无线能量传输方法技术

本发明专利技术公开了无线能量传输方法，包括测试步骤和工作步骤；所述测试步骤包括：每个天线单元接收测试电磁波信号；接收端对接收到的每个测试电磁波信号进行处理，至少得到每个天线单元接收到的测试电磁波信号的幅度和相对相位关系；工作步骤包括：发射端控制每个天线单元发射辐射电磁波，天线单元发射的所述辐射电磁波的相位差与对应的所述天线单元接收到的测试电磁波信号的相位差大小相等，符号相反。工作端接收辅助端发射测试电磁波，并调试与测试电磁波反向的辐射电磁波，向目标汇集位置发射，实现能量的“汇集”，配合介质匹配腔，模拟不同的环境场景，使整个系统能够对该场景适用。使整个系统能够对该场景适用。

【技术实现步骤摘要】
无线能量传输方法


[0001]本专利技术涉及无线能量传输领域，尤其涉及无线能量传输方法。

技术介绍

[0002]无线能量传输是指能量不经过直接的物理接触而在空间中从能量发射端到能量接收端的传输过程。常见的无线能量传输采用平面感应线圈实现，在电磁近场区传输，而能量会随传播距离增加迅速衰减，因此传播距离有限。
[0003]以电磁波为载体的无线能量传输方式能在较远的距离上传输能量，电磁波形成汇集的基本原理是通过控制电磁波的相位对波程的延迟进行补偿，使能量在特定位置上同相叠加，形成能量“汇集”。汇集式无线能量传输在工业领域和医疗领域具有广泛应用前景，如为植入式医学电子装置或注入人体的纳米机器人无线供电，或为体内应用的铁磁性纳米颗粒提供电磁场引导，以及用于局部靶向热消融治疗、近场通信及非接触传感器供电等用途。而电磁波在参数复杂的场景，如在人体介质内传播时，会不断地产生散射和吸收，汇集目标位置与天线单元位置的波程按照常规估算的方法其精度将受到影响，甚至无法形成汇集，同时天线单元的发射功率还受到国家规范对电磁安全限值的约束，因此如何在复杂传播环境下实现能量的有效聚集仍然是中远距离无线能量传输技术中存在的一个重要问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种无线能量传输方法，能够实现有效的能量汇集，完成能量的无线传输。
[0005]无线能量传输方法，包括：测试步骤和工作步骤；所述测试步骤包括：每个天线单元接收测试电磁波信号；接收端对接收到的每个测试电磁波信号进行处理，至少得到每个天线单元接收到的测试电磁波信号的幅度和相对相位关系；工作步骤包括：发射端控制每个天线单元发射辐射电磁波，天线单元发射的所述辐射电磁波的相位差与对应的所述天线单元接收到的测试电磁波信号的相位差大小相等，符号相反。
[0006]优选的，滤波放大器对接收到的测试电磁波信号进行滤噪放大；第一信号发生器生成第一本征信号，混频器将第一本征信号与滤噪放大后的测试电磁波信号混频，形成混频信号；模数转换器将混频信号转化为数字信号，通过对所述数字信号分析获得测试电磁波信号的幅度和相对相位关系。
[0007]优选的，第二信号发生器生成第二本征信号，移相器调整所述第二本征信号的电磁波相移，再经功率放大器放大处理，以控制所述天线单元发射所述辐射电磁波。
[0008]优选的，在所述测试步骤中，切换开关控制所述天线单元联通至所述接收端；在所述工作步骤中，切换开关控制所述天线单元联通至所述发射端。
[0009]优选的，所述天线单元的数量≥P
need
/P
rfar
，其中，P
need
为所述天线单元所需的接收功率值；P
rfar
＝P
t
*G
t
G
r
λ2/(4πR
far
)2，λ为天线单元发射辐射电磁波在自由空间中的波长，P
t
为天线单元的发射功率，G
t
为天线单元的增益，G
r
为能量接收天线的增益，R
far
是天线单元距
离功率传输目标位置的最远距离。
[0010]优选的，所述测试电磁波由辅助端发射；所述辅助端具有：辅助电路、辅助发射天线和介质匹配腔；所述介质匹配腔位于所述辅助发射天线的发射路径上；所述辅助发射天线位于汇集目标位置处；所述汇集目标位置是辐射电磁波实现能量同相叠加的位置。
[0011]本专利技术的无线能量传输方法，工作端接收辅助端发射测试电磁波，并调试与测试电磁波反向的辐射电磁波，向目标汇集位置发射，实现能量的“汇集”，配合介质匹配腔，模拟不同的环境场景，使整个系统能够对该场景适用。
附图说明
[0012]图1为本专利技术无线能量传输方法的流程图；
[0013]图2为本专利技术无线能量传输方法对应的系统结构示意图；
[0014]图3为本专利技术无线能量传输方法中处理器和发射端的部分示意图；
