适用于远程无线充电的高增益高功率射频发射线圈模组制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于远程无线充电的高增益高功率射频发射线圈模组，采用线圈阵列排放，且线圈形状和尺寸根据阵列位置进行优化，从而使每列发射线圈在同一频率下能够实现不同的相位。在通电时，通过线圈阵列的相位综合和波束合成，在发射端中心位置合成能量最大值的辐射方向图。相比于Qi标准中的一个发射线圈充电一个接收线圈的传统方式，本发明专利技术可实现多个发射线圈同时向一个接收线圈充电的功能，充电距离最大可达4.5米，特别适用于远程无线充电；当在辐射方向图主峰位置放置电子设备充电时，增益最高，能量最强，充电效率可提高3‑5%，因此本发明专利技术同时提高了无线充电的功率和效率，满足了更快速的充电需求，提升了无线充电的用户体验。

【技术实现步骤摘要】
适用于远程无线充电的高增益高功率射频发射线圈模组
本专利技术属于无线充电领域，具体涉及一种适用于远程无线充电的高增益高功率射频发射线圈模组。
技术介绍
现如今，随着无线充电技术的逐渐成熟，支持无线充电的设备会越来越普遍，无线充电的需求也会越来越大。目前，支持无线充电的电子设备有手机，手表，腕带，VR/AR眼镜，耳机等等。相比于有线充电头充电，现有的无线充电技术所能达到的功率和效率均略为低下，导致无线充电速度慢，充电时间长，从而影响了无线充电的用户体验。无线充电的功率一般为5W或者7.5W，下一代大功率无线充电功率也仅为15W，远低于有线充电头充电的20-30W功率。另外，无线充电的充电效率一般为70-80%，这也远低于有线充电头充电的95%以上充电效率。在现有的无线充电技术中，Qi标准和A4WP标准是两种较为成熟的技术。Qi标准利用电磁感应原理，在发射端利用变化的电场使得发射线圈产生变化的磁场，在接收端再利用变化的磁场在接收线圈中产生电场，从而产生电流为电子设备充电。而Qi标准的主要缺点为无线充电距离短，需要发射端和接受端距离在毫米量级，一般约为10mm以内，属于接触式无线充电，因此需要电子设备与无线充电发射端贴合才能进行无线充电，无法实现一定距离的无线充电。A4WP标准利用磁共振技术，将两个线圈的频率调谐到共振状态，基于电磁耦合的原理，使用谐振技术的发射端将振荡电流注入到高谐振发射线圈中以产生振荡电磁场。具有相同谐振频率的接收线圈从电磁场中接收电力并将其转化为可为设备充电的电流。A4WP标准虽然具有一定空间自由的优点，可以实现在有限的距离范围内为电子设备进行无线充电，但该有效距离的范围一般不超过50mm，属于近距离无线充电，还是不能满足未来远程无线充电的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适用于远程无线充电的高增益高功率射频发射线圈模组，在实现远程无线充电的同时，提高无线充电的发射功率和充电效率，从而满足更快速，更远距离的无线充电需求，提升无线充电的用户体验。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种适用于远程无线充电的高增益高功率射频发射线圈模组，包括一个TX无线发射端外壳，所述TX无线发射端外壳中设置有一组线圈阵列，所述线圈阵列由若干种尺寸不同的线圈单元排列组合而成，经线圈单元尺寸的优化设计后，每种尺寸不同的线圈单元在同一个发射频率下，分别具有不同的相位。进一步的，所述线圈阵列中，位于同一列的所述线圈单元的尺寸均相同。进一步的，所述线圈阵列中，排列在最中间一列或最中间两列的线圈单元的尺寸最大，排列在左右两侧的线圈单元的尺寸向外依次逐渐变小，呈左右对称分布。进一步的，所述线圈单元采用环形结构。进一步的，所述线圈阵列中，包含5种尺寸不同的线圈单元，分别为线圈直径为3.5-4.5cm的第一线圈单元、线圈直径为2.5-3.5cm的第二线圈单元、线圈直径为1.5-2.5cm的第三线圈单元、线圈直径为1-1.5cm的第四线圈单元和线圈直径为0.5-1cm的第五线圈单元。进一步的，所述第一线圈单元实现的相位为180°±10°，所述第二线圈单元实现的相位为150°±10°，所述第三线圈单元实现的相位为120°±10°，所述第四线圈单元实现的相位为100°±10°，所述第五线圈单元实现的相位为80°±10°。进一步的，所述线圈阵列中，包含1列第一线圈单元列、2列第二线圈单元列、2列第三线圈单元列、2列第四线圈单元列和2列第五线圈单元列，每列线圈单元中均包含4个相同对应尺寸的线圈单元。进一步的，所述线圈阵列中，所述第一线圈单元列位于所述线圈阵列的最中间一列，2列所述第二线圈单元列分别位于所述第一线圈单元列的左右两侧，2列所述第三线圈单元列分别位于2列所述第二线圈单元列的外侧，2列所述第四线圈单元列分别位于2列所述第三线圈单元列的外侧，2列所述第五线圈单元列分别位于2列所述第四线圈单元列的外侧，形成具有5种不同尺寸的4排9列线圈阵列。本专利技术的远程无线充电发射线圈模组采用了射频技术，射频技术是一项有别于Qi标准和A4WP标准的独特的无线充电技术，它采用电磁波为电子设备充电，射频发射端的天线发射出电磁波后，在电子设备中的接收端天线可以捕捉到电磁波，再将电磁波转换为电能。