CN108599397A - 一种适用于远程无线充电的射频接收端模组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于远程无线充电的射频接收端模组，基于射频技术，由微处理器以及分别与所述微处理器点连接的通信模块和接收模块组成。该射频接收端模组的功能主要为捕捉从发射端天线发出的电磁波，并将电磁波转化为电能，最终为设备中的电池供电。相比于采用Qi标准和A4WP标准的现有无线充电技术，本发明的无线充电技术具有极大的空间自由度，可以给最大4.5米半径区域内的设备充电，突破性地增大了无线充电的距离范围，从而满足下一代无线充电技术的需求，提升了无线充电的用户体验。
Description
技术领域
本发明属于无线充电领域，具体涉及一种适用于远程无线充电的射频接收端模组。
背景技术
现如今，随着无线充电技术的逐渐成熟，支持无线充电的设备会越来越普遍，无线充电的需求也会越来越大。目前，支持无线充电的电子设备有手机，手表，腕带，VR/AR眼镜，耳机等等。在现有的无线充电技术中，Qi标准和A4WP标准是两种较为成熟的技术。
Qi标准利用了电磁感应原理，在发射端利用变化的电场使得发射线圈产生变化的磁场，在接收端再利用变化的磁场在接收线圈中产生电场，从而产生电流为电子设备充电。而Qi标准的主要缺点为无线充电距离短，需要发射端和接受端距离在毫米量级，一般约为10mm以内，属于接触式无线充电，因此需要电子设备与无线充电发射端贴合才能进行无线充电，无法实现一定距离的无线充电。
A4WP标准利用了磁共振技术，将两个线圈的频率调谐到共振状态，基于电磁耦合的原理，使用谐振技术的发射端将振荡电流注入到高谐振发射线圈中以产生振荡电磁场。具有相同谐振频率的接收线圈从电磁场中接收电力并将其转化为可为设备充电的电流。A4WP标准虽然具有一定空间自由的优点，可以实现在有限的距离范围内为电子设备进行无线充电，但该有效距离的范围一般不超过50mm，属于近距离无线充电，还是不能满足未来远程无线充电的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于远程无线充电的射频接收端模组，采用RF射频技术，通过捕捉从发射端发出的电磁波，并将电磁波转化为电能，最终为电子设备中的电池供电，从而满足远距离的无线充电需求，提升无线充电的用户体验。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种适用于远程无线充电的射频接收端模组，基于射频技术，由微处理器以及分别与所述微处理器点连接的通信模块和接收模块组成；其中，
所述通信模块主要由射频通信电路组成，主要负责生成和发送接收端电子设备的状态及位置信号；在射频发射端天线接收到射频接收端的所述通信模块的广播信号之后，射频发射端天线通过波束合成和波形综合生成指向射频接收端的天线方向图，从而实现将电磁波能量无线传输到射频接收端的设备电池；
所述接收模块主要由接收天线、整流器、直流转换器和电池依次电连接而成；
所述接收天线的主要功能为接收发射端送出的电磁波，并将接收到的电磁波传递给所述整流器；
所述整流器的主要功能为将接收电磁波后的交流电压转化为直流电压，并将直流电压传递给所述直流转换器；
所述直流转换器的主要功能为将直流电压转换为5-15V的稳定电压，然后输出到所述电池中；
所述微处理器主要由芯片组成，主要功能为控制所述通信模块关于接收端电子设备的状态、位置信号的生成和发送，控制所述接收天线关于电磁波的接收，控制所述整流器关于交流电压向直流电压的转换，以及控制所述直流转换器关于稳定电压的转换和输出。
进一步的，所述接收天线为单个天线单元或由多个天线单元组成的天线阵列。所述天线单元的形式为环形线圈天线或方形微带天线，在设计中，应选择合适的天线形式，以实现频率与发射端天线匹配。
进一步的，根据接收端设备的应用情况，所述天线单元可以设计不同的极化形式，包括水平和垂直、左手和右手、椭圆等极化方式，或者几种极化方式的组合。例如，对于手机、手表、腕带、耳机等终端设备，由于设备没有明确的优先方位指向，所以天线采用多种极化方式有利于终端设备天线更有效的接收电磁波；而对于例如笔记本电脑，游戏手柄，遥控器等终端设备，设备一般为平行放置，接收端设备的天线可以优先采用水平极化设计，可以更有效的接收电磁波。
