一种基于射频电磁波能量收集的供电系统、方法及装置制造方法及图纸

本申请涉及一种基于射频电磁波能量收集的供电系统、方法及装置，包括信号接收模块，用于接收自由空间的射频电磁波信号；滤波降噪模块，用于对所述射频电磁波信号进行滤波降噪处理，以得到滤波信号；倍压整流模块，用于将所述滤波信号进行整流和倍压处理，以得到高压直流电；耦合稳压模块，用于对高压直流电进行耦合和稳压处理，以得到稳压电能；功率放大模块，用于将所述稳压电能进行功率放大，得到功率放大后的电能；电能储能模块，用于对所述放大后的电能进行存储以及对外部设备进行供电。可安全地把自由空间电磁波安全无损失的输送到外部负载设备进行充电。

A Power Supply System, Method and Device Based on Radio Frequency Electromagnetic Wave Energy Collection

The present application relates to a power supply system, method and device based on radio frequency electromagnetic wave energy collection, including a signal receiving module for receiving radio frequency electromagnetic wave signals in free space, a filter noise reduction module for filtering and denoising the radio frequency electromagnetic wave signals to obtain a filter signal, and a voltage doubling and rectifying module for rectifying and voltage doubling the filtered signals. In order to obtain high-voltage direct current; coupled voltage stabilization module, which is used for coupling and stabilizing high-voltage direct current to obtain stabilizing electric energy; power amplification module, which is used to amplify the stabilizing electric energy and obtain the power after power amplification; and power storage module, which is used to store the amplified electric energy and supply power to external equipment. It can safely transport electromagnetic wave in free space to external load equipment for charging without loss.

