一种远距离手机无线充电器

1.本实用新型属于无线微波技术领域，具体涉及一种利用微波技术实现远距离手机无线充电器的设计。


背景技术：

2.随着手机无线充电技术的发展与推广，手机无线充电的应用场景越来越广泛。手机无线充电技术提供了充电功能，目前市面上的无线充电设备主要采用的是电磁感应和磁耦合的技术，充电距离很短，难以满足用户的远距离充电需求。


技术实现要素：

3.针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的远距离手机无线充电器解决了传统的手机无线充电过程中，受固定位置束缚难以手机远距离充电的问题。
4.为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：一种远距离手机无线充电器，包括通过高频微波通信的微波发射端和微波接收端；
5.所述微波发射端包括依次连接的微波电源、微波发生器和微波发射器；所述微波接收端包括依次连接的接收天线、整流变换电路、稳压电路以及数据线接口。
6.进一步地，所述微波电源与市电电源插座连接；
7.所述数据线接口与手机充电接口连接。
8.进一步地，所述微波接收端封装在适应大小的壳体内，所述壳体设置有用于放置手机的卡槽；
9.所述接收天线嵌合在所述壳体的外表面。
10.进一步地，所述壳体为适配于充电手机的手机壳。
11.进一步地，所述接收天线包括两块微带贴片天线，两块所述微带贴片天线分别连接一个整流变换电路。
12.进一步地，所述整流变换电路包括微带线tl9；
13.所述微带线tl9的一端与方形焊盘v1的一端连接，所述微带线tl9的另一端分别与微带隙gap1的一端、电阻r1的一端、电容c1的一端、电容c2的一端、电容c3的一端和电容c4的一端连接，所述微带隙gap1的另一端、电阻r1的另一端、电容c1的另一端、电容c2的另一端、电容c3的另一端和电容c4的另一端均与微带线tl8的一端连接，所述微带线tl8的另一端与t型微带线tee2的第一端口连接，所述微带线tee2的第二端口悬空，所述t型微带线tee2的第三端口与微带线tl7的一端连接，所述微带线tl7的另一端分别与电感l1的一端和微带隙gap2的一端连接，所述电感l1的另一端和微带隙gap2的另一端均与微带线tl6的一端连接；
14.所述微带线tl6的另一端与t型微带线tee1的第一端口连接，所述t型微带线tee1的第三端口分别与微带隙gap3的一端和电容c4的一端连接，所述微带隙gap3的另一端和电容c4的另一端均与微带线tl2的一端连接，所述微带线tl2的另一端为平滑微带线taper1的
输出端口连接，所述平滑微带线taper1的输入端口与微带线tl1的一端连接，所述微带线tl1的另一端接地，所述t型微带线tee1的第二端口与微带线tl3的一端连接，所述微带线tl3的另一端与十字微带线tee3的第一端口连接，所述十字微带线tee3的第二端口与微带线tl13的一端连接，所述微带线tl13的另一端接地，所述十字微带线tee3的第四端口与微带线tl12的一端连接，所述微带线tl12的另一端接地，所述十字微带线tee3的第三端口与微带线tl10的一端连接，所述微带线tl10的另一端分别与二极管d1的正极和微带隙gap4的一端连接，所述微带隙gap4的另一端和二极管d1的负极均与微带线tl11的一端连接，所述微带线tl11的另一端与方形焊盘v2的一端连接；
15.所述t型微带线tee2的第二端口作为所述整流变换电路的输出端正极，所述方形焊盘v1的另一端和方形焊盘v2的另一端作为所述整流变换电路的输出端负极，所述微带线tl1的另一端作为所述整流变换电路的输入端。
16.进一步地，所述二极管d1为型号为hsma-282b的肖特基二极管。
17.进一步地，所述稳压电路为9～36v转5v的dc/dc稳压电路，其输出端口为usb母口与数据接口连接。
18.本实用新型的有益效果为：
19.(1)本实用新型提供的无线充电器结构实现了较远距离的手机充电，使充电过程摆脱了固定位置的束缚，提高了方便性。
20.(2)基于本实用新型的结构设计，手机充电将不再需要每台手机一个固定的充电插头，一个发射源就可以实现为多台手机同时充电，大大提高了充电效率，为提升用户在公共场合如火车站的旅行充电方便给出了更好的解决办法。
21.(3)本充电器可以在工厂、救灾现场等区域使用，为一些特种装备供电，避免了人员与危险环境接触。
附图说明
22.图1为本实用新型提供的远距离手机无线充电器结构框图。
23.图2为本实用新型提供的微波接收端封装在壳体时的结构示意图。
24.图3为本实用新型提供的接收天线嵌合在壳体外表面时的示意图。
25.图4为本实用新型提供的整流变换电路原理图。
具体实施方式
26.下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。
27.本实用新型的一个实施例中，提供了如图1所示的远距离手机无线充电器，包括通过高频微波通信的微波发射端和微波接收端；
28.所述微波发射端包括依次连接的微波电源、微波发生器和微波发射器；所述微波接收端包括依次连接的接收天线、整流变换电路、稳压电路以及数据线接口。
29.在本实用新型实施例中，上述微波电源、微波发生器和微波发射器为本领域中的
常规结构，其具体功能实现方式为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。
