基于多谐振技术的无线能量和信号同步传输系统技术方案

基于多谐振技术的无线能量和信号同步传输系统，涉及无线电能传输技术领域，是为了解决现有的能量和信号的同步传输方法的传输能量受幅度调制的影响，不能获得稳定的功率输出的问题。它具有多个谐振点的LC串并联电路作为原/副边谐振匹配电路，使得能量传输和通信分别使用不同的频率，在实现能量和数据同步传输的同时，将二者的相互影响减至最低；基于近场谐振耦合的通信方式使其可以应用于水下、地下等介质中。本发明专利技术可以在能量连续传输的同时，无需额外天线，实现原副边的全双工通信、半双工通信、副边往原边单向通信，和原边往副边单向通信，并且可以通过增加中继延长能量传输和通信的距离。本发明专利技术适用于无线能量和信号同步传输。

【技术实现步骤摘要】
基于多谐振技术的无线能量和信号同步传输系统
本专利技术涉及无线电能传输
，具体涉及一种无线能量和信号同步传输系统。
技术介绍
无线电能传输技术已经广泛用于工业生产、消费电子领域中。从小功率的手机无线充电到大功率的电动汽车无线充电，从水下AUV的无线供电到空间设备的非接触供电，无线电能传输技术以其突出的灵活性、安全性和高效性获得越来越多的应用。在无线电能传输过程中，副边需要实时向原边反馈信号，原边也要不断向副边传递信息，而这一信息的传递过程也要采用无线传输。传统的方式是采用无线通信模块(如ZigBee、蓝牙、WiFi等)，通过外接天线实现信息的无线收发，这类通信方式采用电磁波传输信号，而在实际应用中，能量发射端往往需要安装在地下、水下等环境中，此时电磁波的路径损耗增加、信道状态动态变化，传统的无线通信方式已经不再可靠。现有技术方案:为了实现能量和信号的同步传输，克服传统电磁波无线通信的局限性，现有的技术方案是对传输能量进行幅度调制，通过磁场传输信号。这种方式能够解决水下等介质中无法通信的问题，但是其传输能量受幅度调制的影响，不能获得稳定的功率输出。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有的能量和信号的同步传输方法的传输能量受幅度调制的影响，不能获得稳定的功率输出的问题，从而提供一种基于多谐振技术的无线能量和信号同步传输系统。基于多谐振技术的无线能量和信号同步传输系统，它是能量和全双工通信同步传输系统，它包括交流功率源电路A、原边信号检测电路B、原边信号发生电路C、原边谐振匹配电路D、副边谐振匹配电路E、副边信号发生电路F、副边信号检测电路G和负载接收电路H；交流功率源电路A包括电感L8、电容C8和交流功率源；原边信号检测电路B包括电感L6、电感L7、电容C6、电容C7和第二信号检测电路；原边信号发生电路C包括电感L4、电感L5、电容C4、电容C5和第一信号源；原边谐振匹配电路D包括电感L1、电感L2、电感L3、电容Cl、电容C2和电容C3 ；副边谐振匹配电路E包括电感L9、电感L10、电感L11、电容C9、电容ClO和电容Cll ；副边信号发生电路F包括电感L12、电感L13、电容C12、电容C13和第二信号源；副边信号检测电路G包括电感L14、电感L15、电容C14、电容C15和第一信号检测电路；负载接收电路H包括电感L16和电容C16 ;交流功率源的一端与电容C8的一端连接；所述电容C8的另一端与电感L8的一端连接；所述电感L8的另一端同时与电容C6的一端、电感L6的一端、电容C4的一端、电感L4的一端和电感LI的一端连接；交流功率源的另一端同时与电容C7的一端、第一信号源的一端、电容C3的一端和电感L3的一端连接；第二信号检测电路与检测电容C7并联；电容C6的另一端同时与电感L6的另一端和电感L7的一端连接；所述电感L7的另一端与电容C7的另一端连接；电容C4的另一端同时与电感L4的另一端和电感L5的一端连接；电感L5的一端与电容C5的一端连接；电容C5的另一端与第一信号源的另一端连接；电感LI的另一端与电容Cl的一端连接；电容Cl的另一端同时与电容C2的一端和电感L2的一端连接；所述电感L2的另一端同时与电容C2的另一端、电容C3的另一端和电感L3的另一端连接；电感LI和电感L9均为线圈结构，所述电感LI和电感L9之间能够发射/接收能量和信息；电感L9的一端同时与电感L12的一端、电容C12的一端、电感L14的一端、电容C14的一端和电感L16的一端连接；电感L9的另一端与电容C9的一端连接；电容C9的另一端同时与电感LlO的一端和电容ClO的一端连接；电感LlO的另一端同时与电感LlO的另一端、电感Lll的一端和电容Cll的一端连接；电感Lll的另一端同时与电容Cll的另一端、第二信号源的一端、电容C15的一端和负载的一端连接；第一信号检测电路与电容C15并联；电感L12的另一端同时与电容C12的另一端和电感L13的一端连接；电容L13的另一端与电容C13的一端连接；所述电容C13的另一端与第二信号源的另一端连接；电感L14的另一端同时与电容C14的另一端和电感L15的一端连接；电感L15的另一端与电容C15的另一端连接；电感L16的另一端与电容C16的一端连接；所述电容C16的另一端与负载的另一端连接。