无线传信传能方案

1、汇报内容汇报内容2创新点与技术指标4目标与需求分析1研究现状及基础2研究内容与技术方案3承担单位与负责人5经费需求6研究目标研究目标v 突破并掌握无线携能通信关键核心技术，提出无线携能通信的测量技术规范建议及电磁兼容安全性标准，为我国无线携能通信系统的实现奠定基础，达到国际领先水平。3无线携能通信系统演示验证平台需求分析需求分析应用需求分析应用需求分析4水下设备医疗器械家用电子v 传统电源直接接入在许多场景下会带来各种弊端，无线传输能量的需求日益凸显。轨道交通传感器件军用电子应用需求应用需求 特殊环境下电力线降低系统效用，妨害系统功能的发挥 对无线受能设备常常有控制和传信需求 无线传能的研究无

2、线携能通信技术的研究需求分析需求分析技术需求分析技术需求分析5研究运用时分复用和功分复用方式实现用一套设备同时完成信息和能量的传输，从而增大器件集成度，减小设备体积。信息调制携能通信复用传统的信息调制方式不能直接应用到传能线圈当中去，针对耦合谐振的特点设计混合传输系统的信号传输方式是一个重要的研究方向。v 目前无线携能通信技术的研究在传输距离、效率以及速率等指标上离工程应用有较大差距，必须突破以下关键技术： 研究能量中继线圈的大小、位置对传输效率和传输距离的影响是一个重要环节。能量中继设计高效整流天线和整流电路，将接收的交流能量转化为易储存的直流能量。能量转换汇报内容汇报内容6创新点与技术指标

3、4目标与需求分析1研究现状及基础2研究内容与技术方案3承担单位与负责人5经费需求6研究现状研究现状无线携能传输机制无线携能传输机制电磁谐振线圈 电磁谐振技术 传输距离中等，米级传输距离互感线圈 磁场感应技术 传输距离小，厘米级传输距离微波输能天线 采用高增益阵列天线 用于大功率远距离微波能量传输v综合比较现有技术手段和课题需求，采用电磁谐振线圈进行无线携能传输7研究现状研究现状信息调制技术信息调制技术v信息调制技术8调制方式调制方式优势优势缺陷缺陷单载波调制方式对相位噪声和频偏要求低、系统复杂度低、成本较低传输速率较低、频谱利用率低、抗干扰能力差多载波调试方式（OFDM）频谱利用率高、传输速率

4、高、抗衰落能力强、抗多径干扰能力强对相位噪声和载波频偏十分敏感、峰均比过大n 多载波调制技术相对于单载波调制技术在传输速率、抗干扰性能等方面更具优势n 课题组在OFDM信息调制技术领域的研究中处于领先地位，拟将其应用于无线携能通信系统中研究现状研究现状能量中继能量中继v能量中继研究方面 2009年起，美国匹兹堡大学，能量中继实物的验证 2012年，香港理工大学，等效电路进行数值分析 目前能量中继只基于单纯能量传输，没有考虑信息传输9研究现状研究现状整流天线整流天线v整流天线 标志性事件：2012年，沃尔沃科技日本与日本电业工作公司联合开发出了向4m开外处无线传输10kW电力的技术 用于磁耦合谐

5、振式传输系统的整流天线还不常见，主要原因是磁耦合传输系统的天线是线圈，线圈不利于和整流电路直接结合10研究基础研究基础项目组相关科研条件项目组相关科研条件11 实验平台 实验仪器 实验环境 实验环境汇报内容汇报内容12创新点与技术指标4目标与需求分析1研究现状及基础2研究内容与技术方案3承担单位与负责人5经费需求6电磁兼容性与安全性标准化13研究内容与技术方案研究内容与技术方案课题研究工作总体架构新型信息调制技术能量中继技术时分复用系统方案功分复用系统方案整流天线技术v时分复用系统v功分复用系统v新型信息调制技术v能量中继技术v整流天线技术v系统集成与演示平台开发v电磁兼容性与安全性标准化14

6、研究内容与技术方案研究内容与技术方案时分复用系统时分复用系统15图3 时分复用系统接收机结构图2 时分复用系统发射机结构能量和信息时隙的能量和信息时隙的比例可根据需求自比例可根据需求自适应调节适应调节时隙切换开时隙切换开关需要关需要同步同步v时分复用系统v功分复用系统v新型信息调制技术v能量中继技术v整流天线技术v系统集成与演示平台开发v电磁兼容性与安全性标准化16研究内容与技术方案研究内容与技术方案功分复用系统功分复用系统17图6 功分复用系统接收机结构图5 功分复用系统发射机结构将信息融将信息融入入能量流能量流可根据信道状可根据信道状况和调制方式况和调制方式自适应调节自适应调节v时分复用系

