[发明专利]一种频分多址的多目标并行无线输能方法及装置

说明书

本发明公开一种频分多址的多目标并行无线输能方法及装置，该方法包括：由M个受能目标依次单独向由N个TR天线构成的时间反演镜TRM发送频率为f₁～f_M的单频充电请求信号，对应地，TRM可记录到M组采集信号；然后，对频率f₁～f_M的M组TRM采集信号作时间反演处理(单频时简化为相位共轭实现)，得到M组TRM回传信号；最后，将这M组TRM回传信号合路成一组多频TRM输能信号，并由TRM将该信号辐射出去，即可利用多个点频产生多点TR聚焦场，同时为M个受能目标输送能量。本发明的方法和装置可使每一受能目标独享一个独立的输能频点，成功解决同时为多个用户并行输能且互不干扰问题。

技术领域

本方法涉及无线输能技术，具体涉及一种频分多址的多目标并行无线输能方法及装置。

背景技术

无线输能是当前能量传输领域的一个研究前沿，近年来备受科学界和产业界的关注。现有的无线输能技术主要有电磁感应式输能，电磁谐振式输能和电磁波输能。

电磁感应式与电磁谐振式两种输能技术均通过收发线圈交换无线能量，传输距离一般小于线圈直径，仅适用于短距离充电，主要应用有为手机、MP3等移动设备充电的充电垫(充电设备需平放在充电垫上)，为电动汽车充电的充电桩(线圈直径大，位置固定)等。

电磁波输能可分为广播式输能和定向式输能：广播式输能利用全向天线向周围环境辐射电磁能量，空间电磁波的弥散与衰减巨大，效率极低；定向式输能利用高定向性的天线将电磁能量收集在一个方向，效率得到极大提升，但收发天线需要严格对准且口径面大，难以应用于需要受能设备小型化的移动充电等场景，且定向输能波束会损害路径上的人体健康。

时间反演(Time Reversal,TR)是一种新型的电磁波空间调控技术，在近几年来被应用于无线输能领域。利用时间反演阵列进行输能时，无需追踪、定位设备，仅采用全向的小尺寸阵元，即可将空间电磁波聚焦于一点，在受能设备小型化、无线输能效率提高、移动充电等方面具有非常大的优势。例如申请号为201010568332.1的发明专利，公开了一种基于时间反演的无线传感器网络节点无线充电系统和方法，其基于短脉冲的宽带TR技术，为无线传感器网络节点进行充电，但是利用TR短脉冲传输能量存在能量传输不稳定、TR物理实现困难等缺陷。

为此，在2016年，发明人李涛，赵德双，郭飞等人提交了一篇申请号为201611006929.0的发明专利，其公开了一种基于聚焦波的微波窄带无线输能方法及装置，利用窄带或单频信号代替短脉冲进行TR输能，成功解决了短脉冲TR输能时能量传输不稳定的问题，并降低了TR物理实现的难度。但是，上述TR输能方案均未指出如何解决多目标输能的问题，特别是同时为多个用户充电的多目标并行输能问题。

一篇申请号为201710058090.3的发明专利，公开了一种室内无线输能系统以及无线输能方法，该输能方法解决了传统方法中利用电磁波传播进行无线输能只适用于规则排布单元结构相同的天线组成功率发射阵、单频操作、多目标波束优化时间长、对无需充电设备产生严重干扰、难以保障输能空间中人类、动植物和无需充电的设备的安全问题。但是，该专利中的输能请求信号是一个宽频信号，需要在宽频带内进行复杂、耗时的傅里叶变换和时间反演组合运算，才能得到功率发射阵列的宽频激励信号。

发明内容

在下文中给出了关于本发明实施例的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，以下概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。