CN111934446A - 一种基于平面时间反演镜的变焦无线输能系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于平面时间反演镜的变焦无线输能系统及方法,属于辐射式无线输能技术领域。本发明系统包括幅度检测模块、信息处理模块、发射控制模块，RF信号源、可调放大器阵列、移相器阵列、开关阵列、输能终止模块、平面TRM阵列、以及接收端。在对接收端输能之前，通过判别平面TRM阵列中无线电能传输的高效区与低效区，决定TRM阵列单元开关的通断，从而在接收端纵向或横向移动过程中，对接收端进行输能的TRM阵列范围可变，能够实现对接收端的变焦无线输能。与传统的基于时间反演的无线输能相比，本发明能够减小天线阵列的能量损耗，使天线波束宽度变窄，波束更加集中，进一步稳定和提高输能效率。

Description

一种基于平面时间反演镜的变焦无线输能系统及方法

技术领域

本方法属于辐射式无线输能技术，具体涉及一种平面时间反演镜的变焦无线输能系统与方法。

背景技术

无线输能(Wireless Power Transfer，WPT)将能量从源端无线或非接触地传输至负载端，可显著提升输电的便捷性和安全性，并能够应用于难以架设输电线的特殊场合，如植入式医疗设备充电、近地无人机续航以及灾害区域的应急救援等，是近几年来备受科研界和产业界关注的一个研究热点。相比有线电能传输，无线电能传输摒弃了电源与负载间的供电线缆，能够实现完全无线缆的电能传输，可显著提升电力供应的便捷性和灵活性，应用前景广阔，市场潜力巨大。

时间反演无线电能传输(Time Reversal Wireless Power Transfer，TR-WPT)是近年来发展出的一个无线电能传输研究新方向。与传统WPT不同，电磁能量不再以“定向波束”，而是以空间“点聚焦波”的形式输送至受能用户，具有电磁安全性好、空口效率高、定位精度高等优势，有望为各类物联网应用场景下的无线电能传输难题提供解决方案。然而，在现有的TR-WPT系统中，由于传输距离和天线方向图的制约，平面时间反演镜(TimeReversal Mirror，TRM)发射阵列的一部分能量会被浪费，影响对受能端的输能效率。信号在传输介质中传播时，随着信道距离的增大，将会有一部分能量转化成热能或者被传输介质吸收，从而造成信号幅值不断衰减。对于天线阵而言，每个阵元到达接收端的距离不同，导致一部分阵元能够保持较多的能量，一部分阵元损耗较多能量。此外，由于天线固有的方向图，天线只有在主瓣范围内辐射强度最大，辐射效率高的范围有限。例如申请号201710142293.0的发明专利，公开了一种基于时间反演的分布式无线能量传输方法，利用接收端的信标天线发射电磁波信号，金属丝线阵作为传输载体，运用时间反演，实现了在封闭曲折环境内的能量高效传输。然而，当接收端发生移动时，各种时变的电磁扰动会破坏信道互易性，导致自适应跟踪困难，受能功率不稳定。又例如申请号为201810580750.9的发明专利，公开了一种基于聚焦波的多目标选择性无线输能方法及装置，通过将TRM获取的各个受能目标的TR回传信号进行线性叠加，实现了对多个受能目标的选择性无线电能传输。但是，该发明对多目标进行能量传输的过程中，功率分配不明确，会出现各目标输能效率不稳定的问题。

发明内容

本发明提出一种基于平面时间反演镜的变焦无线输能(Time Reversal WirelessPower Transfer,TR-WPT)系统及方法，目的是克服现有的TR-WPT系统中，由于传输距离和天线方向图的制约，导致对移动受能设备输能时，无线输能效率随距离变化大、输能功率不恒定，无法对移动受能设备进行稳定的能量传输的问题。

为了实现克服上述缺点，本发明的技术方案是：

一种基于平面时间反演镜的变焦无线输能系统，该系统包括幅度检测模块、信息处理模块、发射控制模块、RF(Radio Frequency，射频)信号源、可调放大器阵列、移相器阵列、开关阵列、输能终止模块、平面TRM阵列、以及接收端。

所述接收端，通过自身天线全向发射输能请求信号和终止信号，接收TR回传信号。

所述平面TRM阵列包括N个发射天线单元，平面TRM阵列用于接收输能请求信号并得到响应信号，以及发射TR(Time Reversal，时间反演)回传信号。

所述幅度检测模块，用于接收平面TRM阵列传输的的响应信号并对响应信号进行ADC(Analogue To Digital Conversion，模数转换)处理，得到数字电压，并将数字电压传输至信息处理模块。

