一种射频能量传输系统技术方案

本发明专利技术公开了一种射频能量传输系统，属于射频能量收集技术领域。其包括发射端、控制端、射频能量接收端三部分。控制端包括通信模块、舵机模块、继电器模块、处理单元；射频能量接收端包括处理单元、天线、能量采集模块、能量存储模块、通信模块；发射端与控制端相连；能量接收端通信模块与所述控制端通信模块无线连接；控制端的通信模块、舵机控制模块与继电器模块均与处理单元连接；射频能量接收端的天线与能量采集模块相连，能量采集模块与能量存储模块相连，能量采集模块和通信模块与处理单元相连。本发明专利技术系统结构清晰、调节灵敏、能量传输效率高，是对现有技术的一种重要改进。

【技术实现步骤摘要】
一种射频能量传输系统
本专利技术涉及射频能量收集
，特别是指一种射频能量传输系统。
技术介绍
随着5G时代的来临，物联网的快速发展，智慧家居、智能用品的普及，越来越多的生活或办公用品变得智能化。但它们都需要借助某种形式的电源才能维持正常工作。幸运的是，我们周围存在很多种能量存在形式，既可以把风能、光能、物体运动动能转换成电能，甚至从高频无线电信号的传输中也可以收集部分能量。相比之下没有那么普遍但是正在迅速普及的则是从RF/微波信号中收集能量的方案，它可以从无线电/电视广播站和无线设备上获取能量。在物联网(IoT)传感器和射频识别(RFID)标签等低功耗应用中，这种能量收集方案可以替换电池。重复使用能量可以降低运营成本，并提高现有电子系统和设备的能源使用效率。现阶段大多数智能用品的供电问题，都是需要依靠电线传输能量，这就使得有形的电源线，变成了科技进步过程中一道无形的阻碍，让智能设备在为人们提供便利的同时，却增加了对电源线的安装和管理方面的麻烦。如何摆脱电源线的束缚，减少因电源线的安装和管理方面的不便，显得尤为关键。基于射频能量采集的系统，可以收集射频能量，将无线电波转换为直流电，完美的摆脱了不必要的电源线的存在，使得智能产品不再受线的制约，赋予其无限可能。但是，传统的射频接收装置，大多只能对散乱的射频信号进行被动收集，接收效率较低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了一种射频能量传输系统，该系统能够主动向需要充电的接收端传输射频能量，并可提高接收端的接收效率。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种射频能量传输系统，包括发射端、控制端以及至少一个射频能量接收端；所述发射端包括射频发射器以及用于调整射频发射器发射角度的舵机；所述控制端包括第一通信模块、舵机控制模块、继电器以及第一处理单元，其中，第一通信模块、舵机控制模块以及继电器均与第一处理单元连接，所述继电器用于控制射频发射器的电源通断，所述舵机控制模块用于控制舵机的运动；所述射频能量接收端包括第二处理单元、天线、能量采集模块、能量存储模块以及第二通信模块，其中，能量存储模块用于为射频能量接收端以及外部负载供电，天线用于接收射频能量，能量采集模块和第二通信模块均与第二处理单元连接，能量采集模块还分别与天线以及能量存储模块连接；射频能量接收端与控制端通过各自的通信模块进行无线通信；所述第一处理单元用于执行如下程序：（101）通过第一通信模块接收来自射频能量接收端的充电信号，检测射频能量发射范围内是否有需要充电的射频能量接收端；（102）当检测到有需要充电的射频能量接收端时，以该射频能量接收端作为目标射频能量接收端，控制继电器打开，同时实时接收目标射频能量接收端发出的反馈信号，根据反馈信号实时动态调整发送给舵机控制模块的舵机角度控制值，实现对能量传输角度的反馈调节；（103）当接收到目标射频能量接收端发来的充电结束信号时，关闭继电器，停止向舵机控制模块输出舵机角度控制值；所述第二处理单元用于执行如下程序：（201）检测能量存储模块的剩余电量，当电量不足时，通过第二通信模块发出充电信号；（202）实时监控能量采集模块输出的接收效率数据，并通过第二通信模块将接收效率数据作为反馈信号发送出去；（203）当能量存储模块充满电时，通过第二通信模块发送充电结束信号。