基于天线阵列设计的无线功率传输的设备及方法与流程
本公开的实施例一般涉及经由天线阵列实现的无线功率传输领域，并且更具体地，涉及应用于无线功率传输的多波束时间调制反向阵列。
背景技术：
无线功率传输是一种能够在无导线连接的条件下，将电能从发射源端传输到接收负载端的技术。根据能量传输机理的不同大致可分为两种方式：基于非辐射方式的近场传输和基于射频辐射方式的远场传输。远场无线功率传输由于其传输距离更长、可以兼顾收发两端用户的信息交互功能，而有着广泛的应用前景。远场的无线功率传输遵循电磁波在自由空间传播模型，根据friis公式，在接收端获得的能量会经受路径损耗。为了保证在接收区域得到足够的能量，通常采用阵列天线作为发射器件，并采用阵列波束形成等技术综合出高方向性的窄波束精准地指向接收目标，提高链路的能量传输效率。
为了实现精准的波束指向，可以在发射天线阵列通道引入高精度的移相器，但是这种方式成本昂贵、并且需要预知接收目标的角度位置，导致阵列馈电网络复杂、信号处理过程繁琐。反向阵列又称方向自回溯阵列，工作原理是当阵列中天线单元的收发信号相位满足广义共轭条件，那么其发射的信号将沿着来波方向返回，即实现了电磁波传输的“反向”。反向阵的主要实现形式有：范阿塔(vanatta)形式、基于超外差技术的相位共轭阵列(pon-typestructure)、基于相位检测锁相环的相位共轭阵以及数字反向阵等。范阿塔阵对阵列的对称性、天线单元的一致性有严格的要求，且仅适用于平面波入射的平面阵列。相比前者，基于超外差的反向阵采用基于混频器的相位共轭混频电路在每个天线单元处实现波前重构，不再严格限制阵列形式，因此被广泛地应用在通信、雷达和无线传能等系统中。
然而，传统的反向阵列是基于相控阵体制，当指向目标数增多时辐射性能下降严重。
技术实现要素：
本公开克服了现有技术中的缺点，提出了改进的一种无线功率传输的方法和设备。
根据本公开的第一方面，提供了一种基于天线阵列设计的无线功率传输的方法。该方法包括：用多个天线单元接收来自至少一个用户设备的导引信号；针对该多个天线单元中的每个天线单元：将接收到的该导引信号与本振信号混合、通过低通滤波器对经混合的信号进行滤波以生成与该导引信号相位共轭的下边带信号、根据该导引信号的属性和至少一个用户设备的功率需求确定脉冲控制参数的值、生成至少一个非矩形脉冲控制信号——该非矩形脉冲控制信号的数目由该至少一个用户设备的数目确定——该非矩形脉冲控制信号是该脉冲控制参数的函数、根据该至少一个非矩形脉冲控制信号对该下边带信号进行调制；和用该多个天线单元辐射经调制的下边带信号。相位共轭混频电路除混频器、滤波器外，加入了完成时间调制功能的单边带调制器，具有比常规时间调制反向阵更强的波束指向能力。
在一个实施例中，该方法还可以包括：根据该多个天线单元中的每个天线单元的工作频率，确定该至少一个非矩形脉冲控制信号的调制频率，该工作频率远大于该调制频率，例如至少是其1000倍，或10000倍，或更高。优选地，该脉冲控制参数可以包括：针对该至少一个非矩形脉冲控制信号的周期导通时长，用于对该天线单元进行时间调制；和针对该至少一个非矩形脉冲控制信号中的每个非矩形脉冲控制信号的权重，用于对每个非矩形脉冲控制信号的时间调制进行加权。可替代地，该脉冲控制参数可以由以下构成或仅包括：针对该至少一个非矩形脉冲控制信号的周期导通时长，用于对该天线单元进行时间调制；和针对该至少一个非矩形脉冲控制信号中的每个非矩形脉冲控制信号的权重，用于对每个非矩形脉冲控制信号的时间调制进行加权。不增加额外的相位控制能够保证回溯信号和来波信号的相位共轭关系。
在一个实施例中，该导引信号的属性可以包括下边带信号的相位。
在一个实施例中，功率需求可以包括每个用户设备所需的功率和用户设备所分布的范围。
在一个实施例中，该脉冲控制参数的值还可以通过随机优化的方式被确定。
在一个实施例中，该方法还可以包括：在该辐射之前，对经调制的下边带信号进行放大。
在一个实施例中，该方法还可以包括：由多路等功分器将该本振信号分配至与该多个天线单元中的每个天线单元关联的回路。
