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CN107070505B - 一种提升整流效率的方法、系统及发射端 - Google Patents

一种提升整流效率的方法、系统及发射端 Download PDF

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CN107070505B CN201610973128.5A CN201610973128A CN107070505B CN 107070505 B CN107070505 B CN 107070505B CN 201610973128 A CN201610973128 A CN 201610973128A CN 107070505 B CN107070505 B CN 107070505B
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Abstract

本申请提供了一种提升整流效率的方法、系统及发射端，提升整流效率的方法包括：接收整流端发射的导频信号；从导频信号中获取信道状态信息；利用信道状态信息和波形设计算法，计算符合整流端的非线性波形结构的多正弦信号波形的参数结果；生成参数结果对应的多正弦射频能量信号；发送参数结果对应的多正弦射频能量信号至所述整流端，以使整流端将所述参数结果对应的多正弦射频能量信号转换为直流能量信号。在本申请中，通过以上方式实现了在不改变发射端的发射功率的情况下，提升将射频能量转化为直流能量的效率。

Description

一种提升整流效率的方法、系统及发射端
技术领域
本申请涉及无线充电和通信领域，特别涉及一种提升整流效率的方法、系统及发射端。
背景技术
在通过射频(RF-Radio Frequency)能量方式传输无线能量正在成为无线能量传输(WPT-Wireless Power Transfer)领域的新趋势下，射频无线充电系统应用而生，其利用射频能量方式传输无线能量，实现中远距离无线充电。
然而射频无线充电系统中射频能量转化为直流能量的效率不高，一直是限制射频无线充电系统发展的重要因素，因此如何提升射频无线充电系统中射频能量转化为直流能量的效率，成为亟待解决的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种提升整流效率的方法、系统及发射端，以达到实现在不改变发射端的发射功率的情况下，提升将射频能量转化为直流能量的效率的目的，技术方案如下：
一种提升整流效率的方法，应用于发射端，所述方法包括：
接收整流端发射的导频信号；
从所述导频信号中获取信道状态信息；
利用所述信道状态信息和波形设计算法，计算符合所述整流端的非线性波形结构的多正弦信号波形的参数结果；
生成所述参数结果对应的多正弦射频能量信号；
发送所述参数结果对应的多正弦射频能量信号至所述整流端，以使所述整流端将所述参数结果对应的多正弦射频能量信号转换为直流能量信号。
优选的，利用所述信道状态信息和波形设计算法，计算符合所述整流端的非线性波形结构的多正弦信号波形的参数结果，包括：
利用关系式Max iout≈k0+zDC(S,Φ)和所述信道状态信息，计算符合所述整流端的非线性波形结构的多正弦信号波形的参数结果，其中，
Figure GDA0001225898100000021
vd(t)是二极管两端电压，is为二极管反向偏置饱和电流，vt是二极管阈值电压，n是二极管PN结理想因子，y(t)为所述整流端的接收信号波形，iout为所述整流端的输出电流，n0为泰勒展开式的阶数，i even表示i值的偶数项，
Figure GDA0001225898100000022
表为Rant的i/2次幂，ε{}为平均算子或期望，y(t)i为y(t)的i次幂，Rant为天线阻抗。
一种发射端，包括：发射端阵列天线模块、发射端信道估计模块、发射端波形设计模块和发射端信号产生模块；
所述发射端阵列天线模块，用于接收整流端发射的导频信号，以及发送所述发射端信号产生模块生成的多正弦射频能量信号，以使所述整流端将所述发射端信号产生模块生成的多正弦射频能量信号转换为直流能量信号；
所述发射端信道估计模块，用于从所述导频信号中获取信道状态信息；
所述发射端波形设计模块，用于利用所述信道状态信息和波形设计算法，计算符合所述整流端的非线性波形结构的多正弦信号波形的参数结果；
所述发射端信号产生模块，用于生成所述参数结果对应的多正弦射频能量信号。
