本發(fā)明涉及一種能量和信號共享信道的無線并行傳輸方法，屬于無線電能傳輸領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

自2007年麻省理工學院的馬林.索爾賈克西等人在無線電能傳輸領(lǐng)域取得新的進展之后，國內(nèi)外的各種研究機構(gòu)便對此采取可更進一步的探索，逐漸的由無線能量傳輸過度到能量與信息同步傳輸，但現(xiàn)有無線能量與信息的同步傳輸通常僅限于能量與信息的單向傳輸，如若想實現(xiàn)雙向傳輸則需要兩條信道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有無線能量與信息實現(xiàn)同步傳輸需要兩條信道的問題，提供了一種能量和信號共享信道的無線并行傳輸方法。

本發(fā)明所述能量和信號共享信道的無線并行傳輸方法，系統(tǒng)原邊電路和系統(tǒng)副邊電路采用一對線圈作為共享信道，采用同一頻率實現(xiàn)信息和能量的并行同步傳輸；系統(tǒng)原邊電路采用變頻的方式實現(xiàn)信息正向傳輸，系統(tǒng)副邊電路采用可控整流的方式實現(xiàn)信息反向傳輸。

本發(fā)明的優(yōu)點：本發(fā)明提出了一種單一信道可實現(xiàn)能量信息同步傳輸且信息可雙向傳輸?shù)姆椒?，其具有以下突出特點：原副邊共享同一信道使能量信息并行同步傳輸、帶寬范圍大、半雙工通信方式、低誤碼率、高速數(shù)據(jù)傳輸。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的原副邊采用一對線圈，共用一個頻率點單信道方式實現(xiàn)信息能量的并行同步傳輸，并且可以實現(xiàn)雙向信息傳輸。采用經(jīng)控制器換算后的數(shù)字量而非0、1編碼的方式可以大大減小誤碼率。帶寬大能夠有效減少信息傳輸時需要頻率改變所引起的頻率分叉現(xiàn)象產(chǎn)生的影響。

本發(fā)明尤其適用于穿戴式傳感器、植入式醫(yī)療設(shè)備及大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備的無線能量和信號并行同步傳輸。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述能量和信號共享信道的無線并行傳輸方法的原理框圖；

圖2是本發(fā)明所述原邊包絡(luò)檢測電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明所述副邊頻率檢測電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是原邊包絡(luò)檢測波形圖；

圖5是副邊頻率檢測波形圖；

圖6是高帶寬示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：下面結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述能量和信號共享信道的無線并行傳輸方法，系統(tǒng)原邊電路和系統(tǒng)副邊電路采用一對線圈作為共享信道，采用同一頻率實現(xiàn)信息和能量的并行同步傳輸；系統(tǒng)原邊電路采用變頻的方式實現(xiàn)信息正向傳輸，系統(tǒng)副邊電路采用可控整流的方式實現(xiàn)信息反向傳輸。

具體實施方式二：下面結(jié)合圖1-圖3說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進一步說明，系統(tǒng)原邊電路包括整流濾波電路、原邊高頻逆變電路、原邊包絡(luò)檢測電路、原邊發(fā)射線圈L1和原邊電容C1；系統(tǒng)副邊電路包括副邊接收線圈L2、副邊電容C2、副邊可控整流電路和副邊頻率檢測電路；

系統(tǒng)原邊電路由電網(wǎng)供電，經(jīng)過整流濾波電路得到穩(wěn)定的直流電壓，經(jīng)過高頻逆變器得到指定頻率下的交變電壓，原邊發(fā)射線圈L1和電容C1在指定頻率下感應(yīng)出交變磁場，配諧后的副邊接收線圈L2和電容C2感應(yīng)出交變電場，經(jīng)過副邊可控整流電路輸出至負載；原邊包絡(luò)檢測電路用于檢測副邊可控整流電路中MOS管驅(qū)動信號的占空比，副邊頻率檢測電路用于檢測原邊高頻逆變電路中MOS管驅(qū)動信號的頻率。

