一种无线充电的发射端、方法及系统与流程

本申请涉及无线充电技术领域，尤其涉及一种无线充电的发射端、方法及系统。

背景技术：

随着智能家居以及工业传感器的发展，目前存在大量的传感器，这些传感器在工作时需要供电。但是当传感器的数量众多时，采用有线供电方式布线比较复杂。如果传感器采用电池供电，电池电量用完时，电池的更换也比较繁琐，因此，发射端通过无线充电的方式为传感器等接收端供电将会越来越普遍。

目前，无线充电的发射端通过电磁波发射能量，接收端接收电磁波能量并进行存储来为自身供电。无线充电的发射端和接收端均设置有天线，由于接收端的种类繁多，不同接收端的天线可能极化类型不同，因此，当发射端的天线的极化类型与接收端的天线的极化类型不一致时，可能造成发射端的天线发射的电磁波能量不能被接收端的天线有效接收，从而降低能量传输效率。

技术实现要素：

为了解决以上技术问题，本申请提供一种无线充电的发射端、方法及系统，能够为与任意极化类型的天线匹配，提高能量传输效率。

本申请实施例提供一种无线充电的发射端，用于对接收端进行无线充电，包括：信号处理装置和双极化天线；双极化天线包括至少一个双极化阵子；每个双极化阵子包括两个相互正交的第一线极化阵子和第二线极化阵子；第一线极化阵子，用于接收来自接收端的第一无线信号；第二线极化阵子，用于接收来自接收端的第二无线信号；信号处理装置，用于根据第一无线信号和第二无线信号之间的波形关系获得第一能量信号和第二能量信号，将第一能量信号发送给第一线极化阵子，将第二能量信号发送给第二线极化阵子；第一线极化阵子，用于将第一能量信号发射给接收端；第二线极化阵子，用于将第二能量信号发射给接收端；第一能量信号和第二能量信号合成为与接收端的极化天线匹配的能量信号。

为了提高发射端和接收端无线充电的效率，本申请实施例提供的发射端可以根据接收端的天线类型来自动实现与接收端匹配的天线极化类型。其中，发射端的双极化天线包括两个相互正交的线极化天线，两个相互正交的线极化天线可以将接收端发送的无线信号进行分解为第一无线信号和第二无线信号，因此，第一无线信号和第二无线信号之间的关系可以代表接收端的极化天线的类型。发射端根据第一无线信号和第二无线信号之间的关系生成第一能量信号和第二能量信号，第一能量信号和第二能量信号之间也具有同样的关系，因此，第一能量信号和第二能量信号发射出去在空中合成后的能量信号可以与接收端的极化类型匹配，可以被接收端的极化天线高效率地接收，从而提高发射端为接收端无线充电的效率。

在一种可能的实现方式中，以上的波形关系是指第一无线信号和第二无线信号之间的相位差和幅值比。即信号处理装置获得第一无线信号和第二无线信号之间的相位差，及获得第一无线信号和第二无线信号之间的幅值比；根据相位差和幅值比生成第一能量信号和第二能量信号；第一能量信号和第二能量信号之间具有以上的相位差和以上的幅值比。第一能量信号和第二能量信号之间具有以上相同的波形关系，因此，发射端发射的第一能量信号和第二能量信号是与接收端的极化天线匹配的信号，可以较高效率低给接收端吸收，从而提高为接收端充电的效率。

在一种可能的实现方式中，信号处理装置包括：信号处理器和信号发生器；信号处理器接收第一无线信号和第二无线信号，根据第一无线信号的相位和第二无线信号的相位获得相位差，并根据第一无线信号的幅值和第二无线信号的幅值获得幅值比；信号发生器接收信号处理器发送的相位差和幅值比；根据相位差和幅值比生成第一能量信号和第二能量信号；将第一能量信号发送给第一线极化阵子，将第二能量信号发送给第二线极化阵子；第一能量信号和第二能量信号之间具有以上的相位差和以上的幅值比。本申请实施例中利用信号处理器获得两个线极化天线收到的信号，根据两个无线信号获得两个无线信号之间的相位差和幅值比，再由信号发生器根据相位差和幅值比来生成需要发射给接收端的两个能量信号，由于两个能量信号之间具有以上的相位差和幅值比，因此可以与接收端的极化天线的类型匹配，从而尽可能多地被接收端的极化天线接收，从而提高接收端收到的能量，提高充电效率。

为了信号处理器精确获得第一无线信号和第二无线信号之间的相位差和幅值比，第一线极化阵子与信号处理器之间的走线最好等于第二线极化阵子与信号处理器之间的走线。

在一种可能的实现方式中，为了节省硬件，降低成本，信号发生器和信号处理器可以通过同一个收发切换电路连接线极化天线，当线极化天线需要与信号处理器接通时，收发切换电路切换两者接通。当线极化天线需要与信号发生器接通时，收发切换电路切换两者接通，例如收发切换电路可以由多路开关来实现。发射端可以控制多路开关的状态。即本申请实施例提供的发射端还包括第一收发切换电路和第二收发切换电路；第一收发切换电路的第一端连接第一线极化阵子，第一收发切换电路的第二端连接信号发生器；第一收发切换电路的第三端连接信号处理器；第二收发切换电路的第一端连接第二线极化阵子，第二收发切换电路的第二端连接信号发生器；第二收发切换电路的第三端连接信号处理器；发射端处于接收状态：第一收发切换电路，用于切换第一线极化阵子与信号处理器接通；第二收发切换电路，用于切换第二线极化阵子与信号处理器接通；发射端处于发射状态：第一收发切换电路用于切换第一线极化阵子与信号发生器接通；第二收发切换电路用于切换第二线极化阵子与信号发生器接通。