优选的，所述发射端波形设计模块包括：第一基带芯片，用于利用关系式Max iout≈k0+zDC(S,Φ)和所述信道状态信息，计算符合所述整流端的非线性波形结构的多正弦信号波形的参数结果，其中，
Figure GDA0001225898100000023
vd(t)是二极管两端电压，is为二极管反向偏置饱和电流，vt是二极管阈值电压，n是二极管PN结理想因子，y(t)为所述整流端的接收信号波形，iout为所述整流端的输出电流，n0为泰勒展开式的阶数，i even表示i值的偶数项，
Figure GDA0001225898100000031
表为Rant的i/2次幂，ε{}为平均算子或期望，y(t)i为y(t)的i次幂，Rant为天线阻抗。
优选的，所述发射端阵列天线模块包括：微带阵列天线单元。
优选的，所述发射端信道估计模块包括：零中频芯片、A/D转换器和第二基带芯片；
所述零中频芯片，用于将所述导频信号转换为基带模拟信号；
所述A/D转换器，用于将所述基带模拟信号转换为基带数字信号；
所述第二基带芯片，用于对所述基带数字信号进行信道估计，获取信道状态信息。
优选的，所述发射端信号产生模块包括：射频信号芯片、信号调制电路和功率放大电路；
所述射频信号芯片，用于按照所述第一基带芯片计算得到的符合所述整流端的非线性波形结构的多正弦信号波形的参数结果，生成初始正弦波；
所述信号调制电路，用于对所述初始正弦波进行调整，生成所述多正弦射频能量信号；
所述功率放大电路，用于对所述多正弦射频能量信号进行放大。
一种提升整流效率的系统，包括：整流端和如上述任意一项所述的发射端，所述整流端包括：整流端阵列天线模块、整流端整流电路模块和整流端导频产生模块；
所述整流端阵列天线模块，用于发射导频信号，以及接收所述发射端发射的多正弦射频能量信号；
所述整流端整流电路模块，用于所述多正弦射频能量信号转换为直流能量信号；
所述整流端导频产生模块，用于生成所述导频信号。
优选的，所述整流端阵列天线模块包括：微带阵列天线单元。
优选的，所述整流端整流电路模块包括：整流电路、匹配电路和输出滤波器；
所述匹配电路，用于将所述多正弦射频能量信号完全传输给所述整流电路；
所述整流电路，用于将经所述匹配电路传输的多正弦射频能量信号整流成直流能量信号；
所述输出滤波器，用于滤除所述整流电路输出的信号中的高频信号，输出所述直流能量信号。
优选的，所述整流端导频产生模块包括：单片机、射频信号产生芯片和功率放大电路；
所述单片机，用于按照预设导频结构生成控制指令，并输出所述控制指令至所述射频信号产生芯片；
所述射频信号产生芯片，用于按照所述控制指令生成导频信号；
所述功率放大电路，用于对所述导频信号进行放大并输出。
与现有技术相比，本申请的有益效果为：
在本申请中，不受射频无线充电系统中整流器件的性能和整流电路结构的限制，对发射端的发射波形进行改进，利用波形设计算法和导频信号中的信道状态信息，计算符合所述整流端的非线性波形结构的多正弦信号波形的参数结果，并生成所述参数结果对应的多正弦射频能量信号，并发送多正弦射频能量信号至整流端，使整流端将多正弦射频能量信号最大化的转换为直流能量信号，实现在不改变发射端的发射功率的情况下，提升将射频能量转化为直流能量的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请提供的提升整流效率的方法的一种流程图；
图2(a)是天线电路的一种示意图，图2(b)是等效天线电路的一种示意图；
图3是整流电路的一种示意图；
图4是本申请提供的发射端的一种逻辑结构示意图；
图5是本申请提供的提升整流效率的系统的一种逻辑结构示意图；
图6是本申请提供的发射端和整流端的工作交互示意图。
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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例一
请参见图1，其示出了本申请提供的提升整流效率的方法的一种流程图，可以包括以下步骤：
步骤S11：接收整流端发射的导频信号。
整流端发射的导频信号供发射端进行信道估计。
步骤S12：从所述导频信号中获取信道状态信息。
步骤S13：利用所述信道状态信息和波形设计算法，计算符合所述整流端的非线性波形结构的多正弦信号波形的参数结果。
