一种无线充电发射装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无线充电技术领域，更具体的说，尤其涉及一种无线充电发射装置及方法。
【背景技术】
[0002]普通电源供电必须通过电源线和信号线等导线连接才能完成，这种供电方式无法摆脱导线的束缚，且存在导线接触、摩擦等产生的放电危险，为此无线充电方法应用而生。当前的无线充电方法原理上可以分为3类:一是电磁感应方式；二是磁共振方式；三是微波输能方式；依赖于目前的技术水平，前两种方式的充电距离不能超过1米，甚至需要接触充电，即前两种方式原理上仍是近距离充电。而第三种充电方式可以发射微波能量信号至被充电设备，因此其充电距离较远，是目前唯一一种能够中远距离无线充电的方式。
[0003]在采用微波输能方式进行无线充电时，需要借助于微波无线通信系统，其中微波无线通信系统的天线阵列中包括多个天线单元，且需要为每个天线单元单独馈电，即每个天线单元对应有独立的发射链路(包括微波信号生成模块和馈电线路)，通过每个发射链路(包括微波信号生成模块和馈电线路)为天线单元馈电，因此当天线阵列中天线单元的数量增加时，相应的也需要增加发射链路数量，即增加微波信号生成模块，增加电路复杂度和系统成本。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无线充电发射装置及方法，用于降低电路复杂度和装置成本。
[0005]本发明提供一种无线充电发射装置，所述装置包括:包括多个天线单元的阵列天线模块、与天线单元一一对应的信道估计模块、控制模块、微波信号生成模块、馈电模块和至少与一个天线单元一一对应的负载调控模块；
[0006]所述阵列天线模块，用于通过每个天线单元接收空间无线信号形式的导频信号，并将所述空间无线信号形式的导频信号转换为高频电流形式的导频信号，以及用于通过每个天线单元将高频电流形式的微波能量信号转换为空间无线信号形式的微波能量信号发送；
[0007]每个所述信道估计模块，用于基于相对应天线单元转换后的所述高频电流形式的导频信号，获得信道状态信息；
[0008]所述控制模块，用于基于所述信道状态信息和波束赋形算法，生成控制每个负载调控模块的控制信号；
[0009]所述微波信号生成模块，用于生成高频电流形式的微波能量信号，并通过所述馈电模块传输给每个所述负载调控模块；
[0010]每个所述负载调控模块，用于基于各自对应的所述控制信号，调整相对应的天线单元的方向图。
[0011]优选地，所述负载调控模块，用于基于自身对应的控制信号控制所述负载调控模块的负载变化，以使所述负载调控模块输出的高频电流形式的微波能量信号的信号参数随负载变化而变化。
[0012]优选地，所述负载调控模块包括:调控电路、环形器或耦合器；
[0013]所述调控电路，用于在所述控制信号的作用下，调整所述调控电路中可变阻抗器件的阻抗；
[0014]所述环形器或所述耦合器，用于接收所述微波信号生成模块生成的高频电流形式的微波能量信号，并将所生成的高频电流形式的微波能量信号传输给调控电路，使所生成的高频电流形式的微波能量信号的信号参数在所述调控电路中随可变阻抗器件的阻抗发生变化，将信号参数变化后的高频电流形式的微波能量信号输出给对应的天线单元。
[0015]优选地，所述信道估计模块包括:信号预处理器件、零中频芯片、低精度模数转换器和基带芯片；
[0016]所述信号预处理器件，用于对所述高频电流形式的导频信号进行预处理；
[0017]所述零中频芯片，用于将预处理后的导频信号转换为基带模拟信号；
[0018]所述模数转换器，用于将所述基带模拟信号转换为基带数字信号；
[0019]所述基带芯片，用于将对所述基带数字信号进行信道估计，得到所述信道状态信息。
[0020]优选地，所述微波信号生成模块包括振荡器、功率放大器和环形器；
[0021]所述振荡器，用于生成高频电流形式的微波能量信号，并经由所述功率放大器放大后输出至所述环形器；
[0022]所述环形器，用于输出所述高频电流形式的微波能量信号，以及用于禁止与所述馈电模块相接处的反射信号反馈至所述功率放大器中。
[0023]优选地，所述馈电模块包括:第一功分器和多个第二功分器，且多个第二功分器的输出信号的数量与所述天线单元的数量相同；
[0024]所述第一功分器用于将所述微波信号生成模块生成的高频电流形式的微波能量信号均分给所述第二功分器；
[0025]每个第二功分器的输出端连接一负载调控模块，用于将均分后的高频电流形式的微波能量信号再次均分后输出给所述负载调控模块。
[0026]优选地，所述馈电模块包括功分器，用于将所述微波信号生成模块生成的高频电流形式的微波能量信号均分后输出给相应的负载调控模块。
[0027]本发明还提供一种无线充电发射方法，所述方法包括:
[0028]通过天线阵列中的每个天线单元接收空间无线信号形式的导频信号，并将所述空间无线信号形式的导频信号转换为高频电流形式的导频信号；
[0029]基于所述高频电流形式的导频信号，获得信道状态信息；
[0030]基于所述信道状态信息和波束赋形算法，生成控制信号；
[0031]基于所述控制信号调整天线单元的方向图；
[0032]通过每个天线单元将高频电流形式的微波能量信号转换为空间无线信号形式的微波能量信号发送。
[0033]优选地，所述基于所述控制信号调整天线单元的方向图，包括:
[0034]基于所述控制信号控制负载调控模块的负载变化，以使所述负载调控模块输出的高频电流形式的微波能量信号的信号参数随负载变化而变化，其中所述微波能量信号由微波信号生成模块生成，且通过馈电模块传输给相应的负载调控模块。
[0035]优选地，所述基于所述控制信号控制负载调控模块的负载变化，以使所述负载调控模块输出的高频电流形式的微波能量信号的信号参数随负载变化而变化，包括:
[0036]在所述控制信号的作用下，调整所述负载调控模块的调控电路中可变阻抗器件的阻抗；
[0037]将所述负载调控模块的环形器接收到的微波能量信号传输给调控电路，使所生成的高频电流形式的微波能量信号的信号参数在所述调控电路中随可变阻抗器件的阻抗发生变化。
[0038]与现有技术相比，本发明提供的上述技术方案具有如下优点:
[0039]本发明提供的上述技术方案中，一个微波信号生成模块生成的高频电流形式的微波能量信号会通过同一个馈电模块传输给与每个天线单元对应的负载调控模块，使得不同天线单元可以从同一个馈电模块中获得微波能量信号，相对于现有技术中为不同天线单元分别设置独立的微波信号生成模块来说，节省微波信号生成模块数量，从而简化电路、降低系统成本。并且通过负载调控模块使天线单元的方向图满足用户对天线方向图的要求。
【附图说明】
[0040]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0041]图1是本发明实施例提供的无线充电发射装置的结构示意图；
[0042]图2是本发明实施例提供的无线充电发射装置中信道估计模块的结构示意图；
[0043]图3是本发明实施例提供的无线充电发射装置中馈电模块的结构示意图；
[0044]图4是本发明实施例提供的无线充电发射装置中负