在一种可能的实现方式中，发射端为了较快地为接收端进行无线充电，发射端可以包括多个双极化阵子，多个双极化阵子可以同时向接收端发射能量信号。即双极化天线包括多个双极化阵子；多个双极化阵子均用于向接收端发送与接收端的极化天线匹配的能量信号。以发射端包括n个双极化阵子为例，本申请实施例不限定n个双极化阵子在空间的位置关系，例如可以位于同一个平面，至于在同一个平面内的具体位置不限定。第一双极化阵子直至第n双极化阵子可以利用波束成形技术同时向接收端发射能量信号，即同时为接收端充电，从而可以加速接收端的充电，使接收端在较短时间内完成无线充电，提高充电效率。

在一种可能的实现方式中，当发射端包括多个双极化阵子时，每个双极化阵子可以对应一路信号发生器和一路信号处理器，由于每个双极化阵子对应一路信号发生器和信号处理器，因此，每个信号发生器和信号处理器仅需要处理对应的一个双极化阵子的信号，从而减轻信号发生器和信号处理器的负担，可以尽快响应接收端发送的无线信号，从而尽快生成对应的能量信号，提高响应速度。

在一种可能的实现方式中，为了降低硬件成，节省空间，也可以多个双极化阵子共用一个信号处理器或共用同一个信号发生器。

例如，信号处理器为一个，多个双极化阵子共用一个信号处理器，或，信号处理器为多个，多个双极化阵子与多个信号处理器一一对应。

在一种可能的实现方式中，信号发生器包括多个，多个双极化阵子与多个信号发生器一一对应。

在一种可能的实现方式中，多个双极化阵子共用同一个信号发生器。因此，硬件上可以节省成本和空间，发射端的集成度较高，有利于缩小发射端的体积。

在一种可能的实现方式中，第一收发切换电路包括多个，第二收发切换电路包括多个；多个双极化阵子与多个第一收发切换电路一一对应，多个双极化阵子与多个第二收发切换电路一一对应。

由于所有双极化阵子的排布方式完全一样，因此，信号处理器只要处理一个双极化阵子接收的信号即可，即信号处理器通过分析一个双极化阵子接收的信号便可以获得所有双极化阵子对应的幅值比和相位差。仅一个双极化阵子对应的收发切换电路与信号处理器相连，其余双极化阵子均不与信号处理器连接。其余双极化阵子由于不需要向信号处理器发送信号，因此可以省去收发切换电路，仅对应一个发射电路直接与信号发生器连接即可，一定程度上可以节省硬件电路，电路实现简单。信号发生器将生成的第一能量信号和第二能量信号分别发送给所有双极化阵子中的第一线极化阵子和第二线极化阵子，即所有双极化阵子发射的第一能量信号相同，发射的第二能量信号也相同。应该理解，信号发生器生成的多路第一能量信号可以独立产生，也可以通过功分器产生，多路第二能量信号同理。

当发射端的双极化天线包括多个双极化阵子时，由于每个双极化阵子均包括相互正交的两个线极化阵子，因此，每个线极化阵子均可以实现与接收端的极化天线进行匹配，发射端的极化天线和接收端的极化天线的极化类型匹配越高，则无线充电效率越高，又由于发射端包括多个双极化阵子，多个双极化阵子可以同时为接收端发射能量信号，从而发射端可以实现高效率地为接收端进行无线充电。

基于以上实施例提供的一种无线充电的发射端，本申请实施例还提供一种无线充电的发射端的控制方法，以上介绍的发射端各种实现方案的优点同样适用于以下介绍的方法，在此不再赘述。其中发射端包括：信号处理装置和双极化天线；双极化天线包括至少一个双极化阵子；每个双极化阵子包括两个相互正交的第一线极化阵子和第二线极化阵子；第一线极化阵子接收来自接收端的第一无线信号；第二线极化阵子接收来自接收端的第二无线信号；根据第一无线信号和第二无线信号之间的波形关系获得第一能量信号和第二能量信号；将第一能量信号发送给第一线极化阵子，将第二能量信号发送给第二线极化阵子；以使第一线极化阵子和第二线极化阵子分别将第一能量信号和第二能量信号发射给接收端；第一能量信号和第二能量信号合成为与接收端的极化天线匹配的能量信号。

在一种可能的实现方式中，根据第一无线信号和第二无线信号之间的波形关系获得第一能量信号和第二能量信号，具体包括：获得第一无线信号和第二无线信号之间的相位差，及获得第一无线信号和第二无线信号之间的幅值比；根据相位差和幅值比生成第一能量信号和第二能量信号；第一能量信号和第二能量信号之间具有相位差和幅值比。

在一种可能的实现方式中，根据第一无线信号和第二无线信号之间的关系获得第一能量信号和第二能量信号，具体包括：根据第一无线信号的相位和第二无线信号的相位获得相位差，并根据第一无线信号的幅值和第二无线信号的幅值获得幅值比；根据相位差和幅值比生成第一能量信号和第二能量信号；第一能量信号和第二能量信号之间具有相位差和幅值比。

本申请实施例还提供一种无线充电的系统，包括接收端和以上介绍的发射端；发射端，用于通过双极化天线向接收端发射能量信号为接收端充电。本申请实施例提供的无线充电的系统，可以应用于智能家居以及工业传感测量等场景。工业传感测量时包括大量的传感器节点，这些传感器节点都需要供电。为了简化接线和布线的工作量，这些传感器的供电可以采用以上的无线充电。

在一种可能的实现方式中，系统包括多个接收端；发射端，用于利用双极化天线分别为多个接收端进行无线充电。本实施例中，一个发射端可以为多个接收端充电，例如应用于家庭中，可以为不同类型或者相同类型的接收端充电。另外，位于工厂中，同一个发射端可以为多个接收端例如传感器进行无线充电。这样可以节省发射端的数量，降低无线充电的成本。

