[发明专利]基于散射矩阵的无线电能传输系统电磁耦合效率测量方法

权利要求书

1.一种基于散射矩阵的无线电能传输系统电磁耦合效率测量方法，包括如下步骤：

S1.配置无线电能传输系统二端口网络

将传统的单一个二端口网络分解为两个二端口子网络的级联，两个子网络分别为发射子网络(P1)和接收子网络(P2)，两个子网络级联后形成一个总的传输网络，根据二端口网络的散射原理给出两个子网络的散射矩阵，发射与接收子网络的散射矩阵分别为式(1)和(2)，总网络的散射矩阵表示为式(3)；

其中：为发射子网络输入和输出端入射能量，为发射子网络输入和输出端反射能量，为接收子网络输入和输出端入射能量，为接收子网络输入和输出端反射能量；为发射子网络散射参数，为接收子网络散射参数，S₁₁、S₁₂、S₂₁、S₂₂为总传输网络散射参数；

S2.通过网络矩阵推导出传输模型

由式(1)得出网络P1的传输模型为式(4)和式(5)，由式(2)得出网络P2的传输模型为式(6)和式(7)，由式(3)得出总网络的传输模型为式(8)和式(9)；

通过矩阵运算得出发射子网络与接收子网络的输入输出能量值：

S3.网络端口参数测量

S3.1无线电能传输系统接入输入功率，建立无线电能传输网络；

S3.2切断输入与输出负载，在输入端口加载网络矢量分析仪的测量探头，探头分别夹持在发射子网络的输入端与输出端，读取对应发射端的端口参数：

S3.3按照步骤S3.2的方法将探头夹持在接收子网络的输入端与输出端，读取对应接收端的端口参数：

S3.4按照步骤S3.2的方法将探头夹持在整个传输系统的两端，读取系统的端口参数：S₁₁、S₁₂、S₂₁、S₂₂；

S4.电磁耦合效率计算

无线电能传输系统电磁耦合效率定义为：

S4.1无线电能传输系统的发射端与接收端双向电磁耦合效率计算

无线电能传输系统电磁耦合效率为η，发射端向接收端的电磁耦合效率为η₁₂，接收端向发射端的电磁耦合效率为η₂₁；因为无线电能传输结构具有互易性，得出η₁₂＝η₂₁＝η，0＜η＜1，根据无线电能传输系统能量传递关系得出：

S4.2通过等式变量等值带入求得电磁耦合系统的输入能量值

将式(12)代入式(13)得到：

经过整理后得到：

其中将式(15)代入式(4)，

S4.3通过等式两端等效关系，解出双向电磁耦合效率值

利用式(16)与式(8)的对应关系得到：

将η₁₂＝η₂₁＝η代入式(17)，得到电磁耦合效率为：

将步骤S3测得的网络端口参数S₁₁、代入式(20)即可获得系统电磁耦合效率值。

2.如权利要求1所述的电磁耦合效率测量方法，其特征在于，所述步骤S4.3通过等式两端等效关系，解出双向电磁耦合效率值方法如下：

将式(13)代入(12)得到：

其中

同样将η₁₂＝η₂₁＝η代入式(26)，得到电磁耦合效率η为：

将步骤S3测得的网络端口参数S₂₂、代入式(27)，即可获得系统电磁耦合效率值。