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(shù)進(jìn)行窄帶帶通濾波。該電路包括用于進(jìn)行輸入頻率選擇，不同的頻率開通相應(yīng)頻率的磁諧振耦合通路輸入的選頻輸入模塊；用于進(jìn)行相應(yīng)頻率的信號(hào)與能量傳遞，同時(shí)完成輸入與輸出隔離任務(wù)的磁諧振耦合隔離傳輸模塊；用于進(jìn)行輸出頻率選擇，不同的頻率開通相應(yīng)頻率的磁諧振耦合通路輸出的選頻輸出模塊。本發(fā)明采用磁耦合無線電能傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)窄帶帶通選頻濾波任務(wù)；電路結(jié)構(gòu)新穎、可靠、實(shí)用。本發(fā)明可用大功率濾波場(chǎng)合及低功率的電子通訊濾波領(lǐng)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(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)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(shù)領(lǐng)域與電子通訊技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003]磁諧振耦合無線電能傳輸技術(shù)通過原副邊的同頻諧振耦合進(jìn)行原副邊的能量傳遞，且當(dāng)原副邊的諧振頻率發(fā)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(shù)應(yīng)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(guān)研究有多種技術(shù)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(guó)電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào)，第I卷第6期，2006.12,PP:548-551，介紹了一種由多個(gè)帶通濾波器、開關(guān)組件、轉(zhuǎn)換開關(guān)、遠(yuǎn)控電路組成低頻段高抑制頻選組件的設(shè)計(jì)方法。再如，魏然，朱臣偉，錢興成，“基于分頻器的開關(guān)濾波器組件的設(shè)計(jì)”，固體電子學(xué)研究與進(jìn)展，第34卷第I期，2014.01，PP:60-64，利用單刀多擲開關(guān)、分頻器和帶通濾波器將一個(gè)寬帶信號(hào)根據(jù)頻率控制碼分成信號(hào)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(shù)用于選頻窄帶帶通濾波器領(lǐng)域尚未見報(bào)道。本方案是硬件解決方案，并實(shí)現(xiàn)了輸入與輸出隔離，具備極強(qiáng)的頻率選擇性能，對(duì)功率型選頻及濾波有很好的效果，可用于得到高質(zhì)量的交流信號(hào)源，用于通訊電子領(lǐng)域可進(jìn)行選頻等應(yīng)用，有廣泛的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)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(shù)用于選頻與帶通濾波場(chǎng)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?dāng)_，提高系統(tǒng)電磁兼容性。
[0007]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是，本發(fā)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(jìn)行輸入頻率選擇，不同的頻率開通相應(yīng)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(jìn)行相應(yīng)頻率的信號(hào)與能量傳遞，同時(shí)完成輸入與輸出隔咼任務(wù)；
選頻輸出模塊，用于進(jìn)行輸出頻率選擇，不同的頻率開通相應(yīng)頻率的磁諧振耦合通路輸出。
[0008]本發(fā)明電路的選頻輸入模塊的輸入端接入輸入信號(hào)，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(fā)明的最終輸出，如有必要可接入后續(xù)處理電路。
[0009]本發(fā)明電路的選頻輸入模塊采用多路開關(guān)方案，所述選頻輸入模塊電路包括開關(guān)Sn、S21、......、Sni以及開關(guān)Si2、S22、......、Sn2。In I與In2為所述選頻輸入模塊的輸入端，同時(shí)也是本發(fā)明選頻窄帶帶通濾波器的輸入端。開關(guān)Sn、S21、……、Snl均有一端與Inl相聯(lián)，另一端各自聯(lián)結(jié)WPT1_1、WPT2_1、……、WPTn_l ；開關(guān)S12、S22、……、Sn2均有一端與In2相聯(lián)，另一端各自聯(lián)結(jié)WPT1_2、WPT2_2、……、WPTn_2。
[0010]本發(fā)明電路的磁諧振耦合隔離傳輸模塊包括各個(gè)相同或不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無線電能傳輸模塊的子模塊WPTl、WPT2、……、WPTn等。各個(gè)子模塊均由發(fā)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(gòu)成發(fā)送部分，副邊諧振電容Cp2與副邊諧振線圈Lp2構(gòu)成接收部分。其它WPT2、……、WPTn無線電能傳輸模塊的子模塊構(gòu)成類似，但因工況與實(shí)際需求的不同可以構(gòu)建不同的無線電能傳輸拓?fù)洹?br>[0011]本發(fā)明電路的選頻輸出模塊采用多路開關(guān)方案，所述選頻輸出模塊電路包括開關(guān)