在一个实施例中，针对该多个天线单元中的每个天线单元，该非矩形脉冲控制信号的数目可以等于该用户设备的数目。
在一个实施例中，该方法还可以包括：在正交双通道电路中的一个通道即同相通道上，根据该至少一个非矩形脉冲控制信号对该下边带信号进行调制以得到第一调制信号；在该正交双通道电路中的另一个通道即正交通道上，根据该至少一个非矩形脉冲控制信号的正交信号对该下边带信号进行调制，并相移π/2以得到第二调制信号；和将该第一调制信号与该第二调制信号合并。通过引入正交双通道的单边带调制模块，抑制了镜像谐波波束的产生，避免了无用辐射产生的浪费。由可变增益放大器实现非矩形脉冲调制，不同于常规射频开关控制的方波脉冲调制，所产生的边带波束数量可控，避免了方波调制中大量谐波波束产生的无用辐射。此外，各谐波波束的指向独立可控，比方波脉冲调制方案的灵活性更强。
根据本公开的另一方面，提供了一种基于天线阵列的无线功率传输的设备。该设备包括多个天线回路，该多个天线回路中的每个天线回路包括：天线单元，用于接收来自至少一个用户设备的导引信号；混频器，用于将接收到的该导引信号与本振信号混合；低通滤波器，用于对经混合的信号进行滤波，以生成与该导引信号相位共轭的下边带信号；单边带调制器，根据至少一个非矩形脉冲控制信号对该下边带信号进行调制，经调制的下边带信号适于通过该天线单元被辐射；脉冲产生器，其被配置为：根据该导引信号的属性和至少一个用户设备的功率需求，确定脉冲控制参数的值；和针对该多个天线回路中的每个天线回路生成该至少一个非矩形脉冲控制信号，该非矩形脉冲控制信号的数目由该至少一个用户设备的数目确定，该非矩形脉冲控制信号是该脉冲控制参数的函数。相位共轭混频电路除混频器、滤波器外，加入了完成时间调制功能的单边带调制器，具有比常规时间调制反向阵更强的波束指向能力。
在一个实施例中，该脉冲产生器可以被配置为根据该多个天线回路中的该天线单元的工作频率，确定该至少一个非矩形脉冲控制信号的调制频率，该工作频率远大于该调制频率，例如是其至少1000倍，或10000倍，或更高。优选地，该脉冲控制参数可以包括：针对该至少一个非矩形脉冲控制信号的周期导通时长，用于对该天线单元进行时间调制；和针对该至少一个非矩形脉冲控制信号中的每个非矩形脉冲控制信号的权重，用于对每个非矩形脉冲控制信号的时间调制进行加权。可替代地，该脉冲控制参数可以由以下构成或仅包括：针对该至少一个非矩形脉冲控制信号的周期导通时长，用于对该天线单元进行时间调制；和针对该至少一个非矩形脉冲控制信号中的每个非矩形脉冲控制信号的权重，用于对每个非矩形脉冲控制信号的时间调制进行加权。不增加额外的相位控制能够保证回溯信号和来波信号的相位共轭关系。
在一个实施例中，该导引信号的属性可以包括下边带信号的相位。
在一个实施例中，功率需求可以包括每个用户设备所需的功率和用户设备所分布的范围。
在一个实施例中，该脉冲控制参数的值还可以通过随机优化的方式被确定。
在一个实施例中，该多个天线回路中的每个天线回路还可以包括：放大器，用于对经调制的下边带信号进行放大。
在一个实施例中，该设备还可以包括：多路等功分器，用于将该本振信号分配至该多个天线回路中的每个天线回路的该混频器。
在一个实施例中，针对该多个天线单元中的每个天线单元，该非矩形脉冲控制信号的数目可以等于该用户设备的数目。
在一个实施例中，该单边带调制器可以由正交双通道电路构成，该正交双通道电路包括：在该正交双通道电路中的一个通道即同相通道上的第一可变增益放大器，用于接收该至少一个非矩形脉冲控制信号并由此对该下边带信号进行调制以得到第一调制信号；在该正交双通道电路中的另一个通道即正交通道上的第二可变增益放大器和与其串联的移相器，该第二可变增益放大器用于接收该至少一个非矩形脉冲控制信号的正交信号并由此对该下边带信号进行调制，该移相器用于对经调制的下边带信号相移π/2以得到第二调制信号；和合路器，用于将该第一调制信号与该第二调制信号合并。通过引入正交双通道的单边带调制模块，抑制了镜像谐波波束的产生，避免了无用辐射产生的浪费。由可变增益放大器实现非矩形脉冲调制，不同于常规射频开关控制的方波脉冲调制，所产生的边带波束数量可控，避免了方波调制中大量谐波波束产生的无用辐射。此外，且各谐波波束的指向独立可控，比方波脉冲调制方案的灵活性更强。
