[实用新型]集无线供电与信号交互的模块架构及传感器

说明书

本实用新型一种集无线供电与信号交互的模块架构及传感器，包括：第一模块、第二模块；模块包括采用充能线路和信号交互线路耦合于同一PCB板的集成线路；各模块包括PCB板线圈；第一模块包括：接口，接入电能及交互信号；第一调制单元，产生载波并将控制信号与载波调制后发送至该模块PCB板线圈；第一分频器，基于载波上信号产生控制信号的时钟信号；信号处理单元，处理控制信号及反馈信号；第二模块包括：电能处理单元，转化载波电能并供给给响应设备；第二调制单元，分离载波上的控制信号；第二分频器，产生并分配采集用时钟信号；运放电路单元，进行控制信号与时钟信号的交互，并接收反馈信号；第三调制单元，调制反馈信号并发送至该模块PCB板线圈。

技术领域

本发明涉及无线充电及通信技术领域，尤其涉及一种集无线供电与信号交互的模块架构及应用。

背景技术

无线充电技术源于无线电能传输技术，可分为小功率无线充电和大功率无线充电两种方式。小功率无线充电常采用电磁感应式，而大功率无线充电常采用谐振式由供电设备将能量传送至用电的装置。但无论哪一种方式，目前仅能够实现单一能量的转换及传递。

具体说来，传统的小功率无线充电是采用无线充电模块，需要体积较大的耦合线圈，仅做充电使用。若需要增加通信功能，则需要设置单独于电路控制的收发控制模块，因此需要充电模块具有较大体积，进而使得功耗大，模块就无法集成在小型化设备使用。

若布置单独的通信模块，现有的无线数据传输需要专用模块进行通讯，而且需要程序控制收发成本高、实现方式复杂。目前市面采用各种功能模块堆积的方式实现，小信号弱信号的模拟信号采集再经过MCU控制无线发射模块发送数据，电源是通过无线充电模块实现。整个小信号采集过程中，极易受到各种模块的数字干扰，对于信号质量有很大的影响。

发明内容

本发明提供的一种技术方案是集无线供电与信号交互的模块架构及应用，解决传统的无线充电模块与无线通信模块结合问题，特别是将两个功能模块集成于同一个PCB板上进行控制与反馈的问题。

本发明的技术方案是：集无线供电与信号交互的模块架构，包括两个相互匹配的模块：第一模块和第二模块。

其中，第一模块具有电能传输功能和信号发射/接收功能，对应第二模块则具有电能接收功能和信号接收/发射功能。

每个模块均采用充能线路和信号交互线路耦合于同一PCB板的集成线路，当集成线路布置完成后，该集成线路可以同时作为PCB板线圈使用，两个模块之间通过各自的集成线路进行能量耦合。因此，每个模块中传输和供电用同一个天线，同时又避免了传统的缠绕式线圈或单独的线圈结构。减少了模块的堆积，最大限度的减小的板级的干扰，更加适合小信号的采集。

具体的，第一模块主要包括：电源和信号接口、载波时钟晶振、缓冲器、分频器、比较器、滤波器、检波器、PCB板线圈等。

其中，电源和信号接口即可对接外部主控板的接口，用于向第一模块提供电源和信号。

电能传输-无线发射的线路：

由载波时钟晶振、缓冲器等组成高频晶振电路即第一调制单元，电能通过时钟晶振形成震荡波，信号可以调制在载波上。

高频晶振电路将调制好的电波通过PCB板线圈耦合到第二模块实现模块输出。

信号传输-无线发射的线路：

一般，信号包括控制时钟信号CTL_CLK、同步信号。

同步信号即触发响应设备的发射端所发射的信号，同步信号经过比较器、滤波器、检波器组成的信号处理单元后进入缓冲器缓存，在时钟晶振形成载波（震荡波）后，同步信号被调制到载波上。

高频晶振电路将调制好的电波通过PCB板线圈耦合到第二模块实现模块输出。