[发明专利]一种微波场型无线充电装置

权利要求书

1.一种微波场型无线充电装置，其特征在于，包括：外壳、腔体、微波信号源、功率放大器、发射天线、位置获取模块、控制模块、隔板和置于所述外壳表面的开关按钮，其中，

所述腔体呈箱式结构，置于所述外壳内部，当所述腔体的柜门关闭时，所述外壳用于屏蔽所述腔体内的磁场；

所述隔板，以阶梯分层式结构排布在所述腔体的内部，用于放置待充电设备；

所述微波信号源，置于所述腔体内部，用于在所述开关按钮被触发时，将腔体接收的电信号转换为微波信号；

所述功率放大器，置于所述腔体内部，并与所述微波信号源连接，用于对所述微波信号进行功率放大处理；

所述位置获取模块，置于所述隔板下，用于获取各个待充电设备的位置数据，并将所述位置数据发送到所述控制模块；

所述控制模块，分别与所述位置获取模块和所述发射天线相连，用于根据接收到的位置数据控制对应位置的发射天线启动，并通过确定已启动的发射天线中各天线阵元的权重，控制各天线阵元依据对应的权重辐射微波信号；

所述发射天线包括以阵列形式布设于所述腔体的内壁的多个天线阵元，各个天线阵元分别与所述功率放大器和所述控制模块连接，用于在所述控制模块的控制下启动，并在所述控制模块的控制下依据对应的权重将功率放大后的微波信号向所述腔体的内部辐射，所述待充电设备的接收装置通过接收所述功率放大后的微波信号，以对所述待充电设备进行充电；

其中，所述控制模块，具体被配置为：

根据待充电设备所需的充电功率等级，确定所述待充电设备对应位置的发射天线阵列的阵列输出信号；并按照如下公式，确定各天线阵元的权重：

其中，m表示天线阵元的总个数；Z(x)为天线阵元输出的信号矢量；ω为频率；α表示来波信号的方向；g_i(α)为第i个天线阵元的场强方向函数；相位T为向量转置；Y(x)为发射天线阵列对应的阵列输出信号；z_i(x)为天线阵元i对应的阵元输出信号；D^T为天线阵元的权重矢量；d_i表示天线阵元i的权重；C为信号幅度，H是各天线场强方向函数与相位差的矢量；λ为波长；r_i是天线阵元1与天线阵元i之间的间距。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

对于任意一个待充电设备，所述控制模块，还用于根据该待充电设备的电量信息判断电量是否充满，若充满，则控制该待充电设备对应位置的发射天线停止充电。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块，具体被配置为：

确定充电异常状态对应的特征参数；

从预设故障树中查找所述特征参数对应的故障原因；

其中，所述预设故障树模型是通过对不同故障进行分类后得到的。

4.根据权利要求1或3所述的装置，其特征在于，所述控制模块，具体被配置为：

确定微波信号的实际传输效率和理想传输效率之间的差异；

如果所述差异大于预设差异阈值，则确定充电过程存在充电效率故障。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述控制模块，具体被配置为：

分别按照如下公式确定微波信号的实际传输效率和理想传输效率：

其中，η₁为微波信号的实际传输效率；η₂为微波信号的理想传输效率；P_t为发射天线的功率；P_r为微波信号的接收功率；G_t为发射天线增益；G_r为接收天线增益；λ为工作波长；D为发射天线与待充电设备上的接收天线之间的距离。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

温度传感器，布置于所述腔体的内部，用于采集各个待充电设备和所述腔体的温度数据；

显示屏，布置于所述外壳外侧，用于将所述温度数据、各个隔板上待充电设备的数量、各个待充电设备的充电状态、剩余充电时长和故障状态进行显示。