本申请至少具有以下优点：

本申请实施例提供的无线充电的发射端用于为接收端进行无线充电，虽然发射端与接收端的信号为无线信号，但是区别于传统的无线通信，发射端主要用于为接收端输送能量，因此，该能量并不是接收端收到即可，而是接收端收到的能量越多对应的充电效率越高。因此，发射端发射的能量接收端尽量全部接收。为了提高发射端和接收端无线充电的效率，本申请实施例提供的发射端可以根据接收端的天线类型来自动实现与接收端匹配的天线极化类型。其中，发射端的双极化天线包括两个相互正交的线极化天线，两个相互正交的线极化天线可以将接收端发送的无线信号进行分解为第一无线信号和第二无线信号，因此，第一无线信号和第二无线信号之间的关系可以代表接收端的极化天线的类型。发射端根据第一无线信号和第二无线信号之间的关系生成第一能量信号和第二能量信号，第一能量信号和第二能量信号之间也具有同样的关系，因此，第一能量信号和第二能量信号发射出去在空中合成后的能量信号可以与接收端的极化类型匹配，可以被接收端的极化天线高效率地接收，从而提高发射端为接收端无线充电的效率。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种无线充电系统的示意图；

图2为本申请实施例提供的一种无线充电的示意图；

图3为本申请实施例提供的一种吸顶安装的无线供电装置的示意图；

图4为三种不同类型的天线极化的示意图；

图5为本申请实施例提供的一种无线充电的发射端的示意图；

图6为本申请实施例提供的另一种无线充电的发射端的示意图；

图7为本申请实施例提供的再一种无线充电的发射端的示意图；

图8为本申请实施例提供的另一种无线充电的发射端的示意图；

图9为本申请实施例提供的再一种无线充电的发射端的示意图；

图10为本申请实施例提供的又一种无线充电的发射端的示意图；

图11a为本申请实施例提供的再一种无线充电的发射端的示意图；

图11b为本申请实施例提供的又一种无线充电的发射端的示意图；

图12为本申请实施例提供的一种无线充电的发射端的控制方法的流程图；

图13为本申请实施例提供的又一种无线充电系统的示意图；

图14为本申请实施例提供的再一种无线充电系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

以下说明中的“第一”、“第二”等用词仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。此外，术语“耦接”可以是实现信号传输的电性连接的方式。“耦接”可以是直接的电性连接，也可以通过中间媒介间接电性连接。

为了使本领域技术人员更好地理解本申请实施例提供的技术方案，下面先结合附图介绍该技术方案的应用场景。

参见图1，该图为本申请实施例提供的一种无线充电系统的示意图。

本申请实施例提供的无线充电的发射端，应用在无线充电系统中，无线充电系统一般包括发射端和接收端。其中发射端用于将电能以电磁场形式发射出去，而接收端接收发射端发射的电磁场信号，经过转换后给自身供电或为电池充电。

本申请实施例提供的无线充电系统，包括：发射端1和接收端2，发射端1为接收端2进行无线充电。

以下各个实施例中不具体限定无线充电系统中接收端的个数。例如，发射端可以给一个接收端进行无线充电，也可以给多个接收端进行无线充电。图1中的无线充电系统包括一个发射端1和三个接收端2为例进行说明。

本实施例也不限定发射端给多个接收端充电的方式。例如，多个接收端同时进行无线充电，发射端可以给每个接收端平均充电，即每个接收端接收的能量相同；或者多个接收端中的有的接收端电量较低时，发射端可以优先给电量较低的接收端充电。

本实施例不具体限定发射端1。例如，可以为基站、路由器或者射频充电站等设备。

本实施例不具体限定接收端2，例如，从接收端工作时位置是否会发生移动可以包括两类：移动终端或固定终端。例如，移动终端可以包括：为通讯终端(手机)、发声设备(如音响)、穿戴设备(如手表、手环或耳机)等。固定终端可以包括：传感器、物联网设备。以图1为例，发射端1为基站，三个接收端2分别为手机、平板和智能手表。基站分别给手机、平板和智能手表进行无线充电。

以上介绍的无线充电系统一般为远场无线供电，区别于目前手机等终端设备的无线充电器。手机的无线充电器为手机充电时距离很近，例如手机直接放置在无线充电器上。

参见图2，该图为本申请实施例提供的一种无线充电的示意图。

常见的远场无线供电是发射端1通过电磁波发射能量，接收端2接收电磁波能量并进行存储供电。发射端1通过波束成形(bf，beamforming)技术聚焦能量，即将电磁波只按特定方向传播。在波束成形中，通过天线阵列可以实现多个波源发射电磁波，通过控制多个波源发射的电磁波之间的相对相位和幅度，使多个电磁波的辐射增益都集中在一个方向，即接收端2所在的位置，而在其它方向电磁波的辐射增益都很小。

下面结合图3介绍一种吸顶方式设置的发射端通过波束成形技术为接收端供电的实现方式。

参见图3，该图为本申请实施例提供的一种吸顶安装的无线供电装置的示意图。

发射端1吸顶安装后为其无线供电范围内的接收端2进行供电，从图3中可以看出，发射端1可以同时为多个接收端进行无线供电，而且发射端1可以利用波束成形技术为接收端2供电。

对于接收端2，首次上电时所需的电能可以完全由发射端1提供，也可以通过外接辅助电源的方式提供，例如采用小容量的电池、外接usb电源或nfc(nearfieldcommunication，近距离无线通信)取电等方式。

