磁共振数能一体化传输技术研究
发布时间：2020-12-12 20:20
数能一体化（SWIPT）技术是无线传能和无线通信紧密结合的产物。因为信息和能量可以同步传输,所以发射端和接收端不需要独立的能量收发和信号调制解调设备,设备复杂度因此大大降低。本文以人体植入式器官为应用场景,研究数能一体化的原理,方案设计,速率-能量边界（R-P边界）,并最终搭建实物系统进行验证。本文首先研究无线传能的3种技术方案的优缺点,确定磁共振式为无线传能的技术方案,然后利用耦合模理论研究了磁共振无线传能的基本条件,并从原理上解释了频率分裂现象。其次,通过互感理论分析了串-串（SS）,串-并（SP）,并-串（PS）,并-并（PP）这四种无线电力传输电路结构的电压,电流和功率增益这三个指标,最终选择了SP结构作为无线传能的电路结构,并确定具体的电路参数。再次,结合无线传能的频率分裂确定2FSK为通信的调制方案,提出基于2FSK的数能一体化传输模型,然后对此模型分别推导了接收能量和信道容量的表达式,在此基础上通过功率分配方案实现数能一体化,得到了能量和信息的边界,该边界为系统方案设计提供了理论上的最大边界。最后依据仿真得到的电路结构和电路参数,建立了实际系统。对于无线传能,分谐振状态和...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电脑无线供电[6]
系统实物图（矢量网络收发机，分压器和整流器）
该系统在充分利用频谱的同时，硬件上也易于实现。此外，他们还详细阐述了基于傅立叶变换的非相干 FSK 接收机，并在理论上给出吞吐量和带宽的关系。证明了所提出的双音调 FSK 调制方案实现了信息传输速率和传输功率大小的之间的折衷，并通过实验得到验证。移动行业的能源消耗问题变得越来越重要，为了移动行业可持续发展的增长，无线通信系统的能效（EE）必须得到显著改进。文献[8-13]中，TAO CHEN，YANGYANG 等研究员为了实现绿色无线通信已经做了大量的工作。使用数能一体化传输技术的正交频分复用下行点对点系统如图 1-3 所示。Derrick Wing Kwan Ng 等学者在接收器能够从噪声，干扰和所需的信号中获取能量的假设条件下，研究能最大化数据传输能量效率的功率分配算法[14]。最终算法设计变为一个高维非凸最优化问题，考虑接收机所需的最低数据速率和最小功率的分配限制。推导出有效的迭代功率分配算法，在每次迭代中，最优功率分配解决方案是基于双重分解和一维搜索导出的。仿真结果表明所提出的迭代功率分配算法收敛于最佳解决方案，并得到两个结论：（1）在低发射功率状态下，最大化系统容量可以最大化能效。（2）无线电力传输在干扰方面有限条件下，能量传输效率可以得到更大的提升。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于有限元方法的电动汽车无线充电耦合机构的磁屏蔽设计与分析[J]. 张献,章鹏程,杨庆新,苑朝阳,苏杭. 电工技术学报. 2016(01)
[2]基于电磁谐振耦合的无线电能传输系统传输能力估算与验证（英文）[J]. 张献,苑朝阳,章鹏程,杨庆新,李阳. 电工技术学报. 2015(19)
[3]基于端口阻抗的磁耦合谐振式无线电能传输特征参数仿真方法研究[J]. 毛世通,朱春波,宋凯,魏国,迟浩坤. 电工技术学报. 2015(19)
[4]基于频率功率可调的WPT系统小功率电源研究设计[J]. 孙文慧,黄学良,陈琛,谭林林. 电工技术学报. 2015(S1)
[5]多负载无线电能传输系统的稳定性分析[J]. 雷阳,张剑韬,宋凯,魏国,朱春波,陈清泉. 电工技术学报. 2015(S1)
[6]谐振耦合无线传能高速列车系统最大传输效率的研究[J]. 张献,苏杭,杨庆新,张欣,李连鹤,苏尹. 电工技术学报. 2015(S1)
[7]面向无线传感器网络的无线携能通信研究[J]. 王世强,邢建春,李决龙,杨启亮. 传感器与微系统. 2015(08)
