無線傳信傳能方案

1、匯報內(nèi)容匯報內(nèi)容2創(chuàng)新點與技術(shù)指標4目標與需求分析1研究現(xiàn)狀及基礎(chǔ)2研究內(nèi)容與技術(shù)方案3承擔單位與負責人5經(jīng)費需求6研究目標研究目標v 突破并掌握無線攜能通信關(guān)鍵核心技術(shù)，提出無線攜能通信的測量技術(shù)規(guī)范建議及電磁兼容安全性標準，為我國無線攜能通信系統(tǒng)的實現(xiàn)奠定基礎(chǔ)，達到國際領(lǐng)先水平。3無線攜能通信系統(tǒng)演示驗證平臺需求分析需求分析應(yīng)用需求分析應(yīng)用需求分析4水下設(shè)備醫(yī)療器械家用電子v 傳統(tǒng)電源直接接入在許多場景下會帶來各種弊端，無線傳輸能量的需求日益凸顯。軌道交通傳感器件軍用電子應(yīng)用需求應(yīng)用需求 特殊環(huán)境下電力線降低系統(tǒng)效用，妨害系統(tǒng)功能的發(fā)揮 對無線受能設(shè)備常常有控制和傳信需求 無線傳能的研究無

2、線攜能通信技術(shù)的研究需求分析需求分析技術(shù)需求分析技術(shù)需求分析5研究運用時分復(fù)用和功分復(fù)用方式實現(xiàn)用一套設(shè)備同時完成信息和能量的傳輸，從而增大器件集成度，減小設(shè)備體積。信息調(diào)制攜能通信復(fù)用傳統(tǒng)的信息調(diào)制方式不能直接應(yīng)用到傳能線圈當中去，針對耦合諧振的特點設(shè)計混合傳輸系統(tǒng)的信號傳輸方式是一個重要的研究方向。v 目前無線攜能通信技術(shù)的研究在傳輸距離、效率以及速率等指標上離工程應(yīng)用有較大差距，必須突破以下關(guān)鍵技術(shù)： 研究能量中繼線圈的大小、位置對傳輸效率和傳輸距離的影響是一個重要環(huán)節(jié)。能量中繼設(shè)計高效整流天線和整流電路，將接收的交流能量轉(zhuǎn)化為易儲存的直流能量。能量轉(zhuǎn)換匯報內(nèi)容匯報內(nèi)容6創(chuàng)新點與技術(shù)指標

3、4目標與需求分析1研究現(xiàn)狀及基礎(chǔ)2研究內(nèi)容與技術(shù)方案3承擔單位與負責人5經(jīng)費需求6研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀無線攜能傳輸機制無線攜能傳輸機制電磁諧振線圈 電磁諧振技術(shù) 傳輸距離中等，米級傳輸距離互感線圈 磁場感應(yīng)技術(shù) 傳輸距離小，厘米級傳輸距離微波輸能天線 采用高增益陣列天線 用于大功率遠距離微波能量傳輸v綜合比較現(xiàn)有技術(shù)手段和課題需求，采用電磁諧振線圈進行無線攜能傳輸7研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀信息調(diào)制技術(shù)信息調(diào)制技術(shù)v信息調(diào)制技術(shù)8調(diào)制方式調(diào)制方式優(yōu)勢優(yōu)勢缺陷缺陷單載波調(diào)制方式對相位噪聲和頻偏要求低、系統(tǒng)復(fù)雜度低、成本較低傳輸速率較低、頻譜利用率低、抗干擾能力差多載波調(diào)試方式（OFDM）頻譜利用率高、傳輸速率

4、高、抗衰落能力強、抗多徑干擾能力強對相位噪聲和載波頻偏十分敏感、峰均比過大n 多載波調(diào)制技術(shù)相對于單載波調(diào)制技術(shù)在傳輸速率、抗干擾性能等方面更具優(yōu)勢n 課題組在OFDM信息調(diào)制技術(shù)領(lǐng)域的研究中處于領(lǐng)先地位，擬將其應(yīng)用于無線攜能通信系統(tǒng)中研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀能量中繼能量中繼v能量中繼研究方面 2009年起，美國匹茲堡大學(xué)，能量中繼實物的驗證 2012年，香港理工大學(xué)，等效電路進行數(shù)值分析 目前能量中繼只基于單純能量傳輸，沒有考慮信息傳輸9研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀整流天線整流天線v整流天線 標志性事件：2012年，沃爾沃科技日本與日本電業(yè)工作公司聯(lián)合開發(fā)出了向4m開外處無線傳輸10kW電力的技術(shù) 用于磁耦合諧

