[发明专利]一种低速采样补偿的时间反演无线输能系统及方法

说明书

本发明公开了一种低速采样补偿的时间反演无线输能系统及方法。该系统中用户端和基站端无线连接；用户端包括储能电容、基带脉冲信号发生器、充电开关和混频器；基站端包括低速模数转换器、模数补偿模块、高频宽带时间反演模块、数模补偿模块和数模转换模块；模数补偿模块与低速模数转换器连接；高频宽带时间反演模块与模数补偿模块连接；数模补偿模块与高频宽带时间反演模块连接；数模转换模块与数模补偿模块连接，数模转换模块包括多个低速数模转换器。本发明易于实现，功率消耗低，且能够实现高效率的无线能量输能，能量利用率高，还能够避免微波辐射的危害。

技术领域

本发明涉及无线输能技术领域，特别是涉及一种低速采样补偿的时间反演无线输能系统及方法。

背景技术

近年来，电子产品呈指数性增多，电子产品的能量问题备受关注。增大电池容量和降低能耗不是最根本的解决方案。调查显示2016年无线输能产品的市值达到45亿，到了2020年无线能量传输产品将达到150亿。因此无线能量传输(Wireless PowerTransmission，WPT)成为研究热点。

无线能量传输技术中按传输原理有四种分类，其中，电磁感应技术和电磁耦合技术需要极近的距离才能达到输能效果，激光输能技术虽然能量密度高但需要精准定位，输能效率才高。因此，目前，通常采用微波输能进行能量传输。

微波输能具备距离不受限且方向要求不高的优点，但是，输能效率和微波辐射危害成为其应用的瓶颈。微波能量传输的传输效率主要由三部分组成，微波与直流的转换效率、天线收发效率和电磁波空间传输效率。并且，当前微波输能研究专注于提高整流天线效率，其效率可高达80％，且默认发射连续电磁波，缺少空间传输效率的研究。如何提高空间传输效率和降低微波辐射危害是亟需解决的问题。

时间反演技术具备时空聚焦特性，也就是在时域上可以达到能量聚焦到某一时刻，在空域上能量聚焦到某一特定点。因此，可以采用时间反演技术来提高空间传输效率和降低微波辐射危害。所谓的时间反演技术就是在时域上对信号逆序操作，或者在频域上对信号取共轭操作。但时间反演技术需要充分利用空间多径效应，因此需要采用高频宽带信号，且为了不丢失高频宽带信息，需要在高频宽带进行时间反演。这就需要高采样率的ADC和DAC器件，但采用高采样率的ADC和DAC器件的输能系统实现难度大，功率消耗大，且成本高。

发明内容

基于此，有必要提供一种易于实现、功率消耗低且成本低的低速采样补偿的时间反演无线输能系统及方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种低速采样补偿的时间反演无线输能系统，包括：用户端和基站端；所述用户端和所述基站端无线连接；

所述用户端包括储能电容、基带脉冲信号发生器、充电开关和混频器；

所述储能电容用于在储存的电能低于预设阈值时，产生触发信号；

所述基带脉冲信号发生器通过所述充电开关与所述储能电容连接，用于依据接收到的所述触发信号，产生宽带脉冲信号；

所述混频器与所述基带脉冲信号发生器连接，用于将本振信号与所述宽带脉冲信号进行混频，产生高频宽带脉冲信号，并将所述高频宽带脉冲信号经多径环境无线发送至所述基站端；

所述基站端包括低速模数转换器、模数补偿模块、高频宽带时间反演模块、数模补偿模块和数模转换模块；

所述低速模数转换器用于接收经多径环境传输后的高频宽带脉冲信号，并将接收到的信号转换为低速采样数字信号；

所述模数补偿模块与所述低速模数转换器连接，用于对所述低速采样数字信号进行补偿，得到高频宽带数字信号；

所述高频宽带时间反演模块与所述模数补偿模块连接，用于对所述高频宽带数字信号进行时域逆序处理，得到高频宽带数字反演信号；