深圳宇能無(wú)線技術(shù)有限公司推出的電磁點(diǎn)聚焦無(wú)線輸能產(chǎn)品，通過(guò)核心的技術(shù)發(fā)明設(shè)計(jì)，具有眾多優(yōu)點(diǎn),能滿足很多市場(chǎng)需求。

隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的快速發(fā)展，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)設(shè)備的能耗問(wèn)題十分嚴(yán)重，市場(chǎng)上對(duì)應(yīng)無(wú)線輸能的要求是不斷增加的。無(wú)線輸能是通過(guò)無(wú)線方式傳輸電能，現(xiàn)有的無(wú)線輸能技術(shù)主要有電磁感應(yīng)式輸能，電磁諧振式輸能和電磁波輸能等。電磁感應(yīng)式與電磁諧振式兩種輸能技術(shù)均通過(guò)收發(fā)線圈交換無(wú)線能量，傳輸距離一般小于線圈直徑，僅適用于短距離的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)充電的特殊場(chǎng)合，即市場(chǎng)上常見(jiàn)的充電墊。電磁波輸能可分為廣播式輸能和定向式輸能：廣播式輸能利用全向天線向周圍環(huán)境輻射電磁能量，空間電磁波的彌散與衰減巨大，效率極低；定向式輸能利用高定向性的天線將電磁能量收集在一個(gè)方向，效率得到極大提升，但收發(fā)天線需要嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)且口徑面大，難以應(yīng)用于需要受能設(shè)備小型化的移動(dòng)充電等場(chǎng)景，且定向輸能波束會(huì)損害路徑上的人體健康。而且在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，可能存在多個(gè)功率不等的設(shè)備需要充電，如何將無(wú)線能量按照所需的比例配送給多個(gè)指定的受能目標(biāo),設(shè)備移動(dòng)的位置自適應(yīng)即跟蹤目標(biāo)發(fā)送能量，多點(diǎn)目標(biāo)并行和選擇性接受能量，能量效率等，都是目前所面臨的問(wèn)題。

為此公司引入時(shí)間反演（Time Reversal, TR）技術(shù),通過(guò)公司的核心發(fā)明專利進(jìn)行全新的無(wú)線輸能設(shè)計(jì)能解決上述問(wèn)題，且能防止無(wú)線能量被其余未指定（或非授權(quán)）目標(biāo)所竊取，可有效解決室內(nèi)、半開(kāi)放、封閉艙體等環(huán)境下的多目標(biāo)選擇性無(wú)線輸能問(wèn)題，還有人體電磁輻射安全和電磁干擾問(wèn)題。

時(shí)間反演是一種新型的自適應(yīng)空間電磁波傳輸和調(diào)控技術(shù)，利用時(shí)間反演陣列進(jìn)行輸能設(shè)計(jì)時(shí)，僅采用全向的小尺寸陣元，即可將電磁波自適應(yīng)地在位置未知的受能空間處聚焦于一點(diǎn)，在受能設(shè)備小型化、無(wú)線輸能效率提高、移動(dòng)充電等方面具有非常大的優(yōu)勢(shì)。（具體的技術(shù)可參考公司前面一篇文章:電磁時(shí)間反演點(diǎn)聚焦技術(shù)和應(yīng)用） 

一、簡(jiǎn)要說(shuō)明:

系統(tǒng)中存在N 個(gè)TR 天線（編號(hào)TR₁ ~ TR_N ）以及M 個(gè)能量收集天線（編號(hào)EC₁ ~ EC_M），這N 個(gè)TR 天線作為陣元構(gòu)成一個(gè)時(shí)間反演鏡（Time  Reversal Mirror, TRM）。在M 個(gè)能量收集天線中選出m 個(gè)待充電目標(biāo)（），其余M -m 個(gè)能量收集天線（）則非授權(quán)目標(biāo)，i₁ ~ i _M 可從1~M 中取值，且互不相同；

由m 個(gè)待充電目標(biāo)依次單獨(dú)發(fā)射窄帶或單頻的充電請(qǐng)求信號(hào)，同時(shí)由TRM采集各陣元接收信號(hào)，一共可以得到分別對(duì)應(yīng)于各待充電目標(biāo)的m 組TRM 采集信號(hào)；

