CN107134861B - 无线充电系统的发射系统、无线充电系统及信号处理方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种无线充电系统的发射系统、无线充电系统及信号处理方法，发射系统包括：用于获取接收端的位置信息的定位模块；用于生成微波能量信号的微波信号模块；用于将微波能量信号进行发射的阵列天线模块；用于基于接收端的位置信息将阵列天线模块发射的微波能量信号聚焦到至少一个位置点上的超表面模块，使得处于位置点上的接收端能够接收微波能量信号。本申请中通过添加超表面结构就能够实现对微波能量信号的控制，而不需要对发射微波能量信号的阵列天线模块中的天线单元设置一一对应的相移单元或者幅控单元，做到微波能量信号的发射和微波能量信号的控制两个功能的分离，从而能够明显降低发射系统的结构复杂度，降低控制难度。

Description

无线充电系统的发射系统、无线充电系统及信号处理方法

本申请要求于2017年6月13日提交中国专利局、申请号为201710443121.7、发明名称为“无线充电系统的发射系统、无线充电系统及信号处理方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及无线充电技术领域，特别涉及一种无线充电系统的发射系统、无线充电系统及信号处理方法。

背景技术

普通电源供电必须通过电源线、信号线等导线连接才能完成，这种供电方式无法摆脱导线的束缚，会存在导线接触、摩擦等产生放电的危险，而且使用起来也极不方便。

为了解决上述问题，无线充电应运而生。当前的无线充电方法在原理上可以分为三类：一是电磁感应方式；二是磁共振方式；三是微波输能方式。依赖于目前的技术水平，前两种方式只能近距离(不超过1米，甚至需要接触)充电，而第三种方式是目前唯一一种能够中远距离无线充电的方式。

而在微波无线充电系统中，大规模阵列天线复杂度随着阵元个数的增多而增大。传统的波束或聚焦的形成，都需要对每个天线单元一一对应的相移单元或幅控单元进行调控，因此系统复杂度较高，控制难度较大。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种无线充电系统的发射系统、无线充电系统及信号处理方法，用以解决现有的微波无线充电系统中需要对每个天线单元一一对应的相移单元或幅控单元进行调控，导致复杂度较高，控制难度较大的技术问题。

本申请提供了一种无线充电系统的发射系统，包括：

定位模块，用于获取至少一个接收端的位置信息；

微波信号模块，用于生成微波能量信号；

阵列天线模块，包括至少一个天线单元，用于将所述微波信号模块生成的微波能量信号进行发射；

超表面模块，用于基于所述接收端的位置信息将所述阵列天线模块发射的微波能量信号聚焦到至少一个位置点上，使得处于所述位置点上的接收端能够接收所述微波能量信号。

上述发射系统，优选的，还包括：

计算模块，用于基于所述接收端的位置信息及所述阵列天线模块的发射波形参数，确定初始控制信号，并将所述初始控制信号发送给所述超表面模块，使得所述超表面模块基于所述初始控制信号将所述阵列天线模块发射的微波能量信号聚焦到至少一个位置点上。

上述发射系统，优选的，还包括：

控制模块，用于将所述计算模块确定的初始控制信号转换成电信号，再将所述电信号发送给所述超表面模块。

上述发射系统，优选的，所述超表面模块包括：

多个超表面单元，每个超表面单元包括金属带及电可调器件，其中：

所述电可调器件，用于在所述控制模块发送的电信号的控制下，所述电可调器件上的偏置电压发生变化，从而调控所述阵列天线模块所发射的微波能量信号的相位变化，将所述微波能量信号聚焦到所述位置点上。

上述发射系统，优选的，所述计算模块具体用于：

基于所述位置信息、所述发射波形参数及所述接收端的功率参数，对所述超表面模块中的超表面单元进行划分，得到划分结果，并基于划分结果生成初始控制信号，所述划分结果能够表明每个超表面单元所对应的位置点，使得超表面模块中超表面单元中的电可调器件基于所述初始控制信号转换所得到的电信号将相应功率的微波能量信号聚焦到相应的位置点上。