整流端的核心整流器件是一个非线性器件，经过研究和试验发现，单正弦波不是适合非线性模型的最优波形设计，根据整流端非线性特征建立的非线性模型得出的多正弦波更适合非线性模型，经过仿真和试验验证，在同样的输入功率下，多正弦波设计可提升射频-直流的整流效率。而多正弦波设计的具体实现则为利用所述信道状态信息和波形设计算法，计算符合所述整流端的非线性波形结构的多正弦信号波形的参数结果。
其中，利用所述信道状态信息和波形设计算法，计算符合所述整流端的非线性波形结构的多正弦信号波形的参数结果即根据整流端的结构，找到使整流端整流效率最大化的最优发射波形参数结果。
步骤S14：生成所述参数结果对应的多正弦射频能量信号。
步骤S15：发送所述参数结果对应的多正弦射频能量信号至所述整流端，以使所述整流端将所述参数结果对应的多正弦射频能量信号转换为直流能量信号。
在本申请中，不受射频无线充电系统中整流器件的性能和整流电路结构的限制，对发射端的发射波形进行改进，利用波形设计算法和导频信号中的信道状态信息，计算符合所述整流端的非线性波形结构的多正弦信号波形的参数结果，并生成所述参数结果对应的多正弦射频能量信号，并发送多正弦射频能量信号至整流端，使整流端将多正弦射频能量信号最大化的转换为直流能量信号，实现在不改变发射端的发射功率的情况下，提升将射频能量转化为直流能量的效率。
在本实施例中，利用所述信道状态信息和波形设计算法，计算符合所述整流端的非线性波形结构的多正弦信号波形的参数结果，具体可以为：
利用关系式Max iout≈k0+zDC(S,Φ)和所述信道状态信息，计算符合所述整流端的非线性波形结构的多正弦信号波形的参数结果，其中，
Figure GDA0001225898100000061
vd(t)是二极管两端电压，is为二极管反向偏置饱和电流，vt是二极管阈值电压，n是二极管PN结理想因子，y(t)为所述整流端的接收信号波形，iout为所述整流端的输出电流，n0为泰勒展开式的阶数，i even表示i值的偶数项，
Figure GDA0001225898100000062
表为Rant的i/2次幂，ε{}为平均算子或期望，y(t)i为y(t)的i次幂，Rant为天线阻抗。
利用关系式Max iout≈k0+zDC(S，Φ)，可以计算出使整流器输出直流功率最大(整流器输出电流iout表示)的最优发射信号的幅度和相位组合，即最优波形设计。
其中，关系式Max iout≈k0+zDC(S，Φ)的推导过程如下：
一、以无限能量传输系统模型为例，其中无限能量传输系统模型为普遍存在模型，与整流端结构无关。
根据发射机天线数、正弦波数、接收天线数、时间t等参数，根据多路径传输特性得到整流器接收功率信号y(t)与发射波形xm(t)的关系式(1)；
关系式(1)为
Figure GDA0001225898100000071
关系式(1)的推导过程为：
发射机天线数M，正弦波束N，在时间t由发射天线m＝1,…M发射的信号为：
Figure GDA0001225898100000072
sn,m和φn,m分别表示m发射天线第nth正弦波在频率ωn的幅度和相位；频率均匀分布下，正弦波的幅度和相位可成矩阵S和Φ，矩阵S和Φ的第(n,m)可写成sn,m和φn,m；由发射机功率限制与信号幅度关系，堆叠所有发射信号，可得发射信号矢量
Figure GDA0001225898100000073
其中wn＝[wn,1...wn,M]T；多天线发射正弦波经过多路径传播L传播，L路径的延时、幅度、相位和方向信息由τl、αl、ξl、θl表示，l＝1,...,L；发射天线间距较近，对所有发射天线τl、αl、ξl是相同的，公式ζn,m,l＝ξl+Δn,m,l，Δn,m,l表示第mth发射天线与第一个天线间的相位偏移；第m发射天线发射信号经由多径传输后被接收到的信号公式：
Figure GDA0001225898100000074
Figure GDA0001225898100000075
其中幅度An,m和相位ψn,m为：
Figure GDA0001225898100000076
其中m天线在频率为ωn的频率响应为
Figure GDA0001225898100000077
矢量信道为hn＝[hn,1...hn,M]；则得到关系式(1)，其中
Figure GDA0001225898100000078
关系式(1)中体现整流器接收信号y(t)与各种发射波形参数、天线数、正弦波数、多路径传输情况等的关系。
二、整流端的整流器非线性模型的建立：
