[发明专利]无线充电微波电力传输系统

权利要求书

1.一种无线充电微波电力传输系统，包括：设置在发射端，定位、追踪被充电设备的智能多波束跟踪天线(1)，带有充电信号发射天线(3)的充电信号发射器(2)，其特征在于：充电信号发射器(2)通过充电信号发射天线(3)，以脉冲的形式，向可充电辐射区域内的多个被充电设备连续发射微波无线充电信号；被充电设备发出充电请求信号，智能多波束跟踪天线(1)周期性的对充电请求信号进行定位和追踪，搜索被充电设备的充电请求信号位置，并根据确定的充电请求信号位置，数字处理器(10)基于多波束形成算法，计算通过发射通道(9)的各天线单元端口处所需的幅度和相位，以使产生的微波波束对准可充电区域内的被充电设备，被充电设备通过无线充电接收器接收微波并产生直流电；

智能多波束跟踪天线(1)采用多馈点布阵的阵面形式，并且多馈点均选择5G网络频段作为工作频率，发射端充电信号发射器(2)通过发射天线(3)在可充电区域辐射可充电信号；接收端的无线充电接收器收到信号后，将通过发射天线(11)发出充电请求信号，天线阵面(7)收到接收端的充电请求信号后，通过接收通道(8)传递给数字处理器(10)，建立通信链路，并不断更新定位被充电设备的位置；

多波束智能跟踪电路包括并列连接天线阵面(7)与数字处理器(10)的接收通道(8)和发射通道(9)；无线充电接收器包括两个部分，一部分由发射天线(11)和充电请求信号发射器(12)构成，另一部分部分由接收天线(13)和整流器(14)构成，其中，整流器产生的直流能量将用于电池充电或是直接供电；

当需要充电时，被充电设备在收到可充电信号后，将通过无线充电接收器中的发射天线(11)发出充电请求信号；智能多波束跟踪天线(1)接收充电请求信号，验证通过，接收到的充电请求信号将经接收通道(8)传递给数字处理器(10)中的波达方向估计DOA定位模块，开始向外搜索充电请求信号位置，以确定被充电设备的位置，并周期性的对被充电设备的充电请求信号进行定位和追踪；无线充电信号进入可充电区域后，发射天线(11)接收到可充电信号；无线充电接收器通过接收天线(13)截获照射在其上的微波能量，并将截获下来的微波功率传递到整流器(14)，整流器(14)将微波能量转换为直流能量给电池充电或是直接供电。

2.如权利要求1所述的无线充电微波电力传输系统，其特征在于：数字处理器(10)包括：波达方向估计DOA定位模块、直接数字合成DDS和多波束形成算法模块，波达方向估计DOA定位模块基于DOA波达方向信息进行波束形成，定位被充电设备所在位置，DDS产生基带信号，多波束形成算法模块计算各天线单元的最优幅度和相位，并发出控制信号，最终使各个天线单元端口处产生最优幅度和相位，实现数字波束形成。

3.如权利要求1所述的无线充电微波电力传输系统，其特征在于：接收通道(8)包括：多路顺次连接的放大器、滤波器、混频器、模拟数字转换器ADC和并行多路混频器之间的频率综合器，以及通过多路模拟数字转换器ADC共端连接的波达方向估计DOA定位模块，其中，多路放大器对天线阵面(7)接收的信号进行放大，通过滤波器滤出杂波信号，滤波信号通过混频器混频产生射频微波信号，频率综合器将射频微波信号转换成的直流信号通过混频器送入ADC，将模拟信号转换为数字信号，经接收通道(8)处理后的信号传递给数字处理器(10)进行数字处理，处理被充电设备的充电请求信号，并根据被充电设备所需功率的大小，控制智能多波束跟踪天线(1)的辐射功率，输出信号到发射通道(9)。

4.如权利要求1所述的无线充电微波电力传输系统，其特征在于：发射通道(9)包括:多路顺次连接的数字模拟转换DAC、混频器、滤波器、放大器和并行在多路混频器之间的频率综合器，发射通道(9)处于多波束形成算法模块与天线阵面(7)之间，通过天线阵面(7)有效辐射出对准被充电设备的微波波束，并且发射通道(9)的功能为接收通道(8)的逆过程。

5.如权利要求1所述的无线充电微波电力传输系统，其特征在于：在充电过程中，被充电设备以脉冲周期为T1的形式连续发送充电请求信号，智能多波束跟踪天线(1)以不小于T1的周期T2，周期性追踪被充电设备充电请求信号的位置，当有多个移动设备进入可充电范围，将定位并追踪所有移动设备的位置，通过多波束形成算法，产生对准所有被充电设备的多波束方向图，以实现同时对多个移动设备的充电。