7、统v功分复用系统v新型信息调制技术v能量中继技术v整流天线技术v系统集成与演示平台开发v电磁兼容性与安全性标准化18研究内容与技术方案研究内容与技术方案新型信息调制技术新型信息调制技术v主要研究内容n 在研究偶合谐振信道特性的基础上，研究OFDM调制技术与电能波调制技术相结合的新型信息调制技术。n 在实际设计时，考虑OFDM技术缺陷在实际设计中的改进，如降低峰均比。19谐振式无线输电系统信号传输效率研究谐振式无线能量信息传输系统传输效率因素提取技术实现、性能测试、改进新型电能波调制技术对传输效率的影响分析新型电能波调制技术电路设计信号调制技术基本理论原理研究技术路线图技术路线图v时分复用系统v

8、功分复用系统v新型信息调制技术v能量中继技术v整流天线技术v系统集成与演示平台开发v电磁兼容性与安全性标准化20研究内容与技术方案研究内容与技术方案能量中继技术能量中继技术v研究内容 能量中继线圈对传输效率的影响分析 能量中继线圈对延长传输距离的影响分析21无中继线圈能量耦合示意图有中继线圈能量耦合示意图能量中继技术能量中继技术v研究内容 提取线圈高效传输的关键参数 线圈自身电容电感等分布参数 线圈大小、位置 精确建立系统的电路模型 定性分析传输效率 定性分析传输距离22技术路线v时分复用系统v功分复用系统v新型信息调制技术v能量中继技术v整流天线技术v系统集成与演示平台开发v电磁兼容性与安全

9、性标准化23研究内容与技术方案研究内容与技术方案整流天线技术整流天线技术v研究内容 整流电路设计 匹配电路和电源管理24整流天线技术整流天线技术v研究内容 高效整流电路设计 二极管是关键器件，不同频率条件下二极管性能参数不同，设计直接测量二极管性能参数的测试系统是一个难点 匹配电路设计 接收线圈与整流电路之间的匹配程度是决定能量转换效率重要因素，尤其是工作于时分方式时，输入功率的变化导致接收电路的输入阻抗变化较大，这使得匹配电路的设计成为一个难点25技术路线v时分复用系统v功分复用系统v新型信息调制技术v能量中继技术v整流天线技术v系统集成与演示平台开发v电磁兼容性与安全性标准化26研究内容与

10、技术方案研究内容与技术方案系统集成和演示平台开发系统集成和演示平台开发n设计无线携能系统演示平台。 27v研究内容解决互连引线多，寄生电感大问题v时分复用系统v功分复用系统v新型信息调制技术v能量中继技术v整流天线技术v系统集成与演示平台开发v电磁兼容性与安全性标准化28研究内容与技术方案研究内容与技术方案电磁兼容性与安全性，标准化电磁兼容性与安全性，标准化v 系统在运行中对环境产生的电磁干扰（EMI）不能超过一定限值，提出标准化建议v 系统对外在电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性（EMS），提出标准化建议v 通过实际测试验证，寻找系统传输效率、传输距离和电磁辐射安全性兼顾的最优条件和

11、潜在局限性，提出无线携能通信系统的测量方法和安全规范的标准化建议29汇报内容汇报内容30创新点与技术指标4目标与需求分析1研究现状及基础2研究内容与技术方案3承担单位与负责人5经费需求6项目主要创新点项目主要创新点v （1）时分复用携能通信（利用时分复用的方式将信息和能量的传输放在不同时隙进行）v （2）功分复用携能通信（利用功分复用的方式使能量和信息的传输同时进行）v （3）基于正交频分复用（OFDM）的电能波调制技术v （4）收发线圈系统等效电路参数提取、模型建立v （5）接收线圈、整流电路、匹配电路和电源管理高效优化设计v （6）可直接测量微波二极管信号特性的测试系统v （7）测量规范与标准化建议（关于无线携能通信设备的全新技术规范，以及电磁辐射安全性的建议）31主要技术指标与成果产出主要技术指标与成果产出v技术指标技术指标v成果产出成果产出32 中心频率：中心频率：13MHz 传输距离：传输距离：1m 传输效率：传输效率：40% 传输速率：传输速率：1Mb/s 单载波调制方式：单载波调制方式：FSK/ASK 多多载波调制方式：载波数为载波调制方式：载波数为32，