一种基于改进LCC补偿拓扑结构双谐振频点的宽范围信息传输设计方法

技术特征：
1.一种基于改进lcc补偿拓扑结构双谐振频点的宽范围信息传输设计方法，其特征在于，所述设计方法包括以下步骤：步骤1：对现有lcc补偿拓扑电路频率特性进行分析，搭建改进lcc补偿拓扑结构的磁通信电路；步骤2：基于步骤1的磁通信电路，建立改进后的磁通信电路等效电路模型；步骤3：基于步骤2的等效电路模型，推导信息发射回路的谐振频率f
l
，f0，f
h
与耦合机构参数间的关系；关系模型为：其中，x＝l
dp2
/l
dp1
，y＝c
dp2
/c
dp1
，l
dp2
和l
dp1
为线圈自感和并联补偿电感，c
dp2
和c
dp1
为串联补偿电容和并联补偿电容；步骤4：分析在谐振频率f
l
，f0，f
h
下电路的传输特性，确定2fsk的载波频率f
l
和f
h
；步骤5：推导在低频载波f
l
下信息传输电压增益g
l
、高频载波f
h
下信息传输电压增益g
h
与发射回路串联电阻r
td
、接收回路串联电阻r
rd
、低载波频率f
l
、高载波频率f
h
，收发线圈间互感m间的关系；步骤6：基于步骤3-步骤5，确定步骤3中的x和y的设计方向：选取较大的x和较小的y，满足x≧10，0<y≤1；步骤7：基于步骤6的x和y，推导在低频载波f
l
下的回路等效电感高频载波f
h
下的回路等效电感与并联补偿电感l
dp1
、x、α和β之间的关系；步骤8：基于步骤7的和推导在低频载波f
l
下信息接收回路的响应时间高频载波f
h
下信息接收回路的响应时间与接收回路串联电阻r
rd
、回路等效电感间的关系；步骤9：基于步骤8确定x和y间的关系，关系模型为xy＝y 1；步骤10：基于步骤9推导在低频载波f
l
下的信息发射回路响应时间高频载波f
h
下的信息发射回路响应时间与发射回路串联电阻r
td
、接收回路串联电阻r
rd
、低频载波f
l
、低频载波f
h
，收发线圈间互感m、回路等效电感间的关系；步骤11：基于步骤10确定x和y间的关系，f0与m的设计方向，关系模型为：xy＝1，选取较小的f0，其中0<f0≤2mhz，0<m≤10μh；步骤12：基于步骤8和步骤10的低频载波f
l
下信息接收回路的响应时间信息发射回路响应时间和高频载波f
h
下信息接收回路的响应时间信息发射回路响应时间确定发射回路串联电阻r
td
和接收回路串联电阻r
rd
；步骤13：分析该磁耦合通信传输系统的传输特性，并将该传输特性与目标值进行对比，
若达到目标值，则结束，若没有达到目标值，则进入步骤14；步骤14：调整该磁耦合通信传输系统的参数；步骤15：重复上述步骤3至步骤14直至信息传输特性达到目标值。2.根据权利要求1所述一种基于改进lcc补偿拓扑结构双谐振频点的宽范围信息传输设计方法，其特征在于，所述步骤2的等效电路模型包括2fsk调制信号u
d
、信息发射线圈电感l
dp2
、信息接收线圈电感l
ds2
、信息发射回路并联补偿电感l
dp1
和并联补偿电容c
dp1
、信息发射回路串联补偿电容c
dp2
、信息发射回路串联电阻r
td
、信息接收回路并联补偿电感l
ds1
和并联补偿电容c
ds1
、信息接收回路串联补偿电容c
ds2
、信息接收回路串联电阻r
rd
、信息接收侧提取电压u
out
，收发线圈间的互感m、高通滤波器0、高通滤波器1、高通滤波器2、功率放大器1、功率放大器2、包络检波1、包络检波2、低通滤波1、低通滤波2，比较器1，比较器输出电阻r
11
和调制输出稳压管d3；所述发射回路包括信息发射线圈电感l
dp2
、信息发射回路并联补偿电感l
dp1
、信息发射回路并联补偿电容c
dp1
、信息发射回路串联补偿电容c
dp2
和信息发射回路串联电阻r
td
；所述接收回路包括信息接收线圈电感l
ds2
、信息接收回路并联补偿电感l
ds1
、信息接收回路并联补偿电容c
ds1
和信息发射回路串联补偿电容c
ds2
；所述发射回路和接收回路结构相同。3.根据权利要求2所述一种基于改进lcc补偿拓扑结构双谐振频点的宽范围信息传输设计方法，其特征在于，所述高通滤波器0包括电容c0、电阻r0和电感l0，用来滤除低频噪声干扰；所述高通滤波器1包括电容c1、电阻r1和电感l1，用来滤除频率为f
l
的载波信号；所述高通滤波器2包括电容c2、电阻r2和电感l2，用来滤除频率为f
h
的载波信号；所述功率放大器1和功率放大器分别对高通滤波器1和高通滤波器2输出的频率为f
h
和f
l
的载波信号进行放大；所述包络检波1包括二级管d1、电容c3和电阻r7，对高通滤波器1输出的信号进行检波；所述包络检波2包括二级管d2、电容c4和电阻r8，对高通滤波器2输出的信号进行检波；所述低通滤波器1包括电阻r9和电容c5，对包络检波1输出的信号进行整形；所述低通滤波器2包括电阻r
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和电容c6，对包络检波2输出的信号进行整形；所述比较器对低通滤波器1与低通滤波器2输出的信号实现比较运算，对信息信号进行恢复，u
dout
为解调输出信号。4.根据权利要求1所述一种基于改进lcc补偿拓扑结构双谐振频点的宽范围信息传输设计方法，其特征在于，所述步骤5的关系模型为：其中，ω
l
和ω
h
为f
l
、f
h
对应的角频率，关系为ω
l
＝2πf
l
，ω
h
＝2πf
h
。5.根据权利要求1所述一种基于改进lcc补偿拓扑结构双谐振频点的宽范围信息传输设计方法，其特征在于，所述步骤7的关系模型为：
其中，z＝p时表示信息发射回路，z＝s时表示信息接收回路。6.根据权利要求1所述一种基于改进lcc补偿拓扑结构双谐振频点的宽范围信息传输设计方法，其特征在于，所述步骤8的关系模型为：7.根据权利要求1所述一种基于改进lcc补偿拓扑结构双谐振频点的宽范围信息传输设计方法，其特征在于，所述步骤10的关系模型为：

技术总结
本发明公开一种基于改进LCC补偿拓扑结构双谐振频点的宽范围信息传输设计方法。对现有LCC补偿拓扑电路频率特性进行分析，搭建改进LCC补偿拓扑结构的磁通信电路；建立改进后的磁通信电路等效电路模型；分析该磁耦合通信传输系统的传输特性，并将该传输特性与目标值进行对比，若达到目标值，则结束，若没有达到目标值，调整该磁耦合通信传输系统的参数；迭代直至信息传输特性达到目标值。本发明为了解决现有无线电能传输系统中因耦合系数小造成的传输信号弱、因距离变动造成耦合系数变化导致的信息传输误码率增大等问题。信息传输误码率增大等问题。信息传输误码率增大等问题。


技术研发人员：魏国 冯静 朱春波 汪超 张一鸣
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2021.05.10
技术公布日：2022/11/10