對(duì)這些TRM 采集信號(hào)進(jìn)行時(shí)間反演處理（單頻時(shí)簡(jiǎn)化為相位共軛實(shí)現(xiàn)），得到分別對(duì)應(yīng)于各待充電目標(biāo)的m 組TRM 回傳信號(hào)；

將這m 組TRM 回傳信號(hào)按照一定的疊加系數(shù)進(jìn)行線性疊加，即可得到最終的合成TRM 激勵(lì)信號(hào)；

向TRM 的各個(gè)陣元饋入這一信號(hào)，即可產(chǎn)生所需的TR 多點(diǎn)聚焦場(chǎng)，該聚焦場(chǎng)僅在m 個(gè)待充電目標(biāo)處聚焦，而不在其余非授權(quán)充電目標(biāo)位置處產(chǎn)生聚焦。

一般情況下，在產(chǎn)生TR 多點(diǎn)聚焦場(chǎng)的線性疊加過(guò)程中，各疊加系數(shù)可根據(jù)實(shí)際情況直接快速計(jì)算得到，但當(dāng)聚焦于某一待充電目標(biāo)的TR 單點(diǎn)聚焦場(chǎng)在其余待充電目標(biāo)處的副瓣大于預(yù)設(shè)值SLL（例如-10dB，可根據(jù)實(shí)際需求調(diào)）整時(shí)，副瓣場(chǎng)對(duì)輸能效果的影響不可忽略，此時(shí)需要對(duì)各疊加系數(shù)進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)。

該多目標(biāo)選擇性無(wú)線輸能方法具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

步驟一：依次單獨(dú)使用中心頻率為f₀ 的窄帶或單頻信號(hào)激勵(lì)待充電目標(biāo)，發(fā)射充電請(qǐng)求信號(hào)，同時(shí)記錄TRM 的采集信號(hào)（共有對(duì)應(yīng)于的m 組）；

步驟二：根據(jù)已知的充電請(qǐng)求信號(hào)，以及已記錄的m 組TRM 采集信號(hào)，計(jì)算出與TR₁ ~ TR_N 之間的信道傳輸函數(shù)；

步驟三：對(duì)m 組TRM 采集信號(hào)作時(shí)間反演處理（單頻時(shí)簡(jiǎn)化為相位共軛實(shí)現(xiàn)），產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于的m 組TRM 回傳信號(hào)；

步驟四：根據(jù)m 組TRM 回傳信號(hào)以及與TR₁ ~ TR_N 之間的信道傳輸函數(shù)，計(jì)算出當(dāng)向TRM 饋入對(duì)應(yīng)于EC_k (k=i₁ ~ i_m )的一組TRM回傳信號(hào)時(shí)，待充電節(jié)點(diǎn)EC_k的接收信號(hào)幅度為；

步驟五：假設(shè)待充電目標(biāo)期望的無(wú)線充電信號(hào)幅度為，需要對(duì)_m 組TRM 回傳信號(hào)進(jìn)行線性疊加得到合成TRM 激勵(lì)信號(hào)，各疊加系數(shù)分別為，w_k (k=i₁ ~ i_m )是一個(gè)復(fù)數(shù)，可分解為α_k exp (i·Φ _k)，其中α_k 為幅度疊加系數(shù)，Φ _k為相位疊加系數(shù)；

①TR 單點(diǎn)聚焦場(chǎng)在其余待充電目標(biāo)處的副瓣小于預(yù)設(shè)值時(shí)，副瓣場(chǎng)對(duì)輸能效果的影響可忽略不計(jì)，此時(shí)可直接利用預(yù)期幅度值，簡(jiǎn)單快速計(jì)算出為；

②TR 單點(diǎn)聚焦場(chǎng)在其余待充電目標(biāo)處的副瓣大于預(yù)設(shè)值時(shí)，副瓣場(chǎng)對(duì)輸能效果的影響不可忽略，此時(shí)需對(duì)幅度疊加系數(shù)和相位疊加系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得輸能效果滿足下列兩個(gè)指標(biāo)：1、待充電目標(biāo)的無(wú)線接收信號(hào)幅度等于；2、TRM 到的空間能效達(dá)到最優(yōu)（空間能效越高，其余非授權(quán)目標(biāo)竊取的無(wú)線能量越少）。將上述兩個(gè)指標(biāo)作為優(yōu)化目標(biāo)，利用優(yōu)化算法，如單純形或遺傳進(jìn)化算法，優(yōu)化得到最佳疊加系數(shù)為；