[8]磁耦合谐振式无线电能传输系统存在干扰因素下的频率特性研究[J]. 薛明,杨庆新,李阳,张献. 电工电能新技术. 2015(04)
[9]双中继无线电能传输系统建模及传输效率分析[J]. 王维,黄学良,周亚龙,曹伟杰,谭林林. 电工技术学报. 2014(09)
[10]谐振式无线能量传输系统驱动源[J]. 于春来,朱春波,毛银花,陈清泉. 电工技术学报. 2011(S1)
硕士论文
[1]基于磁耦合谐振的无线携能通信系统研究[D]. 李哲.华南理工大学 2015
本文编号：2913213
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电脑无线供电[6]
系统实物图（矢量网络收发机，分压器和整流器）
该系统在充分利用频谱的同时，硬件上也易于实现。此外，他们还详细阐述了基于傅立叶变换的非相干 FSK 接收机，并在理论上给出吞吐量和带宽的关系。证明了所提出的双音调 FSK 调制方案实现了信息传输速率和传输功率大小的之间的折衷，并通过实验得到验证。移动行业的能源消耗问题变得越来越重要，为了移动行业可持续发展的增长，无线通信系统的能效（EE）必须得到显著改进。文献[8-13]中，TAO CHEN，YANGYANG 等研究员为了实现绿色无线通信已经做了大量的工作。使用数能一体化传输技术的正交频分复用下行点对点系统如图 1-3 所示。Derrick Wing Kwan Ng 等学者在接收器能够从噪声，干扰和所需的信号中获取能量的假设条件下，研究能最大化数据传输能量效率的功率分配算法[14]。最终算法设计变为一个高维非凸最优化问题，考虑接收机所需的最低数据速率和最小功率的分配限制。推导出有效的迭代功率分配算法，在每次迭代中，最优功率分配解决方案是基于双重分解和一维搜索导出的。仿真结果表明所提出的迭代功率分配算法收敛于最佳解决方案，并得到两个结论：（1）在低发射功率状态下，最大化系统容量可以最大化能效。（2）无线电力传输在干扰方面有限条件下，能量传输效率可以得到更大的提升。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于有限元方法的电动汽车无线充电耦合机构的磁屏蔽设计与分析[J]. 张献,章鹏程,杨庆新,苑朝阳,苏杭. 电工技术学报. 2016(01)
[2]基于电磁谐振耦合的无线电能传输系统传输能力估算与验证（英文）[J]. 张献,苑朝阳,章鹏程,杨庆新,李阳. 电工技术学报. 2015(19)
[3]基于端口阻抗的磁耦合谐振式无线电能传输特征参数仿真方法研究[J]. 毛世通,朱春波,宋凯,魏国,迟浩坤. 电工技术学报. 2015(19)
[4]基于频率功率可调的WPT系统小功率电源研究设计[J]. 孙文慧,黄学良,陈琛,谭林林. 电工技术学报. 2015(S1)
[5]多负载无线电能传输系统的稳定性分析[J]. 雷阳,张剑韬,宋凯,魏国,朱春波,陈清泉. 电工技术学报. 2015(S1)
[6]谐振耦合无线传能高速列车系统最大传输效率的研究[J]. 张献,苏杭,杨庆新,张欣,李连鹤,苏尹. 电工技术学报. 2015(S1)
[7]面向无线传感器网络的无线携能通信研究[J]. 王世强,邢建春,李决龙,杨启亮. 传感器与微系统. 2015(08)
[8]磁耦合谐振式无线电能传输系统存在干扰因素下的频率特性研究[J]. 薛明,杨庆新,李阳,张献. 电工电能新技术. 2015(04)
[9]双中继无线电能传输系统建模及传输效率分析[J]. 王维,黄学良,周亚龙,曹伟杰,谭林林. 电工技术学报. 2014(09)
[10]谐振式无线能量传输系统驱动源[J]. 于春来,朱春波,毛银花,陈清泉. 电工技术学报. 2011(S1)
硕士论文
[1]基于磁耦合谐振的无线携能通信系统研究[D]. 李哲.华南理工大学 2015
本文编号：2913213
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/2913213.html