A、如图2(a)所示的天线电路，输入阻抗为Rin的整流器，与阻抗为Rant的接收天线连接，vin为整流天线接收功率信号的电压表达式。假设天线无损，则等效为一个电压源Vs串联一个Rant＝50Ω的阻抗，将图2(a)所示的天线电路等效为图图2(b)所示的天线电路。
天线和整流器匹配良好(即Rin＝Rant)，则接收功率完全转化到整流器的输入阻抗；
整流器输入功率信号为y(t)，则可得到vS和vin(t)关于y(t)和Rant的关系式(2)。
关系式(2)为
Figure GDA0001225898100000081
关系式(2)的推导过程为：
接收天线接收的功率为Pav＝ε{|y(t)|2}，可等效为vs(t)的电压源串联Rant＝50Ω天线阻抗，匹配好后Rin＝Rant，接收的功率Pav全部传输给接收天线的输入阻抗，则
Figure GDA0001225898100000082
vin(t)表示接收天线输入电压；在匹配下，
Figure GDA0001225898100000083
和
Figure GDA0001225898100000084
则得到关系式(2)。
B、一种简单的整流器(整流电路)如图3所示。由于整流二极管压降vd(t)＝vin(t)-vout(t)，且流过整流二极管的电流id(t)和vd(t)相关，根据整流二极管特性以及关系式(2)可得到id(t)与整流器输出电压vout(t)以及整流器输入信号y(t)关系式(3)；
关系式(3)为
Figure GDA0001225898100000085
关系式(3)的推导过程为：
由整流电路图可得出上述公式，其中vd(t)是二极管两端电压，id(t)是二极管电路，is为二极管反向偏置饱和电流，vt是二极管阈值电压，n是二极管PN结理想因子；
为诠释二极管的非线性，利用指数泰勒展开式展开关系式(3)，固定二极管压降vd(t)＝a，得到
Figure GDA0001225898100000086
其中：
Figure GDA0001225898100000087
且
Figure GDA0001225898100000088
由于整流电路输入电压vin(t)和输出电压vout(t)都是关于发射波形的函数(并随时间波动的)，很容易推出整流二极管电流id(t)和波形参数相关；且在静态响应下，整流器会传递出一个恒定的输出电压vout(跟随输入电压vin(t)的最大峰值)，因此传递给负载的输出电流iout同样是恒定的；在理想整流器中，vout是常数，则得到
Figure GDA0001225898100000091
且由于
Figure GDA0001225898100000092
其中
Figure GDA0001225898100000093
表示vin(t)的最大幅值
Figure GDA0001225898100000094
则得到关系式(4)。
关系式(4)为
Figure GDA0001225898100000095
关系式(4)充分体现整流二极管电流id(t)、接收信号波形y(t)以及发射波形{xm(t)}之间的从属关系；
C、整流器非线性模型的建立
问题就是如何设计发射波形{xm(t)}使输出直流电流最大；由于静态响应下iout＝ε{id(t)},为使此最优化问题易处理，根据关系式(4)，截断泰勒展开式到
Figure GDA0001225898100000096
阶，则得到
Figure GDA0001225898100000097
将关系式(1)导入到该式，经过正弦波特性和数学推导得出经多径传输的多正弦波在整流电路的直流输出的公式：关系式(5)为iout≈k0+zDC(S，Φ)，其中，
Figure GDA0001225898100000098
(关系式5-1)。
关系式(5)体现了输出电流iout与整流器接收信号y(t)的关系，y(t)包含了波形参数等。
从关系式(5)中推导出，大于等于4的偶数阶体现了整流器件的非线性行为。
三、限能量传输的波形设计
A、波形设计的目标
发射机获取整流器特性和CSI(信道状态信息Channel State Information)，目标是找到使整流器输出直流功率最大(整流器输出电流iout表示)的最优发射信号的幅度和相位组合，即最优波形设计。
CSI是从导频信号中获取；整流器特性获得方式不固定，可通过编辑导频使其包含相关信息，也可其他方式获取，如发射机中本身就包含不同模板的整流器，遇到不同的整流器就选择不同模板；或者人工输入信息。
所谓的波形设计过程，就是利用整流器特性和CSI设计波形，根据这些信息设置发射波形的参数，这体现在对波形参数的设置问题；
