[发明专利]接收装置以及同时进行射频能量提取和数据通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种接收装置和一种同时进行射频能量提取和数据通信的方法。

背景技术

基于射频的无线技术使三个独特的系统功能成为了可能，即无线通信(数据/语音)、无线传感(参数)和无线供电(能量)。前两个无线应用在现如今的生活中都可见它们的身影，并已改变了我们的日常生活。第三个无线应用—无线能量传输或传递(WPT)在公众中鲜为人知，至今尚未得到良好的开发和应用。严格来说，任何在空间中的自然或人为的电磁辐射和传输应该被称为WPT，但我们通常用WPT特指“面向电力的”、远远低于在红外线和光频段上的无线频率上的能量传输。

经过近20多年的发展，高密度功率器件，低功耗集成电路，高效率整流天线和创新的电路结构推动各种无线能量传输技术的研究进展。此外，新兴的应用和市场在促进和“推进”WPT上扮演了关键的角色，例如生物医学工程中植入了免电池能量收集系统的CMOS器件，安保应用和交通运输中的非接触式无线射频识别(RFID)，以及电动汽车和移动设备的远程充电和供电。

移动设备和手持式系统的特点是功耗和电压驱动越来越低，这得益于较小的蜂窝结构和先进的CMOS工艺技术的飞速发展，随着移动设备和手持式系统的快速发展，它使这些设备收集周围环境中来自广播服务和无线通信的电磁能来给这些设备供电成为了可能。因此，在无线能量传输和收集方面，开发一种独立收发机来实现数据和能量的传输和接收，将是下一代无线系统的研究和应用热点。

发明内容

本发明正是基于上述问题，提出了一种同时进行射频能量提取和数据通信的技术，能够利用接收机模块以无线的方式同时接收数据和能量。

有鉴于此，根据本发明的一个方面，提供了一种接收装置，包括：接收端口，用于接收来自外部的射频信号；能量提取电路，连接至所述接收端口，用于从所述射频信号中提取出功率信号和数据信号，将所述功率信号输出至功率管理单元，以及将所述数据信号输出至通信单元进行数据通信；所述功率管理单元，连接至所述能量提取电路，用于接收所述功率信号，储存所述能量提取电路提取的能量。

在接收端口的输出中增加能量提取电路，从接收到的射频信号中提取出功率信号和数据信号(数据信号可以是中频信号或低频信号)，该功率信号用于射频功率收集，数据信号用于数据通信。因此，能量提取电路从接收到的射频载波上提取直流功率，并从相同的射频载波中得到支持数据通信所需要的功率，实现了在数据通信的同时进行无线能量的收集。

在上述技术方案中，优选的，所述能量提取电路包括整流电路，用于对所述射频信号进行整流处理，得到所述功率信号和数据信号。

在上述任一技术方案中，优选的，所述接收端口包括N个输出端口，所述N为大于等于2的整数；所述整流电路包括N个整流器，所述N个整流器与所述N个输出端口一一对应连接。

任何结构的接收端口均可以结合于此，到目前为止接收端口的输出端口数量有2、4、8及其组合的种类。应理解，奇数多端口接收机也是可能的。由于接收端口有多个输出端口，因此每一个输出端口可连接一个整流器(即功率检测器)，用于对输出端口输出的射频信号进行整流处理和功率读取，并将功率信号从中频或低频数据信号中分离出来，以用于功率收集。

在上述任一技术方案中，优选的，每个整流器包括：由多个二极管组成的整流单元，将所述射频信号转换成所述功率信号和数据信号；滤波电路，接收来自所述整流单元的输出信号，从所述输出信号中过滤出所述数据信号，剩余信号为所述功率信号。

整流单元的输出信号经过滤波电路的过滤后，允许数据信号与整流直流信号的分离，直流信号(即功率信号)被输入到功率收集器(即功率管理单元)中。

在上述任一技术方案中，优选的，所述整流器还包括低通滤波器或带通滤波器，连接在所述整流单元与所述接收端口之间，对所述射频信号进行过滤处理，并将经过过滤处理的射频信号输出至所述整流单元。

在上述任一技术方案中，优选的，所述整流器还包括阻抗匹配网络，连接在所述低通滤波器或带通滤波器与所述整流单元之间。

在上述任一技术方案中，优选的，所述滤波电路为电容和/或电感的拓扑结构。

在上述任一技术方案中，优选的，所述整流单元的拓扑结构为以下结构中的一种：多个二级管的串联结构、多个二级管的并联结构、电压倍增式结构、桥式结构。