[发明专利]一种多频多目标选择性无线输能方法与系统

说明书

本发明公开了一种多频多目标选择性无线输能方法与系统，属于电磁波无线输能技术领域。本发明方法包括以下步骤：构建多频输能系统的接收装置组以及发射装置组；根据测得输能环境中的最大多径时延，来将系统采用的输能带宽范围离散化，提取输能系统在每个频点的输能信道参数；根据提取的输能信道参数以及计算公式，选取最佳输能频点；利用优化算法确定选取频点对应的最优馈入信号，实现多目标选择性并行输能。本发明解决了现有多目标选择性输能技术方法中难以兼顾输能效率与旁瓣值问题，实现高效、低旁瓣的多目标选择性并行输能。

技术领域

本发明属于电磁波无线输能技术领域，具体涉及一种多频多目标选择性输能方法与系统。

背景技术

无线输能(Wireless Power Transfer，WPT)是当前能量传输领域中的一个研究前沿，也是近年来倍受科学界和产业界关注的一个研究热点。相比有线输能， WPT可彻底摆脱输电线缆的束缚，能全天候地、便捷灵活地、随时随地对电子设备进行不间断地供能，是一种具有革命性的能量传输技术，可广泛应用于国民经济中的各个领域，其科学研究意义和应用价值不亚于当今的无线通信技术。

目前，大量的无线输能方法主要是针对单目标输能，难以满足输能环境中存在多个待输能设备的应用需求。近年来，为了解决多目标并行输能问题，研究人员提出了一种新的无线输能技术，即“时间反演无线输能(Time Reversal Wireless Power Transfer，TR-WPT)”。与传统WPT不同，TR-WPT具有的空-时聚焦特性，将天线辐射出的电磁能量以“点聚焦波”方式，精准地输送至目标点。TR-WPT 正是凭借这个独特的输能机制，为实现多目标选择性并行输能带了希望。

近年来，许多研究人员针对多目标的并行无线输能提出了不同方法。一篇专利申请号为CN201810698828.7的发明专利，公开了一种采用多频信号利用单个发射装置对多个受能目标的并行输能，但该种方法无法实现多目标的选择性输能，并且单个发射天线通过向四周辐射的方式输能，大部分能量在空间中耗散，整体输能效率较低。一篇专利申请号为CN201810580750.9的发明专利，公开了一种采用单频信号实现多目标选择性无线输能的方法，但该方法对于某些多目标中选取的多个待输能目标进行输能时，输能效率较低，同时会产生较大的旁瓣。一篇申请专利号为CN201810580731.6的发明专利，公开了一种采用频分多址方式的实现多个发射装置对多个受能目标的选择性输能，该种方法利用不同频率信号对不同受能目标进行能量输送，可以实现多目标中每个目标的独立输能，所以在对选定的多个目标进行并行输能时，几乎没有旁瓣产生，但每个受能天线只能接收指定的单个频率能量，其余频点在该受能天线位置处的能量被极大浪费，使得多目标输能效率降低。

综上所述，目前的多目标选择性无线输能方法上，还存在一些固有缺陷，难以在针对任意多目标选择性输能情形下，同时兼顾较低的旁瓣以及较高的输能效率。

发明内容

为了突破目前多目标选择性无线输能方法的固有缺陷，本发明提出了一种多频多目标选择性输能方法与系统，具体为：

步骤1.选取多频输能系统的输能频点

步骤1-1.构建输能系统

在目标输能区域放置M个接收装置EC₁～EC_M，构成输能系统的接收装置组ECG。

在输能区域外侧环绕放置N个发射装置TR₁～TR_N，构成输能系统的发射装置组TRM。

步骤1-2.提取输能系统信道参数

基于步骤1-1构建的输能系统，检测输能系统中的最大多径时延τ_max，从而得到对应的相干带宽为