5、振式傳輸系統(tǒng)的整流天線還不常見，主要原因是磁耦合傳輸系統(tǒng)的天線是線圈，線圈不利于和整流電路直接結(jié)合10研究基礎(chǔ)研究基礎(chǔ)項目組相關(guān)科研條件項目組相關(guān)科研條件11 實驗平臺 實驗儀器 實驗環(huán)境 實驗環(huán)境匯報內(nèi)容匯報內(nèi)容12創(chuàng)新點與技術(shù)指標4目標與需求分析1研究現(xiàn)狀及基礎(chǔ)2研究內(nèi)容與技術(shù)方案3承擔單位與負責人5經(jīng)費需求6電磁兼容性與安全性標準化13研究內(nèi)容與技術(shù)方案研究內(nèi)容與技術(shù)方案課題研究工作總體架構(gòu)新型信息調(diào)制技術(shù)能量中繼技術(shù)時分復(fù)用系統(tǒng)方案功分復(fù)用系統(tǒng)方案整流天線技術(shù)v時分復(fù)用系統(tǒng)v功分復(fù)用系統(tǒng)v新型信息調(diào)制技術(shù)v能量中繼技術(shù)v整流天線技術(shù)v系統(tǒng)集成與演示平臺開發(fā)v電磁兼容性與安全性標準化14

6、研究內(nèi)容與技術(shù)方案研究內(nèi)容與技術(shù)方案時分復(fù)用系統(tǒng)時分復(fù)用系統(tǒng)15圖3 時分復(fù)用系統(tǒng)接收機結(jié)構(gòu)圖2 時分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)射機結(jié)構(gòu)能量和信息時隙的能量和信息時隙的比例可根據(jù)需求自比例可根據(jù)需求自適應(yīng)調(diào)節(jié)適應(yīng)調(diào)節(jié)時隙切換開時隙切換開關(guān)需要關(guān)需要同步同步v時分復(fù)用系統(tǒng)v功分復(fù)用系統(tǒng)v新型信息調(diào)制技術(shù)v能量中繼技術(shù)v整流天線技術(shù)v系統(tǒng)集成與演示平臺開發(fā)v電磁兼容性與安全性標準化16研究內(nèi)容與技術(shù)方案研究內(nèi)容與技術(shù)方案功分復(fù)用系統(tǒng)功分復(fù)用系統(tǒng)17圖6 功分復(fù)用系統(tǒng)接收機結(jié)構(gòu)圖5 功分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)射機結(jié)構(gòu)將信息融將信息融入入能量流能量流可根據(jù)信道狀可根據(jù)信道狀況和調(diào)制方式?jīng)r和調(diào)制方式自適應(yīng)調(diào)節(jié)自適應(yīng)調(diào)節(jié)v時分復(fù)用系

7、統(tǒng)v功分復(fù)用系統(tǒng)v新型信息調(diào)制技術(shù)v能量中繼技術(shù)v整流天線技術(shù)v系統(tǒng)集成與演示平臺開發(fā)v電磁兼容性與安全性標準化18研究內(nèi)容與技術(shù)方案研究內(nèi)容與技術(shù)方案新型信息調(diào)制技術(shù)新型信息調(diào)制技術(shù)v主要研究內(nèi)容n 在研究偶合諧振信道特性的基礎(chǔ)上，研究OFDM調(diào)制技術(shù)與電能波調(diào)制技術(shù)相結(jié)合的新型信息調(diào)制技術(shù)。n 在實際設(shè)計時，考慮OFDM技術(shù)缺陷在實際設(shè)計中的改進，如降低峰均比。19諧振式無線輸電系統(tǒng)信號傳輸效率研究諧振式無線能量信息傳輸系統(tǒng)傳輸效率因素提取技術(shù)實現(xiàn)、性能測試、改進新型電能波調(diào)制技術(shù)對傳輸效率的影響分析新型電能波調(diào)制技術(shù)電路設(shè)計信號調(diào)制技術(shù)基本理論原理研究技術(shù)路線圖技術(shù)路線圖v時分復(fù)用系統(tǒng)v

8、功分復(fù)用系統(tǒng)v新型信息調(diào)制技術(shù)v能量中繼技術(shù)v整流天線技術(shù)v系統(tǒng)集成與演示平臺開發(fā)v電磁兼容性與安全性標準化20研究內(nèi)容與技術(shù)方案研究內(nèi)容與技術(shù)方案能量中繼技術(shù)能量中繼技術(shù)v研究內(nèi)容 能量中繼線圈對傳輸效率的影響分析 能量中繼線圈對延長傳輸距離的影響分析21無中繼線圈能量耦合示意圖有中繼線圈能量耦合示意圖能量中繼技術(shù)能量中繼技術(shù)v研究內(nèi)容 提取線圈高效傳輸?shù)年P(guān)鍵參數(shù) 線圈自身電容電感等分布參數(shù) 線圈大小、位置 精確建立系統(tǒng)的電路模型 定性分析傳輸效率 定性分析傳輸距離22技術(shù)路線v時分復(fù)用系統(tǒng)v功分復(fù)用系統(tǒng)v新型信息調(diào)制技術(shù)v能量中繼技術(shù)v整流天線技術(shù)v系統(tǒng)集成與演示平臺開發(fā)v電磁兼容性與安全

