[发明专利]一种深馈式无线能量传输天线

说明书

深馈式无线能量传输天线，馈源口在天线内部；天线的外轮廓是矩形、椭圆形或多边形。馈源口在天线外轮廓的几何形状的中央位置。天线的外轮廓是矩形，矩形的两侧均具有向矩形内凹进一个以上的槽，即第一与第二槽，矩形下底设有一个向矩形内凹进的第三槽，第三槽凹处的中央为馈源口处。因为电流所产生磁场的叠加效果，使用该方法设计的天线在近场区域磁场分布较强。

一、技术领域

本发明涉及一种天线，尤其是深馈式无线能量传输天线。

二、背景技术

对人体可移植器件的无线能量传输主要有两种方式，低频线圈互感式和高频电线辐射式。本发明提出一种新型天线，可将高频无线能量传输的效率提高一倍以上。

现有传统的环状天线如图1(a)所示。如图1(a)所示，传统天线的电流主要分布在其馈源及其对称的地方。其电流分布如图2(a)所示，在馈源(开口)处与其对称处，电流最强且方向相同，这导致在天线的中心区域因电流产生的电磁场相互削弱。虽然传统环状天线在远场处响应较好。但是这种电磁场分布不利于近场无线能量传输。

三、发明内容

本发明目的是，提出一种新型深馈式无线能量传输天线，天线的电磁场分布利于近场无线能量传输。

本发明的技术方案是：深馈式无线能量传输天线，馈源口在天线内部；天线的外轮廓是矩形、椭圆形或多边形。馈源口在天线外轮廓的几何形状的中央位置。

典型的天线的外轮廓是矩形，矩形的两侧均具有向矩形内凹进一个以上的槽，即第一与第二槽，矩形下底设有一个向矩形内凹进的第三槽，第三槽凹处的中央为馈源口处；第三槽的深度大于第一与第二槽深度的三倍，第三槽的宽度大于第一与第二槽的宽度。第三槽的面积是矩形面积的8％-35％。椭圆形或多边形完全可以参照这样的格式。

本发明的深馈式无线能量传输天线。与传统天线相比，其最大改进是馈源口在内部。天线的外轮廓是矩形、圆形或其它形状。

本发明深馈式天线的电流分布如图2(b)所示。该天线最强的分布电流在天线中心位置产生的电磁场相互加强，这将有效提高无线能量传输的效率。

有益效果：本发明提出的深馈式天线如图1(b)所示。该新型天线设计的优点在于其上电流分布的变化。该新型设计的另一个显著优点在于，因为电流所产生磁场的叠加效果，使用该方法设计的天线在近场区域磁场分布较强。而人体受电磁辐射的安全标准主要取决于电磁波的电场强度的大小。因此使用新型天线可以在满足安全标准的前提下，发射更高的功率，从而提高接收功率，加快无线充电速度。

四、附图说明

图1(a)传统的环状天线和图1(b)新型深馈式天线；

图2(a)传统的环状天线和图1(b)新型深馈式天线上的电流分布情况；

图3为新型深馈式天线的电磁场分布；

图4应用于可移植器件上的新型深馈式天线平面形状，贴于可移植器件表面以后可以产生变形。

图5(a)无线能量传输示意图、图5(b)实际测量装置；

图6相比于传统天线，该新型天线可将收集到的功率提高100％(3dB)以上。

五、具体实施方式

从图1(a)传统的环状天线和图1(b)新型深馈式天线的外形的对比，图2(a)传统的环状天线和图2(b)新型深馈式天线上的电流分布情况，能够看到二者明显的区别。

本发明新型深馈式天线的仿真电磁场分布如图3所示。图3表明这种新型天线的中心区域电磁场分布极强，非常适合无线能量传输。利用新型方法设计的一个典型天线如图4所示，由金属箔制备而成。此天线可弯曲安装在可移植器件上。根据需要，该天线可以设计成其它形状安装于不同规格的可移植器件。

利用该天线设计方法实现的无线能量传输方法如图5(a)所示。较小的可移植器件放置于人体内用于接收无线能量，较大的天线可附着在人体表面用于发射无线能量。实验室中实际测量装置如图5(b)所示。实验结果表明，如图6所示，与传统天线相比，使用新型方法设计的天线可将整个无线能量传输系统的效率提高100％以上。