Sl3、S23、......、Sn3 以及開關(guān)Sl4、S24、......、Sn4。開關(guān)Sl3、S23、......、Sn3均有一端與Outl 相聯(lián)，另一端各自聯(lián)結(jié)WPT1_3、WPT2_3、……、WPTn_3 ；開關(guān)Sm、S24、……、Sn4均有一端與0ut2相聯(lián)，另一端各自聯(lián)結(jié)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(guān)應(yīng)同步協(xié)同工作，即當(dāng)輸入開關(guān)Sk1、Sk2與輸出開關(guān)Sk3、Sk4同步開通與關(guān)斷，Κ=1，2，...η。
[0013]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明采用磁諧振耦合無線電能傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)帶通/選頻，可使輸入與輸出信號(hào)進(jìn)行電氣隔尚以及頻率隔尚，有效減小輸入與輸出側(cè)電路的相互干擾，提高系統(tǒng)電磁兼容性，該電路可靠、實(shí)用。本發(fā)明在各類傳統(tǒng)功率濾波及電子通訊領(lǐng)域均有良好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)一步說明。
[0016]圖1是本實(shí)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(shí)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(fā)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(shí)也是本發(fā)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(guān)Sll、S21、......、Snl以及開關(guān)Sl2、S22、......、Sn2
。開關(guān)Sll、S21、......、Snl以及開關(guān)Sl2、S22、......、Sn2米用繼電器開關(guān)。開關(guān)Sll與開關(guān)Sl2構(gòu)成一對(duì)，進(jìn)行同步開關(guān)輸入，開關(guān)S21與開關(guān)S22構(gòu)成一對(duì)，進(jìn)行同步開關(guān)輸入，......，開關(guān)Snl與開關(guān)Sn2構(gòu)成一對(duì)，進(jìn)行同步開關(guān)輸入。WPT1_1與WPT1_2為本模塊第一個(gè)輸出端口，其它輸出端口與之類同，如WPT2_1、WPT2_2為第二個(gè)輸出端口，……，WPTn_l與WPTn_2為第η個(gè)輸出端□ O
[0020]圖3為本發(fā)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(gè)無線電能傳輸模塊的子模塊WPTl、WPT2、……、WPTn。各個(gè)子模塊均由發(fā)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(gòu)成發(fā)送部分，副邊諧振電容與副邊諧振線圈構(gòu)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(jìn)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(gòu)成發(fā)送部分，副邊諧振電容Cp2與副邊諧振線圈Lp2構(gòu)成接收部分。其它無線電能傳輸模塊的子模塊構(gòu)成類似，圖中給出了原邊串聯(lián)副邊并聯(lián)的無線電能傳輸拓?fù)浞桨?，各個(gè)無線電能傳輸模塊的子模塊的無線電能傳輸拓?fù)淇梢韵嗤部梢砸蚬r與實(shí)際需求而構(gòu)建不同的無線電能傳輸拓?fù)洹?br>[0022]圖4為本發(fā)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(guān)S13、S23、……、Sn3以及開*S14、S24、……、Sn4等開關(guān)可采用繼電器開關(guān)、電力電子開關(guān)或其它類別開關(guān)，且開關(guān)Sl3與開關(guān)Sl4構(gòu)成一對(duì)，進(jìn)行同步開關(guān)輸出，開關(guān)S23與開關(guān)S24構(gòu)成一對(duì)，進(jìn)行同步開關(guān)輸出，......，開關(guān)Sn3與開關(guān)Sn4構(gòu)成一對(duì)，進(jìn)行同步開關(guān)輸出。
