CN206820531U - 一种用于智能终端的无线自动充电的射频能量回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种用于智能终端的无线自动充电的射频能量回收系统，包括：天线、多路整流电路、充电电路和电池，其中，每路整流电路的输入端与天线相连，以将从天线接收到的交流电转换为直流电，充电电路的输入端与每路整流电路的输出端相连，充电电路的输出端与电池相连，以将直流电输出至电池，向电池进行充电，其中，天线为平面单极子天线。包括：金属辐射贴片、介质板、微带馈电线和金属接地板，其中，微带馈电线位于介质板上表面短边的中心位置，金属接地板位于介质板的下方。本实用新型能够接收空间中传播的各种不同频率的电磁波，将其转换为直流电流，并用该直流电流给智能终端内部电池充电，使手机能够永动式地使用而无需充电。

Description

一种用于智能终端的无线自动充电的射频能量回收系统

技术领域

本实用新型涉及射频能量回收技术领域，特别涉及一种用于智能终端的无线自动充电的射频能量回收系统。

背景技术

微波输能(Microwave Power Transmission)技术起源于20世纪60年代，通过自由空间实现微波能量由发射端到接收端的点到点的传播。这种能量传输方式打破了传统的通过电缆传播电能的方式，开辟了一种新的能量传播方法。1899年人类进行了历史上首次无线功率传输实验，从此人们开始对无线能量传输技术有了初步的研究。上个世纪70年代，以美国为首的一些国家意识到了能源危机并提出了太阳能卫星计划(SPS:Solar PowerSatellite)，计划在空间建设太阳能卫星，将太阳能转换为微波能量再由太空传输至地球利用以实现新能源的开发。随着这一计划的提出，微波输能技术被更多人重视并得到了迅速的发展。

随着人们对新能源的需求以及无线技术的迅速发展，微波输能的应用领域日益广泛。1964年，美国的JPL(Jet Propulsion Laboratory)研制了微波能量驱动的直升飞机；1987年，美国的SHARP研制了2.45GHz的微波动力飞机；1992年，日本的MILAX研制了2.411GHz的微波动力飞机；2005年日本的USEF研制了无线输能充电器；2000年美国还提出了通过微波帆来加速飞船的设想，即通过在飞船上建立巨幅网帆，地球轨道卫星将电能转化为微波能量传送给巨幅网帆并通过聚焦实现飞船的加速。此外微波输能技术还被应用于无线传感器网络上，实现环境较恶劣人类无法接近地区的传感器的无线充能。随着微波集成及半导体技术的发展，人们在微系统领域有了更快的发展和更高的要求。微系统小体积及低重量限制了其供电电池的容量和寿命，而微波输能恰好能弥补微系统的这个不足。因此对微波输能技术的研究有着重要的意义。

无线能量传输是指能量从能量源传输到电负载的一个过程，这个过程摆脱了传统的有线传输而是通过自由空间传输实现的。

生活中的各种设备，以及某些机构的大型设备向空间发射无线电磁信号消耗了大量的能量，这些能量都以电磁波的形式向外传播，其中能够被有效利用的只是极小的一部分，大量能量都消耗在传输和反射过程中，若是能够将这部分能量得到有效的利用，也是对能量回收和利用的新方式。无论是白天还是晚上都会有电磁波充斥在空间中，比太阳能更能长时间24小时的利用。按照电磁辐射相反的方向能够将空间传输的电磁波重新转换为电路中的电流，并且能够给智能终端充电，那么智能终端就可以不需要再进行专门的充电，而是被永动式地使用。再者手机的有线充电给人们带来极大的不便，有线充电设备带来的不安全，以及长期拔插充电设备使手机使用寿命的减短也是重要的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种用于智能终端的无线自动充电的射频能量回收系统。