上述发射系统，优选的，所述计算模块具体用于：

基于所述超表面模块中超表面单元的矩阵排列状态及所述超表面单元传输无线信号的信号特征，生成初始控制信号，将所述初始控制信号发送给所述超表面模块，使得所述超表面模块中超表面单元的电可调器件基于所述初始控制信号转换所得到的电信号将微波能量信号分别聚焦到每个位置点上。上述发射系统，优选的，所述超表面模块中的超表面单元布置在所述阵列天线模块中天线单元的前端。

上述发射系统，优选的，所述超表面模块中的超表面单元以所述阵列天线模块中的天线单元为中心环绕分布。

上述发射系统，优选的，还包括：

馈电模块，连接在所述微波信号模块与所述阵列天线模块之间，用于将所述微波信号模块生成的微波能量信号分配给所述阵列天线模块中的各个天线单元。

本申请还提供了一种无线充电系统，至少包括如上述任一项所述的发射系统。

本申请还提供了一种信号处理方法，包括：

获取至少一个接收端的位置信息；

利用超表面模块基于所述接收端的位置信息将发射的微波能量信号聚焦到至少一个位置点上，使得处于位置点上的接收端能够接收微波能量信号。

上述方法，优选的，还包括：

基于所述接收端的位置信息及微波能量信号的发射波形参数，确定初始控制信号，再利用所述超表面模块基于所述初始控制将发射的微波能量信号聚焦到至少一个位置点上。

上述方法，优选的，还包括：

将所述初始控制信号转换为电信号，再利用所述超表面模块基于所述电信号将发射的微波能量信号聚焦到所述位置点上。

上述方法，优选的，所述利用所述超表面模块基于所述电信号将发射的微波能量信号聚焦到所述位置点上，包括：

基于所述电信号控制所述超表面模块中的电可调器件的偏置电压发生变化，以调控所述微波能量信号的相位变化，使得所述微波能量信号聚焦到所述位置点上。

上述方法，优选的，所述基于所述接收端的位置信息及微波能量信号的发射波形参数，确定初始控制信号，包括：

基于所述位置信息、所述发射波形参数及所述接收端的功率参数，对所述超表面模块中的超表面单元进行划分，得到划分结果，并基于划分结果生成初始控制信号，所述划分结果能够表明每个超表面单元所对应的位置点，使得超表面模块中超表面单元中的电可调器件基于所述初始控制信号转换所得到的电信号将相应功率的微波能量信号聚焦到相应的位置点上。

上述方法，优选的，所述基于所述接收端的位置信息及微波能量信号的发射波形参数，确定初始控制信号，包括：

基于所述超表面模块中超表面单元的矩阵排列状态及所述超表面单元传输无线信号的信号特征，生成初始控制信号，使得所述超表面模块中超表面单元的电可调器件基于所述初始控制信号转换所得到的电信号将微波能量信号分别聚焦到每个位置点上。

由上述方案可知，本申请提供的一种无线充电系统的发射系统、无线充电系统及信号处理方法，通过在定位模块获取到接收端的位置信息之后，再利用超表面模块基于位置信息将微波能量信号聚焦到至少一个位置点上，从而使得处于位置点上的接收端能够接收到微波能量信号实现无线充电。本申请中只需要添加超表面模块就能够实现对微波能量信号的控制，而完全不需要对发射微波能量信号的阵列天线模块中的天线单元设置一一对应的相移单元或者幅控单元，做到微波能量信号的发射和微波能量信号的控制两个功能的分离，从而能够明显降低发射系统的结构复杂度，降低控制难度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有的微波无线充电系统的结构示意图；

图2为现有的发射系统的结构示意图；

图3为本申请提供的一种无线充电系统的发射系统的结构示意图；

图4a、图4b、图5～图10分别为本申请的部分结构示意图；

图11、图12a及图12b分别为本申请的应用示例图；

图13为本申请提供的一种无线充电系统的结构示意图；

图14为本申请提供的一种信号处理方法的流程图。

具体实施方式

图1所示为微波无线充电系统的结构示意图。微波无线充电系统中包括电源系统、发射系统等结构，微波无线充电系统利用发射系统传输微波实现对设备或终端充电。

发射系统中至少包括微波信号模块及阵列天线模块，如图2中所示，微波信号模块用于生成并放大所需要发射的微波能量信号，而阵列天线模块中的天线单元则将微波能量信号进行发射，而需要充电的设备或终端通过微波接收装置接收微波能量信号并进行能量转换，从而完成无线充电。