基于多谐振技术的无线能量和信号同步传输系统，它是能量和半双工通信同步传输系统，它包括交流功率源电路A、原边信号发生/检测电路B1、原边谐振匹配电路D、副边谐振匹配电路E、副边信号发生/检测电路Fl和负载接收电路H ；交流功率源电路A包括电感L8、电容C8和交流功率源；原边信号发生/检测电路BI包括电感L4、电感L5、电容C4、电容C5、第一信号源和第一变压器Tl ；原边谐振匹配电路D包括电感L1、电感L2、电容Cl和电容C2 ；副边谐振匹配电路E包括电感L9、电感L10、电容C9和电容ClO ；副边信号发生/检测电路Fl包括电感L12、电感L13、电容C12、电容C13和第二信号源；负载接收电路H包括电感L16和电容C16 ;交流功率源的一端与电容C8的一端连接；所述电容C8的另一端与电感L8的一端连接；所述电感L8的另一端同时与电容C4的一端、电感L4的一端和电感LI的一端连接；交流功率源的另一端同时与一号变压器Tl副边的一端、电容C2的一端和电感L2的一端连接；一号变压器Tl副边的另一端与电容C5的一端连接；第二信号检测电路与检测电容C5并联；一号变压器Tl原边与一号信号源并联；电容C5的另一端同时与电感L4的另一端和电容C4的另一端连接；电容C2的另一端同时与电感L2的另一端和电容Cl的一端连接；电容Cl的另一端与电感LI的另一端连接；电感LI和电感L9均为线圈结构，所述电感LI和电感L9之间能够进行能量和半双工通信同步传输；电感L9的一端同时与电感L12的一端、电容C12的一端和电感L16的一端连接；电感L9的另一端与电容C9的一端连接；电容C9的另一端同时与电感LlO的一端和电容ClO的一端连接；电感LlO的另一端同时与电感LlO的另一端、第二变压器T2原边的一端和负载的一端连接；第二变压器T2原边的另一端与电容C13的一端连接；第二信号源与第二变压器T2副边并联；所述电容C13的另一端与电感L13的一端连接；所述电感L13的另一端同时与电感L12的另一端和电容C12的另一端连接；第一信号检测电路与电容C13并联；电感L16的另一端与电容C16的一端连接；所述电容C16的另一端与负载的另一端连接。基于多谐振技术的无线能量和信号同步传输系统，它是能量和副边到原边单向通信同步传输系统，它包括交流功率源电路A、原边信号检测电路B、原边谐振匹配电路D、副边谐振匹配电路E、副边信号发生电路F和负载接收电路H ；交流功率源电路A包括电感L8、电容C8和交流功率源；原边信号检测电路B包括电感L6、电感L7、电容C6、电容C7和第二信号检测电路；原边谐振匹配电路D包括电感L1、电感L2、电感L3、电容Cl、电容C2和电容C3 ；副边谐振匹配电路E包括电感L9、电感LlO、电容C9和电容ClO ；副边信号发生电路F包括电感L12、电感L13、电容C12、电容C13和第二信号源；本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于多谐振技术的无线能量和信号同步传输系统，其特征是：它是能量和全双工通信同步传输系统，它包括交流功率源电路（A）、原边信号检测电路（B）、原边信号发生电路（C）、原边谐振匹配电路（D）、副边谐振匹配电路（E）、副边信号发生电路（F）、副边信号检测电路（G）和负载接收电路（H）；交流功率源电路（A）包括电感L8、电容C8和交流功率源；原边信号检测电路（B）包括电感L6、电感L7、电容C6、电容C7和第二信号检测电路；原边信号发生电路（C）包括电感L4、电感L5、电容C4、电容C5和第一信号源；原边谐振匹配电路（D）包括电感L1、电感L2、电感L3、电容C1、电容C2和电容C3；副边谐振匹配电路（E）包括电感L9、电感L10、电感L11、电容C9、电容C10和电容C11；副边信号发生电路（F）包括电感L12、电感L13、电容C12、电容C13和第二信号源；副边信号检测电路（G）包括电感L14、电感L15、电容C14、电容C15和第一信号检测电路；负载接收电路（H）包括电感L16和电容C16；交流功率源的一端与电容C8的一端连接；所述电容C8的另