CN113098150B - 一种能量转换系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种能量转换系统及方法，涉及能量处理技术领域。该能量转换系统包括天线阵列、匹配单元、电源转换单元以及电能存储单元，天线阵列、匹配单元、电源转换单元以及电能存储单元依次电连接，其中，天线阵列用于耦合多个频段的射频能量，匹配单元用于与多个频段中射频能量最大的目标频段实现阻抗匹配，电源转换单元用于将目标频段的射频能量转换为电能，并将转换的电能存储于电能存储单元。本申请提供的能量转换系统及方法具有使射频能量转换为电能的效率更高的优点。

Description

一种能量转换系统及方法

技术领域

本申请涉及能量处理技术领域，具体而言，涉及一种能量转换系统及方法。

背景技术

基于数据通信的需求，很多小型或者微型设备，特别是便携或者远程电气设备，都是电池供电，因此，对于电池的充电或更换是重点关注的问题。

目前，为了充电更加方便，本领域技术人员提出了一种将空间中的射频能量转换为电能，进而为电池进行充电的方案，然而，该充电方式下，射频能量转换为电能的效率较低。

发明内容

本申请的目的在于提供一种能量转换系统，以解决现有技术中射频能量转换为电能的效率较低的问题。

本申请的另一目的在于提供一种能量转换方法，以解决现有技术中射频能量转换为电能的效率较低的问题。

为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

一方面，本申请实施例提供了一种能量转换系统，所述能量转换系统包括天线阵列、匹配单元、电源转换单元以及电能存储单元，所述天线阵列、所述匹配单元、所述电源转换单元以及所述电能存储单元依次电连接；其中，

所述天线阵列用于耦合多个频段的射频能量；

所述匹配单元用于与所述多个频段中射频能量最大的目标频段实现阻抗匹配；

所述电源转换单元用于将所述目标频段的射频能量转换为电能，并将转换的电能存储于所述电能存储单元。

另一方面，本申请实施例提供了一种能量转换方法，应用于能量转换系统的处理单元，所述能量转换系统还包括天线阵列、匹配单元、电源转换单元以及电能存储单元，所述处理单元分别与所述天线阵列、匹配单元、电源转换单元以及电能存储单元电连接，所述方法包括：

控制天线阵列依次耦合多个频段的射频能量，并从中确定射频能量最大的目标频段；

控制所述匹配单元与所述目标频段实现阻抗匹配；

控制所述电源转换单元将射频能量转换为电能并存储于电能存储单元。

相对于现有技术，本申请实施例具有以下有益效果：

本申请实施例提供了一种能量转换系统及方法，该能量转换系统包括天线阵列、匹配单元、电源转换单元以及电能存储单元，天线阵列、匹配单元、电源转换单元以及电能存储单元依次电连接，其中，天线阵列用于耦合多个频段的射频能量，匹配单元用于与多个频段中射频能量最大的目标频段实现阻抗匹配，电源转换单元用于将目标频段的射频能量转换为电能，并将转换的电能存储于电能存储单元。由于本申请匹配单元能够与多个频段中射频能量最大的目标频段实现阻抗匹配，因此匹配单元能够使耦合能量的传输最大化，使得电源转换单元能够更加高效的将该目标频段的射频能量转换为电能，进而使射频能量转换为电能的效率更高。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本申请实施例提供的第一种能量转换系统的模块示意图。

图2为本申请实施例提供的第二种能量转换系统的模块示意图。

图3为本申请实施例提供的第三种能量转换系统的模块示意图。

图4为本申请实施例提供的能量转换系统的第一种电路图。

图5为本申请实施例提供的能量转换系统的第二种电路图。

图6为本申请实施例提供的第一种能量转换方法的流程图。

图7为本申请实施例提供的第二种能量转换方法的流程图。

图8为本申请实施例提供的S102子步骤的第一种流程图。

图9为本申请实施例提供的S102子步骤的第二种流程图。

图中：100-能量转换系统；110-天线阵列；120-匹配单元；130-电源转换单元；140-电能存储单元；150-处理单元；160-能量检测单元。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