而在现有的发射系统中，为了将微波能量信号形成波束或者进行聚焦，需要对每个天线单元设置一一对应的相移单元或幅控单元对天线单元进行调控，而阵列天线模块中通常会有多个天线单元，因此，发射系统的复杂度会随着天线单元的个数增加而升高，控制难度更大。

为解决以上问题，本申请提出了一种新的无线充电系统的发射系统，如图3中所示，无线充电发射系统可以包括以下结构：

定位模块301，用于获取至少一个接收端的位置信息。

其中，每个接收端可以理解为接收发射系统所发射的微波能量信号进行充电的设备或终端，接收端的位置信息对应与这些设备或终端的位置。

在一种实现方式中，定位模块301可以在获取接收端所发送的信标信号之后，再通过信道估计定位，如红外定位或蓝牙定位等方案来获得接收端的位置信息，或者，定位模块301也可以通过预先存储接收端的位置信息，在需要获得位置信息时，直接从预存的信息中获得接收端的位置信息，从而了解到需要无线充电的接收端所在的位置。

微波信号模块302，用于生成并放大所需要发射的微波能量信号。

其中，如图4a中所示，微波信号模块302中主要由振荡器和PA(power amplifier，功率放大器)(或电路)组成。其中，振荡器用于产生所需频段的微波能量信号，功率放大器对振荡器所生成的微波能量信号进行放大处理，之后，放大的微波能量信号可以传输给后续的模块或器件。

而在微波信号模块302中还可以包含有环形器，这里的环形器可以用来保护功率放大器和振荡器免受所反射的信号的损害。

阵列天线模块303，用于将微波信号模块302所生成的微波能量信号进行发射。

其中，本申请中可以通过在微波信号模块302与阵列天线模块303之间配置一个馈电模块304，该馈电模块304能够将微波信号模块302生成并放大的微波能量信号馈给阵列天线模块303。

而阵列天线模块303中主要由阵列天线单元组成，如微带阵列天线或者其他形式或结构的阵列天线，在馈电模块304将微波能量信号馈给阵列天线模块303中的天线单元之后，阵列天线模块303将天线单元上的高频电流转换为能够在空中传播的无线微波能量信号。

这里的馈电模块304可以采用功率分配器实现，在组成结构上可以采用各种能够实现低损耗功率分配的结构实现，例如可以由微带线组成，实现将微波信号模块所传送的微波能量信号分配给阵列天线模块303中的每个天线单元。

在一种实现方式中，由于阵列天线模块303可能包含大规模的天线单元所组成的天线系统链路，因此，馈电模块304中可以基于功分器的类型以及阵列天线模块303中的天线单元的组成结构或数量，来决定采用单个功分器或者功分电路级联方式实现大规模链路的分配。这里的功分电路级联方式可以是两级功分级联或者更多级的功分级联，如图4b中所示，功分器分为两级级联，功分器A将微波信号模块302的微波能量信号分别分配给功分器B～N，甚至更多，功分器B～N再分别将微波能量信号分配给阵列天线模块303的各个天线单元；或者，如图5中所示，功分器为单一功分器X，将微波信号模块302传送的能量信号分配给阵列天线模块303的各个天线单元。

超表面模块305，用于将阵列天线模块303发射出的微波能量信号聚焦到至少一个位置点上，由此，需要充电的设备或终端作为接收端能够处于位置点上通过自身的微波接收装置接收微波能量信号，完成无线充电。

在一种实现方式中，无线充电系统的发射系统中还需要计算模块306，该计算模块306设置在定位模块301与超表面模块305之间，计算模块306主要由单片机或现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)组成的基带电路，计算模块306用于根据定位模块301所获取到的接收端的位置信息以及阵列天线模块303的发射波形参数，确定初始控制信号，具体的，计算模块306接收定位模块301所获取到的接收端的位置信息，再根据计算模块306中所存储的阵列天线模块303的发射波形参数以及分配规则，经过计算模块306的计算，得到初始控制信号。