WPT1_1與WPT1_2為本模塊第一個(gè)輸入端口，其它輸出端口與之類同，如WPT2_1、WPT2_2為第二個(gè)輸出端口，……，WPTnj與WPTn_2為第η個(gè)輸出端口，開關(guān)S13、S23、……、Sn3與Outl相聯(lián)，開關(guān)Si4、S24、……、Sn4與0ut2相聯(lián)，Outl為與0ut2為本模塊輸出端，同時(shí)也是本發(fā)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(hào)波形頻譜復(fù)雜而希望輸出選擇頻率為fR1，進(jìn)行選頻與帶通濾波為例說明本發(fā)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(guān)Sn與開關(guān)S12接通進(jìn)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(jìn)行工作；同時(shí)，將選頻輸出模塊的開關(guān)Si3與開關(guān)Si4接通進(jìn)行輸出。當(dāng)需選擇其它頻率時(shí)，工作方式類似，令相應(yīng)的無線電能傳輸子模塊接入工作并進(jìn)行輸出。本發(fā)明所述選頻輸入模塊與選頻輸出模塊各相應(yīng)開關(guān)應(yīng)協(xié)同工作以選擇所需磁諧振耦合隔離傳輸模塊相應(yīng)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(hào)中不同頻率的分量被阻礙而無法傳輸?shù)礁边呥M(jìn)行輸出。
【主權(quán)項(xiàng)】
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(shù)進(jìn)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(gè)模塊組成； 所述選頻輸入模塊，用于進(jìn)行輸入頻率選擇，不同的頻率開通相應(yīng)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(jìn)行相應(yīng)頻率的信號(hào)與能量傳遞，同時(shí)完成輸入與輸出隔咼任務(wù)； 所述選頻輸出模塊，用于進(jìn)行輸出頻率選擇，不同的頻率開通相應(yīng)頻率的磁諧振耦合通路輸出。2.根據(jù)權(quán)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(guān)Sll、S21、......、Snl以及開關(guān)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(guān)Sn、S21、……、Snl以及所述開關(guān)Sl2、S22、......、Sn2米用繼電器開關(guān);開關(guān)Sll與開關(guān)Sl2構(gòu)成一對(duì)，進(jìn)行同步開關(guān)輸入;開關(guān)S21與開關(guān)S22構(gòu)成一對(duì)，進(jìn)行同步開關(guān)輸入;......，開關(guān)Snl與開關(guān)Sn2構(gòu)成一對(duì)，進(jìn)行同步開關(guān)輸入;WPTlj與WPT1_2為所述選頻輸入模塊第一個(gè)輸出端口，其它輸出端口與之類同，冊(cè)丁2_1與冊(cè)了2_2為第二個(gè)輸出端口，……，WPTn_l與WPTn_2為第η個(gè)輸出端口。3.根據(jù)權(quán)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(gè)無線電能傳輸模塊的子模塊WPTl、WPT2、……、WPTn;所述子模塊均由發(fā)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(gòu)成發(fā)送部分;副邊諧振電容與副邊諧振線圈構(gòu)成接收部分。4.根據(jù)權(quán)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(guān)Sl3、S23、......、Sn3&&Sl4、S24、......、Sn4 ;所述開關(guān)Sl3、S23、......、Sn3以及所述開關(guān)s14、s24、……、Sn4可采用繼電器開關(guān)、電力電子開關(guān)或其它類別開關(guān);且開關(guān)Sl3與開關(guān)Sl4構(gòu)成一對(duì)，進(jìn)行同步開關(guān)輸出；開關(guān)S23與開關(guān)S24構(gòu)成一對(duì)，進(jìn)行同步開關(guān)輸出；……，開關(guān)Sn3與開關(guān)Sn4構(gòu)成一對(duì)，進(jìn)行同步開關(guān)輸出；WPT1_1與WPT1_2為所述選頻輸出模塊第一個(gè)輸入端口；其它輸出端口與之類同，如WPT2_1、WPT2_2為第二個(gè)輸出端口，……，WPTnj與WPTn_2為第η個(gè)輸出端口；開關(guān)S13、S23、……、Sn3與Outl相聯(lián)，開關(guān)Sm、S24、......、Sn4與0ut2相聯(lián);Outl為與0ut2為本模塊輸出端，同時(shí)也是選頻窄帶帶通濾波器的輸出端。5.根據(jù)權(quán)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(gè)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(gè)無線電能傳輸模塊的子模塊的無線電能傳輸拓?fù)淇梢韵嗤部梢砸蚬r與實(shí)際需求而構(gòu)建不同的無線電能傳輸拓?fù)洹?.根據(jù)權(quán)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(guān)應(yīng)同步協(xié)同工作，即當(dāng)輸入開關(guān)Sk1、Sk2與輸出開關(guān)Sk3、Sk4同步開通與關(guān)斷，K=I，2，‘"η。
【文檔編號(hào)】H03H7/12GK105915194SQ201610303108
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年5月10日
【發(fā)明人】劉珺, 徐曉玲
【申請(qǐng)人】華東交通大學(xué)