在一些实施例中，接收端2内部无电池，或接收端2内部设有电池，但电池未储存电量，对于这种情况接收端2首次上电所需的电能由发射端1提供，但此时无法发送寻向信号，因此需要等待发射端1通过电磁波盲扫的方式提供电能。

天线在发射电磁波时，电磁波形成的电场强度存在一定的方向，即天线极化。

参见图4，该图为三种不同类型的天线极化的示意图。

从图4可以看出，从左至右天线的极化依次包括线极化a、圆极化b和椭圆极化c。

目前常用的线极化包括水平极化和垂直极化，其中，以地面为参数，电场矢量方向与地面平行的叫水平极化，电场矢量方向与地面垂直的叫垂直极化。

圆极化又分为左旋圆极化和右旋圆极化，若极化面随时间旋转并与电磁波传播方向成右螺旋关系，称为右圆极化；反之，若成左螺旋关系，称为左圆极化。

同理，椭圆极化也可以分为右旋极化和左旋极化两种。

由于无线充电时，发射端给接收端提供的为能量信号，希望接收端收到的能量越多越好，即充电效率较高，如果能量在传输过程中损失，并没有到达接收端，则充电效率较低。

如果发射端的天线的极化类型与接收端的天线的极化类型匹配，则无线充电效率较高。当发射端的天线的极化类型与接收端的天线的极化类型不匹配时，则无线充电效率较低。

但是，不同的接收端，对应的天线的极化类型可能不同，这样同一个发射端给不同的接收端进行无线充电或供电时，则难以同时与所有接收端的天线的极化类型匹配，此时，会造成某些接收端的充电效率较低。

为了解决以上的技术问题，本申请实施例提供一种无线充电的发射端，该发射端可以与任意极化类型的天线匹配，从而可以为不同的接收端进行无线充电，均可以保证较高的能量传输效率，即无线充电效率较高。本申请实施例提供的发射端包括双极化天线，其中双极化天线包括两个相互垂直的线极化天线。天线发射的信号为一个正弦信号，利用两个相互垂直的线极化天线可以合成任意方向的极化。

在三维空间，沿z轴方向传播的电磁波，其瞬时电场可写为：

e＝ex+ey

其中，ex和ey分别为x轴方向和y轴方向的分量，即在z轴方向传播的电磁波可以分解为x轴方向和y轴方向的两个线极化的电磁波。

如果ex和ey的相位差为nπ时(n＝1，2，3…)，为线极化。如果ex和ey的相位差为(2n+1)π/2(n＝1，2，3…)且ex和ey幅度相等，为圆极化。如果ex和ey的相位差与幅度均不满足上述条件时，合成矢量端点的轨迹为一个椭圆，为椭圆极化。椭圆极化波的椭圆长短轴之比，称为轴比，当椭圆的轴比等于1(幅度相等)，椭圆极化波即是圆极化波，当轴比为无穷时为线极化。

远距无线充电系统的充电效率受发射端的天线和接收端的天线之间的极化匹配影响，当接收端的天线由于安装方式、位置、移动等原因导致与发射端的天线极化失配时，能量传输效率将大幅度下降。当发射端的天线和接收端的天线的极化方向完全正交时，能量传输效率为0。

本申请实施例提供的发射端中的双极化天线，包括一对正交的线极化天线，可以实现任意极化方式的合成，从而提高无线充电时天线的极化匹配度，理论上可以实现与接收端的极化天线100％的极化匹配。

参见图5，该图为本申请实施例提供的一种无线充电的发射端的示意图。

本申请实施例提供的无线充电的发射端用于对接收端进行无线充电，发射端包括：信号处理装置100和双极化天线，双极化天线包括至少一个双极化阵子。本申请实施例不限定双极化天线中包括的双极化阵子的数量，可以包括一个双极化阵子，也可以包括多个双极化阵子，当双极化天线包括多个双极化阵子时，即多个双极化阵子可以形成天线阵列。天线阵列可以利用以上介绍的波束成形技术将能量聚集到接收端，为接收端进行无线充电。应该理解，当双极化天线包括一个双极化阵子时，发射给接收端的能量有限，因此，为接收端充电比较慢。当双极化天线包括多个双极化阵子时，多个双极化阵子可以同时向接收端发射能量信号，从而可以较快地为接收端充电。

每个双极化阵子包括两个相互正交的第一线极化阵子e和第二线极化阵子f，即第一线极化阵子e和第二线极化阵子f相互垂直。应该理解，第一线极化阵子e和第二线极化阵子f均可以将信号处理装置100输出的能量信号发射出去，也可以接收接收端的极化天线发射的无线信号。本申请实施例设置相互垂直的第一线极化阵子e和第二线极化阵子f是为了合成和分解任意方向的线极化信号，从而可以适应。

第一线极化阵子e，用于接收来自接收端的第一无线信号；第二线极化阵子f，用于接收来自接收端的第二无线信号。由于第一线极化阵子e和第二线极化阵子f互相垂直，因此，尽管接收端发射的是同一个无线信号，但是第一线极化阵子e和第二线极化阵子f接收到的无线信号是分别独立的。

信号处理装置100可以根据第一无线信号和第二无线信号之间的波形关系获得第一能量信号和第二能量信号，将第一能量信号发送给第一线极化阵子e，将第二能量信号发送给第二线极化阵子f。

信号处理装置100可以根据第一无线信号和第二无线信号获得两者之间的波形关系，由于接收端发射的是一个信号，而第一线极化阵子e和第二线极化阵子f将接收端发送的信号分解为第一无线信号和第二无线信号，因此，信号处理装置100可以根据第一无线信号和第二无线信号之间的关系获知接收端的极化天线的类型。信号处理装置100根据两者之间的关系可以反演模拟出与接收端匹配的极化信号，即接收端需要的极化，从而根据两者的关系生成第一线极化阵子e需要发射的第一能量信号，根据两者的关系生成第二线极化阵子f需要发射的第二能量信号。

