[發明專利]一種基于移頻與移位鍵控的無線能量與信號同步傳輸裝置

在審

• 申請號: 202210562852.4
• 申請日: 2022-05-23
• 公開（公告）號: CN114884229A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 劉之濤;葉俊岑;劉佳
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/80;H02J50/70
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種基于移頻與移位鍵控的無線能量與信號同步傳輸裝置。本發明包括無線充電發射機構與無線充電接收機構；在無線充電發射機構中搭載移頻鍵控通信電路，在無線充電接收機構中搭載移位鍵控通信電路；發射機構的信息通過移頻鍵控方法傳遞至接收機構，接收機構信息通過移位鍵控方法傳遞至發射機構；移頻鍵控與移位鍵控通訊方案不需要獨立的線圈，可以直接整合在功率發射與功率接收線圈上；在無線功率傳輸的同時能進行半雙工的無線信號的傳輸。本發明有效的避免了無線功率傳輸過程中的通訊信號干擾，且精簡了通訊機構，有效的提高了無線充電過程中信息傳輸的保真程度。

技術領域

本發明涉及了一種無線能量與信號同步傳輸裝置，具體涉及了一種基于移頻與移位鍵控的無線能量與信號同步傳輸裝置。

背景技術

自無線充電技術廣泛應用于生物醫學領域，尤其是體內植入傳感器的廣泛應用后，高速、穩定的信號傳輸就成為了重要的問題，由于體內環境特殊，傳感器需要盡可能精簡，且盡量不消耗體內傳感器存儲的能量，就有了功率傳輸與信號傳輸共用一個線圈或集中在一處的需求。現階段，社會發展過程中，無線充電的需求越來越多，由于無線充電目前還沒有統一頻段限制，基于不同頻段的無線充電系統就會對周圍的通訊信號造成干擾，此外，在大功率無線充電場合，信號快速清晰的傳遞也成為了保障充電安全的重要指標，尋找一種能夠規避外界電磁環境干擾，快速、穩定地完成無線充電系統中發射機構與接收機構間信號交流的方案變得更為迫切。

目前，在無線充電功率傳輸過程中，將信號傳輸功能也配合在功率傳輸線圈上的方案主要是載波通訊方案，該方案充分利用了諧振系統中的諧波特性，并將原本應被消除的諧波轉換為可利用的通訊工具，是功率傳輸與信號傳輸集成于一個線圈的重要研究，但該方案在實際應用過程中還面臨著如成本較高、獨立解耦芯片、線圈中搭載較重的互感器等問題，在工程應用上還需要進一步優化。此外，還有學者提出一種以原邊功率周期作為基礎時鐘，在此基礎上進行負載變換的信息傳遞方案，該方案對電路要求較為苛刻，無法應用于一般的無線充電系統中。

發明內容

本發明的目的在于提供一種在無線充電功率傳輸過程中，使信號搭載于功率傳輸線圈上，即無線功率傳輸與無線信號傳輸共用一套線圈，且能夠以低成本實現的、快速穩定的雙向信號傳輸方案，能夠實現在單向能量傳輸的同時進行半雙工通信，并以此解決背景技術章節中所述的問題。

本發明通過移頻與移位鍵控方式在無線充電功率傳輸的過程中實現發射機構與接收機構的半雙工通信，僅對功率傳輸造成部分可以忽略干擾，規避了外界電磁環境對其的干擾；此外，該裝置還能通過對發射線圈的頻率、接收線圈的電流進行檢測，檢查發射機構與接收機構的工作情況，從而避免設備與其他電磁源接觸導致的功能異常；本發明適用于LCC型、S-S型、LCC-S型無線充電線圈拓撲，較好地覆蓋了當前市場上無線充電的線圈拓撲結構，使裝置擁有了較好的適用性。

為實現上述目的，本發明采用的方案如下：

本發明包括無線充電發射機構和無線充電接收機構，無線充電發射機構和無線充電接收機構之間無線連接；

所述的無線充電發射機構包括移頻鍵控通信電路、電流移位解調電路和諧振式發射線圈；移頻鍵控通信電路和電流移位解調電路均與諧振式發射線圈相連；所述的無線充電接收機構包括移位鍵控通信電路、電流移頻解調電路和諧振式接收線圈，移位鍵控通信電路和電流移頻解調電路均與諧振式接收線圈相連，諧振式發射線圈和諧振式接收線圈無線連接；

所述移頻鍵控通信電路將輸入的電平時序信號調制為頻率信號并通過所述的諧振式發射線圈向諧振式接收線圈傳輸頻率信號，所述的電流移頻解調電路將諧振式接收線圈接收的頻率信號解調為占空比調制信號并輸出；所述的移位鍵控通信電路將輸入的電平時序信號調制為幅值信號并通過諧振式接收線圈向諧振式發射線圈傳輸幅值信號，電流移位解調電路將諧振式發射線圈接收的幅值信號解調為電平時序信號并輸出，使得諧振式無發射線圈和諧振式接收線圈實現無線功率與無線信號的同步傳輸。