[发明专利]无线携能通信装置

说明书

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，特别涉及一种无线携能通信装置，可用于各类终端之间信息交换和能量传输。

背景技术

目前，移动设备使用的无线技术只能传输信息不能携带电能，其供电方式一般采用电池供电或电源线供电，而这样的供电方式会造成设备体积的增大、待机时间的受限，进而在诸多场合会严重限制移动设备的应用。例如在地下埋设、危险环境、空间飞行器等传感器应用场合中，更换电池或铺设线缆代价极大，且线缆在移动或缠绕时可能存在因为磨损或老化而带来不安全因素的风险。

随着电力电子技术的进步，为了解决现有移动设备的供电方式所带来的不便，出现了无线能量传输技术。其主要包括：电磁感应方式、电磁耦合共振方式和基于微波或光波的远场辐射方式。其中：

电磁感应能量传输系统，具有传输效率高、简单易行的特点，但是其传输距离十分有限，当距离增大时，能量损耗严重，且易受收发端的位移和频率变化的影响；

电磁耦合共振的能量传输系统，属于近场无损非辐射共振耦合，其可在几倍于振荡器尺寸的中距离实现高效传输，但接受端与发送端之间的耦合系数会随着距离增大而迅速减小，使得接受端得到的能量大幅减少；

基于微波或光波的远场辐射的能量传输系统，具有定向性好、传输距离远的特点，但信号损耗随距离增大而快速增加，还易受天气和其他微波应用的影响。

目前微波能量和数据传输的解决方法，是通过两对天线对能量和数据分别进行发送和接收，这种方法存在无线能量传输和无线通信不能并行使用的问题，同时由于两对天线的体积较大，因而在有体积限制的特殊环境中，无线设备的应用受到了限制。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种无线携能通信装置，以高效、远距离的实现信息与能量的并行传输，并减小电路体积，增强设备的适用性。

本发明是这样实现的：

一.技术思路

本发明借鉴通信领域常用的频分复用的思想。在同一天线下采用数据通信和能量传输两个传输子通道，使用微波输能的方式进行无线能量传输，提高能量的传输效率和传输距离。

二.技术方案

本发明的无线携能通信装置，包括发射单元和接收单元，发射单元包括发射天线1、第一选频电路2、第一数传模块3、功率放大器4和发射匹配电路5；接收单元包括；接收天线8、第二选频电路9、第二数传模块10、接收匹配电路11、和整流电路12，其特征在于：

所述发射天线1，采用能同时进行能量发送和接收与发送信息交互的一根微带天线；

所述接收天线8，采用能同时进行能量接收和发送与接收信息交互的一根微带天线；

所述第一选频电路2，第二选频电路9，均采用中心频率为能量信号频率和数据信号频率的微带窄带带通滤波器，用于将能量信号与数据信号进行分离；

所述发射匹配电路5，采用L型匹配电路，用于在数据信号频率下将发射天线的特性阻抗匹配到50欧姆，以减小发射天线1对通信数据的回波损耗，提高通信数据传输效率；

所述接收匹配电路11，采用T型匹配电路，用于在数据信号频率下将接收天线的特性阻抗匹配到50欧姆，以减小接收天线8对通信数据的回波损耗，实现通信数据的最大效率传输。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的发射天线和接收天线由于均采用一根微带天线，使得设备在同一天线下能够实现数据和能量的并行传输，减小了设备的体积，增强了设备的适用性。

2、本发明由于采用了发射匹配电路和接收匹配电路，使设备在数据与能量并行传输的情况下还能够保证通信数据传输效率。

3、本发明由于采用了第一选频电路和第二选频电路，使得并行传输的数据信号与能量信号能够分离，这时移动设备可以受数据信号和能量信号作用而不相互干扰。

4、本发明由于采用微波输能的供电方式替代原来的移动设备使用电池或者线缆的供电方式，从而延长了移动设备的待机时间，扩展了移动设备在诸多复杂特殊场合会的应用。

附图说明

图1是本发明的结构框图；

图2是本发明中的发射单元的原理框图；

图3是本发明中的接收单元的原理框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步描述。