CN111969733A - 一种无线能量发射控制装置、方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线能量发射控制装置、方法及***，所述无线能量发射控制装置包括馈电网络、天线阵列、发射控制器和接收检测模块；所述馈电网络与天线阵列连接，用于为所述天线阵列提供激励源，激励所述天线阵列向外发射电磁波；所述接收检测模块与发射控制器连接，用于接收并检测空间中多个接收点的功率值并输出至发射控制器；所述发射控制器还与馈电网络连接，用于根据多个接收点的功率值调节所述馈电网络的激励参数，进而调节所述天线阵列的发射特性。本发明实施例通过多个接收点反馈的接收功率值实时调节馈电网络的激励参数，进而调节天线阵列的发射特性，使得天线阵列可满足空间中不同接收点的能量需求，提高了无线能量发射装置的灵活性。

Description

一种无线能量发射控制装置、方法及***

技术领域

本发明涉及无线能量传输技术领域，尤其涉及一种无线能量发射控制装置、方法及***。

背景技术

目前无线能量传输的方式归纳起来有三种电磁感应耦合式、磁共振式和辐射式。其中电磁感应式能量传输技术目前已较为成熟，但是该方式的传输距离非常短，一般只能毫米级的距离内实现能量传输；磁共振式的能量传输方法属于近场无线传输技术，传输媒介为共振磁场，通过谐振线圈的高频交流电能与接收线圈产生同频磁场，形成强耦合的能量传输隧道，可以进行中距离的能量传输，但是这种电能传输方式目前只在实验室内研究，因媒介为磁场，其安全实现问题比较严重；辐射式的能量传输技术有基于激光的能量传输和基于电磁波（微波）的能量传输，但是，基于激光的能量传输方式只能用于视距传输，且受传输路径中的尘埃和阻挡物体的限制，而基于电磁（微波）辐射式能量传输具有成本较低，可实现远距离的电能传输，且不受尘埃的阻挡，对较远距离的设备和移动设备的电能传输最为便利，具有很大的开发价值。

然而，现有的关于无线能量传输***的接收端中，一般采用单发射天线配置，仅对单点进行传输，无法满足智能家居环境中多节点需要功能的要求，且发射天线位置及角度在配置时已固定，即辐射特性为确定的，无法针对接收节点的工作状态进行相应的辐射特性调整。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种无线能量发射控制装置、方法及***，旨在解决现有技术中无线能量传输发射装置的辐射特性单一，无法灵活调整的问题。

本发明的技术方案如下：

一种无线能量发射控制装置,其包括馈电网络、天线阵列、发射控制器和接收检测模块；所述馈电网络与天线阵列连接，用于为所述天线阵列提供激励源，激励所述天线阵列向外发射电磁波；所述接收检测模块与发射控制器连接，用于接收并检测空间中多个接收点的功率值并输出至发射控制器；所述发射控制器还与馈电网络连接，用于根据多个接收点的功率值调节所述馈电网络的激励参数，进而调节所述天线阵列的发射特性。

所述的无线能量发射控制装置中，所述接收检测模块包括多个检波器，所述检波器对应设置空间中的多个接收点处，所述检波器用于接收当前接收点的电磁波并检测其功率值。

所述的无线能量发射控制装置中，所述发射控制器具体用于将每个接收点的功率值与预设阈值对比，若所述功率值大于等于预设阈值，则记录当前接收点的位置以及当前的激励参数；若所述功率值小于预设阈值，则调节所述馈电网络的激励参数改变所述天线阵列的发射特性，直到所述功率值大于预设阈值。

所述的无线能量发射控制装置中，所述激励参数至少包括激励相位。

所述的无线能量发射控制装置中，所述发射特性至少包括发射角度。

所述的无线能量发射控制装置中，所述天线阵列包括多个按预设规则排列的V形天线。

本发明又一实施例还提供了一种无线能量发射控制方法，其包括如下步骤：

通过馈电网络激励天线阵列向外发射电磁波；

接收并检测空间中多个接收点的功率值；

根据多个接收点的功率值调节所述馈电网络的激励参数，进而调节所述天线阵列的发射特性波。

所述根据多个接收点的功率值调节所述馈电网络的激励参数，进而调节所述天线阵列的发射特性波，包括：

将每个接收点的功率值与预设阈值对比，判断每个接收点的功率值是否大于等于预设阈值；

若所述功率值大于等于预设阈值，则记录当前接收点的位置以及当前的激励参数；若所述功率值小于预设阈值，则调节所述馈电网络的激励参数改变所述天线阵列的发射特性，直到所述功率值大于预设阈值。