[0015]图4为本专利技术无线能量传输方法中天线阵列的示意图。
[0016]附图标记：
[0017]工作端A、辅助端B、处理器1、接收端2、发射端3、天线阵列4、切换开关5、辅助发射天线6、介质匹配腔7、移动平台8、滤波放大器21、混频器22、模数转换器23、第一信号发生器24、数模转换器31、移相器32、功率放大器33、第二信号发生器34、天线单元41、天线线阵42、天线子阵列43、辅助信号发生器81、辅助功率放大器82。
具体实施方式
[0018]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。
[0019]本专利技术公开一种无线能量传输方法，该方法能够实现无线能量的“汇集”。通过对波程的延迟进行补偿，使能量在特定位置上同相叠加，形成能量“汇集”。该能量的“汇集”不仅仅能够实现无线充电，还能实现对目标汇集位置的加热。例如可以用于对微型电子设备的无线充电、为植入人体内的电子设备充电，也可以用于热疗等等。这些仅作为可使用的例举，其他需要能量汇集的场所，均可以使用本申请的无线能量传输方法。
[0020]本专利技术的方法，主要分为测试步骤和工作步骤，如图1所示，测试步骤中，每个天线单元41接收测试电磁波信号；接收端2对接收到的每个测试电磁波信号进行处理，至少得到每个天线单元41接收到的测试电磁波信号的幅度和相对相位关系。从上述可知，天线单元41具有多个。
[0021]工作步骤包括：发射端3控制每个天线单元41发射辐射电磁波，天线单元41发射的所述辐射电磁波的相位差与对应的所述天线单元41接收到的测试电磁波信号的相位差大小相等，符号相反。
[0022]为了方便理解，对实现上述的功能的设备结构进行说明。
[0023]如图2所示上述的接收端2和发射端3分别和处理器1联通，通过处理器1对各部分进行控制，以及实现对信息的处理等。还包括有切换开关5，该切换开关5能够控制天线单元41与接收端2还是发射端3连接。在所述测试步骤中，切换开关5控制所述天线单元41联通至
所述接收端2；在所述工作步骤中，切换开关5控制所述天线单元41联通至所述发射端3。从这点可知，天线阵列4即能够实现电磁波的发射功能，也能够实现电磁波的接收功能。
[0024]上述的测试电磁波由辅助端B发射，对应于辅助端B，上述处理器1、接收端2、发射端3和天线阵列4属于工作端A。辅助端B具有：辅助电路、辅助发射天线6和介质匹配腔7；所述介质匹配腔7位于所述辅助发射天线6的发射路径上，辅助发射天线6发射的测试电磁波会经过介质匹配腔7，一般可以将辅助发射天线6设置在介质匹配腔7内，或者在介质匹配腔7后，这里的“后”是指背离工作端A的一侧。辅助发射天线6可以向天线阵列发射测试电磁波。所述辅助电路包括：辅助信号发生器81本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无线能量传输方法，其特征在于，包括：测试步骤和工作步骤；所述测试步骤包括：每个天线单元(41)接收测试电磁波信号；接收端(2)对接收到的每个测试电磁波信号进行处理，至少得到每个天线单元(41)接收到的测试电磁波信号的幅度和相对相位关系；工作步骤包括：发射端(3)控制每个天线单元(41)发射辐射电磁波，天线单元(41)发射的所述辐射电磁波的相位差与对应的所述天线单元(41)接收到的测试电磁波信号的相位差大小相等，符号相反。2.根据权利要求1所述的无线能量传输方法，其特征在于，滤波放大器(21)对接收到的测试电磁波信号进行滤噪放大；第一信号发生器(24)生成第一本征信号，混频器(22)将第一本征信号与滤噪放大后的测试电磁波信号混频，形成混频信号；模数转换器(23)将混频信号转化为数字信号，通过对所述数字信号分析获得测试电磁波信号的幅度和相对相位关系。3.根据权利要求1所述的无线能量传输方法，其特征在于，第二信号发生器(34)生成第二本征信号，移相器(32)调整所述第二本征信号的电磁波相移，再经功率放大器(33)放大处理，以控制所述天线单元(41)发射所述辐射电磁波。4.根据权利要求1所述的无线能量传输方法，其特征在于，在所述测试步骤中，切换开关(5)控制所述天线单元(41)联通至所述接收端(2)；在所述工作步骤中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王哲，陆钧，贺凡波，葛俊杰，马俊超，
申请(专利权)人：合肥有感科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：