CN104935087B - 基于磁耦合谐振的无线电能和信号同步传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明是一种基于磁耦合谐振式无线电能和信号同步传输系统的设计，主要包括包括电源，电能与信号发射系统，电能与信号接收系统，负载，发射端信号解调译码系统，发射端信号编码调制系统，接收端信号编码调制系统和接收端信号解调译码系统。该系统在实现无线电能传输的同时，也实现了信号的半双工通信。该系统属于高频电磁理论工程与信号传输应用前沿交叉领域，解决了电能和信号同步无线传输的问题。本发明一种具有结构简单、高可靠性、电磁兼容性佳的系统，具有巨大的应用前景。

Description

基于磁耦合谐振的无线电能和信号同步传输系统

技术领域

本发明涉及一种基于磁耦合谐振式无线电能和信号同步传输系统。特别是涉及一种具有结构简单、高可靠性、电磁兼容性佳的能量与信号无线同步传输系统。

背景技术

随着无线电能传输技术的发展，人们对自动化、智能化的要求不断增多。无线电能和信号的同步传输技术将会成为一种关键技术。无线电能和信号的同步传输将可以使终端摆脱电源线和信号线的双重束缚，增强了设备的灵活性、广泛的适用性。

无线电能和信号的同步传输技术可以广泛的应用于智能交通、智能通讯、生产制造、医疗设备等多种场合。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提出了一种基于磁耦合谐振的无线电能与信号同步传输系统，该系统在实现能量传输的过程中，实现信息的半双工双向通信。该系统具有结构结构简单、可靠性高、电磁兼容性佳的特点。

本发明的技术方案为一种基于磁耦合谐振式的无线电能和信号同步传输系统。主要包括原边部分和副边部分。

所述原边部分包括射频源、乘法器、功率放大器，编码单元、控制信号、反馈信号、反馈解调电路、信号提取线圈L1、能量发射线圈L2、能量谐振线圈L3。

所述副边部分包括能量谐振线圈L4、信号提取线圈L6、解调单元、控制信号、整流单元、滤波单元、换压单元、负载、补偿选择单元、编码单元、反馈信号、能量接收线圈L5。

所述射频源用于产生高频小功率的正弦信号。

所述功率放大器是将微弱信号进行放大。

所述乘法器实现两个互不相关信号相乘，即输出信号与两输入信号相乘积成正比。

所述编码单元将控制信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式。

所述补偿选择单元和反馈信号解调电路是把消息置入消息载体，便于传输或处理。

所述解调单元和反馈信号解调电路是从携带消息的已调信号中恢复消息的过程。

所述反馈信号译码单元和译码单元是是编码的逆过程，同时去掉比特流在传播过程中混入的噪声。利用译码将代表某一项信息的一系列信号译成原信息。

所述的补偿选择单元是根据反馈编码单元的高低电平信息选择不同的补偿形式。

所述的整流单元是用于对能量接收线圈接收到的能量进行整流。

所述的滤波单元是将整流单元整流后的电能进行杂波滤除。

所述的换压单元是将经过滤波单元之后的电能进行电压转换得到适合负载使用的电能。

本发明的优点：在实现无线电能传输的同时，能实现信号的半双工通信。而且整套系统结构简单，可靠性高，电磁兼容性好的特点。进一步提高了系统的自动化。

附图说明

图1是设计系统的整体框图；

图2是原边部分系统框图；

图3是副边部分系统框图。

具体实施方式

本发明提供一种结构简单、高可靠性、电磁兼容性佳的基于磁耦合谐振的无线电能和信号同步传输系统。下面结合实施例和附图对本发明的基于磁耦合谐振的无线电能和信号同步传输系统做出详细说明。

本发明的技术方案为一种基于磁耦合谐振式的无线电能和信号同步传输系统。主要包括原边部分和副边部分。

如图1所示：原边部分包括射频源、乘法器、功率放大器，编码单元、控制信号、反馈信号、反馈解调电路、信号提取线圈L1、能量发射线圈L2、能量谐振线圈L3。

副边部分包括能量谐振线圈L4、信号提取线圈L6、解调单元、控制信号、整流单元、滤波单元、换压单元、负载、补偿选择单元、编码单元、反馈信号、能量接收线圈L5。

如图2所示：所述原边部分，射频源产生与能量谐振线圈相同谐振频率的正弦信号。控制信号经过编码单元编码，变为不同的高电平和低电平。高电平代表“1”，低电平代表“0”。然后不同的高低电平和射频源产生的正弦信号经过乘法器，变为幅度不同的能量信号。“1”与正弦信号经过乘法器后得到幅度为A1的正弦波，“0”与正弦信号经过乘法器后得到幅度为A2的正弦波。由幅度为A1和幅度为A2组成的调制波，经过功率放大器放大。幅度为A1的正弦波变为幅度为A3的正弦波，幅度为A2的正弦波变为幅度为A4的正弦波。由幅度为A3和幅度为A4组成的放大后的调制波加载到能量发射线圈L2，然后产生能在空气中产生的高频电磁波，然后经过能量谐振线圈L3将电磁波的能量传递出去。

