[发明专利]一种基于移频与移位键控的无线能量与信号同步传输装置

说明书

本发明公开了一种基于移频与移位键控的无线能量与信号同步传输装置。本发明包括无线充电发射机构与无线充电接收机构；在无线充电发射机构中搭载移频键控通信电路，在无线充电接收机构中搭载移位键控通信电路；发射机构的信息通过移频键控方法传递至接收机构，接收机构信息通过移位键控方法传递至发射机构；移频键控与移位键控通讯方案不需要独立的线圈，可以直接整合在功率发射与功率接收线圈上；在无线功率传输的同时能进行半双工的无线信号的传输。本发明有效的避免了无线功率传输过程中的通讯信号干扰，且精简了通讯机构，有效的提高了无线充电过程中信息传输的保真程度。

技术领域

本发明涉及了一种无线能量与信号同步传输装置，具体涉及了一种基于移频与移位键控的无线能量与信号同步传输装置。

背景技术

自无线充电技术广泛应用于生物医学领域，尤其是体内植入传感器的广泛应用后，高速、稳定的信号传输就成为了重要的问题，由于体内环境特殊，传感器需要尽可能精简，且尽量不消耗体内传感器存储的能量，就有了功率传输与信号传输共用一个线圈或集中在一处的需求。现阶段，社会发展过程中，无线充电的需求越来越多，由于无线充电目前还没有统一频段限制，基于不同频段的无线充电系统就会对周围的通讯信号造成干扰，此外，在大功率无线充电场合，信号快速清晰的传递也成为了保障充电安全的重要指标，寻找一种能够规避外界电磁环境干扰，快速、稳定地完成无线充电系统中发射机构与接收机构间信号交流的方案变得更为迫切。

目前，在无线充电功率传输过程中，将信号传输功能也配合在功率传输线圈上的方案主要是载波通讯方案，该方案充分利用了谐振系统中的谐波特性，并将原本应被消除的谐波转换为可利用的通讯工具，是功率传输与信号传输集成于一个线圈的重要研究，但该方案在实际应用过程中还面临着如成本较高、独立解耦芯片、线圈中搭载较重的互感器等问题，在工程应用上还需要进一步优化。此外，还有学者提出一种以原边功率周期作为基础时钟，在此基础上进行负载变换的信息传递方案，该方案对电路要求较为苛刻，无法应用于一般的无线充电系统中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在无线充电功率传输过程中，使信号搭载于功率传输线圈上，即无线功率传输与无线信号传输共用一套线圈，且能够以低成本实现的、快速稳定的双向信号传输方案，能够实现在单向能量传输的同时进行半双工通信，并以此解决背景技术章节中所述的问题。

本发明通过移频与移位键控方式在无线充电功率传输的过程中实现发射机构与接收机构的半双工通信，仅对功率传输造成部分可以忽略干扰，规避了外界电磁环境对其的干扰；此外，该装置还能通过对发射线圈的频率、接收线圈的电流进行检测，检查发射机构与接收机构的工作情况，从而避免设备与其他电磁源接触导致的功能异常；本发明适用于LCC型、S-S型、LCC-S型无线充电线圈拓扑，较好地覆盖了当前市场上无线充电的线圈拓扑结构，使装置拥有了较好的适用性。

为实现上述目的，本发明采用的方案如下：

本发明包括无线充电发射机构和无线充电接收机构，无线充电发射机构和无线充电接收机构之间无线连接；

所述的无线充电发射机构包括移频键控通信电路、电流移位解调电路和谐振式发射线圈；移频键控通信电路和电流移位解调电路均与谐振式发射线圈相连；所述的无线充电接收机构包括移位键控通信电路、电流移频解调电路和谐振式接收线圈，移位键控通信电路和电流移频解调电路均与谐振式接收线圈相连，谐振式发射线圈和谐振式接收线圈无线连接；

所述移频键控通信电路将输入的电平时序信号调制为频率信号并通过所述的谐振式发射线圈向谐振式接收线圈传输频率信号，所述的电流移频解调电路将谐振式接收线圈接收的频率信号解调为占空比调制信号并输出；所述的移位键控通信电路将输入的电平时序信号调制为幅值信号并通过谐振式接收线圈向谐振式发射线圈传输幅值信号，电流移位解调电路将谐振式发射线圈接收的幅值信号解调为电平时序信号并输出，使得谐振式无发射线圈和谐振式接收线圈实现无线功率与无线信号的同步传输。