[發明專利]基于回收整流電路三次諧波的無線攜能通信系統

有效

• 申請號: 202010004469.8
• 申請日: 2020-01-03
• 公開（公告）號: CN111181605B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 江珍珍;王炤;馬波力;林永義
• 申請（專利權）人: 西交利物浦大學
• 主分類號: H04B5/00
• 分類號: H04B5/00;H04B5/02
• 代理公司: 蘇州謹和知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32295
• 代理人: 葉棟

本申請涉及一種基于回收整流電路三次諧波的無線攜能通信系統，屬于通信技術領域，該系統包括信號接收端，該信號接收端包括：定向耦合器、匹配電路、整流電路和負載；整流電路用于將射頻電能轉換為直流電能，并將在整流過程中產生的三次諧波通過第一匹配分支和第二匹配分支反射至定向耦合器；定向耦合器用于通過隔離端口輸出基于直通端口接收到的反射信號和耦合端口接收到的反射信號得到的疊加信號；可以解決現有的時分復用、功分復用和頻分復用方式所引起的問題；信號接收端無需將輸入信號進行時域、頻域或者功率分配，即可實現同時能量收集和信息采集的功能，并提高無線傳感網絡的能量轉換效率。

技術領域

本申請涉及一種基于回收整流電路三次諧波的無線攜能通信系統，屬于通信技術領域。

背景技術

無線攜能通信(Simultaneous Wireless Power and Information Transfer，SWIPT)是一種實現能量和信息并行傳輸的技術，即發射機與接收機交互信息的同時給接收機供能，保證可靠的通信質量并實現無線充電以減少接收機對電池容量的依賴。

傳統常用的實現無線攜能通信的方法有三種，第一種是采用時分復用(time-splitting，TS)的方式，即在接收端利用開關的狀態劃分不同的時隙進行能量傳遞和信息解調。但是，TS方式需要精準的時間同步和信息檢測，以防信息被誤劃分于能量傳遞時隙。第二種是采用功分復用(power-splitting，PS)的方式，即將接收到的能量按照預設的比例系數分成兩條鏈路，分別進行能量傳遞和信息解調。PS方式雖然可實現在同一個時隙中同時進行能量傳遞和信息解調，但攜帶信息的部分可能會被劃分于能量收集，導致不可避免的信息丟失。第三種是采用頻分復用(frequency-splitting，FS)的方式，即利用雙頻段分別進行能量傳遞和信息解調。然而兩條鏈路相互獨立，并不算真正的能量和信息同時傳遞。

發明內容

本申請提供了一種基于回收整流電路三次諧波的無線攜能通信系統，可以解決現有的時分復用、功分復用和頻分復用方式所引起的問題。本申請提供如下技術方案：

提供了一種基于回收整流電路三次諧波的無線攜能通信系統，所述系統包括信號接收端，所述信號接收端包括：

定向耦合器，包括輸入端口、直通端口、耦合端口和隔離端口；

匹配電路，包括與所述直通端口相連的第一匹配分支和與所述耦合端口相連的第二匹配分支；

整流電路，與所述第一匹配分支和第二匹配分支相連；所述整流電路用于將射頻電能轉換為直流電能，并將在整流過程中產生的三次諧波通過所述第一匹配分支和所述第二匹配分支反射至所述定向耦合器；所述定向耦合器用于通過所述隔離端口輸出基于所述直通端口接收到的反射信號和所述耦合端口接收到的反射信號得到的疊加信號；

負載，與所述整流電路相連。

可選地，所述整流電路包括與所述第一匹配分支相連的第一整流分支和與所述第二匹配分支相連的第二整流分支；所述第一整流分支的結構和所述第二整流分支的結構相同，且所述第一整流分支和所述第二整流分支包括二極管，所述第一整流分支中的二極管的安裝方向與所述第二整流分支中的二極管的安裝方向相反。

可選地，所述第一整流分支和第二整流分支還包括與所述二極管相連的電容。

可選地，所述整流電路工作在920MHz和1800MHz雙頻段。

可選地，所述第一匹配分支的結構和所述第二匹配分支的結構相同，所述第一匹配分支和所述第二匹配分支包括：至少一個貼片電感和至少一個貼片電容。

可選地，輸入至所述輸入端口的調制信號r(t)在一個碼元周期T_symbol內通過下述公式表示：