[發明專利]共享通道無線電能與數據同步傳輸系統及傳輸方法

有效

• 申請號: 202011390976.6
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112583451B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 凡紹桂;周相屹;文金偉;游江;王琨;李雪峰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H04B5/00
• 分類號: H04B5/00;H04B13/02;H04L7/00;H02J50/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種共享通道無線電能與數據同步傳輸系統，包括電能發射電路、電能接收電路、數據發送電路和數據接收電路；所述電能發射電路中輸入直流電源將電能傳遞給發射線圈；所述電能接收電路中接收線圈接收發射線圈發射的電能并傳遞給電池負載；數據發射電路中通過控制開關管S_D1與S_D2將直流電壓U_DP轉換為高頻交流電，電容C_DP與變壓器T_DP一次側繞組實現高頻振蕩，將高頻信號放大，變壓器T_DP二次側繞組將該高頻信號輸送至發射線圈；數據接收電路中變壓器T_DS繞組檢測到高頻信號，變壓器T_DS的線圈與電容C_DS諧振將該高頻信號放大，在檢測電阻R_S上測量高頻信號，經帶通濾波器后得到高頻信號U_HF，U_HF經過包絡檢波器和滯回電壓比較器將高頻信號轉換為數字信號，其特征在于：發射端時鐘信號以發射線圈電壓U_p作為參考信號，將發射線圈電壓U_p經過低通濾波器后通過比較器與零電壓進行比較，當U_p信號大于零時，為正半周，比較器輸出高電平，當小于零時，為負半周，比較器輸出低電平，比較器輸出結果作為發射端時鐘信號，發射端時鐘信號、待發送數據信號和高頻驅動信號通過與門后的輸出信號作為開關管S_D1與S_D2的驅動信號；接收端時鐘信號以接收線圈端電壓U_S作為參考信號，將接收線圈端電壓U_S經過低通濾波器后通過比較器與零電壓進行比較，比較器輸出結果作為接收端時鐘信號，數據接收電路輸出的數字信號與接收端時鐘信號送入微處理器進行數據解析。

2.根據權利要求1所述的一種共享通道無線電能與數據同步傳輸系統，其特征在于：數據接收電路中U_HF經過包絡檢波器、低通濾波器和滯回電壓比較器將高頻信號轉換為數字信號。

3.根據權利要求2所述的一種共享通道無線電能與數據同步傳輸系統，其特征在于：所述電能發射電路中輸入直流電源經過電能發射調節電路和網絡補償模塊將電能傳遞給發射線圈，所述電能接收電路中接收線圈接收發射線圈發射的電能并經過補償網絡和整流濾波電路傳遞給電池負載，所述電能發射調節電路控制電能發射功率，所述補償網絡用于補償發射線圈或接收線圈的感抗，使補償后的阻抗接近阻性或弱感性。

4.一種采用權利要求1、2或3所述共享通道無線電能與數據同步傳輸系統的傳輸方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：電能和數據發射，具體為：

當U_p為正半周時發射端時鐘信號為高電平，當U_p為負半周時發射端時鐘信號為低電平，時鐘信號頻率與U_p頻率相同，發射端時鐘信號、待發送數據信號和高頻驅動信號通過與門后的輸出信號控制開關管S_D1與S_D2的開通和關斷，當待發送數據信號為“1”且發射端時鐘信號為高電平時，發射線圈電壓U_p疊加變壓器T_DP二次側繞組輸出的高頻信號；

步驟2：電能和數據接收，具體為：

接收線圈接收發射線圈傳輸的發射線圈電壓U_p和疊加的高頻信號，變壓器T_DS繞組檢測到高頻信號，變壓器T_DS線圈與電容C_DS諧振將所述高頻信號放大，在檢測電阻R_S上測量高頻信號，經帶通濾波器后得到高頻信號U_HF，U_HF經過包絡檢波器、低通濾波器和滯回電壓比較器將高頻信號轉換為數字信號；

步驟3：步驟2得到的數字信號作為待解析數字信號，將待解析數字信號與接收端時鐘信號送入微處理器進行數據解析，在接收端時鐘信號為高電平時，開始對高電平時間t_H以及低電平時間t_L進行計時，在接收端時鐘信號為低電平時停止計時，當t_Ht_L，則數據解析結果為“1”，當t_Ht_L，則數據解析結果為“0”。