[发明专利]一种具有自动调控二次谐波反馈无线功率传输系统

说明书

本发明提出了一种具有自动调控二次谐波反馈无线功率传输系统，包括发射端和接收端，发射端包括功率源、环形器、第一双波段天线及控制器，接收端包括第二双波段天线、整流器及自动调控二次谐波反馈电路；整流器包括匹配电路、肖特基二极管、滤波电容及负载电阻；自动调控二次谐波反馈电路包括电压比较器、参考电压、晶体管、开关及四分之一波长短路支节。整流器输出电压随功率源增加而增加，当输出电压大于V_REF时，电压比较器控制PMOS源漏极导通，常关型单刀单掷开关开启，λ/4短路支节对二次谐波短路，第一双波段天线不再接收整流器二次谐波，实现了紧凑型、高效率及距离自适应无线功率传输。

技术领域

本发明涉及一种无线功率传输系统，特别涉及一种具有自动调控二次谐波反馈无线功率传输系统。

背景技术

无线功率传输技术为无线传感网络快速发展提供了有力保障。常见无线功率传输系统如图1所示，主要包括高增益发射、接收天线及功率源、整流器等，实现发射、接收端高效率无线功率传输目的。然而，当发射、接收端距离(d)变化时，难以保证在功率源激励发射天线条件下，满足整流器最佳整流效率的输入功率需求。因此，亟需通过某种反馈机制(例如二次谐波反馈)动态调控功率源输出基波频率(V_ωo)信号，自适应发射、接收天线间距离的变化，维持整流器最佳输入功率及整流效率。

发明内容

本发明目的是提供一种具有自动调控二次谐波反馈无线功率传输系统，包括发射端和接收端；发射端由功率源、环形器、双波段天线A及控制器构成。接收端由双波段天线B、整流器及自动调控二次谐波反馈电路构成；整流器由匹配电路(L_m、C_m)、肖特基二极管(D₀)、滤波电容(C_L)及负载电阻(R_L)构成；自动调控二次谐波反馈电路由电压比较器(COMP)、参考电压(V_REF)、P型金属氧化物半导体晶体管(PMOS)、常关型单刀单掷开关(Always-OFF SPST)及四分之一波长短路支节构成。所述环形器端口1接功率源输出端，端口2接双波段天线A，端口3接控制器；所述控制器分别接环形器端口3、功率源偏置端口；所述功率源输出端接环形器端口1，偏置端口接控制器；所述整流器匹配电路(L_m、C_m)中C_m一端接双波段天线B，另一端接L_m、肖特基二极管(D₀)正极；所述整流器匹配电路(L_m、C_m)中L_m一端接地，另一端接C_m、肖特基二极管(D₀)正极；所述整流器肖特基二极管(D₀)正极接匹配电路(L_m、C_m)，负极接滤波电容(C_L)、负载电阻(R_L)；所述滤波电容(C_L)一端接地，另一端接R_L、肖特基二极管(D₀)负极；所述负载电阻(R_L)一端接地，另一端接C_L、肖特基二极管(D₀)负极；所述自动调控二次谐波反馈电路的电压比较器(COMP)负极输入端接负载电阻(R_L)输出端，电压比较器(COMP)正极输入端接参考电压(V_REF)正极，电压比较器(COMP)输出端接PMOS晶体管栅极；所述参考电压(V_REF)正极接电压比较器(COMP)正极输入端，V_REF负极接地；所述P型金属氧化物半导体晶体管(PMOS)栅极接电压比较器(COMP)输出端，PMOS漏极接负载电阻(R_L)输出端，PMOS源极接SPST偏置端；所述SPST偏置端接PMOS晶体管源极，SPST射频输入端接匹配电路(L_m、C_m)连接处，SPST射频输出端接四分之一波长短路支节构成；所述四分之一波长短路支节一端接SPST输出端，四分之一波长短路支节另一端接地。