一种聚焦式无线充电的辐射控制方法及系统技术方案

本申请提供了一种聚焦式无线充电的辐射控制方法，根据接收端的位置信息获得电磁波在接收端所在位置聚焦所对应的辐射单元幅相分布；通过对全息超表面辐射单元馈电获得第一参考波；将第一参考波在全息超表面辐射单元上的幅相分布与对应接收端位置在超表面上的幅相分布相干，计算得到辐射全息图并将其利用全息超表面辐射单元进行精确或近似表达；将微波能量信号馈给全息超表面辐射单元，以形成第二参考波，第二参考波经过全息超表面辐射单元后在接收端的相应位置形成能量焦点。本发明专利技术利用超表面的超强电磁调控能力设计全息超表面天线，大幅度降低了信号辐射部分的结构复杂度，辐射控制更加精确，聚焦效果更好，传输效率更高。

A Radiation Control Method and System for Focused Wireless Charging

This application provides a radiation control method for focused wireless charging, which obtains the amplitude and phase distribution of the radiation unit corresponding to the location of the receiving end according to the position information of the receiving end; obtains the first reference wave by feeding the holographic super surface radiation unit; and supermeters the amplitude and phase distribution of the first reference wave on the holographic super surface radiation unit and the corresponding position of the receiving end. The amplitude and phase distributions on the surface are coherent, and the radiation hologram is calculated and expressed accurately or approximately by using the holographic super-surface radiation unit. The microwave energy signal is fed to the holographic super-surface radiation unit to form the second reference wave. The second reference wave passes through the holographic super-surface radiation unit and forms the energy focus at the corresponding position at the receiving end. The holographic super-surface antenna is designed by using the super-strong electromagnetic control capability of the super-surface, which greatly reduces the structural complexity of the radiation part of the signal, makes the radiation control more precise, has better focusing effect and higher transmission efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种聚焦式无线充电的辐射控制方法及系统
本专利技术涉及无线充电
，更具体的，涉及一种聚焦式无线充电的辐射控制方法及系统。
技术介绍