进一步的，所述步骤（102）中，根据反馈信号实时动态调整发送给舵机控制模块的舵机角度控制值，实现对能量传输角度的反馈调节的具体方式为：（102-1）输出舵机角度控制值，使舵机旋转一周，记录旋转一周过程中目标射频能量接收端所反馈的接收效率数据的最大值；（102-2）以步骤（102-1）所获得的最大值为反馈调节目标，进行PID控制。进一步的，所述射频能量接收端发出的充电信号、反馈信号和充电结束信号中均包含本机的ID号，所述控制端通过ID号区分来自不同射频能量接收端的信号。进一步的，所述步骤（102）中，若同时检测到多个需要充电的射频能量接收端，则从中随机选取一个作为目标射频能量接收端。进一步的，所述充电信号中包含本机的当前剩余电量，所述步骤（102）中，若同时检测到多个需要充电的射频能量接收端，则根据充电信号中的剩余电量信息，选择剩余电量最少的射频能量接收端作为目标射频能量接收端。进一步的，所述控制端在没有接收到充电信号时进入休眠状态。从上面的叙述可以看出，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术通过反馈调节方式对射频能量采集装置的能量采集效率起到了积极的促进作用，为维持系统的能量采集效率开辟了一条新途径，进一步推动了射频能量采集现实生活中的应用。2、本专利技术中的射频能量接收端不依赖于电源适配器供电，摆脱了电线的束缚，使接收端的灵活性、便携性大大提高。进一步的，控制端可采用低功耗处理器，在不需要工作时可进入休眠状态，并可以关闭射频能量发射端的供电电源，从而减少了能量浪费。3、本专利技术采用了PID调节算法，使得射频能量发射端可以主动的根据射频能量接收端的能量接收效率调节发射状态，形成了一个闭环的反馈系统，具有稳定、可靠、高性能的特点。4、进一步的，本专利技术可采用先进的射频能量转化芯片，封装性强，能量转化效率高，体积小，便于应用到实际生活的方方面面。总之，本专利技术可以很好地解决低功耗产品的能量需求，在系统能量采集和发射器能量发射范围覆盖的区域内可以实现随时随地的充电动作，稳定的能量供给保证了用电设备的续航能力，免去了连线充电的烦恼。其主动的充电反馈功能，可以帮助射频发射器有意识的通断电以及调整发射方向，在避免不必要的能量损失的同时，极大地提高了发射器工作状态时能量的传输效率。附图说明为了更加清楚地描述本专利，下面提供一幅或多幅附图，这些附图旨在对本专利的
技术介绍
、技术原理和/或某些具体实施方案做出辅助说明。图1为本专利技术实施例中射频能量传输系统的工作流程图。图2为本专利技术实施例中射频能量传输系统的结构示意图。具体实施方式为了便于本领域技术人员对本专利技术方案的理解，同时，为了使本专利的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，并使权利要求书的保护范围得到充分支持，下面以具体案例的形式对本专利的技术方案做出进一步的、更详细的说明。一种射频能量传输系统，包括发射端、控制端以及至少一个射频能量接收端；所述发射端包括射频发射器以及用于调整射频发射器发射角度的舵机；所述控制端包括第一通信模块、舵机控制模块、继电器以及第一处理单元，其中，第一通信模块、舵机控制模块以及继电器均与第一处理单元连接，所述继电器用于控制射频发射器的电源通断，所述舵机控制模块用于控制舵机的运动；所述射频能量接收端包括第二处理单元、天线、能量采集模块、能量存储模块以及第二通信模块，其中，能量存储模块用于为射频能量接收端以及外部负载供电，天线用于接