随着大数据时代的到来，信息传递变得非常频繁，基于数据通信的需求，很多小型或微型设备，尤其是便携或者远程电气设备，均通过供电组件进行供电，例如通过电池进行供电。由于很多设备在具体应用场景上无法或者不容易实现供电组件的充电或更换，因此此类设备的能量来源非常重要。

对于此问题，普遍采用太阳能、热能或者机械能转换为电能的方式为设备的供电组件充电，但很多微型设备的体积或使用地域受限等原因仍然无法实现能源的补给。

因此，目前出现了一种采用将空间中的射频能量转换为电能的方式为供电组件进行充电，由于空间中存在大量的射频能量，且将空间中的射频能量转换为电能进行存储的方式可以不受体积、面积、地理位置等因素的影响，因此可以有效解决小型或者微型设备的能源补给的问题。但是，目前提供的将射频能量转换为电能的系统普遍存在转换效率较低问题。

有鉴于此，请参阅图1，本发明实施例提供了一种能量转换系统 100，该能量转换系统100包括天线阵列110、匹配单元120、电源转换单元130以及电能存储单元140，天线阵列110、匹配单元120、电源转换单元130以及电能存储单元140依次电连接，通过本申请提供的能量转换系统100，能够使匹配单元120与多个频段中射频能量最大的目标频段实现阻抗匹配，进而使得传输能量最大化，电源转换单元130能够更加有效的将射频能量转换成电能，提升射频能量转换成电能的转化效率。

作为本申请一种可能的实现方式，天线阵列110包括多组电线，其覆盖Sub-6GHz主流频段，包括但不限于0.7GHz、0.9GHz、1.8GHz、 2.1GHz、2.6GHz、3.6GHz、4.8GHz，进而使天线阵列110能够耦合多个频段的射频能量。

同时，通过匹配单元120与天线阵列110的配合使用，能够使匹配单元120与多个频段中射频能量最大的目标频段实现阻抗匹配，并将耦合能量传输至电源转换单元130，使得耦合能量传输的最大化。并通过电源转换单元130将接收到的目标频段的射频能量转换为稳定的电能，同时将转换的电能存储于电能存储单元140中进行存储，以实现对电能存储单元140进行充电的效果。

其中，电源转换单元130可以为GaN电源转换单元，其中，本申请所述的GaN电源转换单元，指电源转换单元130中包括GaN材料的器件，或由GaN器件构成的电路，或由GaN器件构成的模块等。例如，电源转换单元130的转换电路中包括GaN整流二极管或GaN材料的 MOS管等，当然的，电源转换单元130也可包括由GaN晶体管组成的 GaN升降压开关电源电路、GaN Charge Pump电路等相关电路，本申请对此并不做任何限定。并且，电源转换单元130可以为单个电路的单元，或者可以为多个电路组合的分立单元，还可以为多个电路组合的集成电路芯片，例如，本申请所述的GaN电源转换单元还可以为GaN器件构成的电路与其它电路进行集成，从而以一集成电路芯片的形式存在。通过利用GaN电源转换单元代替传统的Si电源转换单元，能够达到开关损耗更低、开关速度更快以及体积更小的效果。

并且，本申请所述的电能存储单元140可以为电容存储器、微型电池以及开关电容中的任意一种。同时，电能存储单元140的数量可以为单个，也可以为多个，当电能存储单元140的数量为多个时，多个存储单元之间可以通过串联方式或并联方式连接，本申请对此并不做限定。

