[發明專利]具有自供能和波束自追蹤能力的無線能量傳輸系統

在審

• 申請號: 202210735544.7
• 申請日: 2022-06-27
• 公開（公告）號: CN115173582A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 劉震國;張超;陸衛兵
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02J50/20
• 分類號: H02J50/20;H02J50/23;H02J50/27;H02J50/90;H02J50/80;H01Q1/44;H01Q21/06;H01Q23/00;H02S40/30
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 沈廉

1.一種具有自供能和波束自追蹤能力的無線能量傳輸系統，其特征在于該系統包括具有自供能及波束自追蹤的回溯天線陣列和雙極化終端整流天線兩部分組成；雙極化終端整流天線發出信標信號，由具有自供能及波束自追蹤的回溯天線陣列接收，經信號處理后由具有自供能及波束自追蹤的回溯天線陣列發出回溯信號給雙極化終端整流天線。

2.根據權利要求1所述的一種具有自供能和波束自追蹤能力的無線能量傳輸系統，其特征在于，所述具有自供能及波束自追蹤的回溯天線陣列至少包括1×4個雙極化太陽能微帶天線陣列(1)及與之連接的有源相位共軛電路(2)和電源管理電路(3)；雙極化太陽能微帶天線陣列(1)中的太陽能電池的正負極通過電感(11)和導線(6)連接到電源管理電路(3)，電源管理電路(3)輸出端連接著有源相位共軛電路(2)的兩個功率放大器(9)供電端口，由電源管理電路(3)提供有源相位共軛電路(2)的電源；在有源相位共軛電路(2)的輸入輸出端口分別與雙極化太陽能微帶天線陣列(1)的兩個饋電端口(10)連接。

3.根據權利要求2所述的一種具有自供能和波束自追蹤能力的無線能量傳輸系統，其特征在于，所述雙極化太陽能微帶天線陣列(1)由太陽能電池板、介質基板(7)和金屬地(12)構成；介質基板(7)的上表面設置所述太陽能電池板，介質基板(7)的下表面設置金屬地(12)，太陽能電池板同時作為雙極化太陽能微帶天線陣列(1)的輻射器。

4.根據權利要求2所述的一種具有自供能和波束自追蹤能力的無線能量傳輸系統，其特征在于，所述有源相位共軛電路(2)由一個混頻器(8)和兩個功率放大電路(9)組成，來自饋電端口(10)一端的信號進入第一個功率放大電路，由第一個功率放大電路將信號放大后送入混頻器(8)，經混頻器(8)混頻的信號再送入第二個功率放大電路，由第二個功率放大電路將處理后的信號送入饋電端口(10)的另一端；來自太陽能電池的電源送入電源管理電路(3)，由電源管理電路(3)給混頻器(8)和兩個功率放大電路(9)供電。

5.根據權利要求1所述的一種具有自供能和波束自追蹤能力的無線能量傳輸系統，其特征在于，所述雙極化終端整流天線由一個雙極化的微帶天線(4)和一個相應的整流電路(5)組成；其中一個極化端口輸入信標信號并通過微帶天線單元發射，另外一個極化端口將微帶天線接收的來自回溯天線的信號與整流電路相連接進行整流。

6.根據權利要求2所述的一種具有自供能和波束自追蹤能力的無線能量傳輸系統，其特征在于：所述雙極化太陽能微帶天線陣列(1)的輸出端與電源管理電路(3)采用電感(11)和導線(6)連接，電感(11)隔離了天線的輻射特性和太陽能電池的直流輸出。

7.根據權利要求2所述的一種具有自供能和波束自追蹤能力的無線能量傳輸系統，其特征在于，所述雙極化太陽能微帶天線陣列(1)的饋電端口(10)有兩個，分別與相位共軛電路(2)的輸入輸出端連接，實現了天線接收與發射的隔離。

8.根據權利要求4所述的一種具有自供能和波束自追蹤能力的無線能量傳輸系統，其特征在于所述混頻器(8)采用的型號為ADE-25MH，本地振蕩信號的頻率為1760MHz，輸入頻率為880MHz，將接收到的信標信號進行混頻，實現了相位的共軛。

9.根據權利要求4所述的一種具有自供能和波束自追蹤能力的無線能量傳輸系統，其特征在于兩個功率放大電路(9)采用的型號為TQP3M9008，分別接在混頻器的輸入和輸出端，將接收到的信標信號進行功率放大。

10.根據權利要求2所述的一種具有自供能和波束自追蹤能力的無線能量傳輸系統，其特征在于所述電源管理電路(3)采用電路的型號為LM2596 DC-DC，它是將太陽能輸出的電能經過DC-DC變換到適合功率放大器工作的電壓點。