疊加系數(shù)的優(yōu)化除了能提高輸能效率外，還可用于壓制待充電目標(biāo)以外區(qū)域的能流大小，以減小無(wú)線輸能系統(tǒng)對(duì)人體的電磁輻射危害和對(duì)非充電電子設(shè)備的電磁干擾。

步驟六：通過(guò)計(jì)算或優(yōu)化出的疊加系數(shù)得出最終的合成TRM 激勵(lì)信號(hào)，再將其饋入TRM ，即可保證待充電目標(biāo)精準(zhǔn)地接收到幅度為的無(wú)線接收信號(hào)，并盡可能地防止無(wú)線能量被其余非授權(quán)目標(biāo)所竊取。

當(dāng)環(huán)境改變或能量接收天線的位置發(fā)生變化時(shí)，跳轉(zhuǎn)步驟一，再次發(fā)射充電請(qǐng)求信號(hào)，重新采集信道信息，即可使電磁能量仍在各待充電目標(biāo)處聚焦，繼續(xù)維持多目標(biāo)選擇性輸能的效果。

根據(jù)本申請(qǐng)的另一方面，還提供一種基于聚焦波的多目標(biāo)選擇性無(wú)線輸能裝置，其包括能量收集裝置和TR 能量發(fā)射裝置：

能量收集裝置包括M 個(gè)能量收集天線EC₁ ~ EC_M ，用于發(fā)射充電請(qǐng)求信號(hào)以及接收無(wú)線電磁能量；

TR 能量發(fā)射裝置包括N 個(gè)TR 天線TR₁ ~ TR_N ，用于接收充電請(qǐng)求信號(hào)以及發(fā)射TR 輸能信號(hào)，N 個(gè)TR 天線TR₁ ~ TR_N 構(gòu)成時(shí)間反演鏡TRM；

在M 個(gè)能量收集天線中，令為m 個(gè)待充電目標(biāo)，其余的M -m 個(gè)能量收集天線為非授權(quán)目標(biāo)，其中，i₁ ~ i_m 取值范圍為1~M ；能量收集裝置和TR 能量發(fā)射裝置執(zhí)行如下交互過(guò)程：

由m 個(gè)待充電目標(biāo)依次單獨(dú)發(fā)射窄帶或單頻的充電請(qǐng)求信號(hào)；

采集時(shí)間反演鏡TRM 各陣元的接收信號(hào)，得到m 組TRM 采集信號(hào)；

對(duì)m 組TRM 采集信號(hào)進(jìn)行時(shí)間反演操作，得到m 組TRM 回傳信號(hào)；

將這m 組TRM 回傳信號(hào)按照預(yù)先設(shè)定的疊加系數(shù)進(jìn)行線性疊加，得到最終的合成TRM 激勵(lì)信號(hào)；

向時(shí)間反演鏡TRM 的各個(gè)陣元饋入TRM 激勵(lì)信號(hào)，即產(chǎn)生所需的TR 多點(diǎn)聚焦場(chǎng)，該聚焦場(chǎng)僅在m 個(gè)待充電目標(biāo)處聚焦，而不在其余非授權(quán)充電目標(biāo)位置處產(chǎn)生聚焦。

上述TR 能量發(fā)射裝置中，各TR 天線的輻射方向性不受限制，可以是全向、定向以及非定向輻射；而能量收集裝置的受能天線則為全向天線，用以接收來(lái)自各個(gè)不同入射角度方向的電磁波能量。在TR 能量發(fā)射裝置中，TR 天線陣元排布可以是任意的，例如方形陣列、長(zhǎng)方形陣列、圓形陣列、橢圓陣列等各種線性陣列排布，也可以是球面陣列、橢圓面陣列、正方體表面陣列、長(zhǎng)方體表面陣列、多面體表面陣列等各種面陣排布。