根据本公开的又一方面，提供了一种基于天线阵列设计的无线功率传输系统。该系统包括根据如上该的基于天线阵列设计的无线功率传输的设备，以及向该用于无线功率传输的设备发送导引信号且接收来自该用于无线功率传输的设备的辐射信号的至少一个用户设备。
本公开的实施例带来的优点通常在于：将反向技术与时间调制技术结合起来，利用前者的自动跟踪优势、后者的低副瓣、多波束特点，实现空间低副瓣、多波束、自动方向回溯的发射阵列。同时，在时间调制部分采用可变增益放大器产生恰当的非矩形脉冲调制信号，避免了传统矩形方波调制产生的无用边带辐射问题，提升了发射阵的能量利用效率、对无线功率传输应用带来更大的优势。此外，利用时间调制阵列产生的多个谐波波束有微小频差，该频差与调制信号频率一致，由此降低了多波束方向回溯阵列的信号互扰引起的波束指向误差。
附图说明
通过参照附图的以下详细描述，本公开实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本公开的多个实施例进行说明，其中：
图1示出了根据本公开的实施例的功率传输方法的流程图；
图2示出了根据本公开的实施例的功率传输系统的示意图；
图3示出了根据本公开的实施例的无线功率传输设备的系统框图；
图4示出了根据本公开的一个实施例的等功率发射示例的示意图；
图5示出了图4的等功率发射示例的优化余弦脉冲分量权值分布和通道导通时长分布；
图6示出了图4的等功率发射示例的阵列雷达散射截面积单站测试图和双站测试图；
图7示出了图4的等功率发射示例的优化后的阵列归一化单站方向图和双站方向图；
图8示出了根据本公开的另一个实施例的非等功率发射示例的示意图；
图9示出了图8的非等功率发射示例的优化余弦脉冲分量权值分布和通道导通时长分布；和
图10示出了图8的非等功率发射示例的优化阵列归一化单站方向图和双站方向图。
具体实施方式
现在将参照附图中所示的各种示例性实施例对本公开的原理进行说明。应当理解，这些实施例的描述仅仅为了使得本领域的技术人员能够更好地理解并进一步实现本公开，而并不意在以任何方式限制本公开的范围。应当注意的是，在可行情况下可以在图中使用类似或相同的附图标记，并且类似或相同的附图标记可以表示类似或相同的功能。本领域的技术人员将容易地认识到，从下面的描述中，本文中所说明的结构和方法的替代实施例可以被采用而不脱离通过本文描述的本公开实施例的原理。
用语“包括”及其变体将被解读为表示“包括但不限于”的开放术语。除非上下文清楚地指示，否则用语“或”应理解为“和/或”。除此以外，用语“基于”或“根据”应理解为“至少部分地基于”或“至少部分地根据”。用语“一个实施例”和“实施例”应理解为“至少一个实施例”。用语“另一个实施例”应被解读为“至少一个其他实施例”。除非另有说明或限制，否则用语“安装”、“连接”、“支撑”和“耦合”及其变体被广泛使用并且包括直接和间接安装、连接、支撑和耦合。此外，“连接”和“耦合”不仅限于物理或机械的连接或耦合。
图1示出了根据本公开的实施例的功率传输方法100的流程图。首先，在步骤101，用多个天线单元接收来自至少一个用户设备的导引信号。该导引信号通常为信号上行阶段中的位置导引信号，在此阶段中多个天线单元均处于接收状态。
之后，针对多个天线单元中的每个天线单元进行步骤102至步骤106。在步骤102，将接收到的导引信号与本振信号混合。本振信号频率与导引信号的频率相关，具体为是其2倍。在步骤103，通过低通滤波器对经混合的信号进行滤波，从而得到与导引信号相位共轭的下边带信号，即接收到的导引信号的相位共轭分量。在步骤104，根据导引信号的属性和至少一个用户设备的功率需求，确定脉冲控制参数的值。