本发明的另一实施例还提供了一种无线能量发射控制***，其包括如上所述的无线能量发射控制装置。

有益效果：本发明公开了一种无线能量发射控制装置、方法及***，相比于现有技术，本发明实施例通过多个接收点反馈的接收功率值实时调节馈电网络的激励参数，进而调节天线阵列的发射特性，使得天线阵列可满足空间中不同接收点的能量需求，提高了无线能量发射装置的灵活性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明提供的无线能量发射控制装置的结构框图。

图2为本发明提供的无线能量发射控制装置中天线阵列的示意图。

图3为本发明提供的无线能量发射控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。以下结合附图对本发明实施例进行介绍。

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的无线能量发射控制装置的结构框图，本发明实施例提供的无线能量发射控制装置包括馈电网络10、天线阵列20、发射控制器40和接收检测模块30，所述馈电网络10与天线阵列20连接，所述发射控制器40与馈电网络10和接收检测模块30连接，其中，所述馈电网络10用于为所述天线阵列20提供激励源，激励所述天线阵列20向外发射电磁波；所述接收检测模块30用于接收并检测空间中多个接收点的功率值并输出至发射控制器40；所述发射控制器40用于根据多个接收点的功率值调节所述馈电网络10的激励参数，进而调节所述天线阵列20的发射特性。

本实施例中，通过所述馈电网络10为天线阵列20提供激励源，所述馈电网络10的激励参数通过发射控制器40控制，天线阵列20从馈电网络10输入能量后向外发射电磁波，指向智能家居环境中的各个接收点，通过所述接收检测模块30接收并检测空间中各个接收点的功率值并反馈至发射控制器40，所述发射控制器40根据多个接收点反馈的功率值相应调节所述馈电网络10的激励参数，进而调节所述天线阵列20的发射特性，因此本实施例可根据接收到反馈的接收功率值实时调节馈电网络10的激励参数以及天线阵列20的发射特效，使得天线阵列20可满足空间中不同接收点的能量需求，提高了无线能量发射装置的灵活性。

进一步地，所述接收检测模块30包括多个检波器，所述检波器对应设置空间中的多个接收点处，所述检波器用于接收当前接收点的电磁波并检测其功率值。即本实施例中，通过检波器实现电磁波束的接收与检测，在智能家居环境中多个需要接收能量的位置对应设置检波器进行能量接收与检测，检测当前接收点的电磁波的功率值并反馈至发射控制器40，实现天线阵列20发射特性的反馈调节，使得智能家居环境中不同接收点可共用同一套无线能量发射装置，提高无线能量发射控制装置的兼容性。

进一步地，所述发射控制器40具体用于将每个接收点的功率值与预设阈值对比，若所述功率值大于等于预设阈值，则记录当前接收点的位置以及当前的激励参数；若所述功率值小于预设阈值，则调节所述馈电网络10的激励参数改变所述天线阵列20的发射特性，直到所述功率值大于预设阈值。优选地，具体实施时，所述发射控制器40可采用STM32系列的MCU实现判断控制过程，当然，在其它实施例中也可采用其它具有相同功能的发射控制器40，本发明对此不作限定。

具体来说，本实施例中，所述天线阵列20在激励源激励法向外发射电磁波，在接收端的控制需要进行功率阈值判断与记录，所述发射控制器40具体将每个接收点的功率值与预设阈值对比，其中该预设阈值可根据每个接收点的功率需求单独设置，或者所有接收点的预设阈值统一设置为相同的值，具体可根据实际应用场景需要调节，根据对比结果来调节馈电网络10的激励参数改变所述天线阵列20的发射特性，当一个接收点的功率值大于等于该接收点对应的预设阈值时记录当前接收点的位置以及当前的激励参数，说明此时天线阵列20的发射特效满足当前接收点的需要，因此记录当前接收点的位置以及当前的激励参数，后续该接收点需要接收无线能量时直接调用该接收点位置对应的激励参数即可，而当一个接收点的功率值小于该接收点对应的预设阈值时则不断调节所述馈电网络10的激励参数改变所述天线阵列20的发射特性，调节后继续返回对比判断接收的功率值与预设阈值的大小，直到所述功率值大于预设阈值，则说明当前调节后的激励参数满足该接收点的功率要求，因此通过不断的反馈调节，使得发射端的天线阵列20在不同激励参数下可满足多个接收点的不同能量传输要求，无需针对每个接收点单独设置单独的发射装置，仅调节激励参数即可实现最佳的辐射特性，降低了实现智能家居多样化环境无线能量传输要求的成本。