【技术实现步骤摘要】
一种基于射频电磁波能量收集的供电系统、方法及装置
本专利技术涉及供电装置领域，尤其涉及一种基于射频电磁波能量收集的供电系统、方法及装置。
技术介绍
现有的射频能量收集系统是通过信号收集，信号传输，倍压电路和能量储存来完成。这种设计能够完成对应功能，并且能够实现能量的利用，节约能源成本。整个设计过程中，模块化设计很明确，对应模块的功能和性能独立，可以同时进行设计，减少研发周期。但是这种设计不能减少大气中电磁波带有的噪声，会造成能量大量损耗，所以，转换效率很低。并且，模块之间的电磁干扰会对设备造成一定损坏，减少设备使用寿命。现有技术也只能针对某一特定设备进行设计，并不能被广泛使用。设备没有集成化，不宜带出进行野外工作。综上所述，现有的基于射频能量供电系统存在接收信号噪声过大，会降低传能量转换；模块之间电磁干扰过大，能量会因互感，涡流等方式以热量散出；设计针对特定设备，没有达到不同设备广泛使用；功率转换增益固定，不可调节，灵活性较差；不方便携带等缺陷。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述技术问题提供一种基于射频电磁波能量收集的供电系统。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于射频电磁波能量收集的供电系统，包括：信号接收模块，用于接收自由空间的射频电磁波信号。滤波降噪模块，用于对所述射频电磁波信号进行滤波降噪处理，以得到滤波信号。倍压整流模块，用于将所述滤波信号进行整流和倍压处理，以得到高压直流电。耦合稳压模块，用于对所述高压直流电进行耦合和稳压处理，以得到稳压电能。功率放大模块，用于将所述稳压电能进行功率放大，得到功率放大后的电能。电能储能模块，用于对所述放大后的电能进行存储以及对外部设备进行供电。本专利技术的有益效果是，通过在信号接收模块对自由空间的射频电磁波信号进行接收后，利用滤波降噪模块对射频电磁波信号进行滤波降噪处理，除去了射频电磁波信号中的噪声，从而提高了电磁波能量的转换效率。在信号过滤后，由倍压整流模块最过滤后的信号转化为高压直流电，由于在整流时因二极管的性质，在非线性区会产生高次谐波，会具有高频率，短时的强大振荡脉冲，会导致损坏设备，因此通过耦合稳压模块对高压直流电进行耦合和稳压处理，可消除了电磁干扰，还可以使通过整流以后得到的直流电压趋于平衡和稳定，不会对设备造成损伤。最后得到的稳压电能经功率放大模块放大后存储至电能存储模块中，在使用时，将存储模块连接外部设备即可对外部设备进行稳定供电，从而实现安全地把自由空间电磁波安全无损失的输送到外部负载设备进行充电。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，该供电系统还包括阻抗匹配模块。所述阻抗匹配模块用于通过阻抗匹配方式将所述射频电磁波信号从所述信号接收模块传输至所述滤波降噪模块。采用上述进一步方案的有益效果是，通过采用阻抗匹配方式将所述射频电磁波信号从所述信号接收模块传输至所述滤波降噪模块，以此来达到所有高频的微波信号均能传递至负载点的目的，而且几乎不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。进一步，所述功率放大模块具体包括功率识别单元和功放调节单元。所述功率识别单元用于识别需要供电的外部设备的电池功率。所述功放调节单元用于将所述稳压电能的功率调节至与所述电池功率一致。采用上述进一步方案的有益效果是，通过设置功率识别单元和功放调节单元，在给不同设备充电时，可以先由功率识别单元获取该设备电池功率，并由功放调节单元将本供电系统的输出功率调节至与该设备电池功率一致。从而可以满足不同设备的供电。进一步，该供电系统还包括保护模块。所述电路保护模块用于在所述储能模块的充电电压不稳定时切断充电。采用上述进一步方案的有益效果是，通过设置电路保护模块对储能模块进行保护，避免如果电压不稳时持续进行充电，会导致能量储存模块损坏，甚至爆炸等情况。本专利技术为了解决上述技术问题还提供一种基于射频电磁波能量收集的供电方法。其技术方案如下：一种基于射频电磁波能量收集的供电方法，包括如下步骤：接收自由空间的射频电磁波信号，并对所述射频电磁波信号进行滤波降噪处理，以得到滤波信号。将所述滤波信号进行整流和倍压处理，以得到高压直流电。对所述高压直流电进行耦合和稳压处理，得到稳压电能。将所述稳压电能进行功率放大，得到功率放大后的电能，并对所述功率放大后的电能进行存储。进一步，在所述接收自由空间的射频电磁波信号之后，通过阻抗匹配方式将所述射频电磁波信号进行传输。进一步，所述对所述射频电磁波信号进行滤波降噪处理具体为：通过卡尔曼滤波器对所述射频电磁波信号进行处理。采用上述进一步方案的有益效果是，通过卡尔曼滤波器对所述射频电磁波信号进行处理，可有效除去信号中的噪声，进而提高能量转换效率。进一步，该方法还包括如下步骤：当需要对外部设备进行供电时，获取所述外部设备的电池功率，并将所述稳压电能的功率调整至与所述电池功率一致后输出到所述外部设备。采用上述进一步方案的有益效果是，通过根据外部设备的电池功率调整稳压电能的功率，可适用于不同的外部设备，具有广泛的适用性。本专利技术为了解决上述技术问题还提供一种基于射频电磁波能量收集的供电装置。其技术方案如下：一种基于射频电磁波能量收集的供电装置，包括依次连接的接收天线、阻抗匹配电路、滤波降噪电路、倍压整流电路、耦合稳压电路、功率放大电路以及能量存储器。所述接收天线用于接收自由空间的射频电磁波信号。所述阻抗匹配电路用于将所述射频电磁波信号进行传输。所述滤波降噪电路用于对所述射频电磁波信号进行滤波降噪处理，以得到滤波信号。所述倍压整流电路用于将所述滤波信号进行整流和倍压处理，以得到高压直流电。所述耦合稳压电路用于对高压直流电进行耦合和稳压处理，以得到稳压电能。所述功率放大电路用于将所述稳压电能的电压进行功率放大，得到功率放大后的电能。所述能量存储器用于对所述放大后的电能进行存储。所述能量存储器还与外部设备连接，以对所述外部设备供电。其有益效果是，通过接收天线、阻抗匹配电路、滤波降噪电路、倍压整流电路、耦合稳压电路、功率放大电路以及能量存储器构成的供电装置，实现了供电装置的集成化，便于携带使用。其中，通过阻抗匹配电路避免能量传输过程中能量的损失。通过滤波降噪电路除去信号中的噪声，提高了能量转换的效率。通过耦合稳压电路对信号进行耦合和稳压处理，避免了电路之间的电磁干扰。从而提高了供电装置的供电的效率和稳定性。进一步，所述能量存储器与所述外部设备之间还连接有保护电路。所述保护电路用于在所述能量存储器的充电电压不稳定时切断充电。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种基于射频电磁波能量收集的供电系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种基于射频电磁波能量收集的供电方法的流程示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种基于射频电磁波能量收集的供电装置的结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。如图1所示，本专利技术实施例提供的一种基于射频电磁波能量收集的供电系统，包括：信号接收模块，用于接收自由空间的射频电磁波信号。滤波降噪模块，用于对所述射频电磁波信号进行滤波降噪处理，以得到滤波信号。倍压整流模块，用于将所述滤波信号进行整流和倍压处理，以得到高压直流电。耦合稳压模块，用于对高压直流电进行耦合和稳压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于射频电磁波能量收集的供电系统，其特征在于，包括：信号接收模块，用于接收自由空间的射频电磁波信号；滤波降噪模块，用于对所述射频电磁波信号进行滤波降噪处理，以得到滤波信号；倍压整流模块，用于将所述滤波信号进行整流和倍压处理，以得到高压直流电；耦合稳压模块，用于对所述高压直流电进行耦合和稳压处理，以得到稳压电能；功率放大模块，用于将所述稳压电能进行功率放大，得到功率放大后的电能；电能储能模块，用于对所述放大后的电能进行存储以及对外部设备进行供电。