作为本申请可能的实现方式，请参阅图2，为了实现能量转换系统 100的智能化，能量转换系统100还包括处理单元150，处理单元150 分别与天线阵列110、匹配单元120、电源转换单元130以及电能存储单元140电连接。处理单元150用于根据空间的射频能量调节天线阵列 110与匹配单元120，使得匹配单元120的匹配阻抗与目标频段实现最佳匹配，进而达到传输能量最大化。且处理单元150还能够根据射频能量的大小控制电源转换单元130，使得电源转换效率最大化。同时根据转换的电能特点，控制能量存储单元，使其存储效率最大化。并且，处理单元150还能够同时接收各单元反馈的信号作为实时控制调整的判断输入，即对各单元实现实时控制，使整个系统处于效率最大化的能量传输、转换状态。

可以理解的，通过电源转换单元130将射频能量转换为电能，能够实现对电能存储单元140的充电，且在能量转换系统100工作时，电能存储单元140能够为处理单元150与电源转换单元130进行供电。

其中，处理单元150可以为MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)、DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、数字FPGA(Field －Programmable GateArray，可编程门阵列)中任意一种处理单元。

请参阅图3，为了实现通过处理单元150用于从多个频段中确定射频能量最大的目标频段，并调控匹配单元120与目标频段实现阻抗匹配，本申请中，能量转换系统100还包括能量检测单元160，匹配单元 120、能量检测单元160以及电源转换单元130依次电连接，且处理单元150与能量检测单元160电连接。

下面对能量转换系统100的工作原理进行具体说明：

当需要将射频能量转换为电能时，处理单元150会首先确定空间中射频能量最大的频段，作为本申请的一种实现方式，处理单元150确定射频能量最大的频段的方式为：

处理单元150控制天线阵列110中各频段的天线逐个耦合对应频段的射频能量，同时控制匹配单元120与各个频段对应实现阻抗匹配，以实现耦合的射频能量的传输，再利用能量检测单元160将耦合的射频能量转换成电压信号并将该电压信号传输至处理单元150，当处理单元 150获取了每个频段的射频能量转换的电压信号后，通过从所有频段对应的电压信号中确定最大的电压信号的方式，实现确定射频能量最大的频段。

例如，能量转换系统100所处的空间中，包括A、B、C、D四个频段的射频能量，处理单元150首先选择天线阵列110中A频段的天线工作，进而耦合A频段的射频能量。同时处理单元150控制匹配单元120与A频段实现阻抗匹配，以实现通过天线阵列110耦合的A频段的射频能量能够实现最大化的传输。同时通过能量检测单元160将耦合的射频能量转换为电压信号传输至处理单元150，以使控制单元能够接收与A频段的射频能量对应的电压信号a。在获取电压信号a后，以此类推，处理单元150还会选择天线阵列110中B频段的天线工作，进而耦合B频段的射频能量。同时处理单元150控制匹配单元120与B 频段实现阻抗匹配，以实现通过天线阵列110耦合的B频段的射频能量能够实现最大化的传输。同时通过能量检测单元160将耦合的射频能量转换为电压信号传输至处理单元150，以使控制单元能够接收与B频段的射频能量对应的电压信号b。同理处理单元150还能够获取C频段的射频能量对应的电压信号c以及D频段的射频能量对应的电压信号d。由于射频能量越大，通过能量检测单元160转换的电压信号越高，因此处理单元150通过从a、b、c、d电压信号中选取最大的电压信号，能够实现确定射频能量最大的频段。例如，电压信号中最大值为a，则处理单元150确定的射频能量最大的频段为A。

作为本申请的另一种实现方式，匹配单元120的值始终不变，例如，当处理单元150选择天线阵列110中A频段的天线工作时，匹配单元 120与A频段并不实现阻抗匹配；当处理单元150选择天线阵列110中 B频段的天线工作时，匹配单元120与B频段也并不实现阻抗匹配，以此类推。

