[发明专利]一种能量与相位调制信息集成接收机及接收方法

说明书

本发明涉及一种能量与相位调制信息集成接收机及接收方法，属于微波无线能量传输和无线通信技术相结合技术领域，特别是一种高能效能量与相位调制信息集成接收机，通过利用输出滤波器的设计满足将直流电能直接馈入能量管理单元，同时将保留的基波信号经隔直电容馈入信息接收模块，进行解调和处理。

技术领域

本发明涉及一种能量与相位调制信息集成接收机及接收方法，属于微波无线能量传输和无线通信技术相结合技术领域，特别是一种高能效能量与相位调制信息集成接收机，通过利用输出滤波器的设计满足将直流电能直接馈入能量管理单元，同时将保留的基波信号经隔直电容馈入信息接收模块，进行解调和处理。

背景技术

微波无线能量与信息协同传输系统将能量和信息调制在同一载波上，由同一无线传输链路进行发射和接收。在发射端，基带信息经编码后调制在中频上，然后经过上变频达到微波频段。携带信息的微波信号经末级功放形成高功率，同时携带了能量，馈入发射天线向外辐射。在接收端，接收天线收集微波信号，然后用功分器或开关对该信号进行分配，一部分馈入整流电路，由后者整流输出直流功率；另一部分馈入信息接收模块，经下变频到中频，然后进行解调、解码，得到基带信息。信息接收模块工作所需的电能完全由整流电路提供。微波无线能量与信息协同传输系统由一对收发天线形成统一的无线传输链路，可以支撑空间飞行器舱内无线传感器网络、在轨服务机器人等航天应用。

在上述微波无线能量与信息协同传输系统中，能量与信息的接收机采用了分离形式，原理清晰，技术可行。基于功分器的方案通过功率分配器实现能量接收和信息接收的分离，但是功分器的引入必然带来插入损耗，微波能量在整流之前就损失了，这就使得微波能量传输的整体效率下降。例如，一种5.8GHz同轴功率分配器的插损约为0.5dB，微波能量传输整体效率下降约11％。另一方面，功率分配器必然在接收端占用一定的体积和重量，它的存在对系统的小型化和轻量化是一个障碍。基于开关的方案通过时域分配实现能量接收和信息接收的分离，射频开关同样存在插损、体积、重量等问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种能量与相位调制信息集成接收机及接收方法。

本发明的技术解决方案是：

一种能量与相位调制信息集成接收机，该接收机包括能量接收模块、信息接收模块和隔直电容；

所述的能量接收模块包括整流电路、能量管理单元和电池；

所述的整流电路包括输入滤波器、阻抗匹配单元、整流器件和输出滤波器；

所述的信息接收模块包括变频器、中频放大器、解调器和基带处理单元；

所述的能量接收模块用于将微波信号的能量转换为直流能量，并经处理后进行存储，存储时存储在电池中；

所述的信息接收模块用于将微波信号的信息进行处理后，输出基带信号；

所述的隔直电容用于防止能量接收模块输出的直流能量进入到信息接收模块中；

所述的整流电路用于将微波信号的能量转换为直流能量；

所述的输入滤波器为低通滤波器，输入滤波器用于接收微波信号，并对接收到的微波信号进行低通滤波，输出基波信号给阻抗匹配单元；其目的是保证基波信号传输给阻抗匹配单元的过程中为低损传输过程，且能够阻隔整流产生的高次谐波向外传输；

所述的阻抗匹配单元用于接收输入滤波器输出的基波信号，并将接收到的基波信号无反射的输出到整流器件中；

所述的整流器件用于接收阻抗匹配单元输出的基波信号，并对接收到的一部分基波信号的能量形式进行转换为直流能量，并产生高次谐波分量，并将转换的直流能量和产生的高次谐波分量输出给输出滤波器，整流器件将剩余部分的基波信号直接传输给输出滤波器；