为了实现上述目的，本实用新型的实施例提供一种用于智能终端的无线自动充电的射频能量回收系统，包括：天线、多路整流电路、充电电路和电池，其中，

每路所述整流电路的输入端与所述天线相连，以将从所述天线接收到的交流电转换为直流电，所述充电电路的输入端与每路所述整流电路的输出端相连，所述充电电路的输出端与电池相连，以将所述直流电输出至所述电池，向所述电池进行充电，其中，所述天线为平面单极子天线。包括：金属辐射贴片、介质板、微带馈电线和金属接地板，其中，所述微带馈电线位于所述介质板上表面短边的中心位置，所述金属接地板位于所述介质板的下方。

进一步，所述天线为宽带天线、超宽带天线或由多个天线构成的阵列天线。

进一步，所述天线为圆极化天线。

进一步，所述充电电路采用二极管整流器。

进一步，所述整流电路为变压器。

进一步，所述智能终端为手机或平板电脑。

进一步，所述用于智能终端的无线自动充电的射频能量回收系统设计为充电器单独给电池充电。

根据本实用新型实施例的用于智能终端的无线自动充电的射频能量回收系统，可以实现对空间中电磁波携带能量的有效利用，并且改善现在手机有线充电带来的诸多不便。本实用新型实现了一种电磁能量回收系统，该系统能够实现将空间中电磁波携带的能量转换为手机终端内部的直流电流能量，并且给手机内部的电池充电，从此手机可以摆脱专门充电，而实现自给自足式的工作。本发明能够接收空间中传播的各种不同频率的电磁波，将其转换为直流电流，并用该直流电流给智能终端内部电池充电，使手机能够永动式地使用而无需充电。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本实用新型实施例的用于智能终端的无线自动充电的射频能量回收系统的结构图；

图2为根据本实用新型实施例的用于智能终端的无线自动充电的射频能量回收系统的电路图；

图3为根据本实用新型实施例的平面单极子天线的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-3所示，本实用新型实施例的用于智能终端的无线自动充电的射频能量回收系统，包括：天线、多路整流电路、充电电路和电池。

具体地，天线位于整个系统的最前端，可以接收电磁波，每路整流电路的输入端与天线相连，以将从天线接收到的交流电转换为直流电。优选的，天线为宽带天线、超宽带天线或由多个天线构成的阵列天线。为避免与终端的通信天线产生干扰，充电的宽带天线使用外置天线。

在本实用新型的一个实施例中，天线为圆极化天线。

具体地，位于最前端接收电磁波的天线可以为一个宽带天线，超宽带天线或者是由多个天线构成的阵列天线。天线形式为平面结构低剖面天线，要求是工作频带尽可能的宽，尽量能够接收空间中尽可能多频率的电磁波能量。天线的效率必须高，能量的转换率高。天线的极化形式要求是圆极化，圆极化天线可以接收所有极化形式的电磁波，包括线极化电磁波。

在本实用新型的一个实施例中，天线为平面单极子天线。如图3所示，该天线为一个微带线馈电的单极子天线，包括：金属辐射贴片、介质板、微带馈电线和金属接地板，其中，微带馈电线位于介质板上表面短边的中心位置，金属接地板位于介质板的下方。

图2中天线的正方形辐射贴片的大小为20*20±5％mm2，厚度为35±1％um，矩形介质基板的大小为50*40*1.6±5％mm3。馈电微带线的长度10±5％mm，宽度3±5％mm，位于矩形介质板上表面短边的中心位置，其中一端连接着金属辐射片。位于矩形介质板下表面的金属接地板的大小为40*10±5％mm2，介质基板的材料选为介电常数为4.4±2％的FR4。这种材料是作为PCB板最常见的板材，价格低廉，易于购买，所以，本实用新型制作成本低，易于加工，可批量生产，具有较大的实际应用价值。

在本发明的一个实施例中，整流电路可以采用变压器，可以实现将低电压变为高电压。

具体地，的天线之后的整流电路的功能是完成交变电流向直流电流的转换，将天线接收的高频变化的交流电最终变成大小和方向都不变化的直流电，然后将直流电输出给电池的充电电路。

