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专利号: 2019104765715
申请人: 杭州电子科技大学温州研究院有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-08-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种提高CPT传输电路功率的方法,其特征在于:步骤一、获取第一体外电极P1、第二体外电极P3、第一体内电极P2、第二体内电极P4的长度LP、面积AP、覆膜厚度dCO、覆膜的介电常数εr_CO;并获取无线传输距离dT、无线传输介质介电常数εr_T、无线传输介质传导率σT、工作频率f、第一体外电极P1与第二体外电极P3的间距LT;

步骤二、计算覆膜产生的电容CCO如式(1)所示;

CCO=ε0·εr_CO·AP/dCO (1)

式(1)中,ε0为真空介电常数;

步骤三、确定体内电极与体外电极之间的等效电路;等效电路由第一体外电极P1与第一体内电极P2之间的电容CT1、第二体外电极P3与第二体内电极P4之间的电容CT2,第一体外电极P1与第一体内电极P2之间的寄生电阻RT12,第一体外电极P1与第二体外电极P3之间的寄生电阻RT13,第一体外电极P1与第二体内电极P4之间的寄生电阻RT14;第一体内电极P2与第二体外电极P3之间的寄生电阻RT23;第一体内电极P2与第二体内电极P4之间的寄生电阻RT24;第二体外电极P3与第二体内电极P4各自之间的交叉寄生电阻RT34;

根据式(2),计算CT1及CT2的电容大小及RT12、RT13、RT14、RT23、RT24、RT34的电阻大小;

步骤四、设计输入匹配网络;

4‑1.选用L型阻抗匹配网络作为输入匹配网络;计算输入匹配网络的源阻抗ZS,eq=RS,eq+jXS,eq=RS和负载阻抗ZL,eq=RL,eq+jXL,eq;RS为信号源内阻;

输入匹配网络的源阻抗ZS,eq的表达式如式(3)下:

ZL,eq=2/(jωCCO)+G (3)

式(3)中,G=(RT13F)/(RT13+F);F=(M+E)(RT14+H)/(M+E+RT14+H)+D;D=(NRT23)/(B+N+RT23);H=(NB)/(B+N+RT23);E=(BRT23)/(B+RT23+N);N=RT34+1/(jωCT2);M=RT12+1/(jωCT1);B=(RT24A)/(RT24+A);A=1/(jωCCO)+1/(jωCCO)+RL;RL为负载阻抗;

4‑2、若RL,eq>RS,则将输入匹配网络的第一输入电抗元件XT1串联在回路上,第二输入电抗元件XT2并联在第一体外电极P1、第二体外电极P3上;

第一输入电抗元件XT1、第二输入电抗元件XT2的电抗值分别取XTA1、XTA2,计算公式如式(4)所示;

2 2

式(4)中,Δ=RSRL,eq(RL,eq+XL,eq‑RSRL,eq);

若RL,eq

步骤五、设计输出匹配网络;

5‑1.选用L型阻抗匹配网络作为输出匹配网络;计算输出匹配网络的源阻抗Z′S,eq=R′S,eq+jX′S,eq和负载阻抗Z′L,eq=R′L,eq+jX′L,eq=RL;

输入匹配网络的源阻抗Z′S,eq的表达式如式(6)下:

Z'S,eq=2/(jωCCO)+G' (6)

式(6)中,G'=(RT24F')/(RT24+F');F'=(M'+E')(RT23+H')/(M'+E'+RT23+H')+D';D'=(N'RT14)/(B'+N'+RT14);H'=(N'B')/(B'+N'+RT14);E'=(B'RT14)/(B'+RT14+N');N'=RT34+1/(jωCT2);M'=RT12+1/(jωCT1);B'=(RT13A')/(RT13+A');A'=1/(jωCCO)+1/(jωCCO)+RS;

5‑2、若RL>R′S,eq,则将输出匹配网络的第一输出电抗元件X′T1串联在回路上,第二输出电抗元件X′T2并联在负载的两端;第一输出电抗元件X′T1与第二输出电抗元件X′T2中,一个为电容,另一个为电阻;

第一输出电抗元件X′T1、第二输出电抗元件X′T2的电抗值分别取XRA1、XRA2,计算公式如式(7)所示;

若RL

第一输出电抗元件X′T1、第二输出电抗元件X′T2的电抗值分别取XRB1、XRB2,计算公式如式(8)所示;

2 2

式(8)中,Δ′=R′S,eqRL(RL+X′S,eq‑R′S,eqRL)。

2.根据权利要求1所述的一种提高CPT传输电路功率的方法,其特征在于:步骤五执行后执行步骤六如下:步骤六、将步骤四所得的输入匹配网络在仿真软件加入发送部分中,在接收部分不设输出匹配网络,进行仿真,得到第一条负载输出功率曲线;将步骤五所得的输出匹配网络在仿真软件加入接收部分中,在发送部分不设输入匹配网络,进行仿真,得到第二条负载输出功率曲线;

将实际的负载大小分别代入两条负载输出功率曲线;若实际的负载大小在第一条负载输出功率曲线上对应的负载输出功率大于或等于实际的负载大小在第二条负载输出功率曲线上对应的负载输出功率;则将输入匹配网络加入发送部分中进行应用;否则,将输出匹配网络加入发送部分中进行应用。

3.根据权利要求2所述的一种提高CPT传输电路功率的方法,其特征在于:步骤六中所述的仿真软件采用MATBLE软件。