普通电源供电必须通过电源线、信号线等导线连接才能完成，这种供电方式无法摆脱导线的束缚，会存在导线接触、摩擦等产生放点的危险，而且使用起来也极不方便。因此，无线充电应用而生。当前的无线充56电方法原理上可以分为3类：一是电磁感应方式；二是磁共振的方式；三是微波输能的方式。依赖于目前的技术水平，前两种方式只能近距离充电，第三种方式是目前唯一一种能够远距离无线充电的方式。在微波无线充电系统中，信号辐射部分一般需要大规模阵列天线，为保证信号控制能力和传输效率，每个天线单元需配有相应的相移或幅控单元，形成了相移单元阵列，才能控制发射方向，且相移单元与天线单元需整合在一起。因此，现有技术中的信号辐射部分的结构较为复杂，成本较高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种聚焦式无线充电的辐射控制方法及系统，辐射单元利用全息超表面技术设计的全息超表面天线，不再需要像传统阵列天线一样的多个天线单元阵列排布，大幅度降低了信号辐射部分的结构复杂度。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供的具体技术方案如下：一种聚焦式无线充电的辐射控制方法，包括：获取接收端的位置信息；根据所述接收端的位置信息，获得电磁波在所述接收端所在位置聚焦所对应的全息超表面辐射单元的幅相分布；通过对全息超表面辐射单元馈电获得第一参考波；将所述第一参考波在全息超表面辐射单元上的幅相分布与电磁波在所述接收端所在位置聚焦所对应的全息超表面辐射单元的幅相分布进行相干，计算得到辐射全息图，并将所述辐射全息图通过全息超表面辐射单元进行精确或近似表达；将微波能量信号馈给全息超表面辐射单元，以形成第二参考波，所述第二参考波经过全息超表面辐射单元后，在所述接收端的相应位置形成能量焦点。可选的，所述获取接收端的位置信息，包括：根据接收端发送的导频信息确定所述接收端的位置信息。可选的，所述全息超表面辐射单元由正面金属层、中间介质层和背面金属层构成，所述正面金属层上分布多个辐射槽。可选的，当所述接收端为多个时，所述根据所述接收端的位置信息，获得电磁波在所述接收端所在位置聚焦所对应的全息超表面辐射单元的幅相分布，包括：根据每个所述接收端的位置信息，获取每个所述接收端的物波，即获得每个所述接收端所在位置对应的全息超表面辐射单元应具备的幅相分布；对每个所述接收端的物波进行叠加，得到电磁波在每个所述接收端所在位置聚焦所对应的总的全息超表面辐射单元的幅相分布。可选的，当所述接收端为多个时，所述将所述第一参考波在全息超表面辐射单元上的幅相分布与电磁波在所述接收端所在位置聚焦所对应的全息超表面辐射单元的幅相分布进行相干，计算得到辐射全息图，包括：将所述第一参考波在全息超表面辐射单元上的幅相分布分别与电磁波在每个所述接收端所在位置聚焦所对应的全息超表面辐射单元的幅相分布进行相干，计算得到每个所述接收端所在区域的辐射全息图。可选的，所述方法还包括：当所述接收端的位置信息发生变化时，获取电磁波在所述接收端所在新位置聚焦所对应的全息超表面辐射单元的幅相分布；将所述第一参考波在全息超表面辐射单元上的幅相分布与电磁波在所述接收端所在新位置聚焦所对应的全息超表面辐射单元的幅相分布，计算得到新的辐射全息图；根据所述新的辐射全息图生成幅相控制信号，以控制全息超表面辐射单元辐射的幅相，使其与新的辐射全息图匹配。一种聚焦式无线充电的辐射控制系统，包括：定位单元，用于获取接收端的位置信息；获取单元，用于根据所述接收端的位置信息，获得电磁波在所述接收端所在位置聚焦所对应的全息超表面辐射单元的幅相分布；第一馈电单元，用于通过对全息超表面辐射单元馈电获得第一参考波；计算单元，用于将所述第一参考波在全息超表面辐射单元上的幅相分布与电磁波在所述接收端所在位置聚焦所对应的全息超表面辐射单元的幅相分布进行相干，计算得到辐射全息图，并将所述辐射全息图通过全息超表面辐射单元进行精确或近似表达；第二馈电单元，用于通过同轴馈电的方式将微波能量信号馈给全息超表面辐射单元，以形成第二参考波，所述第二参考波经过全息超表面辐射单元后，在所述接收端的相应位置形成能量焦点。可选的，所述定位单元具体用于：根据接收端发送的导频信息确定所述接收端的位置信息。可选的，所述全息超表面辐射单元由正面金属层、中间介质层和背面金属层构成，所述正面金属层上分布多个辐射槽。可选的，当所述接收端为多个时，所述获取单元具体用于：根据每个所述接收端的位置信息，获取每个所述接收端的物波，即获得每个所述接收端所在位置对应的全息超表面辐射单元应具备的幅相分布；对每个所述接收端的物波进行叠加，得到电磁波在每个所述接收端所在位置聚焦所对应的总的全息超表面辐射单元的幅相分布。可选的，当所述接收端为多个时，所述计算单元具体用于：将所述第一参考波在全息超表面辐射单元上的幅相分布分别与电磁波在每个所述接收端所在位置聚焦所对应的全息超表面辐射单元的幅相分布进行相干，计算得到每个所述接收端所在区域的辐射全息图。可选的，当所述接收端的位置信息发生变化时，所述获取单元，还用于获取电磁波在所述接收端所在新位置聚焦所对应的全息超表面辐射单元的幅相分布；所述计算单元，还用于将所述第一参考波在全息超表面辐射单元上的幅相分布与电磁波在所述接收端所在新位置聚焦所对应的全息超表面辐射单元的幅相分布，计算得到新的辐射全息图；所述系统还包括：控制单元，用于根据所述新的辐射全息图生成幅相控制信号，以控制全息超表面辐射单元辐射的幅相，使其与新的辐射全息图匹配。