其中，多个整流电路之间为并联连接。每个整流电路用于将由天线接收到的大小和方向都发生变化的交流电转换为，大小和方向都不变的直流电。这部分电路可以是由多个电路分段完成，因为空间中电磁波的频谱很宽，只用单一的电路整流效率比较低，所以可以用多路并联实现，最后输出的直流电流可以是多路叠加合成的结果。该部分电路的实现形式没有特别的要求，但是电路的效率同样要高。

充电电路的输入端与每路整流电路的输出端相连，充电电路的输出端与电池相连，以将直流电输出至电池，向电池进行充电。

在本发明的一个实施例中，充电电路可以采用二极管整流器。

具体地，连接整流电路和电池的充电电路与现在使用的有线充电电路没有本质的变化，不同的是该部分电路不需要进行交流电和直流电间的整流转换和电压变换，而是直接能将整流电路的输出直流电导入电池进行充电。电路的效率都要高，不能消耗太多的能量。

本系统中的电池与现在用的电池没有本质的不同，就是存储电量，该电池的充电电流可以更小，充电电压可以更低，因为空间中的电磁波能量强度都比较小，所以天线能够接收到的电磁波能量也较小，最后到达充电电池端口的电流和电压可能更小。该电路可以不间断的工作，来满足用户对智能终端电量的需求。

在本实用新型的又一个实施例中，智能终端为手机或平板电脑。需要说明的是，智能终端的类型不限于上述举例，还可以为其他类型的智能终端设备。

在本发明的一个实施例中，本发明的用于智能终端的无线自动充电的射频能量回收系统设计为充电器单独给电池充电。

根据本实用新型实施例的用于智能终端的无线自动充电的射频能量回收系统，可以实现对空间中电磁波携带能量的有效利用，并且改善现在手机有线充电带来的诸多不便。本实用新型实现了一种电磁能量回收系统，该系统能够实现将空间中电磁波携带的能量转换为手机终端内部的直流电流能量，并且给手机内部的电池充电，从此手机可以摆脱专门充电，而实现自给自足式的工作。本发明能够接收空间中传播的各种不同频率的电磁波，将其转换为直流电流，并用该直流电流给智能终端内部电池充电，使手机能够永动式地使用而无需充电。本实用新型也可以另外设计为充电器，单独给电池充电。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (7)

1.一种用于智能终端的无线自动充电的射频能量回收系统，其特征在于，包括：天线、多路整流电路、充电电路和电池，其中，

每路所述整流电路的输入端与所述天线相连，以将从所述天线接收到的交流电转换为直流电，所述充电电路的输入端与每路所述整流电路的输出端相连，所述充电电路的输出端与电池相连，以将所述直流电输出至所述电池，向所述电池进行充电，其中，所述天线为平面单极子天线，包括：金属辐射贴片、介质板、微带馈电线和金属接地板，其中，所述微带馈电线位于所述介质板上表面短边的中心位置，所述金属接地板位于所述介质板的下方。

2.如权利要求1所述的用于智能终端的无线自动充电的射频能量回收系统，其特征在于，所述天线为宽带天线、超宽带天线或由多个天线构成的阵列天线。

3.如权利要求1或2所述的用于智能终端的无线自动充电的射频能量回收系统，其特征在于，所述天线为圆极化天线。

4.如权利要求1所述的用于智能终端的无线自动充电的射频能量回收系统，其特征在于，所述充电电路采用二极管整流器。

5.如权利要求1所述的用于智能终端的无线自动充电的射频能量回收系统，其特征在于，所述整流电路为变压器。

6.如权利要求1所述的用于智能终端的无线自动充电的射频能量回收系统，其特征在于，所述智能终端为手机或平板电脑。

7.如权利要求1所述的用于智能终端的无线自动充电的射频能量回收系统，其特征在于，所述用于智能终端的无线自动充电的射频能量回收系统设计为充电器单独给电池充电。