如图3所示：所述副边部分，能量谐振线圈L4收到能量谐振线圈L3传递过来的能量，然后能量谐振线圈L4再将能量通过电磁波传给能量接收线圈L5。然后接收到幅度变化的正弦波，经过整流单元，滤波单元，换压单元后变为稳定的电压供给给负载。信号提取线圈L6经过解调单元和译码单元，得到原边部分控制信号。

如图3所示：所述副边部分的反向信号传输，其特征为：反馈信号经过反馈编码单元然后，得到不同的高电平和低电平。高电平代表“1”，低电平代表“0”。然后“1”和“0”代表对能量接收线圈L5不同的补偿，由于补偿不同，对原边部分的能量发射线圈L2的电流大小的变化。然后原边部分的信号提取线圈L1对提取到的信号经过反馈信号解调单元和反馈信号译码单元得到反馈信号。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有局限性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一。所以如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，采用其它形式的同类部件或其它形式的各部件布局方式，不经创造性的设计出与该技术方案相似的技术方案与实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于磁耦合谐振的无线电能和信号同步传输系统，包括电源(1)，电能与信号发射系统(2)，电能与信号接收系统(3)，负载(4)，发射端信号解调系统(5)，接收端信号调制系统(6)，发射端信号调制系统(7)和接收端信号解调系统(8)；其特征在于，电源(1)与电能与信号发射系统(2)连接，电能与信号发射系统(2)与发射端信号调制系统(7)和发射端信号解调系统(5)分别连接；电能与信号接收系统(3)与接收端信号调制系统(6)和接收端信号解调系统(8)分别连接，电能与信号接收系统(3)与负载(4)连接；

发射部分包含：射频源(201)、乘法器(202)、功率放大器(203)，编码单元(204)、控制信号(205)、反馈信号(206)、反馈解调电路(207)、信号提取线圈L1(208)、能量发射线圈L2(209)、能量谐振线圈L3(200)；射频源(201)与乘法器(202)相连，控制信号(205)与编码单元(204)相连，编码单元(204)与乘法器(202)相连，乘法器(202)与功率放大器(203)相连，功率放大器(203)与能量发射线圈L2(209)相连，信号提取线圈L1(208)与反馈解调电路(207)相连，反馈解调电路(207)输出反馈信号(206)；

所述射频源(201)产生与能量谐振线圈L3(200)相同谐振频率的正弦信号，控制信号(205)经过编码单元(204)编码，变为不同的高电平和低电平，高电平代表″1″，低电平代表″0″；″1″与正弦信号经过乘法器(202)后得到幅度为A1的正弦波，″0″与正弦信号经过乘法器(202)后得到幅度为A2的正弦波；由幅度为A1和幅度为A2的正弦波组成的调制波，经过功率放大器(203)放大，幅度为A1的正弦波变为幅度为A3的正弦波，幅度为A2的正弦波变为幅度为A4的正弦波；由幅度为A3和幅度为A4的正弦波组成的放大后的调制波加载到能量发射线圈L2(209)，产生能在空气中传播的高频电磁波，能量谐振线圈L3(200)将所述高频电磁波的能量传递出去；

接收部分包含：能量谐振线圈L4(301)、信号提取线圈L6(302)、解调单元(303)、控制信号(304)、整流单元(305)、滤波单元(306)、换压单元(307)、负载(308)、反馈信号(309)、编码单元(310)、补偿选择单元(311)、能量接收线圈L5(312)；能量接收线圈L5(312)与整流单元(305)相连，整流单元(305)与滤波单元(306)相连，滤波单元(306)与换压单元(307)相连，换压单元(307)与负载(308)相连；反馈信号(309)与编码单元(310)相连，编码单元(310)与补偿选择单元(311)相连，补偿选择单元(311)与能量接收线圈L5(312)相连；信号提取线圈L6(302)与解调单元(303)相连，解调单元(303)解调出控制信号(304)。