例如，一种可能的实现方式，信号处理装置100用于根据第一无线信号的波形和第二无线信号的波形获得第一无线信号和第二无线信号之间的相位差，及获得第一无线信号和第二无线信号之间的幅值比；根据相位差和幅值比生成第一能量信号和第二能量信号；第一能量信号和第二能量信号之间具有以上获得的相位差和幅值比。例如第一无线信号和第二无线信号之间的相位差为第一相位差，第一能量信号和第二能量信号之间的相位差为第二相位差，则第二相位差等于第一相位差，即相位差相等。第一无线信号与第二无线信号之间的幅值比为第一幅值比，第一能量信号和第二能量信号之间的幅值比为第二幅值比，则第二幅值比等于第一幅值比，即幅值比相等。应该理解，以上所指的相等，可以完全相等，也可以存在一定的误差，完全相等时，发射端的天线和接收端的天线的匹配效果最好，无线充电效率最高。例如，当相位差不完全相等，存在一定误差时，可能发射端的天线和接收端的天线的匹配效果略差。本申请实施例不限定第一相位差完全等于第二相位差，只要两者的差值在预设区间内即可，即第一相位差与第二相位差一致即可。

例如，从图5示意性可以看出，第一无线信号的幅值大于第二无线信号的幅值，则对应地，第一能量信号的幅值大于第二能量信号的幅值。同理，如果第一无线信号的相位超前第二无线信号的相位，则第一能量信号的相位也超前第二能量信号的相位。如果第一无线信号的相位与第二无线信号的相位相同，则第一能量信号的相位也与第二能量信号的相位相同。

其中，幅值比可以表征第一无线信号和第二无线信号的形状，即无线信号的强度，从而可以根据幅值比模拟出第一能量信号和第二能量信号的形状。

第一线极化阵子e将第一能量信号发射给接收端，第二线极化阵子f将第二能量信号发射给接收端。应该理解，第一线极化阵子e和第二线极化阵子f是分别发送各自的能量信号，并不是将能量信号合成后再发送。

第一能量信号和第二能量信号合成为与接收端的极化天线匹配的能量信号，应该理解，接收端既可以接收到第一能量信号，又可以接收到第二能量信号，由于第一能量信号和第二能量信号之间的关系符合接收端的极化天线的极化类型，因此，第一能量信号和第二能量信号在空中传输时可以自动合成接收端需要的能量信号。

本申请实施例提供的无线充电的发射端用于为接收端进行无线充电，虽然发射端与接收端的信号为无线信号，但是区别于传统的无线通信，发射端主要用于为接收端输送能量，因此，该能量并不是接收端收到即可，而是接收端收到的能量越多对应的充电效率越高。因此，发射端发射的能量接收端尽量全部接收。为了提高发射端和接收端无线充电的效率，本申请实施例提供的发射端可以根据接收端的天线类型来自动实现与接收端匹配的天线极化类型。其中，发射端的双极化天线包括两个相互正交的线极化天线，两个相互正交的线极化天线可以将接收端发送的无线信号进行分解为第一无线信号和第二无线信号，因此，第一无线信号和第二无线信号之间的波形关系可以代表接收端的极化天线的类型。发射端根据第一无线信号和第二无线信号之间的波形关系生成第一能量信号和第二能量信号，第一能量信号和第二能量信号之间也具有同样的波形关系，因此，第一能量信号和第二能量信号发射出去在空中合成后的能量信号可以与接收端的极化类型匹配，可以被接收端的极化天线高效率地接收，从而提高发射端为接收端无线充电的效率。

发射端实施例

下面结合附图详细介绍一种本申请实施例提供的无线充电的发射端的实现方式。

参见图6，该图为本申请实施例提供的另一种无线充电的发射端的示意图。

本申请实施例提供的发射端，其中信号处理装置包括：信号处理器100b和信号发生器100a；

信号处理器100b用于接收第一无线信号和第二无线信号，根据第一无线信号的相位和第二无线信号的相位获得相位差，并根据第一无线信号的幅值和第二无线信号的幅值获得幅值比。

其中，信号处理器100b可以利用电路来实现，也可以利用集成的芯片来实现，本申请实施例不具体限定信号处理器100b的具体实现方式。

信号处理器100b可以获得第一无线信号的相位，也可以获得第二无线信号的相位，从而获得第一无线信号的相位与第二无线信号的相位之间的差值，即获得相位差。同理，信号处理器100b也可以获得第一无线信号的幅值，以及第二无线信号的幅值，从而获得第一无线信号的幅值与第二无线信号的幅值之间的比值，即获得幅值比。信号处理器100b相当于把第一无线信号和第二无线信号的特征信息告知信号发生器100a，由信号发生器100a根据特征信息来反演出需要发射的两个能量信号的特征。

信号发生器100a用于接收信号处理器100b发送的相位差和幅值比；根据相位差和幅值比生成第一能量信号和第二能量信号；第一能量信号和第二能量信号之间具有相位差和幅值比，将第一能量信号发送给第一线极化阵子，将第二能量信号发送给第二线极化阵子。

第一能量信号和第二能量信号之间的波形关系与第一无线信号和第二无线信号之间的波形关系相同，此处的波形关系是指两个信号的波形之间的幅值比和相位差，即关注的是两者的形状。因为第一无线信号和第二无线信号分别是第一线极化阵子和第二线极化阵子分解的信号，因此，第一能量信号和第二能量信号合成后的能量信号与接收端的极化天线的类型匹配，可以被接收端的极化天线高效地接收，从而保证发射端发射的能量信号被接收端吸收，从而为接收端高效率地充电。