在处理单元150确定了能量最大的频段后，将该频段作为目标频段，控制天线阵列110中该目标频段的天线工作，并控制匹配单元120 与目标频段实现阻抗匹配。并且能量耦合后，由于能量高低，其电压、电流并不固定，依次处理单元150还会控制电源转换单元130依据以多种形式进行工作，用以对耦合的射频能量进行整形，转化为固定输出的恒定电压或恒定电流的电能，并作为电能存储单元140的输入。通过处理的智能调配，使得整个系统工作在高效区间，从而实现空间能量高效转换与存储的目的。电能存储单元140同时负责给处理单元150与电源转换单元130供电，且处理单元150可以在无需通信的时刻，将电能存储单元140保持在低功率输出状态，以保持能量消耗最小化。

并且，本申请提供的处理单元150控制匹配单元120与目标频段实现阻抗匹配的方式包括两种：

第一种，请参阅图4，匹配单元120包括多组开关电路，多组开关电路依次电连接，且每组开关电路均包括电感、电容、第一开关、第二开关以及第三开关，电感与电容连接，且电容接地，处理单元150分别与第一开关、第二开关以及第三开关电连接，第一开关与电感串联，第二开关与电感并联，第三开关与电容串联。

例如，匹配单元120包括3组开关电路，其中第一组开关电路的输入端与天线阵列110连接，且将第一组开关电路中电感与电容连接的节点作为输出节点，第二组开关电路的输入端与第一组开关电路的输出节点电连接，第三组开关电路的输入端与第二组开关电路的输出节点电连接，且第三组开关电路的输出节点与能量检测单元160电连接。

并且，对于每组开关电路而言，为了更好的实现电感的旁路，第一开关的数量可设置为两个，且电感的两端各连接一个第一开关。并且，作为本申请一种可能的实现方式，电感与第一开关串联后的整体再与第二开关实现并联。作为本申请另一种可能的实现方式，电感与第二开关并联后的整体再与第一开关串联。同时第一开关、电感以及第二开关连接后的整体通过第三开关与电容连接。

可以理解的，匹配电路实际由LC电路组成，在LC电路中，其固有频率为

其中，f表示固有频率，L表示感抗值，C表示容值，通过公式可知，在LC电路中，固有频率与感抗值、容抗值均成反比的关系，即目标频段越低，匹配单元120所需要的感抗值与容值越高，因此处理单元 150用于控制每组开关电路的第一开关、第二开关以及第三开关的状态，以调控匹配单元120中的感抗值或容值，实现匹配单元120与目标频段的阻抗匹配。

例如，当确定的射频能量最大的频段为低频段时，例如为0.7GHz 的频段，此时需要匹配电路中感抗值或容值较大，以匹配低频，作为一种实现方式，处理单元150可采用提升感抗值的方式实现匹配低频的目的，以图示电路为例，匹配单元120中包括3组开关电路，则处理单元 150可控制第一组开关电路、第二组开关电路以及第三组开关电路中与电感串联的第一开关均处于闭合状态，与电感并联的第二开关均处于断开状态，同时控制第一组开关电路与第二组开关电路中的第三开关处于断开状态，且第三组开关电路的第三开关处于闭合状态，进而使得匹配电路中，实际工作的电感为3个，且3个电感处于串联状态，与工作的电容共同组成LC电路，实现了感抗值的增加。

作为本申请的另一种实现方式，当需要匹配低频时，处理单元150 可采用提升容值的方式实现匹配低频的目的，其中，处理单元150可控制第一组开关电路、第二组开关电路以及第三组开关电路中与电容串联的第三开关均处于闭合状态，同时控制第二组开关电路与第三组开关电路中的第一开关处于断开状态，第二组开关电路与第三组开关电路中的第二开关处于闭合状态，第一组开关电路的第一开关处于闭合状态，第二开关处于断开状态，使第二电感、第三电感被旁路，实际工作的电感为1个，实际工作的电容为3个，且3个电容处于并联状态，与工作的电感共同组成LC电路，实现了容抗的增加。