本系統(tǒng)采用上述方案，其具有如下有益效果：

（1）本系統(tǒng)采用窄帶或單頻的充電請(qǐng)求信號(hào)和TR 輸能信號(hào)，使TR 能量傳輸變得持續(xù)、穩(wěn)定且易實(shí)現(xiàn)，此外，合成TRM 激勵(lì)信號(hào)的獲取直接采用復(fù)相量的線性疊加運(yùn)算進(jìn)行，避免了采用復(fù)雜、耗時(shí)的傅里葉變換；

（2）本系統(tǒng)形成的TR 多點(diǎn)聚焦場(chǎng)，可將無(wú)線能量按照所需的比例配送至多個(gè)待充電目標(biāo)，還能防止無(wú)線能量被其余非授權(quán)目標(biāo)所竊取，可有效解決室內(nèi)、半開(kāi)放、封閉艙體等環(huán)境下的多目標(biāo)選擇性無(wú)線輸能問(wèn)題，還有人體電磁輻射安全和電磁干擾問(wèn)題；

（3）本系統(tǒng)通過(guò)不間斷地重新發(fā)射充電請(qǐng)求信號(hào)，采集信道信息，即可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)充電；

（4）本系統(tǒng)中當(dāng)TR 單點(diǎn)聚焦場(chǎng)的副瓣對(duì)輸能效果的影響可忽略時(shí)，TR 多點(diǎn)聚焦場(chǎng)的激勵(lì)可經(jīng)由簡(jiǎn)單的計(jì)算快速得出，這在信道環(huán)境快速變化的移動(dòng)充電應(yīng)用中具有非常大的優(yōu)勢(shì)。

二、具體實(shí)施方式

下面將參照附圖來(lái)說(shuō)明本系統(tǒng)的實(shí)施例。

本系統(tǒng)提供一種基于聚焦波的多目標(biāo)選擇性無(wú)線輸能方法及裝置，其裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 所示。本實(shí)例的系統(tǒng)中包括9 個(gè)能量收集天線（從左到右從上到下編號(hào)EC₁ ~ EC₉）和16 個(gè)TR 天線（從左上頂點(diǎn)順時(shí)針編號(hào)TR₁ ~ TR₁₆）。全部天線均采用中心頻率2.45GHz、帶寬500MHz 的貼片單極子天線，且分別與一些其他器件構(gòu)成了能量收集裝置和TR 能量發(fā)射裝置。16 個(gè)TR 天線以12cm 的間距等距地圍成一個(gè)邊長(zhǎng)為48cm 的正方形，構(gòu)成時(shí)間反演鏡（Time Reversal Mirror, TRM），9 個(gè)能量收集天線則位于TRM 圍成的平面區(qū)域內(nèi)部（呈九宮格排布，格點(diǎn)間距半波長(zhǎng)）。為增加無(wú)線效率，將收發(fā)天線的輻射貼片部分均置于一個(gè)60cm×60cm×15cm 的金屬混響腔中，同軸端口則露出在外（方便饋電）。為方便拆裝，金屬混響腔留有一定空隙。

圖 1

本實(shí)例中，選擇EC₁ , EC₂ , EC₃ , EC₅ , EC₈ 這5個(gè)能量接收天線作為待充電目標(biāo)，按照功率1:1:1:1:1 的比例輸送能量，剩余的4 個(gè)能量接收天線EC₄ , EC₆ , EC₇ , EC₉ 則為非授權(quán)目標(biāo)。當(dāng)然，其待充電目標(biāo)的數(shù)量可以是1個(gè)或者多個(gè)，不限于5個(gè)。

能量收集裝置的結(jié)構(gòu)框圖如圖2 所示，具體包括：能量收集天線EC₁ ~ EC₉ ，用于發(fā)射充電請(qǐng)求信號(hào)以及接收來(lái)自TRM 的無(wú)線電磁能量；單頻信號(hào)源OSC₁ ~ OSC₉ ，用于產(chǎn)生單頻2.45GHz 的充電請(qǐng)求信號(hào)；負(fù)載LOAD₁ ~ LOAD₉ ， 各個(gè)能量收集裝置的負(fù)載，由直流驅(qū)動(dòng)；整流裝置PRU₁ ~ PRU₉ ，用于將能量收集天線EC₁ ~ EC₉ 接收到的高頻電流轉(zhuǎn)換成直流，并提供給負(fù)載LOAD₁ ~ LOAD₉ ；