基于射频技术的无线充电技术具有极大的空间自由度，可以给最大4.5米距离范围内的电子设备充电，是一种具有广阔市场应用潜力的新型无线充电技术。本专利技术的有益效果是：本专利技术提出了一种基于射频技术的远程无线充电发射线圈设计方案，采用线圈阵列排放，且线圈形状和尺寸根据阵列位置进行优化，从而使每列发射线圈在同一频率下能够实现不同的相位，在通电时，通过线圈阵列的相位综合和波束合成，在发射端中心位置合成能量最大值的辐射方向图。相比于Qi标准中的一个发射线圈充电一个接收线圈的传统方式，本专利技术可实现多个发射线圈同时向一个接收线圈充电的功能，充电距离最大可达4.5米，特别适用于远程无线充电方式；当在辐射方向图主峰位置放置电子设备充电时，增益最高，能量最强，充电效率可提高3-5%，因此本专利技术还可以同时提高无线充电的发射功率和充电效率，从而满足更快速的充电需求，大大提升了无线充电的用户体验。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本专利技术的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术的平面图。具体实施方式下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本专利技术。参见图1所示，一种适用于远程无线充电的高增益高功率射频发射线圈模组，包括一个TX无线发射端外壳6，所述TX无线发射端外壳6中设置有一组线圈阵列，所述线圈阵列由尺寸不同的第一线圈单元1、第二线圈单元2、第三线圈单元3、第四线圈单元4和第五线圈单元5排列组合而成。所述线圈阵列中，包含1列第一线圈单元列、2列第二线圈单元列、2列第三线圈单元列、2列第四线圈单元列和2列第五线圈单元列，每列线圈单元中均包含4个相同对应尺寸的线圈单元。所述第一线圈单元列位于所述线圈阵列的最中间一列，2列所述第二线圈单元列分别位于所述第一线圈单元列的左右两侧，2列所述第三线圈单元列分别位于2列所述第二线圈单元列的外侧，2列所述第四线圈单元列分别位于2列所述第三线圈单元列的外侧，2列所述第五线圈单元列分别位于2列所述第四线圈单元列的外侧，形成具有5种不同尺寸的4排9列线圈阵列。这5种尺寸的线圈单元均采用环形结构，并分别对每种线圈单元的尺寸进行优化设计，选定所述第一线圈单元1的线圈直径为3.5-4.5cm，所述第二线圈单元2的线圈直径为2.5-3.5cm，所述第三线圈单元3的线圈直径为1.5-2.5cm，所述第四线圈单元4的线圈直径为1-1.5cm，所述第五线圈单元5的线圈直径为0.5-1cm。经线圈单元尺寸的优化设计后，这5种尺寸的线圈单元可在同一个发射频率下，分别具有不同的相位。所述第一线圈单元1可实现的相位为180°±10°，所述第二线圈单元2可实现的相位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于远程无线充电的高增益高功率射频发射线圈模组，其特征在于：包括一个TX无线发射端外壳（6），所述TX无线发射端外壳（6）中设置有一组线圈阵列，所述线圈阵列由若干种尺寸不同的线圈单元排列组合而成；经线圈单元尺寸的优化设计后，每种尺寸不同的线圈单元在同一个发射频率下，分别具有不同的相位。

【技术特征摘要】
1.一种适用于远程无线充电的高增益高功率射频发射线圈模组，其特征在于：包括一个TX无线发射端外壳（6），所述TX无线发射端外壳（6）中设置有一组线圈阵列，所述线圈阵列由若干种尺寸不同的线圈单元排列组合而成；经线圈单元尺寸的优化设计后，每种尺寸不同的线圈单元在同一个发射频率下，分别具有不同的相位。2.根据权利要求1所述的适用于远程无线充电的高增益高功率射频发射线圈模组，其特征在于：所述线圈阵列中，位于同一列的所述线圈单元的尺寸均相同。3.根据权利要求2所述的适用于远程无线充电的高增益高功率射频发射线圈模组，其特征在于：所述线圈阵列中，排列在最中间一列或最中间两列的线圈单元的尺寸最大，排列在左右两侧的线圈单元的尺寸向外依次逐渐变小，呈左右对称分布。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的适用于远程无线充电的高增益高功率射频发射线圈模组，其特征在于：所述线圈单元采用环形结构。5.根据权利要求4所述的适用于远程无线充电的高增益高功率射频发射线圈模组，其特征在于：所述线圈阵列中，包含5种尺寸不同的线圈单元，分别为线圈直径为3.5-4.5cm的第一线圈单元（1）、线圈直径为2.5-3.5cm的第二线圈单元（2）、线圈直径为1.5-2.5cm的第三线圈单元（3）、线圈直径为1-1.5cm的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘宇，钟列平，徐厚嘉，刘晓辉，
申请(专利权)人：苏州威斯东山电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32