这样的属性可以是导引信号或与导引信号相关的全部属性或部分属性，例如滤波后的下边带信号的相位；功率需求包含功率需求的绝对值和多用户设备间的功率需求相对值(换言之，每个用户设备所需的功率)以及用户区域面积(换言之，用户设备所分布的范围)，对应于天线阵列的辐射方向图峰值电平(对应于功率需求的绝对值)、副瓣电平(对应于多用户设备间的功率需求相对值)和波束宽度参数(对应于用户区域面积)。在步骤105，生成至少一个非矩形脉冲控制信号，该非矩形脉冲控制信号的数目由所述至少一个用户设备的数目确定，该非矩形脉冲控制信号是脉冲控制参数的函数。换言之，非矩形脉冲控制信号的数目与用户设备的数目相关，例如相同。由此，非矩形脉冲控制信号中的一个分量与一个用户设备对应，用于调制待辐射至该用户设备的信号。非矩形脉冲控制信号在一个示例中可以是余弦脉冲控制信号或其他不是矩形的脉冲控制信号。在步骤106中，根据至少一个非矩形脉冲控制信号对下边带信号进行调制。因此，如果有多个非矩形脉冲控制信号，那么下边带信号也被分成多个以分别由对应的非矩形脉冲控制信号调制。
在下边带信号被调制之后，在步骤107，用多个天线单元辐射出去。上述方法100中的步骤并未限制顺序，可以对一些步骤的次序做出调整，例如将步骤104置于步骤103之前。
图2示出了根据本公开的实施例的功率传输系统20的示意图。功率传输系统20包括无线功率传输设备200和至少一个用户设备。该无线功率传输设备200通常作为信号的接收和发射终端并包括多个天线回路即多个天线单元。用户设备通常为多个，例如为p个——如图2中所示的用户设备3001、3002……300p。在图2的左图中，由各用户设备3001、3002……300p发射导引信号至无线功率传输设备200，该过程通常称为上行。经过对接收到的信号进行相位共轭、时间调制，在图2的右图中，将调制后的下边带信号经天线转发到自由空间，信号将自动回溯至各个用户设备，该过程通常称为下行。
图3示出了根据本公开的实施例的无线功率传输设备200的系统框图。该无线功率传输设备200包括脉冲产生器220和多个天线回路210。每个天线回路210包括用于接收来自用户设备的导引信号和辐射经调制的下边带信号的天线单元211，用于将接收到的导引信号与本振信号混合的混频器212，用于对经混合的信号进行滤波以生成与导引信号相位共轭的下边带信号的低通滤波器213，和根据至少一个非矩形脉冲控制信号对下边带信号进行调制的单边带调制器214。脉冲产生器220用来生成非矩形脉冲控制信号以对下边带信号进行调制。
附加地或在一个具体实施例中，每个天线回路210可以仅包括一个天线单元211。在图3所示的具体示例中，每个天线回路210还可以包括与天线单元211连接的环形器以用来隔离收发信号。在图3所示的具体示例中，每个天线回路210还可以包括放大器215，以在辐射之前将经调制的下边带信号放大至所需功率。在图3所示的具体示例中，无线功率传输设备200还可以包括多路等功分器230，其用于将本振信号分配至多个天线回路中的每个天线回路210中的混频器212。此外，脉冲产生器220也连接至每个天线回路210中的单边带调制器214。天线回路210为多个，例如为n个。
在一个具体实施例中，脉冲产生器220例如可以由现场可编程门阵列(fpga)控制从而生成针对每个天线回路210的多个非矩形脉冲控制信号。非矩形脉冲控制信号的数目由用户设备的数目所确定，例如如果有十个用户设备则可以针对每个天线回路210分配十个非矩形脉冲控制信号。每个天线回路210中的单边带调制器214例如可以是图3中所示的正交双通道电路结构。在该示例中，一个通道即同相通道上具有第一可变增益放大器216，用于接收非矩形脉冲控制信号并由此对下边带信号进行调制以得到第一调制信号。另一个通道即正交通道上具有第二可变增益放大器217和与其串联的移相器218。该第二可变增益放大器217用于接收正交的非矩形脉冲控制信号并由此对下边带信号进行调制，而该移相器218用于对经调制的下边带信号相移π/2以得到第二调制信号。该正交双通道电路结构还包括合路器219以用于将第一调制信号与第二调制信号合并，从而输出到可选的放大器215。通过引入正交双通道的单边带调制结构，抑制了镜像谐波波束的产生，避免了无用辐射产生的浪费。在该示例中，脉冲产生器220连接到每个天线回路210中的单边带调制器214中的第一可变增益放大器216和第二可变增益放大器217，并对其馈送非矩形脉冲控制信号。
