[發明專利]基于電感耦合和FSK調制的無線能量與數據同步傳輸系統及其參數設計方法

在審

• 申請號: 201811229987.9
• 申請日: 2018-10-22
• 公開（公告）號: CN109474555A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 王懿杰;姚友素;程海松;張相軍;劉曉勝;王峰;曹喜濱;徐殿國
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H04L27/12
• 分類號: H04L27/12;H04L27/14;H02J50/10;H02J7/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 高倩

1.基于電感耦合和FSK調制的無線能量與數據同步傳輸系統，其特征在于，所述無線能量與數據同步傳輸系統包括原邊電路、磁耦合單元和副邊電路；

原邊電路包括逆變單元、原邊補償單元、信號調制單元和信號加載單元；

逆變單元用于將直流電壓源輸出的直流電壓信號轉換為第一高頻交流電壓信號，該高頻交流電壓信號為待傳輸的能量信號；

原邊補償單元用于提供原邊電路工作所需的無功功率以及濾除因逆變單元的逆變而引入至原邊電路中的高次諧波；

信號調制單元用于采用待傳輸的數據信號對第二高頻交流電壓信號進行FSK調制，得到已調信號；

信號加載單元用于采用電感耦合的方式將已調信號加載到待傳輸的能量信號上，得到疊加信號；

所述無線能量與數據同步傳輸系統通過磁耦合單元實現疊加信號自原邊電路至副邊電路的無線傳輸；

副邊電路包括信號提取單元、信號解調單元、副邊補償單元、整流單元和濾波單元；

信號提取單元用于采用電感耦合的方式來提取已傳輸至副邊電路的疊加信號中的已調信號；

信號解調單元用于對提取到的已調信號進行FSK解調，得到數據信號；

整流單元用于將余下的能量信號轉換為直流電壓信號，濾波單元用于濾除該直流電壓信號中的交流成分，濾波后的直流電壓信號加載在負載的兩端；

副邊補償單元用于提供副邊電路工作所需的無功功率以及濾除因整流單元的整流和濾波單元的濾波而引入至副邊電路中的高次諧波。

2.如權利要求1所述的基于電感耦合和FSK調制的無線能量與數據同步傳輸系統，其特征在于，磁耦合單元為松耦合變壓器，松耦合變壓器包括原邊線圈L_p和副邊線圈L_s。

3.如權利要求2所述的基于電感耦合和FSK調制的無線能量與數據同步傳輸系統，其特征在于，逆變單元為移相全橋逆變電路；

原邊補償單元包括電感L_f1、電容C_f1和電容C₁；

信號加載單元包括隔離變壓器T_I、電容C_d1和電阻R_par，隔離變壓器T_I包括原邊線圈L_d1和副邊線圈L_d2；

移相全橋逆變電路的第一直流輸入端和第二直流輸入端分別與直流電壓源的正極和負極相連，移相全橋逆變電路的第一交流輸出端與電感L_f1的第一端相連，電感L_f1的第二端同時與電容C_f1的第一端和電容C₁的第一端相連，電容C₁的第二端與副邊線圈L_d2的第一端相連，副邊線圈L_d2的第二端與原邊線圈L_p的第一端相連，原邊線圈L_p的第二端和電容C_f1的第二端均與移相全橋逆變電路的第二交流輸出端相連；

原邊線圈L_d1的第一端與電阻R_par的第一端相連，電阻R_par的第二端經電容C_d1與原邊線圈L_d1的第二端相連，已調信號加載在電阻R_par的兩端；

原邊線圈L_d1的第一端與副邊線圈L_d2的第一端為同名端。