之后，该初始控制信号发送给超表面模块305，超表面模块305基于初始控制信号将阵列天线模块303发射的微波能量信号聚焦到至少一个位置点上，使得处于位置点上的接收端如手机等能够接收到微波能量信号，进而实现无线充电。

其中，超表面模块305的实现原理来源于惠更斯-菲涅尔原理解释的近场衍射，每个衍射单元(超表面模块中的超表面单元)电可调，可以控制入射到超表面模块的电磁波(微波能量信号)的传播方向、汇聚点位置和大小。

在一种实现方式中，无线充电发射系统中需要对超表面模块305配置一个控制模块307，连接在计算模块306与超表面模块305之间，用于基于初始控制信号控制超表面模块305将微波能量信号进行聚焦处理，使得微波能量信号能够聚焦到每个接收端所在的位置点上。

在超表面模块305中，主要由多个超表面单元组成，如图6中所示，而超表面单元的结构可以参考图7或图8中的结构示意图所示，超表面单元中包含金属带及电可调器件(如变容二极管)。超表面模块305在控制模块307的控制下，根据微波能量信号的特性，将入射的微波能量信号经过调整好的超表面单元所组成的阵列后实现聚焦，并聚焦在接收端所在的位置点上。

需要说明的是，超表面单元中的电可调器件能够在控制模块307的控制下可调，使得超表面模块305的聚焦点及聚焦距离都可控。

除此之外，超表面单元还可以有其他实现结构，例如，利用透明导电氧化物材料(transparent conducting oxides materials，TCO)形成金属-绝缘体-金属结构，可以使得入射微波能量信号的波形有较大的相位变化，如图9中所示，超表面单元利用条形金带、氧化铝、铟锡氧化物形成平面，电可调器件在控制模块306的控制下偏置电压发生变化，由此调控入射的微波能量信号的相位变化，从而调控对微波能量信号的波形，从而实现对微波能量信号的传输方向进行调控，使得微波能量信号经过超表面模块中的超表面单元之后汇聚到一点，即聚焦点(接收端的位置点)，从而处于聚焦点上的接收端能够利用微波接收装置接收微波能量信号，从而实现无线充电。

其中，控制模块307可以由程控电源芯片或电压转换电路组成，具体用于将每个接收端的位置信息作为初始控制信号转换为能够直接控制超表面模块305的电信号。也就是说，控制模块306的输出为直接控制超表面模块305上电可调器件的电压信号，该电可调的电压信号随着定位模块301所获得的位置信息的输出变化而变化，达到通过定位模块301控制超表面模块305的目的。

需要说明的是，控制模块307也可以通过离散元器件组成，只需达到将初始(基带)控制信号转换为可直接控制超表面模块305中电可调器件的电信号的目的即可。

在一种实现方式中，超表面模块305中的超表面单元可以根据需求或实际环境条件有多种结构，以下举例说明两种结构：

第一种结构：超表面单元布置在阵列天线模块303的天线单元的前端，由此，超表面单元可以利用超表面技术形成超表面平面，从而利用超表面平面的透射特性和无线信号的波的性质，以及光学原理形成微波能量信号的多点聚焦。

需要说明的是，单个超表面单元能够形成一个绝对的平面，而多个超表面单元的平面组合在一起，所形成的面并不是绝对的光滑平面，而是可能存在凹凸的表面结构，正是由于多个超表面单元独立的可调可控性，使得本实施例中通过对发射系统中的各个超表面单元进行控制，使得入射到超表面模块的微波能量信号所输出的方向能够可调，从而形成微波能量信号的多点聚焦。

第二种结构：超表面单元布置在阵列天线模块303的天线单元的周围，由此，超表面单元在形成超表面平面后，利用超表面平面的特有的辐射特性，从而改变天线单元发射的辐射场，根据各个超表面单元的排列结构或布局结构来改变微波能量信号的辐射波束方向和聚焦。

