[發明專利]接收裝置以及同時進行射頻能量提取和數據通信方法

有效

• 申請號: 201410356181.1
• 申請日: 2014-07-24
• 公開（公告）號: CN104113145B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 吳柯
• 申請（專利權）人: 杭州柯茂睿海科技有限公司
• 主分類號: H02J50/20
• 分類號: H02J50/20;H04B1/16
• 代理公司: 北京觀韜中茂律師事務所11553
• 代理人: 梁朝玉

技術領域

本發明涉及通信技術領域，具體而言，涉及一種接收裝置和一種同時進行射頻能量提取和數據通信的方法。

背景技術

基于射頻的無線技術使三個獨特的系統功能成為了可能，即無線通信(數據/語音)、無線傳感(參數)和無線供電(能量)。前兩個無線應用在現如今的生活中都可見它們的身影，并已改變了我們的日常生活。第三個無線應用—無線能量傳輸或傳遞(WPT)在公眾中鮮為人知，至今尚未得到良好的開發和應用。嚴格來說，任何在空間中的自然或人為的電磁輻射和傳輸應該被稱為WPT，但我們通常用WPT特指“面向電力的”、遠遠低于在紅外線和光頻段上的無線頻率上的能量傳輸。

經過近20多年的發展，高密度功率器件，低功耗集成電路，高效率整流天線和創新的電路結構推動各種無線能量傳輸技術的研究進展。此外，新興的應用和市場在促進和“推進”WPT上扮演了關鍵的角色，例如生物醫學工程中植入了免電池能量收集系統的CMOS器件，安保應用和交通運輸中的非接觸式無線射頻識別(RFID)，以及電動汽車和移動設備的遠程充電和供電。

移動設備和手持式系統的特點是功耗和電壓驅動越來越低，這得益于較小的蜂窩結構和先進的CMOS工藝技術的飛速發展，隨著移動設備和手持式系統的快速發展，它使這些設備收集周圍環境中來自廣播服務和無線通信的電磁能來給這些設備供電成為了可能。因此，在無線能量傳輸和收集方面，開發一種獨立收發機來實現數據和能量的傳輸和接收，將是下一代無線系統的研究和應用熱點。

發明內容

本發明正是基于上述問題，提出了一種同時進行射頻能量提取和數據通信的技術，能夠利用接收機模塊以無線的方式同時接收數據和能量。

有鑒于此，根據本發明的一個方面，提供了一種接收裝置，包括：接收端口，用于接收來自外部的射頻信號；能量提取電路，連接至所述接收端口，用于從所述射頻信號中提取出功率信號和數據信號，將所述功率信號輸出至功率管理單元，以及將所述數據信號輸出至通信單元進行數據通信；所述功率管理單元，連接至所述能量提取電路，用于接收所述功率信號，儲存所述能量提取電路提取的能量。

在接收端口的輸出中增加能量提取電路，從接收到的射頻信號中提取出功率信號和數據信號(數據信號可以是中頻信號或低頻信號)，該功率信號用于射頻功率收集，數據信號用于數據通信。因此，能量提取電路從接收到的射頻載波上提取直流功率，并從相同的射頻載波中得到支持數據通信所需要的功率，實現了在數據通信的同時進行無線能量的收集。

在上述技術方案中，優選的，所述能量提取電路包括整流電路，用于對所述射頻信號進行整流處理，得到所述功率信號和數據信號。

在上述任一技術方案中，優選的，所述接收端口包括N個輸出端口，所述N為大于等于2的整數；所述整流電路包括N個整流器，所述N個整流器與所述N個輸出端口一一對應連接。

任何結構的接收端口均可以結合于此，到目前為止接收端口的輸出端口數量有2、4、8及其組合的種類。應理解，奇數多端口接收機也是可能的。由于接收端口有多個輸出端口，因此每一個輸出端口可連接一個整流器(即功率檢測器)，用于對輸出端口輸出的射頻信號進行整流處理和功率讀取，并將功率信號從中頻或低頻數據信號中分離出來，以用于功率收集。

在上述任一技術方案中，優選的，每個整流器包括：由多個二極管組成的整流單元，將所述射頻信號轉換成所述功率信號和數據信號；濾波電路，接收來自所述整流單元的輸出信號，從所述輸出信號中過濾出所述數據信號，剩余信號為所述功率信號。

整流單元的輸出信號經過濾波電路的過濾后，允許數據信號與整流直流信號的分離，直流信號(即功率信號)被輸入到功率收集器(即功率管理單元)中。

在上述任一技術方案中，優選的，所述整流器還包括低通濾波器或帶通濾波器，連接在所述整流單元與所述接收端口之間，對所述射頻信號進行過濾處理，并將經過過濾處理的射頻信號輸出至所述整流單元。

在上述任一技術方案中，優選的，所述整流器還包括阻抗匹配網絡，連接在所述低通濾波器或帶通濾波器與所述整流單元之間。

在上述任一技術方案中，優選的，所述濾波電路為電容和/或電感的拓撲結構。

在上述任一技術方案中，優選的，所述整流單元的拓撲結構為以下結構中的一種：多個二級管的串聯結構、多個二級管的并聯結構、電壓倍增式結構、橋式結構。