[发明专利]一种提高CPT传输电路功率的方法有效
申请号: | 201910476571.5 | 申请日: | 2019-06-03 |
公开(公告)号: | CN110222414B | 公开(公告)日: | 2023-03-24 |
发明(设计)人: | 程瑜华;仵欢欢;王高峰;李文钧 | 申请(专利权)人: | 杭州电子科技大学温州研究院有限公司 |
主分类号: | G06F30/367 | 分类号: | G06F30/367 |
代理公司: | 杭州君度专利代理事务所(特殊普通合伙) 33240 | 代理人: | 黄前泽 |
地址: | 325024 浙江省温州市龙*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 提高 cpt 传输 电路 功率 方法 | ||
1.一种提高CPT传输电路功率的方法,其特征在于:步骤一、获取第一体外电极P1、第二体外电极P3、第一体内电极P2、第二体内电极P4的长度LP、面积AP、覆膜厚度dCO、覆膜的介电常数εr_CO;并获取无线传输距离dT、无线传输介质介电常数εr_T、无线传输介质传导率σT、工作频率f、第一体外电极P1与第二体外电极P3的间距LT;
步骤二、计算覆膜产生的电容CCO如式(1)所示;
CCO=ε0·εr_CO·AP/dCO (1)
式(1)中,ε0为真空介电常数;
步骤三、确定体内电极与体外电极之间的等效电路;等效电路由第一体外电极P1与第一体内电极P2之间的电容CT1、第二体外电极P3与第二体内电极P4之间的电容CT2,第一体外电极P1与第一体内电极P2之间的寄生电阻RT12,第一体外电极P1与第二体外电极P3之间的寄生电阻RT13,第一体外电极P1与第二体内电极P4之间的寄生电阻RT14;第一体内电极P2与第二体外电极P3之间的寄生电阻RT23;第一体内电极P2与第二体内电极P4之间的寄生电阻RT24;第二体外电极P3与第二体内电极P4各自之间的交叉寄生电阻RT34;
根据式(2),计算CT1及CT2的电容大小及RT12、RT13、RT14、RT23、RT24、RT34的电阻大小;
步骤四、设计输入匹配网络;
4-1.选用L型阻抗匹配网络作为输入匹配网络;计算输入匹配网络的源阻抗ZS,eq=RS,eq+jXS,eq=RS和负载阻抗ZL,eq=RL,eq+jXL,eq;RS为信号源内阻;
输入匹配网络的源阻抗ZS,eq的表达式如式(3)下:
ZL,eq=2/(jωCCO)+G (3)
式(3)中,G=(RT13F)/(RT13+F);F=(M+E)(RT14+H)/(M+E+RT14+H)+D;D=(NRT23)/(B+N+RT23);H=(NB)/(B+N+RT23);E=(BRT23)/(B+RT23+N);N=RT34+1/(jωCT2);M=RT12+1/(jωCT1);B=(RT24A)/(RT24+A);A=1/(jωCCO)+1/(jωCCO)+RL;RL为负载阻抗;
4-2、若RL,eqRS,则将输入匹配网络的第一输入电抗元件XT1串联在回路上,第二输入电抗元件XT2并联在第一体外电极P1、第二体外电极P3上;
第一输入电抗元件XT1、第二输入电抗元件XT2的电抗值分别取XTA1、XTA2,计算公式如式(4)所示;
式(4)中,Δ=RSRL,eq(RL,eq2+XL,eq2-RSRL,eq);
若RL,eqRS,则将输入匹配网络的第一输入电抗元件XT1并联在信号源的两端,第二输入电抗元件XT2串联在回路上;第一输入电抗元件XT1、第二输入电抗元件XT2的电抗值分别取XTB1、XTB2,计算公式如式(5)所示;
步骤五、设计输出匹配网络;
5-1.选用L型阻抗匹配网络作为输出匹配网络;计算输出匹配网络的源阻抗Z′S,eq=R′S,eq+jX′S,eq和负载阻抗Z′L,eq=R′L,eq+jX′L,eq=RL;
输入匹配网络的源阻抗Z′S,eq的表达式如式(6)下:
Z'S,eq=2/(jωCCO)+G' (6)
式(6)中,G'=(RT24F')/(RT24+F');F'=(M'+E')(RT23+H')/(M'+E'+RT23+H')+D';D'=(N'RT14)/(B'+N'+RT14);H'=(N'B')/(B'+N'+RT14);E'=(B'RT14)/(B'+RT14+N');N'=RT34+1/(jωCT2);M'=RT12+1/(jωCT1);B'=(RT13A')/(RT13+A');A'=1/(jωCCO)+1/(jωCCO)+RS;
5-2、若RLR′S,eq,则将输出匹配网络的第一输出电抗元件X′T1串联在回路上,第二输出电抗元件X′T2并联在负载的两端;第一输出电抗元件X′T1与第二输出电抗元件X′T2中,一个为电容,另一个为电阻;
第一输出电抗元件X′T1、第二输出电抗元件X′T2的电抗值分别取XRA1、XRA2,计算公式如式(7)所示;
若RLR′S,eq,则将输出匹配网络的第一输出电抗元件X′T1并联在第一体内电极P2、第二体内电极P4上,第二输出电抗元件X′T2串联在回路上;
第一输出电抗元件X′T1、第二输出电抗元件X′T2的电抗值分别取XRB1、XRB2,计算公式如式(8)所示;
式(8)中,Δ′=R′S,eqRL(RL2+X′S,eq2-R′S,eqRL)。
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