在第二种超表面模块305的第二种结构中，以天线单元为电偶极子天线为例，本实施例中，电偶极子天线与超表面单元所形成的超表面平面垂直布置，如图10中正面图和侧面图所示，以电偶极子天线为中心，超表面单元围绕电偶极子天线进行排布，超表面单元为亚波长金属带，整个超表面平面的直径为N个空间波长，其中，波长是指辐射信号(微波能量信号)频率对应的波长，而电偶极子天线所产生的圆柱形表面波，与亚波长的超表面单元形成的超表面平面上的周期性调制的阻抗边界条件相互作用时，超表面平面根据超表面单元的排布形成不同个数的波束，每个波束对应一个聚焦点，也就是一个接收端的位置点，因此，超表面模块305中的电可调器件在控制模块307的控制下，调控各个超表面单元的排布，从而达到调整入射到超表面平面的微波能量信号所形成的波束的个数及方向，达到对微波能量信号波束的聚焦的目的。

以上两种结构中，虽然均利用超表面单元所形成的超表面平面的特性和原理，但结构不同，超表面单元的排列也有所不同。

以下对超表面模块305的第一种结构进行说明：

在阵列天线模块303的天线单元的前端布置超表面模块305中的超表面单元，如图6～图8中相应结构所示，由此形成超表面平面，而阵列天线模块303的天线单元所发射的微波能量信号在进入到超表面平面时，本实施例通过控制超表面平面上各个超表面单元中的电可调器件，来修改超表面平面的出射波路线，并灵活控制发射波形、聚焦位置及个数，如图11中所示，从而实现多点聚焦，即多点无线充电的目的，同时能够提升中远程无线充电中的能量传输效率。

也就是说，每个接收端所在的位置点即为微波能量信号的一个聚焦点，每个聚焦点分别对应一个接收端，如图11所示，接收端a～c处于各自的位置点上能够通过微波接收装置在接收到微波能量信号，能够实现无线充电。

在一种实现方式中，本实施例中为了实现对多个接收端同时进行无线充电，可以由定位模块301同时获得多个接收端的位置信息，再由计算模块306根据这些位置信息、发射波形参数和接收端的功率参数如功率大小的要求对超表面模块305中的超表面单元按照分配规则进行合理划分，使得超表面模块中超表面单元中的电可调器件基于初始控制信号所转换得到的电信号将微波能量信号聚焦到相应的位置点上。

例如，无线充电发射系统对应三个接收端，接收端A需要1瓦特，接收端B需要0.5瓦特，接收端C需要1.5瓦特，而超表面模块305中有30个超表面单元，如图12a中所示，计算模块307根据接收端ABC各自所需要的功率大小和距离发射系统的远近程度(位置信息)，对超表面模块305中的超表面单元进行合理划分(图12a中只是示例说明，并非只有这一种划分方式，实际使用时根据应用场景及分配规则进行合理划分)，如接收端需要功率为P且接收端距离发射系统的距离和角度分别为L和X时，应该调用超表面模块305中处于M位置的N个超表面单元，使得这N个超表面单元所传输的微波能量信号能够聚焦到接收端所在的位置点上，为接收端提供所需功率的无线充电。

在一种实现方式中，本实施例中同样为了实现对多个接收端同时进行无线充电，可以由定位模块301同时获得多个接收端的位置信息之后，再由计算模块306根据这些位置信息、超表面模块中超表面单元传输无线信号的信号特征及超表面单元的矩阵排列状态等，来生成初始控制信号，由此，超表面模块305的超表面单元中的电可调器件基于初始控制信号所转换得到的电信号将微波能量信号分别聚焦到每个位置点上，如图12b中所示，这样处于位置点上的每个接收端都能够接收到微波能量信号，进而实现无线充电。

需要说明的是，以上实现方式中，是通过对超表面单元的排布的矩阵分析和经过超表面单元的无线信号的物理特性，在所有超表面单元都参与的情况下，同时在不同的位置点上形成焦点，实现对微波能量信号的聚焦，相对于划分超表面单元进行分组聚焦的方案，能够进一步提高聚焦的效率，进而提高无线充电的效率。