具体实施时，如图2所示，所述天线阵列20包括多个按预设规则排列的V形天线， V形天线是行波天线的一种，由两根长导线组成，一端与馈电网络10相连，另一端张开构成V字型，由于V形天线导线上的高频电流按行波分布，当激励相位变化时，就可以在天线的长边得到波束方向随之变化的方向特性，因此常用来做成扫描天线，另外，V形天线剖面低、成本低、重量轻和加工易，可直接在PCB板上制成，有利于天线阵列20的制作与成本控制。

本实施例中，通过多个V形天线按预设规则进行排列，并通过馈电网络10激励获得特定发射特性，具体来说，所述激励参数至少包括激励相位，所述发射特性至少包括发射角度，即天线阵列20的设计，可实现在激励相位的变化下调节波束方向、天线增益等的效果，可通过不同的激励相位在相应发射角度上获得最佳的辐射特性。

为更好地理解本发明实施例提供的无线能量发射控制装置的工作过程，以下举具体应用实施例对本发明实施例提供的无线能量发射控制装置工作过程进行说明：

天线阵列20首先在馈电网络10激励下发射第一波束，空间中多个接收点同时接受能量并执行相同的反馈判断过程，例如第一接收点接收到能量后进行功率检测，并将功率值反馈至发射控制器40，由发射控制器40将第一接收点当前接收到的能量功率值与该接收点的预设阈值对比，若接收到的能量功率值大于等于预设阈值，则认为当前天线阵列20的辐射方向正对第一接收点，此时不需要对天线阵列20的发射特性进行调整，因此记录第一接收点的位置以及当前的激励参数，后续第一接收点需要接收无线能量时直接调用该位置对应的激励参数即可；若接收到的能量功率值小于预设阈值，则认为当前天线阵列20的辐射方向与第一接收点存在偏差，因此发射控制器40控制天线阵列20进行波束扫描，即调整其发射角度，每次调整完发射角度均执行接收、检测、对比判断过程，直到接收到的能量功率值大于预设阈值或者所有发射角度均扫描完毕，若所有发射角度均不能满足时，此时进行方向性扫描，增加发射天线增益，并重复上述过程，直到满足要求后记录下当前的激励参数与接收点位置，从而解决了单天线方案无法满足不同传输接收点的空间分布问题，极大的提高了传输效率，降低传输成本。

本发明另一实施例提供一种无线能量发射控制***，其包括如上所述的无线能量发射控制装置，由于上文已对所述无线能量发射控制装置进行了详细描述，此处不做详述。

本发明实施例还提供了一种无线能量发射控制方法，如图3所示，所述无线能量发射控制方法包括如下步骤：

通过馈电网络激励天线阵列向外发射电磁波；

接收并检测空间中多个接收点的功率值；

根据多个接收点的功率值调节所述馈电网络的激励参数，进而调节所述天线阵列的发射特性波。

所述的无线能量发射控制方法中，所述根据多个接收点的功率值调节所述馈电网络的激励参数，进而调节所述天线阵列的发射特性波，包括：

将每个接收点的功率值与预设阈值对比，判断每个接收点的功率值是否大于等于预设阈值；

若所述功率值大于等于预设阈值，则记录当前接收点的位置以及当前的激励参数；若所述功率值小于预设阈值，则调节所述馈电网络的激励参数改变所述天线阵列的发射特性，直到所述功率值大于预设阈值。