因此，处理单元150实际能够依据频段对整个匹配单元120中的感抗值与容值进行随意配置，使得电感可以是N个电感串联总和，电容可以是N个电容并联总和。进而对天线各频段而言可做到良好的匹配，使得能量传输能够最大化。

第二种，请参阅图5，匹配单元120包括多组开关电路，多组开关电路依次串联，且每组开关电路均包括电感、可变电容、第一开关、第二开关以及第三开关，电感与可变电容连接，且可变电容接地，处理单元150分别与第一开关、第二开关、第三开关以及可变电容电连接，第一开关与电感串联，第二开关与电感并联，第三开关与可变电容串联。

即与第一种实现方式不同的是，本实现方式采用可变电容，处理单元150能够控制每组开关电路的第一开关、第二开关、第三开关的状态及可变电容的容值，达到调控匹配单元120中的感抗值或容值的目的，进而实现匹配单元120与目标频段的阻抗匹配。

其中，当需要调整匹配单元120的感抗值时，其与第一种实现方式中对感抗值调整一致，即可控制N个电感串联。当需要调整匹配单元 120的电容值时，可通过控制N个电容并联，且控制每个电容的容值方式，实现调整匹配单元120的电容值的目的。

其中，可变电容器可以为压控电容，也可以是机械式控制电容，且处理单元150可控制每个电容的容值以线性或者非线性变化方式进行容值调节。一方面，通过该种设置方式，能够使开关电路的数量减少，只需要考虑电感串联的最佳选择。另一方面也可减少面积，使系统能量损耗更小，且实现智能化控制的目的。

并且，由于空间中频段的射频能量处于变化中，例如，当前时刻空间中的射频能量最大的频段为A，而下一时刻空间中的射频能量最大的频段为B，因此能量转换系统100在将射频能量转换为电能时，还会根据实际情况重复确定空间中的射频能量最大的频段。

作为本申请的一种实现方式，处理单元150会周期性的确定空间中射频能量最大的频段，例如，将周期设置为3min，则在处理单元150 控制电源转换单元130将射频能量转换为电能存储后，3min后处理器会重新控制天线阵列110依次耦合多个频段的射频能量，并确定射频能量最大的目标频段，然后控制匹配单元120与目标频段实现阻抗匹配，再控制电源转换单元130将射频能量转为电能，并重复执行整个流程。

作为本申请的另一种实现方式，处理单元150中预设定有一阈值，一般地，目标频段的射频能量高于该阈值，但目标频段的射频能量降低，且低于阈值时，处理单元150会重新控制天线阵列110依次耦合多个频段的射频能量，并从中确定射频能量最大的目标频段，再控制电源转换单元130将射频能量转为电能。

第二实施例

请参阅图6，本发明实施例还提供了一种能量转换方法，应用于第一实施例所述的能量转换系统中的处理单元，该能量转换系统还包括天线阵列、匹配单元、电源转换单元以及电能存储单元，处理单元分别与天线阵列、匹配单元、电源转换单元以及电能存储单元电连接，该能量转换方法包括：

S101，控制天线阵列依次耦合多个频段的射频能量，并从中确定射频能量最大的目标频段。

S102，控制匹配单元与目标频段实现阻抗匹配。

S103，控制电源转换单元将射频能量转换为电能并存储于电能存储单元。

其中，作为本申请的一种实现方式，能量转换方法还包括：

S104，在经过预设定时间后，控制天线阵列依次耦合多个频段的射频能量，并从中确定射频能量最大的目标频段。

作为本申请的一种实现方式，请参阅图7，能量转换方法还包括：

S105，当目标频段的射频能量低于阈值时，重新控制天线阵列依次耦合多个频段的射频能量，并从中确定射频能量最大的目标频段。

由于空间中的射频能量可能出现变化，因此处理单元需要根据实际情况重新确定目标频段，其中，其可以通过设定周期的方式确定目标频段，也可通过在目标频段的射频能量低于阈值时重新确定目标频段，然后在控制电源转换单元实现将射频能量转换为电能并进行存储。

