[发明专利]一种基于二次谐波无线功率和信息传输系统

说明书

本发明公开一种基于二次谐波无线功率和信息传输系统，所述系统包括发射及接收电路；发射电路由振荡器、滤波器I、功率放大器、滤波器II、耦合器、双频天线、谐波天线、低噪声放大器、混频器、ADC采样器及基带信号处理电路构成；接收电路由双频天线、谐波天线、改进型正交混合网络、整流器I、II构成；耦合器提供混频器本振信号；双频天线及谐波天线极化方向垂直，从而实现发射、接收高度隔离；改进型正交混合网络由传统型正交混合网络与两段四分之一波长短路支节构成；改进型正交混合网络端口P₂与P₃分别接整流器I、II；改进型正交混合网络端口P₁与P₄分别接双频天线及谐波天线，从而实现一种基于二次谐波无线功率和信息传输系统。

技术领域

本发明涉及无线功率传输系统领域，特别涉及一种基于二次谐波无线功率和信息传输系统。

背景技术

无线功率传输技术有效保障无人机续航。然而，识别跟踪无人机角度及位置信息仍具挑战，亟需额外反馈机制以辅助增强目标识别跟踪能力并动态调整微波功率及波束指向，实现距离自适应高效率无线功率传输目的。

发明内容

基于上述问题，本发明提出一种基于二次谐波无线功率和信息传输系统，因功率放大器非线性特点，激励发射天线基频及二次谐波，基频用作实现无线功率传输，二次谐波用作实现无线信息传输以辅助增强目标识别跟踪能力并动态调整微波功率及波束指向，实现距离自适应高效率无线功率传输目的。

本发明提供如下技术方案：

一种基于二次谐波无线功率和信息传输系统，所述系统包括发射端及接收端电路；发射端电路由振荡器、滤波器I、功率放大器、滤波器II、耦合器、双频天线(垂直极化)、谐波天线(水平极化)、低噪声放大器、混频器、ADC采样器及基带信号处理电路构成；接收端电路由双频天线(垂直极化)、谐波天线(水平极化)、改进型正交混合网络、整流器I及整流器II构成；发射端电路中耦合器提供混频器本振信号；发射端与接收端电路中双频天线(垂直极化)及谐波天线(水平极化)极化方向垂直，从而实现发射(无线功率传输)、接收(无线信息传输)高度隔离；接收端电路中改进型正交混合网络由传统型正交混合网络与两段四分之一波长短路支节构成，两段四分之一波长短路支节分别接在端口P₁至P₂支节与端口P₃至P₄支节中心；接收端电路中改进型正交混合网络端口P₂与P₃分别接整流器I及整流器II；接收端电路中改进型正交混合网络端口P₁与P₄分别接双频天线(垂直极化)及谐波天线(水平极化)，从而实现高隔离度无线功率(基频)和信息(二次谐波)传输目的。

包括以下步骤：

步骤1)：发射端电路中振荡器协同滤波器I输出基频信号(f₀)，功率放大器(PA)放大基频信号同时，因其强非线性产生二次谐波(2f₀)及其他高次谐波，通过滤波器II仅保留基频及二次谐波并通过耦合器激励双频天线(垂直极化)。接收端电路中双频天线(垂直极化)接收基频及二次谐波，由于改进型正交混合网络耦合特性，基频(f₀)通过端口P₁无耗传输至端口P₂及P₃满足整流器I及整流器II高效率整流输入需求；

步骤2)：接收端电路中双频天线(垂直极化)接收基频及二次谐波，由于改进型正交混合网络耦合特性，二次谐波(2f₀)通过端口P₁无耗传输至端口P₄并激励谐波天线(水平极化)实现高隔离度谐波反馈；发射端电路中谐波天线(水平极化)捕获二次谐波反馈，通过低噪声放大器(LNA)放大，混频器混频及ADC采样器采样后作为基带处理电路数据(I[n]、Q[n])。