無(wú)線傳信傳能方案

1、匯報(bào)內(nèi)容匯報(bào)內(nèi)容2創(chuàng)新點(diǎn)與技術(shù)指標(biāo)4目標(biāo)與需求分析1研究現(xiàn)狀及基礎(chǔ)2研究?jī)?nèi)容與技術(shù)方案3承擔(dān)單位與負(fù)責(zé)人5經(jīng)費(fèi)需求6研究目標(biāo)研究目標(biāo)v 突破并掌握無(wú)線攜能通信關(guān)鍵核心技術(shù)，提出無(wú)線攜能通信的測(cè)量技術(shù)規(guī)范建議及電磁兼容安全性標(biāo)準(zhǔn)，為我國(guó)無(wú)線攜能通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。3無(wú)線攜能通信系統(tǒng)演示驗(yàn)證平臺(tái)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(chǎng)景下會(huì)帶來(lái)各種弊端，無(wú)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(duì)無(wú)線受能設(shè)備常常有控制和傳信需求 無(wú)線傳能的研究無(wú)

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(yùn)用時(shí)分復(fù)用和功分復(fù)用方式實(shí)現(xiàn)用一套設(shè)備同時(shí)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(dāng)中去，針對(duì)耦合諧振的特點(diǎn)設(shè)計(jì)混合傳輸系統(tǒng)的信號(hào)傳輸方式是一個(gè)重要的研究方向。v 目前無(wú)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(biāo)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(duì)傳輸效率和傳輸距離的影響是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。能量中繼設(shè)計(jì)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(chǔ)存的直流能量。能量轉(zhuǎn)換匯報(bào)內(nèi)容匯報(bào)內(nèi)容6創(chuàng)新點(diǎn)與技術(shù)指標(biāo)

3、4目標(biāo)與需求分析1研究現(xiàn)狀及基礎(chǔ)2研究?jī)?nèi)容與技術(shù)方案3承擔(dān)單位與負(fù)責(zé)人5經(jīng)費(fèi)需求6研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀無(wú)線攜能傳輸機(jī)制無(wú)線攜能傳輸機(jī)制電磁諧振線圈 電磁諧振技術(shù) 傳輸距離中等，米級(jí)傳輸距離互感線圈 磁場(chǎng)感應(yīng)技術(shù) 傳輸距離小，厘米級(jí)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(yuǎn)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(jìn)行無(wú)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(shì)優(yōu)勢(shì)缺陷缺陷單載波調(diào)制方式對(duì)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(qiáng)、抗多徑干擾能力強(qiáng)對(duì)相位噪聲和載波頻偏十分敏感、峰均比過(guò)大n 多載波調(diào)制技術(shù)相對(duì)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(shì)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(wú)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(guó)匹茲堡大學(xué)，能量中繼實(shí)物的驗(yàn)證 2012年，香港理工大學(xué)，等效電路進(jìn)行數(shù)值分析 目前能量中繼只基于單純能量傳輸，沒(méi)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(biāo)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(kāi)發(fā)出了向4m開(kāi)外處無(wú)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(jiàn)，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(xiàng)目組相關(guān)科研條件項(xiàng)目組相關(guān)科研條件11 實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)環(huán)境 實(shí)驗(yàn)環(huán)境匯報(bào)內(nèi)容匯報(bào)內(nèi)容12創(chuàng)新點(diǎn)與技術(shù)指標(biāo)4目標(biāo)與需求分析1研究現(xiàn)狀及基礎(chǔ)2研究?jī)?nèi)容與技術(shù)方案3承擔(dān)單位與負(fù)責(zé)人5經(jīng)費(fèi)需求6電磁兼容性與安全性標(biāo)準(zhǔn)化13研究?jī)?nèi)容與技術(shù)方案研究?jī)?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(shí)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(shí)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(tái)開(kāi)發(fā)v電磁兼容性與安全性標(biāo)準(zhǔn)化14

