CN108011452A - 一种高效可控的谐振式螺管线圈天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于磁耦合谐振式无线输电***的发射接收螺管线圈天线,所述螺管线圈天线包括:线圈线材、缠绕方式、匹配电路;所述线圈线材为铜线;缠绕方式为螺旋管式缠绕,方便控制线圈天线周围磁场分布,使得磁场轴向分量增大,进而实现缩小线圈天线面积和增大能量传输距离的目的,从而实现能量传输高效可控;采用低损耗高效果的匹配电路,提高电能传输效率。本发明改变了线圈天线的结构,使无线输电***的发射接收线圈面积减小、距离增大、效率提高。经过测试,螺管线圈天线能量传输距离约为线圈半径的3.25倍,而平面螺旋线圈天线能量传输距离约为其半径的1.4倍,螺管线圈天线能量传输距离效率明显优于平面螺旋线圈。
Description
技术领域
本发明属于天线技术领域,尤其涉及一种高效可控谐振式螺管线圈天线。
背景技术
线圈天线是磁耦合谐振式无线输电***中的关键部分,线圈天线设计的好坏直接影响磁耦合谐振式无线输电***的整体体积、能量传输距离以及能量传输效率。目前研究者设计线圈天线时大多采用平面结构,比较容易设计与制作,但是在无线输电应用市场上,怎样缩小***面积、怎样增大无线输电距离和效率是研究的重中之重。若将来线圈天线应用于磁耦合谐振式无线输电***中,平面结构无疑会出现因为磁场分布不合适导致的线圈面积大、能量传输距离短和效率低等问题,不利于市场实际应用和拓展。通过仿真分析和测试,螺旋管立体结构的线圈天线有更好磁场分布,可以控制磁场轴向方向分量增大,进而能够有力的减小线圈天线直径,进而使无线输电***整体体积减小,并且可以在一定程度上提高能量传输距离和效率,有很大的实际应用价值。
发明内容
综上所述,现研究阶段的谐振线圈天线大多采用平面结构,不利于磁耦合谐振式无线输电的市场实际应用和拓展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种谐振式螺管线圈天线,旨在解决当前磁耦合谐振线圈天线多为平面结构,磁场轴向分量小,传输距离小,输电效率低等问题。
本发明是这样实现的,一种谐振式螺管线圈天线,总体分为发射天线及其匹配结构、接收天线及其匹配结构,其结构示意图如图1所示。如图1所示,线圈天线的缠绕方式为螺旋管式缠绕,使得线圈天线磁场轴向分量增大,进而实现减小天线面积、增大传输距离、增大输电效率等目的。其中的匹配电路主要是用LC匹配,保证发射线圈天线和接收线圈天线在同一频率谐振,并使其与负载相匹配,保证能量高效传输。所述谐振式螺管天线包括:铜线线材、螺管式缠绕方式、匹配电路。
进一步,所述螺管线圈天线线材使用铜线。
附图说明
图1是本发明实施例提供的螺管线圈天线结构示意图。
图2是本发明实施例提供的螺管线圈天线示意图。
图3是本发明实施例提供的螺管线圈天线磁场分布图。
图4是本发明实施例提供的平面线圈天线磁场分布图。
图5是本发明实施例提供的螺管线圈天线应用场景。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图2所示,本发明实施例提供的谐振式螺管线圈天线包括:铜线线材、螺管式缠绕方式、匹配电路。
如图3所示,为本发明实施例提供的螺管线圈天线磁场分布图。可以看到,与图4平面线圈天线磁场分布相比,磁场轴向分量明显增大,能量更多的被集中控制在轴向方向,可以有效的增大能量传输距离和能量传输效率。
如图5所示,为本发明实施例提供的螺管线圈天线的应用场景,磁耦合谐振式无线输电***中,使用螺线管线圈作为发射线圈,其传输距离和传输效率增加,负载为三只4W的LED灯,螺线管线圈能在距离为13cm的地方点亮LED,约为螺线管线圈半径的3.25倍;而在之前使用平面螺旋线圈天线时,平面螺旋线圈天线能在距离为14cm处点亮LED,距离为其半径的1.4倍。明显,螺管线圈天线可以控制磁场方向,增加磁场轴向分量,减小线圈天线的直径并可以增大能量传输距离和能量传输效率,即减小无线输电***的体积和增大无线输电***的输电距离和输电效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种高效可控的谐振式螺管线圈天线,其特征在于,所述螺管线圈天线包括:线圈线材、缠绕方式、匹配电路。
2.如权利要求1所述的远距离的谐振式螺管线圈天线,其特征在于,所述线材使用铜线。
3.如权利要求1所述的远距离的谐振式螺管线圈天线,其特征在于,所述远距离的谐振式螺管线圈天线的缠绕方式采用螺旋式缠绕方式。
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