所述信息处理模块，用于将接收到的数字电压进行幅-相转化，得到接收端与每个发射天线单元的偏转角，并将接收端与每个发射天线单元的偏转角信息传输至发射控制模块。

所述输能终止模块，用于接收终止信号，并将终止信号转换为数字信号传输至发射控制模块。

所述RF信号源，用于产生输能信号，然后将输能信号传输至可调放大器阵列。

所述可调放大器阵列，包括N个可调放大器，可调放大器阵列接收到输能信号并将其分为N路后进行放大，得到放大的输能信号，然后将放大的输能信号传输至移相器阵列。

所述移相器阵列，包括N个移相器，移相器阵列接收到N路放大的输能信号，对其进行时间反演处理，将相位调节到输能请求信号的相反相位，得到TR回传信号。

所述开关阵列，包括单片机数字电路和每个发射天线单元的控制开关。

所述发射控制模块，用于接收信息处理模块发送的接收端与每个发射天线单元的偏转角信息，接收输能终止模块发送的数字终止信号，以及控制RF信号源、放大器阵列、移相器阵列、开关阵列。

当发射控制模块接收到接收端与每个发射天线单元的偏转角信息，则根据偏转角信息将发射天线单元划分为高效区和低效区，同时打开RF信号源、可调放大器阵列、移相器阵列和高效区的发射天线单元对应的开关。当发射控制模块接收到数字终止信号，则关闭RF信号源、可调放大器阵列、移相器阵列和开关阵列。

进一步地，所述幅度检测模块、信息处理模块、发射控制模块及输能终止模块均包含有单片机数字电路及数字存储器。

针对上述基于平面时间反演镜的变焦无线输能系统，本发明提供了一种变焦无线输能方法，步骤如下：

S1.接收端的天线将输能请求信号x(t)向平面TRM阵列全向发送，所述平面TRM阵列包括N个发射天线单元TR_i，其中1≤i≤N。

S2.平面TRM阵列第i个发射天线单元接收到输能请求信号的响应信号为

其中

表示卷积运算，h_i(t)表示信道参数。响应信号y_i(t)传输至幅度检测模块，幅度检测模块对响应信号y_i(t)进行ADC转换，得到数字电压F_i。

S3.幅度检测模块将数字电压F_i发送至信息处理模块，信息处理模块对数字电压F_i进行幅-相转化，得到接收端与每个发射天线单元的偏转角。具体为：

信息处理模块中的单片机数字电路对所有数字电压F_i进行排序，得到最大值F₀＝F_imax。以最大值F₀所对应的发射天线单元与接收端的连线为参考线，计算其他发射天线单元与参考线之间的夹角θ_i，也称θ_i为偏转角：

S4.信息处理模块将偏转角θ_i发送给发射控制模块。发射控制模块设定高效区的最大偏转角为∝，若偏转角θ_i>∝，则对应发射天线单元划定为低效区。低效区的发射天线单元距输能目标较远，输能贡献低，该区域中所有发射天线单元的开关保持OFF状态；若偏转角θ_i≤∝，则对应发射天线单元划定为高效区。高效区的发射天线单元距输能目标较近，输能贡献高。划定结束后，发射控制模块发送输能允许信号至开关阵列，打开高效区发射天线单元对应的控制开关，同时打开RF信号源、可调放大器阵列和移相器阵列。

S5.开关阵列控制平面TRM阵列的ON/OFF状态，每个控制开关连接一个发射天线单元，开关初始状态为OFF。设M个发射天线单元的开关转换至ON端，则剩余N-M个天线单元保持OFF状态。RF信号源产生的输能信号X(t)经过可调放大器阵列分为N路并放大后得到放大的输能信号Y_i(t)，其中1≤i≤N，所述输能信号、输能允许信号、输能请求信号的频率一致。移相器阵列对放大的输能信号Y_i(t)进行时间反演处理，变换为时间反演信号Y_i(-t)，即TR回传信号

移相器阵列将TR回传信号

传输至高效区的发射天线单元后，由发射天线单元发送至接收端。对于单频点输能系统，时间反演采用相位共轭来等效，具体实现方式为：由移相器将放大后的输能信号Y_i(t)的相位调节到输能请求信号x(t)的相反相位，即-φ_i，其中φ_i为第i个发射天线单元接收到的输能请求信号x(t)的相位。

