[发明专利]基于回收整流电路三次谐波的无线携能通信系统

说明书

本申请涉及一种基于回收整流电路三次谐波的无线携能通信系统，属于通信技术领域，该系统包括信号接收端，该信号接收端包括：定向耦合器、匹配电路、整流电路和负载；整流电路用于将射频电能转换为直流电能，并将在整流过程中产生的三次谐波通过第一匹配分支和第二匹配分支反射至定向耦合器；定向耦合器用于通过隔离端口输出基于直通端口接收到的反射信号和耦合端口接收到的反射信号得到的叠加信号；可以解决现有的时分复用、功分复用和频分复用方式所引起的问题；信号接收端无需将输入信号进行时域、频域或者功率分配，即可实现同时能量收集和信息采集的功能，并提高无线传感网络的能量转换效率。

技术领域

本申请涉及一种基于回收整流电路三次谐波的无线携能通信系统，属于通信技术领域。

背景技术

无线携能通信(Simultaneous Wireless Power and Information Transfer，SWIPT)是一种实现能量和信息并行传输的技术，即发射机与接收机交互信息的同时给接收机供能，保证可靠的通信质量并实现无线充电以减少接收机对电池容量的依赖。

传统常用的实现无线携能通信的方法有三种，第一种是采用时分复用(time-splitting，TS)的方式，即在接收端利用开关的状态划分不同的时隙进行能量传递和信息解调。但是，TS方式需要精准的时间同步和信息检测，以防信息被误划分于能量传递时隙。第二种是采用功分复用(power-splitting，PS)的方式，即将接收到的能量按照预设的比例系数分成两条链路，分别进行能量传递和信息解调。PS方式虽然可实现在同一个时隙中同时进行能量传递和信息解调，但携带信息的部分可能会被划分于能量收集，导致不可避免的信息丢失。第三种是采用频分复用(frequency-splitting，FS)的方式，即利用双频段分别进行能量传递和信息解调。然而两条链路相互独立，并不算真正的能量和信息同时传递。

发明内容

本申请提供了一种基于回收整流电路三次谐波的无线携能通信系统，可以解决现有的时分复用、功分复用和频分复用方式所引起的问题。本申请提供如下技术方案：

提供了一种基于回收整流电路三次谐波的无线携能通信系统，所述系统包括信号接收端，所述信号接收端包括：

定向耦合器，包括输入端口、直通端口、耦合端口和隔离端口；

匹配电路，包括与所述直通端口相连的第一匹配分支和与所述耦合端口相连的第二匹配分支；

整流电路，与所述第一匹配分支和第二匹配分支相连；所述整流电路用于将射频电能转换为直流电能，并将在整流过程中产生的三次谐波通过所述第一匹配分支和所述第二匹配分支反射至所述定向耦合器；所述定向耦合器用于通过所述隔离端口输出基于所述直通端口接收到的反射信号和所述耦合端口接收到的反射信号得到的叠加信号；

负载，与所述整流电路相连。

可选地，所述整流电路包括与所述第一匹配分支相连的第一整流分支和与所述第二匹配分支相连的第二整流分支；所述第一整流分支的结构和所述第二整流分支的结构相同，且所述第一整流分支和所述第二整流分支包括二极管，所述第一整流分支中的二极管的安装方向与所述第二整流分支中的二极管的安装方向相反。

可选地，所述第一整流分支和第二整流分支还包括与所述二极管相连的电容。

可选地，所述整流电路工作在920MHz和1800MHz双频段。

可选地，所述第一匹配分支的结构和所述第二匹配分支的结构相同，所述第一匹配分支和所述第二匹配分支包括：至少一个贴片电感和至少一个贴片电容。

可选地，输入至所述输入端口的调制信号r(t)在一个码元周期T_symbol内通过下述公式表示：