【技术特征摘要】
1.一种基于射频电磁波能量收集的供电系统，其特征在于，包括：信号接收模块，用于接收自由空间的射频电磁波信号；滤波降噪模块，用于对所述射频电磁波信号进行滤波降噪处理，以得到滤波信号；倍压整流模块，用于将所述滤波信号进行整流和倍压处理，以得到高压直流电；耦合稳压模块，用于对所述高压直流电进行耦合和稳压处理，以得到稳压电能；功率放大模块，用于将所述稳压电能进行功率放大，得到功率放大后的电能；电能储能模块，用于对所述放大后的电能进行存储以及对外部设备进行供电。2.根据权利要求1所述的基于射频电磁波能量收集的供电系统，其特征在于，还包括阻抗匹配模块；所述阻抗匹配模块，用于通过阻抗匹配方式将所述射频电磁波信号从所述信号接收模块传输至所述滤波降噪模块。3.根据权利要求1或2所述的基于射频电磁波能量收集的供电系统，其特征在于，所述功率放大模块具体包括功率识别单元和功放调节单元；所述功率识别单元用于识别需要供电的外部设备的电池功率；所述功放调节单元用于将所述稳压电能的功率调节至与所述电池功率一致。4.根据权利要求3所述的基于射频电磁波能量收集的供电系统，其特征在于，还包括保护模块；所述电路保护模块用于在所述储能模块的充电电压不稳定时切断充电。5.一种基于射频电磁波能量收集的供电方法，其特征在于，包括如下步骤：接收自由空间的射频电磁波信号，并对所述射频电磁波信号进行滤波降噪处理，以得到滤波信号；将所述滤波信号进行整流和倍压处理，以得到高压直流电；对所述高压直流电进行耦合和稳压处理，得到稳压电能；将所述稳压电能进行功率放大，得到功率放大后的电能，并对所述功率放大后的电能进行存...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯枕岍，
申请(专利权)人：上海鹄恩信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31