由上述方案可知，本申请所提出的无线充电系统的发射系统中，通过在定位模块获取到接收端的位置信息之后，再利用超表面模块基于位置信息将微波能量信号聚焦到至少一个位置点上，从而使得处于位置点上的接收端能够接收到微波能量信号实现无线充电。本申请中只需要添加超表面模块就能够实现对微波能量信号的控制，而完全不需要对发射微波能量信号的阵列天线模块中的天线单元设置一一对应的相移单元或者幅控单元，做到微波能量信号的发射和微波能量信号的控制两个功能的分离，从而能够明显降低发射系统的结构复杂度，降低控制难度。

图13所示，为本申请中包含图3中的发射系统的无线充电系统的结构示意图，无线充电系统除了包含发射系统之外，还包括有电源系统、接收转换电路及充电电路等结构，其中的电源系统用于为无线充电系统中的其他部件如发射系统提供直流电和交流电等电源。图13中发射系统的具体实现结构可以参考前文图3～图12及相应文字内容，此处不再详述。

图14为图3中发射系统进行信号处理的实现流程图，具体可以包括以下步骤：

步骤1401：获取至少一个接收端的位置信息。

其中，本实施例中可以通过定位模块来获取到一个或多个接收端的位置信息。

步骤1402：生成并放大所需要发射的微波能量信号。

其中，本实施例中可以通过微波信号模块来生成并放大所需要发射的微波能量信号。

步骤1403：将微波能量信号进行发射。

其中，本实施例中可以通过阵列天线模块中的天线单元将微波能量信号进行发射。

步骤1404：基于接收端的位置信息及发射微波能量信号的发射波形参数，确定初始控制信号。

其中，本实施例中可以通过计算模块确定初始控制信号。

步骤1405：将初始控制信号转换为电信号。

其中，本实施例中可以通过控制模块将初始控制信号转换为电信号。

步骤1406：利用超表面模块基于电信号将微波能量信号聚焦到至少一个位置点上，由此，需要充电的设备或终端作为接收端能够处于位置点上通过自身的微波接收装置接收微波能量信号，完成无线充电。

而超表面模块中包含多个超表面单元，每个超表面单元均由电可调器件和金属带组成，而超表面模块中的电可调器件可以在电信号的作用下改变电可调器件上的偏置电压，以调控微波能量信号的相位变化，使得微波能量信号聚焦到所述位置点上。

在具体实现方式中，可以基于位置信息、发射波形参数及接收端的功率参数，对超表面模块中的超表面单元进行划分，得到划分结果，并基于划分结果生成初始控制信号，划分结果能够表明每个超表面单元所对应的位置点，由此能够使得超表面模块中超表面单元中的电可调器件基于初始控制信号转换所得到的电信号将微波能量信号聚焦到相应的位置点上。

或者，可以基于超表面模块中超表面单元的矩阵排列状态及超表面单元传输无线信号的信号特征，生成初始控制信号，使得超表面模块中超表面单元的电可调器件基于初始控制信号转换所得到的电信号将微波能量信号分别聚焦到每个位置点上。

可见，本实施例中不需要对每个天线单元设置一一对应的相移单元或幅控单元，而是利用超表面技术，为天线单元配备超表面单元，从而通过对超表面单元的控制来实现对天线单元所传输的微波能量信号的波形和方向的控制，做到微波能量信号的发射和微波能量信号的控制两个功能的分离，而超表面单元的设置并不会增加天线单元的调控复杂度，由此，在实现对接收端的无线充电的同时，不会增加发射系统的结构复杂度，调控效率也能相应提高。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

以上对本申请所提供的一种无线充电系统的发射系统、无线充电系统及信号处理方法进行了详细介绍，对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种无线充电系统的发射系统，其特征在于，包括：

定位模块，用于获取至少一个接收端的位置信息；

微波信号模块，用于生成微波能量信号；

阵列天线模块，包括至少一个天线单元，用于将所述微波信号模块生成的微波能量信号进行发射；

超表面模块，用于基于所述接收端的位置信息将所述阵列天线模块发射的微波能量信号聚焦到至少一个位置点上，使得处于所述位置点上的接收端能够接收所述微波能量信号，以完成无线充电；

