一种双频全向无线输电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种双频全向无线输电系统，包括发射端和接收端。所述发射端包括第一发射线圈，第二发射线圈和第一匹配线圈；所述接收端包括接收线圈和第二匹配线圈；所述第一发射线圈通过串联第一集总电容调节其工作于第一频率；所述第二发射线圈通过串联第二集总电容调节其工作于第二频率；所述接收线圈通过串联第三或第四集总电容调节其工作于第一或第二频率，与发射端的双频率线圈相对应以达到最优的传输效率；所述第一匹配线圈和第二匹配线圈分别用于将发射端和接收端阻抗匹配至预定值。本发明专利技术采用双频率全向无线输电系统分别为不同工作频率的设备供电，同时解决在充电过程中系统的横向偏移和角度偏移问题。

A dual frequency omnidirectional wireless transmission system

【技术实现步骤摘要】
一种双频全向无线输电系统
本专利技术属于无线电
，更具体地，涉及一种双频全向无线输电系统。
技术介绍
随着人民生活水平的提高和科技的发展，信息化社会在改变人们生活方式与工作习惯的同时，同时也对传统的住宅提出了挑战，更为舒适、方便、安全的家居环境越来越引起人们的关注。物联网技术的兴起为智能家居的发展带来了崭新的发展空间，使其成为一个新的研究热点。智能家居已成为一种必然趋势而深入千家万户，其可以通过无线传感器网络技术将家庭中的各个设备相互联系起来，不仅能够提供信息交互功能，而且人们能够在家庭外部就可以查看家居信息和设备的工作情况，从而能够快捷的管理家务、监测家居环境、遥控家用电气设备等优势。目前，物联网的出现使得智能家居系统的功能更加丰富，多样化和个性化。智能家居中的多种设备供电大多采用有线供电形式，而有线充电传输过程中容易导致线路老化，产生传输损耗，并且容易摩擦产生火花，造成了安全隐患，缩短设备的使用年限。因此，迫切需要寻求一种更为灵活、方便的电能传输方式。无线输电技术作为一种无需通过物理连接而实现电能传输的方式，具有灵活便捷、安全可靠，非接触供电，易于控制以及受外界影响较小等优点，因此被美国《技术评论》杂志评为未来将给人类生产和生活方式带来巨大变革的十大科研方向之一。基于以上分析，采用无线输电技术给多个设备同时供电成为一个较好的选择，然而设备的位置并不是固定不变的，会存在一定程度上的横向偏移和角度偏移，导致传输效率较低。目前对于无线输电系统的研究大都关注于单频率的全向输电，该方式能够解决输电过程中的偏移问题。但是各种设备的工作频率不同，需要多个频率的发射端以保证设备的正常工作，既占用空间资源又影响美观。因此设计一种不受位置局限，同时给不同工作频率的设备高效率充电的无线输电系统至关重要。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于解决现有无线电传输设备受位置局限，且不能同时给不同工作频率的设备充电的技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供一种双频全向无线输电系统，包括：发射端和接收端；所述发射端包括第一发射线圈、第二发射线圈以及第一匹配线圈；所述第一发射线圈和第二发射线圈通过第一金属丝连接，均为平面线圈，二者参数相同且同轴纵向平行放置，所述第一匹配线圈包括用第二金属丝连接的两个参数相同且同轴纵向平行放置的平面线圈，所述第一匹配线圈位于第一发射线圈和第二发射线圈中间，所述第一匹配线圈包括的平面线圈的直径小于第一发射线圈的直径；所述第一发射线圈所在平面为第一平面；所述接收端包括同轴横向同平面放置的接收线圈和第二匹配线圈，所述第二匹配线圈的直径小于接收线圈的直径；所述接收线圈所在平面为第二平面，所述第一平面和第二平面的夹角小于预设角度，在所述夹角大小确定不变的前提下，所述接收端可以在绕着发射端360度的角度范围内工作；所述第一金属丝上靠近第一发射线圈的一侧焊接有第一集总电容，靠近第二发射线圈的一侧焊接有第二集总电容；所述第一发射线圈和第一集总电容串联使得第一发射线圈的工作频率为第一频率，所述第二发射线圈和第二集总电容串联使得第二发射线圈的工作频率为第二频率。可选地，所述接收端还包括：第三集总电容或第四集总电容；所述接收线圈串联第三集总电容，所述接收端工作在第一频率；或所述接收线圈串联第四集总电容，所述接收端工作在第二频率。可选地，所述发射端包括的平面线圈可以绕制成方形、圆形、六边形或多边形。可选地，所述第一匹配线圈连接电源，为第一频率的接收端和第二频率的接收端供电。可选地，所述接收端印刷在PCB板上。可选地，所述第一匹配线圈用于将发射端阻抗匹配使得S11参数低于-10dB。可选地，所述预设角度为小于或等于30度。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：(1)本专利技术提供的双频全向无线输电系统，通过合理的设计阻抗匹配电路，可以同时实现两个频段的效率高效传输。该系统的体积较小，制作简单，且成本较低。(2)本专利技术提供的双频全向无线输电系统，在满足两个频段同时工作的同时，能够给多个设备同时供电，并且不受摆放位置的局限，满足了实际应用的需求。附图说明图1为本专利技术实施例提供的双频全向无线输电系统示意图；图2为本专利技术实施例提供的圆形双频全向的发射端的正面示意图；图3为本专利技术实施例提供的第一集总电容、第二集总电容的局部放大示意图；图4为本专利技术实施例提供的双频全向的发射端的电路图；图5为本专利技术实施例提供的接收端绕发射端旋转的示意图；图6(a)为本专利技术实施例提供的方形线圈接收端旋转360度的时双频系统的传输效率图；图6(b)为本专利技术实施例提供的圆形线圈接收端旋转360度的时双频系统的传输效率图；图7为本专利技术实施例提供的接收端存在倾斜角时的示意图；图8为本专利技术实施例提供的接收端存在倾斜角时的传输效率图；在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1为发射端，10为第一发射线圈10，11为第二发射线圈，12为第一匹配线圈12，30为第一集总电容，31为第二集总电容，2为接收端，20为接收线圈，21为第二匹配线圈，40为第三集总电容，41为第四集总电容。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术公开了一种双频全向无线输电系统，包括发射端和接收端。发射端包括第一发射线圈，第二发射线圈和第一匹配线圈；接收端包括接收线圈和第二匹配线圈；第一发射线圈通过串联第一集总电容调节其工作于第一频率；第二发射线圈通过串联第二集总电容调节其工作于第二频率；接收线圈通过串联第三集总电容或第四集总电容调节其工作于第一或第二频率，与发射端的双频率线圈相对应以达到最优的传输效率；所述第一匹配线圈和第二匹配线圈分别用于将发射端和接收端阻抗匹配至预定值；本专利技术采用双频率全向无线输电系统分别为不同距离和不同功率的无线传感器供电，同时解决在充电过程中系统的横向偏移和角度偏移问题。针对上述技术问题，本专利技术所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供了一种双频全向无线输电系统，它能够保证多个不同工作频率的设备同时工作，同时，可以360度为设备供电，从而达到降低成本的目的，并且降低了空间利用率。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种双频全向无线输电系统，包括发射端、接收端；所述发射端包括第一发射线圈，第二发射线圈和第一匹配线圈；所述接收端包括接收线圈和第二匹配线圈。进一步地，第一发射线圈和第二发射线圈同轴设置。进一步地，发射端可以绕制成为方形、圆形、六边形和多边形等形状。进一步地，发射端可以在360度任意方向为接收端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双频全向无线输电系统，其特征在于，包括：发射端和接收端；/n所述发射端包括第一发射线圈、第二发射线圈以及第一匹配线圈；所述第一发射线圈和第二发射线圈通过第一金属丝连接，均为平面线圈，二者参数相同且同轴纵向平行放置，所述第一匹配线圈包括用第二金属丝连接的两个参数相同且同轴纵向平行放置的平面线圈，所述第一匹配线圈位于第一发射线圈和第二发射线圈中间，所述第一匹配线圈包括的平面线圈的直径小于第一发射线圈的直径；所述第一发射线圈所在平面为第一平面；/n所述接收端包括同轴横向同平面放置的接收线圈和第二匹配线圈，所述第二匹配线圈的直径小于接收线圈的直径；所述接收线圈所在平面为第二平面，所述第一平面和第二平面的夹角小于预设角度，在所述夹角大小确定不变的前提下，所述接收端可以在绕着发射端360度的角度范围内工作；/n所述第一金属丝上靠近第一发射线圈的一侧焊接有第一集总电容，靠近第二发射线圈的一侧焊接有第二集总电容；所述第一发射线圈和第一集总电容串联使得第一发射线圈的工作频率为第一频率，所述第二发射线圈和第二集总电容串联使得第二发射线圈的工作频率为第二频率。/n