30.在本实用新型实施例中，微波电源与市电电源插座连接；所述数据线接口与手机充电接口连接。其中，将与市电电源插座连接的微波电源作为电源，最终将微波能量转化为电能为手机供电；而数据线接口可以为usb接口，可以连接各种类型的充电线(如type-c充电线)。
31.在本实用新型实施例中，所述微波接收端封装在适应大小的壳体内，所述壳体设置有用于放置手机的卡槽；所述接收天线嵌合在所述壳体的外表面。具体地，如图2-3所示，壳体可以为适配于充电手机的手机壳，即将充电器设计为手机壳造型，一面有卡槽以将手机固定在里面，另一面作为手机壳背面，可以设计为镂空造型，将天线表面露出保证接收效率兼顾美观，该外壳可以使用sd打印机打印，也可以由代工厂代工。
32.在本实用新型实施例中，接收天线包括两块微带贴片天线，两块所述微带贴片天线分别连接一个整流变换电路，其中，接收天线为制作成本低效率高的微带贴片天线，天线可由设计软件hfss仿真确定有关参数并建立仿真模型，如果天线仿真效果达到设计目标，即可将天线设计文件交由厂家打制得到实物，在本实施例中采用两块5cm*5cm的微带贴片天线。
33.在本实用新型实施例中，如图4所示，整流变换电路包括微带线tl9；
34.所述微带线tl9的一端与方形焊盘v1的一端连接，所述微带线tl9的另一端分别与微带隙gap1的一端、电阻r1的一端、电容c1的一端、电容c2的一端、电容c3的一端和电容c4的一端连接，所述微带隙gap1的另一端、电阻r1的另一端、电容c1的另一端、电容c2的另一端、电容c3的另一端和电容c4的另一端均与微带线tl8的一端连接，所述微带线tl8的另一端与t型微带线tee2的第一端口连接，所述微带线tee2的第二端口悬空，所述t型微带线tee2的第三端口与微带线tl7的一端连接，所述微带线tl7的另一端分别与电感l1的一端和微带隙gap2的一端连接，所述电感l1的另一端和微带隙gap2的另一端均与微带线tl6的一端连接；
35.所述微带线tl6的另一端与t型微带线tee1的第一端口连接，所述t型微带线tee1的第三端口分别与微带隙gap3的一端和电容c4的一端连接，所述微带隙gap3的另一端和电容c4的另一端均与微带线tl2的一端连接，所述微带线tl2的另一端为平滑微带线taper1的输出端口连接，所述平滑微带线taper1的输入端口与微带线tl1的一端连接，所述微带线tl1的另一端接地，所述t型微带线tee1的第二端口与微带线tl3的一端连接，所述微带线tl3的另一端与十字微带线tee3的第一端口连接，所述十字微带线tee3的第二端口与微带线tl13的一端连接，所述微带线tl13的另一端接地，所述十字微带线tee3的第四端口与微带线tl12的一端连接，所述微带线tl12的另一端接地，所述十字微带线tee3的第三端口与微带线tl10的一端连接，所述微带线tl10的另一端分别与二极管d1的正极和微带隙gap4的一端连接，所述微带隙gap4的另一端和二极管d1的负极均与微带线tl11的一端连接，所述微带线tl11的另一端与方形焊盘v2的一端连接；
36.所述t型微带线tee2的第二端口作为所述整流变换电路的输出端正极，所述方形焊盘v1的另一端和方形焊盘v2的另一端作为所述整流变换电路的输出端负极，所述微带线tl1的另一端作为所述整流变换电路的输入端。
37.在上述电整理变换电路是整个充电器中最为重要的部位之一，整流变换电路的好
坏可以决定充电器的下来，由于整个充电器需要满足无线充电用途，因此整个系统必须满足小巧灵活的特点，为此整流变换电路必须尽可能小型化，除此之外，为了满足远距离能量传输的要求，整流电路的效率也必须尽可能提高，在平衡尺寸与效率的基础上，本实施例中提供了一种f类高效率的整流电路，f类整流电路区别于一般的整流电路，其输出电流为半个正弦波而电压近似方波。在被运用于电路仿真时，其二次、四次等偶次谐波阻抗接近于零，近似短路；而三次、五次等奇次谐波阻抗接近于无限大，近似开路。该电路主要由低通滤波器、匹配电路(tl7～tl9、gap1、r1、c1～c4以及tee2)、整流二极管d1和直通滤波器组成，低通滤波器会对来自接收天线的rf信号进行滤波，使工作频段的能量低差损通过并阻碍其他分量，对并告辞谐波分量进行整流，整流二极管将rf信号转化为dc，这妞过后的直流电压脉冲成分很大，需要采用平滑滤波以得到稳定的直流电压。
38.在本实施例中的上述电路中，整流二极管决定着整流电路的性能，针对不同的应对选择合适的二极管尤为重要，本实施例中的二极管d1为型号为hsma-282b的肖特基二极管，sbd相对于经典的pc结二极管，其势垒是半导体-金属结，其结电容小，势垒高度低于pn结。由于sbd是多数载流子器件，不存在少数载流子的反向恢复时间，同时其反向势垒较薄，反向漏电流比pn结二极管大，因此多用于整流和检波。
39.在本实用新型实施例中，稳压电路为9～36v转5v的dc/dc稳压电路，其输出端口为usb母口与数据接口连接，稳压电路起到将9-36v的输入电压转换成5v的稳压输出，该设计使得目前市场上绝大多数手机可以正常进行5v恒压充电并保护手机锂电池，该电路可设计为dc/dc稳压电路，效率不应低于97％。
40.在本实用新型的一个实施例中，该充电器的工作过程为：
41.在微波发射端开始工作后，接收端中的微带天线开始接收空中的微波能量，通过整流、稳压电路后转化为5v的电信号，当手机放置在手机壳中并通过usb数据线与手机壳相连接后，接收端向手机供电，手机开始充电。