[发明专利]一种基于低采样速率的时间反演式无线输能系统与方法

说明书

本发明公开了一种基于低采样速率的时间反演式无线输能系统与方法。该系统中输能装置包括主控制器、探测信号产生装置和反演信号产生装置；待输能装置包括无源芯片、开关电路、储能电容和整流匹配模块；主控制器分别与探测信号产生装置和反演信号产生装置连接；探测信号产生装置和反演信号产生装置连接均与待输能装置无线连接；无源芯片与整流匹配模块连接，以及通过开关电路与储能电容连接；反演信号产生装置中的模数转换模块包括多个低速模数转换器；模数转换模块、第一数字信号处理模块、时间反演模块、第二数字信号处理模块、数模转换模块顺次连接，数模转换模块包括多个低速数模转换器。本发明不仅易于实现、成本低；而且传输距离远、效率高。

技术领域

本发明涉及无线输能技术领域，特别是涉及一种基于低采样速率的时间反演式无线输能系统与方法。

背景技术

随着移动设备的普及和物联网的发展，传统的有线输能方式已难以满足人们需要，无线输能成为了许多移动应用中的重要模块之一，特别是针对一些不能够更换电池的特殊情况，例如植入人体内部的嵌入式微型设备，通过无线输能是唯一方便有效的能量补给方式。

无线输能传输的实现方式可分为三种，一种是基于涡旋电磁场理论的线圈感应式无线功率传输技术，它依靠通电线圈之间的电磁感应将能量由一端输送到另一端，主要应用于低频近场的环境下；第二种是基于谐振耦合原理的无线功率传输技术，它依靠两个谐振腔的耦合，将功率由发射端无线传输至接收端，主要用于高频近场环境下；第三种为辐射式无线功率传输技术，它依靠天线或阵列将电磁波发出，在接收端通过另一组天线或阵列将其接收，主要用于高频远场的环境中。现今以电磁波辐射的方式无线输能存在传输效率低和传输距离短的问题。

近些年，为了解决传输效率低和传输距离短的问题，有学者提出了基于时间反演电磁波传输的新型无线输能技术，采用这种技术能实现电磁波在复杂多径环境中实现时间和空间的同步聚焦，以此特性来提高无线输能的传输效率和传输距离，并且实现多设备同时充电而无需复杂的定位系统。由于在时间反演式无线输能系统，采用宽带高频信号可以得到更好的聚焦效果和输能效率，因此，目前，在时间反演式无线输能系统中，对高频宽带信号进行时间反演处理前后，通常采用高速的AD/DA转换器件，这就导致了无线输能系统的实现难度大，成本高。

发明内容

基于此，有必要提供一种易于实现且成本低的基于低采样速率的时间反演式无线输能系统与方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于低采样速率的时间反演式无线输能系统，包括：输能装置和待输能装置；所述输能装置包括主控制器、探测信号产生装置和反演信号产生装置；所述待输能装置包括无源芯片、开关电路、储能电容和整流匹配模块；

所述主控制器分别与所述探测信号产生装置和所述反演信号产生装置连接，用于控制所述探测信号产生装置产生探测信号以及控制所述反演信号产生装置产生反演信号；

所述探测信号产生装置与所述待输能装置无线连接，用于将所述探测信号经多径环境发送至所述待输能装置；

所述无源芯片通过所述开关电路与所述储能电容连接；所述整流匹配模块与所述无源芯片连接；所述储能电容用于产生待充电状态信息；所述无源芯片用于存储所述待充电状态信息、接收所述整流匹配模块发送的经多径环境传输后的探测信号以及产生匹配控制信号；所述整流匹配模块用于将经多径环境传输后的探测信号发送至所述无源芯片、依据接收到的所述匹配控制信号改变阻抗状态，并产生反射信号，将所述反射信号经所述多径环境发送至反演信号产生装置；

所述反演信号产生装置与所述待输能装置无线连接，用于接收经多径环境传输后的反射信号和产生反演信号，并将所述反演信号经所述多径环境发送至所述待输能装置；