S6.根据时间反演的空-时聚焦特性，高效区发射天线单元所发射电磁波重新聚焦于接收端，接收端开始稳定的进行无线能量接收。

S7.当输能完毕，接收端发射终止信号，输能终止模块接收到终止信号并将终止信号转换为数字终止信号，然后发送至发射控制模块，发射控制模块发送输能终止信号给开关阵列，将高效区的发射天线单元的开关重新拨向OFF端，同时关闭RF信号源、可调放大器阵列和移相器阵列，系统回到初始状态。

进一步地，多接收端同时进行输能时，为保证各接收端受能功率恒定，存在功率分配问题。为寻求无线输能总体效率与各接收端之间功率恒定的平衡，将使用分数阶功率分配策略。

假设共有K个接收端，第k个接收端分配的功率为：

其中，β表示衰减因子；s表示信道编号；Ps表示第s个信道的功率；U表示选择的某一接收端集合，

hs(j)表示在第s个信道中第j个接收端的信道增益，其中j∈U。

在分数阶功率分配策略下，信道条件差的接收端将被分配到更多的功率，每个接收端的功率大小由功率分配因子来决定。利用注水算法，对接收端进行自适应功率分配，具体功率分配策略如下:

N₀表示初始噪声功率谱密度；h_s,k表示第k个接收端在第s个信道中的信道增益；W(m)表示第m阶段的注水线。总发射功率在每个分配阶段进行更新：

在第m+1阶段，对注水线进行更新，更新方式为：

N(m)表示第m阶段的噪声功率谱密度。

接收端集U中的每个接收端，根据设定的注水线分配方案选出最佳复用接收端集合。在每个分配步骤中，不需要更新先前分配过的子载波上的临时功率。在所有子载波都已分配结束后，使用最终的注水线为所有子载波分配最终的功率。

本发明采用上述方案，其具有如下有益效果：

(1)本发明通过发射控制模块控制各发射天线单元的开关，使得高效区参与输能，低效区不参与输能，减小天线阵列的能量损耗，使天线波束宽度变窄，波束更加集中，能够提高整个无线电能传输效率。

(2)本发明采用开关阵列，使得在接收端纵向或横向移动过程中，能够改变对接收端进行输能的平面TRM阵列范围，从而实现对接收端的变焦无线输能，稳定无线电能传输效率。

(3)本发明采用分数阶功率分配策略及注水算法，在不降低无线输能系统总体输能效率的前提下，最大限度的保证各用户的受能功率恒定。

附图说明

本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。在附图中：

图1位本发明所述基于平面时间反演镜的变焦无线输能方法流程图；

图2为本发明所述偏转角θ_i示意图；

图3为本发明所述TR-WPT能量发射端与接收端的结构示意图；

图4为本发明所述开关阵列控制示意图；

图5为本发明具体实例中无线电能传输示意图；

图6为聚焦斑尺寸与平面TRM阵列规模之间的关系曲线，平面TRM阵列为正方形，单元间距为半波长。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合附图来为了对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

下面通过具体实施例，分别进行详细的说明。

如图3所示，本实施例的一种基于平面时间反演镜的变焦无线输能系统，包括幅度检测模块、信息处理模块、发射控制模块，RF信号源、可调放大器阵列、移相器阵列、开关阵列、输能终止模块及平面TRM阵列。

接收端发送输能请求信号后，平面TRM阵列进行接收并得到响应信号，该响应信号发送至幅度检测模块。幅度检测模块包括单片机数字电路A和数字存储器A。单片机数字电路A对响应信号进行ADC转换，转化为数字电压后输入至数字存储器A。

幅度检测模块的数字存储器A将数字电压发送至信息处理模块，信息处理模块包括单片机数字电路B和数字存储器B，单片机数字电路B对数字电压进行幅-相转化，将得到的相位信息输入数字存储器B进行存储，然后数字存储器B将相位信息发送至发射控制模块。所述相位信息为接收端与每个发射天线单元的偏转角。

发射控制模块包括单片机数字电路C和数字存储器C,单片机数字电路C对发射天线单元进行高效区与低效区的判定，从而确定天线阵列中各发射天线单元的工作状态，得到输能允许信号。将输能允许信号输入数字存储器后，再由数字存储器发送至开关阵列的单片机数字电路D。