以下结合图4至图10，通过描述两个实施例而对本公开的发明构思和工作原理进行解释。这两个实施例所对应的设备可参照图2和图3。然而，应当理解的是，说明书中的各实施例仅用于更好地理解本公开的原理，而并非对本公开的保护范围加以任何的限制。
在以下的第一个实施例中，天线阵元数n＝16，天线单元211为工作在f0＝2.45ghz的全向天线阵元，即意味着用户设备发射的上行导引信号的频率为2.45ghz。阵元间距半波长：d＝λ0/2，其中λ0＝c/f0，c为光速。系统调制频率fp应被选择为远小于天线单元的工作频率，例如为其千分之一或更小，例如为25khz。本振信号频率flo与天线单元的工作频率相关，具体为flo＝2f0。
本实施例的场景设定为：空间中有p＝3个距离发射终端阵列(即无线功率传输设备200中的天线单元211形成的阵列)等距r＝6m的待充电用户设备3001、3002、3003。以发射阵轴向为参考方向，三个用户设备分别分布在θ＝[40°,60°,110°]的方向上，如图4所示。从用户设备发出的上行信号中心频率均为f0，以单频信号为例，到达发射终端阵列的信号为：
vin,l、θin,l表示第l个信号达到天线阵面的强度和入射角度，n表示第n个用户设备，t表示时间，并且k表示电磁波自由空间波数，k＝2π/λ0，其中λ0＝c/f0。用vlo表示本振信号强度，则接收到的导引信号和本振信号在混频器212处混频后的信号为：
经低通滤波器213滤波得到的下边带信号为：
该信号相位即与导引信号相位共轭。单边带调制器214对信号进行时间调制的幅度加权，用un(t)表示由脉冲产生器220产生的周期调制信号即非矩形脉冲控制信号，an表示第n个发射通道(即针对第n个天线回路或天线单元)的幅度权值，为了不失一般性或通常而言，可以令an＝1。经调制后的信号为：
本实施例采用基于加权余弦和脉冲信号的时间调制方案，在以下将描述非矩形脉冲控制信号un(t)的产生过程。
首先确定系统调制频率fp＝25khz，当有p＝3个目标需要充电时，需要3个非矩形脉冲控制信号(在该示例中为余弦脉冲控制信号)，频率为：fp、2fp、3fp。τn表示第n个天线单元在一个周期内的导通时长(归一化)以用于对非矩形脉冲控制信号进行时间调制；anp表示针对第n个天线单元的第p个非矩形脉冲控制信号的时间调制的权重以用于对每个非矩形脉冲控制信号的时间调制进行加权，形式如下：
其中
接着，构造目标函数，根据天线辐射方向图参数中的副瓣电平sll、峰值电平pl和波束宽度bw确定脉冲调制参数。sll、pl和bw即是用户设备的功率需求对应的天线辐射性能指标，根据这些属性可以通过诸如人工蜂群(artificialbeecolony,abc)算法之类的随机优化来确定脉冲控制参数。用优化目标slldes表示期望得到的最大副瓣电平值或指标，从而减少非目标区域的能量泄露；用优化目标pldes表示期望得到的峰值电平值或指标，从而分配指向各用户的波束能量或功率；用优化目标bwdes表示期望得到的波束宽度值或指标，从而避免能量分散到非目标区域。由此，目标函数被构造如下：
w1、w2、w3分别表示各自优化目标的权重值，h表示heaviside阶跃函数。根据本实施例的目标场景，空间中3个独立的用户设备为等功率传输，优化目标的归一化峰值电平值均为pldes＝0db，优化目标的3db波束宽度值均为bwdes＝5°，且优化目标的最大副瓣电平值为slldes＝-40db。使sllp、plp、bwp尽量趋近于其各自的优化目标值，对应的脉冲控制参数τn、anp的值即为其优化后的值。例如，在本示例中，优化得到的脉冲控制参数τn、anp(归一化)分布如图5所示——左图示出了针对3个用户设备在16个天线单元的归一化的权重anp，右图示出了针对16个天线单元的归一化的导通时长τn。如上述所限定的，例如在图5的左图中可见，对于第n个天线单元，3个非矩形脉冲控制信号各自的时间调制的权重an1、an2和an3之和等于1。
