磁共振数能一体化传输技术研究

论文摘要

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,分谐振状态和非谐振状态进行实验,得到实验数据,与仿真结果对比,验证了无线传能理论分析和仿真的正确性。对于无线通信,通过实验得到信道容量和误信率。最终系统的能量速率点落在R-P边界限制的范围内,验证了R-P边界理论推导的正确性。

论文目录

摘要

abstract

第一章绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 数能一体化技术国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 当前需要解决的问题

1.4 本论文的主要工作

1.5 本章小结

第二章数能一体化建模

2.1 无线传能方案设计

2.1.1 电磁感应式无线传能原理

2.1.2 磁共振式无线电能传输原理

2.1.3 微波式无线电能传输原理

2.1.4 三种无线电能传输方式优缺点

2.2 基于耦合模理论的无线电能传输模型

2.2.1 耦合模基本原理

2.2.2 强耦合与弱耦合

2.2.3 磁耦合谐振式无线电能传输模型

2.2.4 无损振荡系统耦合模方程

2.2.5 有损振荡系统耦合模方程

2.3 基于互感理论的磁共振无线传能系统模型

2.4 无线通信调制方案设计

2.5 数能一体化模型建立

2.6 本章小结

第三章数能一体化系统仿真和R-P边界推导

3.1 无线传能电路结构和无线通信频率点分析

3.2 能量收集边界P

3.3 信息解调速率边界R

3.4 动态能量分配DPS

3.5 本章小结

第四章数能一体化系统设计

4.1 发射端电路设计

4.1.1 2FSK调制信号源设计

4.1.2 加法器和低通滤波器设计

4.1.3 发射端谐振电路设计

4.2 接收端电路设计

4.2.1 2FSK信号解调电路设计

4.2.2 能量收集电路的设计

4.3 实验结果和数据

4.3.1 无线传能谐振状态

4.3.2 无线传能非谐振状态

4.3.3 无线通信实验结果

4.4 本章小结

第五章总结与展望

5.1 论文工作总结

5.2 研究展望

5.3 本章小结

致谢

参考文献

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘森森

导师: 李志强

关键词: 数能一体化,耦合模理论,互感理论,边界

来源: 电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,电信技术

单位: 电子科技大学

分类号: TN92;O482.531

总页数: 87

文件大小: 3892K

下载量: 44

磁共振数能一体化传输技术研究

论文摘要

论文目录

文章来源

相关论文文献

猜你喜欢