一端与电感L8的一端连接；所述电感L8的另一端同时与电容C6的一端、电感L6的一端、电容C4的一端、电感L4的一端和电感L1的一端连接；交流功率源的另一端同时与电容C7的一端、第一信号源的一端、电容C3的一端和电感L3的一端连接；第二信号检测电路与检测电容C7并联；电容C6的另一端同时与电感L6的另一端和电感L7的一端连接；所述电感L7的另一端与电容C7的另一端连接；电容C4的另一端同时与电感L4的另一端和电感L5的一端连接；电感L5的一端与电容C5的一端连接；电容C5的另一端与第一信号源的另一端连接；电感L1的另一端与电容C1的一端连接；电容C1的另一端同时与电容C2的一端和电感L2的一端连接；所述电感L2的另一端同时与电容C2的另一端、电容C3的另一端和电感L3的另一端连接；电感L1和电感L9均为线圈结构，所述电感L1和电感L9之间能够发射/接收能量和信息；电感L9的一端同时与电感L12的一端、电容C12的一端、电感L14的一端、电容C14的一端和电感L16的一端连接；电感L9的另一端与电容C9的一端连接；电容C9的另一端同时与电感L10的一端和电容C10的一端连接；电感L10的另一端同时与电感L10的另一端、电感L11的一端和电容C11的一端连接；电感L11的另一端同时与电容C11的另一端、第二信号源的一端、电容C15的一端和负载的一端连接；第一信号检测电路与电容C15并联；电感L12的另一端同时与电容C12的另一端和电感L13的一端连接；电容L13的另一端与电容C13的一端连接；所述电容C13的另一端与第二信号源的另一端连接；电感L14的另一端同时与电容C14的另一端和电感L15的一端连接；电感L15的另一端与电容C15的另一端连接；电感L16的另一端与电容C16的一端连接；所述电容C16的另一端与负载的另一端连接。...

【技术特征摘要】
1.基于多谐振技术的无线能量和信号同步传输系统，其特征是:它是能量和全双工通信同步传输系统，它包括交流功率源电路(A)、原边信号检测电路(B)、原边信号发生电路(C)、原边谐振匹配电路(D)、副边谐振匹配电路(E)、副边信号发生电路(F)、副边信号检测电路(G)和负载接收电路(H)； 交流功率源电路(A)包括电感L8、电容C8和交流功率源； 原边信号检测电路(B)包括电感L6、电感L7、电容C6、电容C7和第二信号检测电路； 原边信号发生电路(C)包括电感L4、电感L5、电容C4、电容C5和第一信号源； 原边谐振匹配电路(D)包括电感L1、电感L2、电感L3、电容Cl、电容C2和电容C3 ； 副边谐振匹配电路(E)包括电感L9、电感L10、电感L11、电容C9、电容ClO和电容Cll ； 副边信号发生电路(F)包括电感L12、电感L13、电容C12、电容C13和第二信号源； 副边信号检测电路(G)包括电感L14、电感L15、电容C14、电容C15和第一信号检测电路； 负载接收电路(H)包括电感L16和电容C16 ； 交流功率源的一端与电容C8的一端连接；所述电容C8的另一端与电感L8的一端连接；所述电感L8的另一端同时与电容C6的一端 、电感L6的一端、电容C4的一端、电感L4的一端和电感LI的一端连接； 交流功率源的另一端同时与电容C7的一端、第一信号源的一端、电容C3的一端和电感L3的一端连接；第二信号检测电路与检测电容C7并联； 电容C6的另一端同时与电感L6的另一端和电感L7的一端连接； 所述电感L7的另一端与电容C7的另一端连接； 电容C4的另一端同时与电感L4的另一端和电感L5的一端连接； 电感L5的一端与电容C5的一端连接； 电容C5的另一端与第一信号源的另一端连接； 电感LI的另一端与电容Cl的一端连接； 电容Cl的另一端同时与电容C2的一端和电感L2的一端连接； 所述电感L2的另一端同时与电容C2的另一端、电容C3的另一端和电感L3的另一端连接； 电感LI和电感L9均为线圈结构，所述电感LI和电感L9之间能够发射/接收能量和信息； 电感L9的一端同时与电感L12的一端、电容C12的一端、电感L14的一端、电容C14的一端和电感L16的一端连接； 电感L9的另一端与电容C9的一端连接； 电容C9的另一端同时与电感LlO的一端和电容ClO的一端连接； 电感LlO的另一端同时与电感LlO的另一端、电感Lll的一端和电容Cll的一端连接；电感Lll的另一端同时与电容Cll的另一端、第二信号源的一端、电容C15的一端和负载的一端连接；第一信号检测电路与电容C15并联； 电感L12的另一端同时与电容C12的另一端和电感L13的一端连接； 电容L13的另一端与电容C13的一端连接； 所述电容C13的另一端与第二信号源的另一端连接；电感L14的另一端同时与电容C14的另一端和电感L15的一端连接； 电感L15的另一端与电容C15的另一端连接； 电感L16的另一端与电容C16的一端连接；所述电容C16的另一端与负载的另一端连接。