基于磁諧振耦合的選頻窄帶帶通濾波器的制造方法
【專利摘要】基于磁諧振耦合的選頻窄帶帶通濾波器，利用磁諧振耦合無線電能傳輸技術進行窄帶帶通濾波。該電路包括用于進行輸入頻率選擇，不同的頻率開通相應頻率的磁諧振耦合通路輸入的選頻輸入模塊；用于進行相應頻率的信號與能量傳遞，同時完成輸入與輸出隔離任務的磁諧振耦合隔離傳輸模塊；用于進行輸出頻率選擇，不同的頻率開通相應頻率的磁諧振耦合通路輸出的選頻輸出模塊。本發明采用磁耦合無線電能傳輸技術，實現窄帶帶通選頻濾波任務；電路結構新穎、可靠、實用。本發明可用大功率濾波場合及低功率的電子通訊濾波領域。
【專利說明】基于磁諧振耦合的選頻窄帶帶通濾波器
[0001]
技術領域
[0002]本發明涉及基于磁諧振耦合的選頻窄帶帶通濾波器，屬于無線電能傳輸技術領域與電子通訊技術領域。
【背景技術】
[0003]磁諧振耦合無線電能傳輸技術通過原副邊的同頻諧振耦合進行原副邊的能量傳遞，且當原副邊的諧振頻率發生偏差則能量傳遞的效果極巨衰減。將磁諧振耦合無線電能傳輸技術應用于電子通訊，可獲得良好的窄帶帶通濾波性能。
[0004]帶通濾波器相關研究有多種技術方案。例如，馮旭，“一種高抑制帶通濾波器頻選組件的研制”，中國電子科學研究院學報，第I卷第6期，2006.12,PP:548-551，介紹了一種由多個帶通濾波器、開關組件、轉換開關、遠控電路組成低頻段高抑制頻選組件的設計方法。再如，魏然，朱臣偉，錢興成，“基于分頻器的開關濾波器組件的設計”，固體電子學研究與進展，第34卷第I期，2014.01，PP:60-64，利用單刀多擲開關、分頻器和帶通濾波器將一個寬帶信號根據頻率控制碼分成信號頻段均不相同多路輸出。
[0005]目前為止，將磁諧振耦合無線電能傳輸技術用于選頻窄帶帶通濾波器領域尚未見報道。本方案是硬件解決方案，并實現了輸入與輸出隔離，具備極強的頻率選擇性能，對功率型選頻及濾波有很好的效果，可用于得到高質量的交流信號源，用于通訊電子領域可進行選頻等應用，有廣泛的應用前景。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是，提出基于磁諧振耦合的選頻窄帶帶通濾波器與方法，將無線電能傳輸技術用于選頻與帶通濾波場合，可使輸入與輸出電氣隔離且降低不同頻率電磁波的相互串擾，提高系統電磁兼容性。
[0007]實現本發明的技術方案是，本發明基于磁諧振耦合的選頻窄帶帶通濾波器包括:選頻輸入模塊，用于進行輸入頻率選擇，不同的頻率開通相應頻率的磁諧振耦合通路輸入；
磁諧振耦合隔離傳輸模塊，用于進行相應頻率的信號與能量傳遞，同時完成輸入與輸出隔咼任務；
選頻輸出模塊，用于進行輸出頻率選擇，不同的頻率開通相應頻率的磁諧振耦合通路輸出。
[0008]本發明電路的選頻輸入模塊的輸入端接入輸入信號，選頻輸入模塊的輸出端連接磁諧振耦合隔離傳輸模塊的輸入端;磁諧振耦合隔離傳輸模塊輸出為本發明的最終輸出，如有必要可接入后續處理電路。
[0009]本發明電路的選頻輸入模塊采用多路開關方案，所述選頻輸入模塊電路包括開關Sn、S21、......、Sni以及開關Si2、S22、......、Sn2。In I與In2為所述選頻輸入模塊的輸入端，同時也是本發明選頻窄帶帶通濾波器的輸入端。開關Sn、S21、……、Snl均有一端與Inl相聯，另一端各自聯結WPT1_1、WPT2_1、……、WPTn_l ；開關S12、S22、……、Sn2均有一端與In2相聯，另一端各自聯結WPT1_2、WPT2_2、……、WPTn_2。
[0010]本發明電路的磁諧振耦合隔離傳輸模塊包括各個相同或不同拓撲結構的無線電能傳輸模塊的子模塊WPTl、WPT2、……、WPTn等。各個子模塊均由發送部分與接收部分兩部分組成，子模塊WPTl的原邊諧振電容(^與原邊諧振線圈1^構成發送部分，副邊諧振電容Cp2與副邊諧振線圈Lp2構成接收部分。其它WPT2、……、WPTn無線電能傳輸模塊的子模塊構成類似，但因工況與實際需求的不同可以構建不同的無線電能傳輸拓撲。
[0011]本發明電路的選頻輸出模塊采用多路開關方案，所述選頻輸出模塊電路包括開關
Sl3、S23、......、Sn3 以及開關Sl4、S24、......、Sn4。開關Sl3、S23、......、Sn3均有一端與Outl 相聯，另一端各自聯結WPT1_3、WPT2_3、……、WPTn_3 ；開關Sm、S24、……、Sn4均有一端與0ut2相聯，另一端各自聯結WPT1_4、WPT2_4、……、WPTn_4。
