[發明專利]基于散射矩陣的無線電能傳輸系統電磁耦合效率測量方法

在審

• 申請號: 201811551472.0
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN111337754A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 張福亮;王浩;王玉澤;李敬;李鐵成;朱配清;孫哲鋒;陳睿;趙振江
• 申請（專利權）人: 航天科工慣性技術有限公司
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于散射矩陣的無線電能傳輸系統電磁耦合效率測量方法，包括如下步驟：

S1.配置無線電能傳輸系統二端口網絡

將傳統的單一個二端口網絡分解為兩個二端口子網絡的級聯，兩個子網絡分別為發射子網絡(P1)和接收子網絡(P2)，兩個子網絡級聯后形成一個總的傳輸網絡，根據二端口網絡的散射原理給出兩個子網絡的散射矩陣，發射與接收子網絡的散射矩陣分別為式(1)和(2)，總網絡的散射矩陣表示為式(3)；

其中：為發射子網絡輸入和輸出端入射能量，為發射子網絡輸入和輸出端反射能量，為接收子網絡輸入和輸出端入射能量，為接收子網絡輸入和輸出端反射能量；為發射子網絡散射參數，為接收子網絡散射參數，S₁₁、S₁₂、S₂₁、S₂₂為總傳輸網絡散射參數；

S2.通過網絡矩陣推導出傳輸模型

由式(1)得出網絡P1的傳輸模型為式(4)和式(5)，由式(2)得出網絡P2的傳輸模型為式(6)和式(7)，由式(3)得出總網絡的傳輸模型為式(8)和式(9)；

通過矩陣運算得出發射子網絡與接收子網絡的輸入輸出能量值：

S3.網絡端口參數測量

S3.1無線電能傳輸系統接入輸入功率，建立無線電能傳輸網絡；

S3.2切斷輸入與輸出負載，在輸入端口加載網絡矢量分析儀的測量探頭，探頭分別夾持在發射子網絡的輸入端與輸出端，讀取對應發射端的端口參數：

S3.3按照步驟S3.2的方法將探頭夾持在接收子網絡的輸入端與輸出端，讀取對應接收端的端口參數：

S3.4按照步驟S3.2的方法將探頭夾持在整個傳輸系統的兩端，讀取系統的端口參數：S₁₁、S₁₂、S₂₁、S₂₂；

S4.電磁耦合效率計算

無線電能傳輸系統電磁耦合效率定義為：

S4.1無線電能傳輸系統的發射端與接收端雙向電磁耦合效率計算

無線電能傳輸系統電磁耦合效率為η，發射端向接收端的電磁耦合效率為η₁₂，接收端向發射端的電磁耦合效率為η₂₁；因為無線電能傳輸結構具有互易性，得出η₁₂＝η₂₁＝η，0＜η＜1，根據無線電能傳輸系統能量傳遞關系得出：

S4.2通過等式變量等值帶入求得電磁耦合系統的輸入能量值

將式(12)代入式(13)得到：

經過整理后得到：

其中將式(15)代入式(4)，

S4.3通過等式兩端等效關系，解出雙向電磁耦合效率值

利用式(16)與式(8)的對應關系得到：

將η₁₂＝η₂₁＝η代入式(17)，得到電磁耦合效率為：

將步驟S3測得的網絡端口參數S₁₁、代入式(20)即可獲得系統電磁耦合效率值。

2.如權利要求1所述的電磁耦合效率測量方法，其特征在于，所述步驟S4.3通過等式兩端等效關系，解出雙向電磁耦合效率值方法如下：

將式(13)代入(12)得到：

其中

同樣將η₁₂＝η₂₁＝η代入式(26)，得到電磁耦合效率η為：

將步驟S3測得的網絡端口參數S₂₂、代入式(27)，即可獲得系統電磁耦合效率值。