[发明专利]一种基于中继散射体的非视距无线功率传输系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于中继散射体的非视距无线功率传输系统及方法，涉及无线功率传输领域；其系统包括信号发生器，产生信道探测信号；受能终端，发射信道探测信号和接收反演信号；中继散射体，产生电磁波的干涉和衍射并形成二次辐射源，加强非视距条件下的受能端接收信号；时间反演模块，将非视距条件下信道探测信号进行反演使其成为具备空时聚焦特性的反演信号；功率放大器，放大反演信号的幅度并将其发送至供能终端天线；供能终端，接收非视距条件下的信道探测信号和发送反演信号；本发明解决了现有的基于时间反演技术的电波式无线功率传输在非视距条件下无法进行功率传输的问题，达到了实现非视距条件下无线功率传输且提高传输效率的效果。

技术领域

本发明涉及无线功率传输领域，尤其是一种基于中继散射体的非视距无线功率传输系统及方法。

背景技术

1988年，赫兹在验证麦克斯韦的波动性理论时，实现了电磁波的发射与接收，这是无线功率传输的启蒙实验；1989年，特斯拉率先提出了无线输能的概念，致力于实现全球无线输电，并且特斯拉的实验成功点亮了26英里外的2盏50瓦的电灯。2006年，美国麻省理工学院的Marin Soljacic教授开创性的提出了利用电磁场的谐振耦合来进行无线功率传输的概念，并成功的在距离2.1m的地方点亮了一个60W的灯泡。2008年，Bombardier公司研制出了一种应用于有轨电车和轻轨的无线输能系统。

随着社会的不断发展，电子设备在人们的生活中逐渐发挥着不可替代的作用，而电子设备通常都有一个共同的缺点：电池容量不高；因此人们常常需要携带与电子设备相匹配的充电器以达到及时充电的目的，因此无线充电的兴起可以很好的解决传统有线充电的问题。到目前为止，无线功率传输通常可以分为三大类：电磁感应式无线功率传输、耦合谐振式无线功率传输、电磁辐射式无线功率传输。(一)电磁感应式无线功率传输的主要原理是电磁感应，在初级线圈和次级线圈中放入不同的磁性物质，使得能量通过电磁感应由初级线圈传递到次级线圈，从而达到无线功率传输的目的；这种无线功率传输的方式多用于低频近场的环境中；(二)耦合谐振式无线功率传输主要是通过近场电磁场耦合进行能量传输，其主要原理是使得通过发射线圈和接收线圈的谐振频率相同，以产生共振，从而达到能量传输的目的，主要应用于高频近场的环境中；(三)电磁辐射式无线功率传输主要包括激光式、无线电波式等，电磁辐射式无线功率传输主要是指利用电磁波的远场辐射特性，发射端输送能量可以在远处的接收端接收到其发射信号，通过整流技术实现能量的接收，对负载端进行直流供电，从而达到无线输能的目的；电磁辐射式无线输能具有输能距离远，可多向定点输能等突出优势。

时间反演技术最初由Fink课题组在1992年应用于声学方向，引起了人们的广泛关注，并于2004年把时间反演的概念引入到电磁学的研究领域中。时间反演在时域上指对接收到的信号进行反转操作，也就是指在频域上的相位共轭，使得经过时间反演操作的信号具有空时同步聚焦特性。

对于现有无线功率传输系统来说，大部分无线功率传输系统研究的都是无线功率传输系统的效率和距离，且采用空气作为介质研究视距条件下无线功率传输的效率和距离；另一方面现有的无线功率传输的原理是通过电磁耦合产生的，电磁波遇到金属会反射，一旦有金属障碍物之后很难继续进行无线功率传输相关研究；基于时间反演技术的电波式无线功率传输方式，现有的研究都针对视距条件，对于非视距条件下的基于时间反演技术的电波式无线传输至今无人提出，因此如何实现非视距条件下的基于时间反演技术的无线功率传输是急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于：本发明提供了一种基于中继散射体的非视距无线功率传输系统及方法，解决了现有的基于时间反演技术的电波式无线传输在非视距下无法进行功率传输的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于中继散射体的非视距无线功率传输系统，包括

信号发生器，用于产生信道探测信号；

受能终端，用于发射、接收信道探测信号和接收反演信号；