一种无线电力传输方法、无线电力发送器和无线电力接收器与流程

本发明涉及多天线发送器，更具体地，本发明涉及一种无线电力传输方法、无线电力发送器和无线电力接收器。

背景技术：

1、多天线发送器广泛用于高效的远场无线电力传输(wireless power transfer，wpt)。这些发送器依赖于将其高增益波束聚焦到接收器位置来解决传播期间的损耗。电力接收器的位置对于发送器通常是未知的，并且可以随时间动态地改变。因此，在传统的wpt系统中，接收节点(以用于电力传输的相同频率)向发送器发送信标信号，用于定位和波束成形。在现有方法中，通过使用专用通信电路或通过后向散射一个入射询问信号来完成信标信号的产生。使用专用通信电路的局限性在于通常需要使用专用电池。

2、现有无电池无线电力传输方法依赖于以无线电力传输的相同频率从发送器向接收器发送询问信号。然后，接收节点在相同频段下将该信号后向散射(反射)到发送节点。然后，该后向散射的信号用于接收节点的信道估计和定位。此类方法可能会在发送节点处产生高干扰电平，因为它需要同时接收弱信号并且通常以相同频率发送强询问信号。因此，需要一种改进的方法。

技术实现思路

1、鉴于以上所述，本技术的基本目标是提供一种无线电力传输方法、无线电力发送器和无线电力接收器，用于最小化所述无线电力发送器处的自干扰并消除接收节点处的电池依赖性。

2、所述基本目标通过独立权利要求的特征来实现。其它实现方式在从属权利要求、说明书和附图中是显而易见的。

3、提供了一种无线电力传输方法、无线电力发送器和无线电力接收器。

4、根据第一方面，提供了一种无线电力传输方法。所述方法包括以第一频率广播来自无线电力发送器的第一信号。所述方法包括无线电力接收器接收所述第一信号。所述方法包括从所述无线电力接收器中的所述第一信号产生n次谐波。所述方法包括以第二频率从所述无线电力接收器发送所述n次谐波作为信标信号，所述第二频率比所述第一频率高n倍。所述方法包括所述无线电力发送器接收所述信标信号。所述方法包括调谐所述无线电力发送器以使用所述信标信号在朝向所述无线电力接收器的方向上发送无线电力传输(wireless power transfer，wpt)信号。所述方法包括在朝向所述无线电力接收器的所述方向上以所述第二频率从所述无线电力发送器发送所述wpt信号。

5、所述无线电力传输方法提供高效的无线电力传输，因为所述信标信号是以wpt所需的频率从所述接收节点产生的，而不需要电池。

6、所述方法可以对无线电力接收器进行准确的无源检测。此外，所述方法消除了由于在所述无线电力发送器与所述无线电力接收器之间同时发送和接收信号而引起的发送天线振子之间的干扰和串扰。所述方法也不需要在所述无线电力接收器处使用专用电池或片上通信系统。所述无线电力接收器能够产生高效wpt所需的信标信号，而不依赖于不可控的机会性环境能量收集。此外，所述方法限制了对所述无线电力发送器处的解耦结构(例如，电磁带隙结构或复杂馈电网络)的需要，以便以所述wpt所需的频率检测所述信标信号。

7、根据一种实现方式，广播所述第一信号包括：所述无线电力发送器逐渐增加所述广播的电力，直至接收到所述信标信号。

8、根据一种实现方式，接收所述无线电力接收器中的所述第一信号包括：通过一个或多个第一接收天线来接收所述第一信号，所述一个或多个第一接收天线用于以所述第一频率工作；从所述第一信号产生所述n次谐波包括：使用连接到所述一个或多个第一接收天线的一个或多个整流电路对所述第一信号进行整流，同时产生所述第一信号的所述n次谐波并使用带通滤波器来滤除所述n次谐波。

9、根据一种实现方式，从所述无线电力接收器发送所述n次谐波包括：通过所述一个或多个第一接收天线或者一个或多个其它接收天线来发送所述n次谐波，所述一个或多个第一接收天线还用于以所述第二频率工作，所述一个或多个其它接收天线用于以所述第二频率工作。

10、根据一种实现方式，调谐所述无线电力发送器以在朝向所述无线电力接收器的方向上发送所述wpt信号包括：所述无线电力发送器的数字信号处理单元使用根据所述信标信号的到达角估计方法或定位方法来确定所述无线电力接收器的方向或/和位置。

11、根据一种实现方式，调谐所述无线电力发送器以在朝向所述无线电力接收器的方向上发送所述wpt信号包括：相位共轭电路通过所述无线电力发送器的天线阵列的一个或多个天线振子来接收所述信标信号，并计算所述信标信号的复共轭；在朝向所述无线电力接收器的所述方向上以所述第二频率从所述无线电力发送器发送所述wpt信号包括：放大所述信标信号的所述复共轭，并通过所述天线阵列来重新发送所述信标信号的所述放大的复共轭作为所述wpt信号。

12、根据一种实现方式，所述无线电力接收器接收所述wpt信号；使用反馈协议来确认从所述无线电力接收器到所述无线电力发送器的所述wpt信号接收。

13、根据一种实现方式，所述无线电力接收器接收所述wpt信号包括：通过一个或多个第二接收天线来接收所述wpt信号，所述一个或多个第二接收天线用于以所述第二频率工作。

14、根据第二方面，提供了一种无线电力发送器。所述无线电力发送器包括第一发送模块、第二发送模块和调谐模块。所述第一发送模块用于以第一频率广播第一信号。所述第二发送模块用于以第二频率从无线电力接收器接收信标信号，并以所述第二频率发送无线电力传输(wpt)信号，所述第二频率比所述第一频率高n倍。所述调谐模块用于调谐所述第二发送模块以使用所述信标信号在朝向所述无线电力接收器的方向上发送所述wpt信号。所述第二发送模块用于响应于所述调谐在朝向所述无线电力接收器的所述方向上以所述第二频率发送所述wpt信号。

