一種基于多發(fā)射單元的無線電磁波能量采集的方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于物聯(lián)網(wǎng)領域，具體涉及一種基于多發(fā)射單元的無線電磁波能量采集的方法和裝置。
【背景技術】
[0002]無線能量采集技術的出現(xiàn)，使得物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的無線供電變?yōu)楝F(xiàn)實。通過無線能量采集技術實現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的無線供電，避免了鋪設電力線，或者更換電池的麻煩，使得物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點布設更加方便，布設密度更大，適用場景更多，工作壽命更長，并大大增加了使用的安全性和便利性。
[0003]目前，涉及到無線充電技術主要有電磁感應式、磁場共振式和無線電波式。
[0004]電磁感應式采用一對線圈用來傳輸和接收電流，初級線圈通過一定頻率的交流電，通過電磁感應原理在次級線圈中產(chǎn)生一定的電流，從而將能量從傳輸端轉移到接收端，屬于近距離的感應耦合，充電距離非常短。
[0005]磁場共振式由能量發(fā)送裝置，和能量接收裝置組成，使兩個裝置在一定的頻率上共振，彼此間進行能量交換，但是交換距離和線圈尺寸方面有很高的要求，一旦改變發(fā)射和接收節(jié)點之間的距離或改變線圈尺寸，接收功率就會急劇下降，應用存在自身的局限性。
[0006]無線電磁波式，主要采用射頻技術，由微波發(fā)射裝置和微波接收裝置組成，類似無線通信技術，通過天線不僅可以進行信息收發(fā)，還可以進行能量收發(fā)。無線電磁波式可以實現(xiàn)較遠距離的無線充電，但是相比電磁感應式和磁場共振式，由于電磁波的傳輸損耗，接收節(jié)點采集的能量微弱，而在能量接收過程中也存在漏電、接收效率低等因素，應用范圍十分有限。

【發(fā)明內容】

[0007]為了克服現(xiàn)有無線電磁波式能量采集技術存在的缺點與不足，本發(fā)明提供一種基于多發(fā)射單元的無線電磁波能量采集的方法和裝置，可以在不增加總發(fā)射功率的前提下最大限度的增加接收無線能量的功率，實現(xiàn)較遠距離的無線能量充電。
[0008]本發(fā)明采用如下技術方案:
[0009]—種基于多發(fā)射單元的無線電磁波能量采集裝置，包括發(fā)射端及接收端，所述接收端包括依次連接的能量收發(fā)天線、LC匹配電路、倍壓整流電路及儲能電池，所述接收端還包括用于給各個發(fā)射單元分配通信時隙、接收訓練序列并計算各個發(fā)射單元權值的接收端微處理器，所述接收端微處理器分別與能量收發(fā)天線、LC匹配電路、倍壓整流電路及儲能電池相互連接，所述發(fā)射端包括多個發(fā)射單元及多個用于通過接收端反饋的信息調整發(fā)射單元初始狀態(tài)的發(fā)射端微處理器，每個發(fā)射單元與其對應的發(fā)射端微處理器相互連接。
[0010]所述發(fā)射單元為獨立的單天線射頻發(fā)射裝置或多天線射頻發(fā)射裝置中的某個天線發(fā)射單元。
[0011]所述接收端微處理器及發(fā)射端微處理器為單片機或數(shù)字信號處理器。
[0012]—種無線電磁波能量采集裝置的采集方法，包括準備階段及能量收發(fā)階段，具體為:
[0013]準備階段包括:
[0014]SI接收端微處理器給各個發(fā)射單元分配通信時隙^..td；
[0015]S2發(fā)射單元在通信時隙內，向接收端發(fā)射訓練序列X1...Xd;
[0016]S3接收端微處理器接受訓練序列，經(jīng)過計算處理得到各發(fā)射單元到接收端的信道衰落，并根據(jù)計算出各個信道的權值O1...cod，并反饋給各個發(fā)射單元；
[0017]S4各個發(fā)射單元的微處理器根據(jù)反饋的權值信息，調整發(fā)射電磁波的初始狀態(tài)，所述初始狀態(tài)包括相位和幅度；方法為各個發(fā)射單元的微處理器根據(jù)發(fā)射端反饋的權值信息以計算或者查詢查找表的方式得到I路和Q路的幅值，將I路和Q路的幅值通過D/A轉換后分別與兩路正交載波相乘后再疊加，從而實現(xiàn)調整發(fā)射電磁波的相位偏移和幅度等初始狀態(tài)的目的，所述初始狀態(tài)包括相位和幅度。
[0018]S5各個發(fā)射單元以S4計算得到的相位和幅度發(fā)射電磁波，此時接收端接收到的能量理論上功率最大。
[0019]每隔一段時間，接收端微調各個發(fā)射單元發(fā)射電磁波的初始狀態(tài)，在微調過程中接收功率不增加，則判斷接收端無線能量的功率已經(jīng)達到最大。
[0020]當發(fā)射端和接收端相對位置發(fā)生改變，或者距離上一次權值計算時間已超過一定的門限值，或者干擾明顯時，重新進入權值計算。
[0021]本發(fā)明的發(fā)射單元和接收端都具有微處理器，接收端的微處理器通過計算并調度各個射頻發(fā)射端，成為一個整體，進而實現(xiàn)特定時隙內每個發(fā)射單元在各自分配時隙內發(fā)送訓練系列，發(fā)射單元的微處理器通過接收端反饋的權值信息以計算或者表格查詢的方式調整發(fā)射電磁波初始狀態(tài)，所述初始狀態(tài)包括功率和相位，使各個射頻發(fā)射端發(fā)射的電磁波到達接收端時，在發(fā)射總功率一定的情況下接收端接收的總功率最大，即能量采集效率最佳。
[0022]本發(fā)明的有益效果:
[0023]本發(fā)明通過天線通信及收發(fā)能量，使接收端采集到的能量功率達到最大，能夠應用在現(xiàn)有的設備條件下，結構簡單。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明的裝置結構框圖；
[0025]圖2是本發(fā)明的方法工作流程圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合實施例及附圖，對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0027]實施例
[0028]如圖1所示，一種基于多發(fā)射單元的無線能量采集的方法和裝置，其裝置部分包括發(fā)射端及接收端，發(fā)射端通過射頻方式發(fā)射電磁波，接收端通過天線接收電磁波能量，并儲存起來。
[0029]所述接收端包括依次連接的能量收發(fā)天線、LC匹配電路、倍壓整流電路及儲能電池，所述接收端還包括微處理器，分別與能量收發(fā)天線、LC匹配電路、倍壓整流電路及儲能電池相互連接，所述發(fā)射端包括多個發(fā)射單元及多個發(fā)射端微處理器，所述發(fā)射單元與發(fā)射端微處理器為一一對應關系，所述發(fā)