2.基于多谐振技术的无线能量和信号同步传输系统，其特征是:它是能量和半双工通信同步传输系统，它包括交流功率源电路(A)、原边信号发生/检测电路(BI)、原边谐振匹配电路(D)、副边谐振匹配电路(E)、副边信号发生/检测电路(Fl)和负载接收电路(H)； 交流功率源电路(A)包括电感L8、电容C8和交流功率源； 原边信号发生/检测电路(BI)包括电感L4、电感L5、电容C4、电容C5、第一信号源和第一变压器(Tl); 原边谐振匹配电路(D)包括电感L1、电感L2、电容Cl和电容C2 ； 副边谐振匹配电路(E)包括电感L9、电感LlO、电容C9和电容ClO ； 副边信号发生/检测电路(Fl)包括电感L12、电感L13、电容C12、电容C13和第二信号源； 负载接收电路(H)包括电感L16和电容C16 ；交流功率源的一端与电容C8的一端连接；所述电容C8的另一端与电感L8的一端连接；所述电感L8的另一端同时与电容C4的一端、电感L4的一端和电感LI的一端连接；交流功率源的另一端同时与一号变压器(Tl)副边的一端、电容C2的一端和电感L2的一端连接；一号变压器(Tl)副边的另一端与电容C5的一端连接；第二信号检测电路与检测电容C5并联；一号变压器(Tl)原边与一号信号源并联； 电容C5的另一端同时与电感L4的另一端和电容C4的另一端连接； 电容C2的另一端同时与电感L2的另一端和电容Cl的一端连接； 电容Cl的另一端与电感LI的另一端连接； 电感LI和电感L9均为线圈结构，所述电感LI和电感L9之间能够进行能量和半双工通信同步传输； 电感L9的一端同时与电感L12的一端、电容C12的一端和电感L16的一端连接； 电感L9的另一端与电容C9的一端连接； 电容C9的另一端同时与电感LlO的一端和电容ClO的一端连接； 电感LlO的另一端同时与电感LlO的另一端、第二变压器(T2)原边的一端和负载的一端连接； 第二变压器(T2)原边的另一端与电容C13的一端连接；第二信号源与第二变压器(T2)副边并联； 所述电容C13的另一端与电感L13的一端连接； 所述电感L13的另一端同时与电感L12的另一端和电容C12的另一端连接；第一信号检测电路与电容C13并联； 电感L16的另一端与电容C16的一端连接；所述电容C16的另一端与负载的另一端连接。3.基于多谐振技术的无线能量和信号同步传输系统，其特征是:它是能量和副边到原边单向通信同步传输系统，它包括交流功率源电路(A)、原边信号检测电路(B)、原边谐振匹配电路(D)、副边谐振匹配电路(E)、副边信号发生电路(F)和负载接收电路(H)； 交流功率源电路(A)包括电感L8、电容C8和交流功率源； 原边信号检测电路(B)包括电感L6、电感L7、电容C6、电容C7和第二信号检测电路； 原边谐振匹配电路(D)包括电感L1、电感L2、电感L3、电容Cl、电容C2和电容C3 ； 副边谐振匹配电路(E)包括电感L9、电感LlO、电容C9和电容ClO ； 副边信号发生电路(F)包括电感L12、电感L13、电容C12、电容C13和第二信号源； 负载接收电路(H)包括电感L16和电容C16 ； 交流功率源的一端与电容C8的一端连接；所述电容C8的另一端与电感L8的一端连接；所述电感L8的另一端同时与电容C6的一端、电感L6的一端和电感LI的一端连接； 交流功率源的另一端同时电容C7的一端、电容C2的一端和电感L2的一端连接；第二信号检测电路与检测电容C7并联； 电容C6的另一端同时与电感L6的另一端和电感L7的一端连接； 所述电感L7的另一端与电容C7的另一端连接； 电感LI的另一端与电容Cl的一端连接； 电容Cl的另一端同时与电容C2的一端和电感L2的一端连接； 所述电感L2的另一端同时与电容C2的另一端连接； 电感LI和电感L9均为线圈结构，所述电感LI和电感L9之间能够进行能量和副边到原边单向通信同步传输； 电感L9的一端同时与电感L12的一端、电容C12的一端和电感L16的一端连接； 电感L9的另一端与电容C...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏国，郭尧，朱春波，逯仁贵，宋凯，栗营利，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23