并且，请参阅图8，S102包括：

S102-1，依据目标频段确定匹配单元中电感或电容的目标数量。

S102-2，依据电感或电容的目标数量控制第一开关、第二开关以及第三开关的状态。

其中，匹配单元包括多组开关电路，多组开关电路依次串联，且每组开关电路均包括电感、电容、第一开关、第二开关以及第三开关，电感与电容连接，且电容接地，处理单元分别与第一开关、第二开关以及第三开关电连接，第一开关与电感串联，第二开关与电感并联，第三开关与电容串联。

或，请参阅图9，S102包括：

S102-3，依据目标频段确定匹配单元中电感或可变电容的目标数量，及确定可变电容的容值。

S102-4，依据电感或可变电容的目标数量控制第一开关、第二开关以及第三开关的状态。

其中，匹配单元包括多组开关电路，多组开关电路依次串联，且每组开关电路均包括电感、可变电容、第一开关、第二开关以及第三开关，电感与可变电容连接，且可变电容接地，处理单元分别与第一开关、第二开关以及第三开关电连接，第一开关与电感串联，第二开关与电感并联，第三开关与可变电容串联。

综上所述，本申请实施例提供了一种能量转换系统及方法，该能量转换系统包括天线阵列、匹配单元、电源转换单元以及电能存储单元，天线阵列、匹配单元、电源转换单元以及电能存储单元依次电连接，其中，天线阵列用于耦合多个频段的射频能量，匹配单元用于与多个频段中射频能量最大的目标频段实现阻抗匹配，电源转换单元用于将目标频段的射频能量转换为电能，并将转换的电能存储于电能存储单元。由于本申请匹配单元能够与多个频段中射频能量最大的目标频段实现阻抗匹配，因此匹配单元能够是耦合能量的传输最大化，使得电源转换单元能够更加高效的将该目标频段的射频能量转换为电能，进而使射频能量转换为电能的效率更高。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (11)

1.一种能量转换系统，其特征在于，所述能量转换系统包括天线阵列、匹配单元、电源转换单元以及电能存储单元，所述天线阵列、所述匹配单元、所述电源转换单元以及所述电能存储单元依次电连接；其中，

所述天线阵列用于耦合多个频段的射频能量；

所述匹配单元用于与所述多个频段中射频能量最大的目标频段实现阻抗匹配；其中，在确定射频能量最大的目标频段时，所述匹配单元的值不变；所述电源转换单元用于以多种形式工作，对耦合的射频能量进行整形，以将所述目标频段的射频能量转换为电能，并将转换的电能存储于所述电能存储单元。

2.如权利要求1所述的能量转换系统，其特征在于，所述电源转换单元为GaN电源转换单元。

3.如权利要求1所述的能量转换系统，其特征在于，所述能量转换系统还包括处理单元，所述处理单元分别与所述天线阵列、所述匹配单元电连接；

所述处理单元用于从所述多个频段中确定射频能量最大的目标频段；并调控所述匹配单元与所述目标频段实现阻抗匹配。

4.如权利要求3所述的能量转换系统，其特征在于，所述匹配单元包括多组开关电路，所述多组开关电路依次电连接，且每组所述开关电路均包括电感、电容、第一开关、第二开关以及第三开关，所述电感与所述电容连接，且所述电容接地，所述处理单元分别与所述第一开关、第二开关以及第三开关电连接，所述第一开关与所述电感串联，所述第二开关与所述电感并联，所述第三开关与所述电容串联；

所述处理单元用于控制每组开关电路的第一开关、第二开关以及第三开关的状态，以调控所述匹配单元中的感抗值或容值，实现所述匹配单元与所述目标频段的阻抗匹配。

5.如权利要求3所述的能量转换系统，其特征在于，所述匹配单元包括多组开关电路，所述多组开关电路依次串联，且每组所述开关电路均包括电感、可变电容、第一开关、第二开关以及第三开关，所述电感与所述可变电容连接，且所述可变电容接地，所述处理单元分别与所述第一开关、第二开关、第三开关以及所述可变电容电连接，所述第一开关与所述电感串联，所述第二开关与所述电感并联，所述第三开关与所述可变电容串联；

