微波无线电能传输与通信系统的研究探讨

陶治礼

（江苏无线电厂有限公司，江苏南京210000）

微波无线电能传输与通信系统的研究探讨

陶治礼

（江苏无线电厂有限公司，江苏南京210000）

研究了微波无线电能传输及无线通信的相关内容，分析了微波无线电能传输与通信系统的设计要点。

微波；无线电能传输；通信系统

引言

加强微波无线电能传输与通信系统的深入研究，有利于优化系统的组成结构，完善各种数据无线通信设备的服务功能，促使双向无线通信能够有效地应用于控制信号及设备数据处理过程中。同时，具体的过程中应充分考虑到系统指标的要求，增强微波无线电传输与通信系统设计方案的适用性。

1 微波无线电能传输及无线通信的相关内容

能量的有效转换及传输，确保了微波无线电能的传输。结合现阶段微波无线电能传输的实际状况，可知其在应用的过程中取得了良好的作用效果。这种传输方式简称为WPT，具有这些方面的特点：

1）不同消耗点之间的能量传输中所依赖的系统无质量；2）传输过程中的波长较长时，实际的能耗低；3）采用了光速传输能量方式；4）能量传输效率高，不会受到地球引力差的明显影响；5）处于微波波段进行能量传输时，其中的换能器重量轻，优化了传输方式。同时，微波无线电能传输采用了无线电能传输空间传播理论，通过对发射天线、直流与微波之间的转换、空间传输的有效控制，实现了无线电能传输中不同组成部分的有效匹配。其中，接收端微波照射功率密度计算得出：

式中：所求的接收端微波功率密度用Pd表示；发射总功率用Pt表示；发射天线孔径用At表示；博城用λ表示；D表示间距。

通信系统研究的过程中需要对无线通信的相关内容有着必要地了解。其具体表现在：

1）信号传输采用不同的传输途径时，都会受到不同程度的衰减影响，需要结合无线信道的随机性特点，构建可靠的参考模型进行分析；2）加强对噪声理论的深入理解，确保信号传输中的热噪声、散射噪声等可以得到有效的处理；3）明确调制过程中差错率与信噪比之间的关系，确保信号在通信系统中的正常传输。同时，需要对信道编码有着一定的了解，加强对传输过程中误码率的严格把控。

2 微波无线电能传输与通信系统的设计要点分析

2.1 无线通信收发机的设计要点

系统的正常运行需要保证接收机与发射机处于稳定、高效的工作状态。无线通信收发机的设计要点包括：

1）充分地考虑系统运行环境、工作频段、所需调制方式等，设置有效设备性能指标；2）设计中需要保证不同构件物理方面的可实现性，并对设备的性能可靠性进行综合地评估；3）当不同构件的集成电路设置完成后，需要对整机的性能指标进行有效地分析，确保无线通信收发机设计的合理科学性。

2.2 系统软件的设计流程

通过对单片机及自动化控制技术的合理运用，有利于优化微波无线供电与通信系统的服务功能，保证了数字信号的正常传输。增强系统实际的应用效果，需要注重系统软件设计流程的分析。具体表现在：

1）加强软件时序的必要控制。当中频芯片从接收状态到发射状态时，将会有1ms的最大延时,为了保持输入数据能够准确的被芯片所识别，在TXEN信号由0变成1也即提示系统为传输状态时，需要有1ms的等待时间，等芯片从接收状态过渡到发射状态并稳定下来以后才由DIN输入数据。同时，需要注重其中的加电到发射模式的合理转换，将其中的转换时间控制在合理的范围内，确保软件时序控制的有效性；2）发送端软件流程设计的过程中，需要运用流程框图的方式将命令的发送全过程中表示出来，增强其中不同键的实际操作规范性；3）在设置软件接收端发送流程的过程中，需要明确其中的判断篇、命令、读取发送数据、数据编码当内容，促使接收端软件流程的设计能够达到微波无线电能传输与通信系统的设计要求。

2.3 系统硬件的设计要点分析

结合微波无线电能传输和通信系统的实际要求，需要明确系统的硬件部分设计要点，增强其中不同模块的设计合理性。具体表现在：

1）注重硬件部分的中频芯片外围电路的设计合理性。选用可靠的芯片，结合FSK调制解调技术的优势，实现对系统发射功率的实时调整，确保其中的最大发射功率可以满足系统正常运行的要求。其中，选择差分天线时应加强PCB天线的有效利用，减少设计成本的同时降低系统能耗。2）选择可靠的输出匹配网络。由于选择的芯片工作中采用的输出方式时双差分天线输出方式，因此，需要选择匹配效果良好的转换网络，确保信号的正常输出。同时，该部分设计过程中应注重调节偏压电阻的设置，实现对输出功率的实时条件，从而对发射电流及电压的设置合理性做出合理的评价。3）优化共用晶振结构。在构建性能可靠的晶振结构时，应重点考虑晶振并联谐振频率、等效电容和等效电阻等，并将共用晶振的连接方式运用与单片机与相关芯片的连接过程中，优化硬件电路设计。

在系统硬件实现的过程中，需要确保射频模块硬件、单片机与中频模块硬件的实现。其中，射频模块硬件实现的过程中，应保证控制信号在经过调制后能够通过发射天线及时地发送到接收模块，并在混频器的作用下提取出中频信号；单片机与中频模块设计实现的过程中，应保证经过单片机的控制信号经过编码调制后可以及时地送到差分转换匹配网络，结合变频混频器的作用，将信号送到指定的位置。

3 结语

通过对系统方案的制定与分析，说明了微波无线电能传输与通信系统研究中构建实验模型的重要性。实验模型支持的分析过程中通过对衰减器的合理运用，为系统模块载波功率的输出有效性综合评估提供了可靠的参考依据。同时，由于不同控制信号作用的调制方式对于系统控制方案的制定合理性有着一定的影响，因此，未来研究工作中需要加强对数据通信系统的合理运用，并选用能耗更低的通信芯片，实现对系统中接收模块性能的不断优化。

（编辑：刘楠）

Research on Microwave Radio Transm ission and Communication System

Tao Zhili
(Jiangsu Wireless Power Plant Co.,Ltd.,Nanjing Jiangsu 210000)

This paper studies themicrowave radio transmission and wireless communication related content,analysis of themicrowave radio transmission and communication system design points.

microwave;radio energy transmission;communication system

TN925

A

2095-0748(2016)24-0103-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.24.43

2016-11-29

陶治礼（1983—），男，安徽阜南人，本科，助理工程师，研究方向：无线通信总体设计、微波方向。