还包括：

计算模块，用于基于所述接收端的位置信息及所述阵列天线模块的发射波形参数，确定初始控制信号，并将所述初始控制信号发送给所述超表面模块，使得所述超表面模块基于所述初始控制信号将所述阵列天线模块发射的微波能量信号聚焦到至少一个位置点上；

所述计算模块具体用于：

基于所述位置信息、所述发射波形参数及所述接收端的功率参数，对所述超表面模块中的超表面单元进行划分，得到划分结果，所述划分结果能够表明每个超表面单元所对应的位置点，基于划分结果生成初始控制信号，并将所述初始控制信号发送给所述超表面模块，使得超表面模块中超表面单元中的电可调器件基于所述初始控制信号转换所得到的电信号将相应功率的微波能量信号聚焦到相应的位置点上；

或者，所述计算模块具体用于：

基于所述超表面模块中超表面单元的矩阵排列状态及所述超表面单元传输无线信号的信号特征，生成初始控制信号，将所述初始控制信号发送给所述超表面模块，使得所述超表面模块中超表面单元的电可调器件基于所述初始控制信号转换所得到的电信号将微波能量信号分别聚焦到每个位置点上。

2.根据权利要求1所述的发射系统，其特征在于，还包括：

控制模块，用于将所述计算模块确定的初始控制信号转换成电信号，再将所述电信号发送给所述超表面模块。

3.根据权利要求2所述的发射系统，其特征在于，所述超表面模块包括：

多个超表面单元，每个超表面单元包括金属带及电可调器件，其中：

所述电可调器件，用于在所述控制模块发送的电信号的控制下所述电可调器件上的偏置电压发生变化，从而调控所述阵列天线模块所发射的微波能量信号的相位变化，将所述微波能量信号聚焦到所述位置点上。

4.根据权利要求3所述的发射系统，其特征在于，所述超表面模块中的超表面单元布置在所述阵列天线模块中天线单元的前端。

5.根据权利要求1所述的发射系统，其特征在于，还包括：

馈电模块，连接在所述微波信号模块与所述阵列天线模块之间，用于将所述微波信号模块生成的微波能量信号分配给所述阵列天线模块中的各个天线单元。

6.一种无线充电系统，其特征在于，至少包括如权利要求1～5中任一项所述的发射系统。

7.一种信号处理方法，其特征在于，包括：

获取至少一个接收端的位置信息；

利用超表面模块基于所述接收端的位置信息将发射的微波能量信号聚焦到至少一个位置点上，使得处于位置点上的接收端能够接收微波能量信号，以完成无线充电；

还包括：

基于所述接收端的位置信息及微波能量信号的发射波形参数，确定初始控制信号，再利用所述超表面模块基于所述初始控制信号将发射的微波能量信号聚焦到至少一个位置点上；

所述基于所述接收端的位置信息及微波能量信号的发射波形参数，确定初始控制信号，包括：

基于所述位置信息、所述发射波形参数及所述接收端的功率参数，对所述超表面模块中的超表面单元进行划分，得到划分结果，并基于划分结果生成初始控制信号，所述划分结果能够表明每个超表面单元所对应的位置点，使得超表面模块中超表面单元中的电可调器件基于所述初始控制信号转换所得到的电信号将相应功率的微波能量信号聚焦到相应的位置点上；

或者，所述基于所述接收端的位置信息及微波能量信号的发射波形参数，确定初始控制信号，包括：

基于所述超表面模块中超表面单元的矩阵排列状态及所述超表面单元传输无线信号的信号特征，生成初始控制信号，使得所述超表面模块中超表面单元的电可调器件基于所述初始控制信号转换所得到的电信号将微波能量信号分别聚焦到每个位置点上。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

将所述初始控制信号转换为电信号，再利用所述超表面模块基于所述电信号将发射的微波能量信号聚焦到所述位置点上。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述利用所述超表面模块基于所述电信号将发射的微波能量信号聚焦到所述位置点上，包括：

基于所述电信号控制所述超表面模块中的电可调器件上的偏置电压发生变化，以调控所述微波能量信号的相位变化，使得所述微波能量信号聚焦到所述位置点上。

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