其中，信号发生器100a可以由处理器来实现，也可以由其他芯片来实现。

由于第一线极化天线e和第二线极化天线f既可以接收信号，又可以发射信号，因此需要利用收发切换电路来切换接收通道和发射通道。

参见图7，该图为本申请实施例提供的再一种无线充电的发射端的示意图。

本申请实施例提供的无线充电的发射端还包括：第一收发切换电路200a和第二收发切换电路200b。

第一收发切换电路200a的第一端连接第一线极化阵子e，第一收发切换电路200a的第二端连接信号发生器100a。第一收发切换电路200a的第三端连接信号处理器100b。

第二收发切换电路200b的第一端连接第二线极化阵子f，第二收发切换电路200b的第二端连接信号发生器100a。第二收发切换电路200b的第三端连接信号处理器100b。

从图7可知，第一收发切换电路200a和第二收发切换电路200b均为三端口器件，可以切换天线与信号发生器100a连接，还是切换天线与信号处理器100b连接。具体实现时，第一收发切换电路200a和第二收发切换电路200b可以均由多路切换开关来实现。

发射端处于接收状态：第一收发切换电路200a用于切换第一线极化阵子e与信号处理器100b接通；第二收发切换电路200b用于切换第二线极化阵子f与信号处理器100b接通；即发射端接收接收端发射的能量信号时，双极化天线与信号处理器100b接通。

发射端处于发射状态：第一收发切换电路200a用于切换第一线极化阵子e与信号发生器100a接通；第二收发切换电路200b用于切换第二线极化阵子f与信号发生器100a接通；即发射端发射能量信号时，双极化天线与信号发生器100a接通。

其中，本申请实施例不限定每个收发切换电路与天线的连接方式，只要电气连接即可。

以上实施例均是以一个双极化阵子为例进行的介绍，发射端为了较快地为接收端进行无线充电，发射端可以包括多个双极化阵子，多个双极化阵子可以同时向接收端发射能量信号，下面结合附图介绍本申请实施例提供的发射端包括多个双极化阵子的工作原理。以下均以发射端包括n个双极化阵子为例进行介绍，本申请实施例不限定n个双极化阵子在空间的位置关系，例如可以位于同一个平面，至于在同一个平面内的具体位置不限定。

参见图8，该图为本申请实施例提供的另一种无线充电的发射端的示意图。

其中，n个双极化阵子包括第一双极化阵子、第二双极化阵子直至第n双极化阵子。

其中，第一双极化阵子包括两个互相正交的线极化阵子e1和f1，第二双极化阵子包括两个互相正交的线极化阵子e2和f2，以此类推，第n双极化阵子包括两个互相正交的线极化阵子en和fn。

本实施例中的每个双极化阵子与第一收发切换电路、第二收发切换电路、第一信号处理器和第一信号发生器均一一对应。

如图8所示，第一双极化阵子中的第一线极化阵子e1对应第一收发切换电路200a1，第一双极化阵子中的第二线极化阵子f1对应第二收发切换电路200b1。第二双极化阵子中的第一线极化阵子e2对应第一收发切换电路200a2，第二双极化阵子中的第二线极化阵子f2对应第二收发切换电路200b2。以此类推，第n双极化阵子中的第一线极化阵子en对应第一收发切换电路200an，第n双极化阵子中的第二线极化阵子fn对应第二收发切换电路200bn。并且，第一双极化阵子对应第一信号处理器100b1和第一信号发生器100a1，第二双极化阵子对应第二信号处理器100b2和第二信号发生器100a2，第n双极化阵子对应第n信号处理器100bn和第n信号发生器100an。

第一双极化阵子直至第n双极化阵子可以利用波束成形技术同时向接收端发射能量信号，即同时为接收端充电，从而可以加速接收端的充电，使接收端在较短时间内完成无线充电，提高充电效率。

另外，由于每个双极化阵子对应一路信号发生器和信号处理器，因此，每个信号发生器和信号处理器仅需要处理对应的一个双极化阵子的信号，从而减轻信号发生器和信号处理器的负担，可以尽快响应接收端发送的无线信号，从而尽快生成对应的能量信号，提高响应速度。

图8介绍的发射端中包括多个双极化阵子时，多个双极化阵子不共用信号处理器，也不共用信号发生器，下面结合图9介绍多个双极化阵子共用信号处理器的实现情况。

参见图9，该图为本申请实施例提供的再一种无线充电的发射端的示意图。

对比图9和图8可知，图9与图8的区别是，图9中所有双极化阵子共用同一个信号处理器100b，由于发射端只包括一个信号处理器100b，因此，硬件上可以节省成本和空间，发射端的集成度较高，有利于缩小发射端的体积。

图9介绍的发射端包括多个双极化阵子时，所有双极化阵子共用同一个信号处理器100b。下面结合图10介绍所有双极化阵子共用同一个信号发生器的实现方式。

参见图10，该图为本申请实施例提供的又一种无线充电的发射端的示意图。

对比图10和图8可知，图10与图8的区别是，图10中所有双极化阵子共用同一个信号发生器100a，由于发射端只包括一个信号发生器100a，因此，硬件上可以节省成本和空间，发射端的集成度较高，有利于缩小发射端的体积。

图10介绍的发射端包括多个双极化阵子时，所有双极化阵子共用同一个信号发生器100a，下面结合图11介绍所有双极化阵子既共用同一个信号发生器，又共用同一个信号处理器的实现方式。