【技术特征摘要】
1.一种双频全向无线输电系统，其特征在于，包括：发射端和接收端；
所述发射端包括第一发射线圈、第二发射线圈以及第一匹配线圈；所述第一发射线圈和第二发射线圈通过第一金属丝连接，均为平面线圈，二者参数相同且同轴纵向平行放置，所述第一匹配线圈包括用第二金属丝连接的两个参数相同且同轴纵向平行放置的平面线圈，所述第一匹配线圈位于第一发射线圈和第二发射线圈中间，所述第一匹配线圈包括的平面线圈的直径小于第一发射线圈的直径；所述第一发射线圈所在平面为第一平面；
所述接收端包括同轴横向同平面放置的接收线圈和第二匹配线圈，所述第二匹配线圈的直径小于接收线圈的直径；所述接收线圈所在平面为第二平面，所述第一平面和第二平面的夹角小于预设角度，在所述夹角大小确定不变的前提下，所述接收端可以在绕着发射端360度的角度范围内工作；
所述第一金属丝上靠近第一发射线圈的一侧焊接有第一集总电容，靠近第二发射线圈的一侧焊接有第二集总电容；所述第一发射线圈和第一集总电容串联使得第一发射线圈的工作频率为第一频率，所述第二发射线圈和第二集总电容串联使得第二发射线圈的工作频...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明海，路聪慧，黄修涛，荣灿灿，曾颖琴，刘晓波，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42