相对于现有技术，本专利技术的有益效果如下：本专利技术公开的一种聚焦式无线充电的辐射控制方法，利用全息超表面技术设计的全息超表面天线，不再需要像传统阵列天线一样的多个天线单元阵列排布，大幅度降低了信号辐射部分的结构复杂度，降低了信号辐射部分的生产成本。且全息超表面技术中馈电只需单一馈源不需要进行功率分配，提升了系统的充电效率，降低功率损耗。利用全息图原理调控辐射单元，使辐射控制更加精确。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例公开的一种聚焦式无线充电的辐射控制方法流程图；图2为本专利技术实施例公开的一种全息超表面辐射单元的结构示意图；图3为本专利技术实施例公开的另一种全息超表面辐射单元的结构示意图；图4为本专利技术实施例公开的一种辐射全息图的计算方法流程图；图5为本专利技术实施例公开的一种物波叠加示意图；图6为本专利技术实施例公开的另一种辐射全息图的计算方法流程图；图7为本专利技术实施例公开的另一种聚焦式无线充电的辐射控制方法流程图；图8为本专利技术实施例公开的一种聚焦式无线充电的辐射控制系统结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚焦式无线充电的辐射控制方法，其特征在于，包括：获取接收端的位置信息；根据所述接收端的位置信息，获得电磁波在所述接收端所在位置聚焦所对应的全息超表面辐射单元的幅相分布；通过对全息超表面辐射单元馈电获得第一参考波；将所述第一参考波在全息超表面辐射单元上的幅相分布与电磁波在所述接收端所在位置聚焦所对应的全息超表面辐射单元的幅相分布进行相干，计算得到辐射全息图，并将所述辐射全息图通过全息超表面辐射单元进行精确或近似表达；将微波能量信号馈给全息超表面辐射单元，以形成第二参考波，所述第二参考波经过全息超表面辐射单元后，在所述接收端的相应位置形成能量焦点。

【技术特征摘要】
1.一种聚焦式无线充电的辐射控制方法，其特征在于，包括：获取接收端的位置信息；根据所述接收端的位置信息，获得电磁波在所述接收端所在位置聚焦所对应的全息超表面辐射单元的幅相分布；通过对全息超表面辐射单元馈电获得第一参考波；将所述第一参考波在全息超表面辐射单元上的幅相分布与电磁波在所述接收端所在位置聚焦所对应的全息超表面辐射单元的幅相分布进行相干，计算得到辐射全息图，并将所述辐射全息图通过全息超表面辐射单元进行精确或近似表达；将微波能量信号馈给全息超表面辐射单元，以形成第二参考波，所述第二参考波经过全息超表面辐射单元后，在所述接收端的相应位置形成能量焦点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取接收端的位置信息，包括：根据接收端发送的导频信息确定所述接收端的位置信息。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述全息超表面辐射单元由正面金属层、中间介质层和背面金属层构成，所述正面金属层上分布多个辐射槽。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述接收端为多个时，所述根据所述接收端的位置信息，获得电磁波在所述接收端所在位置聚焦所对应的全息超表面辐射单元的幅相分布，包括：根据每个所述接收端的位置信息，获取每个所述接收端的物波，即获得每个所述接收端所在位置对应的全息超表面辐射单元应具备的幅相分布；对每个所述接收端的物波进行叠加，得到电磁波在每个所述接收端所在位置聚焦所对应的总的全息超表面辐射单元的幅相分布。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述接收端为多个时，所述将所述第一参考波在全息超表面辐射单元上的幅相分布与电磁波在所述接收端所在位置聚焦所对应的全息超表面辐射单元的幅相分布进行相干，计算得到辐射全息图，包括：将所述第一参考波在全息超表面辐射单元上的幅相分布分别与电磁波在每个所述接收端所在位置聚焦所对应的全息超表面辐射单元的幅相分布进行相干，计算得到每个所述接收端所在区域的辐射全息图。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当所述接收端的位置信息发生变化时，获取电磁波在所述接收端所在新位置聚焦所对应的全息超表面辐射单元的幅相分布；将所述第一参考波在全息超表面辐射单元上的幅相分布与电磁波在所述接收端所在新位置聚焦所对应的全息超表面辐射单元的幅相分布，计算得到新的辐射全息图；根据所述新的辐射全息图生成幅相控制信号，以控制全息超表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗文宇，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，郑州携能通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41