圖 2

開(kāi)關(guān)S₁ ~ S₉ ，用于切換能量收集天線EC₁ ~ EC₉ 與單頻信號(hào)源OSC₁ ~ OSC₉ 或整流裝置PRU₁ ~ PRU₉ 之間的連接；控制中心OCC_R₁ ~ OCC_R₉ ，與TR 能量發(fā)射裝置的控制中心OCC_T 進(jìn)行通信交互，控制開(kāi)關(guān)S₁ ~ S₉ 的切換。

TR 能量發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)框圖如圖3 所示，具體包括：TR 天線TR₁ ~ TR₁₆（構(gòu)成TRM），用于接收來(lái)自待充電目標(biāo)的充電請(qǐng)求信號(hào)以及發(fā)射TR 輸能信號(hào)；帶通濾波器BPF₁ ~ BPF₁₆ ，用于濾除頻率不為2.45GHz 的雜波；檢波器ED₁ ~ ED₁₆ ，用于檢測(cè)TR 天線接收到充電請(qǐng)求信號(hào)的幅度；鑒相器PD₁ ~ PD₁₆ ，用于檢測(cè)TR 天線接收到充電請(qǐng)求信號(hào)的相位；微波功率源MPC ，用于產(chǎn)生單頻2.45GHz 的輸能功率信號(hào)；16 路等功率分配器EPD，用于將微波功率源MPC 產(chǎn)生的功率信號(hào)等功率地分為16 路，每一路信號(hào)的幅度與相位均相同；功率放大器PA₁ ~ PA₁₆ ，用于放大2.45GHz 單頻信號(hào)；移相器PS₁ ~ PS₁₆ ，用于改變2.45GHz 單頻信號(hào)的相位；開(kāi)關(guān)K₁ ~ K₁₆ ，用于切換帶通濾波器BPF₁ ~ BPF₁₆ 與檢波器ED₁ ~ ED₁₆ 、鑒相器PD₁ ~ PD₁₆ 或移相器PS₁ ~ PS₁₆ 的連接；控制中心OCC_T，與能量收集裝置的控制中心OCC_R₁ ~ OCC_R₉ 進(jìn)行通信交互，處理來(lái)自檢波器ED₁ ~ ED₁₆ 和鑒相器PD₁ ~ PD₁₆ 的信息，進(jìn)行計(jì)算與優(yōu)化操作，更改功率放大器PA₁ ~ PA₁₆ 的放大倍數(shù)A₁ ~ A₁₆ 以及移相器PS₁ ~ PS₁₆ 的相移P₁ ~ P₁₆ 。

圖 3

該裝置執(zhí)行無(wú)線輸能步驟如下：

步驟一：依次單獨(dú)激勵(lì)所有待充電目標(biāo)，并記錄TRM 采集信號(hào)。

首先單獨(dú)激勵(lì)待充電目標(biāo)EC₁ ，并記錄此時(shí)的TRM 采集信號(hào)，具體操作分4 小步：

①OCC_R₁ 控制S₁ 使得EC₁ 與OSC₁ 相連，OCC_R₂ ~ OCC_R₉ 控制S₂ ~S₉ 使得EC₂ ~ EC₉ 與PRU₂ ~ PRU₉ 相連，使EC₁ 發(fā)射充電請(qǐng)求信號(hào)X =A_x·exp(i·φ_x)（本發(fā)明中，所有信號(hào)均采用只包含幅度與相位信息的復(fù)相量形式表示）；

②發(fā)射充電請(qǐng)求信號(hào)后，OCC_T 控制K₁ ~K₁₆ 使得BPF₁ ~BPF₁₆ 與ED₁ ~ED₁₆ 相連，記錄TRM 采集信號(hào)的幅度信息；

③幅度信息采集完畢后，OCC_T 控制K₁ ~K₁₆ 使得BPF₁ ~BPF₁₆ 與PD₁ ~PD₁₆ 相連，記錄TRM 采集信號(hào)的相位信息；

④幅相信息均采集完畢后，對(duì)應(yīng)于待充電目標(biāo)EC₁ 的一組TRM 采集信號(hào)可記為,其中。

然后，按照同樣的方式依次單獨(dú)激勵(lì)EC₂ ,EC₃ ,EC₅ ,EC₈ ，仍然發(fā)射充電請(qǐng)求信號(hào)X ，記錄分別對(duì)應(yīng)EC₂ ,EC₃ ,EC₅ ,EC₈ 的4 組TRM 采集信號(hào)；

