發(fā)布時間：2020-12-12 20:20

　　數(shù)能一體化（SWIPT）技術(shù)是無線傳能和無線通信緊密結(jié)合的產(chǎn)物。因為信息和能量可以同步傳輸,所以發(fā)射端和接收端不需要獨立的能量收發(fā)和信號調(diào)制解調(diào)設(shè)備,設(shè)備復(fù)雜度因此大大降低。本文以人體植入式器官為應(yīng)用場景,研究數(shù)能一體化的原理,方案設(shè)計,速率-能量邊界（R-P邊界）,并最終搭建實物系統(tǒng)進行驗證。本文首先研究無線傳能的3種技術(shù)方案的優(yōu)缺點,確定磁共振式為無線傳能的技術(shù)方案,然后利用耦合模理論研究了磁共振無線傳能的基本條件,并從原理上解釋了頻率分裂現(xiàn)象。其次,通過互感理論分析了串-串（SS）,串-并（SP）,并-串（PS）,并-并（PP）這四種無線電力傳輸電路結(jié)構(gòu)的電壓,電流和功率增益這三個指標,最終選擇了SP結(jié)構(gòu)作為無線傳能的電路結(jié)構(gòu),并確定具體的電路參數(shù)。再次,結(jié)合無線傳能的頻率分裂確定2FSK為通信的調(diào)制方案,提出基于2FSK的數(shù)能一體化傳輸模型,然后對此模型分別推導(dǎo)了接收能量和信道容量的表達式,在此基礎(chǔ)上通過功率分配方案實現(xiàn)數(shù)能一體化,得到了能量和信息的邊界,該邊界為系統(tǒng)方案設(shè)計提供了理論上的最大邊界。最后依據(jù)仿真得到的電路結(jié)構(gòu)和電路參數(shù),建立了實際系統(tǒng)。對于無線傳能,分諧振狀態(tài)和... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

電腦無線供電[6]

系統(tǒng)實物圖（矢量網(wǎng)絡(luò)收發(fā)機，分壓器和整流器）

該系統(tǒng)在充分利用頻譜的同時，硬件上也易于實現(xiàn)。此外，他們還詳細闡述了基于傅立葉變換的非相干 FSK 接收機，并在理論上給出吞吐量和帶寬的關(guān)系。證明了所提出的雙音調(diào) FSK 調(diào)制方案實現(xiàn)了信息傳輸速率和傳輸功率大小的之間的折衷，并通過實驗得到驗證。移動行業(yè)的能源消耗問題變得越來越重要，為了移動行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的增長，無線通信系統(tǒng)的能效（EE）必須得到顯著改進。文獻[8-13]中，TAO CHEN，YANGYANG 等研究員為了實現(xiàn)綠色無線通信已經(jīng)做了大量的工作。使用數(shù)能一體化傳輸技術(shù)的正交頻分復(fù)用下行點對點系統(tǒng)如圖 1-3 所示。Derrick Wing Kwan Ng 等學(xué)者在接收器能夠從噪聲，干擾和所需的信號中獲取能量的假設(shè)條件下，研究能最大化數(shù)據(jù)傳輸能量效率的功率分配算法[14]。最終算法設(shè)計變?yōu)橐粋�高維非凸最優(yōu)化問題，考慮接收機所需的最低數(shù)據(jù)速率和最小功率的分配限制。推導(dǎo)出有效的迭代功率分配算法，在每次迭代中，最優(yōu)功率分配解決方案是基于雙重分解和一維搜索導(dǎo)出的。仿真結(jié)果表明所提出的迭代功率分配算法收斂于最佳解決方案，并得到兩個結(jié)論：（1）在低發(fā)射功率狀態(tài)下，最大化系統(tǒng)容量可以最大化能效。（2）無線電力傳輸在干擾方面有限條件下，能量傳輸效率可以得到更大的提升。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于有限元方法的電動汽車無線充電耦合機構(gòu)的磁屏蔽設(shè)計與分析[J]. 張獻,章鵬程,楊慶新,苑朝陽,蘇杭.  電工技術(shù)學(xué)報. 2016(01)
[2]基于電磁諧振耦合的無線電能傳輸系統(tǒng)傳輸能力估算與驗證（英文）[J]. 張獻,苑朝陽,章鵬程,楊慶新,李陽.  電工技術(shù)學(xué)報. 2015(19)
[3]基于端口阻抗的磁耦合諧振式無線電能傳輸特征參數(shù)仿真方法研究[J]. 毛世通,朱春波,宋凱,魏國,遲浩坤.  電工技術(shù)學(xué)報. 2015(19)
[4]基于頻率功率可調(diào)的WPT系統(tǒng)小功率電源研究設(shè)計[J]. 孫文慧,黃學(xué)良,陳琛,譚林林.  電工技術(shù)學(xué)報. 2015(S1)
[5]多負載無線電能傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析[J]. 雷陽,張劍韜,宋凱,魏國,朱春波,陳清泉.  電工技術(shù)學(xué)報. 2015(S1)
[6]諧振耦合無線傳能高速列車系統(tǒng)最大傳輸效率的研究[J]. 張獻,蘇杭,楊慶新,張欣,李連鶴,蘇尹.  電工技術(shù)學(xué)報. 2015(S1)
[7]面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無線攜能通信研究[J]. 王世強,邢建春,李決龍,楊啟亮.  傳感器與微系統(tǒng). 2015(08)
[8]磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)存在干擾因素下的頻率特性研究[J]. 薛明,楊慶新,李陽,張獻.  電工電能新技術(shù). 2015(04)
[9]雙中繼無線電能傳輸系統(tǒng)建模及傳輸效率分析[J]. 王維,黃學(xué)良,周亞龍,曹偉杰,譚林林.  電工技術(shù)學(xué)報. 2014(09)
[10]諧振式無線能量傳輸系統(tǒng)驅(qū)動源[J]. 于春來,朱春波,毛銀花,陳清泉.  電工技術(shù)學(xué)報. 2011(S1)

碩士論文
[1]基于磁耦合諧振的無線攜能通信系統(tǒng)研究[D]. 李哲.華南理工大學(xué) 2015



本文編號：2913213