进一步的，所述整流器一般由二极管、电阻、电感和电容等组成，在实际设计中，所述整流器最好尽可能的靠近所述接收天线，最大程度缩短两者的物理距离，以减少传输损失。
进一步的，所述接收模块的内部可以有多种组合形式，具有设计灵活性，例如所述整流器可以与一个或多个所述接收天线连接，反过来，所述接收天线也可以与一个或多个所述整流器连接；所述整流器可以与一个或多个所述直流转换器连接，多个所述直流转换器也可以同时与一个所述电池连接，具体组合形式主要取决于接收端设备的电路设计和用电需求。
本发明的远程无线充电的射频接收端模组采用了RF射频技术，RF射频技术是一项有别于Qi标准和A4WP标准的独特的无线充电技术。它采用电磁波为电子设备充电，射频发射端的天线发射出电磁波后，在电子设备中的接收端天线可以捕捉到电磁波，再将电磁波转换为电能。RF射频技术类似于WIFI路由器，具有极大的空间自由度，可以给最大4.5米半径区域内的设备充电，可以满足下一代的无线充电技术的发展要求。
本发明的有益效果是：
本发明提出了一种基于RF射频技术的远程无线充电接收端模组设计方案，其功能主要为捕捉从发射端天线发出的电磁波，并将电磁波转化为电能，最终为设备中的电池供电。相比于采用Qi标准和A4WP标准的现有无线充电技术，本发明的无线充电技术具有极大的空间自由度，可以给最大4.5米半径区域内的设备充电，突破性地增大了无线充电的距离范围，从而满足下一代无线充电技术的需求，提升了无线充电的用户体验。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为采用第一种接收模块实施例的本发明结构框图；
图2为本发明接收模块第二种实施例的结构框图；
图3为本发明接收模块第三种实施例的结构框图；
图4为本发明接收模块第四种实施例的结构框图；
图5为本发明接收模块第五种实施例的结构框图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
参见图1所示，一种适用于远程无线充电的射频接收端模组，基于射频技术，由微处理器1以及分别与所述微处理器1点连接的通信模块2和接收模块3组成。其中，
所述通信模块2主要由射频通信电路组成，主要负责生成和发送接收端电子设备的状态及位置信号；在射频发射端天线接收到射频接收端的所述通信模块的广播信号之后，射频发射端天线通过波束合成和波形综合生成指向射频接收端的天线方向图，从而实现将电磁波能量无线传输到射频接收端的设备电池。
所述接收模块3主要由接收天线4、整流器5、直流转换器6和电池7依次电连接而成。
所述接收天线4的主要功能为接收发射端送出的电磁波，并将接收到的电磁波传递给所述整流器5；所述接收天线4为单个天线单元或由多个天线单元组成的天线阵列。所述天线单元的形式为环形线圈天线或方形微带天线，在设计中，应选择合适的天线形式，以实现频率与发射端天线匹配。
根据接收端设备的应用情况，所述天线单元可以设计不同的极化形式，包括水平和垂直、左手和右手、椭圆等极化方式，或者几种极化方式的组合。例如，对于手机、手表、腕带、耳机等终端设备，由于设备没有明确的优先方位指向，所以天线采用多种极化方式有利于终端设备天线更有效的接收电磁波；而对于例如笔记本电脑，游戏手柄，遥控器等终端设备，设备一般为平行放置，接收端设备的天线可以优先采用水平极化设计，可以更有效的接收电磁波。
所述整流器5的主要功能为将接收电磁波后的交流电压转化为直流电压，并将直流电压传递给所述直流转换器6；所述整流器5一般由二极管、电阻、电感和电容等组成，在实际设计中，所述整流器5最好尽可能的靠近所述接收天线4，最大程度缩短两者的物理距离，以减少传输损失。
所述直流转换器6的主要功能为将直流电压转换为5-15V的稳定电压，然后输出到所述电池7中。
所述微处理器1主要由芯片组成，主要功能为控制所述通信模块2关于接收端电子设备的状态、位置信号的生成和发送，控制所述接收天线4关于电磁波的接收，控制所述整流器5关于交流电压向直流电压的转换，以及控制所述直流转换器6关于稳定电压的转换和输出。
进一步的，除了上述的组合方式，所述接收模块3的内部还可以有多种组合形式，具有设计灵活性具体组合形式主要取决于接收端设备的电路设计和用电需求。例如：
参见图2所示，所述接收模块3中包含多个所述接收天线4，这些所述接收天线4同时与一个所述整流器5连接，所述整流器5经过所直流转换器6后与所述电池连接。
