[發(fā)明專利]基于時隙控制的自適應(yīng)無線信號與能量復(fù)合傳輸采樣系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710084204.1
• 申請日: 2017-02-16
• 公開（公告）號: CN107017954B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚洪舟;區(qū)俊輝;安德烈·安德烈尼克
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東順德中山大學(xué)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)國際聯(lián)合研究院;中山大學(xué)
• 主分類號: H04B17/11
• 分類號: H04B17/11;H04B17/21;H04B17/30;H04B17/309;H04B17/373;H04B17/382
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發(fā)明公開一種基于時隙控制的自適應(yīng)無線信號與能量復(fù)合傳輸采樣系統(tǒng)，包括發(fā)射與接收子系統(tǒng)，發(fā)射子系統(tǒng)發(fā)射具備能量和信號的復(fù)合信號，通過自由空間傳輸至接收子系統(tǒng)；接收子系統(tǒng)把復(fù)合信號分離到通信鏈路和能量鏈路，實現(xiàn)信號與能量復(fù)用；信號由通信接收機解碼，能量被轉(zhuǎn)化為直流能量供給負載和通信接收機使用；接收子系統(tǒng)通過對直流能量進行管理和檢測，把接收子系統(tǒng)的實時工作性能首次報告或反饋發(fā)射子系統(tǒng)，發(fā)射子系統(tǒng)根據(jù)反饋信號調(diào)整發(fā)射性能，實現(xiàn)初始化、自校正，維持系統(tǒng)性能最優(yōu)；當多于一個工作頻率的接收子系統(tǒng)被報告存在時，發(fā)射子系統(tǒng)還能根據(jù)反饋將性能轉(zhuǎn)換為多頻率發(fā)射模式，供給不同的接收子系統(tǒng)并維持本系統(tǒng)總體性能的最優(yōu)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線能量傳輸與收集技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于時隙控制的自適應(yīng)無線信息與能量復(fù)合傳輸采樣系統(tǒng)。

背景技術(shù)

無線能量傳輸技術(shù)因成本低、位置靈活、架設(shè)方便等特性而成為研究熱點。在一些特別的應(yīng)用場景中，例如傳感器網(wǎng)絡(luò)供電，可移動手持終端供電、運動傳感器供電等場合，無線能量傳輸相對于有限傳輸有不可替代的優(yōu)勢。

在多種無線能量傳輸技術(shù)中，基于電磁輻射的能量傳輸因傳輸距離靈活性高，應(yīng)用范圍廣，頻段與現(xiàn)代通信系統(tǒng)兼容等特性而被持續(xù)關(guān)注。由于電磁輻射的散射特性，在傳統(tǒng)能量傳輸?shù)脑O(shè)計中為了達到較遠的傳輸距離，通常需要專門設(shè)計能量信號的產(chǎn)生模塊與放大模塊，從而大大增加成本，能級較大的能量信號也會對自由空間中通頻段的通信信號造成干擾。同時，為了實現(xiàn)高效率的傳輸，能量接收系統(tǒng)也需要專門的設(shè)計，導(dǎo)致部分實現(xiàn)共同功能的模塊被重復(fù)設(shè)計，增加硬件成本。

另一方面，傳統(tǒng)的微波能量傳輸系統(tǒng)中，發(fā)射系統(tǒng)的位置且能量發(fā)射方向一般較為固定，接收系統(tǒng)在這個固定方向上接收將有最優(yōu)的工作狀態(tài)。而在手持移動終端的能量供給應(yīng)用場景中，接收系統(tǒng)常常處于位置移動狀態(tài)。由于發(fā)射能量波束固定，容易導(dǎo)致接收系統(tǒng)能量接收效率降低，從而能量傳輸利用率。進一步地，當接收系統(tǒng)移動出發(fā)射系統(tǒng)的波束寬度范圍，可能導(dǎo)致接收系統(tǒng)無法工作，能量利用率約為0。基于上述情況，有必要研制一種緊湊高效的具有自適應(yīng)追蹤功能的無線能量傳輸系統(tǒng)。對于存在多個接收系統(tǒng)的應(yīng)用場景，而接收系統(tǒng)的接收頻率又不同的情況下，固定的發(fā)射機頻率無法同時保證多個接收系統(tǒng)的工作，而架設(shè)不同頻率的發(fā)射系統(tǒng)則會顯著增加其成本。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于時隙控制的自適應(yīng)無線信息與能量復(fù)合傳輸采樣系統(tǒng)，是一種基于電磁輻射形式的無線能量傳輸系統(tǒng)，這個系統(tǒng)從系統(tǒng)模塊、信號調(diào)制方式上最大程度與現(xiàn)代通信系統(tǒng)兼容復(fù)用，減小額外為能量信道設(shè)計的模塊，從而降低成本，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更緊湊。同時，這個系統(tǒng)具備自校正功能，具體體現(xiàn)在發(fā)射子系統(tǒng)的能量發(fā)射方向與發(fā)射特性能夠根據(jù)接收子系統(tǒng)的數(shù)量、位置的不同實時調(diào)整，使接收子系統(tǒng)的能量利用率保持在最優(yōu)狀態(tài)點附近。

為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種基于時隙控制的自適應(yīng)無線信號與能量復(fù)合傳輸采樣系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括發(fā)射子系統(tǒng)與接收子系統(tǒng)，

所述發(fā)射子系統(tǒng)發(fā)射能載波在不同頻率的同時具備能量和信號的復(fù)合信號，通過自由空間傳輸至接收子系統(tǒng)；

所述接收子系統(tǒng)把復(fù)合信號分離到通信鏈路和能量鏈路分別加以利用，實現(xiàn)信號與能量復(fù)用功能；其中，分離到通信鏈路的信號由通信接收機解碼，分離到能量鏈路的能量被轉(zhuǎn)化為直流能量供給負載和通信接收機使用；同時，接收子系統(tǒng)通過對直流能量進行管理和檢測，把接收子系統(tǒng)的實時工作性能首次報告或反饋給發(fā)射子系統(tǒng)，發(fā)射子系統(tǒng)根據(jù)反饋信號調(diào)整發(fā)射性能，從而實現(xiàn)初始化、自校正功能，維持本系統(tǒng)性能最優(yōu)化；當多于一個工作頻率的接收子系統(tǒng)被報告存在時，發(fā)射子系統(tǒng)還能根據(jù)反饋信號將發(fā)射模式轉(zhuǎn)換為多頻率發(fā)射模式，供給不同的接收子系統(tǒng)并維持本系統(tǒng)總體性能的最優(yōu)化。