如，CSI中获得信道中衰减参数，就要将衰减的因素考虑到波形设计过程中进行补偿，发射波形的参数就因此信息而变化；
关系式(5)中ki就代表整流器特性，y(t)就包含从CSI中获取的信道信息；
波形设计的策略就是使发射信号尽量满足关系式(5)中任何泰勒展开项；
B、波形设计问题的转化
波形优化问题转化为关系式(5)的最大化问题，即iout的最大化问题(1)；
iout的最大化问题(1)即关系式Max iout≈k0+zDC(S，Φ)。
需要说明的是，在实际运算时，利用关系式Max iout≈k0+zDC(S，Φ)和所述信道状态信息，计算符合所述整流端的非线性波形结构的多正弦信号波形的参数结果具体为：通过推导和引入相应辅助变量，iout最大化问题(1)转化为一个反向几何规划(ReverseGeometric Program)问题(2)；通过一些辅助软件，如CVX(Concurrent Versions System)，求解问题(2)，得到符合关系式(5)最大化的波形参数结果即符合所述整流端的非线性波形结构的多正弦信号波形的参数结果。
具体来说，符合所述整流端的非线性波形结构的多正弦信号波形的参数结果为(S,Φ)的值，即发射天线每个天线每个正弦波的波形幅度参数和相位参数，使用此波形参数发出的波形可提升对应整流器的整流效率。
最符合所述整流端的非线性波形结构的多正弦信号波形的参数结果即表示最优的波形设计，按照符合所述整流端的非线性波形结构的多正弦信号波形的参数结果设计发射波形，即可使达到整流端的信号形态为最优信号形态。
需要说明的是，上述推导过程适用任何形式的整流电路结构，波形设计算法可以根据实际整流电路结构得出。
实施例二
与上述方法实施例相对应，本实施例提供了一种发射端，请参见图4，发射端包括：发射端阵列天线模块41、发射端信道估计模块42、发射端波形设计模块43和发射端信号产生模块44。
所述发射端阵列天线模块41，用于接收整流端发射的导频信号，以及发送所述发射端信号产生模块44生成的多正弦射频能量信号，以使所述整流端将所述发射端信号产生模块44生成的多正弦射频能量信号转换为直流能量信号。
所述发射端信道估计模块42，用于从所述导频信号中获取信道状态信息。
所述发射端波形设计模块43，用于利用所述信道状态信息和波形设计算法，计算符合所述整流端的非线性波形结构的多正弦信号波形的参数结果。
所述发射端信号产生模块44，用于生成所述参数结果对应的多正弦射频能量信号。
在本实施例中，发射端波形设计模块43具体可以包括：第一基带芯片，用于利用关系式Max iout≈k0+zDC(S,Φ)和所述信道状态信息，计算符合所述整流端的非线性波形结构的多正弦信号波形的参数结果，其中，
Figure GDA0001225898100000111
vd(t)是二极管两端电压，is为二极管反向偏置饱和电流，vt是二极管阈值电压，n是二极管PN结理想因子，y(t)为所述整流端的接收信号波形，iout为所述整流端的输出电流，n0为泰勒展开式的阶数，i even表示i值的偶数项，
Figure GDA0001225898100000112
表为Rant的i/2次幂，ε{}为平均算子或期望，y(t)i为y(t)的i次幂，Rant为天线阻抗。
在本实施例中，发射端阵列天线模块41可以但不局限于为：微带阵列天线单元。
微带阵列天线单元的工作流程：将空间中无线信号转化为高频电流；将天线单元上高频电流转化为空间中无线信号。
上述发射端中，发射端信道估计模块42可以包括：零中频芯片(即射频-IQ解调器)、A/D转换器和第二基带芯片。
所述零中频芯片，用于将所述导频信号转换为基带模拟信号。
所述A/D转换器，用于将所述基带模拟信号转换为基带数字信号。
所述第二基带芯片，用于对所述基带数字信号进行信道估计，获取信道状态信息。
第二基带芯片对所述基带数字信号进行信道估计采用的信道估计算法可以采取任何一种信道估计算法。
其中，第二基带芯片可以为单片机或FPGA等处理芯片。
需要说明的是，发射端信道估计模块42的具体结构并不局限于上述零中频芯片(即射频-IQ解调器)、A/D转换器和第二基带芯片的组合，还可以为其他电路、器件实现信道估计，在此不再一一列举。
上述发射端中，发射端信号产生模块44可以包括：射频信号芯片、信号调制电路和功率放大电路。
所述射频信号芯片，用于按照所述第一基带芯片计算得到的符合所述整流端的非线性波形结构的多正弦信号波形的参数结果，生成初始正弦波。
所述信号调制电路，用于对所述初始正弦波进行调整，生成所述多正弦射频能量信号。