[0012]所述選頻輸入模塊與選頻輸出模塊各開關應同步協同工作，即當輸入開關Sk1、Sk2與輸出開關Sk3、Sk4同步開通與關斷，Κ=1，2，...η。
[0013]本發明的有益效果是，本發明采用磁諧振耦合無線電能傳輸技術實現帶通/選頻，可使輸入與輸出信號進行電氣隔尚以及頻率隔尚，有效減小輸入與輸出側電路的相互干擾，提高系統電磁兼容性，該電路可靠、實用。本發明在各類傳統功率濾波及電子通訊領域均有良好的應用前景。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明基于磁諧振耦合的選頻窄帶帶通濾波器示意圖；
圖2為本發明基于磁諧振耦合的選頻窄帶帶通濾波器的選頻輸入模塊電路；
圖3為本發明基于磁諧振耦合的選頻窄帶帶通濾波器的磁諧振耦合隔離傳輸模塊電路；
圖4為本發明基于磁諧振耦合的選頻窄帶帶通濾波器的選頻輸出模塊電路。
【具體實施方式】
[0015]本發明實施例結合附圖進一步說明。
[0016]圖1是本實施例基于磁諧振耦合的選頻窄帶帶通濾波器的示意圖。
[0017]本實施例選頻窄帶帶通濾波器的電路分為選頻輸入模塊、磁諧振耦合隔離傳輸模塊、選頻輸出模塊三大模塊。
[0018]圖2為本發明基于磁諧振耦合的選頻窄帶帶通濾波器的選頻輸入模塊電路。
[0019]Inl與In2為選頻輸入模塊輸入端，同時也是本發明基于磁諧振親合的選頻窄帶帶通濾波器的輸入端ο選頻輸入模塊電路包括開關Sll、S21、......、Snl以及開關Sl2、S22、......、Sn2
。開關Sll、S21、......、Snl以及開關Sl2、S22、......、Sn2米用繼電器開關。開關Sll與開關Sl2構成一對，進行同步開關輸入，開關S21與開關S22構成一對，進行同步開關輸入，......，開關Snl與開關Sn2構成一對，進行同步開關輸入。WPT1_1與WPT1_2為本模塊第一個輸出端口，其它輸出端口與之類同，如WPT2_1、WPT2_2為第二個輸出端口，……，WPTn_l與WPTn_2為第η個輸出端□ O
[0020]圖3為本發明基于磁諧振耦合的選頻窄帶帶通濾波器的磁諧振耦合隔離傳輸模塊電路；
磁諧振耦合隔離傳輸模塊包括各個無線電能傳輸模塊的子模塊WPTl、WPT2、……、WPTn。各個子模塊均由發送部分與接收部分兩部分組成，原邊諧振電容與原邊諧振線圈構成發送部分，副邊諧振電容與副邊諧振線圈構成接收部分。子模塊的自身原副邊諧振頻率相同或近似，而不同子模塊的諧振頻率不同。進一步說明如下，假定子模塊WPTl的原副邊諧振頻率相冋為fRi，子t旲塊WPT2的原副邊諧振頻率為fR2，......，子t旲塊WPTn的原副邊諧振頻率為 fRn，有 fRl ^fR2^......fftn。
[0021]WPTl的原邊諧振電容(^與原邊諧振線圈1^構成發送部分，副邊諧振電容Cp2與副邊諧振線圈Lp2構成接收部分。其它無線電能傳輸模塊的子模塊構成類似，圖中給出了原邊串聯副邊并聯的無線電能傳輸拓撲方案，各個無線電能傳輸模塊的子模塊的無線電能傳輸拓撲可以相同，也可以因工況與實際需求而構建不同的無線電能傳輸拓撲。
[0022]圖4為本發明基于磁諧振耦合的選頻窄帶帶通濾波器的選頻輸出模塊電路。
[0023]開關S13、S23、……、Sn3以及開*S14、S24、……、Sn4等開關可采用繼電器開關、電力電子開關或其它類別開關，且開關Sl3與開關Sl4構成一對，進行同步開關輸出，開關S23與開關S24構成一對，進行同步開關輸出，......，開關Sn3與開關Sn4構成一對，進行同步開關輸出。
WPT1_1與WPT1_2為本模塊第一個輸入端口，其它輸出端口與之類同，如WPT2_1、WPT2_2為第二個輸出端口，……，WPTnj與WPTn_2為第η個輸出端口，開關S13、S23、……、Sn3與Outl相聯，開關Si4、S24、……、Sn4與0ut2相聯，Outl為與0ut2為本模塊輸出端，同時也是本發明基于磁諧振耦合的選頻窄帶帶通濾波器的輸出端。