最后當(dāng)全部TRM  采集信號(hào)被記錄完畢后，OCC_T  控制K₁ ~K₁₆ 使得BPF₁ ~BPF₁₆ 與PA₁ ~PA₁₆ 相連，并通知OCC_R₁ ~OCC_R₉ ，由OCC_R₁ ~OCC_R₉ 控制S₁ ~S₉ 使得EC₁ ~EC₉ 與PRU₁ ~PRU₉ 相連。

步驟二：對(duì)已記錄的信息進(jìn)行處理。具體操作分3 小步：

①根據(jù)式(1)計(jì)算待充電目標(biāo)EC_i（i =1, 2, 3, 5,8）與TR 天線TR _j 之間的信道傳輸函數(shù)H _{j ,i} ；

②根據(jù)式(2)計(jì)算聚焦于EC _i 的TRM 回傳信號(hào)；

③根據(jù)式(3)計(jì)算若將TRM 回傳信號(hào)饋入TRM 時(shí)待充電目標(biāo)EC_k的接收信號(hào)，其中（k =1, 2, 3, 5,8）。

步驟三：計(jì)算或優(yōu)化出疊加系數(shù)。

已知待充電目標(biāo)EC_k（k=1, 2, 3, 5,8）期望的無(wú)線充電信號(hào)幅度為，假設(shè)5 個(gè)基本場(chǎng)的疊加系數(shù)分別為w₁ , w₂ , w₃ , w₅ , w₈ ，合成TRM 激勵(lì)信號(hào)可由式(4) 計(jì)算出，若將該信號(hào)饋入TRM，待充電目標(biāo)EC_k 的接收信號(hào)為Z_k 可由式(2)計(jì)算出。

①TR 單點(diǎn)聚焦場(chǎng)在其余待充電目標(biāo)處的副瓣小于SLL（-10dB）時(shí)，可忽略副瓣場(chǎng)對(duì)輸能效果的影響，視Zⁱ =0，k≠i ，式(5)被簡(jiǎn)化為式(6)，w_k 直接設(shè)置為即可，記為，那么；

②在本實(shí)例中，相鄰能量收集天線的間距僅為半個(gè)工作波長(zhǎng)，TR 單點(diǎn)聚焦場(chǎng)在其余待充電目標(biāo)處的副瓣遠(yuǎn)大于SLL（-10dB），需要對(duì)疊加系數(shù)w₁ , w₂ , w₃ , w₅ , w₈ 進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使式(7)中的功率偏離量ΔP 盡可能小而式(8)中的空間能效η盡可能大，其物理意義為使得待充電目標(biāo)精準(zhǔn)地得到自身期望的充電功率，并盡可能地提高充電效率（效率越高，被竊取的能量越少）。最終優(yōu)化出的最佳疊加系數(shù)為。

步驟四：產(chǎn)生合成TRM 激勵(lì)，并饋入TRM，形成多點(diǎn)聚焦場(chǎng)。

具體操作分2 小步：

①本實(shí)例中，疊加系數(shù)由優(yōu)化得出，最佳的合成TRM 激勵(lì)可由式(9)計(jì)算；

②OCC_T 控制并改變PA₁ ~ PA₁₆ 的放大倍數(shù)A₁ ~ A₁₆ 與PS₁ ~ PS₁₆ 的相移P₁ ~ P₁₆ ，使得TR₁ ~ TR₁₆ 能發(fā)射幅度A₁^opt ~ A₁₆^opt ，相位φ₁^opt~ φ₁₆^opt的正弦波；

步驟五：無(wú)線能量的接收。

TR 多點(diǎn)聚焦場(chǎng)將同時(shí)聚焦于待充電目標(biāo)EC₁,EC₂ ,EC₃ ,EC₅ ,EC₈ 處，它們將高強(qiáng)度的空間電 磁波轉(zhuǎn)換為高頻電流，然后經(jīng)過(guò)整流電路PRU₁ ,PRU₂ ,PRU₃ ,PRU₅ ,PRU₈ 轉(zhuǎn)換為直流并為L(zhǎng)OAD₁,LOAD₂ ,LOAD₃ ,LOAD₅ ,LOAD₈ 供電。各待充電目標(biāo)的負(fù)載得到預(yù)期的接收功率，而其余非授權(quán)目標(biāo)則幾乎沒(méi)有能量接收。