综上所述，本发明公开的无线能量发射控制装置、方法及***，所述无线能量发射控制装置包括馈电网络、天线阵列、发射控制器和接收检测模块；所述馈电网络与天线阵列连接，用于为所述天线阵列提供激励源，激励所述天线阵列向外发射电磁波；所述接收检测模块与发射控制器连接，用于接收并检测空间中多个接收点的功率值并输出至发射控制器；所述发射控制器还与馈电网络连接，用于根据多个接收点的功率值调节所述馈电网络的激励参数，进而调节所述天线阵列的发射特性。本发明实施例通过多个接收点反馈的接收功率值实时调节馈电网络的激励参数，进而调节天线阵列的发射特性，使得天线阵列可满足空间中不同接收点的能量需求，提高了无线能量发射装置的灵活性。

以上所描述的实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施例的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施例可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件实现。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存在于计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机电子设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络电子设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。

除了其他之外，诸如"能够'、"能"、"可能"或"可以"之类的条件语言除非另外具体地陈述或者在如所使用的上下文内以其他方式理解，否则一般地旨在传达特定实施方式能包括(然而其他实施方式不包括)特定特征、元件和/或操作。因此，这样的条件语言一般地不旨在暗示特征、元件和/或操作对于一个或多个实施方式无论如何都是需要的或者一个或多个实施方式必须包括用于在有或没有学生输入或提示的情况下判定这些特征、元件和/或操作是否被包括或者将在任何特定实施方式中被执行的逻辑。

已经在本文中在本说明书和附图中描述的内容包括能够提供无线能量发射控制装置、方法及***的示例。当然，不能够出于描述本公开的各种特征的目的来描述元件和/或方法的每个可以想象的组合，但是可以认识到，所公开的特征的许多另外的组合和置换是可能的。因此，显而易见的是，在不脱离本公开的范围或精神的情况下能够对本公开做出各种修改。此外，或在替代方案中，本公开的其他实施例从对本说明书和附图的考虑以及如本文中所呈现的本公开的实践中可能是显而易见的。意图是，本说明书和附图中所提出的示例在所有方面被认为是说明性的而非限制性的。尽管在本文中采用了特定术语，但是它们在通用和描述性意义上被使用并且不用于限制的目的。

Claims (9)

1.一种无线能量发射控制装置,其特征在于,包括馈电网络、天线阵列、发射控制器和接收检测模块；所述馈电网络与天线阵列连接，用于为所述天线阵列提供激励源，激励所述天线阵列向外发射电磁波；所述接收检测模块与发射控制器连接，用于接收并检测空间中多个接收点的功率值并输出至发射控制器；所述发射控制器还与馈电网络连接，用于根据多个接收点的功率值调节所述馈电网络的激励参数，进而调节所述天线阵列的发射特性。

2.根据权利要求1所述的无线能量发射控制装置，其特征在于，所述接收检测模块包括多个检波器，所述检波器对应设置空间中的多个接收点处，所述检波器用于接收当前接收点的电磁波并检测其功率值。

3.根据权利要求1所述的无线能量发射控制装置，其特征在于，所述发射控制器具体用于将每个接收点的功率值与预设阈值对比，若所述功率值大于等于预设阈值，则记录当前接收点的位置以及当前的激励参数；若所述功率值小于预设阈值，则调节所述馈电网络的激励参数改变所述天线阵列的发射特性，直到所述功率值大于预设阈值。

4.根据权利要求1所述的无线能量发射控制装置，其特征在于，所述激励参数至少包括激励相位。

5.根据权利要求1所述的无线能量发射控制装置，其特征在于，所述发射特性至少包括发射角度。

6.根据权利要求1所述的无线能量发射控制装置，其特征在于，所述天线阵列包括多个按预设规则排列的V形天线。

7.一种无线能量发射控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

通过馈电网络激励天线阵列向外发射电磁波；

接收并检测空间中多个接收点的功率值；

根据多个接收点的功率值调节所述馈电网络的激励参数，进而调节所述天线阵列的发射特性波。

8.根据权利要求7所述的无线能量发射控制方法，其特征在于，所述根据多个接收点的功率值调节所述馈电网络的激励参数，进而调节所述天线阵列的发射特性波，包括：

将每个接收点的功率值与预设阈值对比，判断每个接收点的功率值是否大于等于预设阈值；

若所述功率值大于等于预设阈值，则记录当前接收点的位置以及当前的激励参数；若所述功率值小于预设阈值，则调节所述馈电网络的激励参数改变所述天线阵列的发射特性，直到所述功率值大于预设阈值。

9.一种无线能量发射控制***，其特征在于，包括如权利要求1-6任意一项所述的无线能量发射控制装置。

Images