[0024]假定輸入信號波形頻譜復雜而希望輸出選擇頻率為fR1，進行選頻與帶通濾波為例說明本發明基于磁諧振耦合的選頻窄帶帶通濾波器的工作原理。首先選頻輸入模塊的開關Sn與開關S12接通進行輸入；即選擇磁諧振耦合隔離傳輸模塊中諧振頻率為fR1的無線電能傳輸子模塊WPTl進行工作；同時，將選頻輸出模塊的開關Si3與開關Si4接通進行輸出。當需選擇其它頻率時，工作方式類似，令相應的無線電能傳輸子模塊接入工作并進行輸出。本發明所述選頻輸入模塊與選頻輸出模塊各相應開關應協同工作以選擇所需磁諧振耦合隔離傳輸模塊相應無線電能傳輸子模塊工作。由于無線電能傳輸為原副邊同頻或近頻諧振耦合，因而具備良好的窄頻濾波能力，輸入信號中不同頻率的分量被阻礙而無法傳輸到副邊進行輸出。
【主權項】
1.基于磁諧振耦合的選頻窄帶帶通濾波器，其特征在于，所述帶通濾波器利用磁諧振耦合無線電能傳輸技術進行窄帶帶通濾波;所述基于磁諧振耦合的選頻窄帶帶通濾波器由選頻輸入模塊、磁諧振耦合隔離傳輸模塊及頻輸出模塊三個模塊組成； 所述選頻輸入模塊，用于進行輸入頻率選擇，不同的頻率開通相應頻率的磁諧振耦合通路輸入； 所述磁諧振耦合隔離傳輸模塊，用于進行相應頻率的信號與能量傳遞，同時完成輸入與輸出隔咼任務； 所述選頻輸出模塊，用于進行輸出頻率選擇，不同的頻率開通相應頻率的磁諧振耦合通路輸出。2.根據權利要求1所述的基于磁諧振耦合的選頻窄帶帶通濾波器，其特征在于，所述選頻輸入模塊電路包括開關Sll、S21、......、Snl以及開關Sl2、S22、......、Sn2 ; Inl與In2為所述選頻輸入模塊的輸入端，也是所述帶通濾波器的輸入端;所述開關Sn、S21、……、Snl以及所述開關Sl2、S22、......、Sn2米用繼電器開關;開關Sll與開關Sl2構成一對，進行同步開關輸入;開關S21與開關S22構成一對，進行同步開關輸入;......，開關Snl與開關Sn2構成一對，進行同步開關輸入;WPTlj與WPT1_2為所述選頻輸入模塊第一個輸出端口，其它輸出端口與之類同，冊丁2_1與冊了2_2為第二個輸出端口，……，WPTn_l與WPTn_2為第η個輸出端口。3.根據權利要求1所述的基于磁諧振耦合的選頻窄帶帶通濾波器，其特征在于，所述磁諧振耦合隔離傳輸模塊包括各個無線電能傳輸模塊的子模塊WPTl、WPT2、……、WPTn;所述子模塊均由發送部分與接收部分兩部分組成，原邊諧振電容與原邊諧振線圈構成發送部分;副邊諧振電容與副邊諧振線圈構成接收部分。4.根據權利要求1所述的基于磁諧振耦合的選頻窄帶帶通濾波器，其特征在于，所述選頻輸出模塊電路包括開關Sl3、S23、......、Sn3&&Sl4、S24、......、Sn4 ;所述開關Sl3、S23、......、Sn3以及所述開關s14、s24、……、Sn4可采用繼電器開關、電力電子開關或其它類別開關;且開關Sl3與開關Sl4構成一對，進行同步開關輸出；開關S23與開關S24構成一對，進行同步開關輸出；……，開關Sn3與開關Sn4構成一對，進行同步開關輸出；WPT1_1與WPT1_2為所述選頻輸出模塊第一個輸入端口；其它輸出端口與之類同，如WPT2_1、WPT2_2為第二個輸出端口，……，WPTnj與WPTn_2為第η個輸出端口；開關S13、S23、……、Sn3與Outl相聯，開關Sm、S24、......、Sn4與0ut2相聯;Outl為與0ut2為本模塊輸出端，同時也是選頻窄帶帶通濾波器的輸出端。5.根據權利要求3所述的基于磁諧振耦合的選頻窄帶帶通濾波器，其特征在于，所述磁諧振耦合隔離傳輸模塊各個無線電能傳輸模塊的子模塊WPT1、WPT2、……、WPTn的諧振頻率fRl、fR2、......、fRn滿足fRl ^fR2^......#fRn ;各個無線電能傳輸模塊的子模塊的無線電能傳輸拓撲可以相同，也可以因工況與實際需求而構建不同的無線電能傳輸拓撲。6.根據權利要求2和4所述的基于磁諧振耦合的選頻窄帶帶通濾波器，其特征在于，所述選頻輸入模塊與選頻輸出模塊各開關應同步協同工作，即當輸入開關Sk1、Sk2與輸出開關Sk3、Sk4同步開通與關斷，K=I，2，‘"η。
【文檔編號】H03H7/12GK105915194SQ201610303108
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月10日
【發明人】劉珺, 徐曉玲
【申請人】華東交通大學