[发明专利]基于时隙控制的自适应无线信号与能量复合传输采样系统

说明书

本发明公开一种基于时隙控制的自适应无线信号与能量复合传输采样系统，包括发射与接收子系统，发射子系统发射具备能量和信号的复合信号，通过自由空间传输至接收子系统；接收子系统把复合信号分离到通信链路和能量链路，实现信号与能量复用；信号由通信接收机解码，能量被转化为直流能量供给负载和通信接收机使用；接收子系统通过对直流能量进行管理和检测，把接收子系统的实时工作性能首次报告或反馈发射子系统，发射子系统根据反馈信号调整发射性能，实现初始化、自校正，维持系统性能最优；当多于一个工作频率的接收子系统被报告存在时，发射子系统还能根据反馈将性能转换为多频率发射模式，供给不同的接收子系统并维持本系统总体性能的最优。

技术领域

本发明涉及无线能量传输与收集技术领域，更具体地，涉及一种基于时隙控制的自适应无线信息与能量复合传输采样系统。

背景技术

无线能量传输技术因成本低、位置灵活、架设方便等特性而成为研究热点。在一些特别的应用场景中，例如传感器网络供电，可移动手持终端供电、运动传感器供电等场合，无线能量传输相对于有限传输有不可替代的优势。

在多种无线能量传输技术中，基于电磁辐射的能量传输因传输距离灵活性高，应用范围广，频段与现代通信系统兼容等特性而被持续关注。由于电磁辐射的散射特性，在传统能量传输的设计中为了达到较远的传输距离，通常需要专门设计能量信号的产生模块与放大模块，从而大大增加成本，能级较大的能量信号也会对自由空间中通频段的通信信号造成干扰。同时，为了实现高效率的传输，能量接收系统也需要专门的设计，导致部分实现共同功能的模块被重复设计，增加硬件成本。

另一方面，传统的微波能量传输系统中，发射系统的位置且能量发射方向一般较为固定，接收系统在这个固定方向上接收将有最优的工作状态。而在手持移动终端的能量供给应用场景中，接收系统常常处于位置移动状态。由于发射能量波束固定，容易导致接收系统能量接收效率降低，从而能量传输利用率。进一步地，当接收系统移动出发射系统的波束宽度范围，可能导致接收系统无法工作，能量利用率约为0。基于上述情况，有必要研制一种紧凑高效的具有自适应追踪功能的无线能量传输系统。对于存在多个接收系统的应用场景，而接收系统的接收频率又不同的情况下，固定的发射机频率无法同时保证多个接收系统的工作，而架设不同频率的发射系统则会显著增加其成本。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于时隙控制的自适应无线信息与能量复合传输采样系统，是一种基于电磁辐射形式的无线能量传输系统，这个系统从系统模块、信号调制方式上最大程度与现代通信系统兼容复用，减小额外为能量信道设计的模块，从而降低成本，使系统结构更紧凑。同时，这个系统具备自校正功能，具体体现在发射子系统的能量发射方向与发射特性能够根据接收子系统的数量、位置的不同实时调整，使接收子系统的能量利用率保持在最优状态点附近。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于时隙控制的自适应无线信号与能量复合传输采样系统，该系统包括发射子系统与接收子系统，

所述发射子系统发射能载波在不同频率的同时具备能量和信号的复合信号，通过自由空间传输至接收子系统；

所述接收子系统把复合信号分离到通信链路和能量链路分别加以利用，实现信号与能量复用功能；其中，分离到通信链路的信号由通信接收机解码，分离到能量链路的能量被转化为直流能量供给负载和通信接收机使用；同时，接收子系统通过对直流能量进行管理和检测，把接收子系统的实时工作性能首次报告或反馈给发射子系统，发射子系统根据反馈信号调整发射性能，从而实现初始化、自校正功能，维持本系统性能最优化；当多于一个工作频率的接收子系统被报告存在时，发射子系统还能根据反馈信号将发射模式转换为多频率发射模式，供给不同的接收子系统并维持本系统总体性能的最优化。