收射频能量，能量采集模块和第二通信模块均与第二处理单元连接，能量采集模块还分别与天线以及能量存储模块连接；射频能量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种射频能量传输系统，其特征在于，包括发射端、控制端以及至少一个射频能量接收端；所述发射端包括射频发射器以及用于调整射频发射器发射角度的舵机；所述控制端包括第一通信模块、舵机控制模块、继电器以及第一处理单元，其中，第一通信模块、舵机控制模块以及继电器均与第一处理单元连接，所述继电器用于控制射频发射器的电源通断，所述舵机控制模块用于控制舵机的运动；所述射频能量接收端包括第二处理单元、天线、能量采集模块、能量存储模块以及第二通信模块，其中，能量存储模块用于为射频能量接收端以及外部负载供电，天线用于接收射频能量，能量采集模块和第二通信模块均与第二处理单元连接，能量采集模块还分别与天线以及能量存储模块连接；射频能量接收端与控制端通过各自的通信模块进行无线通信；/n所述第一处理单元用于执行如下程序：/n（101）通过第一通信模块接收来自射频能量接收端的充电信号，检测射频能量发射范围内是否有需要充电的射频能量接收端；/n（102）当检测到有需要充电的射频能量接收端时，以该射频能量接收端作为目标射频能量接收端，控制继电器打开，同时实时接收目标射频能量接收端发出的反馈信号，根据反馈信号实时动态调整发送给舵机控制模块的舵机角度控制值，实现对能量传输角度的反馈调节；/n（103）当接收到目标射频能量接收端发来的充电结束信号时，关闭继电器，停止向舵机控制模块输出舵机角度控制值；/n所述第二处理单元用于执行如下程序：/n（201）检测能量存储模块的剩余电量，当电量不足时，通过第二通信模块发出充电信号；/n（202）实时监控能量采集模块输出的接收效率数据，并通过第二通信模块将接收效率数据作为反馈信号发送出去；/n（203）当能量存储模块充满电时，通过第二通信模块发送充电结束信号。/n...

【技术特征摘要】
1.一种射频能量传输系统，其特征在于，包括发射端、控制端以及至少一个射频能量接收端；所述发射端包括射频发射器以及用于调整射频发射器发射角度的舵机；所述控制端包括第一通信模块、舵机控制模块、继电器以及第一处理单元，其中，第一通信模块、舵机控制模块以及继电器均与第一处理单元连接，所述继电器用于控制射频发射器的电源通断，所述舵机控制模块用于控制舵机的运动；所述射频能量接收端包括第二处理单元、天线、能量采集模块、能量存储模块以及第二通信模块，其中，能量存储模块用于为射频能量接收端以及外部负载供电，天线用于接收射频能量，能量采集模块和第二通信模块均与第二处理单元连接，能量采集模块还分别与天线以及能量存储模块连接；射频能量接收端与控制端通过各自的通信模块进行无线通信；
所述第一处理单元用于执行如下程序：
（101）通过第一通信模块接收来自射频能量接收端的充电信号，检测射频能量发射范围内是否有需要充电的射频能量接收端；
（102）当检测到有需要充电的射频能量接收端时，以该射频能量接收端作为目标射频能量接收端，控制继电器打开，同时实时接收目标射频能量接收端发出的反馈信号，根据反馈信号实时动态调整发送给舵机控制模块的舵机角度控制值，实现对能量传输角度的反馈调节；
（103）当接收到目标射频能量接收端发来的充电结束信号时，关闭继电器，停止向舵机控制模块输出舵机角度控制值；
所述第二处理单元用于执行如下程序：
（201）检测能量存储模块的剩余电量，当电量不足时，通过第二通信模块发出充电信号；
（202）实时监控能量采集模块输...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛亮，刘大田，左琳，
申请(专利权)人：河北工程大学，
类型：发明
国别省市：河北;13