参见图11a，该图为本申请实施例提供的再一种无线充电的发射端的示意图。

对比图11a和图8可知，图11a与图8的区别是，图11a中所有双极化阵子共用同一个信号发生器100a，且所有双极化阵子共用同一个信号处理器100b，由于发射端只包括一个信号发生器100a和一个信号处理器100b，因此，硬件上可以节省成本和空间，发射端的集成度较高，有利于缩小发射端的体积。

在一种可能的实现方式中，当无线充电的发射端包括多个双极化阵子时，如果所有双极化阵子的排列完全一致，则所有双极化阵子可以只使用一个信号处理器来对双极化阵子接收的信号进行处理，即实现信号的幅值比和相位差的检测；同理，所有双极化阵子也可以使用相同的信号发生器。下面结合图11b来介绍。

参见图11b，该图为本申请实施例提供的又一种无线充电的发射端的示意图。

从图11b中可以看出，n个双极化阵子共用一个信号处理器100b和共用一个信号发生器100a，但是图11b与图11a有所区别，图11a中虽然多个双极化阵子共用信号处理器和信号发生器，但是图11a中的信号处理器需要处理每个双极化阵子接收的信号，同理图11a中的信号发生器需要分别产生每个双极化阵子需要发射的无线信号。

但是图11b中，由于所有双极化阵子的排布方式完全一样，因此，信号处理器100b只要处理一个双极化阵子接收的信号即可，即信号处理器100b通过分析一个双极化阵子接收的信号便可以获得所有双极化阵子对应的幅值比和相位差。图11b中仅以第一双极化阵子中的e1和f1分别对应的第一收发切换电路200a1和第二收发切换电路200b1与信号处理器100b相连为例进行介绍，其余双极化阵子均不与信号处理器100b连接。其余双极化阵子由于不需要向信号处理器100b发送信号，因此可以省去收发切换电路，仅对应一个发射电路直接与信号发生器连接即可，一定程度上可以节省硬件电路，电路实现简单。

信号发生器100a将生成的第一能量信号和第二能量信号分别发送给所有双极化阵子中的第一线极化阵子和第二线极化阵子，即所有双极化阵子发射的第一能量信号相同，发射的第二能量信号也相同。

应该理解，信号发生器100a生成的多路第一能量信号可以独立产生，也可以通过功分器产生，多路第二能量信号同理。

应该理解，当发射端的双极化天线包括多个双极化阵子时，由于每个双极化阵子均包括相互正交的两个线极化阵子，因此，每个线极化阵子均可以实现与接收端的极化天线进行匹配，发射端的极化天线和接收端的极化天线的极化类型匹配越高，则无线充电效率越高，又由于发射端包括多个双极化阵子，多个双极化阵子可以同时为接收端发射能量信号，从而发射端可以实现高效率地为接收端进行无线充电。

上述实施例中当发射端包括多个双极性子阵时，多个双极化子阵的排列类型不限于某种特定阵列方式，可以是多样的，例如线阵、矩形阵或圆阵等。另外，以上实施例中每个子阵中的两个独立的线极化天线，每个单元的极化方向也可以是多样的，例如一些单元是0度/90度线极化，另外一些单元是±45度线极化等。

另外，由于信号处理器需要获得第一无线信号和第二无线信号之间的相位差和幅值比，为了最后精确获得两者之间的相位差和幅值比，第一线极化阵子与信号处理器之间的走线最好等于第二线极化阵子与信号处理器之间的走线，即对应的射频链路长度最好是做等长的设计，否则两者不等长会造成信号的衰减不一样，例如存在相位延时和插损)。而对于射频链路长度不相等的场景，需要对其做相应的补偿，将射频链路对相位差和幅值比的影响降到最低。

发射端方法实施例

基于以上实施例提供的一种无线充电的发射端，本申请实施例还提供一种无线充电的发射端的控制方法，下面结合附图进行详细描述。

参见图12，该图为本申请实施例提供的一种无线充电的发射端的控制方法的流程图。

本申请实施例提供的一种无线充电的发射端的控制方法，应用于对发射端进行控制，从而使发射端高效率地为接收端进行无线充电，其中发射端的具体结构和实现方式可以参见以上发射端实施例的介绍，在此仅简要说明，不再赘述。

其中，发射端包括：信号处理装置和双极化天线；双极化天线包括至少一个双极化阵子；每个双极化阵子包括两个相互正交的第一线极化阵子和第二线极化阵子；第一线极化阵子接收来自接收端的第一无线信号；第二线极化阵子接收来自接收端的第二无线信号；

本申请实施例提供的无线充电的发射端的控制方法包括以下步骤：

s1201：根据第一无线信号和第二无线信号之间的波形关系获得第一能量信号和第二能量信号；

根据第一无线信号和第二无线信号获得两者之间的波形关系，即关注的是两者之间的形状差异。由于接收端发射的是一个信号，而第一线极化阵子和第二线极化阵子将接收端发送的信号分解为第一无线信号和第二无线信号，因此，可以根据第一无线信号和第二无线信号之间的波形关系获知接收端的极化天线的类型。根据两者之间的关系可以反演模拟出与接收端匹配的极化信号，即接收端需要的极化，从而根据两者的波形关系生成第一线极化阵子需要发射的第一能量信号，根据两者的波形关系生成第二线极化阵子需要发射的第二能量信号。

s1202：将第一能量信号发送给第一线极化阵子，将第二能量信号发送给第二线极化阵子；以使第一线极化阵子和第二线极化阵子分别将第一能量信号和第二能量信号发射给接收端；第一能量信号和第二能量信号合成为与接收端的极化天线匹配的能量信号。

第一能量信号和第二能量信号合成为与接收端的极化天线匹配的能量信号，应该理解，接收端既可以接收到第一能量信号，又可以接收到第二能量信号，由于第一能量信号和第二能量信号之间的关系符合接收端的极化天线的极化类型，因此，第一能量信号和第二能量信号在空中传输时可以自动合成接收端需要的能量信号。