输能终止模块包括单片机数字电路E、数字存储器E和接收天线,当输能需要停止时，输能终止模块通过接收天线接收到来自接收端的终止信号，终止信号通过单片机数字电路D转换为数字终止信号，输入数字存储器，再由数字存储器将数字终止信号传至发射控制模块。发射控制模块接收到输能终止模块的数字终止信号，关闭RF信号源、开关阵列、可调放大器阵列和移相器阵列，终止能量信号的发射。

接收端进行横向或纵向的移动过程中，平面TRM阵列中的高效区随接收端的位置变化进行改变，实现变焦的无线电能传能。如图4所示，开关阵列包括一个单片机数字电路D和N个独立控制每个发射天线单元的开关，通过单片机数字电路D的控制，高效区的发射天线单元对应的开关打开，低效区的发射天线单元对应的开关保持关闭状态。

图6为聚焦斑尺寸与平面TRM阵列规模关系MATLAB仿真结果图，设置平面TRM阵列为正方形，单元间距为半波长。从图中可以看出，增大平面TRM阵列口径可以使聚焦斑尺寸减小，当平面TRM阵列单元个数小于20时，聚焦班直径衰减剧烈，当阵列单元个数大于20时，聚焦班直径衰减趋于平稳。由此可见，当平面TRM阵元个数范围在(0，20)中时，增大阵列口径可以使聚焦斑尺寸显著减小，继续增大阵列口径则影响较小。

针对上述基于平面时间反演镜的变焦无线输能系统结构，本发明的方法步骤如下：

S1.接收端的双端口天线将输能请求信号x(t)向平面TRM阵列全向发送，平面TRM阵列包括N个发射天线单元TR_i，其中1≤i≤N。

S2.平面TRM阵列第i个发射天线单元接收到输能请求信号的响应信号为

其中

表示卷积运算，h_i(t)表示信道参数，响应信号y_i(t)传输至幅度检测模块，幅度检测模块对响应信号y_i(t)进行ADC转换，得到数字电压F_i。

S3.幅度检测模块将数字电压F_i发送至信息处理模块，信息处理模块对数字电压F_i进行幅-相转化，具体为：

信息处理模块中的单片机对所有数字电压F_i进行排序，得到最大值F₀＝F_imax。以最大值F₀所对应的发射天线单元与接收端的连线为参考线，计算其他发射天线单元与参考线之间的夹角θ_i，也称θ_i为偏转角：

S4.信息处理模块将偏转角θ_i发送给发射控制模块。发射控制模块设定高效区的最大偏转角为∝，若偏转角θ_i>∝，则对应发射天线单元划定为低效区。低效区的发射天线单元距输能目标较远，输能贡献低，该区域中所有发射天线单元的开关保持OFF状态；若偏转角θ_i≤∝，则对应发射天线单元划定为高效区。高效区的发射天线单元距输能目标较近，输能贡献高。划定结束后，发射控制模块发送高效区的输能允许信号至开关阵列，打开高效区发射天线单元对应的控制开关，同时打开RF信号源、可调放大器阵列和移相器阵列。

S5.开关阵列控制平面TRM阵列的ON/OFF状态，每个控制开关连接一个发射天线单元，开关初始状态为OFF。设M个发射天线单元的开关转换至ON端，则剩余N-M个天线单元保持OFF状态。RF信号源产生的输能信号X(t)经过可调放大器阵列分为N路并放大后得到放大的输能信号Y_i(t)，其中1≤i≤N，所述输能信号、输能请求信号、输能允许信号的频率一致。移相器阵列对放大的输能信号Y_i(t)进行时间反演处理，变换为时间反演信号Y_i(-t)，根据时间反演信号Y_i(-t)得到TR回传信号

对于单频点输能系统，时间反演采用相位共轭来等效，具体实现方式为：由移相器将放大后的输能信号Y_i(t)的相位调节到输能请求信号x(t)的相反相位，即-φ_i，其中φ_i为第i个发射天线单元接收到的输能请求信号x(t)的相位。移相器阵列将TR回传信号

传输至高效区的发射天线单元后，由发射天线单元发送至接收端。

S6.根据时间反演的空-时聚焦特性，高效区发射天线单元所发射电磁波重新聚焦于接收端，接收端开始稳定的进行无线能量接收。

S7.当输能完毕，接收端发射终止信号，输能终止模块接收到终止信号并将终止信号转换为数字终止信号，然后发送至发射控制模块，发射控制模块发送输能终止信号给开关阵列，将高效区的发射天线单元的开关重新拨向OFF端，同时关闭RF信号源、可调放大器阵列和移相器阵列，系统回到初始状态。