當(dāng)環(huán)境改變或能量收集天線的位置發(fā)生變化時(shí)，跳轉(zhuǎn)步驟一，再次發(fā)射充電請(qǐng)求信號(hào)，重新采集無(wú)線信道信息，即可使電磁能量仍在各待充電目標(biāo)處聚焦，繼續(xù)維持多目標(biāo)選擇性輸能的效果。

按照?qǐng)D4 的模型對(duì)本實(shí)例的收發(fā)無(wú)線鏈路部分進(jìn)行仿真，結(jié)果如圖5 所示， 圖5(a)為不優(yōu)化疊加系數(shù)的電場(chǎng)強(qiáng)度分布，圖5(b)為優(yōu)化疊加系數(shù)后的電場(chǎng)強(qiáng)度分布，顯然，優(yōu)化疊加系數(shù)后場(chǎng)的均勻性得到大幅度提高（本實(shí)例無(wú)線功率按1:1:1:1:1 分配），而未被選定的目標(biāo)位置場(chǎng)的強(qiáng)度被極大地抑制，而且因?yàn)閷⒃究赡鼙桓`取的無(wú)線能量重新收集并輸送至待充電目標(biāo)，收發(fā)天線間的空間能效從50.95%增至74.8%。圖6 則給出了優(yōu)化疊加系數(shù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)物按照仿真模型1:1 設(shè)計(jì)。

圖 4

圖 5

圖 6

在本實(shí)例中，16 個(gè)TR 天線等間距地圍成一矩形，構(gòu)成TRM，9 個(gè)能量收集天線以九宮格的形式排列，置于TRM 所圍區(qū)域內(nèi)部。但在實(shí)際應(yīng)用中TR 天線和能量收集天線可以按圓形，橢圓形，三角形等方式排布，也可以非等間隔排布，甚至可以隨意擺放位置。

三、具體產(chǎn)品

本產(chǎn)品采用公司核心發(fā)明專利的電磁微波空間點(diǎn)聚焦無(wú)線輸能技術(shù)，能夠選擇性地控制受能設(shè)備的輸電,受能區(qū)域可調(diào)，設(shè)備可移動(dòng)，方向性好。可以實(shí)現(xiàn)幾米遠(yuǎn)的無(wú)線電能輸送，效率高，適合一定空間全區(qū)域范圍內(nèi)中小功率的設(shè)備移動(dòng)無(wú)線輸能，是真正意義上的無(wú)線充電和輸能技術(shù)。

優(yōu)點(diǎn): 

1:  陣列天線調(diào)整，只有在受能端需要能量時(shí)，點(diǎn)聚焦到受能處,其它處無(wú)能量，效率高。
2:  無(wú)需定位完全移動(dòng)自適應(yīng)能量聚焦，即受能端移動(dòng)后能量跟隨發(fā)射聚焦。
3:  方便擴(kuò)展，根據(jù)不同的受能數(shù)量直接增加縮小模塊，也可以接力擴(kuò)展增加距離。
4:  2.4G/5.8G或900M等開(kāi)放頻段，無(wú)需額外申請(qǐng)。
5：工程方便，只需要簡(jiǎn)單的增加反射面即可實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸效率提升。 

一種簡(jiǎn)便產(chǎn)品的無(wú)線輸能效果動(dòng)圖顯示如下:

圖7

受能端物體移動(dòng)時(shí)，發(fā)射端天線跟隨移動(dòng)，而且點(diǎn)聚焦到受能端接受天線處，效率高，多個(gè)受能能端移動(dòng)只需相應(yīng)增加發(fā)射端即可擴(kuò)展使用，同時(shí)可以按比例分配各發(fā)射端的功率。目前此系統(tǒng)可用于老年公寓智能手環(huán)無(wú)線、智慧動(dòng)物養(yǎng)殖、無(wú)人車間等場(chǎng)合的移動(dòng)無(wú)線輸能場(chǎng)景。更多應(yīng)用期待和用戶共同挖掘。

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