所述处理单元用于控制每组开关电路的第一开关、第二开关、第三开关的状态及可变电容的容值，以调控所述匹配单元中的感抗值或容值，实现所述匹配单元与所述目标频段的阻抗匹配。

6.如权利要求3所述的能量转换系统，其特征在于，所述能量转换系统还包括能量检测单元，所述匹配单元、所述能量检测单元以及所述电源转换单元依次电连接，所述处理单元与所述能量检测单元电连接；

所述能量检测单元用于将所述射频能量转换成电压信号；

所述处理单元用于在获取每个频段对应的电压信号后，确定电压信号最大的频段为所述目标频段。

7.一种能量转换方法，其特征在于，应用于能量转换系统的处理单元，所述能量转换系统还包括天线阵列、匹配单元、电源转换单元以及电能存储单元，所述处理单元分别与所述天线阵列、匹配单元、电源转换单元以及电能存储单元电连接，所述方法包括：

控制天线阵列依次耦合多个频段的射频能量，并从中确定射频能量最大的目标频段；

控制所述匹配单元与所述目标频段实现阻抗匹配；其中，在确定射频能量最大的目标频段时，所述匹配单元的值不变；

控制所述电源转换单元以多种形式工作，对耦合的射频能量进行整形，将射频能量转换为电能并存储于电能存储单元。

8.如权利要求7所述的能量转换方法，其特征在于，在所述控制所述电源转换单元将射频能量转换为电能并存储于电能存储单元的步骤之后，所述能量转换方法还包括：

在经过预设定时间后，重复执行控制天线阵列依次耦合多个频段的射频能量，并确定射频能量最大的目标频段，及控制所述匹配单元与所述目标频段实现阻抗匹配的步骤。

9.如权利要求7所述的能量转换方法，其特征在于，在所述控制所述电源转换单元将射频能量转换为电能并存储于电能存储单元的步骤之后，所述能量转换方法还包括：

当所述目标频段的射频能量低于阈值时，重新执行控制天线阵列依次耦合多个频段的射频能量，并从中确定射频能量最大的目标频段的步骤。

10.如权利要求7所述的能量转换方法，其特征在于，所述匹配单元包括多组开关电路，所述多组开关电路依次串联，且每组所述开关电路均包括电感、电容、第一开关、第二开关以及第三开关，所述电感与所述电容连接，且所述电容接地，所述处理单元分别与所述第一开关、第二开关以及第三开关电连接，所述第一开关与所述电感串联，所述第二开关与所述电感并联，所述第三开关与所述电容串联；所述控制所述匹配单元与所述目标频段实现阻抗匹配的步骤包括：

依据所述目标频段确定所述匹配单元中电感或电容的目标数量；

依据所述电感或电容的目标数量控制所述第一开关、第二开关以及第三开关的状态。

11.如权利要求7所述的能量转换方法，其特征在于，所述匹配单元包括多组开关电路，所述多组开关电路依次串联，且每组所述开关电路均包括电感、可变电容、第一开关、第二开关以及第三开关，所述电感与所述可变电容连接，且所述可变电容接地，所述处理单元分别与所述第一开关、第二开关以及第三开关电连接，所述第一开关与所述电感串联，所述第二开关与所述电感并联，所述第三开关与所述可变电容串联；所述控制所述匹配单元与所述目标频段实现阻抗匹配的步骤包括：

依据所述目标频段确定所述匹配单元中电感或可变电容的目标数量，及确定所述可变电容的容值；

依据所述电感或可变电容的目标数量控制所述第一开关、第二开关以及第三开关的状态。

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