若多接收端同时进行输能时，为保证各接收端受能功率恒定，同时使无线输能总体效率与各接收端间功率恒定平衡，使用分数阶功率分配策略。

假设共有K个接收端，接收端k分配的功率为：

其中，β表示衰减因子；s表示信道编号；Ps表示第s个信道的功率；U表示选择的某一接收端集合，

hs(j)表示在第s个信道中第j个接收端的信道增益，其中j∈U。

在分数阶功率分配策略下，信道条件差的接收端将被分配到更多的功率，每个接收端的功率大小由功率分配因子来决定。利用注水算法，对接收端进行自适应功率分配，具体功率分配策略如下:

N₀表示初始噪声功率谱密度；h_s,k表示接收端k在第s个信道中的信道增益；W(m)表示第m阶段的注水线。总发射功率在每个分配阶段进行更新：

在第m+1阶段，对注水线进行更新，更新方式为：

N(m)表示第m阶段的噪声功率谱密度。

接收端集U中的每个接收端，根据规定好的注水线分配方案选出最佳复用接收端集合。在每个分配步骤中，不需要更新先前分配过的子载波上的临时功率。在所有子载波都已分配结束后，使用最终的注水线为所有子载波分配最终的功率。

下面，结合一个具体的单用户室内应用场景例，对本发明的技术方案做进一步详细的说明。

图5为具体实际应用场景，平面TRM阵列中的所有发射天线单元镶嵌在室内天花板中，各发射天线单元间均匀分布。TR-WPT无线能量接收端由位置1移动至位置2，再移动至位置3。在接收端横向或纵向移动过程中，平面TRM阵列高效区的范围和口径发生变化，以稳定和提高输能效率。

本发明的基于平面时间反演镜的变焦无线输能系统及方法，利用发射控制模块和开关阵列，控制各天线单元的开关，使得高效区参与输能，低效区不参与输能，减小天线阵列的能量损耗，使天线波束宽度变窄，波束更加集中，提高了整个无线电能传输效率。在接收端纵向或横向移动过程中，也能够改变对接收端进行输能的TRM阵列范围，从而实现了对接收端的变焦无线输能，稳定了无线电能传输效率，为TR-WPT走向实际应用提供了技术支持。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。凡是根据上述描述做出各种可能的等同替换或改变，均被认为属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于平面时间反演镜的变焦无线输能系统，该系统包括幅度检测模块、信息处理模块、发射控制模块、RF信号源、可调放大器阵列、移相器阵列、开关阵列、输能终止模块、平面TRM阵列、以及接收端；

所述接收端，通过自身天线全向发射输能请求信号和终止信号，接收TR回传信号；

所述平面TRM阵列包括N个发射天线单元，平面TRM阵列用于接收输能请求信号并得到响应信号，以及发射TR回传信号；

所述幅度检测模块，用于接收平面TRM阵列传输的的响应信号并对响应信号进行ADC处理，得到数字电压，并将数字电压传输至信息处理模块；

所述信息处理模块，用于将接收到的数字电压进行幅-相转化，得到接收端与每个发射天线单元的偏转角，并将接收端与每个发射天线单元的偏转角信息传输至发射控制模块；

所述输能终止模块，用于接收终止信号，并将终止信号转换为数字信号传输至发射控制模块；

所述RF信号源，用于产生输能信号，然后将输能信号传输至可调放大器阵列；

所述可调放大器阵列包括N个可调放大器，可调放大器阵列接收到输能信号并将其分为N路后进行放大，得到放大的输能信号，然后将放大的输能信号传输至移相器阵列；

所述移相器阵列包括N个移相器，移相器阵列接收到N路放大的输能信号，对其进行时间反演处理，将相位调节到输能请求信号的相反相位，得到TR回传信号；

所述开关阵列，包括单片机数字电路和每个发射天线单元的控制开关；

所述发射控制模块，用于接收信息处理模块发送的接收端与每个发射天线单元的偏转角信息，接收输能终止模块发送的数字终止信号，以及控制RF信号源、放大器阵列、移相器阵列、开关阵列；

当发射控制模块接收到接收端与每个发射天线单元的偏转角信息，则根据偏转角信息将发射天线单元划分为高效区和低效区，同时打开RF信号源、可调放大器阵列、移相器阵列和高效区的发射天线单元对应的开关；当发射控制模块接收到数字终止信号，则关闭RF信号源、可调放大器阵列、移相器阵列和开关阵列。