本實施方式中，原邊發(fā)射線圈L1和副邊接收線圈L2即具體實施方式一中所述作為共享信道的一對線圈。如圖1所示，系統(tǒng)原邊電路包括整流濾波電路、原邊高頻逆變電路、原邊包絡(luò)檢測電路、原邊發(fā)射線圈L1、原邊電容C1、原邊控制器和原邊驅(qū)動電路；系統(tǒng)副邊電路包括副邊接收線圈L2、副邊電容C2、副邊可控整流電路、副邊頻率檢測電路、副邊控制器和副邊驅(qū)動電路。如圖2所示，原邊包絡(luò)檢測電路包括檢波電路、低通濾波單元、偏置單元、高速比較單元、閾值設(shè)置單元、原邊電磁隔離單元和原邊處理單元。如圖3所示，副邊頻率檢測電路包括低通濾波單元、過零滯回比較單元、副邊電磁隔離單元和副邊處理單元。

具體實施方式三：本實施方式對實施方式二作進一步說明，原邊包絡(luò)檢測電路檢測副邊可控整流電路中MOS管驅(qū)動信號波形占空比的具體過程為：通過檢測原邊的電流信號得到副邊的驅(qū)動信號的波形。

具體實施方式四：下面結(jié)合圖4說明本實施方式，本實施方式對實施方式二作進一步說明，副邊頻率檢測電路檢測原邊高頻逆變電路中MOS管驅(qū)動信號的頻率的具體過程為：通過檢測副邊的電流信號得到原邊高頻逆變電路中MOS管驅(qū)動信號的頻率。

本實施方式中，如圖4所示，虛線部分為原邊包絡(luò)檢測波形圖，實線部分為副邊驅(qū)動信號波形圖。

具體實施方式五：本實施方式對實施方式二作進一步說明，系統(tǒng)副邊電路還包括副邊控制器，副邊頻率檢測電路包括低通濾波單元、過零滯回比較器、副邊電磁隔離單元和副邊處理單元，副邊頻率檢測電路檢測的副邊電流信號經(jīng)過低通濾波單元后輸出至過零滯回比較器，過零滯回比較器輸出0/1信號，經(jīng)過副邊電磁隔離單元和副邊處理單元輸送至副邊控制器，副邊控制器將0/1信號經(jīng)過周期換算得到原邊逆變電路中MOS管驅(qū)動信號的頻率。

本實施方式中，如圖5所示，過零滯回比較器用于減少電流尖峰所引起的誤碼，以提高誤碼率。

具體實施方式六：本實施方式對實施方式二作進一步說明，系統(tǒng)原邊電路還包括原邊控制器，原邊包絡(luò)檢測電路包括檢波電路、低通濾波單元、偏置單元、閾值設(shè)置單元、高速比較單元、電磁隔離單元和原邊處理單元，原邊包絡(luò)檢測電路檢測的原邊電流信號經(jīng)過檢波電路和低通濾波單元輸送至高速比較單元，偏置單元的信號輸出端連接低通濾波單元，閾值設(shè)置單元的信號輸出端連接高速比較單元，高速比較單元輸出0/1信號，經(jīng)過原邊電磁隔離單元和原邊處理單元輸送至原邊控制器，原邊控制器將0/1信號經(jīng)過周期換算得到副邊可控整流電路中MOS管驅(qū)動信號的占空比。

本發(fā)明中，將該發(fā)明用于穿戴式傳感器設(shè)備和植入式醫(yī)療設(shè)備中，副邊頻率檢測電路檢測原邊諧振電流的頻率通過處理電路的轉(zhuǎn)化，能夠轉(zhuǎn)化為可穿戴式傳感器設(shè)備的顯示或控制，可穿戴式傳感器設(shè)備可以是手表或手環(huán)等。副邊頻率檢測電路檢測原邊諧振電流的頻率值通過處理后可以顯示主機設(shè)備的信息，如手機的剩余電量、未讀信息量等。

本發(fā)明中，根據(jù)原邊諧振電流與副邊可控整流驅(qū)動信號的占空比，通過分析計算出偏置與比較單元的參數(shù)，獲得驅(qū)動信號波形后，通過處理電路將檢測到的占空比轉(zhuǎn)化為所需要的數(shù)字量，用于主機設(shè)備的顯示或控制。原邊檢測出的占空比通過處理后可以用來表示環(huán)境溫濕度、心跳速度、人體體溫和行走步數(shù)等所需值。

本發(fā)明提出的能量和信號共享信道的無線并行傳輸方法，具有帶寬范圍大的特點，如圖6所示，能夠有效減少信息傳輸時需要頻率改變所引起的頻率分叉現(xiàn)象產(chǎn)生的影響。