[發明專利]一種低速采樣補償的時間反演無線輸能系統及方法

有效

• 申請號: 201810657983.4
• 申請日: 2018-06-25
• 公開（公告）號: CN108880004B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 胡斌杰;林志武;廖鵬
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02J50/20
• 分類號: H02J50/20
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王戈

本發明公開了一種低速采樣補償的時間反演無線輸能系統及方法。該系統中用戶端和基站端無線連接；用戶端包括儲能電容、基帶脈沖信號發生器、充電開關和混頻器；基站端包括低速模數轉換器、模數補償模塊、高頻寬帶時間反演模塊、數模補償模塊和數模轉換模塊；模數補償模塊與低速模數轉換器連接；高頻寬帶時間反演模塊與模數補償模塊連接；數模補償模塊與高頻寬帶時間反演模塊連接；數模轉換模塊與數模補償模塊連接，數模轉換模塊包括多個低速數模轉換器。本發明易于實現，功率消耗低，且能夠實現高效率的無線能量輸能，能量利用率高，還能夠避免微波輻射的危害。

技術領域

本發明涉及無線輸能技術領域，特別是涉及一種低速采樣補償的時間反演無線輸能系統及方法。

背景技術

近年來，電子產品呈指數性增多，電子產品的能量問題備受關注。增大電池容量和降低能耗不是最根本的解決方案。調查顯示2016年無線輸能產品的市值達到45億，到了2020年無線能量傳輸產品將達到150億。因此無線能量傳輸(Wireless PowerTransmission，WPT)成為研究熱點。

無線能量傳輸技術中按傳輸原理有四種分類，其中，電磁感應技術和電磁耦合技術需要極近的距離才能達到輸能效果，激光輸能技術雖然能量密度高但需要精準定位，輸能效率才高。因此，目前，通常采用微波輸能進行能量傳輸。

微波輸能具備距離不受限且方向要求不高的優點，但是，輸能效率和微波輻射危害成為其應用的瓶頸。微波能量傳輸的傳輸效率主要由三部分組成，微波與直流的轉換效率、天線收發效率和電磁波空間傳輸效率。并且，當前微波輸能研究專注于提高整流天線效率，其效率可高達80％，且默認發射連續電磁波，缺少空間傳輸效率的研究。如何提高空間傳輸效率和降低微波輻射危害是亟需解決的問題。

時間反演技術具備時空聚焦特性，也就是在時域上可以達到能量聚焦到某一時刻，在空域上能量聚焦到某一特定點。因此，可以采用時間反演技術來提高空間傳輸效率和降低微波輻射危害。所謂的時間反演技術就是在時域上對信號逆序操作，或者在頻域上對信號取共軛操作。但時間反演技術需要充分利用空間多徑效應，因此需要采用高頻寬帶信號，且為了不丟失高頻寬帶信息，需要在高頻寬帶進行時間反演。這就需要高采樣率的ADC和DAC器件，但采用高采樣率的ADC和DAC器件的輸能系統實現難度大，功率消耗大，且成本高。

發明內容

基于此，有必要提供一種易于實現、功率消耗低且成本低的低速采樣補償的時間反演無線輸能系統及方法。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種低速采樣補償的時間反演無線輸能系統，包括：用戶端和基站端；所述用戶端和所述基站端無線連接；

所述用戶端包括儲能電容、基帶脈沖信號發生器、充電開關和混頻器；

所述儲能電容用于在儲存的電能低于預設閾值時，產生觸發信號；

所述基帶脈沖信號發生器通過所述充電開關與所述儲能電容連接，用于依據接收到的所述觸發信號，產生寬帶脈沖信號；

所述混頻器與所述基帶脈沖信號發生器連接，用于將本振信號與所述寬帶脈沖信號進行混頻，產生高頻寬帶脈沖信號，并將所述高頻寬帶脈沖信號經多徑環境無線發送至所述基站端；

所述基站端包括低速模數轉換器、模數補償模塊、高頻寬帶時間反演模塊、數模補償模塊和數模轉換模塊；

所述低速模數轉換器用于接收經多徑環境傳輸后的高頻寬帶脈沖信號，并將接收到的信號轉換為低速采樣數字信號；

所述模數補償模塊與所述低速模數轉換器連接，用于對所述低速采樣數字信號進行補償，得到高頻寬帶數字信號；

所述高頻寬帶時間反演模塊與所述模數補償模塊連接，用于對所述高頻寬帶數字信號進行時域逆序處理，得到高頻寬帶數字反演信號；