所述功率放大电路，用于对所述多正弦射频能量信号进行放大。
射频信号芯片可以是任何可以产生符合要求的正弦波信号的芯片，包含但不限于射频振荡器、OFDM芯片等。
信号调制电路可包含调幅电路、调相电路等改变射频波形特征的调制电路。
功率放大电路主要由功率放大器组成。
实施例三
在本实施例中，提供了一种提升整流效率的系统，请参见图5，提升整流效率的系统包括：整流端51和发射端52。
其中，整流端51包括：整流端阵列天线模块511、整流端整流电路模块512和整流端导频产生模块513。
发射端52的具体结构及相关功能请参见实施例二示出的发射端，在此不再赘述。
所述整流端阵列天线模块511，用于发射导频信号，以及接收所述发射端发射的多正弦射频能量信号。
所述整流端整流电路模块512，用于所述多正弦射频能量信号转换为直流能量信号。
所述整流端导频产生模块513，用于生成所述导频信号。
其中，发射端52和整流端51之间的工作交互示意图请参见图6，如图6所示，整流端导频产生模块513生成导频信号，由整流端阵列天线模块511发射导频信号，发射端阵列天线模块41接收导频信号，发射端信道估计模块42从导频信号中获取信道状态信息，发射端波形设计模块43利用所述信道状态信息和波形设计算法，计算符合所述整流端的非线性波形结构的多正弦信号波形的参数结果，发射端信号产生模块44生成所述参数结果对应的多正弦射频能量信号，发射端阵列天线模块41发射所述参数结果对应的多正弦射频能量信号，整流端阵列天线模块511接收所述参数结果对应的多正弦射频能量信号，整流端整流电路模块512将所述参数结果对应的多正弦射频能量信号转换为直流能量信号。
所述整流端阵列天线模块511可以但不局限于为：微带阵列天线单元。
微带阵列天线单元的工作流程：将空间中无线信号转化为高频电流；将天线单元上高频电流转化为空间中无线信号。
整流端整流电路模块512包括：整流电路、匹配电路和输出滤波器
所述匹配电路，用于将所述多正弦射频能量信号完全传输给所述整流电路
所述整流电路，用于将经所述匹配电路传输的多正弦射频能量信号整流成直流能量信号。
所述输出滤波器，用于滤除所述整流电路输出的信号中的高频信号，输出所述直流能量信号。
整流电路的结构包含多种，如单二极管串联，单二极管并联，多二极管串并联结合等，包含但不限于上述结构，只要可将射频能量信号转化为直流信号均可。
整流电路中核心整流器件市场大多采用肖特基二极管或MOS管。
匹配电路，将需要的频率的射频信号完全传输给后端的整流器件而不造成其他损耗。
输出滤波器，一般为低通滤波器，可以但不限于低通滤波器，只要将直流信号输出，且可将会影响后端输出的其他高频信号阻隔的滤波器均可。
整流端导频产生模块513包括：单片机、射频信号产生芯片和功率放大电路。
所述单片机，用于按照预设导频结构生成控制指令，并输出所述控制指令至所述射频信号产生芯片。
预设导频结构预先烧入单片机。其中，预设导频结构具体为根据波形设计算法计算后，得出的结果，即所有发射天线所有发射正弦波对应的幅值和相位优化结果，即上面计算结果中的矩阵S和Φ结果。
预设导频结构可以但不限于M序列，任何可被用来做信道估计的信号形式均可作为导频信号。
所述射频信号产生芯片，用于按照所述控制指令生成导频信号。
所述功率放大电路，用于对所述导频信号进行放大并输出。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本申请所提供的一种提升整流效率的方法、系统及发射端进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (9)

1.一种提升整流效率的方法，其特征在于，应用于发射端，所述方法包括：
接收整流端发射的导频信号；
从所述导频信号中获取信道状态信息；
利用所述信道状态信息和波形设计算法，计算符合所述整流端的非线性波形结构的多正弦信号波形的参数结果；利用所述信道状态信息和波形设计算法，计算符合所述整流端的非线性波形结构的多正弦信号波形的参数结果，包括：
利用关系式Maxiout≈k0+zDC(S,Φ)和所述信道状态信息，计算符合所述整流端的非线性波形结构的多正弦信号波形的参数结果，其中，
Figure FDA0002354104490000011
a＝vd(t)，vd(t)是二极管两端电压，is为二极管反向偏置饱和电流，vt是二极管阈值电压，n是二极管PN结理想因子，y(t)为所述整流端的接收信号波形，iout为所述整流端的输出电流，n0为泰勒展开式的阶数，i even表示i值的偶数项，