本申请实施例提供的控制方法，为了提高发射端和接收端无线充电的效率，可以根据接收端的天线类型来自动实现与接收端匹配的天线极化类型。其中，发射端的双极化天线包括两个相互正交的线极化天线，两个相互正交的线极化天线可以将接收端发送的无线信号进行分解为第一无线信号和第二无线信号，因此，第一无线信号和第二无线信号之间的波形关系可以代表接收端的极化天线的类型。发射端根据第一无线信号和第二无线信号之间的波形关系生成第一能量信号和第二能量信号，第一能量信号和第二能量信号之间也具有同样的波形关系，因此，第一能量信号和第二能量信号发射出去在空中合成后的能量信号可以与接收端的极化类型匹配，可以被接收端的极化天线高效率地接收，从而提高发射端为接收端无线充电的效率。

一种可能的实现方式为，根据第一无线信号和第二无线信号之间的波形关系获得第一能量信号和第二能量信号，具体包括：

获得第一无线信号和第二无线信号之间的相位差，及获得第一无线信号和第二无线信号之间的幅值比；根据相位差和幅值比生成第一能量信号和第二能量信号；第一能量信号和第二能量信号之间具有相位差和幅值比。

其中，根据第一无线信号和第二无线信号之间的波形关系获得第一能量信号和第二能量信号，具体包括：

根据第一无线信号的相位和第二无线信号的相位获得相位差，并根据第一无线信号的幅值和第二无线信号的幅值获得幅值比；根据相位差和幅值比生成第一能量信号和第二能量信号；第一能量信号和第二能量信号之间具有相位差和幅值比。其中，幅值比可以表征第一无线信号和第二无线信号的形状，即无线信号的强度，从而可以根据幅值比模拟出第一能量信号和第二能量信号的形状。

例如第一无线信号和第二无线信号之间的相位差为第一相位差，第一能量信号和第二能量信号之间的相位差为第二相位差，则第二相位差等于第一相位差，即相位差相等。第一无线信号与第二无线信号之间的幅值比为第一幅值比，第一能量信号和第二能量信号之间的幅值比为第二幅值比，则第二幅值比等于第一幅值比，即幅值比相等。应该理解，以上所指的相等，可以完全相等，也可以存在一定的误差，完全相等时，发射端的天线和接收端的天线的匹配效果最好，无线充电效率最高。例如，当相位差不完全相等，存在一定误差时，可能发射端的天线和接收端的天线的匹配效果略差。本申请实施例不限定第一相位差完全等于第二相位差，只要两者的差值在预设区间内即可，即第一相位差与第二相位差一致即可。

系统实施例

基于以上实施例提供的一种无线充电的发射端的控制方法和发射端，本申请还提供一种无线充电的系统，下面结合附图进行详细介绍。

参见图13，该图为本申请实施例提供的又一种无线充电系统的示意图。

本申请实施例提供的一种无线充电的系统，包括接收端2和以上实施例介绍的发射端1。

发射端1，用于通过双极化天线向接收端2发射能量信号，从而为接收端2进行无线充电。

本申请实施例提供的无线充电系统中的发射端1可以自动实现与接收端2的天线的极化类型匹配，因此，可以提高为接收端2无线充电的效率。其中，发射端的双极化天线包括两个相互正交的线极化天线，两个相互正交的线极化天线可以将接收端发送的无线信号进行分解为第一无线信号和第二无线信号，因此，第一无线信号和第二无线信号之间的关系可以代表接收端的极化天线的类型。发射端根据第一无线信号和第二无线信号之间的波形关系生成第一能量信号和第二能量信号，第一能量信号和第二能量信号之间也具有同样的波形关系，因此，第一能量信号和第二能量信号发射出去在空中合成后的能量信号可以与接收端的极化类型匹配，可以被接收端的极化天线高效率地接收，从而提高发射端为接收端无线充电的效率。

图13中仅示意了一个发射端为一个接收端进行无线充电的场景，本申请实施例提供的无线充电系统中的发射端也可以为多个接收端进行无线充电，本申请实施例对于一个发射端对应的接收端的数量不做具体限定，可以为一对一，也可以为一对多。

下面以一个发射端可以为多个接收端进行无线充电。

参见图14，该图为本申请实施例提供的再一种无线充电系统的示意图。

本申请实施例提供的无线充电的系统可以包括多个接收端；图14中以一个发射端1对应三个接收端为例进行介绍，分别为第一接收端21、第二接收端22和第三接收端23。应该理解，发射端1也可以对应更多的接收端。

一种可能的实现方式为，发射端1包括双极化天线，其中双极化天线包括至少一个双极化阵子，每个双极化阵子包括两个相互正交的线极化阵子。

发射端1，用于利用双极化天线分别为多个接收端进行无线充电。例如，发射端1可以利用时分复用来为不同的接收端充电，例如第一时间段，发射端1为第一接收端21进行无线充电，此时发射端1的双极化天线与第一接收端21的极化天线进行极化类型的匹配即可。以此类推，第二时间段，发射端1为第二接收端22进行无线充电，此时发射端1的双极化天线与第二接收端22的极化天线进行极化类型的匹配。第三时间段，发射端1为第三接收端23进行无线充电，此时发射端1的双极化天线与第三接收端23的极化天线进行极化类型的匹配。

由于本申请实施例提供的无线充电的系统中，发射端1的天线的极化类型与接收端的天线的极化类型一致，因此，可以提高发射端1为接收端无线充电的效率。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

以上所述，仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请作任何形式上的限制。虽然本申请已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本申请。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本申请技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本申请技术方案保护的范围内。