一种基于平面时间反演镜的变焦无线输能系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于平面时间反演镜的变焦无线输能系统及方法,属于辐射式无线输能技术领域。本发明专利技术系统包括幅度检测模块、信息处理模块、发射控制模块，RF信号源、可调放大器阵列、移相器阵列、开关阵列、输能终止模块、平面TRM阵列、以及接收端。在对接收端输能之前，通过判别平面TRM阵列中无线电能传输的高效区与低效区，决定TRM阵列单元开关的通断，从而在接收端纵向或横向移动过程中，对接收端进行输能的TRM阵列范围可变，能够实现对接收端的变焦无线输能。与传统的基于时间反演的无线输能相比，本发明专利技术能够减小天线阵列的能量损耗，使天线波束宽度变窄，波束更加集中，进一步稳定和提高输能效率。

A zoom wireless energy transmission system and method based on planar time reversal mirror

【技术实现步骤摘要】
一种基于平面时间反演镜的变焦无线输能系统及方法
本方法属于辐射式无线输能技术，具体涉及一种平面时间反演镜的变焦无线输能系统与方法。
技术介绍
无线输能(WirelessPowerTransfer，WPT)将能量从源端无线或非接触地传输至负载端，可显著提升输电的便捷性和安全性，并能够应用于难以架设输电线的特殊场合，如植入式医疗设备充电、近地无人机续航以及灾害区域的应急救援等，是近几年来备受科研界和产业界关注的一个研究热点。相比有线电能传输，无线电能传输摒弃了电源与负载间的供电线缆，能够实现完全无线缆的电能传输，可显著提升电力供应的便捷性和灵活性，应用前景广阔，市场潜力巨大。时间反演无线电能传输(TimeReversalWirelessPowerTransfer，TR-WPT)是近年来发展出的一个无线电能传输研究新方向。与传统WPT不同，电磁能量不再以“定向波束”，而是以空间“点聚焦波”的形式输送至受能用户，具有电磁安全性好、空口效率高、定位精度高等优势，有望为各类物联网应用场景下的无线电能传输难题提供解决方案。然而，在现有的TR-WPT系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于平面时间反演镜的变焦无线输能系统，该系统包括幅度检测模块、信息处理模块、发射控制模块、RF信号源、可调放大器阵列、移相器阵列、开关阵列、输能终止模块、平面TRM阵列、以及接收端；/n所述接收端，通过自身天线全向发射输能请求信号和终止信号，接收TR回传信号；/n所述平面TRM阵列包括N个发射天线单元，平面TRM阵列用于接收输能请求信号并得到响应信号，以及发射TR回传信号；/n所述幅度检测模块，用于接收平面TRM阵列传输的的响应信号并对响应信号进行ADC处理，得到数字电压，并将数字电压传输至信息处理模块；/n所述信息处理模块，用于将接收到的数字电压进行幅-相转化，得到接收端与每个发射天...

【技术特征摘要】
1.一种基于平面时间反演镜的变焦无线输能系统，该系统包括幅度检测模块、信息处理模块、发射控制模块、RF信号源、可调放大器阵列、移相器阵列、开关阵列、输能终止模块、平面TRM阵列、以及接收端；
所述接收端，通过自身天线全向发射输能请求信号和终止信号，接收TR回传信号；
所述平面TRM阵列包括N个发射天线单元，平面TRM阵列用于接收输能请求信号并得到响应信号，以及发射TR回传信号；
所述幅度检测模块，用于接收平面TRM阵列传输的的响应信号并对响应信号进行ADC处理，得到数字电压，并将数字电压传输至信息处理模块；
所述信息处理模块，用于将接收到的数字电压进行幅-相转化，得到接收端与每个发射天线单元的偏转角，并将接收端与每个发射天线单元的偏转角信息传输至发射控制模块；
所述输能终止模块，用于接收终止信号，并将终止信号转换为数字信号传输至发射控制模块；
所述RF信号源，用于产生输能信号，然后将输能信号传输至可调放大器阵列；
所述可调放大器阵列包括N个可调放大器，可调放大器阵列接收到输能信号并将其分为N路后进行放大，得到放大的输能信号，然后将放大的输能信号传输至移相器阵列；
所述移相器阵列包括N个移相器，移相器阵列接收到N路放大的输能信号，对其进行时间反演处理，将相位调节到输能请求信号的相反相位，得到TR回传信号；
所述开关阵列，包括单片机数字电路和每个发射天线单元的控制开关；
所述发射控制模块，用于接收信息处理模块发送的接收端与每个发射天线单元的偏转角信息，接收输能终止模块发送的数字终止信号，以及控制RF信号源、放大器阵列、移相器阵列、开关阵列；
当发射控制模块接收到接收端与每个发射天线单元的偏转角信息，则根据偏转角信息将发射天线单元划分为高效区和低效区，同时打开RF信号源、可调放大器阵列、移相器阵列和高效区的发射天线单元对应的开关；当发射控制模块接收到数字终止信号，则关闭RF信号源、可调放大器阵列、移相器阵列和开关阵列。


2.如权利要求1所述的一种基于平面时间反演镜的变焦无线输能系统，其特征在于，所述幅度检测模块、信息处理模块、发射控制模块及输能终止模块均包含有单片机数字电路及数字存储器。


3.一种基于平面时间反演镜的变焦无线输能系统的输能方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.接收端的天线将输能请求信号x(t)向平面TRM阵列全向发送，所述平面TRM阵列包括N个发射天线单元TRi，其中1≤i≤N；
S2.平面TRM阵列第i个发射天线单元接收到输能请求信号的响应信号为其中表示卷积运算，hi(t)表示信道参数；响应信号yi(t)传输至幅度检测模块，幅度检测模块对响应信号yi(t)进行ADC转换，得到数字电压Fi；
S3.幅度检测模块将数字电压Fi发送至信息处理模块，信息处理模块对数字电压Fi进行幅-相转化，得到接收端与每个发射天线单元的偏转角θi；
S4.信息处理模块将偏转角θi发送给发射控制模块；发射控制模块设定高效区的最大偏转角为∝，若偏转角θi>∝，则对应发射天线单元划定为低效区，；若偏转角θi≤∝，则对应发射天线单元划...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄超颖，赵德双，何紫静，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51