9、性標準化23研究內(nèi)容與技術(shù)方案研究內(nèi)容與技術(shù)方案整流天線技術(shù)整流天線技術(shù)v研究內(nèi)容 整流電路設(shè)計 匹配電路和電源管理24整流天線技術(shù)整流天線技術(shù)v研究內(nèi)容 高效整流電路設(shè)計 二極管是關(guān)鍵器件，不同頻率條件下二極管性能參數(shù)不同，設(shè)計直接測量二極管性能參數(shù)的測試系統(tǒng)是一個難點 匹配電路設(shè)計 接收線圈與整流電路之間的匹配程度是決定能量轉(zhuǎn)換效率重要因素，尤其是工作于時分方式時，輸入功率的變化導(dǎo)致接收電路的輸入阻抗變化較大，這使得匹配電路的設(shè)計成為一個難點25技術(shù)路線v時分復(fù)用系統(tǒng)v功分復(fù)用系統(tǒng)v新型信息調(diào)制技術(shù)v能量中繼技術(shù)v整流天線技術(shù)v系統(tǒng)集成與演示平臺開發(fā)v電磁兼容性與安全性標準化26研究內(nèi)容與

10、技術(shù)方案研究內(nèi)容與技術(shù)方案系統(tǒng)集成和演示平臺開發(fā)系統(tǒng)集成和演示平臺開發(fā)n設(shè)計無線攜能系統(tǒng)演示平臺。 27v研究內(nèi)容解決互連引線多，寄生電感大問題v時分復(fù)用系統(tǒng)v功分復(fù)用系統(tǒng)v新型信息調(diào)制技術(shù)v能量中繼技術(shù)v整流天線技術(shù)v系統(tǒng)集成與演示平臺開發(fā)v電磁兼容性與安全性標準化28研究內(nèi)容與技術(shù)方案研究內(nèi)容與技術(shù)方案電磁兼容性與安全性，標準化電磁兼容性與安全性，標準化v 系統(tǒng)在運行中對環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾（EMI）不能超過一定限值，提出標準化建議v 系統(tǒng)對外在電磁干擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性（EMS），提出標準化建議v 通過實際測試驗證，尋找系統(tǒng)傳輸效率、傳輸距離和電磁輻射安全性兼顧的最優(yōu)條件和

11、潛在局限性，提出無線攜能通信系統(tǒng)的測量方法和安全規(guī)范的標準化建議29匯報內(nèi)容匯報內(nèi)容30創(chuàng)新點與技術(shù)指標4目標與需求分析1研究現(xiàn)狀及基礎(chǔ)2研究內(nèi)容與技術(shù)方案3承擔單位與負責人5經(jīng)費需求6項目主要創(chuàng)新點項目主要創(chuàng)新點v （1）時分復(fù)用攜能通信（利用時分復(fù)用的方式將信息和能量的傳輸放在不同時隙進行）v （2）功分復(fù)用攜能通信（利用功分復(fù)用的方式使能量和信息的傳輸同時進行）v （3）基于正交頻分復(fù)用（OFDM）的電能波調(diào)制技術(shù)v （4）收發(fā)線圈系統(tǒng)等效電路參數(shù)提取、模型建立v （5）接收線圈、整流電路、匹配電路和電源管理高效優(yōu)化設(shè)計v （6）可直接測量微波二極管信號特性的測試系統(tǒng)v （7）測量規(guī)范與標準化建議（關(guān)于無線攜能通信設(shè)備的全新技術(shù)規(guī)范，以及電磁輻射安全性的建議）31主要技術(shù)指標與成果產(chǎn)出主要技術(shù)指標與成果產(chǎn)出v技術(shù)指標技術(shù)指標v成果產(chǎn)出成果產(chǎn)出32 中心頻率：中心頻率：13MHz 傳輸距離：傳輸距離：1m 傳輸效率：傳輸效率：40% 傳輸速率：傳輸速率：1Mb/s 單載波調(diào)制方式：單載波調(diào)制方式：FSK/ASK 多多載波調(diào)制方式：載波數(shù)為載波調(diào)制方式：載波數(shù)為32，