6、研究?jī)?nèi)容與技術(shù)方案研究?jī)?nèi)容與技術(shù)方案時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)15圖3 時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)接收機(jī)結(jié)構(gòu)圖2 時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)能量和信息時(shí)隙的能量和信息時(shí)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(shí)隙切換開(kāi)時(shí)隙切換開(kāi)關(guān)需要關(guān)需要同步同步v時(shí)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(tái)開(kāi)發(fā)v電磁兼容性與安全性標(biāo)準(zhǔn)化16研究?jī)?nèi)容與技術(shù)方案研究?jī)?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(jī)結(jié)構(gòu)圖5 功分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)射機(jī)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(shí)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(tái)開(kāi)發(fā)v電磁兼容性與安全性標(biāo)準(zhǔn)化18研究?jī)?nèi)容與技術(shù)方案研究?jī)?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?jī)?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(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，考慮OFDM技術(shù)缺陷在實(shí)際設(shè)計(jì)中的改進(jìn)，如降低峰均比。19諧振式無(wú)線輸電系統(tǒng)信號(hào)傳輸效率研究諧振式無(wú)線能量信息傳輸系統(tǒng)傳輸效率因素提取技術(shù)實(shí)現(xiàn)、性能測(cè)試、改進(jìn)新型電能波調(diào)制技術(shù)對(duì)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(jì)信號(hào)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(shí)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(tái)開(kāi)發(fā)v電磁兼容性與安全性標(biāo)準(zhǔn)化20研究?jī)?nèi)容與技術(shù)方案研究?jī)?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?jī)?nèi)容 能量中繼線圈對(duì)傳輸效率的影響分析 能量中繼線圈對(duì)延長(zhǎng)傳輸距離的影響分析21無(wú)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?jī)?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(shí)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(tái)開(kāi)發(fā)v電磁兼容性與安全

9、性標(biāo)準(zhǔn)化23研究?jī)?nèi)容與技術(shù)方案研究?jī)?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?jī)?nèi)容 整流電路設(shè)計(jì) 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?jī)?nèi)容 高效整流電路設(shè)計(jì) 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(jì)直接測(cè)量二極管性能參數(shù)的測(cè)試系統(tǒng)是一個(gè)難點(diǎn) 匹配電路設(shè)計(jì) 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(shí)分方式時(shí)，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(jì)成為一個(gè)難點(diǎn)25技術(shù)路線v時(shí)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(tái)開(kāi)發(fā)v電磁兼容性與安全性標(biāo)準(zhǔn)化26研究?jī)?nèi)容與

10、技術(shù)方案研究?jī)?nèi)容與技術(shù)方案系統(tǒng)集成和演示平臺(tái)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)集成和演示平臺(tái)開(kāi)發(fā)n設(shè)計(jì)無(wú)線攜能系統(tǒng)演示平臺(tái)。 27v研究?jī)?nèi)容解決互連引線多，寄生電感大問(wèn)題v時(shí)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(tái)開(kāi)發(fā)v電磁兼容性與安全性標(biāo)準(zhǔn)化28研究?jī)?nèi)容與技術(shù)方案研究?jī)?nèi)容與技術(shù)方案電磁兼容性與安全性，標(biāo)準(zhǔn)化電磁兼容性與安全性，標(biāo)準(zhǔn)化v 系統(tǒng)在運(yùn)行中對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾（EMI）不能超過(guò)一定限值，提出標(biāo)準(zhǔn)化建議v 系統(tǒng)對(duì)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(biāo)準(zhǔn)化建議v 通過(guò)實(shí)際測(cè)試驗(yàn)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(wú)線攜能通信系統(tǒng)的測(cè)量方法和安全規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)化建議29匯報(bào)內(nèi)容匯報(bào)內(nèi)容30創(chuàng)新點(diǎn)與技術(shù)指標(biāo)4目標(biāo)與需求分析1研究現(xiàn)狀及基礎(chǔ)2研究?jī)?nèi)容與技術(shù)方案3承擔(dān)單位與負(fù)責(zé)人5經(jīng)費(fèi)需求6項(xiàng)目主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)項(xiàng)目主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)v （1）時(shí)分復(fù)用攜能通信（利用時(shí)分復(fù)用的方式將信息和能量的傳輸放在不同時(shí)隙進(jìn)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(shí)進(jìn)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(jì)v （6）可直接測(cè)量微波二極管信號(hào)特性的測(cè)試系統(tǒng)v （7）測(cè)量規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)化建議（關(guān)于無(wú)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(biāo)與成果產(chǎn)出主要技術(shù)指標(biāo)與成果產(chǎn)出v技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)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：?jiǎn)屋d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，