15、用于无线电力传输的所述无线电力发送器提供高效的无线电力传输，因为所述信标信号是以wpt所需的频率从所述接收节点产生的，而不需要电池。此外，通过使用所述无线电力发送器，最小化所述无线电力发送器处的自干扰并消除所述接收节点处的电池依赖性。

16、所述无线电力发送器可以对无线电力接收器进行准确的无源检测。此外，所述无线电力发送器消除了由于在所述无线电力发送器与所述无线电力接收器之间同时发送和接收信号而引起的发送天线振子之间的干扰和串扰。所述无线电力发送器可以实现上述无线电力传输方法，也不需要在所述无线电力接收器处使用专用电池或片上通信系统。所述无线电力接收器能够产生高效wpt所需的信标信号，而不依赖于不可控的机会性环境能量收集。此外，所述无线电力发送器限制了对所述无线电力发送器处的解耦结构(例如，电磁带隙结构或复杂馈电网络)的需要，以便以所述wpt所需的频率检测所述信标信号。

17、根据一种实现方式，所述第一发送模块包括单个第一天线，所述单个第一天线用于在宽波束上以所述第一频率广播所述第一信号。

18、根据一种实现方式，所述第一发送模块包括一个或多个第一天线，所述一个或多个第一天线用于随时间在总视场角的不同方向上以所述第一频率广播所述第一信号。

19、根据一种实现方式，所述第一发送模块用于逐渐增加所述第一信号的所述广播的电力，直至所述第二发送模块接收到所述信标信号。

20、根据一种实现方式，所述调谐模块包括数字信号处理单元，所述数字信号处理单元用于使用根据所述信标信号的到达角估计方法或定位方法来确定所述无线电力接收器的方向和/或位置。

21、根据一种实现方式，所述第二发送模块包括第二天线阵列，所述第二天线阵列由一个或多个第二天线组成，所述一个或多个第二天线阵列用于接收所述信标信号并以所述第二频率发送所述wpt信号；

22、所述调谐模块包括相位共轭电路，所述相位共轭电路用于从所述一个或多个第二天线接收所述信标信号并计算所述信标信号的复共轭；

23、其中所述第二发送模块用于放大所述信标信号的所述复共轭，并通过所述第二天线阵列来重新发送所述信标信号的所述放大的复共轭作为所述wpt信号。

24、根据第三方面，提供了一种无线电力接收器。所述无线电力接收器包括第一接收模块和第二接收模块。所述第一接收模块用于以第一频率从无线电力发送器接收第一信号。所述第一接收模块用于从所述第一信号产生n次谐波。所述第一接收模块用于以第二频率发送所述n次谐波作为信标信号，所述第二频率比所述第一频率高n倍。所述第二接收模块用于以所述第二频率从所述无线电力发送器接收无线电力传输(wireless powertransfer，wpt)信号。

25、用于无线电力传输的所述无线电力接收器提供高效的无线电力传输，因为所述信标信号是以wpt所需的频率从所述接收节点产生的，而不需要电池。此外，最小化所述无线电力发送器处的自干扰并消除所述接收节点处的电池依赖性。

26、此外，所述无线电力接收器可以实现上述无线电力传输方法，这又可以消除由于在所述无线电力发送器与所述无线电力接收器之间同时发送和接收信号而引起的发送天线振子之间的干扰和串扰。根据所述方法使用所述无线电力接收器也不需要在所述无线电力接收器处使用专用电池或片上通信系统。所述无线电力接收器能够产生高效wpt所需的信标信号，而不依赖于不可控的机会性环境能量收集。此外，所述无线电力接收器限制了对所述无线电力发送器处的解耦结构(例如，电磁带隙结构或复杂馈电网络)的需要，以便以所述wpt所需的频率检测所述信标信号。

27、根据一种实现方式，所述第一接收模块包括：

28、一个或多个第一接收天线，用于以所述第一频率工作以接收所述第一信号；

29、一个或多个整流电路，用于对所述第一信号进行整流，同时产生所述第一信号的所述n次谐波并使用带通滤波器来滤除所述n次谐波。

30、根据一种实现方式，所述一个或多个整流电路中的每个整流电路包括串联或并联配置的单二极管整流器。

31、根据一种实现方式，所述一个或多个整流电路中的每个整流电路包括一个或多个二极管。

32、当由以仅由其基波分量组成的所述第一信号以所述第一频率激励时，从所述一个或多个整流电路中的所述一个或多个二极管产生的谐波被循环并重新发送。

33、根据一种实现方式，所述第一接收模块用于通过所述一个或多个第一接收天线或者一个或多个其它接收天线来发送所述n次谐波作为所述信标信号，所述一个或多个第一接收天线还用于以所述第二频率工作，所述一个或多个其它接收天线用于以所述第二频率工作。

34、根据一种实现方式，所述第二接收模块包括一个或多个第二接收天线，所述一个或多个第二接收天线用于以所述第二频率工作以接收所述wpt信号。

35、根据一种实现方式，所述一个或多个其它接收天线是所述一个或多个第二接收天线的一部分。

36、因此，与现有技术不同，所公开的方法可以最小化所述无线电力发送器处的自干扰并消除所述接收节点处的电池依赖性。

37、以下附图和说明书详细阐述了一个或多个实施例。其它特征、目的和优点在说明书、附图以及权利要求书中是显而易见的。