
   を有するレシーバモジュール（ｂ）と、
   を備える無線コネクタシステム。
2. 前記トランスミッタアンテナと前記トランスミッタ電子回路との間に第１の遮蔽材料が
   配置されており、前記レシーバアンテナと前記レシーバ電子回路との間に第２の遮蔽材料
   が配置されており、前記第１の遮蔽材料及び前記第２の遮蔽材料はフェライト材料を含む
   、請求項１に記載のシステム。
3. 前記第１の基板または前記第２の基板はプリント回路基板、フレックス回路基板、及び
   それらの組み合わせを備える、請求項１に記載のシステム。
4. 前記第１の基板または前記第２の基板の外面内に複数の離間したキャステレーションを
   備える、請求項１に記載のシステム。
5. 前記第１の基板または前記第２の基板の外面上に複数の離間した導電パッドが形成され
   ており、前記複数の導電パッドのうちの少なくとも１つは前記電子回路基板に電気的に接
   続可能である、請求項１に記載のシステム。
6. 前記無線信号は、電圧、電流、電力、データ信号、及びそれらの組み合わせからなる群
   から選択される、請求項１に記載のシステム。
7. さらに、約１００μＷ～約１０Ｗの範囲にわたる電力を伝送するように構成されている
   、請求項１に記載のシステム。
8. 前記レシーバアンテナと前記トランスミッタアンテナとの少なくとも一方は、複数の導
   体と前記複数の導体の各々の間に配置された少なくとも一つの絶縁体とを備え、前記複数
   の導体は少なくとも１回のターンを有する、請求項１に記載のシステム。
9. 前記トランスミッタモジュール電子回路は、
   ａ）前記トランスミッタアンテナに電気的に接続された第１の電気インピーダンス整合サ
   ブ回路であって、前記第１の電気インピーダンス整合サブ回路は、少なくとも１つの第１
   のキャパシタ、及び電力インバータサブ回路を有し、前記第１の電気インピーダンス整合
   サブ回路及び前記電力インバータサブ回路は、前記トランスミッタアンテナによる送信に
   対して前記無線信号を準備するように構成されている、前記第１の電気インピーダンス整
   合サブ回路と、
   ｂ）マスタ制御ユニットを有するトランスミッタモジュールマスタ制御サブ回路と、
   ｃ）前記トランスミッタモジュールマスタ制御サブ回路と前記電力インバータサブ回路と
   に電気的に接続されたドライバサブ回路と、
   ｄ）前記トランスミッタモジュールマスタ制御サブ回路と前記電力インバータサブ回路と
   に電気的に接続された第１の電圧レギュレータと、
   を備える、請求項１に記載のシステム。
10. 前記レシーバ電子回路は、
    ａ）マスタ制御ユニットを有するレシーバモジュールマスタ制御サブ回路と、
    ｂ）前記レシーバ回路に電気的に接続された第２の電気インピーダンス整合サブ回路であ
    って、前記第２の電気インピーダンス整合サブ回路は、少なくとも１つの第２のキャパシ
    タを有し、前記第２の電気インピーダンス整合サブ回路は、受信した前記無線信号を電子
    装置による使用に対して準備するように構成されている、前記第２の電気インピーダンス
    整合サブ回路と、
    ｃ）前記レシーバモジュールマスタ制御サブ回路に電気的に接続された第２の電圧レギュ
    レータサブ回路と、
    を備える、請求項９に記載のシステム。
11. さらに、前記第２の電気インピーダンス整合サブ回路と前記第２の電圧レギュレータサ
    ブ回路とに電気的に接続された電圧ダブラーサブ回路を備える、請求項１０に記載のシス
    テム。
12. 前記トランスミッタモジュールは、さらに、前記トランスミッタモジュール電子回路に
    電気的に接続されたレシーバモジュール検出サブ回路を備え、前記レシーバモジュール検
    出サブ回路は、前記レシーバモジュールからの電気信号を検出すると、前記トランスミッ
    タモジュール電子回路の構成が前記レシーバモジュールと通信することを可能にする、請
    求項１に記載のシステム。
13. 前記第１の電気インピーダンス整合サブ回路と前記第２の電気インピーダンス整合サブ
    回路との少なくとも一方の内部にスイッチキャパシタサブ回路が電気的に接続されており
    、前記スイッチキャパシタサブ回路は前記第１の電気インピーダンス整合サブ回路と前記
    第２の電気インピーダンス整合サブ回路との少なくとも一方の静電容量を動的に変更する
    ように構成されている、請求項９に記載のシステム。
14. 前記第１の電気インピーダンス整合サブ回路と前記第２の電気インピーダンス整合サブ
    回路との少なくとも一方の内部にシャントキャパシタが電気的に接続されている、請求項
    ９に記載のシステム。
15. フレックスコネクタ、基板間コネクタ、ピンソケットコネクタ、ばね接触コネクタ、ポ
    ゴピンコネクタ、スルーホールピン半田コネクタ、半田付けされたワイヤ接続部、及びそ
    れらの組み合わせからなる群から選択される電気コネクタが、前記トランスミッタアンテ
    ナ及び前記レシーバアンテナの少なくとも一方をそれぞれの前記トランスミッタ電子回路
    及び前記レシーバ電子回路に電気的に接続する、請求項１に記載のシステム。

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