[發(fā)明專利]無(wú)線充電微波電力傳輸系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910685502.5
• 申請(qǐng)日: 2019-07-27
• 公開（公告）號(hào): CN110429723B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬(wàn)韶鵬;任燕飛;劉一麟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南電子技術(shù)研究所(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十研究所)
• 主分類號(hào): H02J50/20
• 分類號(hào): H02J50/20;H02J50/80
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 舒盛

1.一種無(wú)線充電微波電力傳輸系統(tǒng)，包括：設(shè)置在發(fā)射端，定位、追蹤被充電設(shè)備的智能多波束跟蹤天線(1)，帶有充電信號(hào)發(fā)射天線(3)的充電信號(hào)發(fā)射器(2)，其特征在于：充電信號(hào)發(fā)射器(2)通過(guò)充電信號(hào)發(fā)射天線(3)，以脈沖的形式，向可充電輻射區(qū)域內(nèi)的多個(gè)被充電設(shè)備連續(xù)發(fā)射微波無(wú)線充電信號(hào)；被充電設(shè)備發(fā)出充電請(qǐng)求信號(hào)，智能多波束跟蹤天線(1)周期性的對(duì)充電請(qǐng)求信號(hào)進(jìn)行定位和追蹤，搜索被充電設(shè)備的充電請(qǐng)求信號(hào)位置，并根據(jù)確定的充電請(qǐng)求信號(hào)位置，數(shù)字處理器(10)基于多波束形成算法，計(jì)算通過(guò)發(fā)射通道(9)的各天線單元端口處所需的幅度和相位，以使產(chǎn)生的微波波束對(duì)準(zhǔn)可充電區(qū)域內(nèi)的被充電設(shè)備，被充電設(shè)備通過(guò)無(wú)線充電接收器接收微波并產(chǎn)生直流電；

智能多波束跟蹤天線(1)采用多饋點(diǎn)布陣的陣面形式，并且多饋點(diǎn)均選擇5G網(wǎng)絡(luò)頻段作為工作頻率，發(fā)射端充電信號(hào)發(fā)射器(2)通過(guò)發(fā)射天線(3)在可充電區(qū)域輻射可充電信號(hào)；接收端的無(wú)線充電接收器收到信號(hào)后，將通過(guò)發(fā)射天線(11)發(fā)出充電請(qǐng)求信號(hào)，天線陣面(7)收到接收端的充電請(qǐng)求信號(hào)后，通過(guò)接收通道(8)傳遞給數(shù)字處理器(10)，建立通信鏈路，并不斷更新定位被充電設(shè)備的位置；

多波束智能跟蹤電路包括并列連接天線陣面(7)與數(shù)字處理器(10)的接收通道(8)和發(fā)射通道(9)；無(wú)線充電接收器包括兩個(gè)部分，一部分由發(fā)射天線(11)和充電請(qǐng)求信號(hào)發(fā)射器(12)構(gòu)成，另一部分部分由接收天線(13)和整流器(14)構(gòu)成，其中，整流器產(chǎn)生的直流能量將用于電池充電或是直接供電；

當(dāng)需要充電時(shí)，被充電設(shè)備在收到可充電信號(hào)后，將通過(guò)無(wú)線充電接收器中的發(fā)射天線(11)發(fā)出充電請(qǐng)求信號(hào)；智能多波束跟蹤天線(1)接收充電請(qǐng)求信號(hào)，驗(yàn)證通過(guò)，接收到的充電請(qǐng)求信號(hào)將經(jīng)接收通道(8)傳遞給數(shù)字處理器(10)中的波達(dá)方向估計(jì)DOA定位模塊，開始向外搜索充電請(qǐng)求信號(hào)位置，以確定被充電設(shè)備的位置，并周期性的對(duì)被充電設(shè)備的充電請(qǐng)求信號(hào)進(jìn)行定位和追蹤；無(wú)線充電信號(hào)進(jìn)入可充電區(qū)域后，發(fā)射天線(11)接收到可充電信號(hào)；無(wú)線充電接收器通過(guò)接收天線(13)截獲照射在其上的微波能量，并將截獲下來(lái)的微波功率傳遞到整流器(14)，整流器(14)將微波能量轉(zhuǎn)換為直流能量給電池充電或是直接供電。

2.如權(quán)利要求1所述的無(wú)線充電微波電力傳輸系統(tǒng)，其特征在于：數(shù)字處理器(10)包括：波達(dá)方向估計(jì)DOA定位模塊、直接數(shù)字合成DDS和多波束形成算法模塊，波達(dá)方向估計(jì)DOA定位模塊基于DOA波達(dá)方向信息進(jìn)行波束形成，定位被充電設(shè)備所在位置，DDS產(chǎn)生基帶信號(hào)，多波束形成算法模塊計(jì)算各天線單元的最優(yōu)幅度和相位，并發(fā)出控制信號(hào)，最終使各個(gè)天線單元端口處產(chǎn)生最優(yōu)幅度和相位，實(shí)現(xiàn)數(shù)字波束形成。

3.如權(quán)利要求1所述的無(wú)線充電微波電力傳輸系統(tǒng)，其特征在于：接收通道(8)包括：多路順次連接的放大器、濾波器、混頻器、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC和并行多路混頻器之間的頻率綜合器，以及通過(guò)多路模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC共端連接的波達(dá)方向估計(jì)DOA定位模塊，其中，多路放大器對(duì)天線陣面(7)接收的信號(hào)進(jìn)行放大，通過(guò)濾波器濾出雜波信號(hào)，濾波信號(hào)通過(guò)混頻器混頻產(chǎn)生射頻微波信號(hào)，頻率綜合器將射頻微波信號(hào)轉(zhuǎn)換成的直流信號(hào)通過(guò)混頻器送入ADC，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)接收通道(8)處理后的信號(hào)傳遞給數(shù)字處理器(10)進(jìn)行數(shù)字處理，處理被充電設(shè)備的充電請(qǐng)求信號(hào)，并根據(jù)被充電設(shè)備所需功率的大小，控制智能多波束跟蹤天線(1)的輻射功率，輸出信號(hào)到發(fā)射通道(9)。

4.如權(quán)利要求1所述的無(wú)線充電微波電力傳輸系統(tǒng)，其特征在于：發(fā)射通道(9)包括:多路順次連接的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換DAC、混頻器、濾波器、放大器和并行在多路混頻器之間的頻率綜合器，發(fā)射通道(9)處于多波束形成算法模塊與天線陣面(7)之間，通過(guò)天線陣面(7)有效輻射出對(duì)準(zhǔn)被充電設(shè)備的微波波束，并且發(fā)射通道(9)的功能為接收通道(8)的逆過(guò)程。

5.如權(quán)利要求1所述的無(wú)線充電微波電力傳輸系統(tǒng)，其特征在于：在充電過(guò)程中，被充電設(shè)備以脈沖周期為T1的形式連續(xù)發(fā)送充電請(qǐng)求信號(hào)，智能多波束跟蹤天線(1)以不小于T1的周期T2，周期性追蹤被充電設(shè)備充電請(qǐng)求信號(hào)的位置，當(dāng)有多個(gè)移動(dòng)設(shè)備進(jìn)入可充電范圍，將定位并追蹤所有移動(dòng)設(shè)備的位置，通過(guò)多波束形成算法，產(chǎn)生對(duì)準(zhǔn)所有被充電設(shè)備的多波束方向圖，以實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)多個(gè)移動(dòng)設(shè)備的充電。