反向阵的方向回溯性能用波束指向误差(beampointingerror,bpe)衡量，需要对阵列雷达散射截面积——表征天线阵散射强弱的物理量——的测量来确定。单站方向图表征了天线阵列的波束回溯角度范围，其测试方法如图6中的左图所示，即发射天线和接收天线在相对于天线阵列不同角度的位置同步地移动以使接收天线检测归一化的功率。双站方向图表征了波束指向误差，其测试方法如图6中的右图所示，即发射天线位置固定，接收天线在相对于天线阵列不同角度的位置单独地移动以使接收天线检测归一化的功率。在以上的实施例中，经优化后天线阵列的单、双站方向图如图7所示。经过优化得到的调制时序作用下，阵列回溯场沿各用户来波方向辐射、且能量分配均匀。
在以下的第二个实施例中，假设空间有3个距离发射终端阵列(即无线功率传输设备200中的天线单元211形成的阵列)非等距的待充电用户，以发射阵轴向为参考方向，分别分布在θ＝[40°,60°,110°]的方向上，与发射终端距离依次为：r＝[9.5m,3m,4.5m]，如图8所示。用户导引信号上行阶段与前述第一实施例一致，信号接收后经混频器212、低通滤波器213处理，馈入单边带调制器214。此场景下的目标函数形式与前述第一实施例相同，但优化目标不同：
优化目标的归一化的峰值电平值分别为pl1,des＝0db、pl2,des＝-10db、pl3,des＝-6db，优化目标的波束宽度值均为bwdes＝5°，优化目标的最大副瓣电平值为slldes＝-40db。优化得到的权重anp和导通时长τn分布分别如图9中的左图和右图所示。以上的第二实施例经优化后阵列的单站、双站方向图如图10所示。经过优化得到的脉冲控制参数作用下，阵列回溯场沿各用户来波方向辐射、且能量重新配置，远距离用户波束增益高、近距离波束增益低，一定程度上解决了多用户传输中常遇到的“近-远效应”。
值得留意的是，根据本公开的一个实施例，脉冲控制参数可以仅包括权重anp和导通时长τn。换言之，即在时间调制过程中不增加额外的相位控制，保证回溯信号和来波信号的相位共轭关系。
根据本公开的各实施例的优点在于：1)控制开关的导通时刻和导通时长相当于对天线单元进行幅相加权，因此用开关替代了传统阵列中射频移相器的作用，实现波束指向和扫描功能，一方面避免了移相器量化精度带来的指向误差问题，另一方面大大降低了天线系统的硬件成本；2)时间控制开关等效的幅度加权扩大了传统幅度加权方法中通道增益控制的动态范围，容易实现超低副瓣加权；3)由于时域周期性开关作用，天线单元辐射的能量在频域呈现离散间隔分布，这些能量相关叠加后会在空间产生多个频率的辐射分量(频率间隔与时间调制的周期相关)，即产生同时多波束，相比于传统多波束网络实现的发射阵列，大大降低了馈电网络的设计复杂度。
此外，相比于相控阵天线和智能天线，本公开的天线阵列不需要预知用户来波的方向信息，也不需要复杂的数字信号处理就可以自动转发能量到目标用户方向；对多用户情景有应用优势，以低硬件成本和低处理复杂度对多个上行信号产生独立的响应波束，可实现灵活的点对多点能量传输。本公开的天线阵列的时间调制采用非矩形脉冲调制信号，阵列产生的辐射波束数量易控、且各波束的指向独立可控，避免了传统矩形方波调制带来的无用谐波辐射造成的浪费，提升了无线功率传输系统的传输效率。再者，利用时间调制阵列产生的多个谐波波束有微小频差，该频差与调制信号频率一致，由此降低了多波束方向回溯阵列的信号互扰引起的波束指向误差。
虽然在本申请中权利要求书已针对特征的特定组合而制定，但是应当理解，本公开的范围还包括本文所公开的明确或隐含或对其任何概括的任何新颖特征或特征的任何新颖的组合，不论它是否涉及目前所要求保护的任何权利要求中的相同方案。申请人据此告知，新的权利要求可以在本申请的审查过程中或由其衍生的任何进一步的申请中被制定成这些特征和/或这些特征的组合。
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