参见图3所示，所述接收模块3中包含一个所述接收天线4，这个所述接收天线4同时与多个所述整流器5连接，每个所述整流器5分别通过各自对应的所述直流转换器6与同一个所述电池7连接。
参见图4所示，所述接收模块3中包含一个所述接收天线4，这个所述接收天线与一个所述整流器5，这个所述整流器5同时与多个所述直流转换器6连接，每个所述直流转换器6与同一个所述电池7连接。
参见图5所示，所述接收模块3中包含多个所述接收天线4，这些所述接收天线4分别通过各自对应的所述整流器5与一个对应的所述直流转换器6连接，这些所述直流转换器6与同一个所述电池7连接。
上述接收模块的组合形式只做举例用，在实际应用中，接收天线、整流器和直流转换器的个数不局限于图中所示。
本发明的远程无线充电的射频接收端模组采用了RF射频技术，RF射频技术是一项有别于Qi标准和A4WP标准的独特的无线充电技术。它采用电磁波为电子设备充电，射频发射端的天线发射出电磁波后，在电子设备中的接收端天线可以捕捉到电磁波，再将电磁波转换为电能。RF射频技术类似于WIFI路由器，具有极大的空间自由度，可以给最大4.5米半径区域内的设备充电，可以满足下一代的无线充电技术的发展要求。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种适用于远程无线充电的射频接收端模组，其特征在于：基于射频技术，由微处理器（1）以及分别与所述微处理器（1）点连接的通信模块（2）和接收模块（3）组成；其中，
所述通信模块（2）由射频通信电路组成，负责生成和发送接收端电子设备的状态及位置信号；
所述接收模块（3）由接收天线（4）、整流器（5）、直流转换器（6）和电池（7）依次电连接而成；
所述接收天线（4）的功能为接收从发射端送出的电磁波，并将接收到的电磁波传递给所述整流器（5）；
所述整流器（5）的功能为将接收电磁波后的交流电压转化为直流电压，并将直流电压传递给所述直流转换器（6）；
所述直流转换器（6）的功能为将直流电压转换为一定电压数值的稳定电压，然后输出到所述电池（7）中；
所述微处理器（1）由芯片组成，其功能为控制所述通信模块（2）关于接收端电子设备的状态、位置信号的生成和发送，控制所述接收天线（4）关于电磁波的接收，控制所述整流器（5）关于交流电压向直流电压的转换，以及控制所述直流转换器（6）关于稳定电压的转换和输出。
2.根据权利要求1所述的适用于远程无线充电的射频接收端模组，其特征在于：所述接收天线（4）为单个天线单元或由多个天线单元组成的天线阵列。
3.根据权利要求2所述的适用于远程无线充电的射频接收端模组，其特征在于：所述天线单元的形式为频率与发射端天线匹配的环形线圈天线或方形微带天线。
4.根据权利要求4所述的适用于远程无线充电的射频接收端模组，其特征在于：所述天线单元采用水平和垂直、左手和右手、椭圆中的一种极化方式或几种极化方式的组合。
5.根据权利要求1所述的适用于远程无线充电的射频接收端模组，其特征在于：所述整流器（5）无限接近但不接触所述接收天线（4），最大程度缩短两者的物理距离，以减少传输损失。
6.根据权利要求1所述的适用于远程无线充电的射频接收端模组，其特征在于：所述直流转换器（6）的输出电压为5-15V。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的适用于远程无线充电的射频接收端模组，其特征在于：所述整流器（5）与一个或多个所述接收天线（4）连接。
8.根据权利要求1-6中任意一项所述的适用于远程无线充电的射频接收端模组，其特征在于：所述接收天线（4）与一个或多个所述整流器（5）连接。
9.根据权利要求1-6中任意一项所述的适用于远程无线充电的射频接收端模组，其特征在于：所述整流器（5）与一个或多个所述直流转换器（6）连接。
10.根据权利要求1-6中任意一项所述的适用于远程无线充电的射频接收端模组，其特征在于：所述电池（7）与一个或多个所述直流转换器（6）连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180928 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |