[发明专利]一种提高CPT传输电路功率的方法

权利要求书

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L_P、面积A_P、覆膜厚度d_CO、覆膜的介电常数ε_{r_CO}；并获取无线传输距离d_T、无线传输介质介电常数ε_{r_T}、无线传输介质传导率σ_T、工作频率f、第一体外电极P₁与第二体外电极P₃的间距L_T；

步骤二、计算覆膜产生的电容C_CO如式(1)所示；

C_CO＝ε₀·ε_{r_CO}·A_P/d_CO (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C_T1、第二体外电极P₃与第二体内电极P₄之间的电容C_T2，第一体外电极P₁与第一体内电极P₂之间的寄生电阻R_T12，第一体外电极P₁与第二体外电极P₃之间的寄生电阻R_T13，第一体外电极P₁与第二体内电极P₄之间的寄生电阻R_T14；第一体内电极P₂与第二体外电极P₃之间的寄生电阻R_T23；第一体内电极P₂与第二体内电极P₄之间的寄生电阻R_T24；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R_T34；

根据式(2)，计算C_T1及C_T2的电容大小及R_T12、R_T13、R_T14、R_T23、R_T24、R_T34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Z_S,eq＝R_S,eq+jX_S,eq＝R_S和负载阻抗Z_L,eq＝R_L,eq+jX_L,eq；R_S为信号源内阻；

输入匹配网络的源阻抗Z_S,eq的表达式如式(3)下：

Z_L,eq＝2/(jωC_CO)+G (3)

式(3)中，G＝(R_T13F)/(R_T13+F)；F＝(M+E)(R_T14+H)/(M+E+R_T14+H)+D；D＝(NR_T23)/(B+N+R_T23)；H＝(NB)/(B+N+R_T23)；E＝(BR_T23)/(B+R_T23+N)；N＝R_T34+1/(jωC_T2)；M＝R_T12+1/(jωC_T1)；B＝(R_T24A)/(R_T24+A)；A＝1/(jωC_CO)+1/(jωC_CO)+R_L；R_L为负载阻抗；

4-2、若R_L,eqR_S，则将输入匹配网络的第一输入电抗元件X_T1串联在回路上，第二输入电抗元件X_T2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X_T1、第二输入电抗元件X_T2的电抗值分别取X_TA1、X_TA2，计算公式如式(4)所示；

式(4)中，Δ＝R_SR_L,eq(R_L,eq²+X_L,eq²-R_SR_L,eq)；

若R_L,eqR_S，则将输入匹配网络的第一输入电抗元件X_T1并联在信号源的两端，第二输入电抗元件X_T2串联在回路上；第一输入电抗元件X_T1、第二输入电抗元件X_T2的电抗值分别取X_TB1、X_TB2，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＝R_L；

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/(jωC_CO)+G' (6)

式(6)中，G'＝(R_T24F')/(R_T24+F')；F'＝(M'+E')(R_T23+H')/(M'+E'+R_T23+H')+D'；D'＝(N'R_T14)/(B'+N'+R_T14)；H'＝(N'B')/(B'+N'+R_T14)；E'＝(B'R_T14)/(B'+R_T14+N')；N'＝R_T34+1/(jωC_T2)；M'＝R_T12+1/(jωC_T1)；B'＝(R_T13A')/(R_T13+A')；A'＝1/(jωC_CO)+1/(jωC_CO)+R_S；

5-2、若R_LR′_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X_RA1、X_RA2，计算公式如式(7)所示；

若R_LR′_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X_RB1、X_RB2，计算公式如式(8)所示；

式(8)中，Δ′＝R′_S,eqR_L(R_L²+X′_S,eq²-R′_S,eqR_L)。