Figure FDA0002354104490000012
表为Rant的i/2次幂，ε{}为平均算子或期望，y(t)i为y(t)的i次幂，Rant为天线阻抗；
生成所述参数结果对应的多正弦射频能量信号；
发送所述参数结果对应的多正弦射频能量信号至所述整流端，以使所述整流端将所述参数结果对应的多正弦射频能量信号转换为直流能量信号。
2.一种发射端，其特征在于，包括：发射端阵列天线模块、发射端信道估计模块、发射端波形设计模块和发射端信号产生模块；
所述发射端阵列天线模块，用于接收整流端发射的导频信号，以及发送所述发射端信号产生模块生成的多正弦射频能量信号，以使所述整流端将所述发射端信号产生模块生成的多正弦射频能量信号转换为直流能量信号；
所述发射端信道估计模块，用于从所述导频信号中获取信道状态信息；
所述发射端波形设计模块，用于利用所述信道状态信息和波形设计算法，计算符合所述整流端的非线性波形结构的多正弦信号波形的参数结果；所述发射端波形设计模块包括：第一基带芯片，用于利用关系式Maxiout≈k0+zDC(S,Φ)和所述信道状态信息，计算符合所述整流端的非线性波形结构的多正弦信号波形的参数结果，其中，
Figure FDA0002354104490000021
Figure FDA0002354104490000022
a＝vd(t)，vd(t)是二极管两端电压，is为二极管反向偏置饱和电流，vt是二极管阈值电压，n是二极管PN结理想因子，y(t)为所述整流端的接收信号波形，iout为所述整流端的输出电流，n0为泰勒展开式的阶数，i even表示i值的偶数项，
Figure FDA0002354104490000023
表为Rant的i/2次幂，ε{}为平均算子或期望，y(t)i为y(t)的i次幂，Rant为天线阻抗；
所述发射端信号产生模块，用于生成所述参数结果对应的多正弦射频能量信号。
3.根据权利要求2所述的发射端，其特征在于，所述发射端阵列天线模块包括：微带阵列天线单元。
4.根据权利要求3所述的发射端，其特征在于，所述发射端信道估计模块包括：零中频芯片、A/D转换器和第二基带芯片；
所述零中频芯片，用于将所述导频信号转换为基带模拟信号；
所述A/D转换器，用于将所述基带模拟信号转换为基带数字信号；
所述第二基带芯片，用于对所述基带数字信号进行信道估计，获取信道状态信息。
5.根据权利要求4所述的发射端，其特征在于，所述发射端信号产生模块包括：射频信号芯片、信号调制电路和功率放大电路；
所述射频信号芯片，用于按照所述第一基带芯片计算得到的符合所述整流端的非线性波形结构的多正弦信号波形的参数结果，生成初始正弦波；
所述信号调制电路，用于对所述初始正弦波进行调整，生成所述多正弦射频能量信号；
所述功率放大电路，用于对所述多正弦射频能量信号进行放大。
6.一种提升整流效率的系统，其特征在于，包括：整流端和如权利要求2-5任意一项所述的发射端，所述整流端包括：整流端阵列天线模块、整流端整流电路模块和整流端导频产生模块；
所述整流端阵列天线模块，用于发射导频信号，以及接收所述发射端发射的多正弦射频能量信号；
所述整流端整流电路模块，用于所述多正弦射频能量信号转换为直流能量信号；
所述整流端导频产生模块，用于生成所述导频信号。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述整流端阵列天线模块包括：微带阵列天线单元。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述整流端整流电路模块包括：整流电路、匹配电路和输出滤波器；
所述匹配电路，用于将所述多正弦射频能量信号完全传输给所述整流电路；
所述整流电路，用于将经所述匹配电路传输的多正弦射频能量信号整流成直流能量信号；
所述输出滤波器，用于滤除所述整流电路输出的信号中的高频信号，输出所述直流能量信号。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述整流端导频产生模块包括：单片机、射频信号产生芯片和功率放大电路；
所述单片机，用于按照预设导频结构生成控制指令，并输出所述控制指令至所述射频信号产生芯片；
所述射频信号产生芯片，用于按照所述控制指令生成导频信号；
所述功率放大电路，用于对所述导频信号进行放大并输出。
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