[發(fā)明專利]通過接收端最大功率反饋實現(xiàn)微波能量定向輻射的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910764546.7
• 申請日: 2019-08-19
• 公開（公告）號: CN110601385A
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發(fā)明（設計）人: 金科;朱熹睿;惠琦
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02J50/90
• 分類號: H02J50/90;H02J50/23;H02J50/27
• 代理公司: 32200 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 熊玉瑋

本發(fā)明公開了通過接收端最大功率反饋實現(xiàn)微波能量定向輻射的方法，涉及微波無線傳能定向輻射技術，屬于發(fā)電、變電或配電的技術領域。該方法首先確定接收端反饋回的接收功率，根據(jù)接收功率大小調(diào)整發(fā)射端天線陣元之間激勵電流相位差，當接收到的功率為最大值時，確定發(fā)射端天線陣元之間的激勵電流相位差，從而實現(xiàn)最高效率的微波能量的定向輸送。本發(fā)明考慮到了在接收端位置信息不明確情況下，通過分析接收端反饋回的功率信息，能夠?qū)崿F(xiàn)微波能量的定向傳輸，為今后微波無線跟蹤傳能奠定基礎。

技術領域

本發(fā)明公開了通過接收端最大功率反饋實現(xiàn)微波能量定向輻射的方法，涉及微波無線傳能定向輻射技術，屬于發(fā)電、變電或配電的技術領域。

背景技術

目前，微波無線傳能定向發(fā)射技術主要分為機械式和電子式。機械式依賴于機械轉(zhuǎn)臺，通過對轉(zhuǎn)臺的控制調(diào)整發(fā)射端的發(fā)射角度，從而跟蹤目標，實現(xiàn)能量定向發(fā)射。高精度機械轉(zhuǎn)臺成本高、控制復雜且體積龐大。電子式采用相控陣理論，通過改變陣元之間激勵電流的相位差改變波束指向，從而實現(xiàn)電子式的跟蹤及掃描。電子式定向輻射通常需要知曉接收端位置坐標信息，通過位置坐標信息反饋確定發(fā)射端陣元間的相差，但是由于位置坐標信息較難獲取，精確度較低，因此，需采用未知坐標信息的方法進行定向輻射以及跟蹤目標。

圖1為微波無線電能傳輸系統(tǒng)通用結構，該系統(tǒng)在為移動目標充電時需實時獲得目標的坐標信息，因此，系統(tǒng)定向輻射端需改變電流相位以達到跟瞄的目的。

傳統(tǒng)定向輻射采用相控陣方案，在接收端目標位置確定的情況下提供坐標信息，通過坐標信息確定波束角度?；厮菔蕉ㄏ蜉椛浞桨感枰~外的導航信號和導航天線，增加了成本和體積，存在應用場景受限的缺陷。

綜上，尚未有定性輻射方案能夠在未知接收端坐標信息的情形下準確跟蹤目標。本發(fā)明旨在采用最大功率接收式的定向輻射方案最大限度地拓展微波無線傳能定向輻射的應用范圍，提升傳輸效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的是針對上述背景技術的不足，并從降低系統(tǒng)復雜程度和提升定向精確度出發(fā)，提供了通過接收端最大功率反饋實現(xiàn)微波能量定向輻射的方法，在接收端位置信息不明確的情況下，根據(jù)接收端反饋回的功率信息實現(xiàn)微波能量的定向發(fā)射。解決了現(xiàn)有定向輻射方案因受限于目標精確位置信息成本、接收端體積等因素較難實現(xiàn)微波能量定向發(fā)射的技術問題。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術方案：

為實現(xiàn)定向輻射，首先需要得到接收端反饋回的功率信息。在接收端會添加小型通信模塊，將接收到的功率通過通信模塊反饋回發(fā)射端，在發(fā)射端采用分布式的架構，改變天線陣元之間激勵電流的相位差，從而實現(xiàn)定向功能。

基于以上思想提出兩種實現(xiàn)微波無線電能傳輸定向輻射方法，可以在接收端坐標信息未知的情況下跟蹤傳能。第一種為主動掃描式，第二種為場強疊加式。

對于主動掃描式的定向傳能，首先發(fā)射端全向發(fā)射，尋找最大功率反饋方向。大方向確定后在該范圍中劃分小區(qū)域繼續(xù)掃描。然后根據(jù)劃分出的小區(qū)域反饋回的功率信息，再進行劃分。以此類推，經(jīng)過多次掃描劃分，即可確定接收端具體方位，從而實現(xiàn)定向傳能。

對于場強疊加式，發(fā)射端由于是分布式架構，先開啟一個天線陣元，全向掃描，通過反饋回的最大功率信息確定其相位。第一個天線陣元激勵電流相位確定后再開啟第二路天線陣元進行全向掃描，同時根據(jù)反饋的最大接收功率確定其與第一個陣元的相位差，并且使第一和第二陣元的電流激勵相位差保持不變再開啟第三路天線陣元。以此類推直至第n個陣元，這樣即可確定定向輻射方向，并且使得能量傳輸效率提高。

本發(fā)明采用上述技術方案，具有以下有益效果：