2.如权利要求1所述的一种基于平面时间反演镜的变焦无线输能系统，其特征在于，所述幅度检测模块、信息处理模块、发射控制模块及输能终止模块均包含有单片机数字电路及数字存储器。

3.一种基于平面时间反演镜的变焦无线输能系统的输能方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.接收端的天线将输能请求信号x(t)向平面TRM阵列全向发送，所述平面TRM阵列包括N个发射天线单元TR_i，其中1≤i≤N；

S2.平面TRM阵列第i个发射天线单元接收到输能请求信号的响应信号为

其中

表示卷积运算，h_i(t)表示信道参数；响应信号y_i(t)传输至幅度检测模块，幅度检测模块对响应信号y_i(t)进行ADC转换，得到数字电压F_i；

S3.幅度检测模块将数字电压F_i发送至信息处理模块，信息处理模块对数字电压F_i进行幅-相转化，得到接收端与每个发射天线单元的偏转角θ_i；

S4.信息处理模块将偏转角θ_i发送给发射控制模块；发射控制模块设定高效区的最大偏转角为∝，若偏转角θ_i>∝，则对应发射天线单元划定为低效区，；若偏转角θ_i≤∝，则对应发射天线单元划定为高效区；划定结束后，发射控制模块发送输能允许信号至开关阵列，打开高效区发射天线单元对应的控制开关，同时打开RF信号源、可调放大器阵列和移相器阵列；

S5.RF信号源产生的输能信号X(t)经过可调放大器阵列分为N路并放大后得到放大的输能信号Y_i(t)，其中1≤i≤N，所述输能信号、输能允许信号、输能请求信号的频率一致；移相器阵列对放大的输能信号Y_i(t)进行时间反演处理，变换为时间反演信号Y_i(-t)，作为TR回传信号Y_i ^TR(t)＝Y_i(-t)，移相器阵列将TR回传信号Y_i ^TR(t)传输至高效区的发射天线单元后，由发射天线单元发送至接收端；

S6.根据时间反演的空-时聚焦特性，高效区发射天线单元所发射电磁波重新聚焦于接收端，接收端开始稳定的进行无线能量接收；

S7.当输能完毕，接收端发射终止信号，输能终止模块接收到终止信号并将终止信号转换为数字终止信号，然后发送至发射控制模块，发射控制模块发送输能终止信号给开关阵列，将高效区的发射天线单元的开关重新拨向OFF端，同时关闭RF信号源、可调放大器阵列和移相器阵列，系统回到初始状态。

4.如权利要求3所述的一种输能方法，其特征在于，多接收端同时进行输能时，使用分数阶功率分配策略；

假设共有K个接收端，第k个接收端分配的功率为：

其中，β表示衰减因子；s表示信道编号；Ps表示第s个信道的功率；U表示选择的某一接收端集合，

hs(j)表示在第s个信道中第j个接收端的信道增益，其中j∈U；

在分数阶功率分配策略下，信道条件差的接收端将被分配到更多的功率，每个接收端的功率大小由功率分配因子来决定；利用注水算法，对接收端进行自适应功率分配，具体功率分配策略如下:

N₀表示初始噪声功率谱密度，h_s,k表示第k个接收端在第s个信道中的信道增益，W(m)表示第m阶段的注水线；总发射功率在每个分配阶段进行更新：

在第m+1阶段，对注水线进行更新，更新方式为：

N(m)表示第m阶段的噪声功率谱密度；

接收端集U中的每个接收端，根据设定的注水线分配方案选出最佳复用接收端集合；在每个分配步骤中，不需要更新先前分配过的子载波上的临时功率；在所有子载波都已分配结束后，使用最终的注水线为所有子载波分配最终的功率。

5.如权利要求3所述的一种输能方法，其特征在于，步骤S3中，信息处理模块对数字电压F_i进行幅-相转化，包括以下步骤：信息处理模块中的单片机数字电路对所有数字电压F_i进行排序，得到最大值F₀＝F_imax；以最大值F₀所对应的发射天线单元与接收端的连线为参考线，计算其他发射天线单元与参考线之间的夹角θ_i：

θ_i作为接收端与每个发射天线单元的偏转角。

6.如权利要求3所述的一种输能方法，其特征在于，步骤S5中，对于单频点输能系统，时间反演采用相位共轭来等效，具体实现方式为：φ_i为第i个发射天线单元接收到的输能请求信号x(t)的相位，采用移相器将放大后的输能信号Y_i(t)的相位调节到-φ_i。

Images